电芯制造方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯制造方法。


背景技术：

2.随着社会的发展和人们对环保越来越重视，电动汽车得到了越来越广泛的应用。应用于电动汽车的动力电池，通常采用锂离子电池，其具有能量密度高、单体能量大的特点。
3.随着电动汽车对功率输出性能要求的进一步提高，对提供动力的单体电池提出更高要求：高功率、高能量密度。为了实现大功率输出，电流密度均匀，散热快，目前发展了多极耳和全极耳电池。全极耳圆柱电芯具有内阻低，焊点可承受大倍率充放电冲击等优点，是未来动力电池的一个发展方向。然而，全极耳圆柱电芯的极耳与集流盘之间的焊接存在有较多金属渣产生等问题，成为行业的一个难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电芯制造方法，可使电芯的集流盘与极耳的焊接过程中无金属渣产生。
5.在本发明的一方面中，提供一种电芯制造方法，包括：
6.提供包括极片的卷芯，其中所述极片包括电极和凸设于所述电极一侧的极耳，所述极耳的表面设置有焊料层；
7.将集流盘与所述极耳抵接；
8.通过焊料层将所述集流盘与所述极耳感应焊接在一起。
9.上述的集流盘与极耳焊接的工艺流程不会产生金属渣，且生产效率较高、成本较低。
附图说明
10.图1为本发明一实施例的电芯制造方法的流程示意图；
11.图2为未卷绕的阳极片的阳极极耳处焊料层的结构示意图；
12.图3为未卷绕的阴极片的阴极极耳处焊料层的结构示意图；
13.图4为图1所示的电芯制造方法中将集流盘与极耳对接时的结构示意图；
14.图5为极耳整形后、焊接前的卷芯结构示意图；
15.图6为图1所示电芯制造方法中阳极集流盘与阳极极耳抵接时的剖面结构示意图；
16.图7为图1所示电芯制造方法中阴极集流盘与阴极极耳抵接时的剖面结构示意图；和
17.图8为图1所示电芯制造方法制得的电芯的剖面结构示意图。
具体实施方式
18.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
19.图1为本发明一实施例的电芯制造方法的流程示意图。所述电芯制造方法实施例包括以下步骤：
20.s11、提供包括极片的卷芯，其中极片包括电极和凸设于电极一侧的极耳，极耳的表面设置有焊料层；
21.s13、将集流盘与极耳抵接；
22.s15、通过焊料层将集流盘与极耳感应焊接在一起。
23.在步骤s11中，极耳凸出于电极的一侧，从而使极耳从卷芯的端部凸出。具体地，电极的一侧设有多个间隔设置的极耳，从而使制造的电芯为全极耳或无极耳电芯；卷芯还包括隔膜，极片和隔膜叠设后卷绕形成圆柱状的卷芯，因此制造的电芯为圆柱电芯。
24.本实施例中，上述步骤s11还进一步包括以下步骤：
25.s112，将焊接料涂布在极片的极耳上形成焊料层。
26.具体地，焊接料可为锡粉浆料，锡粉浆料包括锡粉、粘接剂和溶剂，这样形成的焊料层为锡粉层119(参见图2或3)。具体地，锡粉浆料包括pvdf(聚偏氟乙烯)、锡粉和nmp(n-甲基吡咯烷酮)。更具体地，锡粉浆料的组分包括质量百分比为5％～18％的pvdf、15％～30％的锡粉和65％～75％的nmp。更具体地，在一实施例中，锡粉浆料的组分包括质量百分比为5％的pvdf、25％的锡粉和70％的nmp；在另一实施例中，锡粉浆料的组分包括质量百分比为10％的pvdf、20％的锡粉和70％的nmp。
27.具体地，锡粉的粒径可为3微米～5微米。pvdf起到了粘接剂和稳定剂的作用，nmp作为溶剂使用。通过锡粉浆料这样的组分设置，可使得锡粉能均匀、稳定地涂覆。可以理解，锡粉浆料也可由其他种类的焊接料代替，例如铜锌合金、银铜合金等。具体地，锡粉层119的厚度可为40
±
10微米。
28.s114，将极片和隔膜叠设并卷绕以形成圆柱状的卷芯。
29.本实施例中，极片包括阳极片和阴极片，请参照图2，阳极片包括阳极112和阳极极耳117，多个阳极极耳117间隔设置在阳极112的一侧边缘上；请参照图3，阴极片包括阴极114和阴极极耳118，多个阴极极耳118间隔设置在阴极114的一侧边缘上。
30.在阳极112的表面涂覆第一活性材料123(见图5)，在阴极114的表面涂覆第二活性材料125(见图5)。具体地，对于锂离子电池来说，第一活性材料123可为石墨，第二活性材料125可为锰酸锂、磷酸铁锂等锂复合金属氧化物。在电解液的作用下，锂离子电池的第一活性材料123、第二活性材料125之间的离子发生迁移，实现充放电。
31.请再次参照图2和图3，例如在阴极114的一侧边缘，于阴极极耳118与阴极114的相接处涂覆陶瓷层121，将焊接料涂布在阳极极耳117上，并将焊接料涂布在陶瓷层121的边缘外侧的阴极极耳118的表面。具体地，陶瓷层121的材料可为at9或at11，at9和at11的主要成分可为al2o3。
32.请参照图4和图5，本实施例中，将隔膜116叠设于阳极片与阴极片之间并卷绕以形成圆柱状的卷芯11。具体地，叠设时，阳极片的阳极极耳117朝向一侧，阴极片的阴极极耳118朝向相对的另一侧，这样卷绕后阳极极耳117和阴极极耳118分别位于卷芯11的两端。
33.在步骤s13之前，对极耳进行整形，使极耳朝向卷芯的中心弯折。具体地，请参照图5，对阳极极耳117和阴极极耳118进行整形，使阳极极耳117和阴极极耳118均朝向卷芯11的中心弯折。更具体地，阳极极耳117和阴极极耳118的弯折角度可为5
°
～45
°
，也就是说，阳极极耳117和阴极极耳118相对卷芯11的轴线方向的夹角可为5
°
～45
°
。将阳极极耳117和阴极极耳118弯折一定角度，可方便极耳与集流盘抵接。
34.本实施例中，请参照图6和图7，步骤s13具体包括：提供阳极集流盘13和阴极集流盘15，将阳极集流盘13与阳极极耳117抵接，将阴极集流盘15与阴极极耳118抵接。可通过夹具将阳极集流盘13与阳极极耳117夹在一起，将阴极集流盘15与阴极极耳118夹在一起，具体地，夹具由非金属材料制成。具体地，阳极集流盘13和阴极集流盘15的厚度小于0.5毫米，这样可防止过多热量传导至阳极112的第一活性材料123、阴极114的第二活性材料125的涂覆区域而影响第一活性材料123、第二活性材料125的性能。
35.具体地，在步骤s13中，将集流盘与极耳抵接实现接触即可。可以理解，还可将集流盘与极耳贴紧，这时极耳会受到一定的挤压，这样会使集流盘与极耳的电连接性能更好。具体地，阳极集流盘13与阳极极耳117贴紧，阴极集流盘15与阴极极耳118贴紧后，弯折的阳极极耳117和阴极极耳118被挤压成截面为圆弧的形状。阳极极耳117和阴极极耳118被挤压而形成一定反弹的作用，可保证极耳与集流盘接触良好，保证良好的电连接性能。
36.本实施例中，步骤s15具体为：请参照图8，通过焊料层将阳极集流盘13与阳极极耳117、阴极集流盘15与阴极极耳118分别感应焊接在一起。感应焊接可使焊料层熔融，从而将阳极集流盘13与阳极极耳117、阴极集流盘15与阴极极耳118分别焊接在一起。具体地，感应焊接包括涡流焊。当然，感应焊接还可以是本领域中已知的其他可行的方式。进行涡流焊时，请再次参见图6和图7，将阳极集流盘13与阳极极耳117置于涡流焊机的线圈30内，将阴极集流盘15与阴极极耳118置于涡流焊机的线圈30内。进行涡流焊的过程中，阳极集流盘13与阳极极耳117以及锡粉层119表面产生感应涡流，在0.2秒内即可达到240℃，锡粉层119熔融，可将阳极集流盘13与阳极极耳117焊接在一起，焊接阴极集流盘15与阴极极耳118也一样，在此不再赘述。具体地，焊接时，使阳极112涂覆有第一活性材料123的区域和阴极114涂覆有第二活性材料125的区域位于线圈30的磁场外，避免影响第一活性材料123和第二活性材料125的性能。
37.本实施例中，当焊接料为锡粉浆料时，所述电芯制造方法实施例还包括以下步骤：
38.在步骤s15之前，对焊料层进行烘干，将溶剂去除，焊料层只剩下粘接剂和锡粉。
39.本发明实施例的电芯制造方法中，集流盘与极耳焊接的工艺流程不会产生金属渣，且生产效率较高；同时，采用对环境友好的锡作为焊接介质，锡不与电解液发生化学反应、无污染，且成本较低，可规模化使用。
40.以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种电芯制造方法，其特征在于，所述电芯制造方法包括：提供包括极片的卷芯，其中所述极片包括电极和凸设于所述电极一侧的极耳，所述极耳的表面设置有焊料层；将集流盘与所述极耳抵接；通过焊料层将所述集流盘与所述极耳感应焊接在一起。2.如权利要求1所述的电芯制造方法，其特征在于，所述感应焊接包括涡流焊。3.如权利要求1或2所述的电芯制造方法，其特征在于，所述提供包括极片的卷芯的步骤还进一步包括：将焊接料涂布在所述极耳上形成所述焊料层；将所述极片和隔膜叠设并卷绕以形成圆柱状的卷芯。4.如权利要求3所述的电芯制造方法，其特征在于，所述极片包括阳极片和阴极片，所述阳极片包括阳极(112)和阳极极耳(117)，所述阴极片包括阴极(114)和阴极极耳(118)；在所述阳极(112)的表面涂覆第一活性材料(123)，在所述阴极(114)的表面涂覆第二活性材料(125)。5.如权利要求4所述的电芯制造方法，其特征在于，在所述阳极(112)的一侧边缘上设置多个间隔设置的所述阳极极耳(117)，在所述阴极(114)的一侧边缘上设置多个间隔设置的所述阴极极耳(118)；在所述阴极极耳(118)与所述阴极(114)的相接处涂覆陶瓷层(121)，将所述焊接料涂布在所述阳极极耳(117)上，并将所述焊接料涂布在所述陶瓷层(121)的边缘外侧的所述阴极极耳(118)的表面。6.如权利要求3所述的电芯制造方法，其特征在于，所述焊接料包括锡粉浆料，所述锡粉浆料包括锡粉、粘接剂和溶剂，所述锡粉浆料的组分包括质量百分比为5％～18％的所述聚偏氟乙烯、15％～30％的所述锡粉和65％～75％的所述n-甲基吡咯烷酮。7.如权利要求6所述的电芯制造方法，其特征在于，在将所述集流盘与所述极耳焊接在一起之前，还对所述焊料层进行烘干，将所述溶剂去除。8.如权利要求3所述的电芯制造方法，其特征在于，所述焊料层为锡粉层(119)，所述锡粉层(119)的厚度为40
±
10微米；所述集流盘的厚度小于0.5毫米。9.如权利要求4所述的电芯制造方法，其特征在于，在将所述集流盘与所述极耳抵接之前，使所述阳极极耳(117)和所述阴极极耳(118)朝向所述卷芯的中心弯折。10.如权利要求9所述的电芯制造方法，其特征在于，所述将集流盘与所述极耳抵接的步骤具体为：提供阳极集流盘(13)和阴极集流盘(15)，将阳极集流盘(13)与所述阳极极耳(117)抵接，将所述阴极集流盘(15)与所述阴极极耳(118)抵接，使所述阳极极耳(117)和所述阴极极耳(118)的弯折角度为5
°
～45
°
。

技术总结
本发明的实施例提供了一种电芯制造方法。所述方法包括：提供包括极片的卷芯，其中所述极片包括电极和凸设于所述电极一侧的极耳，所述极耳的表面设置有焊料层；将集流盘与所述极耳抵接；通过焊料层将所述集流盘与所述极耳感应焊接在一起。所述方法中集流盘与极耳焊接的工艺流程不会产生金属渣，且生产效率较高。且生产效率较高。且生产效率较高。


技术研发人员：钱锋 汤淑兰 仲亮 邹柯
受保护的技术使用者：广州小鹏汽车科技有限公司
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/5/25