锂离子电池及其装配方法与流程
锂离子电池及其装配方法与流程

锂离子电池及其装配方法与流程

  日期:2024-04-24 作者: 锂电车载式UPS

  1.本技术涉及电池生产技术领域,尤其是涉及一种锂离子电池及其装配方法。

  2.对锂离子电池的制作流程与工艺要求日渐提高,尤其是对于组装高效的要求慢慢的升高。锂离子电池制作流程与工艺最重要的包含电极工艺部分、装配工艺部分以及化成工艺部分。其中,装配工艺部分一般包含数十道小工序,最为复杂,因此成为了制约电池制作流程与工艺简化的重要瓶颈。

  3.目前,出现了两头出极耳电池,针对这种两头出极耳电池,将壳体设置为包括分别与两头极耳对应的端部第二壳体以及分别与电池的上下表面对应的上壳体和下壳体,从而一般都会采用先将一个端部第二壳体与一侧极耳相焊接,然后将电池与上壳体和下壳体组装,再完成电芯入壳后,再将另一个端部第二壳体与另一侧极耳相焊接,这种组装方法相较于传统一侧出极耳电池的组装方法,又增加了4-5道工序,显著增大了装配的复杂程度和困难程度,降低了装配效率。

  4.本技术的目的是提供一种锂离子电池及其装配方法,以在某些特定的程度上解决现存技术中存在的两头出极耳电池的装配过于复杂、困难且效率低下的技术问题。

  6.电芯组装:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层所述正极片和多层所述负极片以所述正极极片极耳与所述负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯,将多层所述正极极片极耳相连接以形成正极电芯极耳,将多层所述负极极片极耳相连接以形成负极电芯极耳;

  7.第一壳体组装:在第一壳体上安装正极柱和负极柱,将所述电芯放置在所述第一壳体上,将所述正极电芯极耳与所述正极柱相焊接,将所述负极电芯极耳与所述负极柱相焊接;

  8.第二壳体组装:将第二壳体罩设于所述第一壳体,将所述第二壳体的周向边沿与所述第一壳体的周向边沿相封装形成壳体组件并得到锂离子电池。

  9.在上述技术方案中,进一步地,在所述第二壳体组装的步骤之前还包括以下步骤:

  10.绝缘处理:在第一壳体与所述电芯之间,和/或第二壳体与所述电芯之间,和/或所述正极电芯极耳相对于所述正极柱的表面,和/或所述负极电芯极耳相对于所述负极柱的表面设置绝缘层。

  11.在上述任一技术方案中,进一步地,在所述第一壳体的内表面或者在所述电芯的面向所述第一壳体的侧表面上设置所述绝缘层,以在所述第一壳体与所述电芯之间设置所述绝缘层;

  12.在所述第二壳体的内表面或者在所述电芯的面向所述第二壳体的侧表面上设置

  13.在上述任一技术方案中,进一步地,在所述第一壳体组装的步骤与所述第二壳体组装的步骤之间还包括以下步骤:

  14.电芯定位:在所述第一壳体上安装分别与所述电芯的两端相抵接的第一定位构件和第二定位构件,以使所述电芯被定位于所述第一定位构件和所述第二定位构件之间。

  15.在上述任一技术方案中,进一步地,所述电芯组装的步骤具体包括以下步骤:

  16.电芯成型:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层所述正极片和多层所述负极片以所述正极极片极耳与所述负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯;

  17.极耳预焊:将多层所述正极极片极耳沿叠置方向焊接后形成所述正极电芯极耳,将多层所述负极极片极耳沿叠置方向焊接后形成所述负极电芯极耳。

  18.在上述任一技术方案中,进一步地,所述极耳预焊的步骤具体包括以下步骤:

  19.超声波焊接:采用超声波焊接的方法将多层所述正极极片极耳沿叠置方向焊接,采用超声波焊接的方法将多层所述负极极片极耳沿叠置方向焊接;

  20.余量裁切:将多层所述正极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到所述正极电芯极耳,将多层所述负极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到所述负极电芯极耳。

  21.在上述任一技术方案中,进一步地,所述电芯成型的步骤之前还包括以下步骤:

  22.极片裁切:对正极片的一端进行裁切,以使所述正极片的一端形成宽度内缩或者等宽的所述正极极片极耳,对负极片的一端进行裁切,以使所述负极片的一端形成宽度内缩或者等宽的所述负极极片极耳。

  23.在上述任一技术方案中,进一步地,所述在第一壳体上安装正极柱和负极柱的步骤具体包括以下步骤:

  24.对所述正极柱的中部和所述负极柱的中部均设置绝缘部,将所述正极柱和所述负极柱均以绝缘部与所述第一壳体相接触的方式安装在所述第一壳体上,以使所述正极柱的两端和所述负极柱的两头分别伸出所述第一壳体的内表面和外表面。

  25.在上述任一技术方案中,进一步地,所述第一壳体组装的步骤之前还包括以下步骤:

  26.将所述第一壳体和所述第二壳体中的一者成型为板状,将所述第一壳体和所述第二壳体中的另一者成型为凹形。

  27.本技术还提供了一种锂离子电池,通过上述任一技术方案所述的锂离子电池的装配方法制作而成。

  28.在上述任一技术方案中,进一步地,所述锂离子电池的长度为200-2800mm,所述锂离子电池的宽度为90-300mm,所述锂离子电池的厚度为10-60mm;

  30.在上述任一技术方案中,进一步地,所述锂离子电池的壳体组件的漏率为a(单位10^-9pa*m3/s),所述壳体组件的拉伸强度为b(单位mpa),所述壳体组件的耐压强度为c(单位mpa),所述锂离子电池还包括设置于所述壳体组件的防爆阀,所述防爆阀的开启压力为d(单位mpa);

  31.所述壳体组件的漏率a、所述壳体组件的拉伸强度b、所述壳体组件的耐压强度c以及所述防爆阀的开启压力d满足以下关系:

  33.在上述任一技术方案中,进一步地,所述壳体组件的漏率a的取值范围为(0.002-0.2)*10^-9pa*m3/s;

  37.本技术还提供了一种电池包,通过上述任一技术方案所述的锂离子电池。

  39.本技术提供的锂离子电池的装配方法,将第一壳体、正极柱和负极柱的一体化组装,实现了正负极的同时焊接作业,仅需要对第一壳体和第二壳体两个部件进行一次封装。

  40.相较于现存技术中先焊接一侧极耳,入壳后焊接另一侧极耳的方案,实现了正负极的同时焊接,节约了时间,只需要一次封装工序,显然节约了组装工序,缩短了组装时长,提高了组装效率。

  41.本技术提供的锂离子电池,通过上述的锂离子电池的装配方法制作而成,因而可以在一定程度上完成该锂离子电池的所有有益效果。

  42.本实施例提供的电池包,包括上述的锂离子电池,因而可以在一定程度上完成该锂离子电池的所有有益效果。

  43.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现存技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现存技术描述中所需要用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本技术的一些实施方式,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,还能够准确的通过这些附图获得其他的附图。

  44.图1为本技术实施例一提供的电芯成型步骤得到的一种电芯的第一结构示意图;

  45.图2为本技术实施例一提供的电芯成型步骤得到的一种电芯的第二结构示意图;

  46.图3为本技术实施例一提供的电芯成型步骤得到的另一种电芯的第一结构示意图;

  47.图4为本技术实施例一提供的电芯成型步骤得到的另一种电芯的第二结构示意图;

  48.图5为本技术实施例一提供的电芯成型步骤得到的又一种电芯的第一结构示意图;

  49.图6为本技术实施例一提供的电芯成型步骤得到的又一种电芯的第二结构示意图;

  51.图8为本技术实施例一提供的在第一壳体上安装正极柱和负极柱步骤后得到的部件的结构示意图;

  52.图9为本技术实施例一提供的第一壳体组装步骤得到的部件的第一结构示意图;

  53.图10为本技术实施例一提供的第一壳体组装步骤得到的部件的第二结构示意图;

  54.图11为本技术实施例一提供的电芯定位组装步骤得到的部件的第一结构示意图;

  55.图12为本技术实施例一提供的电芯定位组装步骤得到的部件的第二结构示意图;

  56.图13为本技术实施例一提供的第二壳体组装步骤得到的锂离子电池的结构示意图;

  61.2-第一壳体;3-正极柱;300-内侧正极柱;301-正极柱绝缘部;302-外侧正极柱;4-负极柱;400-内侧负极柱;401-负极柱绝缘部;402-外侧负极柱;5-第二壳体;600-第一定位构件;601-第二定位构件;81-第一绝缘层;82-第二绝缘层;83-第三绝缘层;84-第四绝缘层;85-第五绝缘层;9-电芯;90-正极电芯极耳;91-负极电芯极耳;92-待焊接正极电芯极耳;93-待焊接负极电芯极耳;1-电池包;100-锂离子电池。

  62.下面将结合附图对本发明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做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。

  63.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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,仅是为便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件一定要有特定的方位、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。

  64.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“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,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也能够最终靠中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以详细情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

  66.参见图1至图15并结合图16所示,本技术的实施例提供了一种锂离子电池100的装配方法,用于对两头出极耳的电芯9进行装配,以达到节省这种电芯9的组装工序的目的。

  68.步骤s10,电芯组装:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9,将多层正极极片极耳相连接以形成正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳相连接以形成负极电芯极耳91;

  69.步骤s11,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91

  70.步骤s12,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装形成壳体组件并得到锂离子电池100。

  71.在该可选方案中,通过步骤s10实现电芯9的一体化组装,通过步骤s11实现第一壳体2、正极柱3和负极柱4的一体化组装,并实现正负极的同时焊接作业,具体而言,同时将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接。此外,在步骤s12中仅需要对第一壳体2和第二壳体5两个部件进行封装,壳体组件包括四周相封装的第一壳体2和第二壳体5。

  72.具体而言,在步骤s10中,将多层正极片和多层负极片交替叠置以制成电芯9,且所有正极极片极耳位于电芯9的一端,所有负极极片极耳位于电芯9的另一端,从而使得相邻的正极片和负极片的正极极片极耳和负极极片极耳相对设置。

  73.可选地,在步骤s10中,选取的正极片的正极极片极耳的厚度为8-15μm,负极片的负极极片极耳的厚度为8-15μm,例如8μm、10μm、12μm或15μm等。进一步地,将多层极片叠置制成电芯9的厚度为10-30mm,例如10mm、15mm、20mm、25mm或30mm等。

  74.相较于现存技术中先焊接一侧极耳,入壳后焊接另一侧极耳的步骤,不仅实现了正负极的同时焊接,节约了时间,而且正极柱3和负极柱4直接安装在第一壳体2上,而不是分别安装在端部盖板上,使得只需要一次封装工序成为可能,显然节约了组装工序,缩短了组装时长,提高了组装效率。

  76.步骤s20,电芯组装:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9,将多层极片的正极极片极耳相连接以形成正极电芯极耳90,将多层极片的负极极片极耳相连接以形成负极电芯极耳91;

  77.步骤s21,绝缘处理:在第一壳体2与电芯9之间、第二壳体5与电芯9之间、正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面设置绝缘层;

  78.步骤s22,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接;

  79.步骤s23,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装,得到锂离子电池100。

  80.具体而言,在电芯9的面向第一壳体2的侧表面上设置第二绝缘层82,或者在第一壳体2的内表面设置第四绝缘层84,以在第一壳体2与电芯9之间设置绝缘层,也就是说,通过第二绝缘层82或者第四绝缘层84在第一壳体2和电芯9之间起到绝缘作用,确保电芯9的使用安全性。其中,第一壳体2的内表面是指第一壳体2的用于安装电芯9的表面,且第一壳体2的内表面在最终装配得到的锂离子电池100的内部,相对于用户是不可见的,而第一壳体2的外表面是在最终装配得到的锂离子电池100的外部,相对于用户是可见的。

  81.在电芯9的面向第二壳体5的侧表面上设置第一绝缘层81,或者在第二壳体5的内表面设置第五绝缘层85,以在第二壳体5与电芯9之间设置绝缘层,也就是说,通过第一绝缘

  层81或者第五绝缘层85在第二壳体5和电芯9之间起到绝缘作用,确保电芯9的使用安全性。同理,其中,第二壳体5的内表面是指第二壳体5的用于安装电芯9的表面,且第二壳体5的内表面在最终装配得到的锂离子电池100的内部,相对于用户是不可见的,而第二壳体5的外表面是在最终装配得到的锂离子电池100的外部,相对于用户是可见的。

  82.在正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面均设置第三绝缘层83,以通过第三绝缘层83对正极电芯极耳90以及负极电芯极耳91进行对外绝缘保护。

  84.进一步地,关于绝缘层的成型方法,例如能够使用包胶、覆膜、涂覆或者采用绝缘隔板等形式成型,具体而言,例如为绝缘胶带或者绝缘胶水。

  85.更进一步地,关于绝缘层的材质,例如可以为云母、麦拉或者pp等具有绝缘形状的材料,且为了使得绝缘层兼具隔热能力,还能够使用绝热性能较好的绝缘材料。

  87.可选地,绝缘层的厚度为0.05-0.1mm,例如0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm。

  89.步骤s30,电芯组装:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9,将多层正极极片极耳相连接以形成正极电芯极耳90,将多层极片的负极极片极耳相连接以形成负极电芯极耳91;

  90.步骤s31,绝缘处理:在第一壳体2与电芯9之间、第二壳体5与电芯9之间、正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面设置绝缘层;

  91.步骤s32,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接;

  92.步骤s33,电芯定位:在第一壳体2上安装分别于电芯9的两端相抵接的第一定位构件600和第二定位构件601,以使电芯定位于第一定位构件600和第二定位构件601之间;

  93.步骤s34,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装,得到锂离子电池100。

  94.在该可选方案中,步骤s33通过第一定位构件600和第二定位构件601分别对电芯9的长度方向的两端(连接有正极电芯极耳90和负极电芯极耳91的两端)做定位,以防止电芯9相对于第一壳体2发生移动,尤其是在完成第二壳体组装后,防止电芯9在第一壳体2和第二壳体5形成的壳体的内部发生意外移动,从而对正极电芯极耳90与正极柱3之间的焊点以及负极电芯极耳91与负极柱4之间的焊点起到保护作用,延长该锂离子电池100的使用寿命。

  95.可选地,当第二壳体5罩设在第一壳体2上后,沿电芯9的长度方向,第一定位构件600和第二定位构件601的一端均与第二壳体5的侧壁相抵接,第一定位构件600和第二定位构件601的另一端均与电芯9的端部相抵接。

  96.本实施例中,为了更好的提高定位可靠性,在正极电芯极耳90的宽度方向的两侧均设置第一定位构件600,在负极电芯极耳91的两侧的宽度方向的均设置第二定位构件601。

  98.步骤s40,电芯成型:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9;

  99.步骤s41,极耳预焊:将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接后形成正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接后形成负极电芯极耳91;

  100.步骤s42,绝缘处理:在第一壳体2与电芯9之间、第二壳体5与电芯9之间、正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面设置绝缘层;

  101.步骤s43,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接;

  102.步骤s44,电芯定位:在第一壳体2上安装分别于电芯9的两端相抵接的第一定位构件600和第二定位构件601,以使电芯定位于第一定位构件600和第二定位构件601之间。

  103.步骤s45,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装,得到锂离子电池100。

  104.具体而言,在步骤s40中,将叠置制成的电芯9的多层正极极片极耳作为待焊接正极电芯极耳92,将叠置制成的电芯9的多层正极极片极耳作为待焊接负极电芯极耳93。

  105.可选地,在步骤s40中,将20-140层极片叠置形成电芯9,其中正极片与负极片的数量差值为1或-1,例如20层、40层、50层、70层、100层、120层或140层等。

  106.在步骤s41中,对待焊接正极电芯极耳92进行焊接,也就是说,以焊接的方式将多层正极极片极耳相连接以形成正极电芯极耳90;对待焊接负极电芯极耳93进行焊接,也就是说,以焊接的方式将多层负极极片极耳相连接以形成负极电芯极耳91。

  107.采用焊接的方式,不仅仅可以在保留极耳的导电性能的前提下,将多层极片极耳连接为电芯9极耳,使得电芯9可以通过电芯9极耳与外界导通,也即能够与极柱相导通,具体而言,正极电芯极耳90与正极柱3相导通,负极电芯极耳91与负极柱4相导通。而且采用焊接的方式,还可提升连接可靠性和连接效率。

  108.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的装配方法有以下步骤:

  109.步骤s50,电芯成型:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9;

  110.步骤s51,极耳预焊:将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接后形成正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接后形成负极电芯极耳91;

  111.步骤s52,超声波焊接:采用超声波焊接的方法将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接,采用超声波焊接的方法将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接;

  112.步骤s53,余量裁切:将多层正极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得

  113.步骤s54,绝缘处理:在第一壳体2与电芯9之间、第二壳体5与电芯9之间、正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面设置绝缘层;

  114.步骤s55,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接;

  115.步骤s56,电芯定位:在第一壳体2上安装分别于电芯9的两端相抵接的第一定位构件600和第二定位构件601,以使电芯定位于第一定位构件600和第二定位构件601之间。

  116.步骤s57,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装,得到锂离子电池100。

  117.在步骤s52和步骤s53中,超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。也就是说,采用超声波焊接可以在极短的时间内使得多层正极极片极耳逐层熔合形成整体,也即得到正极电芯极耳90,同理,采用超声波焊接可以在短时间之内使得多层负极极片极耳逐层熔合形成整体,也即得到负极电芯极耳91。

  118.超声波焊接可靠且高效,焊接后得到的正极极片极耳和负极极片极耳明显变薄,易于与极柱相连接。

  119.且超声波焊接后,越位于上层的极片极耳由于加压作用发生的塌陷和错位越明显,从而不同层级的极片极耳的焊接余量呈现出差异,因而通过余量裁切步骤得到电芯9极耳的边沿规整,符合组装要求。

  120.可选地,采用超声波平齿纹焊接的方法将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接,采用超声波平齿纹焊接的方法将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接,焊接高效,且焊接后得到的正极极片极耳的表面上的质量以及焊接后得到的负极极片极耳的表面上的质量均处于较高水平,有利于提高极耳与极柱的焊接质量。

  121.可选地,能够使用单个焊印完成超声波焊接,单个焊印的面积为100-350mm2,例如100mm2、150mm2、200mm2、250mm2、300mm2或350mm2等;或者,能够使用多个焊印以重合或者不重合的方式完成超声波焊接,在多个焊印以重合的方式完成超声焊接时,重合距离可以为2-10mm,例如2mm、5mm、8mm或10mm等。

  122.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的装配方法有以下步骤:

  123.步骤s60,极片裁切:对正极片的一端进行裁切,以使正极片的一端形成宽度内缩或者等宽的正极极片极耳,对负极片的一端进行裁切,以使负极片的一端形成宽度内缩或者等宽的负极极片极耳;

  124.步骤s61,电芯成型:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9;

  125.步骤s62,极耳预焊:将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接后形成正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接后形成负极电芯极耳91;

  126.步骤s63,超声波焊接:采用超声波焊接的方法将多层正极极片极耳沿叠置方向焊

  127.步骤s64,余量裁切:将多层正极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到负极电芯极耳91;

  128.步骤s65,绝缘处理:在第一壳体2与电芯9之间、第二壳体5与电芯9之间、正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面设置绝缘层;

  129.步骤s66,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接;

  130.步骤s67,电芯定位:在第一壳体2上安装分别于电芯9的两端相抵接的第一定位构件600和第二定位构件601,以使电芯定位于第一定位构件600和第二定位构件601之间。

  131.步骤s68,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装,得到锂离子电池100。

  132.在步骤s60中,具体将正极极片极耳裁切为与正极片等宽还是宽度内缩,以及将负极极片极耳裁切为与负极片等宽还是宽度内缩,应该要依据安装要求确定,所谓“宽度内缩”是指极耳的宽度比极片的宽度小,例如极耳呈类半圆形,或者呈梯形等。在步骤s61中,能够使用卷绕或者叠片等方式将多层极耳裁切完成的正极片和负极片进行交替叠置。

  133.本实施例的可选方案中,对正极柱3的中部和负极柱4的中部进行绝缘处理形成绝缘部,将正极柱3和负极柱4均以绝缘部与第一壳体2相接触的方式安装在第一壳体2上,以使正极柱3的两端和负极柱4的两头分别伸出第一壳体2的内表面和外表面。

  134.具体而言,正极柱3包括正极柱绝缘部301以及相连接的内侧正极柱300和外侧正极柱302,正极柱绝缘部301外套于内侧正极柱300和外侧正极柱302的连接处,正极柱3通过正极柱绝缘部301与第一壳体2相插接,以使内侧正极柱300位于第一壳体2的内表面所在侧,外侧正极柱302位于第一壳体2的外表面所在侧。可选地,内侧正极柱300和外侧正极柱302相铆接。

  135.负极柱4包括负极柱绝缘部401以及相连接的内侧负极柱400和外侧负极柱402,负极柱绝缘部401外套于内侧负极柱400和外侧负极柱402的连接处,负极柱4通过负极柱绝缘部401与第一壳体2相插接,以使内侧负极柱400位于第一壳体2的内表面所在侧,外侧负极柱402位于第一壳体2的外表面所在侧。可选地,内侧负极柱400和外侧负极柱402相铆接。

  136.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的装配方法有以下步骤:

  137.步骤s70,极片裁切:对正极片的一端进行裁切,以使正极片的一端形成宽度内缩或者等宽的正极极片极耳,对负极片的一端进行裁切,以使负极片的一端形成宽度内缩或者等宽的负极极片极耳;

  138.步骤s71,电芯成型:取一端形成有正极极片极耳的正极片和一端形成有负极极片极耳的负极片,将多层正极片和多层负极片以正极极片极耳与负极极片极耳相对的方式交替叠置以制成电芯9;

  139.步骤s72,极耳预焊:将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接后形成正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接后形成负极电芯极耳91;

  140.步骤s73,超声波焊接:采用超声波焊接的方法将多层正极极片极耳沿叠置方向焊接,采用超声波焊接的方法将多层负极极片极耳沿叠置方向焊接;

  141.步骤s74,余量裁切:将多层正极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到正极电芯极耳90,将多层负极极片极耳在超声波焊接后产生的错位余量进行裁切得到负极电芯极耳91;

  142.步骤s75,绝缘处理:在第一壳体2与电芯9之间、第二壳体5与电芯9之间、正极电芯极耳90相对于正极柱3的表面以及负极电芯极耳91相对于负极柱4的表面设置绝缘层;

  145.步骤s78,第一壳体组装:在第一壳体2上安装正极柱3和负极柱4得到第一壳体2组件,将电芯9放置在第一壳体2上,将正极电芯极耳90与正极柱3相焊接,将负极电芯极耳91与负极柱4相焊接;

  146.步骤s79,电芯定位:在第一壳体2上安装分别于电芯9的两端相抵接的第一定位构件600和第二定位构件601,以使电芯定位于第一定位构件600和第二定位构件601之间;

  147.步骤s80,第二壳体组装:将第二壳体5罩设于第一壳体2,将第二壳体5的周向边沿与第一壳体2的周向边沿相封装,得到锂离子电池100。

  148.在步骤s76和步骤s77中,将第一壳体2成型为板状,将第二壳体5成型为凹形,具体而言,第二壳体5呈凹形是指,第二壳体5包括底板以及立设于底板的边沿的周向侧壁,从而使得第二壳体5的内部形成用于容纳电芯9、极柱以及定位构件的容纳空间,并形成有通过第一壳体2能够封盖的开口。

  149.可选地,在步骤s76和步骤s77中,第一壳体2的厚度和第二壳体5的厚度分别为0.2-1mm,例如0.2mm、0.5mm、0.8mm或1mm等。

  150.本实施例中,第一壳体2的周向边沿与第二壳体5的周向边沿能够使用焊接的方法相连接,或者采用易拉罐封装的方法相连接,或者采用四周卷边封装的方法相连接,或者采用熔胶相粘接。值得强调的是,第一壳体2和第二壳体5之间的封装耐压强度需要满足0.3-2.6mpa,例如0.3mpa、0.5mpa、0.8mpa、1mpa、1.5mpa、1.8mpa、2mpa、2.3mpa或2.6mpa,进一步地,优选为不小于1.2mpa。

  151.可选地,正极柱3与正极电芯极耳90采取了激光焊接的方式相焊接,负极柱4与负极电芯极耳91采取了激光焊接的方式相焊接,第一壳体2的周向边沿与第二壳体5的周向边沿采取了激光焊接的方式相焊接。

  153.实施例二提供了一种锂离子电池,通过实施例一中的锂离子电池的装配方法制作而成,实施例一所公开的锂离子电池的装配方法的技术特征也适用于该实施例,实施例一已公开的锂离子电池的装配方法的技术特征不再重复描述。

  154.结合图1至图16所示,本实施例的可选方案中,锂离子电池100的长度为200-2800mm,例如200mm、400mm、600mm、800mm、100mm、1400mm、1800mm、2200mm、2500mm或2800mm。其中,当锂离子电池100的长度不大于800mm时,锂离子电池100为短刀片电池;当锂离子电池100的长度大于800mm时,锂离子电池100为长薄片电池。

  155.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的宽度为90~300mm,例如90mm、120mm、150mm、200mm、250mm或300mm等。

  156.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的厚度为10-60mm,例如10mm、20mm、30mm、40mm、50mm或60mm等。

  157.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的长度与厚度之比为3-280,例如3、10、15、20、50、80、100、150、200、250或280等,能够将锂离子电池100的成组效率提高至70%及以上,来提升锂离子电池100的散热性能和安全性能。

  158.本实施例的可选方案中,锂离子电池100的壳体组件的漏率为a(单位10^-9pa*m3/s),壳体组件的拉伸强度为b(单位mpa),壳体组件的耐压强度为c(单位mpa),锂离子电池100还包括设置于壳体组件的防爆阀,防爆阀的开启压力为d(单位mpa)。

  159.壳体组件的漏率a、壳体组件的拉伸强度b、壳体组件的耐压强度c以及防爆阀的开启压力d满足以下关系:0.1≤(a*b)^2+(c*d)^2≤4648.5。

  160.从而当a、b、c和d满足上述关系时,能够充分兼顾锂离子电池100的壳体组件的密封性能和结构强度,并确保防爆阀的开启性能,来提升锂离子电池100的使用安全性和循环常规使用的寿命,进而当壳体组件的内部发生热失控反应时,能够留出足够的反应时间以供有关人员及时撤离。

  161.本实施例中,壳体组件的漏率a的取值范围为(0.002-0.2)*10^-9pa*m3/s,例如0.002*10^-9pa*m3/s、0.02*10^-9pa*m3/s、0.05*10^-9pa*m3/s、0.1*10^-9pa*m3/s、0.5*10^-9pa*m3/s或0.2*10^-9pa*m3/s。其中,通过将壳体组件的漏率a限定为不小于0.002*10^-9pa*m3/s,能保证壳体组件有充足的密封性能,避免壳体组件内的正极极片或者负极极片与壳体组件外的空气相接触而引发热失控。出于控制壳体组件的成本考虑,将壳体组件的漏率a限定为不大于0.2*10^-9pa*m3/s。

  162.其中,可选地,正极极片的材质为钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂或锰酸锂等,负极极片的材质为天然石墨、软碳、硅基材料、合金材料或锡金材料等。

  163.壳体组件的拉伸强度b的取值范围为130-340mpa,例如130mpa、200mpa、250mpa、300mpa或340mpa等。其中,通过将壳体组件的拉伸强度b限定为不小于130mpa,能保证壳体组件有充足的抗拉强度,从而在将包括该锂离子电池100的电池包1应用于车辆等场景时,能够有很大成效避免由于碰撞等原因引发壳体组件发生形变的风险。出于控制壳体组件的成本考虑,将壳体组件的拉伸强度b限定为不大于340mpa。

  164.壳体组件的耐压强度c的取值范围为0.3-2.6mpa,例如0.3mpa、0.8mpa、1.2mpa、1.6mpa、2mpa或2.6mpa等。其中,通过将壳体组件的耐压强度c限定为不小于0.3mpa,能保证不会由于内部的锂离子堆积刺破壳体组件,提高壳体组件的密封性能。出于控制壳体组件的成本考虑,将壳体组件的耐压强度c限定为不大于2.6mpa。

  165.防爆阀的开启压力d的取值范围为0.6-1.9mpa,例如0.6mpa、1mpa、1.5mpa或1.9mpa等,可避开由于壳体组件的内部发生气体累积导致壳体组件的内部压力过高,从而避免锂离子电池100发生爆炸。

  166.可选地,防爆阀设置于壳体组件的长度方向的两端,也就是安装有正极柱3和负极柱4的两端部。本实施例中的锂离子电池具有实施例一中的锂离子电池的装配方法的优点,实施例一所公开的所述锂离子电池的装配方法的优点在此不再重复描述。

  168.实施例三提供了一种电池包1,包括实施例二中的锂离子电池100,实施例二所公开的锂离子电池100的技术特征也适用于该实施例,实施例二已公开的锂离子电池100的技术特征不再重复描述。

  169.本实施例的可选方案中,结合图1至图15并参见图16所示,电池包1可以包括多个顺次串联的锂离子电池100,以满足相应的用电场景的用电需求。其中,通过双向箭头e指示出了锂离子电池100的长度方向,锂离子电池100的长度方向与单个极片的长度方向相一致;通过双向箭头f指示出了锂离子电池100的宽度方向,锂离子电池100的宽度方向与单个极片的宽度方向相一致;通过双向箭头g指示出了锂离子电池100的厚度方向,锂离子电池100的厚度方向与多层极片叠置方向相一致。

  170.本实施例中的锂离子电池100具有实施例二中的锂离子电池100的优点,实施例二中的锂离子电池100的优点在此不再重复描述。

  171.最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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做修改,或者对其中部分或者全部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范围。此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围以内并且形成不同的实施例。例如,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

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