一种异形柔性电池及异形柔性电池正负极转接工艺的制作方法

本发明属于柔性异形锂电池制备，尤其涉及一种异形柔性电池及异形柔性电池正负极转接工艺。

背景技术：

1、异形柔性电池为一维超细柔性储能器件，包括纤维状电池、线缆型电池、线状电池或带状电池等，具备极致柔性、轻量化、异形适配性强等优势，可广泛应用于可穿戴电子、柔性智能织物、微型异形电子设备等领域，其极耳转接工艺直接决定电池的柔韧性、结构稳定性与电化学性能。

2、目前，传统卷绕/叠片锂电池的极耳转接普遍采用同步超声焊接工艺：正极铝集流体搭配铝极耳超声焊接（铝转铝），负极铜集流体搭配镍极耳超声焊接（铜转镍），该传统工艺可满足常规刚性、半柔性电池的焊接需求，焊接成型稳定、接触电阻小。然而，若将传统工艺直接应用于异形柔性电池（特别是超细纤维状异形柔性电池）时，存在明显的技术缺陷：一是负极铜转镍过程中，硬质镍极耳会形成刚性应力集中点，破坏电池整体柔性，电池弯折、扭曲过程中极易出现转接处断裂、焊点脱落，无法满足柔性异形服役要求；二是采用铜漆包线替代镍极耳实现铜转铜时，铜材熔点高、超声焊接能量阈值高，针对超薄铜集流体，超声焊接能量难以精准把控，极易出现焊穿集流体、极线熔断、虚焊、接触不良等问题，焊接良率极低，且电池内阻波动大、循环稳定性差，无法量产应用。因此，亟需一种能够同时兼顾异形柔性电池的极致柔性、焊接可靠性和电学性能稳定性的新型极耳转接工艺。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种异形柔性电池及异形柔性电池正负极转接工艺，旨在解决现有异形柔性电池极耳转接工艺中柔性差、焊接缺陷多及性能不稳定的问题，实现正负极转接力学性能均衡、电化学性能达标，满足异形电池的量产制备与柔性服役需求。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种异形柔性电池正负极转接工艺，包括以下步骤：

3、s1.预处理：对正极集流体转接区域、负极集流体转接区域、正极极耳端头、负极极耳端头分别进行表面处理并整平。

4、s2.正极转接与负极转接：将所述正极极耳端头与所述正极集流体转接区域进行焊接处理，形成正极转接焊点，进行第一冷却；

5、将所述负极极耳端头与所述负极集流体转接区域进行低温锡焊处理，形成负极转接焊点，进行第二冷却。

6、s3.后处理：对所述正极转接焊点和所述负极转接焊点分别进行绝缘包覆处理，得到异形柔性电池。

7、其中，所述正极极耳端头与正极集流体为相同的金属材质。

8、根据本发明的实施方式，所述正极集流体为铝丝。

9、所述正极极耳端头为铝线。

10、所述负极集流体为铜丝。

11、所述负极极耳端头为铜线。

12、根据本发明的实施方式，所述正极极耳端头为直径0.1~0.2mm的漆包铝线。

13、所述负极极耳端头为直径0.1~0.2mm的漆包铜线。

14、根据本发明的实施方式，所述焊接处理包括超声焊接。

15、所述焊接处理的压力为0.2~0.6 mpa。

16、所述焊接处理的频率为20~40 khz。

17、所述焊接处理的时长为0.15~0.5 s。

18、所述焊接处理后的保压时长为0.2~0.6 s。

19、根据本发明的实施方式，所述低温锡焊的焊接温度为180~220 ℃。

20、所述低温锡焊的焊接时长≤2s。

21、根据本发明的实施方式，所述正极集流体转接区域和所述负极集流体转接区域的表面处理包括微打磨，以及除油和/或除尘，用于去除转接区域表面的氧化层和油污杂质。

22、所述第一冷却的时长为10~40s。

23、所述第二冷却的时长为10~40s。

24、根据本发明的实施方式，所述正极极耳端头和所述负极极耳端头的表面处理均为脱漆处理。

25、所述脱漆处理的长度为1~2mm。

26、所述正极极耳端头与所述正极集流体转接区域的搭接长度为1~2mm。

27、所述负极极耳端头与所述负极集流体转接区域的搭接长度为1~2mm。

28、根据本发明的实施方式，所述绝缘包覆处理采用柔性绝缘胶。

29、所述柔性绝缘胶包括pp、pe、锂电池隔膜材料中的至少一种。

30、本发明提供了一种异形柔性电池，采用上述的异形柔性电池正负极转接工艺制备得到。

31、根据本发明的实施方式，所述异形柔性电池的外壳为fep管材。

32、所述正极集流体和所述负极集流体封装于所述fep管材内部。

33、所述异形柔性电池为纤维状态。

34、所述异形柔性电池的直径为1.35~3mm。

35、所述异形柔性电池的保护层厚度为0.15~1mm。

36、本发明的有益效果：

37、上述的异形柔性电池及异形柔性电池正负极转接工艺，针对正极极耳端头与正极集流体、负极极耳端头与负极集流体分别采用同材质的设计，并对应实施焊接处理与低温锡焊处理，有效避免了异种金属焊接界面因热膨胀系数差异及电化学电位差导致的微裂纹、虚焊及电化学腐蚀问题；同时，配合预处理阶段的表面处理与整平工序，显著提升了转接区域的表面洁净度与贴合平整性，使得正负极转接焊点在微观尺度上形成均匀致密的冶金结合界面，从而实现了正负极转接力学性能的均衡化，即抗拉强度、抗弯折疲劳性能趋于一致，杜绝了传统工艺中因正负极焊接强度不匹配导致的局部应力集中与柔性失效，确保电池在反复弯折服役过程中极耳转接部位的结构完整性与电连接可靠性。而且，通过第一冷却与第二冷却的分步温控，有效抑制了焊接热影响区晶粒粗化及热应力残留，显著降低了焊接缺陷发生率；再结合后处理阶段对正负极转接焊点的绝缘包覆处理，在保障转接区域电气绝缘安全的同时，进一步提升了焊点的耐环境侵蚀能力与机械防护性能。上述工艺协同作用，使得本发明的异形柔性电池在具备优异柔性和弯折耐久性的同时，电化学性能指标全面达标，且工艺流程简洁、工艺窗口宽、良率高，充分满足了异形电池的规模化量产制备需求与长期柔性服役可靠性要求。

38、采用本发明工艺制备的异形柔性电池，其正极转接区与负极转接区的拉脱力基本一致，结构稳定性优异，弯折疲劳寿命显著提高；电池化成首次库伦效率可达90%以上，内阻、循环稳定性及倍率性能等各项电化学指标均满足行业标准与使用要求。该工艺精度高、热损伤小，可适配微米级超细纤维电池的极耳转接，填补了超细异形柔性电池精准转接工艺的行业空白；且工艺路线简洁、工序兼容性强，能够满足异形电池多规格、大批量的自动化量产制备需求。

1.一种异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述正极集流体为铝丝；

3.根据权利要求2所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述正极极耳端头为直径0.1~0.2mm的漆包铝线；

4.根据权利要求1所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述焊接处理包括超声焊接；

5.根据权利要求1所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述低温锡焊的焊接温度为180~220 ℃；

6.根据权利要求1所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述正极集流体转接区域和所述负极集流体转接区域的表面处理包括微打磨，以及除油和/或除尘，用于去除转接区域表面的氧化层和油污杂质；

7.根据权利要求1所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述正极极耳端头和所述负极极耳端头的表面处理均为脱漆处理；

8.根据权利要求1所述的异形柔性电池正负极转接工艺，其特征在于，所述绝缘包覆处理采用柔性绝缘胶；

9.一种异形柔性电池，其特征在于，采用如权利要求1~8任一项所述的异形柔性电池正负极转接工艺制备得到。

10.根据权利要求9所述的异形柔性电池，其特征在于，所述异形柔性电池的外壳为fep管材；