焊接锂离子极片与电芯的方法及结构与流程

1.本发明涉及锂电池制造技术领域，具体地，涉及一种焊接锂离子极片与电芯的方法及结构。


背景技术：

2.锂离子电池已经在我们生活中具有举足轻重的地位，随着新能源行业的不断发展，企业在追求更好的产品质量的同时，安全性和制造优率的提升也是也是企业考虑的重点。
3.目前动力电池的极片在分切后的基材区(空箔区)是一样的宽度。在超声波焊接合芯后外侧卷芯极耳容易出现冗余量过多，电芯入壳后极耳下压时出现外侧因为冗余量多导致极耳倒插入引起短路。
4.现有公开号为cn112599933a的中国专利，其公开了一种锂电池的多卷芯并联装配方法，包括以下步骤：步骤s1：多个单卷芯焊接在连接片；后将多个单卷芯依次合芯，并通过绝缘带包裹焊接区域；其中，每个所述连接片包括与单卷芯相等个数的极耳连接部、至少一个导电连接部，导电连接部连接在极耳连接部的顶部并延伸至极耳连接部的一侧或两侧，将多个单卷芯并排布置，将多个单卷芯的极耳与极耳连接部焊接；步骤s2：将合芯后的卷芯组与盖板组件连接。
5.为了解决该问题，目前采用德海偏心焊接工艺减少冗余量，减少电芯的短路，提高电芯的安全性。
6.发明人认为现有技术中的偏心焊接工艺会导致下层卷芯的极耳的高度过长，超声波贴胶需将极耳盖住，此时会影响贴胶效果、贴胶覆盖转接片，同时也因为极耳过长会出现干涉软连接焊接工序、导致激光直接打到极耳上或者打到胶带上导致爆点、造成电芯的报废。存在待改进之处。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种焊接锂离子极片与电芯的方法及结构。
8.根据本发明提供的一种焊接锂离子极片与电芯的方法,包括如下步骤：s1、取一片箔材备用；s2、定义焊接后的上卷芯最内圈的第一个极耳与下卷芯最内圈的第一个极耳的长度差为x，且定义上卷芯最内圈的第一个极耳为上卷芯首极耳、下卷芯最内圈的第一个极耳为下卷芯首极耳；s3、根据所述上卷芯首极耳与下卷芯首极耳的长度差x，确定上层卷材两侧的第一基材留白区宽度w2、下层卷材两侧的第二基材留白区宽度w1，且满足x＝w2-w1；s4、根据所述第一基材留白区宽度w2、第二基材留白区宽度w1以及预设的涂料区的宽度l，在箔材上划分上层卷材和下层卷材，并进行涂布和切分；s5、将切分得到的所述上层卷材和下层卷材分别卷成上层卷芯和下层卷芯，并将所述上层卷材上的第一基材留白区制作为上卷芯极耳，将所述下层卷材上的第二基材留白区制作为下卷芯极耳，之后经超声波焊接成
超焊电芯。
9.优选地，针对步骤s3：第一基材留白区的宽度w2大于或等于第二基材留白区的宽度为w1。
10.优选地，针对步骤s2，所述上卷芯首极耳和下卷芯首极耳的长度差x的值，还可以通过超声波偏心焊接设计参数确定：所述超声波偏心焊接设计参数包括：上卷芯首极耳的折弯区域高度h1和下卷芯首极耳的折弯区域高度h2，且x＝h1-h2。
11.优选地，所述第一基材留白区的宽度w2和预设的涂料区的宽度l二者均包括行业内通用的尺寸设计参数。
12.优选地，针对步骤s5，当w2＞w1时，所述上层卷芯和下层卷芯的超声波焊接采用偏心焊接。
13.根据本发明提供的一种焊接锂离子极片与电芯的结构，采用权利要求1-5任一项所述的焊接锂离子极片与电芯的方法，包括上层卷芯、下层卷芯和转接片，所述上层卷芯的上卷芯首极耳与对应的下层卷芯的下卷芯首极耳焊接在转接片的同一位置，且焊接在所述转接片上的上卷芯首极耳与对应的下卷芯首极耳重合。
14.优选地，定义所述下卷芯首极耳超过焊印的距离为t，所述上卷芯首极耳超过焊印的距离与下卷芯首极耳超过焊印的距离相等。
15.优选地，所述上卷芯首极耳的折弯区域高度h1与下卷芯首极耳的折弯区域高度h2的差值，等于第一基材留白区的宽度w2与第二基材留白区的宽度w1的差值。
16.优选地，所述第一基材留白区的宽度等于第二基材留白区的宽度，x＝w2-w1＝0，所述上卷芯首极耳的折弯区域高度h1等于下卷芯首极耳的折弯区域高度h2。
17.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
18.1、本发明通过将上卷芯首极耳和下卷芯首极耳的长度设置为不同，再通过偏心焊接，实现上卷芯首极耳和下卷芯首极耳二者在转接片上的长度相等，轮廓重合，有助于使焊接贴胶可以更好的覆盖全部极耳，且有助于减少因极耳超长造成的软连接激光导致的爆点，降低焊接爆点率，从而有助于提高锂电池加工的便捷性以及良品率；
19.2、本发明通过上卷芯首极耳的折弯区域高度和下卷芯首极耳的折弯区域高度的差值，确定第一基材留白区和第二基材留白区的差值，有助于提高偏心焊接的准确度，提高偏心焊接的效率以及成功率；
20.3、本发明通过将上卷芯首极耳的宽度设置为常规加工中的通用长度，与现有技术相比，在满足设计要求的条件下，减少了下卷芯首极耳的长度，有助于减少箔材的使用量，从而有助于提高电芯的质量能量密度。
附图说明
21.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
22.图1为本发明主要体现留白区长度不同的上层卷材和下层卷材分切结构示意图；
23.图2为本发明主要体现上层卷芯和下层卷芯偏心焊接的侧面示意图；
24.图3为本发明主要体现上层卷芯或下层卷芯整体结构的示意图；
25.图4为本发明主要体现留白区长度不同的上层卷芯和下层卷芯偏心焊接的俯视
图；
26.图5为图4局部b的放大图，主要体现极耳与转接片焊接结构的示意图；
27.图6为本发明主要体现留白区长度相同的上层卷材和下层卷材分切结构示意图；
28.图7为本发明主要体现留白区长度相同的上层卷芯和下层卷芯偏心焊接的俯视图；
29.图8为图7局部a的放大图，主要体现极耳与转接片焊接结构的示意图。
30.图中所示：
31.下层卷材2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下卷芯首极耳9
32.涂料区3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上层卷芯10
33.上层卷材5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下层卷芯11
34.第一基材留白区6
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
焊印13
35.第二基材留白区7
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转接片14
36.上卷芯首极耳8
具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
38.实施例1
39.如图1、图2、图3、图4以及图5所示，根据本发明提供的一种焊接锂离子极片与电芯的方法，包括如下步骤：
40.s1、取一片箔材备用。
41.s2、定义焊接后的上卷芯最内圈的第一个极耳与下卷芯最内圈的第一个极耳的长度差为x，且定义上卷芯最内圈的第一个极耳为上卷芯首极耳8、下卷芯最内圈的第一个极耳为下卷芯首极耳9。x的值可以通过超声波偏心焊接设计参数进行确定。超声波偏心焊接设计参数包括：上卷芯首极耳8的折弯区域高度h1，下卷芯首极耳9的折弯区域高度h2，且x＝h1-h2,h1≥h2。
42.s3、根据上卷芯首极耳8与下卷芯首极耳9的长度差x，确定上层卷材5两侧的第一基材留白区6的宽度w2、下层卷材2两侧的第二基材留白区7的宽度w1，x＝w2-w1，w2≥w1。本技术优选：w2＞w1，x≥0。
43.s4、根据确定的第一基材留白区6的宽度w2、第二基材留白区7的宽度w1以及预设的涂料区3的宽度l,在箔材上划分上层卷材5和下层卷材2，并进行涂布和切分。其中，第一基材留白区的宽度w2和预设的涂料区的宽度l二者均为行业内通用的尺寸设计参数。
44.s5、将切分得到的上层卷材5和下层卷材2分别卷成上层卷芯10和下层卷芯11，并将上层卷材5上的第一基材留白区6制作为上卷芯首极耳8，将下层卷材2上的第二基材留白区7制作为下卷芯首极耳9，之后经超声波焊接成超焊电芯。
45.当w2＞w1时，上层卷芯10和下层卷芯11的超声波焊接采用偏心焊接。
46.当w2＝w1时，上层卷芯10和下层卷芯11的连接可以采用常规的超声波焊接。
47.将上层卷芯10和下层卷芯11连接时，需要保证上层卷芯10和下层卷芯11经超声波焊接成超焊电芯后，超过焊印13位置的上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9重合，且下卷芯首极耳9超过焊印13的长度为t。
48.进一步地，当w2＞w1时，采用偏心焊接，将第一基材留白区6的宽度w2设置为行业内通用设计要求的宽度。上层卷芯10和下层卷芯11的其它尺寸均选用与行业内通用设计要求的尺寸相匹配。
49.发明人认为，通过以上技术生产的极片可以减少加工锂离子电池加工过程中的，极耳撕裂、极耳打折、较少焊接爆点等加工制造问题；与传统的加工技术相比减少了下卷芯首极耳9的长度，从而减少了不必要的箔材的使用量，也提高了电芯的质量能量密度。
50.通过以上技术，与传统的偏心焊接相比，可以避免下卷芯首极耳9长度过长对软连焊接的干涉和贴胶过长造成的软连接爆点导致的电芯报废。
51.实施例2
52.如图1、图2、图3以及图4所示，根据本发明提供的一种焊接锂离子极片与电芯的结构，采用实施例1所述的焊接锂离子极片与电芯的方法，包括上层卷芯10、下层卷芯11和转接片14，上层卷芯10的上卷芯首极耳8与对应的下层卷芯11的下卷芯首极耳9焊接在转接片14的同一位置，且焊接在转接片14上的上卷芯首极耳8与对应的下卷芯首极耳9重合。
53.进一步地，下卷芯首极耳9超过焊印13的距离为t，上卷芯首极耳8超过焊印13的距离与下卷芯首极耳9超过焊印13的距离相等，但是由于加工误差和装配误差，导致上卷芯首极耳8超过焊印13的距离与下卷芯首极耳9超过焊印13的距离存在一定的合理误差，其不影响整体效果。
54.具体的，根据偏心焊接的设计参数以及需要加工的超焊电芯的尺寸，确定预设的涂料区3的宽度l和第一基材留白区6的宽度w2，并计算出第二基材留白区7的宽度w1，并在箔材上划分上层卷材5和下层卷材2，之后对预设的涂料区3进行涂布，之后再沿着上层卷材5和下层卷材2的分切位进行切割，并分别取出上层卷材5和下层卷材2。
55.通过现有锂电池加工中的通用技术，将上层卷材5和下层卷材2分别卷成上层卷芯10和下层卷芯11，并将上层卷材5上的第一基材留白区6制作为上卷芯首极耳8，将下层卷材2上的第二基材留白区7制作为下卷芯首极耳9，之后再对上层卷芯10和下层卷芯11进行焊接作业。
56.如图6、图7和图8所示，当第一基材留白区6的宽度w2与第二基材留白区7的宽度w1的值相等时，上卷芯首极耳8的折弯区域高度为h1，下卷芯首极耳9的折弯区域高度为h2，经偏心焊接将上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9焊接在转接片14上，上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9二者均超出焊印13；
57.若h1＞h2，位于转接片14上的上卷芯首极耳8与下卷芯首极耳9的边距为h1-h2＝x，此时下卷芯首极耳9的边距比上卷芯首极耳8的边距大x，从而导致在满足上卷芯首极耳8设计尺寸的前提下，下卷芯首极耳9的长度过长，超声波贴胶需将极耳盖住，此时会影响贴胶效果、贴胶覆盖转接片14，同时也因为极耳过长会出现干涉软连接焊接工序、导致激光直接打到极耳上或者打到胶带上导致爆点、造成电芯的报废。
58.当第一基材留白区6的宽度w2与第二基材留白区7的宽度w1的值相等时，若h1＝h2,此时x＝h1-h2＝0，上卷芯首极耳8超出焊印13的距离与下卷芯首极耳9超出焊印13的距
离相等均为t，此时在超声波焊接合芯后外侧卷芯极耳容易出现冗余量过多，电芯入壳后极耳下压时容易出现外侧因为冗余量多导致极耳倒插入引起短路的情况。
59.如图1和图2所示，因此本技术优选w2＞w1，h1大于h2，实际加工中h1和h2的长度可以根据偏心焊接的实际调整效果确定参数，w1、w2以及x均根据超焊电芯的尺寸以及具体h1、h2的值来确定。h1-h2＝x，优选w2＝w1+x，此时上卷芯首极耳8和下卷芯极而经折弯后焊接到转接片14上，上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9在转接片14上的长度相等，且形状轮廓重合。此时既满足了超焊电芯的设计要求，还满足了下卷芯首极耳9的长度不会过长，避免了软连焊接的干涉以及贴胶过长造成的软连接爆点导致的电芯报废的情况发生。
60.优选例
61.在实施例2的基础上，根据本发明提供的一种焊接锂离子极片与电芯的结构，超声波偏心焊接后的下层卷芯11的下卷芯首极耳9与上层卷芯10的上卷芯首极耳8之间的长度差x＝3.4mm，上层卷材5上的第一基材留白区6w2＝31.5mm，下层卷材2上的第二基材留白区7w1＝w2-x＝28.1mm，此时预设涂料区3的宽度l＝375mm；涂布分切后得到两侧第一基材留白区6的宽度为w2＝31.5的上层卷材5，以及两侧第二基材留白区7的宽度为w1＝28.1mm的下层卷材2。
62.分别将上层卷材5模切成型分切卷成上层卷芯10，将下层卷材2模切成型分切卷成下层卷芯11。制作好的上层卷芯10的上卷芯首极耳8的长度为w2＝31.5mm，制作好的下层卷芯11的下卷芯首极耳9的长度为w1＝28.1mm。
63.焊接时，上卷芯首极耳8的折弯区域高度h1＝11.2mm；下卷芯首极耳9的折弯区域高度h2＝7.8mm。上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9分别焊接连接在转接片14两侧的同一位置，且上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9二者在转接片14上的长度相等，形状轮廓重合，且上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9超出焊印13的距离均为t＝2.3mm。
64.此时下卷芯首极耳9和上卷芯首极耳8的高度对齐，此时焊接贴胶可以更好的覆盖全部极耳、同时极耳超长造成的软连接激光造成的爆点，减少焊接爆点率。
65.对比例
66.在实施例2的基础上，根据本发明提供的一种焊接锂离子极片与电芯的结构，在上层卷材5两侧的第一基材留白区6的宽度w2等于下层卷材2两侧的第二基材留白区7的宽度w1时，上层卷材5和下层卷材2二者上的涂料区3的宽度l均预设为375mm。
67.分别将上层卷材5模切成型分切卷成上层卷芯10，将下层卷材2模切成型分切卷成下层卷芯11。制作好的上层卷芯10的上卷芯首极耳8的长度为w2＝31.5mm，制作好的下层卷芯11的下卷芯首极耳9的长度为w1＝31.5mm。
68.此时采用偏心焊接将上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9二者分别焊接在转接片14两侧的相同位置，此时由于h1不等于h2，上卷芯首极耳8和下卷芯首极耳9二者位于转接片14上的长度不同，且h1＞h2会造成转接片14上的下卷芯首极耳9的长度会超出下卷芯首极耳9的长度，其长度差为h1-h2，从而导致上卷芯首极耳8与下卷芯首极耳9的边距异常，此时会对锂电池加工的下一道工序产生干涉。
69.工作原理
70.先取一片箔材备用；再定义长度最大的上卷芯首极耳8与长度最大的下卷芯首极耳9的长度差为x；然后再计算上层卷材5两侧的第一基材留白区6宽度、下层卷材2两侧的第
二基材留白区7宽度；之后再结合预设的涂料区3宽度在箔材上划分上层卷材5和下层卷材2，并进行涂布和切分，之后再将切分得到的上层卷材5和下层卷材2分别卷成上层卷芯10和下层卷芯11，并将上层卷材5上的第一基材留白区6制作为上卷芯首极耳8，将下层卷材2上的第二基材留白区7制作为下卷芯首极耳9，最后经超声波焊接成超焊电芯。
71.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“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技术和简化描述，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技术的限制。
72.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。