一种二次电池的焊接方法及其电池与流程

1.本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种二次电池的焊接方法及其电池。


背景技术：

2.目前，二次电池电芯的组装多采用超声波蝴蝶焊接工艺，两支电芯的极耳相对，在两两配对的卷芯正、负极耳之间放置一块转接片，然后利用超声波焊接机将转接片分别与正、负极耳焊接在一起。转接片的作用是连接极耳与盖板，转接片与盖板通过激光焊接连接在一起，极耳作为集流体传导电流。
3.相关技术中，转接片位于两组卷芯之间，其包括两端的极耳连接部以及中部的极柱连接部；相较于极耳连接部，极柱连接部通常向靠近盖板的一侧凸起，受此结构限制，当极耳焊接于转接片的一侧时（通常极耳焊接于转接片上靠近卷芯的一侧），需要在极耳和盖板之间设置较大的容纳空间，导致电池内部的空间利用率不高，且极耳设置在转接片上靠近卷芯的一侧容易出现极耳冗余现象，多余的极耳容易插入正负极极片与隔膜之间，造成电池内部短路，同时当极耳焊接于转接片的一侧时，极耳震动失效的概率会增加。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种二次电池的焊接方法及其电池，以解决相关技术中需要在极耳与盖板之间设置较大的容纳转接片的空间，导致电池内部的空间利用率不高，以及极耳仅设置在转接片上靠近卷芯的一侧容易造成电池内部短路的问题。
5.第一方面，提供了一种二次电池的焊接方法，其包括以下步骤：极片包括至少一组极耳，每组极耳中包括有至少两个极耳，将插接片安装于卷绕前的极片的每组极耳中的一个极耳上；卷绕所述极片形成卷芯，每组极耳层叠形成极耳组，并使所述插接片沿所述卷芯的厚度方向将所述极耳组分为两层极耳层；将转接片焊接于两层所述极耳层之间。
6.一些实施例中，所述将插接片安装于卷绕前的极片的每组极耳中的一个极耳上还包括：利用第一识别设备识别一组极耳中的所述极耳数量，并将识别出来的所述极耳的数量导入计数器；根据设定的目标极耳数量，当计数器显示的数量等于所述目标极耳数量时，将所述插接片安装于对应数量的所述极耳上。
7.一些实施例中，所述目标极耳数量设定为使所述插接片安装于所述极耳组中位于中间位置的所述极耳上。
8.一些实施例中，每组极耳对应的所述目标极耳数量相等。
9.一些实施例中，在所述卷绕所述极片形成卷芯之前，还包括：利用第二识别设备识别所述插接片，并判断所述极片的每组极耳上是否均安装有所述插接片；若是，则卷绕所述极片形成卷芯；若不是，则在所述极片的极耳上重新安装所述插接片。
10.一些实施例中，所述将转接片焊接于两层所述极耳层之间包括：利用机械手拉起所述插接片，使得所述插接片将所述极耳组分为两层极耳层；将所述转接片置于两层所述极耳层之间；将所述插接片取出；将所述转接片焊接于两层所述极耳层之间。
11.一些实施例中，在所述将所述插接片取出之前，还包括：在用于安装所述插接片的极耳上设置撕裂缺陷部。
12.一些实施例中，所述插接片粘贴于所述极耳上。
13.一些实施例中，所述插接片从所述极耳上延伸至所述极片的非极耳区域。
14.第二方面，提供了一种采用所述的二次电池的焊接方法制得的电池，其包括：至少两个卷芯，所述卷芯包括极片以及自所述极片向外伸出的至少一个极耳组；至少一个转接片，所述转接片具有极耳连接部，所述极耳连接部用于分别与所述卷芯的极耳组焊接，且所述极耳连接部位于所述极耳组的两层所述极耳层之间。
15.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：本发明实施例提供了一种二次电池的焊接方法及其电池，由于利用插接片将极耳组分为两层极耳层，靠近盖板一侧的极耳层在厚度方向上可以抵消掉凸起的极柱连接部占用的部分空间，另外靠近盖板一侧的极耳层可以填充在塑胶与转接片之间的缝隙中，从而减少了折极耳占据的空间；且靠近卷芯一侧的极耳层由于厚度降低，占用的卷芯到转接片间的空间也降低，即不需要在极耳与盖板之间设置较大的容纳空间，提高了二次电池内部的有效利用空间，提高了二次电池的能量密度，降低了二次电池的成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例提供的转接片的焊接示意图；图2为本发明实施例提供的电芯卷绕后的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种实施例中电芯卷绕前的结构示意图；图4为本发明实施例提供的另一实施例中电芯卷绕前的结构示意图；图5为本发明实施例提供的极耳的撕裂缺陷示意图；图6为本发明实施例提供的极耳有缺陷和无缺陷的电池内阻直方图和正态图；图7为本发明实施例提供的极耳有缺陷和无缺陷的电池电压直方正态图。
18.图中标号：1、卷芯；11、极耳；12、极片；2、转接片；21、极柱连接部；22、极耳连接部；3、插接片。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明实施例提供了一种二次电池的焊接方法及其电池，其能解决相关技术中需要在极耳与盖板之间设置较大的容纳转接片的空间，导致电池内部的空间利用率不高，以及极耳仅设置在转接片上靠近卷芯的一侧容易造成电池内部短路的问题。
21.参见图1所示，为本发明提供的一种二次电池的焊接方法，其可以包括以下步骤：极片12包括至少一组极耳，每组极耳中包括有至少两个极耳11，将插接片3安装于卷绕前的极片12的每组极耳中的一个极耳11上；卷绕所述极片12形成卷芯1，每组极耳层叠形成极耳组，并使所述插接片3沿所述卷芯1的厚度方向将所述极耳组分为两层极耳层；将转接片2焊接于两层所述极耳层之间。在一些具体实施中，极片12可以只包括沿极片12的宽度方向一端延伸出的一组极耳；也可以包括分别沿极片12的宽度方向两端延伸出的两组极耳，进一步的，两组极耳可以对称设置。
22.本实施例中，所述极片12包括正极片和/或负极片，正极片和负极片上都可以设置一组或多组极耳。在卷芯1卷绕前，极片12向外伸出形成包括多个间隔设置的极耳11的至少一组极耳，插接片3呈薄片状，安装于每组极耳中一个模切后的极耳11上，极片12卷绕后，极片12上的一组极耳中的多个极耳11层叠起来形成极耳组，插接片3正好位于极耳组中的某个极耳11上，从而将极耳组分为上下两层极耳层，转接片2就可以焊接于两层极耳层之间。也就是说，相较于传统的方案（极耳组中的极耳均设置在转接片2靠近卷芯1的一侧上），极耳组被分成两层，而靠近盖板一侧的极耳层（上层极耳层）在厚度方向上则可以抵消掉（或部分抵消）凸起的极柱连接部21占用的部分空间；且靠近卷芯一侧的极耳层（下层极耳层）由于厚度降低，占用的卷芯1到转接片2间的空间也降低，即也就不需要再在极耳组与盖板之间设置较大的容纳空间，从而提高了二次电池内部的空间利用率，提高了二次电池的能量密度。此外，采用此种方式，还缩短了极耳11与转接片2连接的路径，降低了极耳11的长度，降低了二次电池的成本。
23.参见图3和图4所示，所述将插接片3安装于卷绕前的极片12的每组极耳中的一个极耳11上还可以包括：利用第一识别设备识别一组极耳中的所述极耳11数量，并将识别出来的所述极耳11的数量导入计数器；根据设定的目标极耳数量，当计数器显示的数量等于所述目标极耳数量时，将所述插接片3安装于对应数量的所述极耳11上。
24.具体地，第一识别设备可以为ccd、光栅或者其他可以识别极耳11数目的设备。使用时，极片12来料后，根据设计需求，通过模切机切出具有所需要间距和宽度的至少一组极耳，通过第一识别设备分别识别每组极耳中的极耳11的数量，将识别出来的极耳11的数量导入计数器中，到达设定的目标极耳数量时，利用打标机或其他设备将插接片3装到对应数量的极耳11上，具体的例如当目标极耳数量是10时，当第一识别设备识别到第10个极耳11时，利用打标机或其他设备将插接片3装到第10个极耳11上；结束后计数器清零，并对后续来料进行类似操作，从而利用第一识别设备使得插接片3实现极耳11在特定个数处分层，减少了转接片2在超声波居中焊接时由于其两侧极耳11的个数不一致带来的电池一致性差的问题。
25.参见图3和图4所示，在一些实施例中，目标极耳数量设定为使插接片3安装于极耳组中位于中间位置的极耳11上。具体的，当极耳组中的极耳数量为偶数时，目标极耳数量为极耳数量的一半，当极耳组中的极耳数量为奇数时，目标极耳数量为极耳数量加上1后的一半。例如，极片12共有极耳的数目为16时，则插接片3位于第8个极耳11上；极片12共有极耳的数目为17时，则插接片3位于第9个极耳11上。通过将插接片3安装于中间位置的极耳11上，卷芯1卷绕后，插接片3将极耳组分为上下大致均匀的两层极耳层，转接片2焊接于两层极耳层之间后，两层极耳层与转接片2连接后的松紧状态保持一致，使极耳组中的每个极耳
11的松紧状态可控，提高了极耳组状态的稳定可靠性，避免了紧绷的极耳11断裂造成的极耳组过流能力下降和卷芯1短路等问题，也避免了松弛的极耳11插入卷芯1内部与电芯极片接触导致卷芯1短路等问题，提高了二次电池安全性。
26.参见图3和图4所示，在一些实施例中，每组极耳对应的所述目标极耳数量相等。如此，通过第一识别设备读取每组极耳中的极耳11的个数，然后通过将打标机在特定的极耳11上插入插接片3，实现每个极耳组在相同位置的极耳11处分层，从而使转接片2焊接于每个极耳组相同位置的极耳11上，减少了每个极耳组的极耳11分层的位置不一致带来的内阻的差异的问题，提高电池的一致性。
27.参见图1所示，在一些实施例中，在所述卷绕所述极片12形成卷芯1之前，还可以包括：利用第二识别设备识别所述插接片3，并判断所述极片12的每组极耳上是否均安装有所述插接片3；若是，则卷绕所述极片12形成卷芯1；若不是，则在所述极片12的极耳11上重新安装所述插接片3。
28.具体地，第二识别设备可以为ccd、光栅或者其他可以识别插接片3的位置和个数的设备。使用时，通过第二识别设备识别插接片3的位置和个数，并对识别的数据进行分析，判断极片12上的每个极耳组上是否均有插接片3，以及插接片3的位置是否正确，然后再将极片12卷绕形成卷芯1，保证了后续转接片2焊接位置的准确性，进一步提高电池的一致性。
29.在一些实施例中，第一识别设备和第二识别设备可以共同包括在同一识别系统中，第一识别设备和第二识别设备相邻设置，第一识别设备和第二识别设备之间的距离不大于极片12的一组极耳中相邻两个极耳11间的距离，第二识别设备可以同时识别插接片及插接片位置，此时，当第二识别设备识别到对应目标极耳数量的极耳上没有安装插接片3时，可以控制第一识别设备识别对应目标极耳数量 1或对应目标极耳数量 2的极耳，并在相应数量的极耳上安装插接片3，例如目标极耳数量是10时，当第二识别设备识别到第10个极耳上没有插接片3时，可以控制第一识别设备识别第11个极耳上或第12个极耳，然后在第11个极耳上或第12个极耳上安装插接片，此时，基本不会影响电池性能。在另一些实施例中，当第二识别设备识别到对应目标极耳数量的极耳上没有安装插接片3时，可以在极片12的对应目标极耳数量的极耳11上重新安装所述插接片3，实现重新安装插接片3的方法可以是通过第二识别设备与用于安装插接片3的设备如打标机配合实现的；也可以在第二识别设备后设第三识别设备，第三识别设备可以与第一识别设备是相同的，其在第二识别设备识别到对应目标极耳数量的极耳上没有安装插接片3时启动，用于读取每组极耳中的极耳11的个数，然后通过打标机在对应目标极耳数量的的极耳11上插入插接片3。其他可以实现在极片12的极耳上重新安装插接片的方式均可采用，在此不一一列举。
30.参见图1所示，在一些实施例中，所述将转接片2焊接于两层所述极耳层之间可以包括：利用机械手拉起所述插接片3，使得所述插接片3将所述极耳组分为两层极耳层；将所述转接片2置于两层所述极耳层之间；将所述插接片3取出；将所述转接片2焊接于两层所述极耳层之间。
31.本实施例中，插接片3被夹爪或者其他方式拉起，插接片3将极耳组中的上部的极耳11与下部的极耳11分为两层极耳层，在分层后使转接片2入位，然后将插接片3取出，从而满足使转接片2位于两层极耳层之间以进行超声波焊接，焊接方便，不影响后续的电池组装，超声波焊接后，按照常规的方式组装成电池即可。
32.参见图5所示，进一步的，在所述将所述插接片3取出之前，还可以包括：在用于安装所述插接片3的极耳11上设置撕裂缺陷部。在一些具体实施中，可以在插接片3安装于对应数量的所述极耳11上之前，先在对应的极耳11上设置撕裂缺陷部；也可以在将插接片3安装于对应的极耳11上之后、在插接片3取出之前，在安装有插接片3的极耳11上设置撕裂缺陷部。设置撕裂缺陷部的方法包括但不限于通过对对应的极耳11进行剪切或局部开孔，以使极耳容易被撕裂，方便插接片3取出。参见图6和图7所示，即使在安装插接片3的极耳11上设置撕裂缺陷部，也几乎不会影响后期电池的性能，即少一层极耳11对电池性能无太大影响。
33.本实施例中，插接片3粘贴于极耳11上，具体的，插接片3可以通过胶水或双面胶粘贴于极耳11；或者采用单面胶带作为插接片，直接粘贴于极耳上，胶带可以为纸质胶带或者塑料胶带，以保证插接片3与极耳11连接的可靠性，在取下插接片3时，可通过在极耳11根部设置撕裂缺陷部，使极耳11沿着特定的方向撕裂，从而防止了由于插接片与极耳之间的粘结性导致极耳无规则撕裂可能导致的影响电池性能的情况发生，例如撕裂到极片12上涂覆有活性材料的区域。插接片3也可以采用其他方式安装于极耳11上，例如可以是夹子、别针等。在实际应用中，极耳11在模切时进行贴胶，极耳11模切好后进行高速卷绕，卷绕过程中使胶带保持不脱落，卷绕好后，进行热压，x-ray检测，而后进行超声波焊接；在超声波焊接前，机械手向上拉起胶带，使极耳11实现分层，分层后转接片2上料，胶带取出，从而使转接片2位于两层极耳11之间，而后进行超声波焊接；最后，按照其他常规组装中电池的方式，实现电池组装。
34.参见图2所示，在一些实施例中，所述插接片3可以部分露出所述极耳11的外侧，另一部分进入两层所述极耳11之间。本实施例中，位于两层极耳11之间的插接片3可以将极耳11分层，位于极耳11外侧的插接片3可以方便机械手拉扯插接片3使极耳11分层，也便于取出插接片3。
35.参见图4所示，在一些实施例中，插接片3延伸至极片12上的非极耳区域，可以保证插接片3在卷芯1高速卷绕过程中不会掉落，使卷芯1卷绕后插接片3可以保留在对应的极耳11上。
36.参见图3和图4所示，胶带由极耳11的边缘向内延伸的长度l1优选为5-15mm，极耳11长度l2优选为10-30mm，胶带长度l3优选为10-30mm，胶带外漏长度l4优选为5-15mm；再例如，胶带由极耳11的边缘向内延伸的长度l1优选为15-25mm，极耳11长度l2优选为30-60mm，胶带长度l3优选为30-50mm，胶带外漏长度l4优选为15-25mm。在一具体实施中，长度l1为12mm，长度l2为10mm,长度l3为15mm，长度l4则为3mm；在其他具体实施中，所述长度l1、l2、l3、l4可以在上述数值范围内选取具体数值进行任意的合理的组合，在此不一一列举。
37.参见图2所示，为本发明实施例提高的一种采用任一项所述的二次电池的焊接方法制得的电池，其可以包括：至少两个卷芯1，所述卷芯1包括极片12以及自所述极片12向外伸出的至少一个极耳组；至少一个转接片2，转接片2具有极耳连接部22，所述极耳连接部22用于分别与所述卷芯1的极耳组焊接，且所述极耳连接部22位于所述极耳组的两层所述极耳层之间。本实施例中，通过将转接片2的极耳连接部22设置于上下两层极耳层之间焊接固定，缩短了极耳组与转接片2连接的路径，降低了极耳组的长度，提高了二次电池内部的空间利用率，上层极耳层填充在盖板与转接片2之间的缝隙中，减少了折极耳占据的空间，提
高了二次电池的能量密度，降低了二次电池的成本。
38.本发明实施例提供的一种二次电池的焊接方法及其电池的原理为：通过利用插接片3将极耳组分为两层，转接片2的极柱连接部21与盖板固定，极耳连接部22设置于上下两层极耳层之间焊接固定，靠近盖板一侧的那层极耳层在厚度方向上可以抵消凸起的极柱连接部21占用的部分空间；且靠近卷芯一侧的另一侧极耳层由于厚度降低，占用的卷芯1到转接片2间的空间也降低，提高了二次电池的能量密度；通过识别设备智能调节插接片3的插入位置，可以保证电池的一致性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。