一种防焊穿的焊接方法及锂电池与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种防焊穿的焊接方法及锂电池。


背景技术：

2.现有的圆柱钢壳锂电池全极耳结构中，负极集流盘与壳底采用传统电阻点底焊接或者激光穿透焊接。采用电阻点底焊接时，由于负极集流盘与壳底仅通过一个焊点固定，负极集流盘与壳底之间焊接面积小、过流能力低，且容易出现虚焊的情况。虚焊导致内阻增大、温升过高，影响电池的安全性能。一方面，激光穿透焊接焊接面积大、焊接牢固可靠，相比于传统电阻点底焊接内阻稳定且内阻小；另一方面，激光穿透焊接不需要点底焊针，卷芯中心孔缩小，料区增大，同等型号的电池容量增加。因此，激光穿透焊接取代了电阻点底焊接。然而，采用激光穿透焊接时常常会焊穿极耳，导致锂电池卷芯短路报废。


技术实现要素：

3.本发明提供一种防焊穿的焊接方法，用以解决现有技术中采用激光穿透焊接时，焊穿极耳导致锂电池卷芯短路报废的技术问题。
4.本发明还提供了一种锂电池。
5.根据本发明第一方面实施例的一种防焊穿的焊接方法，包括以下步骤：
6.在集流盘的凹槽内装入防击穿垫板或者防击穿物质；
7.将所述集流盘与卷芯焊接连接；
8.将所述卷芯与所述集流盘装入壳体的空腔内，并通过工装固定所述卷芯；
9.通过所述壳体底部的外侧将所述壳体底部与所述凹槽的槽底焊接连接。
10.根据本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法，在所述凹槽内装入的为防击穿物质的情况下，在执行所述将所述集流盘与卷芯焊接连接的步骤之前，还执行以下步骤：
11.对所述凹槽内的防击穿物质进行烘干。
12.根据本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法，集流盘通过弹性连接件与卷芯焊接连接。
13.根据本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法，壳体底部与槽底的焊接位置位于槽底的中心。
14.根据本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法，壳体底部与槽底通过激光焊接连接，激光的光束与壳体底部呈锐角夹角。
15.本发明还提供一种基于上述任意一项所述防焊穿的焊接方法的锂电池，所述锂电池包括：
16.壳体，内部形成有空腔；
17.卷芯，设置于所述空腔内；
18.集流盘，设置于所述空腔内，且位于所述卷芯与所述壳体底部之间，所述集流盘与所述卷芯焊接连接，所述集流盘的边缘形成有槽口朝向所述卷芯的凹槽，所述凹槽内装入
防击穿垫板或者防击穿物质，所述凹槽的槽底与所述壳体底部抵接，并与所述壳体底部焊接连接。
19.根据本发明实施例提供的锂电池，所述凹槽为环形槽，所述凹槽远离所述集流盘中心的槽壁设置有圆弧角，所述圆弧角的半径为r，0.35mm≤r≤0.65mm。
20.根据本发明实施例提供的锂电池，所述集流盘设置有多个弹性连接件，所述弹性连接件与所述卷芯焊接连接；所述弹性连接件与所述集流盘之间形成有间隙，所述弹性连接件的至少一个侧边与所述集流盘连接；多个所述弹性连接件等距间隔围设于所述集流盘中心的外周。
21.根据本发明实施例提供的锂电池，所述集流盘背离所述卷芯一侧的中心形成有凸起，所述凸起与所述壳体底部抵接，所述凸起的外径为φ4.3mm，所述凸起的高度0.4mm-0.6mm，所述凸起的锥度为1:1。
22.根据本发明实施例提供的锂电池，所述凹槽的深度为0.2mm-0.4mm，所述凹槽的宽度为0.2mm-0.5mm；所述防击穿垫板为陶瓷衬垫，所述防击穿物质为at9材料。
23.本发明实施例提供的防焊穿的焊接方法，通过在集流盘的凹槽内设置防击穿垫板或者防击穿物质，可以防止对集流盘与壳体底部进行激光穿透焊时焊穿极耳，导致锂电池卷芯短路报废，提高锂电池制程良品率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
25.图1是本发明实施例提供的锂电池的主视剖面结构示意图；
26.图2是本发明实施例提供的图1中a处的局部放大结构示意图；
27.图3是本发明实施例提供的图1中b处的局部放大结构示意图；
28.图4是本发明实施例提供的集流盘的俯视结构示意图；
29.图5是本发明实施例提供的图4中沿剖面线a-a所做的剖面结构示意图；
30.图6是本发明实施例提供的图5中c处的局部放大结构示意图；
31.图7是本发明实施例提供的图5中d处的局部放大结构示意图；
32.图8是本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法的流程图之一；
33.图9是本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法的焊接轨迹示意图；
34.图10是本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法的流程图之二。
35.附图标记：
36.100、壳体；110、壳体底部；200、卷芯；300、集流盘；310、凹槽；320、防击穿垫板或者防击穿物质；330、弹性连接件；340、圆弧角；350、间隙；360、凸起；400、焊接轨迹。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
38.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
40.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.下面结合图1-图10描述本发明实施例的防焊穿的焊接方法及锂电池。
43.图8示例了本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法的流程图之一，如图8所示，防焊穿的焊接方法包括以下步骤：
44.步骤100，在集流盘300的凹槽310内装入防击穿垫板或者防击穿物质320；
45.防击穿垫板可以是陶瓷衬垫，防击穿物质可以是at9材料。防击穿垫板或者防击穿物质320既可以将凹槽310内部空间填满，也可以仅填充凹槽310部分空间。
46.步骤200，将集流盘300与卷芯200焊接连接；
47.集流盘300与卷芯200焊接连接可以通过激光焊接。在本发明的一个实施例中，弹性连接件330与卷芯200焊接连接。
48.步骤300，将卷芯200与集流盘300装入壳体100的空腔内，并通过工装固定卷芯200；
49.通过工装对卷芯200进行固定，可防止焊接过程中卷芯200与集流盘300发生错位。
50.步骤400，通过壳体底部110的外侧将壳体底部110与凹槽310的槽底焊接连接；
51.采用激光穿透焊从壳体底部110外侧向内侧焊接，使壳体底部110与凹槽310的槽底熔融后冷却凝固在一起。焊接时激光的光束与壳体底部呈锐角夹角，当然激光的光束也可以与壳体底部垂直。
52.本发明实施例提供的防焊穿的焊接方法，通过在集流盘300的凹槽310内设置防击穿垫板或者防击穿物质320，可以防止对集流盘300与壳体底部110进行激光穿透焊时焊穿极耳，导致锂电池卷芯200短路报废，提高锂电池制程良品率。
53.图9示例了本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法的焊接轨迹400示意图，如图9所示，当凹槽310为环形槽时，凹槽310与壳体底部110的接触面为环形，壳体底部110与凹槽310槽底的焊接轨迹400也为环形，使得壳体底部110与凹槽310槽底的焊接面积尽可能大。为了进一步增大壳体底部110与凹槽310槽底的焊接面积，壳体底部110与凹槽310槽底的焊接轨迹400可以为波浪线构成的圆形轨迹或者锯齿线构成的圆形轨迹等。
54.图10示例了本发明实施例提供的一种防焊穿的焊接方法的流程图之二，如图10所示，在凹槽310内装入的为防击穿物质的情况下，在执行将集流盘300与卷芯200焊接连接的步骤之前，还执行以下步骤：对凹槽310内的防击穿物质进行烘干；
55.由于防击穿物质加入时为带有水分的浆料，进行烘干可以去除浆料中的水分，以便将浆料固化在凹槽310内。
56.根据本发明实施例提供的防焊穿的焊接方法，集流盘300通过弹性连接件330与卷芯200焊接连接。
57.根据本发明实施例提供的防焊穿的焊接方法，壳体底部110与槽底的焊接位置位于槽底的中心，即焊接位置距离槽底两侧边的距离相等。
58.根据本发明实施例提供的防焊穿的焊接方法，壳体底部110与槽底通过激光焊接连接，激光的光束与壳体底部110呈锐角夹角。
59.图1示例了本发明实施例提供的锂电池的主视剖面结构示意图，
60.图2示例了本发明实施例提供的图1中a处的局部放大结构示意图，图3示例了本发明实施例提供的图1中b处的局部放大结构示意图，如图1、图2和图3所示，锂电池包括壳体100、卷芯200和集流盘300，壳体100内部形成有空腔，卷芯200设置于空腔内，集流盘300设置于空腔内，且位于卷芯200与壳体100的壳体底部110之间。集流盘300与卷芯200焊接连接，集流盘300的边缘形成有槽口朝向卷芯200的凹槽310。凹槽310内设置有防击穿垫板或者防击穿物质320，凹槽310的槽底与壳体底部110抵接，并与壳体底部110焊接连接。
61.图4示例了本发明实施例提供的集流盘300的俯视结构示意图，如图4所示，集流盘300可以是圆形或者其他形状。集流盘300与壳体底部110装配后形成的空腔作为气室。集流盘300的材质可以为铝、铝镍复合片、铜、铜镍复合片或其他金属材料。壳体100的材质可以为铝、钢或其他金属材料。
62.图5示例了本发明实施例提供的图4中沿剖面线a-a所做的剖面结构示意图，图6示例了本发明实施例提供的图5中c处的局部放大结构示意图，图7示例了本发明实施例提供的图5中d处的局部放大结构示意图，如图5、图6和图7所示，在本发明的实施例中，凹槽310为环形槽，凹槽310远离集流盘300中心的槽壁设置有圆弧角340。现有技术中，没有圆弧角340的集流盘300与内部设置r角的壳体100容易发生干涉翘起，导致集流盘300与壳体100贴合不紧密，穿透焊接时发生虚焊。虚焊会导致锂电池内阻增大，影响电池的安全性能。在本发明的实施例中，设置有圆弧角340的槽壁可以与内部设置r角的壳体100更好地配合，以避免集流盘300翘起导致集流盘300与壳体100之间形成虚焊。
63.在本发明的实施例中，凹槽310还可以是多个弧形槽，多个弧形槽均匀围设于集流
盘中心的外周。通过设置多个弧形槽灵活调整集流盘300与壳体100之间的焊接面积，在保证焊接面积要求的情况下提高了焊接工作效率。
64.在本发明的实施例中，圆弧角340的半径为r，0.35mm≤r≤0.65mm。优选项为圆弧角340的半径r为0.5mm。
65.在本发明的实施例中，集流盘300设置有多个弹性连接件330，弹性连接件330与卷芯200焊接连接。现有技术中，卷芯200振动会导致集流盘300与卷芯200振动撕裂，集流盘300脱落，增大锂电池电阻。在本发明的实施例中，卷芯200发生振动时，由于弹性连接件330可以跟随卷芯200一起振动，弹性连接件330与卷芯200一直保持接触，避免集流盘300与卷芯200分离导致锂电池电阻增大。弹性连接件330还可以与集流盘300一体成型，进一步降低锂电池电阻，提高锂电池生产效率。
66.在本发明的实施例中，弹性连接件330与集流盘300之间形成有间隙350，弹性连接件330的至少一个侧边与集流盘300连接。本实施例中弹性连接件330呈扇形，这样弹性连接件330与集流盘300连接的侧边较窄，使得弹性连接件330具有更大活动范围。
67.在本发明的实施例中，多个弹性连接件330等距间隔围设于集流盘300中心的外周，确保集流盘300通过多个弹性连接件330与卷芯200均匀接触。
68.在本发明的实施例中，集流盘300背离卷芯200一侧的中心形成有凸起360，凸起360与壳体底部110抵接，防止集流盘300受到外力作用发生变形。凸起360的底面还可以与凹槽310的底面处于同一个平面，使得凸起360和凹槽310同时与壳体底部110抵接，防止集流盘300受到外力作用发生变形。优选项，凸起360可以是锥形凸起。
69.在本发明的实施例中，凸起360的外径为φ4.3mm，凸起360的高度0.4mm-0.6mm，凸起360的锥度为1:1。
70.在本发明的实施例中，凹槽310的深度为0.2mm-0.4mm，凹槽310的宽度为0.2mm-0.5mm。
71.在本发明的实施例中，防击穿垫板为陶瓷衬垫，防击穿物质为at9材料。通过在集流盘300的凹槽310内放置陶瓷衬垫或at9材料，防止激光穿透焊焊穿极耳导致卷芯200短路。
72.在本发明的实施例中，如图1-图7所示，由厚度0.2mm的板材冲压成型为高度0.5mm，直径φ45mm的圆形集流盘300。集流盘300的材质为t2牌号的铜，壳体100的材质为spcc-dcg牌号的钢。6个弹性连接件330均匀分布在圆形集流盘300上，弹性连接件330与集流盘300本体采用外断内连的方式。集流盘300中间的凸起360外径φ4.3mm，高度0.5mm，锥度1：1。凹槽310远离集流盘300中心的圆弧角340为r＝0.5mm。凹槽310深度为0.3mm，宽度为3.5mm。
73.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。