钢壳圆柱全极耳电池用集流体及钢壳圆柱全极耳电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体及钢壳圆柱全极耳电池。


背景技术：

2.目前圆柱电池在两轮车市场很受欢迎，其中全极耳电池的成本低，倍率性能好，备受市场青睐。钢壳电池安全性能较铝壳电池好，体积能量密度高于同尺寸铝壳电池。但是，市面上的全极耳电池多以圆柱铝壳为主，而铝壳的集流体又与盖帽装配在一起，所以并不适合钢壳使用。并且，铝壳的集流体又是由冲压制成的单独成品，单价成本高，结构相对复杂，焊接繁琐，集流效果差，不适合自动化焊接设备上料焊接，生产效率低。


技术实现要素：

3.本发明提供一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体及钢壳圆柱全极耳电池，可以实现自动化生产，焊缝焊在卷芯的直径上，有效提高了集流效果，降低电池内阻，并且焊缝轨迹简单，焊接生产效率高。
4.本发明提供一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，包括：正极集流体，所述正极集流体的部分主体设有第一焊缝和第二焊缝，用于将所述正极集流体的部分主体焊接于所述电池的卷芯的正极端面上，所述第一焊缝与所述卷芯的直径重合且位于所述第二焊缝的下方，所述第二焊缝位于所述卷芯的中心孔上方，构造出弯折部，用于将所述正极集流体的另一部分主体弯折至所述卷芯的内侧；负极集流体，所述负极集流体设有第三焊缝，所述第三焊缝与所述卷芯的直径重合，用于焊接于所述卷芯的负极端面上。
5.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述正极集流体的部分主体设有圆孔，用于与所述卷芯的中心孔同心设置，所述圆孔位于所述第二焊缝的下方且将所述第一焊缝分隔为两段。
6.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述第一焊缝为中间断开的x形，所述第二焊缝为横向设置的直线形，且所述第二焊缝的两端分别靠近所述第一焊缝的上端，所述第一焊缝的下端靠近所述卷芯的边沿内侧设置。
7.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述正极集流体的部分主体的端部设有倒角，用于靠近所述卷芯的边沿内侧设置，所述正极集流体的另一部分主体延伸至所述卷芯的外侧。
8.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述正极集流体为长条形，所述正极集流体的部分主体的端部为与所述卷芯相适配的弧形。
9.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述负极集流体为长条形，所述负极集流体的宽度大于所述卷芯的中心孔的孔径，所述负极集流体的长度小于所述卷芯的直径。
10.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述负极集流体的两端分
别设有倒角，或者所述负极集流体的两端分别为与所述卷芯相适配的弧形。
11.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述第三焊缝为竖向设置的直线形，且所述第三焊缝被所述卷芯的中心孔分隔为两段，所述第三焊缝的两端分别靠近所述卷芯的边沿内侧设置。
12.根据本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体，所述正极集流体和所述负极集流体分别沿所述卷芯的直径对称设置。
13.本发明还提供一种钢壳圆柱全极耳电池，包括所述的钢壳圆柱全极耳电池用集流体。
14.本发明提供的一种钢壳圆柱全极耳电池用集流体及钢壳圆柱全极耳电池，通过将第一焊缝和第三焊缝焊在卷芯的直径上，有效提高了集流效果，降低电池内阻，通过第二焊缝，一方面提高了正极集流体的焊接抗拉强度，起到更好的集流作用，另一方面通过所在弯折部位置，可以确定正极集流体弯折位置，便于其后续入壳工序，提高了生产效率；并且本发明焊缝轨迹简单，自动化焊接效率高。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.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。
17.图1是本发明提供的钢壳圆柱全极耳电池的卷芯结构示意图；
18.图2是图1的右视图，示出了本发明提供的正极集流体的结构；
19.图3是图1的左视图，示出了本发明提供的负极集流体的结构；
20.附图标记：
21.1：正极集流体；101：正极集流体的部分主体；102：正极集流体的另一部分主体；
22.2：第一焊缝；3：第二焊缝；4：卷芯；5：中心孔；
23.6：负极集流体；7：第三焊缝；8：圆孔；9：倒角；10：焊缝避让点。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作出创造性劳动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。
25.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。
26.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。
27.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。
28.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。
29.下面结合图1
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图3描述本发明的钢壳圆柱全极耳电池用集流体。本发明提供的钢壳圆柱全极耳电池用集流体，主要包括：正极集流体1和负极集流体6。其中，正极集流体的部分主体101设有第一焊缝2和第二焊缝3，用于将正极集流体的部分主体101焊接于电池的卷芯4的正极端面上；并且第一焊缝2与卷芯4的直径重合且位于第二焊缝3的下方；第二焊缝3位于卷芯4的中心孔5上方，构造出弯折部，用于将正极集流体的另一部分主体102弯折至卷芯4的内侧，便于后续插入电池钢壳；负极集流体6设有第三焊缝7，第三焊缝7与卷芯4的直径重合，用于将负极集流体6焊接于卷芯4的负极端面上。可以理解的是，第一焊缝2和第三焊缝7分别焊接在卷芯4的直径上，可以与卷芯4的直径完全重合，也可以部分重合。
30.本发明该实施例通过将第一焊缝2和第三焊缝7焊在卷芯4的直径上，有效提高了集流效果，降低电池内阻；通过设置第二焊缝3，一方面提高了正极集流体1的焊接抗拉强度，起到更好的集流作用，另一方面通过所在弯折部位置，可以确定正极集流体1弯折位置，便于其后续入壳工序，提高了生产效率；并且本发明焊缝轨迹简单，自动化焊接效率高。
31.根据本发明的实施例，正极集流体的部分主体101设有圆孔8，用于与卷芯4的中心孔5同心设置，且圆孔8位于第二焊缝3的下方且将第一焊缝2分隔为两段。具体的，圆孔8的直径略大于卷芯4的中心孔5的直径，圆孔8位置靠近正极集流体1的倒角9端，且圆孔8与正极集流体1的倒角9端的距离略小于卷芯4的半径。本发明通过设置圆孔8，一方面避开卷芯4的中心孔5，方便后面点底焊工序，另一方面便于焊针经圆孔8和中心孔5伸入卷芯4内与负极集流体6接触，将负极集流体6焊接于电池钢壳上。
32.本发明第一焊缝2和第二焊缝3的具体形状和数量不作特别限制，在一个优选实施例中，第一焊缝2为中间被圆孔8隔断开的x形，应当理解的是，x形为两根交叉的直线形，第二焊缝3为横向设置的直线形，且第二焊缝3的两端分别靠近第一焊缝2的上端，但不与第一
焊缝2的上端接触，即第二焊缝3与第一焊缝2形成类似三角形的形状，但在第二焊缝3的两个顶点处不设置焊缝，形成焊缝避让点10，可以防止第一焊缝2与第二焊缝3出现重合地方，进而防止此处焊点集中焊穿卷芯4，提高焊接合格率。
33.并且第一焊缝2的下端靠近卷芯4的边沿内侧设置，从而提升焊缝轨迹的长度，使其尽量覆盖卷芯4的直径，起到更好的集流作用。
34.本发明该实施例的焊缝设置形式，最大化缩短了焊接路径，在满足焊接强度和集流效果的前提下，简化了焊缝轨迹，以提高焊接效率。
35.进一步的，正极集流体的部分主体101的下端部设有倒角9，用于靠近卷芯4的边沿内侧设置，本发明通过设置倒角9，一方面可以加长正极集流体1与卷芯4的接触面积，加长焊缝轨迹，起到更好的集流作用；另一方面可以去除锐角，防止后续刺破电池的绝缘胶带，防止电池短路。当然，正极集流体的部分主体101的端部也可以设有圆角或其他去除锐角的形式，例如正极集流体的部分主体101的端部设置为与卷芯4弧度相适配的弧形，以最大化焊缝轨迹的长度；并且正极集流体的另一部分主体102向上延伸至卷芯4的外侧，便于折弯后与电池的盖帽焊接。
36.根据本发明的实施例，正极集流体1为长条形，长度大于卷芯4的直径，宽度大于卷芯4的中心孔5的直径；负极集流体6为长条形，负极集流体6的宽度大于卷芯4的中心孔5的孔径，负极集流体6的长度小于卷芯4的直径，即负极集流体6安装在卷芯4上时，两端的倒角9处于卷芯4直径范围内，宽度覆盖住卷芯4的中心孔5。本发明将正极集流体1和负极集流体6设置成长条形并设置成上述尺寸，提高了材料利用率，且降低了材料成本。
37.进一步的，负极集流体6的两端分别设有倒角9，设置倒角9的目的是让负极集流体6的长度尽可能的接近卷芯4的直径尺寸，但要略小于卷芯4的直径，从而可以将焊缝轨迹加长，最大化集流效果。当然，负极集流体6的两端也可以设有圆角或其他去除锐角的形式，例如负极集流体6的两端分别为与卷芯4的弧度相适配的弧形，以最大化焊缝轨迹的长度。
38.并且，第三焊缝7为竖向设置的直线形，若对负极集流体6与卷芯4没有接触的地方(即中心孔5位置)进行激光焊接的话，会击穿负极集流体6，因此，本发明将第三焊缝7设置为被卷芯4的中心孔5分隔成两段，从而避开卷芯4的中心孔5，防止焊接时击穿负极集流体6；且第三焊缝7的两端分别靠近卷芯4的边沿内侧设置，使焊缝轨迹长度尽量长，起到更好的集流作用。
39.根据本发明的实施例，正极集流体1的材质为铝或其他金属；负极集流体6的材质为铜镍复合材料、镀铜材料、纯镍材料或其他金属材料。
40.在本发明实施例中，焊接方式为激光点焊方式或者激光连续焊方式。并且，正极集流体1沿卷芯4的直径对称设置以及负极集流体6沿卷芯4的直径对称设置，以提高焊接的平衡性和稳定性。
41.本发明正极集流体1和负极集流体6均为带形原材料，经收卷成圆盘状，然后将圆盘材料冲裁成如图2和图3所示的结构，可以一次性冲裁多个且连续上料，降低了单独冲压成本，同时避免了单个集流体上料困难的问题。
42.根据本发明的实施例，本发明还提供一种钢壳圆柱全极耳电池，包括前述实施例所述的钢壳圆柱全极耳电池用集流体。
43.下面通过具体实施例对本发明提供的钢壳圆柱全极耳电池用集流体及钢壳圆柱
全极耳电池的制备工艺进行描述，下文描述的制备工艺与上文描述的集流体结构可相互对应参照。
44.该具体实施例提供的钢壳圆柱全极耳电池用集流体及钢壳圆柱全极耳电池的制备工艺大致包括以下步骤。
45.(1)集流体收卷：卷芯直径为32mm，卷芯中心孔直径为5mm；正极集流体材质为纯铝，来料宽度为14mm，收卷内筒(内径)为3英寸，收卷外径为260mm；负极集流体材质为铜镍复合材料，收卷时铜面向外，来料宽度为7mm，收卷内筒(内径)为3英寸，收卷外径为200mm，将正极集流体和负极集流体收卷成圆盘。
46.(2)集流体安装：将正极集流体和负极集流体圆盘材料安装在自动冲裁设备上，自动冲裁设备为四工位设计，一次可安装冲裁四盘正极集流体和负极集流体；将正极集流体和负极集流体的带形原材料穿过设备，引入冲裁工作位置，然后卷芯上料，将卷芯的负极向上设置并转移至冲裁工作位置。
47.(3)负极集流体冲裁：自动冲裁设备对负极集流体冲裁，裁后总长度为31mm，两端倒圆角r3.5mm；然后将其转移至卷芯的负极端面上，要求铜面与卷芯的负极端面接触，负极集流体宽度覆盖住卷芯中心孔，两端不超出卷芯外径，然后将负极集流体与卷芯的负极端面压紧。
48.(4)负极集流体焊接：对负极集流体进行激光焊接，激光由下至上焊接，焊接完成后焊头停留位置不动，在对下个负极集流体进行焊接时，可直接由上至下焊接，不用再将激光移至起点，节省了焊接时间，提高了焊接效率，焊接轨迹如图3所示的第三焊缝，被隔开的两条焊缝轨迹间距为6mm，避开卷芯中心孔；焊好后的卷芯，转移至下个工位，并将卷芯翻转，使卷芯的正极端面向上。
49.(5)正极集流体冲裁：自动冲裁设备对正极集流体冲裁，裁后总长度为47mm，下端倒圆角r2mm，圆孔直径为6mm，圆孔距离倒角端15.5mm；然后将其转移至卷芯的正极端面上，使正极集流体的圆孔与卷芯中心孔同心，倒角端不超出卷芯外径，然后将正极集流体与卷芯的正极端面压紧；
50.(6)正极集流体焊接：对正极集流体进行激光焊接，焊接轨迹如图2所示的第一焊缝和第二焊缝，激光焊接走向为以左下角为起点，移至右上、再左移至左上、然后移至右下。焊接完成后焊头停留位置不动，在对下个正极集流体进行焊接时，可按直接以上反顺序焊接，不用再将激光移至起点，节省了焊接时间，提高了焊接效率；其中，第一焊缝x形轨迹的中间断开7mm，避开圆孔，第二焊缝横向轨迹距卷芯中心孔距离为8mm，长度为9mm，并且长度方向避开x形轨迹上的焊点。
51.以上步骤完成后，正极集流体和负极集流体焊接完成，可转移至后续工序制作电池。通过本发明的上述制备工艺，每分钟可制作八十颗电芯，效率极高，且正极集流体和负极集流体的集流效果好，电池的内阻低。
52.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。