[發(fā)明專利]一種復(fù)合金屬極耳及其軟包電芯

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810279826.4
• 申請日: 2018-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN108448043A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳斌;吳圣;杜禾
• 申請（專利權(quán)）人: 上海卡耐新能源有限公司;江蘇卡耐新能源有限公司;廣西卡耐新能源有限公司;南京卡耐新能源技術(shù)發(fā)展有限公司;南昌卡耐新能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/26
• 分類號(hào): H01M2/26;H01M10/0525
• 代理公司: 上海天翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

本發(fā)明公開了復(fù)合金屬極耳及軟包電芯，該極耳由復(fù)合材料構(gòu)成，包括極耳外部連接區(qū)，復(fù)合區(qū)以及極耳內(nèi)部連接區(qū)，所述極耳外部連接區(qū)通過復(fù)合區(qū)與極耳內(nèi)部連接區(qū)連接形成極耳主體。本發(fā)明提供的復(fù)合金屬極耳方案，無需再增加其他工序進(jìn)行銅極耳轉(zhuǎn)鋁，其極耳外部連接區(qū)作為電芯進(jìn)行串并聯(lián)的焊接區(qū)域，可與電芯正極極耳或鋁材質(zhì)匯流排進(jìn)行焊接，焊接強(qiáng)度高，接觸電阻小，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及金屬極耳及相應(yīng)的軟包電芯技術(shù)。

背景技術(shù)

新能源汽車是汽車行業(yè)未來發(fā)展的中心和方向。鋰離子動(dòng)力電池是以電池包的形式被廣泛地運(yùn)用到新能源電動(dòng)車內(nèi)，為新能源汽車提供動(dòng)力。軟包電池具有體積小、重量輕、比能量高、安全性高、設(shè)計(jì)靈活等多種優(yōu)點(diǎn)，越來越多的電動(dòng)車廠商開始采用軟包電池。由于軟包電池一般單體容量有限，需要將多個(gè)電芯串并聯(lián)成模組后使用，以達(dá)到電動(dòng)車工作要求。

軟包電池的正極極耳的材料通常為純鋁，負(fù)極極耳的材料通常為純銅。由于銅和鋁的化學(xué)和物理性能有很大的差別，所以鋁、銅的焊接成為模組制造的難點(diǎn)。為解決銅和鋁的焊接問題，通常采用超聲波焊接工藝實(shí)現(xiàn)銅質(zhì)匯流排和鋁質(zhì)匯流排的連接，然后銅質(zhì)匯流排與銅極耳連接，鋁質(zhì)匯流排與鋁極耳連接；或采用超聲波焊接的方式將銅極耳的引出端焊接一段鋁片。

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法，其缺點(diǎn)是所焊接金屬件不能太厚、焊點(diǎn)位不能太大、需要加壓；另外超聲波焊接屬于搭接焊，其連接界面存在間隙。

對于銅質(zhì)匯流排和鋁質(zhì)匯流排的超聲波焊接，因銅鋁匯流排的厚度一般較大以滿足大電流充放電的要求，所以超聲波焊接的合格率較低，該種焊接方式的應(yīng)用受到一定限制。

對于銅極耳的引出端焊接一段鋁片，因銅、鋁兩種金屬的電勢差大，在潮濕的環(huán)境中連接界面處容易發(fā)生原電池反應(yīng)，隨著時(shí)間的推移連接界面的內(nèi)阻逐漸增大，即電池的一致性變差，將會(huì)影響電池包的性能。

由上可知，現(xiàn)有軟包電池的正極極耳的材料通常為純鋁，負(fù)極極耳的材料通常為純銅。由于銅和鋁的化學(xué)和物理性能有很大的差別，所以銅、鋁連接是模組制造的難點(diǎn)。為解決銅和鋁的連接問題，通常采用超聲波焊接工藝實(shí)現(xiàn)銅質(zhì)匯流排和鋁質(zhì)匯流排的連接，或采用超聲波焊接的方式將銅極耳的引出端焊接一段鋁片。

而采用超聲波焊接工藝進(jìn)行銅質(zhì)匯流排和鋁質(zhì)匯流排連接的方式，因超聲波焊接不能焊接太厚的金屬件，但為了滿足大電流充放電的需要，銅鋁匯流排的厚度一般較大，所以造成超聲波焊接的合格率較低，該種方式使用受到限制。

而采用超聲波焊接工藝將銅極耳的引出端焊接一段鋁片的方式，其超聲波焊接的界面存在一定的間隙，因銅、鋁兩種金屬的電勢差大，在潮濕的環(huán)境中連接界面處容易發(fā)生原電池反應(yīng)，隨著時(shí)間的推移連接界面的內(nèi)阻逐漸增大，使電池的一致性變差，影響電池包的性能。

除此之外，公開號(hào)CN205230842U的中國專利申請公開了一種鍍鎳銅轉(zhuǎn)錫極耳的方案。在該方案中采用焊接方式將鍍鎳銅帶與銅極耳進(jìn)行連接，錫帶與鍍鎳銅帶進(jìn)行連接，最終實(shí)現(xiàn)銅極耳轉(zhuǎn)錫，然后根據(jù)實(shí)際需求與其它材料進(jìn)行連接。該方案雖然采用焊接的方式實(shí)現(xiàn)銅轉(zhuǎn)錫，但錫與鋁的焊接性較差，該方案并未有效解決電芯正負(fù)極串聯(lián)問題；另外該方案與超聲波焊接銅轉(zhuǎn)鋁類似，增加了生產(chǎn)工序及成本，降低了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有軟包電池極耳方案所存在的問題，需要一種全新的金屬極耳方案。

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合金屬極耳及其軟包電芯，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供的復(fù)合金屬極耳，所述極耳由復(fù)合材料構(gòu)成，所述復(fù)合材料由銅材質(zhì)區(qū)和鋁材質(zhì)區(qū)通過復(fù)合區(qū)結(jié)合而成，所述復(fù)合區(qū)內(nèi)銅材質(zhì)區(qū)與鋁材質(zhì)區(qū)相互融合，無法剝離，且結(jié)合界面共晶層薄。