一种电池极耳夹、电池和极耳定型方法与流程

1.本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电池极耳夹、电池和极耳定型方法。


背景技术：

2.电池极耳是锂离子电池中的一种重要组件。电池分为正极和负极，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。一般锂离子电池极耳正极采用的是铝（al）材料，负极采用的是镍（ni）材料，负极也可以采用铜镀镍（ni-cu）材料。其中，采用镍材的锂离子电池极耳主要用在数码类小电池上，如：手机电池、移动电源电池、平板电脑电池、智能传递设备电池等。而在电池和高倍率电池领域，目前行业内常用多层铜箔/铝箔作为极耳。
3.但是，铜箔/铝箔极耳材质非常软，多层极耳容易散乱，且折弯成型后定型较差，强度弱，因此需要对极耳进行防护和整体定型。为此，公开号为cn1350338a的专利公开了一种电池芯极耳保护方法，该方法是在电池芯的两极耳处安装一防止极耳与金属网断裂的保护装置，在该保护装置将电池芯两个极耳夹紧固定好后再进行热合封边。使金属网部分和金属极耳连接部分受保护并固定，不易受损，大大提高了电池在热合封边的成品率。该方案中，极耳仍处于分散状态，并且采用该结构会导致裸电芯配对时，极耳无法折弯。
4.公开号为cn201378606y的专利公开了一种锂离子电池集流排，解决了现有的极耳与极耳夹片采用螺丝钉紧固在一起而存在的生产效率低及紧固的程度不容易控制导致电池容量偏低的问题。本实用新型的方案一：多个极耳置于两个极耳夹片之间，多个极耳和两个极耳夹片通过铆钉铆接紧固为一体；方案二：多个极耳置于u字形极耳夹片内，多个极耳和u字形极耳夹片通过铆钉铆接紧固为一体。公开号为cn216213950u的专利公开了一种极耳夹紧装置、电池顶盖组件、电池及用电设备。极耳夹紧装置包括第一夹紧件和第二夹紧件；所述第一夹紧件具有第一表面；所述第二夹紧件具有第二表面，所述第二夹紧件与所述第一夹紧件转动连接，所述第一夹紧件相对于所述第二夹紧件转动使所述第一表面靠近或远离所述第二表面；所述第一表面与所述第二表面扣合时用于夹紧极耳；其中，所述第一夹紧件上具有焊接区，以在夹紧极耳时焊接所述极耳夹紧装置与所述极耳。可以在夹紧极耳的前提下焊接连接所述极耳夹紧装置与极耳，既能够有效降低电池内阻，保证连接强度，又能够提高一致性。上述方案中同样不能解决极耳折弯定型的问题，此外，铆钉铆接是物理接触，铆接后各层极耳还是分层的，分散的，且铆接为接触电阻，电阻会偏大，过流能力差，过流温升也非常明显。
5.此外，在运输过程中，为提高电池包能量密度，优化电池布局，提出了电池倒置的装车需求。电池倒置装车，长期在车上颠簸震动，对多层铜铝箔极耳位置会造成较大的冲击，存在疲劳开裂和极耳倒插裸电芯的风险。


技术实现要素：

6.本发明旨在提供一种电池极耳夹、电池和极耳定型方法，用于对极耳进行整形和
定型，便于电池倒置装车和后期裸电芯装壳。
7.按照本发明的技术方案，所述电池极耳夹，包括第一夹板和第二夹板；以及弯折连接部，连接在所述第一夹板和第二夹板之间；其中，所述弯折连接部在垂直于弯折方向具有一中心线；当所述电池极耳夹（以下简称极耳夹）形成折痕时，所述折痕分别形成于所述第一夹板和第二夹板的相对位置，平行或垂直于所述中心线。
8.具体的，当所述极耳夹固定在极耳上时，所述极耳夹形成有折痕，极耳夹中折痕的设置不仅能够方便对该极耳夹和极耳进行弯折，还能够更好地对折弯后的极耳进行定型。
9.进一步的，在每一折痕的路径上，所述极耳夹还形成有折痕槽。
10.具体的，折痕垂直于所述中心线时，折痕槽包括设置在第一夹板和第二夹板相对位置的第一折痕槽，以及设置在弯折连接部的第二折痕槽；优选的，第一折痕槽设置于第一夹板或第二夹板的中心位置。
11.进一步的，所述折痕槽为连续的槽或者非连续的槽，具体的，可以为连续或间断设置的条形槽，或者沿折痕均匀分布的若干圆形或方形孔。
12.进一步的，所述折痕槽的宽度为0.1-1.0mm。
13.进一步的，所述极耳夹还设有焊接区，所述焊接区至少位于所述折痕的两侧；优选的，焊接区对称设置在所述折痕的两侧。
14.具体的，所述折痕的设置还可以作为设置焊接区的参照，因为焊接区是设置在折痕的两边，如果没有折痕作为参照物，在焊接的时候，对极耳的整形效果不理想，甚至可能会导致极耳因为焊接的位置不对，而受力不均，开裂。
15.进一步的，所述极耳夹的材质与电池极耳相同。
16.具体的，用于电池正极极耳的为铝材质极耳夹，可以采用al 1060材质；用于电池正极极耳的为铜材质极耳夹，可以采用cu t2材质。相同材质的极耳夹和极耳经过焊接后可以更好的形成整体，不会对性能造成影响。
17.进一步的，弯折连接部连接在第一夹板和第二夹板的一端之间，一体成型结构，形成u形结构的极耳夹。
18.进一步的，所述第一夹板、第二夹板和弯折连接部的厚度为0.1-0.5mm，即极耳夹的厚度为0.1-0.5mm，略厚于单个极耳的厚度（0.06-0.2mm），若太厚，一是成本会高，二是占用空间大，电池能量密度会偏低；若太薄，本身强度偏差，一是超焊时容易开裂，二是定型效果不理想。
19.进一步的，当所述极耳夹未形成折痕时，所述第一夹板和第二夹板之间的夹角为0-60
°
。
20.进一步的，当所述极耳夹未形成折痕时，所述第一夹板的端部和所述第二夹板的端部相对张开形成有锐角角度的张开口，当极耳比较厚时，方便把极耳放到极耳夹中，极耳夹夹持极耳并折弯后，张开口被压平。
21.具体的，所述张开口可以是标准r角圆弧曲面，也可以是非标准曲面。
22.本发明的第二方面提供了一种电池，包括卷芯和极耳，所述极耳从所述卷芯的侧面向外延伸，极耳上夹持有上述的极耳夹，且所述极耳与所述极耳夹固定，所述极耳和所述
极耳夹能够同时沿所述折痕弯折。
23.本发明电池的极耳在极耳夹作用下整体受力，既可以避免单层受力疲劳开裂问题，又可以预防极耳倒插裸电芯的发生，可以直接用于电池倒置装车。
24.进一步的，当所述折痕平行于所述中心线，所述极耳夹沿第一方向夹持于所述极耳上，所述第一方向相反于所述极耳从所述卷芯向外延伸的方向。
25.进一步的，当所述折痕垂直于所述中心线，所述极耳夹沿第二方向夹持于所述极耳上，设定第一方向相反于所述极耳从所述卷芯向外延伸的方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
26.本发明的第三方面提供了一种极耳定型方法，包括以下步骤，提供裸电芯以及上述极耳夹，所述裸电芯包括卷芯和极耳，所述极耳从所述卷芯的侧面向外延伸；将所述极耳夹夹持在所述极耳上；焊接所述极耳和所述极耳夹，以使极耳夹固定在所述极耳上；沿所述极耳夹的折痕同时弯折所述极耳和所述极耳夹。
27.进一步的，在将所述极耳夹夹持在所述极耳上步骤中，包括当所述折痕平行于所述中心线，沿第一方向，将所述极耳夹夹持于所述极耳上，所述第一方向相反于所述极耳从所述卷芯向外延伸的方向。
28.进一步的，在将所述极耳夹夹持在所述极耳上步骤中，包括当所述折痕垂直于所述中心线，沿第二方向，将所述极耳夹夹持于所述极耳上，设定第一方向相反于所述极耳从所述卷芯向外延伸的方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
29.进一步的，在焊接所述极耳和所述极耳夹步骤中，包括在所述极耳夹的焊接区焊接所述极耳夹和所述极耳，所述焊接区至少设置于所述折痕的两侧。
30.进一步的，在焊接所述极耳和所述极耳夹步骤中，采用超声波焊接的方式，通过超声波焊接将多层极耳和极耳夹融合为一体，电阻非常小，过流能力较好，过流温升不明显。
31.进一步的，在提供所述极耳夹步骤中，所述第一夹板的端部和第二夹板的端部相对张开，形成具有锐角角度的张开口；在沿所述极耳的折痕方向弯折所述极耳和所述极耳夹步骤之后，压平所述张开口。
32.本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明通过极耳夹夹住极耳后，再将极耳夹和极耳通过超声波焊接将极耳夹和极耳固定在一起，可以减少极耳层之间的距离，使得极耳不再松散，避免极耳层发生断裂，同时能够保证极耳夹和极耳的连接强度，从而更好地夹紧极耳，避免极耳夹和极耳发生滑动。
33.通过折痕槽对极耳进行折弯后，能够更好地对极耳进行定型，因为极耳层有一定厚度，如果不加槽，虽然也能将极耳夹和极耳一起弯折，但是不能对折弯后的极耳进行定型。通过将极耳夹紧和对弯折后的极耳进行定型，使得极耳整体受力，免得极耳在弯折后松散，以及免得极耳层发生断裂，而极耳一旦松散了，就容易倒插到电芯里面去，或者因受力不均而开裂，从而降低过流能力，特别是在电池倒装这种工作环境下，同时可以预防极耳倒插裸电芯的发生。
附图说明
34.图1为实施例1中电池极耳夹的正视图。
35.图2为电池极耳夹的俯视图。
36.图3为实施例1中极耳夹与电池的极耳的焊接状态（单侧）示意图。
37.图4为实施例2或3中电池极耳夹的俯视图。
38.图5为实施例4中电池极耳夹的俯视图。
39.图6为实施例5中电池极耳夹的正视图。
40.图7为实施例6中电池极耳夹的正视图。
41.图8为实施例6中极耳夹与电池的极耳的焊接状态（单侧）示意图。
42.图9为本发明电池极耳夹的结构示意图。
43.图10和11为本发明电池极耳夹的折痕示意图。
44.附图标记说明：1-第一夹板、2-第二夹板、3-弯折连接部、4-焊接区、5-第一折痕槽、6-第二折痕槽、7-张开口、8-卷芯、9-极耳、10-第三折痕槽。
具体实施方式
45.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
46.如图2和9所示，本发明提供的电池极耳夹包括第一夹板1、第二夹板2以及连接在第一夹板1和第二夹板2之间的弯折连接部3，其中，弯折连接部3在垂直于弯折方向具有一中心线a。当极耳夹形成折痕b时，折痕b分别形成于所述第一夹板1和第二夹板2的相对位置，平行（如图10所示）或垂直（如图11所示）于中心线a。
47.实施例1如图1和2所示：电池极耳夹整体呈u形，包括一体成型的第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3，其中，第一夹板1和第二夹板2平行设置，弯折连接部3连接在第一夹板1和第二夹板2的一端之间，在垂直于弯折方向具有一中心线。极耳夹（第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3）的厚度为0.2mm，极耳夹的宽度不超过极耳的长度，极耳夹的长度略长于极耳的宽度。
48.折痕垂直于中心线，将极耳夹分成对称的两部分，折痕的路径上，形成有折痕槽，折痕槽的宽度为0.4mm，包括第一夹板1和第二夹板2上的第一折痕槽5，以及弯折连接部3上的第二折痕槽6。第一折痕槽5为整体式的条形槽，在第一折痕槽5的两侧对称设置有焊接区4。
49.使用时，将极耳夹从侧边夹持在电池的极耳9外（铝材质的极耳夹夹持正极极耳外，铜材质的极耳夹夹持负极极耳外），使第一折痕槽5与极耳9需要折弯的位置对齐；以第一折痕槽5为参照，采用超声波焊接的方式对焊接区4进行焊接固定（如图3所示）；焊接完成后，沿第一折痕槽5进行折弯定型。
50.实施例2如图1和4所示：电池极耳夹整体呈u形，包括一体成型的第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3，其中，第一夹板1和第二夹板2之间的夹角为10
°
，弯折连接部3连接在第一夹板1和第二夹板2的一端之间，在垂直于弯折方向具有一中心线。极耳夹的厚度为0.1mm，宽
度不超过极耳的长度，长度略长于极耳的宽度。
51.折痕垂直于中心线，将极耳夹分成对称的两部分，折痕的路径上，形成有折痕槽，折痕槽的宽度为0.2mm，包括第一夹板1和第二夹板2上的第一折痕槽5，以及弯折连接部3上的第二折痕槽6。第一折痕槽5为整体式的条形槽，在第一折痕槽5的两侧对称设置有焊接区4。
52.使用时，将极耳夹加持在电池的极耳9外（铝材质的极耳夹夹持正极极耳外，铜材质的极耳夹夹持负极极耳外），使第一折痕槽5与极耳9需要折弯的位置对齐；以第一折痕槽5为参照，采用超声波焊接的方式对焊接区4进行焊接固定；焊接完成后，沿第一折痕槽5进行折弯定型。
53.实施例3如图1和4所示：电池极耳夹整体呈u形，包括一体成型的第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3，其中，第一夹板1和第二夹板2之间的夹角为50
°
弯折连接部3连接在第一夹板1和第二夹板2的一端之间，在垂直于弯折方向具有一中心线。极耳夹的厚度为0.4mm，宽度不超过极耳的长度，长度略长于极耳的宽度。
54.折痕垂直于中心线，将极耳夹分成对称的两部分，折痕的路径上，形成有折痕槽，折痕槽的宽度为0.8mm，包括第一夹板1和第二夹板2上的第一折痕槽5，以及弯折连接部3上的第二折痕槽6。第一折痕槽5为整体式的条形槽，在第一折痕槽5的两侧对称设置有焊接区4。
55.使用时，将极耳夹加持在电池的极耳9外（铝材质的极耳夹夹持正极极耳外，铜材质的极耳夹夹持负极极耳外），使第一折痕槽5与极耳9需要折弯的位置对齐；以第一折痕槽5为参照，采用超声波焊接的方式对焊接区4进行焊接固定；焊接完成后，沿第一折痕槽5进行折弯定型。
56.实施例4如图1和5所示：电池极耳夹整体呈u形，包括一体成型的第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3；其中，弯折连接部3连接在第一夹板1和第二夹板2的一端之间，在垂直于弯折方向具有一中心线；第一夹板1和第二夹板2平行设置，第一夹板1远离弯折连接部3的一端设有非标准曲面的张开口7。极耳夹的厚度为0.2mm，宽度不超过极耳的长度，长度略长于极耳的宽度。
57.折痕垂直于中心线，将极耳夹分成对称的两部分，折痕的路径上，形成有折痕槽，折痕槽的宽度为0.4mm，包括第一夹板1和第二夹板2上的第一折痕槽5，以及弯折连接部3上的第二折痕槽6。第一折痕槽5为整体式的条形槽，在第一折痕槽5的两侧对称设置有焊接区4。
58.使用时，将极耳夹加持在电池的极耳9外（铝材质的极耳夹夹持正极极耳外，铜材质的极耳夹夹持负极极耳外），使第一折痕槽5与极耳9需要折弯的位置对齐；以第一折痕槽5为参照，采用超声波焊接的方式对焊接区4进行焊接固定；焊接完成后，沿第一折痕槽5进行折弯定型，同时张开口7被压平。
59.实施例5如图2和6所示：电池极耳夹整体呈u形，包括一体成型的第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3，其中，第一夹板1和第二夹板2平行设置，弯折连接部3连接在第一夹板1和第
二夹板2的一端之间，在垂直于弯折方向具有一中心线。极耳夹的厚度为0.2mm，宽度不超过极耳的长度，长度略长于极耳的宽度。
60.折痕垂直于中心线，将极耳夹分成对称的两部分，折痕的路径上，形成有折痕槽，折痕槽的宽度为0.4mm，包括第一夹板1和第二夹板2上的第一折痕槽5，以及弯折连接部3上的第二折痕槽6。第一折痕槽5为间隔设置的圆孔（孔径为0.4mm），在第一折痕槽5的两侧对称设置有焊接区4。
61.使用时，将极耳夹加持在电池的极耳9外（铝材质的极耳夹夹持正极极耳外，铜材质的极耳夹夹持负极极耳外），使第一折痕槽5与极耳9需要折弯的位置对齐；以第一折痕槽5为参照，采用超声波焊接的方式对焊接区4进行焊接固定；焊接完成后，沿第一折痕槽5进行折弯定型。
62.实施例6如图2和7所示，电池极耳夹整体呈u形，包括一体成型的第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3，其中，第一夹板1和第二夹板2平行设置，弯折连接部3连接在第一夹板1和第二夹板2的一端之间，在垂直于弯折方向具有一中心线。极耳夹（第一夹板1、第二夹板2和弯折连接部3）的厚度为0.2mm，极耳夹的宽度不超过极耳的宽度，极耳夹的长度不超过极耳的长度。
63.折痕平行于中心线，折痕的路径上，形成有折痕槽，折痕槽的宽度为0.4mm，包括第一夹板1和第二夹板2上的第三折痕槽10，第三折痕槽10为间断设置的条形槽，在第三折痕槽10的两侧对称设置有焊接区4。
64.使用时，将极耳夹从端部夹持在电池的极耳9外（铝材质的极耳夹夹持正极极耳外，铜材质的极耳夹夹持负极极耳外），使第三折痕槽10与极耳9需要折弯的位置对齐；以第三折痕槽10为参照，采用超声波焊接的方式对焊接区4进行焊接固定（如图8所示）；焊接完成后，沿第三折痕槽10进行折弯定型。
65.对比例1在实施例1的基础上，不包含第一折痕槽5和第二折痕槽6结构。
66.对比例2在实施例1的基础上，将第一折痕槽5和第二折痕槽6的宽度调整为1.5mm。
67.对比例3在实施例1的基础上，将极耳夹的厚度调整为1mm。
68.对比例4不采用极耳夹结构，直接在极耳上开槽，在槽的两侧焊接后折弯。
69.结果分析分别将10个实施例1-6和对比例1-4中的电芯进行倒置装车，对运输后状态进行统计，其结果如表1所示。
70.表1
结果显示，经过本发明极耳夹整形定型后的极耳，在极耳夹作用下整体受力，既可以避免单层受力疲劳开裂问题，又可以预防极耳倒插裸电芯的发生。
71.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。