一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110936010 A(43)申请公布日 2020.03.31

(21)申请号 201911025824.3(22)申请日 2019.10.25

(71)申请人 合肥国轩高科动力能源有限公司

地址 230011 安徽省合肥市新站区岱河路

599号(72)发明人 王磊　曹勇　王晓燕　任明秀　

牛亚如　(74)专利代理机构 合肥天明专利事务所(普通

合伙) 34115

代理人 韩燕(51)Int.Cl.

B23K 20/10(2006.01)B23K 20/24(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)发明名称

一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法(57)摘要

本发明公开了一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，首先使用两个金属极耳将复合集流体极耳即极片A的极耳夹住并进行一次预焊，形成极片B；然后极片B和极片A从下往上间隔叠片，且极片B中复合集流体的极耳和相邻的极片A的极耳上下完全重叠，所有极片B的金属极耳上下完全重叠，相邻的极片B和极片A之间，极片B中邻近极片A的金属极耳与相邻的极片A的极耳进行二次预焊；最后将多层金属极耳与锂电池对应的正极极耳或负极极耳进行终焊。本发明大幅降低复合集流体焊接时所使用的金属极耳的层数，从而减轻电池的重量，延长焊头的使用寿命，还能够增加极耳处的焊接强度，连通复合集流体两侧的金属电极镀层，降低复合集流体的电阻。

CN 110936010 ACN 110936010 A

权　利　要　求　书

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1.一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：（1）、使用两个金属极耳将复合集流体极耳即极片A的极耳夹住，两个金属极耳与极片A的极耳在重叠的中间区域进行一次预焊，形成极片B；（2）、在进行叠片时，极片B和极片A从下往上间隔叠片，且极片B中复合集流体的极耳和相邻的极片A的极耳上下完全重叠，所有极片B的金属极耳上下完全重叠，间隔叠片的所有极片A和极片B的复合集流体极片部分同为正极复合集流体极片或同为负极复合集流体极片，所有极片B的金属极耳即同为对应的正极金属极耳或负极金属极耳；（3）、相邻的极片B和极片A之间，极片B中邻近极片A的金属极耳与相邻的极片A的极耳在重叠的边部区域进行二次预焊；（4）、将多层金属极耳与锂电池对应的正极极耳或负极极耳进行终焊。2.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，两个金属极耳将复合集流体极耳即极片A的极耳夹住时，所述的金属极耳的底边与极片A的极耳的底边重合，金属极耳的两侧边分别对极片A的极耳的对应侧边重合。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，极片B和极片A从下往上间隔叠片，当顶层或底层的极片为极片A时，位于顶层或底层的极片A的极耳上均焊接有两个金属极耳。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的极片A的极耳的宽度与金属极耳的宽度相等，所述的极片A的极耳的高度为3-6mm，所述的极片A的极耳的高度比金属极耳的高度小3-5mm。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的一次预焊和二次预焊的焊印高度均为3-5mm，且一次预焊或二次预焊的焊印底边至复合集流体极片涂料区的距离不大于1mm。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的一次预焊和二次预焊均为超声波焊接，一次预焊和二次预焊采用的模式均为能量模式，焊接能量为20-40J，焊接振幅为20-40μm，焊接压力为10-35PSI。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的极片B和极片A从下往上间隔叠片并进行二次预焊后，对多层金属极耳未预焊的部分与锂电池对应的正极极耳或负极极耳进行终焊。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的终焊为超声波焊接，终焊采用的模式为能量模式，焊接能量为50-80J，焊接振幅为30-50μm，焊接压力为25-50PSI。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的正极复合集流体极片为镀铝复合集流体极片，所述的正极金属极耳为铝箔，正极金属极耳的厚度为10-25μm。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，其特征在于：所述的负极复合集流体极片为镀铜复合集流体极片，所述的负极金属极耳为铜箔，负极金属极耳的厚度为4-12μm。

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说　明　书

一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法

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技术领域

[0001]本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法。背景技术

[0002]锂电池生产过程中，通常选用金属箔材作为集流体，其中正极集流体选择铝箔，负极集流体选择铜箔。为提高电池的能量密度及安全性，一种由高分子薄膜和金属镀层复合得到的复合集流体逐渐受到关注。但是复合集流体中间采用的是高分子薄膜，其形成的绝缘层使得两侧金属镀层无法导通，使得传统的焊接方式不再适用。将多层复合集流体的极耳直接焊接，或者将多层相互交替叠在一起的复合集流体极耳和金属极耳进行焊接，均无法焊接成功。目前常采用的方法是使用两层金属极耳夹住一层复合集流体的极耳部分进行焊接，再将多层金属极耳分别与锂电池的正极极耳或负极极耳焊接在一起。

[0003]申请号为201820356745.5的专利提供了一种二次电池集流体的加工设备，通过第一焊接装置和第二焊接装置将金属极耳焊接于复合集流体极耳部分的两侧，使得金属极耳作为复合集流体的极耳使用，通过金属极耳的转接使得电芯中的电流得以被输送出来。[0004]申请号为201810282703.6的专利提供了一种柔性锂电池电极，该柔性电极采用的是复合集流体，通过在复合集流体边缘两侧焊接金属极耳，再采用超声焊接的方式将金属极耳与外电路连接，从而解决了复合集流体的极耳引出问题。

[0005]上述专利所采用的方法都是先用两层金属极耳夹住一层复合集流体的极耳部分并焊接在一起，再将多层金属极耳分别与锂电池的正极极耳或负极极耳焊接在一起，从而解决了复合集流体极耳的引出问题。但是采用这种方法，每一片复合集流体的极耳部分都需要包覆并焊接两个金属极耳，这会增加电池的重量，降低电池的能量密度。此外，金属极耳再与锂电池的正极极耳或负极极耳进行焊接时，层数过多的金属极耳焊接会对焊头提出更高的要求，还会降低焊头的使用寿命。发明内容

[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，大幅降低复合集流体焊接时所使用的金属极耳的层数，从而减轻电池的重量，延长焊头的使用寿命，还能够增加极耳处的焊接强度，连通复合集流体两侧的金属电极镀层，降低复合集流体的电阻。

[0007]本发明的技术方案为：

一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，具体包括有以下步骤：（1）、使用两个金属极耳将复合集流体极耳即极片A的极耳夹住，两个金属极耳与极片A的极耳在重叠的中间区域进行一次预焊，形成极片B；

（2）、在进行叠片时，极片B和极片A从下往上间隔叠片，且极片B中复合集流体的极耳和相邻的极片A的极耳上下完全重叠，所有极片B的金属极耳上下完全重叠，间隔叠片的所有极片A和极片B的复合集流体极片部分同为正极复合集流体极片或同为负极复合集流体极

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片，所有极片B的金属极耳即同为对应的正极金属极耳或负极金属极耳；

（3）、相邻的极片B和极片A之间，极片B中邻近极片A的金属极耳与相邻的极片A的极耳在重叠的边部区域进行二次预焊；

（4）、将多层金属极耳与锂电池对应的正极极耳或负极极耳进行终焊。[0008]所述的步骤（1）中，两个金属极耳将复合集流体极耳即极片A的极耳夹住时，所述的金属极耳的底边与极片A的极耳的底边重合，金属极耳的两侧边分别对极片A的极耳的对应侧边重合。

[0009]所述的步骤（2）中，极片B和极片A从下往上间隔叠片，当顶层或底层的极片为极片A时，位于顶层或底层的极片A的极耳上均焊接有两个金属极耳。[0010]所述的极片A的极耳的宽度与金属极耳的宽度相等，所述的极片A的极耳的高度为3-6mm，所述的极片A的极耳的高度比金属极耳的高度小3-5mm。[0011]所述的一次预焊和二次预焊的焊印高度均为3-5mm，且一次预焊或二次预焊的焊印底边至复合集流体极片涂料区的距离不大于1mm。[0012]所述的一次预焊和二次预焊均为超声波焊接，一次预焊和二次预焊采用的模式均为能量模式，焊接能量为20-40J，焊接振幅为20-40μm，焊接压力为10-35PSI。[0013]所述的极片B和极片A从下往上间隔叠片并进行二次预焊后，对多层金属极耳未预焊的部分与锂电池对应的正极极耳或负极极耳进行终焊。[0014]所述的终焊为超声波焊接，终焊采用的模式为能量模式，焊接能量为50-80J，焊接振幅为30-50μm，焊接压力为25-50PSI。

[0015]所述的正极复合集流体极片为镀铝复合集流体极片，所述的正极金属极耳为铝箔，正极金属极耳的厚度为10-25μm。

[0016]所述的负极复合集流体极片为镀铜复合集流体极片，所述的负极金属极耳为铜箔，负极金属极耳的厚度为4-12μm。[0017]本发明的优点：

本发明使包覆焊接于复合集流体极耳部分上的金属极耳的数量大幅降低，从而减轻电池的质量，延长焊头的使用寿命；本发明的金属极耳焊接后能够连通复合集流体两侧的金属电极镀层，降低复合集流体的电阻；本发明一次预焊和二次预焊的焊印沿极片A的极耳的宽度方向交错排布，能够有效提高焊接的强度。附图说明

[0018]图1是本发明锂电池复合集流体极耳焊接后的结构示意图。[0019]图2是本发明锂电池复合集流体极耳焊接后极耳处的剖视图；其中，1-极片A的极耳，2-金属极耳，3-极片A，4-一次预焊的焊印，5-二次预焊的焊印。具体实施方式

[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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CN 110936010 A[0021]

说　明　书

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见图1和图2，一种锂电池复合集流体极耳焊接的方法，具体包括有以下步骤：（1）、使用两个金属极耳2将复合集流体极耳即极片A的极耳1夹住，极片A的极耳1的宽度与金属极耳2的宽度相等，极片A的极耳1的高度为3-6mm，极片A的极耳1的高度比金属极耳2的高度小3-5mm，金属极耳2的底边与极片A的极耳1的底边重合，金属极耳2的两侧边分别对极片A的极耳1的对应侧边重合，两个金属极耳2与极片A的极耳1在重叠的中间区域进行一次预焊，形成极片B，该处的焊印为一次预焊的焊印4；

（2）、在进行叠片时，极片B和极片A从下往上间隔叠片，当顶层或底层的极片为极片A时，位于顶层或底层的极片A的极耳1上均焊接有两个金属极耳2；其中，极片B中复合集流体的极耳1和相邻的极片A的极耳1上下完全重叠，所有极片B的金属极耳2上下完全重叠，间隔叠片的所有极片A和极片B的复合集流体极片部分3同为正极复合集流体极片或同为负极复合集流体极片，所有极片B的金属极耳2即同为对应的正极金属极耳或负极金属极耳；

（3）、相邻的极片B和极片A之间，极片B中邻近极片A的金属极耳2与相邻的极片A的极耳1在重叠的边部区域进行二次预焊，形成二次预焊的焊印5，即一次预焊的焊印4和二次预焊的焊印5沿极片A的极耳1的宽度方向形成交错排布的结构；

（4）、极片B和极片A从下往上间隔叠片并进行二次预焊后，对多层金属极耳2未预焊的部分与锂电池对应的正极极耳或负极极耳进行终焊。[0022]其中，一次预焊和二次预焊的焊印高度均为3-5mm，且一次预焊或二次预焊的焊印底边至复合集流体极片涂料区的距离不大于1mm；一次预焊和二次预焊均为超声波焊接，一次预焊和二次预焊采用的模式均为能量模式，焊接能量为20-40J，焊接振幅为20-40μm，焊接压力为10-35PSI；终焊为超声波焊接，终焊采用的模式为能量模式，焊接能量为50-80J，焊接振幅为30-50μm，焊接压力为25-50PSI。

[0023]上述的正极复合集流体极片为镀铝复合集流体极片，正极金属极耳为铝箔，正极金属极耳的厚度为10-25μm；负极复合集流体极片为镀铜复合集流体极片，负极金属极耳为铜箔，负极金属极耳的厚度为4-12μm。

[0024]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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