CN116031466B - 圆柱电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于新能源电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池的制造方法。其中，圆柱电池包括电芯单体和集流体，圆柱电池的一端延伸有围绕一圈的单极极耳，集流体的一侧设有连接部。圆柱电池的制造方法包括以下步骤：将集流体的连接部朝向单极极耳放置，并使连接部与单极极耳相接触；焊接固定单极极耳和连接部；沿径向向内收拢并弯曲单极极耳；或，沿径向向内收拢并弯曲连接部；或，沿径向向内收拢并弯曲单极极耳和连接部。应用本申请的技术方案旨在解决电芯单体被装配进金属壳体后，极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间均是硬接触式焊接固定，导致极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间发生拉裂、断开，最终导致电池故障、损坏的问题。

Description

圆柱电池的制造方法

技术领域

本申请属于新能源电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池的制造方法。

背景技术

随着新能源汽车不断发展，新能源汽车的市场占有率不断扩大。与传统的燃油汽车相比，为了进一步提高市场竞争力，新能源汽车必然要在环境适应性、电池使用寿命、续航里程等方面能够追赶甚至超越传统的燃油汽车。目前，新能源汽车尤其需要在电池使用寿命、续航里程方面进一步提高、完善。

锂电池是一类由于锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水解电解质溶液的电池。圆柱电池是一种常用的锂电池，具有体积小、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优点，因而被广泛应用于电子设备电源、医疗器械电源、新能源动力电源、移动式蓄电电源等。

在现有技术中，圆柱电池通过全极耳和集流体进行焊接，然后集流体和极柱或盖板焊接，以实现电流导通以及充放电。在电芯单体被装配进金属壳体后，极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间不存在位移间隙，也就是，极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间均是硬接触式焊接固定。然而，在新能源汽车行驶过程中，车身始终随着路面不停地颠簸、振动，继而导致圆柱电池不停地颠簸、振动，这使得圆柱电池中极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间发生拉裂、断开，最终导致电池故障、损坏。

发明内容

本申请的目的在于提供一种圆柱电池的制造方法，旨在解决电芯单体被装配进金属壳体后，极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间均是硬接触式焊接固定，导致极耳和集流体之间、集流体和极柱或盖板之间发生拉裂、断开，最终导致电池故障、损坏的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种圆柱电池的制造方法，圆柱电池包括电芯单体和集流体，圆柱电池的一端延伸有围绕一圈的单极极耳，集流体的一侧设有连接部，

圆柱电池的制造方法包括以下步骤：

将集流体的连接部朝向单极极耳放置，并使连接部与单极极耳相接触；

焊接固定单极极耳和连接部；

沿径向向内收拢并弯曲单极极耳；或，沿径向向内收拢并弯曲连接部；或，沿径向向内收拢并弯曲单极极耳和连接部。

应用本申请实施例提供的制造方法进行制造圆柱电池，单极极耳和连接部焊接固定使集流体和单极极耳实现良好的电导通性能，在将单极极耳、连接部沿径向向内收拢并弯曲使集流体和电芯单体之间具备了弹性伸缩性能，在制造装配完成的圆柱电池中，电芯单体以软装配方式装配进壳体内。这样，在新能源汽车行驶过程中，即使行车颠簸、振动导致圆柱电池随之振动，此时，收拢并弯曲单极极耳或连接部，或者收拢并弯曲单极极耳和连接部，使电芯单体能够在壳体内自适应地浮动，从而保护了单极极耳和连接部之间不会拉裂、断开，较好地保护的圆柱电池，延长了圆柱电池的使用寿命。

在一种实施方式中，在执行步骤“将集流体的连接部朝向单极极耳放置”之前，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：外扩单极极耳，以扩大单极极耳围绕成的容纳空间；在执行步骤“将集流体的连接部朝向单极极耳放置”时，将集流体的连接部放置入容纳空间内。

在一种实施方式中，在执行步骤“将集流体的连接部朝向单极极耳放置”之前，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：聚拢单极极耳，以缩小单极极耳围绕成的端部的外径；在执行步骤“将集流体的连接部朝向单极极耳放置”时，将单极极耳围绕成的端部放置入连接部围绕的空间内。

在一种实施方式中，在执行完成步骤“将集流体的连接部朝向单极极耳放置”之后，并在执行步骤“焊接固定单极极耳和连接部”之前，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：绕电芯单体的轴线旋转调节集流体，以使连接部和单极极耳一一对应接触。

在一种实施方式中，连接部围绕形成的圆的外径r小于或等于单极极耳围绕形成的圆的内径。

在一种实施方式中，连接部沿电芯单体的轴线方向的长度L小于或等于单极极耳的自电芯单体的端部至单极极耳的端部之间的长度S。

在一种实施方式中，在执行步骤“焊接固定单极极耳和连接部”时，对单极极耳和连接部进行超声波焊接。

在一种实施方式中，在执行步骤“将集流体的连接部朝向单极极耳放置”之前，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：对金属薄片进行冲裁成型集流体。

在一种实施方式中，圆柱电池还包括壳体和电极端盖；在执行完成步骤“沿径向向内收拢并弯曲单极极耳；或，沿径向向内收拢并弯曲连接部；或，沿径向向内收拢并弯曲单极极耳和连接部”之后，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：将电芯单体放置入壳体内；将电极端盖盖合于壳体的开口端，集流体背离连接部的一侧抵接电极端盖，并使集流体和电极端盖之间电导通。

在一种实施方式中，在执行完成步骤“将电极端盖盖合于壳体的开口端，集流体背离连接部的一侧抵接电极端盖”之后，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：对电极端盖和集流体进行焊接固定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的电芯单体和集流体的分解示意图；

图2为本申请实施例的电芯单体的单极极耳和集流体的连接部被焊接固定的结构示意图；

图3为本申请实施例的电芯单体和集流体在制造装配过程中的结构变化示意图；

图4为本申请的圆柱电池的制造方法的总流程示意图；

图5为本申请的圆柱电池的制造方法的实施例一的流程示意图一；

图6为本申请的圆柱电池的制造方法的实施例一的流程示意图二；

图7为本申请的圆柱电池的制造方法的实施例二的流程示意图一；

图8为本申请的圆柱电池的制造方法的实施例二的流程示意图二。

其中，图中各附图标记：

10、电芯单体；11、单极极耳；20、集流体；21、连接部。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1和图2所示，本申请实施例提供的圆柱电池包括电芯单体10、集流体20、壳体（未图示）和电极端盖（未图示）。其中，圆柱电池的一端延伸有围绕一圈的单极极耳11，集流体20的一侧设有连接部21。连接部21和单极极耳11连接以实现电导通，电芯单体10放置在壳体的容腔内，并且电极端盖盖合在壳体的开口端上，并且使电极端盖的内侧壁抵顶住集流体20背离连接部21的一侧，从而使电极端盖和集流体20实现电导通。

在本申请实施例的圆柱电池中，集流体20及电极端盖均采用导电性能良好的金属材料制造成型，壳体则采用机械强度大的材料制造成型。优选的，集流体20、电极端盖及壳体均采用钢材料制造成型，并且，将电极端盖盖合在壳体的开口端上时，必须保证电极端盖和壳体之间的绝缘性能。

如图3所示，将电芯单体10和集流体20装配形成一个整体模块。然后，将电芯单体10和集流体20形成的整体模块装配进壳体中，再将电极端盖盖合在壳体的开口端上。

如图4所示，本申请提供了该圆柱电池的制造方法，圆柱电池的制造方法包括以下步骤：

步骤S10：将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置，并使连接部21与单极极耳11相接触（对应于图3中排序1至排序3所示结构图）；

步骤S20：焊接固定单极极耳11和连接部21，使得单极极耳11和连接部21之间实现良好的电导通性能（对应于图3中排序4所示结构图）；

步骤S30：沿径向向内收拢并弯曲单极极耳11；或，沿径向向内收拢并弯曲连接部21；或，沿径向向内收拢并弯曲单极极耳11和连接部21（对应于图3中排序5所示结构图）。这样就使得单极极耳11和集流体20之间具备了沿电芯单体10的轴线方向的弹性伸缩性能。在完成步骤30之后，即可采用壳体和电机端盖对电芯单体10进行装配，从而完成圆柱电池的制造过程。

应用本申请实施例提供的制造方法进行制造圆柱电池，单极极耳11和连接部21焊接固定使集流体20和单极极耳11实现良好的电导通性能，在将单极极耳11、连接部21沿径向向内收拢并弯曲使集流体20和电芯单体10之间具备了弹性伸缩性能，在制造装配完成的圆柱电池中，电芯单体10以软装配方式装配进壳体内。这样，在新能源汽车行驶过程中，即使行车颠簸、振动导致圆柱电池随之振动，此时，收拢并弯曲单极极耳11或连接部21，或者收拢并弯曲单极极耳11和连接部21，使电芯单体10能够在壳体内自适应地浮动，从而保护了单极极耳11和连接部21之间不会拉裂、断开，较好地保护的圆柱电池，延长了圆柱电池的使用寿命。

具体的，该圆柱电池的制造方法可以为以下两种具体的实施例。

实施例一：

如图3和图5所示，实施例一提供的圆柱电池的制造方法包括以下步骤：

步骤S01：外扩单极极耳11，以扩大单极极耳11围绕成的容纳空间（对应于图3中排序1所示结构图）；

步骤S10：将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置，并使连接部21与单极极耳11相接触；其中，在执行步骤S10中的“将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置”时，将集流体20的连接部21放置入容纳空间内（对应于图3中排序2所示结构图），即执行步骤S11；在将连接部21放置入容纳空间后，也就是连接部21的朝外侧壁和单极极耳11的朝内侧壁相对，然后将单极极耳11沿径向向内稍稍聚拢（对应于图3中排序3所示结构图），则能够使得单极极耳11的朝内侧壁和连接部21的朝外侧壁相接触；

步骤S20：焊接固定单极极耳11和连接部21（对应于图3中排序4所示结构图），使得单极极耳11和连接部21之间实现良好的电导通性能；

步骤S30：沿径向向内收拢并弯曲单极极耳11；或，沿径向向内收拢并弯曲连接部21；或，沿径向向内收拢并弯曲单极极耳11和连接部21（对应于图3中排序5所示结构图）。这样就使得单极极耳11和集流体20之间具备了沿电芯单体10的轴线方向的弹性伸缩性能。在完成步骤30之后，即可采用壳体和电机端盖对电芯单体10进行装配，从而完成圆柱电池的制造过程。

应用本申请实施例提供的制造方法进行制造圆柱电池，单极极耳11和连接部21焊接固定使集流体20和单极极耳11实现良好的电导通性能，在将单极极耳11、连接部21沿径向向内收拢并弯曲使集流体20和电芯单体10之间具备了弹性伸缩性能，在制造装配完成的圆柱电池中，电芯单体10以软装配方式装配进壳体内。这样，在新能源汽车行驶过程中，即使行车颠簸、振动导致圆柱电池随之振动，此时，收拢并弯曲单极极耳11或连接部21，或者收拢并弯曲单极极耳11和连接部21，使电芯单体10能够在壳体内自适应地浮动，从而保护了单极极耳11和连接部21之间不会拉裂、断开，较好地保护的圆柱电池，延长了圆柱电池的使用寿命。

在执行完成步骤S10中的“将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置”之后，并在执行步骤S20“焊接固定单极极耳11和连接部21”之前，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：绕电芯单体10的轴线旋转调节集流体20，以使连接部21和单极极耳11一一对应接触。旋转调节完成集流体20而使得连接部21的各个软连接片和各个单极极耳11一一对应接触，这样连接部21和单极极耳11之间的接触面积最大，在焊接固定完成连接部21和单极极耳11后，能够使连接部21和单极极耳11之间的内阻趋于最小，提高集流体20和单极极耳11之间的电导通性能。

在实施例一中，如图3所示，连接部21围绕形成的圆的外径r小于或等于单极极耳11围绕形成的圆的内径。优选的，连接部21围绕形成的圆的外径r小于单极极耳11围绕形成的圆的内径。

并且，连接部21沿电芯单体10的轴线方向的长度L小于或等于单极极耳11的自电芯单体10的端部至单极极耳11的端部之间的长度S。优选的，连接部21沿电芯单体10的轴线方向的长度L小于单极极耳11的自电芯单体10的端部至单极极耳11的端部之间的长度S。进一步的，连接部21沿电芯单体10的轴线方向的长度L小于单极极耳11的自电芯单体10的端部至单极极耳11的端部之间的长度S的一半。这样，实施步骤S30时，首先是对单极极耳11沿径向向内收拢弯曲，待到单极极耳11被收拢弯曲到一定程度之后连接部21也随之收拢弯曲，从增强单极极耳11和连接部21弯曲后具备的弹性能力。

在执行步骤S20“焊接固定单极极耳11和连接部21”时，对单极极耳11和连接部21进行超声波焊接。相对于锡焊电焊工艺，采用超声波焊接工艺能够大大提供焊接效率，并且超声波焊接工艺能够保证单极极耳11和连接部21之间焊接质量优异。

在执行步骤S10中的“将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置”之前，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：对金属薄片进行冲裁成型集流体20。采用冲裁工艺制备集流体20，生产效率高，能够较大节约制造成本。

如图6所示，在实施例一的圆柱电池的制造方法中，在执行完成步骤S30“此时，收拢并弯曲单极极耳11或连接部21，或者收拢并弯曲单极极耳11和连接部21”之后，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：步骤S41：将电芯单体10放置入壳体内；然后，将电极端盖盖合于壳体的开口端，集流体20背离连接部21的一侧抵接电极端盖，并使集流体20和电极端盖之间电导通。

进一步的，在执行完成步骤S41中的“将电极端盖盖合于壳体的开口端，集流体20背离连接部21的一侧抵接电极端盖”之后，圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：步骤S42：对电极端盖和集流体20进行焊接固定。电极端盖和壳体的开口端之间也采用超声波焊接工艺进行焊接固定。

在将电极端盖盖合在壳体的开口端的过程中，实际上电极端盖仍需要对集流体20进行挤压，使得单极极耳11和连接部21进一步弯曲，既使得集流体20和电芯单体10的端部之间的距离缩小，而且电极端盖盖合在壳体的开口端上。

实施例二：

与实施例一相比较，实施例二提供的圆柱电池的制造方法具有以下不同之处。

如图7和图8所示，实施例而提供的圆柱电池的制造方法包括以下步骤：

步骤S02：聚拢单极极耳11，以缩小单极极耳11围绕成的端部的外径；

步骤S10：将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置，并使连接部21与单极极耳11相接触；其中，在执行步骤S10中的“将集流体20的连接部21朝向单极极耳11放置”时，将单极极耳11围绕成的端部放置入连接部21围绕的空间内，即执行步骤S12。

步骤S20：焊接固定单极极耳11和连接部21；

步骤S30：沿径向向内收拢并弯曲单极极耳11；或，沿径向向内收拢并弯曲连接部21；或，沿径向向内收拢并弯曲单极极耳11和连接部21。

应用本申请实施例提供的制造方法进行制造圆柱电池，单极极耳11和连接部21焊接固定使集流体20和单极极耳11实现良好的电导通性能，在将单极极耳11、连接部21沿径向向内收拢并弯曲使集流体20和电芯单体10之间具备了弹性伸缩性能，在制造装配完成的圆柱电池中，电芯单体10以软装配方式装配进壳体内。这样，在新能源汽车行驶过程中，即使行车颠簸、振动导致圆柱电池随之振动，此时，收拢并弯曲单极极耳11或连接部21，或者收拢并弯曲单极极耳11和连接部21，使电芯单体10能够在壳体内自适应地浮动，从而保护了单极极耳11和连接部21之间不会拉裂、断开，较好地保护的圆柱电池，延长了圆柱电池的使用寿命。

实施例二的制造方法和实施例一的制造方法相比较，除了以上不同之外，其余均相同，因而在此不赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.圆柱电池的制造方法，所述圆柱电池包括电芯单体和集流体，所述圆柱电池的一端延伸有围绕一圈的单极极耳，所述集流体的一侧设有连接部，其特征在于，

所述圆柱电池的制造方法包括以下步骤：

将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置，并使所述连接部与所述单极极耳相接触；

焊接固定所述单极极耳和所述连接部；

沿径向向内收拢并弯曲所述单极极耳；或，沿径向向内收拢并弯曲所述连接部；或，沿径向向内收拢并弯曲所述单极极耳和所述连接部；

使得所述单极极耳和所述集流体之间具备了沿所述电芯单体的轴线方向的弹性伸缩性能。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

在执行步骤“将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置”之前，所述圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：

外扩所述单极极耳，以扩大所述单极极耳围绕成的容纳空间；

在执行步骤“将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置”时，将所述集流体的所述连接部放置入所述容纳空间内。

3.根据权利要求1所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

在执行步骤“将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置”之前，所述圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：

聚拢所述单极极耳，以缩小所述单极极耳围绕成的端部的外径；

在执行步骤“将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置”时，将所述单极极耳围绕成的端部放置入所述连接部围绕的空间内。

4.根据权利要求2或3所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

在执行完成步骤“将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置”之后，并在执行步骤“焊接固定所述单极极耳和所述连接部”之前，所述圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：

绕所述电芯单体的轴线旋转调节所述集流体，以使所述连接部和所述单极极耳一一对应接触。

5.根据权利要求2或3所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

所述连接部围绕形成的圆的外径r小于或等于所述单极极耳围绕形成的圆的内径。

6.根据权利要求5所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

所述连接部沿所述电芯单体的轴线方向的长度L小于或等于所述单极极耳的自所述电芯单体的端部至所述单极极耳的端部之间的长度S。

7.根据权利要求1所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

在执行步骤“焊接固定所述单极极耳和所述连接部”时，对所述单极极耳和所述连接部进行超声波焊接。

8.根据权利要求1所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

在执行步骤“将所述集流体的所述连接部朝向所述单极极耳放置”之前，所述圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：

对金属薄片进行冲裁成型所述集流体。

9.根据权利要求1所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

所述圆柱电池还包括壳体和电极端盖；

在执行完成步骤“沿径向向内收拢并弯曲所述单极极耳；或，沿径向向内收拢并弯曲所述连接部；或，沿径向向内收拢并弯曲所述单极极耳和所述连接部”之后，所述圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：

将所述电芯单体放置入所述壳体内；

将所述电极端盖盖合于所述壳体的开口端，所述集流体背离所述连接部的一侧抵接所述电极端盖，并使所述集流体和所述电极端盖之间电导通。

10.根据权利要求9所述的圆柱电池的制造方法，其特征在于，

在执行完成步骤“将所述电极端盖盖合于所述壳体的开口端，所述集流体背离所述连接部的一侧抵接所述电极端盖”之后，所述圆柱电池的制造方法还包括以下步骤：

对所述电极端盖和所述集流体进行焊接固定。

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