[發明專利]低阻低熱大過電的軟包鋰電池快速除膜牢固錫釬焊成組法

在審

• 申請號: 201910623916.5
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110335983A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 胡景輝
• 申請（專利權）人: 胡景輝
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20;H01M2/22;B23K3/08;B23K1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明可實現軟包動力三元鋰電池的錫釬焊成組。先將單體正極鋁極片，與轉接片(轉鎳)、或另一單體的負極片(串接)，以傳統點焊、熱壓法(簡化處理)，或疊合法，進行預緊固結合，使得鋁、鎳片結合處，硬挺、平展，方便用旋轉鋼絲刷頭迅速除去氧化鋁膜。如此，再用烙鐵熔涂(釬焊)含助劑的焊鋁焊錫絲，就能牢固、快速(兩秒左右)完成焊接，避免了長時高溫導入電芯內部、造成燙傷。相比現行成組法，能降低連接電阻，承受大電流而產熱少，抗顛簸，減少熱失控隱患。適合用鍍鎳銅帶替代純鎳片，而不會產生銅鋁反應，降低成本。可配套用于各類電動汽車、無人機、兩輪三輪電動車等。

技術領域 本發明涉及鋰電池成組技術。

背景技術

我們知道，蓄電池都追求體積小、重量輕——能量密度高。作為新能源鋰電汽車、兩輪三輪電動車、無人機用的動力鋰電池，更是如此。故而，由于能量密度較低、續航短，磷酸鐵鋰電池正在退出該市場，代之以“鎳鈷錳”三元鋰。而同樣的三元鋰原料，由于制作工藝不同，形成硬殼(鋁殼、鋼殼)和軟包二類單體。“正極材料”、“負極材料”，中間由“隔膜”隔開，三位一體，如果卷繞成型，則制成硬殼的圓柱型或方型電池單體(電芯)；如果來回折疊、疊摞，則制成較薄的“軟包(疊片)”單體。顯而易見，軟包電池的薄片狀的正、負極(極耳)及折疊成芯的工藝，其容納的材料量、總面積——蓄電量、能量密度，明顯優于纏繞工藝的硬殼包裝，重量也更輕，正在成為動力電池的主流。但，軟包電池的集流體正極的純鋁的(當然不能采用合金鋁)、脆弱的、單薄的極片——鋁極耳，相比硬殼電池的柱、窩、硬拱的鋁正極，在連接成組時，現有工藝不易處理完善，影響了電池組的整體性能，甚而留下著火隱患。具體分析如下：

高鈷配方的三元鋰電池，穩定性較好，但鈷的極其稀缺、昂貴，使得無法廣泛用于民用。故目前民用動力電池不得不多采用“高鎳低鈷”的“811”配方，即鈷只含一成。那么，其電解液就敏感、“易怒”，單體的穩定性、安全性，就不斷讓人擔憂了……盡管目前各方都在大力研究無鈷的、或固態的“更安全”的鋰電池，但要投入實用化、產業化，(特別在動力領域)，樂觀的估計，還要15～20年的時間。就現狀而言，單體出廠時的內阻、放電曲線等品級參數，已定型，我們相信，隨著工藝的改進、設備的升級，單體品質會逐步提高。在相當長的一段時期內，組裝廠(單體成組)能做好的就是：減少組裝誤差、減少系統誤差、減少系統風險和隱患。

但目前軟包動力電池的成組方法，存在不足和隱患，且主要就是由這片薄、軟的鋁極耳所導致！眾所周知，錫焊是電子工業的最常用方法，但唯獨在鋰電池領域，是個禁區。行話講，鋁是極難“吃錫”的！這軟包電池的單薄、脆弱的鋁極片，表面都有致密氧化鋁膜，很難上錫。這膜，附著較緊，硬度較高，且熔點高達2300度！用常規手段，如砂紙磨、銼刀銼、刀尖刮，費時費力。單個維修尚可，若產業化，則不適合。且麻煩地去除了氧化鋁膜不久，它又會很快生成。所以，如果簡單的把這正極鋁片，與其它轉接(鎳)片，或其它負極鎳片，只是搭上，就錫焊，那么，除膜、焊牢，都不容易——盡管有專門的“焊鋁焊錫絲”及其專用助劑。因為，即使用“好的”這類焊錫絲，為保證效果，其熔化溫度，也在250- 400度；而鋁的導熱很快，要知道許多三元鋰的電解液，180度左右就會分解、變異！所以，為了焊牢靠，烙鐵多擱置幾秒，就容易將高熱，由鋁極耳導入電芯內部，發生危險！并且，要固定住游離的、輕飄飄、不定型的鋁極耳端頭，用力處理掉上面的氧化鋁膜，不僅麻煩，而且危險——因為相鄰都是電極，容易短路、打火！

所以，鋰電池鋁極耳的連接處理，用常規的搭接、除膜，要想“短平快”地錫焊(釬焊)焊住，規模化操作，沒有成功先例。尤其是動力電池組，一，起碼要“抗顛簸”，這常規錫焊，經不起考驗。二，由于動力電池組，要經常承擔瞬間的大電流，其串、并連接成組，自然是：壓接不如焊接；而焊接中的點(熔)焊，不如釬焊。由于常規焊錫鉛焊不可行、視為禁區，目前主要采用三種方式先行處理鋁極耳——“轉鎳”，再串、并聯，但都較大地增加了連接內阻，影響了整體電池組的性能；更加大了發熱量，留下隱患。再分析如下：