[發明專利]一種用于動力型軟包裝鋰離子蓄電池組裝過程中的極耳連接方法

有效

• 申請號: 200910232822.1
• 申請日: 2009-10-20
• 公開（公告）號: CN101692505A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 曹楚南;孫克寧;居春山;孫慶
• 申請（專利權）人: 江蘇華富控股集團有限公司
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M2/26;H01M2/34
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種蓄電池組裝技術，具體涉及一種用于動力型軟包裝鋰離子蓄電池組裝過程中的極耳連接方法。

背景技術

常用的動力型鋰離子蓄電池電芯串聯時極耳連接方式為錫焊或超聲波焊接。錫焊方法簡便，只需要使用簡單的工具(如電烙鐵)即可完成焊接、焊點整修、元器件拆換、重新焊接等工藝過程。此外，錫焊還具有成本低、易實現自動化等優點。目前鋰電池組裝工藝中極耳的連接主要就是采用錫焊這種方式。但是，這種方式在應用中存在如下問題：

1、在焊接時，會在極耳表面產生高溫，電池芯內部也會隨之溫度升高。高溫條件會使SEI膜的穩定性下降和電極循環性能變差，從而影響電池的容量及其循環性能。而且電芯內部產生高熱，會造成部分電解液汽化甚至分解，電池內壓增大使得電池外殼變形，嚴重的甚至將電池溫度提高到使材料燃燒到爆炸；

2、在焊接時，由于高溫使金屬表面產生氧化膜，影響材料的可焊性，并且還會影響到極耳的接觸電阻及其導電性；

3、動力型鋰離子電池的正極極耳為鋁帶，負極極耳為鎳帶，而對于鋁基體材料，錫焊需要專用的特殊焊劑；為了避免此種狀況，目前大多采用激光點焊機或者超聲波焊機在鋁帶基體上再焊接鋁鎳復合帶，以便于與負極的鎳帶的焊接，增加了操作的復雜性；

4、焊劑在加熱時會揮發出有害氣體，對操作者造成危害；

5、由于極耳表面難免會存在一些氧化物和污垢，很容易造成虛焊。虛焊點的接觸電阻會引起局部發熱，局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化，最終甚至使焊點脫落，導致電池組不能工作。據統計數字表明，在電子整機產品的故障中，有將近一半是由于焊接不良引起的；

6、由于電路保護板中的MOSFET輸入阻抗很高，不能承受高于200℃的溫度，否則很可能使內部電路擊穿而失效。因此用錫焊的方法連接電芯的極耳與保護電路模塊的導線對電路保護板會產生的不利影響。

超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優點在于快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊點位不能太大、需要加壓，而且正、負極耳連接復雜，只能是Al-Al面、Ni-Ni面焊接，不同的金屬之間的焊接需要重新設置參數而使得操作流程冗繁，效率低下。最重要的是超聲波焊接不能應用于電芯的極耳與保護電路模塊之間的連接，仍然需要采用錫焊的方法，因而無法避免錫焊對于電芯內部以及電路保護板造成的不利影響。

因此，以上兩種焊接方式均不是鋰離子動力電池極耳連接的最理想的方式。

發明內容

本發明目的在于提供一種既可以避免錫焊時產生的高溫對電池芯造成損壞，而且又不會像超聲波焊接那樣有復雜冗繁的操作流程，同時還具有這兩種焊接方式的連接緊密、牢固，操作時間短等優點的用于動力型軟包裝鋰離子蓄電池組裝的極耳連接方法。

本發明采用卷繞的方法將正負極耳以及電路保護板引線連接的金屬片按照一定的順序疊加在一起，然后用專用卷繞設備將其卷繞在一起，最后再用硅膠將其固定。其最大的特征在于完全避免了錫焊所造成的高溫對于電池芯內部所造成的影響，而且工藝簡單。

本發明采用的極耳連接方法，具體包括以下步驟：

1.根據極耳的尺寸事先設計并制造與之適合的卷針；

2.將電路保護板的引線與準備好的金屬片焊接在一起；

3.對極耳以及引線連接金屬片進行預處理：將其表面的污垢及金屬表面的氧化膜除掉；

4.將正負極耳以及引線連接的金屬片按一定順序靠在一起，用事先做好的模具將其固定好；

5.將卷繞設備的卷針與疊加好的極片固定在一起，調整好轉速，然后開動卷繞設備；

6.極耳卷繞完畢，用金屬片對其進行機械加固處理；

7.加固完畢，透過事先做好的模具的楔形口將硅膠或其它材料覆蓋上面，在室溫下自然凝固，達到密封防腐的效果。

本發明在電芯的安裝過程中，要求對電芯極耳不可有往返扭折，并且不要拉拔，以免電芯極耳被拉斷。而在用超聲波焊接的時候，不可避免的要將負極的鋁鎳復合帶翻轉過來，以便與另一個電池芯的正極的Al面進行焊接，這就增加了操作的復雜性，而采用卷繞的方式則完全避免了此類操作，甚至無需再在正極鋁帶上焊接鎳帶，精簡了電芯制作工藝，提高了效率，節約了成本。

本發明中的極耳卷繞的方法適用于軟包裝鋰離子電芯極耳的連接，而且要注意在卷繞的過程中卷繞設備卷繞的力度和轉速要適中，以免電芯極耳被拉斷，而且也便于控制卷繞的圈數。