CN114447525A - 一种具有双侧极耳的电池及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有双侧极耳的电池及其装配方法，所述电池包括壳体和位于壳体两端开口处的正极顶盖和负极顶盖，所述壳体内设置有芯包，所述芯包的两端分别引出正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和负极极耳分别电性连接所述正极顶盖和负极顶盖；所述芯包的负极端与负极顶盖之间设置有负极支架组件，所述负极支架用于装夹固定所述负极极耳；所述负极支架组件包括两个侧面贴合的负极支架，所述负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定。本发明取消了电池装配所需的连接片、两端支撑件以及正极支架等零部件，降低了电池成本，提高了电池内部的空间利用率，增大了电池的能量密度。
Description
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，涉及一种具有双侧极耳的电池及其装配方法。
背景技术
目前，锂离子动力电池由于其能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在电脑、手机等领域得到了广泛应用，并且随着制作技术的成熟，在电动自行车、电动汽车等电动交通工具及储能设施上有较广泛的应用前景，动力电池的广泛应用，可以有效解决环境污染、能源危机等全球性问题。
锂离子二次电池由负极板、正极板、电解液以及介于正负极板之间防止短路的隔膜组成。正极板和负极板被做作成薄板或箔状，然后把电极板及介于其间的隔膜按顺序层叠或者螺旋状缠绕而形成电芯，再把电芯装入不锈钢、镀镍的铁、铝金属外壳或者叠层软包装薄膜电池容器中，注入电解液，密封制成电池。其中，电芯与外界的电导通是通过与极板连接的极耳和极柱或盖板的连接来实现的。
现有芯包一般采用单侧极耳的设计方式。这种单侧极耳芯包的组装方式如下所述：先将盖板和极组焊接在一起，然后用绝缘膜包覆极组并且熔焊固定在盖板上，最后入壳，并且将盖板焊接在壳体的开口处。
CN101651186公开了一种电池极耳与盖板的装配方法，包括以下步骤：a)将极耳引出装置放置在电池卷芯的端部；b)将卷芯端部伸出的多个极耳与极耳引出装置的导电层电接触；c)用第二垫片将极耳压紧在极耳引出装置上；d)将电池盖板放置在第二垫片的上表面，并将电池盖板周边与电池外壳密封。所述步骤b)后还包括以下步骤：b1)将极耳压弯后焊接在极耳引出装置的导电层上。
CN101645520公开了一种电池装配方法，包括以下步骤：a)将绝缘隔圈放置在电池外壳内的电芯端部上表面，将电芯端部的极耳穿过绝缘隔圈上的孔隙并伸出到绝缘隔圈的上表面；b)将极耳压弯贴近绝缘隔圈，在绝缘隔圈的上表面固定弹性导电圈，并使得弹性导电圈压紧极耳；c)用电池盖板压在弹性导电圈的上表面，并将电池盖板周边与电池外壳密封。步骤c)通过以下步骤实现：c1)在弹性导电圈的上表面上放置弹性压片；c2)用卡钉将所述弹性压片和弹性导电圈锁紧在绝缘隔圈上，使得弹性导电圈压紧在绝缘隔圈的上表面；c3)将电池盖板与卡钉连接，并将电池盖板周边与电池外壳密封。
CN110890511A公开了一种锂离子电池极耳的装配结构，包括电池卷芯本体，所述电池卷芯本体的顶端通过超声焊接连接有负极耳和正极耳，并在焊接部分连接有极耳贴胶；所述电池卷芯本体的左右两侧分别贴设有侧边胶；所述电池卷芯本体的顶端设有极耳固定胶，所述极耳固定胶从电池卷芯本体的一侧开始贴胶，延伸至电池卷芯本体的顶端，并将负极耳和正极耳与电池卷芯本体的连接处贴住，再延伸至电池卷芯本体的另一侧；所述电池卷芯本体的顶部和底部分别连接有顶部胶和底部胶。
但是，现有长芯包采用双侧极耳的设计方式，如果采用上述单侧极耳芯包的组装方式，需要预先将长芯包的两侧分别焊接盖板后再进行入壳操作，显然无法顺利入壳(因为盖板无法入壳)，因此上述单侧极耳芯包的组装方式并不适用于长芯包，致使长芯包无法顺利组装，难以生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有双侧极耳的电池及其装配方法，本发明提供的电池的极耳由两侧引出，通过两个负极支架实现了对负极极耳的装夹固定，取消了芯包装配所需的连接片、两端支撑件以及正极支架等零部件，降低了芯包成本，提高了芯包内部的空间利用率，增大了芯包的能量密度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种具有双侧极耳的电池，所述电池包括壳体和位于壳体两端开口处的正极顶盖和负极顶盖，所述壳体内设置有芯包，所述芯包的两端分别引出正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和负极极耳分别电性连接所述正极顶盖和负极顶盖；
所述芯包的负极端与负极顶盖之间设置有负极支架组件，所述负极支架用于装夹固定所述负极极耳；所述负极支架组件包括两个侧面贴合的负极支架，所述负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定。
本发明提供的电池的极耳由两侧引出，通过两个负极支架实现了对负极极耳的装夹固定，取消了电池装配所需的连接片、两端支撑件以及正极支架等零部件，降低了电池成本，提高了电池内部的空间利用率，增大了电池的能量密度。
作为本发明一种优选的技术方案，所述负极支架的贴合面两端分别设置有通孔和凸起卡扣，其中一个负极支架的通孔对应另一个负极支架的凸起卡扣，两个负极支架贴合后，所述的凸起卡扣卡入通孔内，从而实现两个负极支架的固定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述芯包包括若干层叠设置的正极极片和负极极片。
本发明提供的芯包采用叠片方式，提高了壳体内部的体积利用率，提高了芯包的能量密度，芯包的数量可以根据电芯的厚度来决定具体是单电芯还是多电芯。
每一所述负极极片引出一条负极极耳，所述负极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定；
每一所述正极极片引出一条正极极耳，所述正极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的正极极耳与正极顶盖焊接固定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述负极支架组件采用注塑成型。
作为本发明一种优选的技术方案，所述正极顶盖与壳体一端开口处焊接固定，所述负极顶盖与壳体另一端开口处焊接固定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述芯包外表面包裹有绝缘膜。
作为本发明一种优选的技术方案，所述绝缘膜的厚度为0.08～1mm，例如可以是0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明提供的电池在装配过程中，通过绝缘膜将正极下塑胶和负极支架进行超声热熔或胶粘固定，形成一个具有整体结构的组合体，绝缘膜可以有效保证组合体的刚度，更利于组合体入壳。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的具有双侧极耳的电池的装配方法，所述装配方法包括如下步骤：
将芯包一端的负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定，芯包另一端的正极极耳与正极顶盖焊接固定，两端极耳固定后形成组合体，将组合体放入壳体，随后将负极顶盖和正极顶盖分别焊接固定于壳体两端，得到具有双侧极耳的电池。
作为本发明一种优选的技术方案，所述装配方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)若干负极极片、若干隔膜和若干正极极片依次层叠后形成芯包，每一负极极片引出一条负极极耳，全部负极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙，通过负极支架将负极极耳装夹固定；每一正极极片引出一条正极极耳，全部正极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的正极极耳与正极顶盖焊接固定，形成的整体记为第一组合体；
(Ⅱ)通过绝缘膜包裹芯包使得第一组合体中的正极下塑胶和负极支架形成整体，记为第二组合体；将第二组合体装入壳体，通过负极支架装夹固定的负极极耳与负极顶盖焊接固定；
(Ⅳ)将正极顶盖和负极顶盖分别通过焊接封装于壳体的两端，得到具有双侧极耳的电池。
需要说明的是，在步骤(Ⅱ)中为了加强第二组合体的刚度，便于将第二组合体放入壳体内，本申请在电芯外周包裹绝缘膜，通过绝缘膜包裹加强了第二组合体的刚度，此外作为另一种加强第二组合体的刚度的方式，在绝缘膜与正极下塑胶和负极支架热熔后，在电芯的厚度方向上，在绝缘膜表面粘贴C型胶带。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅱ)中，所述正极下塑胶和负极支架之间通过超声热熔或胶粘固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的电池的极耳由两侧引出，通过两个负极支架实现了对负极极耳的装夹固定，取消了电池装配所需的连接片、两端支撑件以及正极支架等零部件，降低了电池成本，提高了电池内部的空间利用率，增大了电池的能量密度。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的芯包负极一端的装配***图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的芯包正极一端的装配***图；
图3为本发明一个具体实施方式提供的芯包结构示意图；
图4为本发明一个具体实施方式提供的绝缘膜与负极支架的焊接图；
图5为本发明一个具体实施方式提供的负极支架结构示意图；
图6为本发明一个具体实施方式提供的负极支架组合图；
图7为本发明一个具体实施方式提供的负极支架与负极顶盖的装配图；
其中，1-负极顶盖；2-负极支架；3-芯包；4-绝缘膜；5-壳体；6-正极顶盖。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种具有双侧极耳的电池，所述电池如图1、图2和图3所示，包括壳体5和位于壳体5两端开口处的正极顶盖6和负极顶盖1，所述壳体5内设置有芯包3，所述芯包3的两端分别引出正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和负极极耳分别电性连接所述正极顶盖6和负极顶盖1；
所述芯包3的负极端与负极顶盖1之间设置有负极支架2组件，所述负极支架2用于装夹固定所述负极极耳；所述负极支架2组件包括两个侧面贴合的负极支架2(如图5和图6所示)，所述负极极耳穿过两个负极支架2之间的缝隙后与负极顶盖1焊接固定(如图7所示)。
本发明提供的电池的极耳由两侧引出，通过两个负极支架2实现了对负极极耳的装夹固定，取消了电池装配所需的连接片、两端支撑件以及正极支架等零部件，降低了电池成本，提高了电池内部的空间利用率，增大了电池的能量密度。
进一步地，所述负极支架2的贴合面两端分别设置有通孔和凸起卡扣，其中一个负极支架2的通孔对应另一个负极支架2的凸起卡扣，两个负极支架2贴合后，所述的凸起卡扣卡入通孔内，从而实现两个负极支架2的固定。
进一步地，所述芯包3包括若干层叠设置的正极极片和负极极片。
本发明提供的芯包3采用叠片方式，提高了壳体5内部的体积利用率，提高了芯包3的能量密度，芯包3的数量可以根据电芯的厚度来决定具体是单电芯还是多电芯。
每一所述负极极片引出一条负极极耳，所述负极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的负极极耳穿过两个负极支架2之间的缝隙后与负极顶盖1焊接固定；
每一所述正极极片引出一条正极极耳，所述正极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的正极极耳与正极顶盖6焊接固定。
进一步地，所述负极支架2组件采用注塑成型。
进一步地，所述正极顶盖6与壳体5一端开口处焊接固定，所述负极顶盖1与壳体5另一端开口处焊接固定。
进一步地，如图4所示，所述芯包3外表面包裹有绝缘膜4。
进一步地，所述绝缘膜4的厚度为0.08～1mm。
本发明提供的电池在装配过程中，通过绝缘膜4将正极下塑胶和负极支架2进行超声热熔或胶粘固定，形成一个具有整体结构的组合体，绝缘膜4可以有效保证组合体的刚度，更利于组合体入壳。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种具有双侧极耳的电池的装配方法，所述装配方法包括如下步骤：
将芯包3一端的负极极耳穿过两个负极支架2之间的缝隙后与负极顶盖1焊接固定，芯包3另一端的正极极耳与正极顶盖6焊接固定，两端极耳固定后形成组合体，将组合体放入壳体5，随后将负极顶盖1和正极顶盖6分别焊接固定于壳体5两端，得到具有双侧极耳的电池。
进一步地，所述装配方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)若干负极极片、若干隔膜和若干正极极片依次层叠后形成芯包3，每一负极极片引出一条负极极耳，全部负极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的负极极耳穿过两个负极支架2之间的缝隙，通过负极支架2将负极极耳装夹固定；每一正极极片引出一条正极极耳，全部正极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的正极极耳与正极顶盖6焊接固定，形成的整体记为第一组合体；
(Ⅱ)通过绝缘膜4包裹芯包3使得第一组合体中的正极下塑胶和负极支架2形成整体，记为第二组合体；将第二组合体装入壳体5，通过负极支架2装夹固定的负极极耳与负极顶盖1焊接固定；
(Ⅳ)将正极顶盖6和负极顶盖1分别通过焊接封装于壳体5的两端，得到具有双侧极耳的电池。
需要说明的是，在步骤(Ⅱ)中为了加强第二组合体的刚度，便于将第二组合体放入壳体5内，本申请在电芯外周包裹绝缘膜4，通过绝缘膜4包裹加强了第二组合体的刚度，此外作为另一种加强第二组合体的刚度的方式，在绝缘膜4与正极下塑胶和负极支架2热熔后，在电芯的厚度方向上，在绝缘膜4表面粘贴C型胶带。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述电池包括壳体和位于壳体两端开口处的正极顶盖和负极顶盖，所述壳体内设置有芯包，所述芯包的两端分别引出正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和负极极耳分别电性连接所述正极顶盖和负极顶盖；
所述芯包的负极端与负极顶盖之间设置有负极支架组件，所述负极支架用于装夹固定所述负极极耳；所述负极支架组件包括两个侧面贴合的负极支架，所述负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定。
2.根据权利要求1所述的具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述负极支架的贴合面两端分别设置有通孔和凸起卡扣，其中一个负极支架的通孔对应另一个负极支架的凸起卡扣，两个负极支架贴合后，所述的凸起卡扣卡入通孔内，从而实现两个负极支架的固定。
3.根据权利要求1所述的具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述芯包包括若干层叠设置的正极极片和负极极片；
每一所述负极极片引出一条负极极耳，所述负极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定；
每一所述正极极片引出一条正极极耳，所述正极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的正极极耳与正极顶盖焊接固定。
4.根据权利要求1所述的具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述负极支架组件采用注塑成型。
5.根据权利要求1所述的具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述正极顶盖与壳体一端开口处焊接固定，所述负极顶盖与壳体另一端开口处焊接固定。
6.根据权利要求1所述的具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述芯包外表面包裹有绝缘膜。
7.根据权利要求6所述的具有双侧极耳的电池，其特征在于，所述绝缘膜的厚度为0.08～1mm。
8.一种权利要求1-7任一项所述的具有双侧极耳的电池的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括如下步骤：
将芯包一端的负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙后与负极顶盖焊接固定，芯包另一端的正极极耳与正极顶盖焊接固定，两端极耳固定后形成组合体，将组合体放入壳体，随后将负极顶盖和正极顶盖分别焊接固定于壳体两端，得到具有双侧极耳的电池。
9.根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于，所述装配方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)若干负极极片、若干隔膜和若干正极极片依次层叠后形成芯包，每一负极极片引出一条负极极耳，全部负极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的负极极耳穿过两个负极支架之间的缝隙，通过负极支架将负极极耳装夹固定；每一正极极片引出一条正极极耳，全部正极极耳层叠后焊接固定，焊接为一体的正极极耳与正极顶盖焊接固定，形成的整体记为第一组合体；
(Ⅱ)通过绝缘膜包裹芯包使得第一组合体中的正极下塑胶和负极支架形成整体，记为第二组合体；将第二组合体装入壳体，通过负极支架装夹固定的负极极耳与负极顶盖焊接固定；
(Ⅳ)将正极顶盖和负极顶盖分别通过焊接封装于壳体的两端，得到具有双侧极耳的电池。
10.根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，所述正极下塑胶和负极支架之间通过超声热熔或胶粘固定。
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