[實用新型]用于軟包鋰電池的復合金屬結構正極耳及復合金屬帶材

有效

• 申請號: 201320676430.6
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN203631644U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 徐卓輝;沈翠珊
• 申請（專利權）人: 徐卓輝;沈翠珊
• 主分類號: H01M2/26
• 分類號: H01M2/26;B32B15/01
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司 44257
• 代理人: 王鎖林;閻蕊香

技術領域

本實用新型屬于聚合物及液態軟包鋰離子電池電芯用正極耳制造技術，具體是一種用于軟包鋰電池的復合金屬結構正極耳及復合金屬帶材。

背景技術

目前，聚合物及液態軟包鋰離子電池電芯用正極耳大都采用鋁極耳。眾所周知，極耳需要與電池管理線路保護板或電線進行焊接，但同時鋁與保護板或電線上的錫無法實現良好焊合，現有工藝方案絕大多數采用激光焊或超聲焊接將一段鎳片以搭接方式轉焊至鋁極耳的外露端，通過轉焊好的鎳片再與線路保護板或電線上的錫進行連接。這種方式帶來以下四方面問題急需解決：1、激光或超聲焊點所形成的凹凸痕跡影響電芯的外觀；2、鋁與鎳之間的焊結點實際接觸面積與兩者（鋁與鎳）之間搭接所形成的疊合總面積相比比例較小，意味著接觸電阻大不利于電芯內阻降低；3、轉焊工序的增加意味著電芯制作的生產成本增加，質量不穩定性同時增加；4、轉焊后的極耳在搭接處附近極易出現虛焊、脫焊甚至折斷現象；5、伸出鋁塑包裝袋的袋口附近經常出現鋁極耳斷裂從而使得整個電池報廢現象。

針對上述鋁極耳轉焊鎳過程出現的諸多問題，在同一領域國內外還發展了數種其它技術方案。主要有以下幾大類：

1）??鋁極耳表層局部鍍覆鎳或銅或錫型。中國專利200820009887.0、2010241715.8、201010241631.4、200810236321.6、201110308950等方案實質上均涉及在鋁極耳上局部鍍覆來實現節省轉鎳工序。由于鋁具有非常容易生成致密Al₂O₃特性，使得鍍覆其它材料的的技術難度增大；另外純鋁基材很軟，使得鍍覆材料整體強度低而且抗折彎性差。這些問題都嚴重限制了在鋁極耳上鍍覆材料的應用。

2）?搭接式轉焊鎳變更為搭接式轉焊銅。專利201120357203所述就屬于這一類型，雖然銅與錫的親和性要優于鎳與錫之間的親和性，但上述所提的轉焊鎳過程中的四大問題在轉焊銅時仍然類似存在，因而仍然存在很大質量隱患。

3）?在鋁和鎳疊合部位熱熔材料形成一體化。專利200510122316.9采用有機高分子類型的熱熔材料將鋁極耳與鎳在疊合位置進行包裹式熔合,?這種方式實際上只能保證熱熔材料本身的熔合，而熱熔體里面的鋁和鎳由于沒有相互塑性變形因而難以真正形成相互牢固結合，鋁鎳兩者之間的接觸電阻顯然非常大造成整體電芯內阻增加，而且在電芯正極耳露出端突出的熱熔體塊外形破壞了電池產品的整體美觀性。

4）?異型復合金屬型極耳。美國專利US2011/0274964提供了一種異型復合金屬型極耳解決方案，該方案是用復合法生產出面復合結構的鋁/銅復合金屬材料，再將局部的銅層部分采用蝕刻、刨削、機械成型方式除去，最終制備出異型復合金屬型極耳。這種極耳一端（在電芯包裝袋內）為鋁，而另一端（露出電芯部分）則是在鋁基材的基礎上復合了用于改善與線路板焊接的一層銅材，即極耳兩端厚度不同且材質也不同。在鋰離子電池極耳整體厚度一般在0.05~0.3mm范圍的情況下，顯然在如此薄的面復合結構材料的基礎上再要準確除去局部位置的銅復合層的可實現性很小、成本很高因而并不現實。

5）?三層與五層組合的復合金屬型極耳。中國實用新型專利201220089021.1提供了一種鋁—銅-—鋁三層結構與鎳—鋁—銅—鋁—鎳五層結構或鋁—銅-—鋁三層結構與銅—鋁—銅—鋁—銅五層結構構成的復合金屬型極耳，另外還有其制造方法的實用新型專利已同日申請但暫時未公開。其中在鋁塑包裝袋內的極耳端即鋁—銅—鋁三層復合結構部分與正極片鋁進行焊接，而露出外端的極耳外表層的鎳或銅實現與錫的連接。該技術方案明顯存在以下幾方面質量隱患而難以得到推廣：a)鋁—銅—鋁三層復合結構部分由于中間層有銅，導致其與鋁正極片焊接的強度及可靠性遠較原有純鋁極耳與鋁極片的差；b)極耳在鋁塑包裝袋內部的鋁—銅—鋁三層復合結構實質上已構成了存在鋁和銅電位差異的微電池，這對電解液環境條件下的極耳電化學抗蝕性顯然是非常不利的；c)?在電芯化成分容測試、極耳與電源線路板裝配過程中，該極耳的五層復合結構部位在多次彎折變形過程中非常容易折斷，這與五層復合結構中軟硬層之間的變形難協調性所造成的應力集中大密切相關，尤其是對于鎳/鋁這種組合之間的應力集中現象更明顯。

本實用新型人在中國實用新型專利201320022487.4中提出了鋁基鑲嵌復合結構的極耳技術方案，該方案已很好解決了現有技術的可焊性差、易拉斷、接觸電阻大、轉焊工序成本高等一系列問題，但對于鋁鑲嵌鎳極耳而言，在解決鋁與鎳之間的變形協調性方面還有待進一步改善和提高。