一種圓柱型鋰離子電池的負極耳及加工負極耳的模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種圓柱型鋰離子電池的負極耳及加工負極耳的模具。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池作為新能源概念的其中一種體現(xiàn)產(chǎn)品，運用領(lǐng)域逐步變寬。特別是作為電動汽車或高功率輸出動力電源時，電池(組)瞬間或持續(xù)放電的電流很高；卷芯正負極極耳到電池能量輸出的正負極兩端連接焊點過流截面積大，才能保證電池在大電流放電時焊點處的溫度不會累積過高引起安全問題或使用壽命問題。
[0003]現(xiàn)圓柱型鋰離子負極耳表面是不經(jīng)過處理的，負極耳表面是一平面，為提高負極耳與鋼殼的有效焊接截面積:加大焊針I(yè)的直徑或在負極焊接時轉(zhuǎn)動焊針進行兩次焊接。加大焊針直徑:易對電池內(nèi)圈的正負極片隔離膜造成破壞或浪費電池的有效使用體積、增加了焊接難度(焊點變大:焊接壓力、焊接時間、焊接電流都變大)、對能源有所浪費。負極焊接時轉(zhuǎn)動焊針進行兩次焊接:對電池底部破壞大，易造成底部鍍鎳層脫落；焊接質(zhì)量難以保證(生產(chǎn)過程中可能只焊接一次)；易造成過焊，電池底部焊穿或負極耳完全融化(兩次焊接在同一個點)。
[0004]現(xiàn)圓柱型鋰離子電池卷芯負極耳與鋼殼焊接如圖1，使用的負極耳如圖2。圖1焊針沿焊接方向使用直流焊將負極耳與鋼殼焊接，負極耳與鋼殼的接觸只有I個點，焊針焊接端平面直徑約1_的圓或橢圓，有效焊點的截面積約0.5?1_2，充放電過程中電流通過值有限、無法對電流進行有效分流，容易引起電池充放電時焊接點發(fā)熱或大電流放電時電流來不及通過導(dǎo)致放不出電；圖2極耳的表面是平面，所以在極耳與鋼殼焊接時焊接壓力、焊接電流值、焊接時間等都需要較大的參數(shù)來保證焊接可靠性，這樣會易導(dǎo)致能源浪費和電池底部外觀不良(表面凹凸點、鋼殼表面鍍鎳層脫落)。為了保證焊接質(zhì)量，防止虛焊、焊接拉力不足等質(zhì)量異常，對焊針的焊接端要求高(焊接端平面面積、磨針角度、使用壽命等)同時也需要進行高頻率的定期的磨針。
[0005]圓柱型鋰離子電池放電倍率的提高或是焊點累積溫度的降低，其中一種方式是:對電芯正負極伸出極耳與電池正負極輸出端子的連接點有效截面積提高，增加連接點的過電流值，降低連接點因電流過大導(dǎo)致的熱累積，提高電池的使用安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有圓柱型鋰離子電池的負極耳與鋼殼的有效焊接截面積小的技術(shù)問題，本實用新型提供一種圓柱型鋰離子電池的負極耳及加工負極耳的模具。
[0007]本實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0008]一種圓柱型鋰離子電池的負極耳，其特殊之處在于:所述負極耳的中部設(shè)置有凸凹結(jié)構(gòu)，所述凸凹結(jié)構(gòu)的中心點與卷芯中心點對應(yīng)，凸凹結(jié)構(gòu)的寬度與極耳寬度相同，凸凹結(jié)構(gòu)的長度為2-6mm。
[0009]一種制作上述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特殊之處在于:包括上模及下模，所述上模位于下模的上方，所述上模的下表面設(shè)置有多個上齒，所述下模的上表面設(shè)置有多個能夠與上模的上齒一一咬合的下齒。
[0010]上述下齒及下齒均包括齒底、齒側(cè)及齒頂，齒側(cè)與齒底的夾角為120-150°，相鄰兩個齒的相鄰側(cè)的夾角為120-150°。
[0011]上述下齒包括齒底、齒側(cè)及齒頂，齒側(cè)與齒底的夾角為135°，相鄰兩個下齒的相鄰側(cè)的夾角為135°。
[0012]上述齒頂?shù)膶挾葹?.4mm，所述齒底的寬度為1.1mm，齒底及兩側(cè)間距的寬度和為1.9mm,齒高為 0.3mm。
[0013]上述下模的右側(cè)設(shè)置有極耳定位擋板。
[0014]上述上模及下模均包括基體、齒床，所述齒床與基體連接，所述上齒設(shè)置在上模的齒床上，所述下齒設(shè)置在下模的齒床上。
[0015]上述齒床的寬度小于基體的寬度。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點是:
[0017]1、本實用新型負極耳表面呈凹凸狀；卷芯負極耳與鋼殼的焊接只需要相對較小的焊接壓力、焊接電流、焊接時間，這樣對電池底部外觀的傷害小，有助于生產(chǎn)過程中電池外觀的保護；有效合理利用能源，能源浪費小。
[0018]2、本實用新型的負極耳在與鋼殼焊接時，焊針的焊接端平面直徑可為2-2.5mm的圓或橢圓，焊接后有效焊點的截面積約2?3mm2，焊點有效截面積是平面極耳焊接的3_5倍，電池在大電流放電時負極耳焊點能有效進行分流，保證負極焊點的累積溫度低。
[0019]3、本實用新型的負極耳對焊針焊接端的要求相對低，只需要保證焊接平面的平面度和有效焊接面積即可；使用過程中對焊針的磨損小，能有效減少磨針次數(shù)。同時也明顯降低了焊接過程中的負極耳與鋼殼之間的虛焊、焊接拉力值低等質(zhì)量異常；通過試驗表明也大大提高了焊接拉力值。
[0020]4、本實用新型凹凸狀的結(jié)構(gòu)能夠使電池在大電流放電時接觸點數(shù)多，截面積大，負極耳焊點對電流有效分流，避免了負極焊點處的累積溫度高；不浪費電池的有效體積；焊接質(zhì)量顯著提高，焊接拉力值變大，不會過焊對電池底部和極耳造成破壞；焊接可靠性也顯著提升，不會因人為因素導(dǎo)致部分或個別電池的焊接狀態(tài)不一致而引起使用安全問題。
[0021]5、本實用新型的模具能夠使負極耳表面經(jīng)過處理后呈凹凸狀；而且齒形好加工，不會對極耳造成損傷，且能夠?qū)O耳進行定位。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有負極耳焊接不意圖；
[0023]圖2為圖1的局部示意圖；
[0024]圖3為本實用新型的負極耳；
[0025]圖4為本實用新型的負極耳在電芯中的局部示意圖；
[0026]圖5為模具正視圖；
[0027]圖6為圖5局部放大圖；
[0028]圖7a為上模俯視圖，圖7b為下模俯視圖；
[0029]圖8a為上模右視圖，圖8b為下模右視圖。
[0030]其中附圖標記為:1-焊針、2-卷芯、3-負極耳、4-鋼殼、5-上模、51-上齒、52-基體、53-齒床、6-下模、61-下齒、62-極耳定位擋板、611-齒底、612-齒頂、613-齒側(cè)。
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0032]卷芯2在卷繞結(jié)束后，入殼前負極耳通過冷壓或熱壓制作成如圖3-4所示的凹凸形狀。處理后的負極耳凹凸狀中心點與卷芯中心點對應(yīng)，凹凸狀寬度為極耳寬度，凹凸狀長度為4.5mm。
[0033]一種制作上述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，包括上模5及下模6，模具的材質(zhì)選用鈦合金(7075、2024、6061-T651)。上模5位于下模6的上方，上模5的上表面設(shè)置有多個上齒51，下模6的下表面設(shè)置有多個能夠與上模的上齒咬合的下齒61。上齒和下齒均包括齒底611、齒側(cè)612及齒頂612，齒側(cè)與齒底的夾角a I為135°，相鄰兩個齒的相鄰側(cè)的夾角a2為135°。齒頂?shù)膶挾葁l為0.4_，齒底的寬度w3為1.1mm，齒底及兩側(cè)間距的寬度和w2為1.9mm，齒高為0.3mm。本實用新型齒形參數(shù)的設(shè)計能夠最大程度讓極耳處理區(qū)域發(fā)生形變，同時不會對極耳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，角度范圍可擴大至120-150°。
[0034]為了保證生產(chǎn)的一致性；防止極耳需處理的區(qū)域錯位引起焊接不良或達不到設(shè)計的預(yù)期值，本實用新型下模的右側(cè)設(shè)置有極耳定位擋板62。
[0035]為了使上下咬合動力穩(wěn)定，極耳形變程度穩(wěn)定；易于操作，提高生產(chǎn)效率。本實用新型的上模及下模均包括基體52、齒床53，齒床與基體連接，上齒設(shè)置在上模的齒床上，下齒設(shè)置在下模的齒床上。
[0036]本實用新型齒床的寬度小于基體的寬度，預(yù)留的基體區(qū)域?qū)儆跇O耳處理區(qū)域緩沖區(qū)，該區(qū)域的設(shè)置是為避免卷芯直接與咬合模具接觸，由于咬合時振動產(chǎn)生的粉塵吸附到卷芯表面，對電池產(chǎn)生安全隱患。
[0037]在制作負極耳時，先將模具固定后，通過油壓或氣動來帶動上模具下壓，卷繞結(jié)束后的卷芯負極耳放入模具中，平推電芯，使負極耳與圖8b下模具極耳定位擋板接觸；下模具是固定的，通過力使上模向下快速移動，與下模完全咬合后又快速彈開；上下模具的咬合齒在力的作用下對負極耳表面形成凹凸狀，負極耳表面處理結(jié)束。通過焊針對負極耳與負極輸出端子鋼殼焊接，增加負極耳與鋼殼之間焊接處的焊接截面積、焊接點數(shù)，來保證電池在大電流放電時負極電流有效的分流，進一步提高鋰離子電池使用安全系數(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種圓柱型鋰離子電池的負極耳，其特征在于:所述負極耳的中部設(shè)置有凸凹結(jié)構(gòu)，所述凸凹結(jié)構(gòu)的中心點與卷芯中心點對應(yīng)，凸凹結(jié)構(gòu)的寬度與極耳寬度相同，凸凹結(jié)構(gòu)的長度為2-6mm。2.一種制作權(quán)利要求1所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于:包括上模及下模，所述上模位于下模的上方，所述上模的下表面設(shè)置有多個上齒，所述下模的上表面設(shè)置有多個能夠與上模的上齒一一咬合的下齒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于: 下齒及下齒均包括齒底、齒側(cè)及齒頂，齒側(cè)與齒底的夾角為120-150°，相鄰兩個齒的相鄰側(cè)的夾角為120-150°。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于:所述下齒包括齒底、齒側(cè)及齒頂，齒側(cè)與齒底的夾角為135°，相鄰兩個下齒的相鄰側(cè)的夾角為135。。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于:所述齒頂?shù)膶挾葹?.4mm，所述齒底的寬度為1.1mm，齒底及兩側(cè)間距的寬度和為1.9mm，齒高為0.3mmο6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之任一權(quán)利要求所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于:所述下模的右側(cè)設(shè)置有極耳定位擋板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于:所述上模及下模均包括基體、齒床，所述齒床與基體連接，所述上齒設(shè)置在上模的齒床上，所述下齒設(shè)置在下模的齒床上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圓柱型鋰離子電池的負極耳的模具，其特征在于:所述齒床的寬度小于基體的寬度。
【專利摘要】本實用新型涉及一種圓柱型鋰離子電池的負極耳及加工負極耳的模具，負極耳的中部設(shè)置有凸凹結(jié)構(gòu)，凸凹結(jié)構(gòu)的中心點與卷芯中心點對應(yīng)，凸凹結(jié)構(gòu)的寬度與極耳寬度相同，凸凹結(jié)構(gòu)的長度為2-6mm。負極耳的模具包括上模及下模，所述上模位于下模的上方，上模的上表面設(shè)置有多個上齒，下模的下表面設(shè)置有多個能夠與上模的上齒一一咬合的下齒。本實用新型負極耳表面呈凹凸狀；卷芯負極耳與鋼殼的焊接只需要相對較小的焊接壓力、焊接電流、焊接時間，這樣對電池底部外觀的傷害小，有助于生產(chǎn)過程中電池外觀的保護；有效合理利用能源，能源浪費小。
【IPC分類】B21D37/10, B21D22/02, H01M2/26
【公開號】CN204668382
【申請?zhí)枴緾N201520219148
【發(fā)明人】李宏斌, 曾慶傳, 吳俊毅, 劉文深
【申請人】西安中科新能源科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年4月10日