CN216251026U - 一种焊接极耳式电池极片和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊接极耳式电池极片和电池。所述焊接极耳式电池极片包括镀金属箔材，所述镀金属箔材包括活性材料区域和外露金属箔材的内极耳，所述内极耳的至少一侧表面焊接有金属片，所述金属片用于与外极耳焊接连接。本实用新型通过在内极耳上的至少一侧表面上焊接金属片，再把该金属片焊接到外部极耳上，每片极片预先焊接金属片可以在制片工序完成，设备可连续自动焊接。通过这样转接后，金属片与外部极耳的焊接连接就容易完成，避免了镀层金属箔多层堆叠、卷曲导致的操作难度大、难焊接、易漏焊的问题，提高了焊接导电性和稳定性。

Description

一种焊接极耳式电池极片和电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，涉及一种焊接极耳式电池极片和电池。

背景技术

随着电池对能量密度、安全性要求越来越高，采用更轻更薄的集流体箔材成为一种解决方案，常规铜箔厚度4～8um，铝箔厚度10～20um，通过将纯金属箔材做到更薄来提高能量密度有技术难度，比如生产难度增加，抗拉强度降低，易褶皱，易破损等问题。

将铜或铝等金属镀在塑料膜上，塑料层起支撑作用，金属镀层作为导电层，形成3层复合结构，这种复合结构简称“镀金属箔材”，该复合结构中，一般，金属镀层厚度5nm～2um之间，塑料层4～20um之间，由于塑料密度(密度约1)较铜(密度8.9)、铝密度(密度2.7)更低，采用此复合镀层箔材可显著降低集流体的重量，例如可以降低重量的10％～60％，提高电池能量密度，而且，得益于镀金属箔材在短路时可局部熔断断开，阻断热量进一步释放，具有短路保护功能，电池在针刺试验中不起火不***，安全性能提高，从客户需求角度来说有较大意义。

尽管镀金属箔材可以降低集流体重量提高电池能量密度并提高电池安全性，但在实际应用时还有较多工艺挑战。镀金属箔材的材料特性强度、拉伸率、硬度、柔软度等和常规纯金属铜箔、铝箔有较大差异，在涂布、冷压，裁切，焊接工序会出现不同工艺问题，其中焊接工序的难度较大。由于镀层较薄，例如镀层厚度5nm～1um，焊接时塑料层和金属无法熔接在一起，塑料层为绝缘层不导电，保证焊接处导电接触良好的难度较大。多层叠片电池内极耳和外极耳一般采用超声或激光焊接，由于塑料绝缘层的阻隔作用，超声能量易被阻挡衰减导致虚焊或者焊接不上，焊接时无法形成连接良好的金属熔核，焊接连接强度低。

相关技术采用了一些改进焊接方法来提高焊接可行性，比如改进焊头设计，优化焊接参数等措施，但是，实际焊接时发现设备参数范围较小，且焊接很不稳定，不能满足批量生产需求。

因而，继续探索可行的焊接工艺有实际价值。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种焊接极耳式电池极片和电池。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种焊接极耳式电池极片，所述焊接极耳式电池极片包括镀金属箔材，所述镀金属箔材包括活性材料区域和外露金属箔材的内极耳，所述内极耳的至少一侧表面焊接有金属片，所述金属片用于与外极耳焊接连接。

本实用新型中，活性材料区域内设置有活性材料层，本领域公知，活性材料层一般包括活性物质、粘结剂和可选的导电剂。外露金属箔材指镀金属箔材的对应位置未经表面覆盖从而外露出金属箔材，以此作为内极耳。

本实用新型中，活性材料区域可以位于所述镀金属箔材的一侧表面，也可以位于所述镀金属箔材的两侧表面。

本实用新型中，焊接极耳式电池极片可以是正极片，也可以是负极片。本领域技术应该理解，对于正极片，活性材料区域设置正极活性材料层，采用的活性物质为正极活性物质；对于负极片，活性材料区域设置负极活性材料层，采用的活性物质为负极活性物质。

现有技术中，镀金属箔材在焊接时，在焊头的压力下，焊接区域被挤压，镀金属箔材的塑料层被挤开，金属层与外极耳接触并焊接在一起，由于镀层薄，有塑料层阻隔，焊接难度极大，有部分极片可能无法导通或者电阻大，这种问题在多极片(例如极片叠片2层～100层)的情况下尤其突出，焊点接触面积小，导致焊接处内阻较大。而且，镀金属箔材生产过程中容易出现卷曲的问题，镀层金属箔材极耳卷曲后焊接工序无法进行，需要手动整理，操作难度大，易漏焊。本实用新型通过在内极耳上的至少一侧表面上焊接一片或两片金属片，使每片极片的正反面活性材料都能导通到金属片上，再把该金属片焊接到外部极耳上，由于每片极片预先焊接金属片可以在制片工序完成，设备连续自动焊接，生产上具有可行性。通过这样转接后，金属片与外部极耳的焊接连接就容易完成，属于锂电池生产常规工序，避免了镀层金属箔多层堆叠、卷曲导致的操作难度大、难焊接、易漏焊的问题，提高了焊接导电性和稳定性，使电池生产具有可行性。

本实用新型中，可以在内极耳的一侧表面焊接金属片，也可以在内极耳的两侧表面均焊接金属片。

对于多极片结构，优选两侧表面均焊接金属片，因为：对于多极片结构，采用在内极耳单侧表面设置金属片的方式在焊接过程中有可能导致导电效果差、内阻大，通过在内极耳两侧表面均设置金属片可以有效地提升焊接效果、增加导电性、降低内阻。

在一个可选的实施方式中，金属片纯金属箔。

优选地，金属片的材质和与其焊接连接的金属箔材的材质相同。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述金属片包括第一焊接区和第二焊接区，所述第一焊接区用于焊接所述内极耳，所述第二焊接区用于焊接所述外极耳。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述第一焊接区和所述第二焊接区并排设置，所述并排设置的方向与所述内极耳和活性材料区域的边界平行或垂直。第一焊接区和第二焊接区不重叠，使焊接更容易实现。

本实用新型中，并排设置的方向指：第一焊接区的中心和第二焊接区中心的连线方向。

需要说明的是，本实用新型中，第一焊接区和第二焊接区的尺寸和设置方式可根据电池尺寸来设计，优选电池利用率更高的方案。

本实用新型中，所述内极耳和所述外极耳焊接于所述金属片的同侧或异侧。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述镀金属箔材包括塑料层位于所述塑料层的两侧面的金属箔材。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述金属箔材的厚度为5nm～2um，例如5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、500nm、550nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1um、1.2um、1.5um、1.7um、1.8um或2um等。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述塑料层的厚度为4um～20um，例如4um、6um、8um、10um、12um、15um、17um或20um等。

第二方面，本发明提供一种电池，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片和/或负极片采用第一方面所述的焊接极耳式电池极片。

本实用新型中，可以是只有正极片采用上述的焊接极耳式电池极片，也可以是只有负极片采用上述的焊接极耳式电池极片，还可以是正极片和负极片均采用上述的焊接极耳式电池极片。其中，所述的“正极片采用上述的焊接极耳式电池极片”指的是活性材料区域设置正极活性材料层，采用的活性物质为正极活性物质。所述的“负极片采用上述的焊接极耳式电池极片”指的是活性材料区域设置负极活性材料层，采用的活性物质为负极活性物质。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述正极片和负极片的总数为2～100片，例如2片、5片、10片、20片、25片、30片、40片、50片、60片、80片或90片等，所述外极耳的数量为1个。

作为本实用新型的一个优选技术方案，每个焊接极耳式电池极片中的金属片均与所述外极耳焊接。

在一个可选的实施方式中，每个焊接极耳式电池极片中的金属片的第一焊接区对应设置，且第二焊接区对应设置。

该优选方案中，每个极片的内极耳预先焊接金属片，焊接层数1层～2层，解决了镀金属箔材焊接工艺难度大的问题，将镀金属箔材转接成内极耳后，叠片多层与外极耳焊接时，可焊接性显著增加，每片极片与外极耳的导电连接更好，提高了可生产性。

焊接极耳式电池极片，

与已有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过在内极耳上的至少一侧表面上焊接金属片，再把该金属片焊接到外部极耳上，由于每片极片预先焊接金属片可以在制片工序完成，设备可连续自动焊接。通过这样转接后，金属片与外部极耳的焊接连接就容易完成，属于锂电池生产常规工序，避免了镀层金属箔多层堆叠、卷曲导致的操作难度大、难焊接、易漏焊的问题，提高了焊接导电性和稳定性，使电池生产具有可行性。

(2)对于多个极片的极耳焊接情况，每个极片的内极耳预先焊接金属片，解决了镀金属箔材焊接工艺难度大的问题，将镀金属箔材转接成金属片后，叠片多层与外极耳焊接时，可焊接性显著增加，每片极片与外极耳的导电连接更好，提高了可生产性。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的焊接极耳式电池极片的结构示意图。

图2是本实用新型一个实施例的焊接极耳式电池极片的结构示意图。

图3是本实用新型对比例的焊接极耳式电池极片的结构示意图。

图中，1、内极耳；2、外极耳；3、金属片；42、焊接区；43、第一焊接区；44、第二焊接区；5、活性材料区域。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种焊接极耳式电池极片，如图1和图2所示，所述焊接极耳式电池极片包括镀金属箔材，所述镀金属箔材包括活性材料区域5和外露金属箔材的内极耳1，所述内极耳1的至少一侧表面焊接有金属片3，所述金属片3用于与外极耳2焊接连接。

本实施方式中，活性材料区域5可以位于所述镀金属箔材的一侧表面，也可以位于所述镀金属箔材的两侧表面。

本实施方式中，焊接极耳式电池极片可以是正极片，也可以是负极片。本领域技术应该理解，对于正极片，活性材料区域5设置正极活性材料层，采用的活性物质为正极活性物质；对于负极片，活性材料区域5设置负极活性材料层，采用的活性物质为负极活性物质。

本实用新型通过在内极耳1上的至少一侧表面上焊接一片或两片金属片3，使每片极片的正反面活性材料都能导通到金属片3上，再把该金属片3焊接到外极耳2上，由于每片极片预先焊接金属片3可以在制片工序完成，设备连续自动焊接，生产上具有可行性。通过这样转接后，金属片3与外极耳2的焊接连接就容易完成，属于锂电池生产常规工序，避免了镀层金属箔卷曲导致的操作难度大、难焊接、易漏焊的问题，提高了焊接导电性和稳定性，使电池生产具有可行性。

对于多极片结构，采用在内极耳单侧表面设置金属片的方式在焊接过程中有可能导致导电效果差、内阻大，通过在内极耳两侧表面均设置金属片可以有效地提升焊接效果、增加导电性、降低内阻。

可选地，镀金属箔材中的金属箔材可以为铜箔、铝箔或镍箔中的任意一种。

可选地，金属片3为纯金属箔。

进一步地，金属片3的材质和与其焊接连接的金属箔材的材质相同。例如，焊接极耳式电池极片为正极片时，镀金属箔材中的金属箔材可以选用铝箔，金属片3可以选用纯铝箔；焊接极耳式电池极片为负极片时，镀金属箔材中的金属箔材可以选用铜箔，金属片3可以选用纯铜箔。

进一步地，所述金属片3包括第一焊接区43和第二焊接区44，所述第一焊接区43用于焊接所述内极耳1，所述第二焊接区44用于焊接所述外极耳2。

进一步地，所述第一焊接区43和所述第二焊接区44并排设置，所述并排设置的方向与所述内极耳1和活性材料区域5的边界平行或垂直。

在一个实施例方式中，第一焊接区和第二焊接区不重叠，使焊接更容易实现。

本实施方式中，所述内极耳1和所述外极耳2可以焊接于所述金属片3的同侧，也可以焊接于所述金属片3的异侧。

在一个可选的实施方式中，所述镀金属箔材包括塑料层和位于所述塑料层的两侧面的金属箔材。

进一步地，所述金属箔材的厚度为5nm～2um。

进一步地，所述塑料层的厚度为4um～20um。

在另一个具体实施方式中，本实用新型还提供了一种电池，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片和/或负极片采用上述的焊接极耳式电池极片。

进一步地，所述正极片和负极片的总数为2～100片，所述外极耳的数量为1个。

进一步地，所述正极片和负极片均采用上述的焊接极耳式电池极片，且每个焊接极耳式电池极片中的金属片均与所述外极耳焊接。

每个极片的内极耳预先焊接金属片，焊接层数1层～2层，解决了镀金属箔材焊接工艺难度大的问题，将镀金属箔材转接成内极耳后，叠片多层与外极耳焊接时，可焊接性显著增加，每片极片与外极耳的导电连接更好，提高了可生产性。

实施例1

本实施例提供了一种焊接极耳式电池极片，基于一个具体实施方式，如图1所示，所述极片为负极片，极片的个数为20片，活性材料区域5设置有负极活性材料层，所述内极耳的两侧表面均焊接有金属片3，所述金属箔材为铜箔，所述塑料层的厚度为5um，所述塑料层两侧的金属箔材的厚度均为200nm，所述金属片3为铜箔，所述外极耳为单层结构的铜片或镀镍铜片。

20片极片上的至少20片金属片3位置对应形成金属片组，所述金属片组与外极耳焊接连接。

所述金属片3表面包括第一焊接区43和第二焊接区44，所述第一焊接区43和所述第二焊接区44并排设置，所述并排设置的方向与所述内极耳1和活性材料区域的边界垂直，所述第一焊接区43用于焊接所述内极耳1，所述第二焊接区44用于焊接所述外极耳2。

对于具有至少2片极片的焊接极耳式电池极片，由于具有多极片，通过在内极耳1两侧表面均设置金属片可以有效地提升焊接效果、增加导电性、降低内阻。

实施例2

本实施例提供了一种焊接极耳式电池极片，基于一个具体实施方式，如图2所示，所述极片为正极片，极片的个数为20片，活性材料区域5设置有正极活性材料层，所述内极耳的两侧表面均焊接有金属片3，所述金属箔材为铝箔，所述塑料层的厚度为6um，所述塑料层两侧的金属箔材的厚度均为1um，所述金属片3为铝箔，所述外极耳为单层结构的铝片。

20片极片上的至少20片金属片3位置对应形成金属片组，所述金属片组与外极耳焊接连接。

所述金属片3表面包括第一焊接区43和第二焊接区44，所述第一焊接区43和所述第二焊接区44并排设置，所述并排设置的方向与所述内极耳1和活性材料区域的边界平行，所述第一焊接区43用于焊接所述内极耳1，所述第二焊接区44用于焊接所述外极耳2。

通过在内极耳上的一侧表面上焊接金属片，极片的正反面活性材料都能导通到金属片上，再把该金属片焊接到外部极耳上，由于极片预先焊接金属片可以在制片工序完成，设备可连续自动焊接。通过这样转接后，金属片与外部极耳的焊接连接就容易完成，属于锂电池生产常规工序，避免了镀层金属箔、多层堆叠、卷曲导致的操作难度大、难焊接、易漏焊的问题，提高了焊接导电性和稳定性，使电池生产具有可行性。

实施例3

本实施例提供了一种焊接极耳式电池极片，基于一个具体实施方式，如图2所示，所述极片为正极片，极片的个数为20片，所述内极耳的一侧表面均焊接有金属片3，所述金属箔材为铝箔，所述塑料层的厚度为5um，所述塑料层两侧的金属箔材的厚度均为1um，所述金属片3为铝箔，所述外极耳为单层结构的铝片。

所述金属片3表面包括第一焊接区43和第二焊接区44，所述第一焊接区43和所述第二焊接区44并排设置，所述并排设置的方向与所述内极耳1和活性材料区域的边界平行，所述第一焊接区43用于焊接所述内极耳1，所述第二焊接区44用于焊接所述外极耳2。

对于具有至少2片极片的焊接极耳式电池极片，由于具有多极片，通过在内极耳1两侧表面均设置金属片可以有效地提升焊接效果、增加导电性、降低内阻。

对比例

本对比例提供一种焊接极耳式电池极片，如图3所示，本对比例与实施例1的区别在于未设置金属片3，而直接将内极耳1和外极耳2在焊接区42焊接。

由于内极耳1和外极耳2直接焊接连接，镀层较薄，且多极片的极耳焊接存在塑料层阻隔严重、焊点接触面积小、焊接处内阻大的问题。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细方法，但本实用新型并不局限于上述详细方法，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述焊接极耳式电池极片包括镀金属箔材，所述镀金属箔材包括活性材料区域和外露金属箔材的内极耳，所述内极耳的至少一侧表面焊接有金属片，所述金属片用于与外极耳焊接连接。

2.根据权利要求1所述的焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述金属片包括第一焊接区和第二焊接区，所述第一焊接区用于焊接所述内极耳，所述第二焊接区用于焊接所述外极耳。

3.根据权利要求2所述的焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述第一焊接区和所述第二焊接区并排设置，所述并排设置的方向与所述内极耳和活性材料区域的边界平行或垂直。

4.根据权利要求1所述的焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述内极耳和所述外极耳焊接于所述金属片的同侧或异侧。

5.根据权利要求1所述的焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述镀金属箔材包括塑料层和位于所述塑料层的两侧面的金属箔材。

6.根据权利要求5所述的焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述金属箔材的厚度为5nm～2um。

7.根据权利要求5所述的焊接极耳式电池极片，其特征在于，所述塑料层的厚度为4um～20um。

8.一种电池，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，其特征在于，所述正极片和/或负极片采用权利要求1～7任一项所述的焊接极耳式电池极片。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述正极片和负极片的总数为2～100片，所述外极耳的数量为1个。

10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，每个焊接极耳式电池极片中的金属片均与所述外极耳焊接。

Images