本发明涉及电池,尤其是指一种圆柱电池结构的装配方法及圆柱电池。
背景技术:
1、在锂电池领域中,按照封装方式不同,可以将锂离子电池分为圆柱、方形和软包,三种电池的组成要素区别不大,核心差异在于圆柱和方形电池采用了金属材料作为外壳,而软包电池采用了铝塑膜作为外壳。此外,在制造工艺上,圆柱和方形电池常采用卷绕的制造工艺,而软包电池常采用叠片的制造工艺。
2、其中,圆柱电池生产工艺最为成熟,在生产效率、良品率、投资成本、产品一致性等方面都有一定优势。另外在安全性方面,圆柱电池单体容量低,单个电池热失控释放的能量小,且圆柱电池的弧形表面使得电芯之间的接触为线接触,相比于方形和软包的面接触,在一定程度上限制了电池之间的热传递,从而更不易引起热蔓延。
3、研究发现,圆柱尺寸增加能够提升能量密度和成组效率,降低系统成本和bms难度。圆柱电池按尺寸大小可分为各种型号,如常见的18650即直径18mm,高65mm的圆柱电池,此外还有常见型号21700、4680。
4、其中,46系列圆柱电池成由于尺寸变大,结构件的数量减少,可以显著降低成本,同时提升能量密度,为此锂电池领域主要针对46系列圆柱电池进行研发。
5、4680系列圆柱电池的极耳加工工艺主要采用揉平工艺,即电芯的两端出极耳,然后对极耳进行揉平,揉平后在电池的两端焊接汇流盘,电池的正负极在电池的两端。
6、为便于理解上述极耳加工工艺,现提供两篇参考文献如下:
7、1、在中国发明专利(cn112038704a)中公开了一种全极耳圆柱锂离子电池自动化组装工艺,描述了两端出正负极电池的制造流程。然而上述文献公开的两端出正负极的电池的不足之处如下:正/负极汇流盘均采用折弯工艺,浪费了空间,而且电池的壳体不带电,即电池的正极在一端,负极在一端,不利于后期模组和电池包的装配连接。
8、2、在中国发明专利(cn115036585a)公开了一端出极耳的电池结构及电池装配方法,先采用极耳和转接片焊接,激光再穿透盖帽和转接片焊接,上述文献公开的电池装配方法的不足之处如下:将极耳和转接片焊接之后,再激光穿透盖帽焊接,容易导致极耳和转接片焊接拉力较小,转接片和盖帽再焊接过程中需要移动和压装会使得极耳和转接片焊接脱离,且容易导致焊穿及炸点等不良,焊接优率低,不利用电池的批量生产。
9、综上所述:现有的电池盖帽、极耳和转接片的连接方式复杂,工艺稳定性差,焊接良品率差,电池的量产能力较低。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明公开了一种圆柱电池结构的装配方法及圆柱电池。
2、本发明所采用的技术方案如下:
3、一种圆柱电池结构的装配方法,包括以下步骤:
4、s1、将正极耳和负极耳铺展在电芯的同一端面,得到半成品a;连接盖帽和转接部件,得到半成品b,其中,所述转接部件包括转接绝缘件、正极转接片和负极转接片,所述转接绝缘件开设两个容置部,所述正极转接片和所述负极转接片分别与两个所述容置部嵌合固定,所述负极转接片包括负极集流盘、弯折部和延伸部,所述弯折部和所述延伸部均沿所述负极集流盘的径向同向设置,所述弯折部连接所述延伸部和所述盖帽;
5、s2、连接所述半成品b的正极转接片和所述半成品a的正极耳,连接所述半成品b的负极转接片和所述半成品a的负极耳,得到半成品c;
6、s3、将所述盖帽沿着所述半成品c进行弯折,使所述盖帽上的正极柱和所述半成品c贴合,连接所述正极柱和所述半成品c,得到半成品d;
7、s4、将所述半成品d装入壳体,所述半成品d固定于所述壳体,得到半成品e;
8、s5、半成品e中注入电解液,得到圆柱电池。
9、在一些实施例中,在步骤s1中,所述半成品a的装配工艺包括以下步骤:
10、将正极片和负极片根据预设尺寸进行分切,并将正极片和负极片模切形成极耳区,其中,所述正极片和所述负极片均形成有交替分布的极耳区和非极耳区,所述极耳区模切出至少一个极耳;
11、将正极片、负极片、隔离膜以卷绕方式形成电芯;
12、对电芯进行整形,得到半成品a。
13、在一些实施例中,所述延伸部和所述盖帽的连接方式为焊接。
14、在一些实施例中,所述盖帽和所述转接部件的负极转接片的连接方式为焊接。
15、在一些实施例中,所述盖帽包括负极盖板、所述正极柱和绝缘件,所述负极盖板开设极柱通孔,所述绝缘件开设定位孔,所述正极柱的一端穿过所述极柱通孔,所述正极柱的另一端伸出所述定位孔,所述绝缘件支撑所述负极盖板。
16、在一些实施例中,所述半成品b的正极转接片和所述半成品a的正极耳以及所述半成品b的负极转接片和所述半成品a的负极耳的连接方式均为焊接。
17、在一些实施例中,在步骤s3中,所述盖帽沿着所述半成品c进行两次弯折,其中第一次弯折角度为90°,第二次弯折角度为180°。
18、在一些实施例中,在步骤s3中,所述正极柱和所述半成品c的正极转接片的连接方式为焊接。
19、在一些实施例中,所述焊接的方式为超声波扭矩焊接。
20、在一些实施例中,在步骤s4中,所述半成品e的盖帽和所述壳体的连接方式为焊接。
21、一种圆柱电池,采用如上述所述的圆柱电池装配方法进行组装得到。
22、一种用电设备,包括如上述所述的电池。
23、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
24、本发明所述的圆柱电池结构的装配方法采用简单的装配方法实现盖帽、极耳和转接片的电连接,优化现有的圆柱电池的装配工艺,提高焊接优率和电池的量产能力。
25、本发明所述的圆柱电池结构的装配方法中负极转接片设计为带有弯折部和延伸部的转接片,有利于盖帽和极耳之间的电连接,也使得后续的连接工艺操作简单。
26、本发明所述的圆柱电池结构的装配方法公开了全部工艺流程及步骤,公开了装配的细节,解决了现有的同侧出极耳电芯的制造问题,有利于实现圆柱电池的制造。
1.一种圆柱电池结构的装配方法,其特征在于包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:在步骤s1中,所述半成品a的装配工艺包括以下步骤:
3.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:所述延伸部(233)和所述盖帽(3)的连接方式为焊接。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:所述盖帽(3)和所述转接部件(2)的负极转接片(23)的连接方式为焊接。
5.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:所述盖帽(3)包括负极盖板(31)、所述正极柱(32)和绝缘件(33),所述负极盖板(31)开设极柱通孔,所述绝缘件(33)开设定位孔,所述正极柱(32)的一端穿过所述极柱通孔,所述正极柱(32)的另一端伸出所述定位孔,所述绝缘件(33)支撑所述负极盖板(31)。
6.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:所述半成品b的正极转接片(22)和所述半成品a的正极耳(5)以及所述半成品b的负极转接片(23)和所述半成品a的负极耳(6)的连接方式均为焊接。
7.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:在步骤s3中,所述盖帽(3)沿着所述半成品c进行两次弯折,其中第一次弯折角度为90°,第二次弯折角度为180°。
8.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:在步骤s3中,所述正极柱(32)和所述半成品c的正极转接片(22)的连接方式为焊接。
9.根据权利要求8所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:所述焊接的方式为超声波扭矩焊接。
10.根据权利要求1所述的圆柱电池结构的装配方法,其特征在于:在步骤s4中,所述半成品e的盖帽(3)和所述壳体(1)的连接方式为焊接。
11.一种圆柱电池,其特征在于:采用如权利要求1-10中任意一项所述的圆柱电池装配方法进行组装得到。
12.一种用电设备,其特征在于:包括如权利要求11所述的电池。