一种蓄电池及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种蓄电池及其制作方法，属于电池技术领域。蓄电池包括中空金属外壳、若干圆柱形集流卷芯、将金属外壳的两端开口密封住的上盖板组件和下盖板组件；圆柱形集流卷芯包括金属管、圆柱卷芯、正极集流盘、负极集流帽、负极护圈；圆柱卷芯的正极片空箔区整形为十字形，在十字形的区域内的空箔与正极集流盘焊接在一起；负极片空箔区整形为设计形状，将设计形状边缘的空箔与负极集流帽焊接在一起；若干正极集流盘与正极汇流片焊接，正极汇流片与正极盖板焊接；负极集流帽与负极汇流片焊接，负极汇流片与负极盖板连接。采用超声焊代替激光焊进行负极箔材与集流体的焊接，减少焊渣的产生，大幅度提高电池的一致性，降低电池的自放电与短路风险。

【技术实现步骤摘要】
一种蓄电池及其制作方法
本专利技术涉及一种蓄电池及其制作方法，特别涉及一种蓄电池的结构及其制作方法,属于电池

技术介绍
众所周知，相比小容量电池，大容量电池的加工难度大、成品率低、成本高、散热困难、倍率性能差、循环寿命短、安全性差。为降低电池内阻，提高功率性能，大容量圆柱电池中往往采用全极耳设计，虽然全极耳端面的结构和形状不同，但均采用的是激光焊接与汇流片焊接的方式导流。如专利CN110600795A所述卷芯的两端设置极耳，一端为正极极耳，另一端为负极极耳，所述卷芯极耳的端面呈环形台阶面；正负极的集流盘上设置圆环形凹槽，凹槽为焊接区域；所述极耳上的环形台阶面与集流盘上的圆环形凹槽贴合进行焊接。专利CN204947019U正极端面振平处焊接正极集流板，负极端面振平处焊接负极集流板。专利CN204927432U中，负极片的光箔区与负极导流盘的一端焊接，负极导流盘的另一端与外壳底部焊接。专利CN203481318U通过对未涂覆区极片进行剪裁，便于极耳与盖板的电连接，可以有效防止虚焊、刺穿的现象。这些专利的结构只能用激光焊实现全极耳端面与集流盘的焊接。由于激光焊接过程的焊渣飞溅不可避免，焊渣又难以清除干净，进入电池后会增大自放电，甚至导致短路。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种蓄电池及其制作方法。该蓄电池包括两端开口的中空金属外壳、设置在金属外壳内的若干圆柱形集流卷芯、以及分别设置在金属外壳两端，将金属外壳的两端开口密封住的上盖板组件和下盖板组件；上盖板组件包括负极盖板、负极绝缘导热片、负极绝缘支架、负极汇流片；下盖板组件包括正极盖板、正极绝缘支架、正极汇流片；圆柱形集流卷芯包括金属管、圆柱卷芯、正极集流盘、负极集流帽、负极护圈；圆柱卷芯为按照正极片、隔膜、负极片、隔膜的顺序卷绕而成的多层卷绕结构,最外圈贴胶带；正极片空箔区和负极片空箔区分别位于所述圆柱卷芯的两端；正极片的一侧为覆有正极材料的正极片涂料区，另一侧为空白的正极片空箔区；负极片的一侧为覆有负极材料的负极片涂料区，另一端为空白的负极片空箔区；正极片空箔区和负极片空箔区分别位于所述圆柱卷芯的两端，正极端空箔区整形为十字形，并在十字形区域内的空箔与正极集流盘焊接在一起；负极端空箔区整形为设计形状，设计形状边缘的空箔与负极集流帽焊接在一起；若干正极集流盘与正极汇流片焊接，正极汇流片与正极盖板焊接；若干负极集流帽与负极汇流片焊接，负极汇流片与负极盖板连接。本专利技术设计的一种蓄电池，包括金属外壳、若干圆柱形集流卷芯、正极盖板、负极盖板、正极汇流片、负极汇流片、正极绝缘支架、负极绝缘支架、负极绝缘导热片。圆柱卷芯正极端的正极片空箔区整形为十字形，通过激光焊与正极集流盘焊接为一体；并以正极朝向金属管底的方向将圆柱卷芯放入金属管中。圆柱卷芯负极端的负极片空箔区整形的设计形状可以为矩形、圆形，且不局限于这些类型；卷芯负极端整形后剩余的边缘空箔区为若干弧形区或圆形。将负极护圈套在圆柱卷芯的负极端，并以金属管的上缘支撑定位；而后在负极护圈上放入负极集流帽，使集流帽的下边缘嵌入护圈槽中定位；再将设计形状边缘的空箔区域压紧，通过超声焊与负极集流帽的内壁焊接在一起，焊接形状为弧形。放置正极绝缘支架，正极汇流片与圆柱形集流卷芯的正极集流盘焊接面和金属管的环形底面逐一焊接，或者正极汇流片与圆柱形集流卷芯的正极集流盘焊接面和金属管的环形底面逐一焊接；然后在汇流片上方或下方放置正极绝缘支架；再将正极汇流片与正极盖板焊接。负极汇流片与圆柱形集流卷芯的负极集流帽焊接面逐一焊接；然后在汇流片上方放置负极绝缘支架；再将负极汇流片与负极盖板连接。负极集流帽焊接面可以为集流帽的上表面，也可以为弧形侧面。电池的正极端也可以采用与负极端相同的制作方法。正极集流盘与所述正极汇流片、带底金属管采用的是同种材质；所述负极集流帽与所述负极汇流片采用的是铜、铜合金、铜镀镍、碳钢、镍、镍合金中的任何一种或两种金属材质。本专利技术蓄电池内部的圆柱形集流卷芯由同样体系的正负极组成，比如磷酸铁锂-石墨卷芯、锰酸锂-石墨卷芯、镍钴锰酸锂-石墨卷芯、钴酸锂-石墨卷芯、钴酸锂-钛酸锂卷芯、锰酸锂-钛酸锂卷芯、超级电容器卷芯、金属氢化物-镍卷芯、镉-镍卷芯、锌-镍卷芯等化学电源中的任何一种，且不局限于上述体系。同时本专利技术蓄电池内部的圆柱卷芯可以用不同材料体系的卷芯进行组合，例如锰酸锂-石墨卷芯与镍钴锰酸锂-石墨卷芯组合、功率型的超级电容器卷芯与同类正极材料的能量型的锂离子卷芯组合等。通过不同特性的两类卷芯并联组合成大容量电池，在提高性能的同时降低成本。需要说明的是，不同的电池体系适用的金属种类不同，这属于本行业的公知技术，比如锂离子电池采用铝作为金属外壳和金属管的材质，且圆柱卷芯的正极基体为铝箔，负极基体为铜箔；比如超级电容器和以钛酸锂为负极材料的电池，采用铝作为金属外壳和金属管的材质，且圆柱卷芯的正极与负极基体均为铝箔；也可以采用不锈钢或其他材料作为金属外壳和金属管的材质。按照前述的蓄电池的加工方法包括如下步骤：(1)在正极片的正极片一侧设置正极材料层形成正极片涂料区，另一侧留空白形成正极片空箔区；(2)在负极片的负极片一侧设置负极材料层形成负极片涂料区，另一侧留空白形成负极片空箔区；(3)将所述正极片、所述负极片和隔膜按照正极片、隔膜、负极片、隔膜的顺序进行卷绕形成圆柱卷芯，并在所述圆柱卷芯两端分别留出正极片空箔区和负极片空箔区；(4)将圆柱卷芯正极端的正极片空箔区整形为十字形，通过激光焊与正极集流盘焊接为一体；并以正极朝向金属管底的方向将圆柱卷芯放入金属管中；(5)将所述圆柱卷芯负极端的负极片空箔区整形为设计形状，将负极护圈套在圆柱卷芯的负极端，并以金属管的上缘支撑定位；而后在负极护圈上放入负极集流帽，使集流帽的下边缘嵌入护圈槽中定位；再将设计形状边缘的空箔区域压紧，通过超声焊与负极集流帽的内壁焊接在一起，焊接形状为弧形；(6)将所述正极汇流片与集流圆柱形卷芯的正极集流盘焊接面和金属管的环形底面逐一焊接；将所述负极汇流片与圆柱形集流卷芯的负极集流帽焊接面逐一焊接；形成圆柱卷芯组；(7)将焊接后圆柱卷芯组装入金属外壳；(8)然后在正极汇流片上方或下方放置正极绝缘支架；再将正极汇流片与正极盖板焊接；(9)将金属外壳与正极盖板封闭焊接；(10)在负极汇流片上方放置负极绝缘支架；再将负极汇流片与负极盖板连接；(11)将负极盖板与金属外壳封闭焊接；(12)将电池烘烤、注入电解液、化成、封口。本申请具有如下的技术效果和优点：采用超声焊代替激光焊进行负极箔材与集流体的焊接，可以减少焊渣的产生，大幅度提高电池的一致性，降低电池的自放电与短路风险。附图说明图1为本专利技术的蓄电池的爆炸图。图2为本专利技术的蓄电池的立体图。图3为本专利技术的蓄电池的正、负及绝缘架安装示意图。图4a-4e为本专利技术的蓄电池的负极汇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电池，其特征在于，包括两端开口的中空金属外壳、设置在所述金属外壳内的若干圆柱形集流卷芯、以及分别设置在所述金属外壳两端，将所述金属外壳的两端开口密封住的上盖板组件和下盖板组件；所述上盖板组件包括负极盖板、负极绝缘导热片、负极绝缘支架、负极汇流片；所述下盖板组件包括正极盖板、正极绝缘支架、正极汇流片；所述圆柱形集流卷芯包括金属管、圆柱卷芯体、正极集流盘、负极集流帽、负极护圈；所述圆柱卷芯体为按照隔膜、正极片、隔膜、负极片、隔膜的顺序卷绕而成的多层卷绕结构；正极片空箔区和负极片空箔区分别位于所述圆柱卷芯体的两端；所述正极片的一侧为覆有正极材料的正极片涂料区，另一侧为空白的正极片空箔区；所述负极片的一侧为覆有负极材料的负极片涂料区，另一端为空白的负极片空箔区；所述正极片空箔区为整形的十字形，并在十字形区域内的空箔与正极集流盘以焊接方式连接在一起；所述负极片空箔区为整形的设计形状，设计形状边缘的空箔与负极集流帽以焊接方式连接在一起；若干正极集流盘与正极汇流片以焊接方式连接在一起，正极汇流片与正极盖板以焊接方式连接在一起；若干负极集流帽与负极汇流片以焊接方式连接在一起，负极汇流片与负极盖板连接在一起。/n...

【技术特征摘要】
1.一种蓄电池，其特征在于，包括两端开口的中空金属外壳、设置在所述金属外壳内的若干圆柱形集流卷芯、以及分别设置在所述金属外壳两端，将所述金属外壳的两端开口密封住的上盖板组件和下盖板组件；所述上盖板组件包括负极盖板、负极绝缘导热片、负极绝缘支架、负极汇流片；所述下盖板组件包括正极盖板、正极绝缘支架、正极汇流片；所述圆柱形集流卷芯包括金属管、圆柱卷芯体、正极集流盘、负极集流帽、负极护圈；所述圆柱卷芯体为按照隔膜、正极片、隔膜、负极片、隔膜的顺序卷绕而成的多层卷绕结构；正极片空箔区和负极片空箔区分别位于所述圆柱卷芯体的两端；所述正极片的一侧为覆有正极材料的正极片涂料区，另一侧为空白的正极片空箔区；所述负极片的一侧为覆有负极材料的负极片涂料区，另一端为空白的负极片空箔区；所述正极片空箔区为整形的十字形，并在十字形区域内的空箔与正极集流盘以焊接方式连接在一起；所述负极片空箔区为整形的设计形状，设计形状边缘的空箔与负极集流帽以焊接方式连接在一起；若干正极集流盘与正极汇流片以焊接方式连接在一起，正极汇流片与正极盖板以焊接方式连接在一起；若干负极集流帽与负极汇流片以焊接方式连接在一起，负极汇流片与负极盖板连接在一起。


2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述圆柱卷芯体正极端的正极片空箔区，通过激光焊接方式与正极集流盘焊接为一体，并以正极朝向金属管底的方向设置于金属管中。


3.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，负极片空箔区整形的设计形状可以为矩形、圆形，且不局限于这些类型；卷芯负极端整形后剩余的边缘空箔区为若干弧形区或圆形。


4.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，负极护圈套在圆柱卷芯体的负极端，并以金属管的上缘支撑定位；在负极护圈上设置有负极集流帽，使集流帽的下边缘嵌入护圈槽中定位；将设计形状边缘的空箔区域压紧在一起，通过超声焊接方式与负极集流帽的内壁焊接在一起，焊接形状为弧形。


5.根据权利要求1或2所述的蓄电池，其特征在于，所述正极汇流片与圆柱形集流卷芯的正极集流盘焊接面和金属管的环形底面以逐一焊接的方式焊接在一起；在汇流片上方或下方放置正极绝缘支架；正极汇流片与正极盖板以焊接方式连接在一起。


6.根据权利要求1、3或4所述的蓄电池，其特征在于，所述负极汇流片与圆柱形集流卷芯的负极集流帽焊接面以逐一焊接的方式焊接在一起；在汇流片上方放置有负极绝缘支架；负极汇流片与负极盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：许祎凡，娄豫皖，张朋，黄伟东，孟祎凡，李紫璇，
申请(专利权)人：上海比耐信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31