具有连续极耳的钠离子圆柱电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池及制备方法，将正极极耳和负极极耳进行激光模切，以便除去部分极耳，使其卷绕后，可在卷芯半径中间位置形成20~30层的连续环形极耳，保证高倍率过电流的需求，同时相比于现有技术中使用的多极耳方案，连续极耳强度更高，不易发生撕扯断裂造成电池短路或接触不良。在形成卷芯后，通过置于卷芯内部的支撑架结构，配合具有圆环形结构集流盘的正极盖板组件和负极盖板组件，完成集流盘与卷芯极耳的焊接，具有结构简单、加工方便，结构可靠性更高，过流能力更强等优点，可以解决现有设计难以实现钠离子电池体系电池的高功率特性发挥，且存在一定的安全风险的技术问题。定的安全风险的技术问题。定的安全风险的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
具有连续极耳的钠离子圆柱电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池的制备方法。

技术介绍

[0002]圆柱电池的过流能力的瓶颈一般为卷芯的极耳数量及其与端盖集流盘的焊接面积，为了提升圆柱电池的过流能力，行业上提出全极耳揉平工艺路线，但存在以下问题：（1）极片留空白箔比较窄，通常≤10mm，经过揉平之后，被揉进极组的箔材容易导致活性材料涂覆区的界面间隙增大，在电池使用过程中，由于界面不一致导致负极析锂，存在严重的安全隐患，虽然通过增加极片留白空箔的宽度可缓解此问题，但是会增加箔材成本，也会降低电池能量密度。
[0003]（2）揉平工艺由于采用机械或超声方式强行将箔材进行弯曲和压实，非常容易产生金属屑，导致电池存在严重的安全隐患。
[0004]（3）揉平工艺往往难以保证端面极片的紧密贴合，即在端面上从圆心向外的方向上被揉平的箔材分布不均，可能存在一些较大间隙，从而导致激光击穿箔材，造成焊接不良，甚至熔化卷芯中的隔膜，造成短路。
[0005]（4）揉平工艺追求将电芯端面极片形成紧密贴合，这就阻碍了电解液通过电芯端面到达正负极活性材料区域，为了实现良好的电解液浸润效果和电化学反应界面，往往需要更长的注液和浸润时间。
[0006]为了规避揉平带来的问题及风险，行业上进行了相应的优化设计，包括将全极耳改为多极耳、揉平界面优化、多极耳组合揉平技术等，但仍存在如下问题：公开号为CN 112928401 A的专利技术专利公开了一种多极耳圆柱锂离子电池，采用若干组正极耳依次穿过第一正极极耳贯穿孔、第二正极极耳贯穿孔后焊接在正极集流板上，正极集流板的延伸柄折弯后焊接在电池盖板上，负极与正极方式类似。通过增多极耳方式提升电池的过流能力，以满足大倍率充放电。但是由于模切出的极耳尺寸较小，在卷绕机焊接过程种容易变形、弯折甚至撕裂，导致焊接后电池出现接触不良或内部短路的问题；公开号为CN 113540400 B的专利技术专利公开了一种大尺寸圆柱锂离子二次电池及其正负极极片。通过在极组两端面正、负极极片之间空隙内填充金属，克服揉平工艺中揉进极组的箔材把极片涂料的料区局部拱起，从而得到的端面平整，利于后续集流盘焊接，提高成品率，且焊接前后正、负极极片不会受损，提高电池的整体性能。但是由于为了保证金属粉末与箔材的粘结性能，需要添加粘结剂，这将导致箔材区与金属粉末区的焊接特性差异，容易出现焊接不良；公开号为CN 113488746 A公开了一种多极耳电芯的制作工艺及多极耳电芯。将全极耳进行激光模切，形成多极耳，所采用的激光模切的切割线为一组相互平的倾斜直线，极耳单体的形状为平行四边形，再将其卷绕形成电芯，最后将多极耳揉平，由于其平行四边形的极耳单体，能够减少揉平过程中的极片外翻与金属屑的产生，并以及减小了揉平后的极
片间隙，增加与汇流盘焊接的稳定性。但是依旧采用多极耳在揉平技术，揉平面一般为卷芯内外圈的极耳经弯折、层叠后组成，更加难以形成紧密、平整的卷芯端面，端面焊接质量随机性大，稳定性不高，且无法避免极耳在制造过程中被撕裂的风险；因此如何提出一种新的技术方案从而克服现有技术的缺陷，是我们急需解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池的制备方法，具有结构简单、加工方便，结构可靠性更高，过流能力更强等优点，可以解决现有设计难以实现钠离子电池体系电池的高功率特性发挥，且存在一定的安全风险的技术问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池，包括具有中空圆柱形的壳体、置于壳体内部的卷芯和支撑架；所述卷芯由极片和极耳组成，所述极耳位于所述极片的两端，包括正极耳和负极耳；极耳的长度小于极片的长度且位于极片的中部位置；所述壳体的上下两端均设有盖板组件；所述盖板组件与壳体之间设有集流盘，所述集流盘的边缘与所述极耳相抵接，焊接固定相连；所述支撑架位于卷芯之间，包括引导部和贴合部，所述引导部的一端与贴合部固定相连，另一端深入卷芯内部，所述贴合部的外边缘与所述极耳相接触。作为优选，所述盖板组件包括盖板和极柱，所述盖板上设有与极柱相适配的通孔，所述极柱安装在所述通孔内，且极柱的下端通过连接件与极耳相连接。
[0009]作为优选，所述支撑架采用绝缘材料制成，所述贴合部的厚度与所述极耳的高度相同。
[0010]作为优选，所述集流盘上设置有通孔，所述通孔设置有多个，均匀分布在所述集流盘表面；所述集流盘的外边缘向下延伸形成包边部，所述包边部与所述极耳相贴合。
[0011]本专利技术还公开了一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池的制备方法，包括以下步骤：S1:将极片通过激光模切的方式切除极片首、尾部分的极耳光箔区,形成正极耳和负极耳；S2:将经过激光模切的正负极耳与隔膜进行卷绕，形成具有中空结构的卷芯，且卷芯位置具有20
‑
30层的连续环形极耳；S3:将支撑架放置在卷芯的中空结构内，利用圆形结构的集流盘与支撑架的相互配合，从而对极耳进行完整包覆；S4:将集流盘的包边部与极耳进行焊接，使两者固定相连。
[0012]作为优选，在步骤S1中，在激光模切前，预留极耳R角，极耳R角为极耳高度的0.3
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0.5倍；在激光模切的过程中，对于极耳光箔区的切割长度为极片长度的40%
‑
60%。
[0013]作为优选，在步骤S3中，支撑架中的引导部的长度为卷芯高度的20%
‑
100%；直径为卷芯中空孔径的90%
‑
97%。
[0014]作为优选，在步骤S4中，将集流盘和支撑架装配完成后，利用激光焊接接实现集流盘侧壁与多层极耳的焊接，焊接路径为沿着周长方向，采用连续焊接、点焊或短段焊中的一
种。
[0015]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术将正极极耳和负极极耳进行激光模切，以便除去部分极耳，使其卷绕后，可在卷芯半径中间位置形成20~30层的连续环形极耳，保证高倍率过电流的需求，同时相比于现有技术中使用的多极耳方案，连续极耳强度更高，不易发生撕扯断裂造成电池短路或接触不良。在形成卷芯后，通过置于卷芯内部的支撑架结构，配合具有圆环形结构集流盘的正极盖板组件和负极盖板组件，完成集流盘与卷芯极耳的焊接，焊接接触面为平整、规则的多层极耳与环形金属集流盘，相比相较于现有技术中使用的全极耳方案，避免了由于采取揉平工艺而带来金属屑产生或残留导致的电池短路；相比于揉平后的不规则的极片间隙，本专利技术方案具有更高的焊接稳定性和焊接质量，不容易导致焊穿，有效降低了安全问题的发生；对于揉平后电解液注液浸润时间长的问题，由于本专利技术方案对于卷芯端面的遮挡大幅度降低，将能够加快电解液浸润正负极片的速率，有效提升圆柱电池的生产效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的卷芯展开图；图2为本专利技术的圆柱电池剖面图；图3为本专利技术的电池俯视示意图；图4为本专利技术的结构安装示意图；图5为本专利技术的支撑架结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池，其特征在于，包括具有中空圆柱形的壳体、置于壳体内部的卷芯和支撑架；所述卷芯由极片和极耳组成，所述极耳位于所述极片的两端，包括正极耳和负极耳；极耳的长度小于极片的长度且位于极片的中部位置；所述壳体的上下两端均设有盖板组件；所述盖板组件与壳体之间设有集流盘，所述集流盘的边缘与所述极耳相抵接，焊接固定相连；所述支撑架位于卷芯之间，包括引导部和贴合部，所述引导部的一端与贴合部固定相连，另一端深入卷芯内部，所述贴合部的外边缘与所述极耳相接触。2.根据权利要求1所述的具有连续极耳的钠离子圆柱电池，其特征在于，所述盖板组件包括盖板和极柱，所述盖板上设有与极柱相适配的通孔，所述极柱安装在所述通孔内，且极柱的下端通过连接件与极耳相连接。3.根据权利要求1所述的具有连续极耳的钠离子圆柱电池，其特征在于，所述支撑架采用绝缘材料制成，所述贴合部的厚度与所述极耳的高度相同。4.根据权利要求1所述的具有连续极耳的钠离子圆柱电池，其特征在于，所述集流盘上设置有通孔，所述通孔设置有多个，均匀分布在所述集流盘表面；所述集流盘的外边缘向下延伸形成包边部，所述包边部与所述极耳相贴合。5.一种具有连续极耳的钠离子圆柱电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将极片通过激光模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓蕾，张升亮，臧俊，宋杰，
申请(专利权)人：山东零壹肆先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：