本申請涉及鋰離子電池領域,尤其涉及一種雙極耳圓柱鋰離子電池及其制備方法。
背景技術:
迫于傳統能源資源有限的壓力,近幾年,國內外大力發展新能源汽車。圓柱鋰離子電池由于其成熟的工藝、低廉的成本以及較好的一致性,成為新能源汽車主要的電芯之一。然而新能源汽車中電池包的發熱問題,成為車企面臨的難題之一,這就要求降低電芯內阻。因此,人們一直試圖采用各種方式來降低電芯內阻。于是,人們嘗試在鋰電池負極引入雙極耳來降低內阻,以降低發熱量,但雙極耳的引入導致電芯底部焊接不良率明顯提高。
技術實現要素:
為解決上述問題,本申請提供一種雙極耳圓柱鋰離子電池的制備方法以及由該方法制備的雙極耳圓柱鋰離子電池。
根據本申請的第一方面,本申請提供一種雙極耳圓柱鋰離子電池的制備方法,該方法包括將兩個負極極耳的一端分別連接負極片,另一端層疊焊接在鋼殼底部,其中,與鋼殼底部直接接觸的極耳為收尾極耳,另一極耳為入位極耳,即收尾極耳位于入位極耳與鋼殼底部之間,在將兩個極耳層疊焊接在鋼殼底部時,入位極耳和收尾極耳的焊接部位表面均為平整的平面,或者收尾極耳的焊接部位有壓印,且壓印的凸面朝向鋼殼底部。
優選的,上述入位極耳的材質為鎳或銅鍍鎳。
優選的,上述收尾極耳的材質為鎳或銅鍍鎳。
優選的,上述焊接為電阻焊。
根據本申請的第二方面,本申請提供一種由上述方法制備的雙極耳圓柱鋰離子電池。
本申請的有益效果是:本申請通過對負極雙極耳與鋼殼底部焊接方式的細致研究,找到了能有效解決虛焊問題的制備方法。采用本申請的制備方法,能大大提高兩個負極極耳與鋼殼底部層疊焊接時的焊接強度,有效改善虛焊,降低圓柱鋰離子電池雙極耳焊接不良率,提高生產質量。
附圖說明
圖1為雙極耳的焊接示意圖;
圖2為本申請具體實施方式中的不同層疊方式的雙極耳焊接示意圖;
圖3為本申請具體實施方式中不同層疊方式的雙極耳焊接的焊接拉力數據圖。
具體實施方式
特別補充說明的是,極耳通常是有壓印的,但是,本申請經過研究發現,壓印會影響焊接效果,特別是本申請將兩個負極極耳層疊焊接在鋼殼底部時,壓印對層疊焊接的影響尤為突出;不僅如此,經過申請人深入的研究發現,壓印后極耳的層疊方式,即凸面的朝向,同樣會影響焊接效果。為此,本申請經過大量的研究和實踐提出,在本申請將兩個負極極耳層疊焊接在鋼殼底部時,要么兩個極耳都不壓印,要么只對收尾極耳壓印,并且壓印的凸面朝向鋼殼底部,以保障焊接效果。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。特別說明的是,其中上、下、左、右等指示方位的字詞僅是針對所示結構在對應附圖中位置而言。
參看圖1,本申請中的雙極耳分別為入位極耳1和收尾極耳2,兩極耳的一端分別與負極片相連,另一端則層疊焊接在鋼殼底部3,其中收尾極耳2位于入位極耳1與鋼殼底部3之間。極耳可采用鎳或銅鍍鎳,焊接具體采用電阻焊的點焊方式,如圖1所示,焊針4將入位極耳1、收尾極耳2和鋼殼底部3焊接在一起。
由于采用雙極耳制備電池,雙極耳的層疊易造成焊接不良,為確保焊接效果,避免出現虛焊,申請人基于電阻焊焊接原理方面的分析,根據焦耳定律:
q=i2rt
其中,q為熱量,單位為j;i為電流,單位為a;r為內阻,單位為ω;t為時間,單位為s。
由焦耳定律可知焊針與極耳內阻、極耳間內阻以及極耳與鋼殼底部的內阻會影響焊接效果,提示增加相關內阻可能獲得更好的焊接效果。申請人分析,對極耳焊接部位進行壓印會改變極耳與焊針、極耳之間以及極耳與鋼殼底部的接觸內阻,從而影響了焊接的效果。
為進一步驗證壓印對雙極耳焊接效果的影響,申請人采用相同的焊接條件進行9組對比實驗,焊接方式均為電阻焊,每組實驗樣品均為10個,對比實驗的具體方案如圖2所示,其中,1表示入位極耳,2表示收尾極耳,3表示鋼殼底部,4表示焊針。具體的,
圖2中a圖為方案1,即pppp,該方案中,入位極耳1和收尾極耳2的焊接部位均為平整的平面,即均未進行壓印;
圖2中b圖為方案2,即ppta,該方案中,入位極耳1的焊接部位為平整的平面,收尾極耳2的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向入位極耳1;
圖2中c圖為方案3,即ppat,該方案中,入位極耳1的焊接部位為平整的平面,收尾極耳2的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向鋼殼底部3;
圖2中d圖為方案4,即tapp,該方案中,入位極耳1的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向焊針4,收尾極耳2的焊接部位則為平整的平面;
圖2中e圖為方案5,即atpp,該方案中,入位極耳1的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向收尾極耳2,收尾極耳2的焊接部位則為平整的平面;
圖2中f圖為方案6,即tata,該方案中,入位極耳1的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向焊針4,收尾極耳2的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向入位極耳1;
圖2中g圖為方案7,即taat,該方案中,入位極耳1的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向焊針4,收尾極耳2的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向鋼殼底部3;
圖2中h圖為方案8,即atta,該方案中,入位極耳1的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向收尾極耳2,收尾極耳2的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向入位極耳1;
圖2中i圖為方案9,即atat,該方案中,入位極耳1的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向收尾極耳2,收尾極耳2的焊接部位經壓印形成凹凸面,其凸面朝向鋼殼底部3。
特別說明的是,壓印的具體圖案可以根據不同的生產或產品需求而定,在此不做具體限定,本申請研究的是凸面的朝向對焊接的影響,具體花紋形式并不構成對本申請的限制,可采用如圖2中所示弧形凹凸花紋,也可使用其他花紋形式。
完成焊接后,對上述對照試驗的樣品均采用相同條件的焊接拉力測試參數進行測試,其測試結果如表1所示:
表1不同方案的焊接拉力測試表
從表1可知,方案2(ppta)以及方案6(tata)出現焊不上的問題,明顯不符合焊接要求;方案4(tapp)中有6個試驗樣品的焊接拉力值小于8n,明顯偏小,焊接不良;方案8(atta)焊接值一致性差異較大,且有3個試驗樣品的焊接拉力小于8n;綜上以上四種焊接方式不符合要求。
申請人進一步對其他方案進行數據對比,具體數據對比圖參見圖3,方案1(pppp)和方案3(ppat)兩種焊接方式焊接拉力值較高,試驗樣品的焊接拉力均超過50n,并且一致性較好,因此,本申請優選方案1(pppp)和方案3(ppat),采用上述兩種方案能明顯降低焊接不良率。
以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明,不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干簡單推演或替換。