一种用于卷绕式多极耳电芯的集流体结构的制作方法

1.本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于卷绕式多极耳电芯的集流体结构。


背景技术：

2.锂离子电池由于具有能量密度高，循环性好等优点，被广泛应用于便携式电子设备，动力汽车、储能等领域。其中，圆柱型电池一般由钢壳、顶盖、正极片、负极片、隔膜、电解液等组成，正极极耳向上引出与盖帽处极耳焊接，负极极耳通过底部焊接与钢壳连接，目前商业化圆柱型电芯一般是只有通过一个极耳引出正负极(部分电芯负极会用两个极耳)，但是随着对于圆柱型锂离子电池单电芯容量和倍率性能以及放电温升等要求提高，电池的尺寸随之增大，对应电芯的正、负极极片的片长增加，同时为了减少温升及提高电芯倍率性能，对电芯的内阻提出了更高的要求，因此，圆柱型电芯多极耳的结构设计及开发受到越来越多的关注。
3.目前多极耳圆柱型电芯，在涂布时正负极集流体边缘会预留空箔区，经过碾压和分切后，在卷绕前将极片边缘的空箔区经过裁切处理后形成多个极耳。然而当前的多极耳电芯技术存在明显的不足，主要体现在以下几个方面：
4.一、多极耳电芯在卷绕后，需要多个极耳对齐之后才能将多个极耳焊接在一起，极耳数量增加以后，极耳对齐的难度增加，因此对工艺及设备提出了更高的要求；
5.二、多个极耳焊接在一起后再引出向上与盖帽处极耳焊接，由于极耳数量的增多，多个极耳焊接在一起，极耳整体相对于单个极耳柔韧性弯曲变差，这对焊接设备及焊接工艺要求更高；
6.三、当前的多极耳结构，由于需要多个极耳卷绕后对齐，即极耳分布的所处的径向位置相同，这会使得极耳处电芯的厚度增加，加重极耳周围容量损失和析锂的现象，引发安全隐患。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于：为了解决目前多极耳圆柱型电芯需要将多个极耳对齐的前提下实现卷绕式多极耳电芯导致工艺难度高，易产生安全隐患而提出的一种用于卷绕式多极耳电芯的集流体结构。
8.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种用于卷绕式多极耳电芯的集流体结构，包括正极集流体、负极集流体和电芯，所述电芯上设置有所述极片，所述极片裁切形成多极耳，所述正极集流体和所述负极集流体结构相同，所述电芯表面套设有钢壳，所述钢壳上设置有盖帽，所述多极耳位于所述电芯的两侧，所述多极耳包括正极极耳和负极极耳，所述负极集流体位于所述负极极耳端与所述钢壳底部之间，所述正极集流体位于所述正极极耳端与盖帽之间，所述正极集流体焊接在所述盖帽上，所述负极集流体焊接在所述钢壳底部上。
钢壳；6-极片。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种用于卷绕式多极耳电芯的集流体结构，包括正极集流体1、负极集流体2和电芯3，所述电芯3上设置有所述极片6，所述极片6裁切形成多极耳4，所述正极集流体1和所述负极集流体2结构相同，所述电芯3表面套设有钢壳5，所述钢壳5上设置有盖帽，所述多极耳4位于所述电芯3的两侧，所述多极耳4包括正极极耳41和负极极耳 42，所述负极集流体2位于所述负极极耳42端与所述钢壳5底部之间，所述正极集流体1位于所述正极极耳41端与盖帽之间，所述正极集流体1焊接在所述盖帽上，所述负极集流体2焊接在所述钢壳5底部上。
33.所述正极集流体1和所述负极集流体2包含且不限于盘绕式、网格状、栅格状、线型、环形、片状中任一结构。
34.所述正极集流体1和所述负极集流体2由金属丝、金属带或者金属片形成。
35.所述正极集流体1材质为铝，所述负极集流体2材质为铜或者铜镍复合材料。
36.所述正极集流体1和所述正极极耳41或所述负极集流体2与所述负极极耳 42焊接时，可选择电阻焊、超声焊、激光焊中任一合适的焊接方式。
37.所述正极集流体1与所述盖帽焊接时或所述负极集流体2与所述钢壳5底部焊接时，可选择电阻焊、超声焊、激光焊中任一合适的焊接方式。
38.所述正极集流体1和所述负极集流体2为盘绕式集流体，正极集流体和负极集流体的中心为金属片(正极集流体中心为铝片，负极集流体为铜镍片)，用于与钢壳底部或者盖帽极耳焊接。沿着中心金属片盘绕延伸出去的是与中心金属片相同材质的金属线(正极为铝线，负极为铜镍线)。此结构无需多个极耳对齐，提高了焊接效率，解决了目前多极耳圆柱型电芯技术的不足。
39.在所述正极耳41和所述正极集流体1或所述负极耳42和所述负极集流体2 中间加入绝缘片，保证电池不短路。
40.所述正极集流体1和所述负极集流体2为环状集流体，正极集流体为铝片，负极集流体为铜镍片，其中，环形外径为电芯直径的80％，内径直径为电芯直径的20％。所用多极耳电芯的多极耳分布在极片的两侧，保证电芯卷绕后，伸出的极耳处于卷芯的外圈和内圈，此时，与环形集流体组合时，卷芯内圈的多极耳会穿过环形集流体的内圈，卷芯外圈的多极耳会分布在环形集流体的外边缘，然后将多极耳超过正极集流体和负极集流体部分弯折，扣在集流体上部，通过合适的焊接方式将多极耳与正极集流体和负极集流体焊接在一起。最后将负极集流体与电池钢壳底部焊机，注液，正极集流体与盖帽极耳焊接，封口，组装成圆柱型电池。
41.所述正极集流体1和所述负极集流体2为线型集流体，其中正极集流体主材为铝，负极集流体主材为铜镍复合，线型集流体可以由金属丝，金属带或者金属片组成。线型集流
体结构具有灵活性，可以根据多极耳电芯的极耳位置进行调节，因此多极耳电芯的极耳位置可以任意分布。将卷好的多极耳电芯与正负极集流体组合时，极耳超过正负极集流体部分弯折，扣在集流体上部，通过超声焊或者激光焊等焊接方式将电芯极耳与正负极集流体焊接在一起。该集流体的一端，可以根据情况预焊极耳，这样可以降低正负极集流体与盖帽或者钢壳底部焊接时的难度。最后将负极集流体与电池钢壳底部焊接，注液，正极集流体与盖帽极耳焊接，封口，组装成圆柱型电池。
42.工作原理：通过在电芯内部加入两个新的结构件(正极集流体和负极集流体)，将多个正负极极耳分别先通过焊接在具有特殊结构的正负极集流体上，然后再将正负极集流体整体分别与钢壳底部/盖帽极耳焊接。将多极耳超过正负极集流体部分弯折，扣在集流体上部，通过超声焊或者激光焊等焊接方式将电芯极耳与正负极集流体焊接在一起，最后将负极集流体与电池钢壳底部焊接，注液，正极集流体与盖帽极耳焊接，封口，组装成圆柱型电池。这种焊接方式，在多极耳电芯卷绕时，不需要多个极耳对齐，只需将多个分散的极耳逐个点焊在集流体上，这样不仅避免了多极耳在卷绕后需完全对齐才能焊接的情况出现，同时逐个焊接分散分布的多极耳，能够降低焊接难度。另外，极耳分散分布的方式相对于集中对齐的在一个径向位置，能够有效缓减多极耳处电芯厚度的增加，减轻极耳周围析锂或者容量损失的情况。
43.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。