專利名稱：低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)能器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件。
背景技術(shù)：
電源是各種電路都不可缺少的重要部分。在沒有市電的情況下，只有采取將電能 存儲(chǔ)的方式才能滿足電路使用，因此各種儲(chǔ)能器件是移動(dòng)用電系統(tǒng)的重要組成部分，其性 能直接關(guān)系到移動(dòng)用電器的使用壽命、功率特性等重要指標(biāo)。目前儲(chǔ)能器件有一次電池、二次電池、超級(jí)電容器等。一次電池不可充電，無法反 復(fù)使用，綜合使用成本高。二次電池可反復(fù)充放電，是目前許多移動(dòng)用電器的首選儲(chǔ)能器 件；目前，常見二次電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器等。鉛 酸電池、鎳鎘電池有鉛、鎘重金屬的污染，正逐步被世界各國(guó)限制使用；由于鎳的價(jià)格不斷 上漲，鎳氫電池的性價(jià)比也在不斷下降。鋰離子電池和超級(jí)電容器是近年來出現(xiàn)的新型儲(chǔ) 能器件，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池能量密度高，但功率密度較低，壽命較短(1000 次左右)；超級(jí)電容器壽命長(zhǎng)(可達(dá)10萬次以上)，功率密度大，但能量密度較低。電動(dòng)汽車、脈沖電源等裝置都對(duì)其儲(chǔ)能器件的功率性能提出了更高的要求。在提 高儲(chǔ)能器件功率性能方面，可以考慮的措施有①改善電極材料配方，提高電極的功率能 力；②改進(jìn)電解液，減小電阻；③改善電極的極耳引出方式，減少接觸電阻。在改善電極配 方和改進(jìn)電解液方面，許多研究者進(jìn)行了大量研究，也取得了較大進(jìn)展。當(dāng)電極電阻和電解 液電阻都降低到一定程度后，電極極耳的引出電阻在整個(gè)儲(chǔ)能器件總電阻中就逐漸上升到 重要位置；即需要改進(jìn)電極極耳引出結(jié)構(gòu)才能進(jìn)一步降低儲(chǔ)能器件的總電阻，才能達(dá)到進(jìn) 一步提高儲(chǔ)能器件功率性能的目的。但在電極的引出方式上，雖然也有一些改進(jìn)，但進(jìn)展不 大，如(1)將極耳用超聲波或刺鉚的方式焊接在正負(fù)極集流體上，再將極耳焊接在端板的 金屬連接片上，這種連接方式焊接次數(shù)多，需在器件內(nèi)部預(yù)留極耳和連接片空間；(2)在電 極片上焊接多個(gè)極耳，將多個(gè)極耳焊接在一個(gè)小金屬板上，金屬板通過卡簧結(jié)構(gòu)與端板連 接，這種方式對(duì)卡簧的制造精度要求高，并易引起接觸不良；(3)電極片上焊接極耳，在芯 包的心部留一個(gè)孔，用點(diǎn)焊機(jī)通過該孔將芯包的一個(gè)電極極耳焊接在殼的底部，另一極用 點(diǎn)焊機(jī)將極耳焊接在端板上，這種方式仍然要用極耳，焊點(diǎn)少，內(nèi)阻仍較大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在電極引出技術(shù)上存在的不足，提供一種低 內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，從而使儲(chǔ)能器件的內(nèi)阻減小、體積減小、體積功率密度提高、體積能量密度提尚。本實(shí)用新型提出一種新的電極極耳引出結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)非常有利于降低儲(chǔ)能器件的 內(nèi)阻，提高其功率性能。即采用激光透壁焊接的方式直接將儲(chǔ)能器件的正負(fù)極集流體分別 焊接在正負(fù)極端板上，該方法非常有利于降低儲(chǔ)能器件的內(nèi)阻，提高其功率性能。為實(shí)現(xiàn)上 述目的本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案[0007]—種低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，包括器件殼體、置于殼體內(nèi)的芯包和正、負(fù)極端板，其特征是芯包由帶有正極集流體的正極極片、隔膜和帶有負(fù)極集流體的負(fù)極極片組成，儲(chǔ)能器 件的正、負(fù)極片制造時(shí)的集流體至少一邊留有空白邊沿，正、負(fù)極集流體分別從芯包兩端伸 出，該正負(fù)極集流體分別焊接在正負(fù)極端板上；所述的儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ) 能的器件和由物理原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件。本實(shí)用新型適合的儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件和由物理原理進(jìn) 行儲(chǔ)能的器件，如鋰離子電池、超級(jí)電容器、混合電容器、電化學(xué)電容器、雙電層電容器、電 容電池、大功率電池等。本實(shí)用新型所述的正負(fù)極端板上至少其中的一個(gè)設(shè)有用于加注電解液的注液孔； 正負(fù)極端板上設(shè)有與其一體的金屬接線柱，接線柱可以采用螺栓型接線柱、鉚接型接線柱、 焊接型接線柱中的一種；正負(fù)極集流體分別用金屬材料并采用激光透壁焊接工藝焊接在 帶有引出接線柱的正負(fù)極端板內(nèi)面，端板與芯包集流體焊接處可以設(shè)有厚度較小的焊接凹 槽，以有利于實(shí)施激光透壁焊接。正負(fù)極端板中的其中一個(gè)端板可以與儲(chǔ)能器件外殼制造 為一體；另一個(gè)端板的外沿設(shè)有絕緣材料；該絕緣材料可以是橡膠、塑料中的一種或它們 的復(fù)合材料。在芯包的端部還可以放置環(huán)形的塑料或橡膠絕緣材料，以防止芯包正負(fù)極短 路；芯包設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為圓柱形或長(zhǎng)方體形。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是由于采用激光透壁焊接的方式直接將儲(chǔ)能器件的正負(fù)極集 流體分別焊接在正負(fù)極端板上，因此不用過渡極耳，能夠大幅度降低儲(chǔ)能器件極耳的引出 電阻，提高其功率性能；進(jìn)一步提高了儲(chǔ)能器件內(nèi)部空間的利用率，從而使儲(chǔ)能器件的內(nèi)阻 減小、體積減小，使儲(chǔ)能器件的體積功率密度、體積能量密度更高；體積功率密度提高、體積 能量密度更高。與鉚接和壓接相比，激光焊接焊點(diǎn)多、焊接可靠，有利于進(jìn)一步提高器件的 可靠性。

圖1為本實(shí)用新型兩邊留有空白邊沿的集流體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一邊未涂電極材料留有空白邊沿的集流體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為芯包剖面示意圖。圖4為儲(chǔ)能器件殼體示意圖。圖5為端板俯視圖。圖6為端板縱截面圖。圖7為本實(shí)用新型器件整體剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，同時(shí)提供對(duì)比例說明本 實(shí)用新型的效果。下面的實(shí)施例只是符合本實(shí)用新型技術(shù)內(nèi)容的實(shí)例，并不說明本實(shí)用新 型僅限于下述實(shí)例所述的內(nèi)容，本行業(yè)中的技術(shù)人員依照本實(shí)用新型權(quán)利要求項(xiàng)制造的產(chǎn) 品均屬本發(fā)明內(nèi)容。實(shí)施例1 ①正極漿料配制(以重量計(jì))將商業(yè)化的鋰離子電池用錳酸鋰95%，導(dǎo)電炭黑2%，商用鋰離子電池粘結(jié)劑L135(3% )以及總量為上述固體樣總量5倍的水，在真空行星 攪拌機(jī)內(nèi)混合8小時(shí)形成均勻的漿料。②負(fù)極漿料配制(以重量計(jì))將商業(yè)化鋰離子電池用人造石墨91%，導(dǎo)電炭黑 2%，粘結(jié)劑SBR(5%)、CMC(2%)以及總量為上述固體樣總量3. 8倍的去離子水，在真空行 星攪拌機(jī)內(nèi)混合8小時(shí)形成均勻的漿料。③漿料涂布用涂布機(jī)分別將上述配制好的正極漿料均勻地涂在鋁箔集流體上、 負(fù)極漿料涂在銅箔集流體上，并使集流體1兩邊分別留有IOmm的空白邊沿12，如圖1所示。④極片軋制用對(duì)輥軋機(jī)將涂好電極材料2的正負(fù)電極片分別軋制為更加密實(shí)的 極片，以進(jìn)一步增加結(jié)合強(qiáng)度、減小電阻。⑤極片分切用分切機(jī)將上步軋制好極片分切成適當(dāng)大小，并使集流體1在一邊 保留有空白邊沿12，即在集流體1 一邊留有一定的寬度不涂電極材料，如圖2所示。⑥卷繞芯包、裝殼將極片與商用鋰離子電池隔膜3 —起卷繞成圓柱形芯包10，并 使正極的集流體la、負(fù)極的集流體Ib分別向芯包兩端伸出，其芯包剖面如圖3所示；將芯 包10放入設(shè)計(jì)好的外殼4中，外殼的結(jié)構(gòu)如圖4所示，外殼4與下端板7固定為一體；再將 上端板6(如圖5、圖6所示)蓋上，上端板的外沿設(shè)有絕緣材料8，使上、下端板(6、7)的內(nèi) 面與芯包10兩端的正負(fù)極的集流體(la、lb)接觸良好，并用旋封機(jī)將上端板6封在外殼4 上；⑦焊接正負(fù)極端板上設(shè)有與其成一體的金屬接線柱5，正負(fù)極集流體(la、lb)分 別焊接在帶有引出接線柱5的正負(fù)極端板上，方法是使用激光焊接機(jī)11采用透壁焊接工藝 從端板的外面將芯包兩端伸出的集流體焊接在端板內(nèi)面，如圖7所示。⑧干燥上端板6設(shè)有一個(gè)用于加注電解液的注液孔9 ；加注電解液前，先將焊接 好的制品放入120°C的真空干燥箱烘干36小時(shí)，使芯包10中的水份從注液孔9中揮發(fā)。⑨注電解液在真空條件下，從端板的注液孔9向已干燥好的制品中注入鋰離子 電池商用電解液，電解液注好后，用透明膠帶將外殼上的注液孔暫時(shí)封上。⑩老練、封口 將注液的制品放于電池老練機(jī)上(也稱化成設(shè)備)，其正負(fù)極分別 與老練機(jī)的正負(fù)極相連，啟動(dòng)老練機(jī)進(jìn)行老練，老練8小時(shí)后用不銹鋼鋼珠將注液孔9封 閉。③檢測(cè)用電池充放電測(cè)試儀對(duì)制成的鋰離子電池產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，以IC進(jìn)行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻3. Im Ω。對(duì)比例1 ①正極漿料配制同實(shí)施例1的第①步。②負(fù)極漿料配制同實(shí)施例1的第②步。③漿料涂布用涂布機(jī)分別將上述配制好的正極漿料均勻地涂在鋁箔集流體上、 負(fù)極漿料涂在銅箔集流體上，并利用涂布機(jī)的間隙涂布功能使每隔830mm就留15mm寬的間 隙不涂電極漿料，以便后步焊極耳。④極片軋制同實(shí)施例1的第④步。⑤極片分切、極耳焊接用分切機(jī)將上步軋制好極片分切成適當(dāng)大小，并將寬度為 IOmm的極耳用超聲波焊接在極片涂布的間隙處。⑥卷繞芯包、裝殼將焊好極耳的極片與商用鋰離子電池隔膜一起卷繞成圓柱形芯包；將芯包放入商用鋰離子電池長(zhǎng)方體形不銹鋼外殼中。⑦焊接用超聲波焊機(jī)將極耳與商用鋰離子電池端板的極耳連接片焊接在一起，再用激光焊接機(jī)將電池的端板與電池外殼焊接在一起。⑧干燥同實(shí)施例1的第⑧步。⑨注電解液同實(shí)施例1的第⑨步。 ⑩老練、封口同實(shí)施例1的第⑩步。 ③檢測(cè)用電池充放電測(cè)試儀對(duì)制成的鋰離子電池產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，以IC進(jìn)行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻6. 7m Ω。
權(quán)利要求一種低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，包括器件殼體、置于殼體內(nèi)的芯包和正、負(fù)極端板，其特征是芯包由帶有正極集流體的正極極片、隔膜和帶有負(fù)極集流體的負(fù)極極片組成，儲(chǔ)能器件的正、負(fù)極片制造時(shí)的集流體至少一邊留有空白邊沿，正、負(fù)極集流體分別從芯包兩端伸出，該正負(fù)極集流體分別焊接在正負(fù)極端板上；所述的儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件和由物理原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征在于該儲(chǔ)能器件有鋰離子電池、超 級(jí)電容器、混合電容器、大功率電池、電容電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征在于所述的正負(fù)極端板上至少其 中的一個(gè)設(shè)有用于加注電解液的注液孔；正負(fù)極端板上設(shè)有與其一體的金屬接線柱，正負(fù) 極集流體分別焊接在正負(fù)極端板的內(nèi)面，端板與集流體焊接處可以設(shè)有焊接凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征還在于所述的正負(fù)極端板中 的其中一個(gè)端板可以與儲(chǔ)能器件外殼制造為一體；另一個(gè)端板外沿設(shè)有絕緣材料；在芯包 的端部還可以放置環(huán)形的絕緣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征在于所述的芯包為圓柱形或長(zhǎng)方 體形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征在于所述的接線柱可以為螺栓型 接線柱、鉚接型接線柱、焊接型接線柱中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件。該儲(chǔ)能器件的極片制造時(shí)的集流體留有一定的空白邊沿，芯包由正、負(fù)極片、隔膜、組成，其正負(fù)極的集流體分別從芯包兩端伸出；儲(chǔ)能器件芯包的正負(fù)極集流體采用透壁焊接的工藝分別焊接在帶有引出接線柱的正負(fù)極端板上；本技術(shù)結(jié)構(gòu)適合的儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件和由物理原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件，如鋰離子電池、超級(jí)電容器、電容電池、大功率電池等。本實(shí)用新型特點(diǎn)在于，能夠大幅度降低儲(chǔ)能器件極耳的引出電阻，提高其功率性能；不用過渡極耳，進(jìn)一步提高了儲(chǔ)能器件內(nèi)部空間的利用率，使儲(chǔ)能器件的體積功率密度、體積能量密度更高；與鉚接和壓接相比，激光焊接有利于提高器件的可靠性。
文檔編號(hào)H01G9/00GK201576714SQ20092024947
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者李國(guó)君, 李薦 申請(qǐng)人:朝陽立塬新能源有限公司