CN116031582B - 电池及生产方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池及生产方法，由电芯与集流件的配合连接形成主要结构，电芯包括卷绕的极片，设置在极片上的多段分极耳随卷绕位于电芯的端部，集流件用于与电芯的端部连接且与电芯形状匹配，集流件上设有多层用于与各段分极耳一一对应的连接分区，各段分极耳随极片卷绕能够围在对应的连接分区上并固定，当分极耳围绕固接在连接分区周围时，齿片之间的间隙供相邻两个齿片靠近。如此设置，电池生产中极耳与集流件的电导通连接，由多段分极耳围在对应的连接分区并固接在对应的连接分区来实现，整体结构设计避免了对极耳进行揉平，解决了现有技术中圆柱电池在生产过程中因极耳揉平导致电池具有短路风险、与集流件连接的可靠程度低的问题。

Description

电池及生产方法

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池及生产方法。

背景技术

在电池的生产加工工艺中，特别是圆柱电池，正极片与负极片在卷绕成电芯后，两端的正极耳与负极耳也随之卷成圆柱状，为了极耳能够与集流件稳定连接、保持良好的电导通，现有技术中通常会对极耳进行揉平处理，使极耳具有较为平整的端面，然后将集流件与极耳焊接。但是，在揉平过程中，起到揉平功能的装置与极耳之间会多次接触摩擦，故不可避免地会产生金属颗粒，金属颗粒会污染电池、造成短路风险，并且揉平后的极耳在焊接时易形成虚焊，使得极耳与集流件的连接可靠程度低，影响电池的生产质量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电池及生产方法，以解决现有技术中圆柱电池在生产过程中因极耳揉平导致电池具有短路风险、与集流件连接的可靠程度低的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种电池，包括：

电芯，包括卷绕的极片，端部设有沿卷绕方向间隔分布的多段分极耳；

集流件，与所述电芯的形状匹配，并设有多层阶梯分布的环形连接分区；

其中，每段所述分极耳均对应卷绕在一层所述连接分区上，每段所述分极耳均包括多个沿所述卷绕方向分布的齿片，任意相邻两个所述齿片之间具有间隙，以供所述分极耳围绕固接在对应的所述连接分区时，相邻两个所述齿片靠近。

可选的，所述连接分区为所述集流件的圆周侧壁区域，每段所述分极耳在对应的所述连接分区均卷绕有多圈，所述齿片的高度沿所述卷绕方向逐渐增高，以使各圈的所述分极耳在靠拢对应的所述连接分区时的连接面积不小于预设面积。

可选的，所述齿片呈梯形，以使所述间隙为渐扩间隙。

可选的，所述极片的边缘沿所述卷绕方向依次为无极耳内区、多段所述分极耳、无极耳外区。

可选的，还包括位于所述电芯轴心位置的芯轴，所述芯轴的两端均连接有所述集流件，且位于两端的所述集流件关于所述电芯对称设置，各层所述连接分区以所述芯轴为中心同轴分布。

可选的，所述芯轴中设有用于注入电解液的注液通道以及与所述注液通道连通的过流孔，各段所述分极耳上均设有沿所述卷绕方向分布的注液孔，所述注液孔围绕在所述过流孔周围且与所述过流孔连通。

可选的，所述注液通道在所述芯轴的轴向上贯穿所述集流件，且所述集流件上设有封堵所述注液通道的封堵塞。

可选的，所述集流件的与所述电芯相背的一侧设有端盖，所述封堵塞位于所述端盖中；所述电芯与所述端盖之间设有用于隔离正负极的绝缘圈。

可选的，所述电芯的周向包覆有胶纸。

一种生产方法，适用于上述的电池，该方法包括：

驱动芯轴、正极集流件以及负极集流件形成的芯体绕芯轴的轴线转动；

将依次层叠的负极片、隔膜、正极片、隔膜卷绕在芯轴上，并将正极片的各段分极耳逐圈辊压在对应的正极集流件的连接分区上，以及将负极片的各段分极耳逐圈辊压在对应的负极集流件的连接分区上，以形成电芯；

将正极片的各段分极耳与对应的正极集流件的连接分区焊接，将负极片的各段分极耳与对应的负极集流件的连接分区焊接。

本申请提供的电池，由电芯与集流件的配合连接形成主要结构，电芯包括卷绕的极片，设置在极片上的多段分极耳随卷绕位于电芯的端部，集流件用于与电芯的端部连接且与电芯形状匹配，集流件上设有多层用于与各段分极耳一一对应的连接分区，各段分极耳随极片卷绕能够围在对应的连接分区上并固定，当分极耳围绕固接在连接分区周围时，齿片之间的间隙供相邻两个齿片靠近。这样一来，电池生产中极耳与集流件的电导通连接，由多段分极耳围在对应的连接分区并固接在对应的连接分区来实现，由于分极耳不是通体连贯的结构，当其贴合在连接分区上时，即使呈圈状的分极耳会自然地向内侧收拢，齿片之间的间隙也会为齿片相互靠近提供了空间，保证相邻齿片之间不发生刮擦，极大程度地避免了金属颗粒的产生，而且，每片齿片均是平整贴合的，各段分极耳与对应的连接分区具有稳固且良好的面接触，固接后二者连接可靠，电导通良好，整体结构设计避免了对极耳进行揉平，解决了现有技术中圆柱电池在生产过程中因极耳揉平导致电池具有短路风险、与集流件连接的可靠程度低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电池的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的极片、分极耳的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的芯体的结构示意图。

在图1-图3中：

1、电芯；2、集流件；3、芯轴；4、封堵塞；5、端盖；6、绝缘圈；7、胶纸；8、外壳；

101、极片；102、分极耳；103、注液孔；

201、连接分区；

301、注液通道；302、过流孔；

1021、齿片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1-图3所示，本申请实施例提供了一种电池，主要包括电芯1、集流件2，电芯1包括卷绕的极片101，且电芯1的端部设有沿卷绕方向间隔分布的多段分极耳102，集流件2与电芯1的形状匹配，即当电芯1卷绕成圆柱状时，集流件2的横截面亦为圆形或大致为圆形，当电芯1卷绕成椭圆柱状时，集流件2的横截面亦为椭圆形或大致为椭圆形，集流件2上设有多层阶梯分布的环形连接分区201，其中，各段分极耳102沿卷绕方向的整体高度是逐渐增高的，每段分极耳102均对应卷绕在一层连接分区201上，每段分极耳102均包括多个沿卷绕方向分布的齿片1021，任意相邻两个齿片1021之间具有间隙，以供分极耳102围绕固接在对应的连接分区201时，相邻两个齿片1021靠近。

如此设置，由电芯1与集流件2的配合连接形成主要结构，电芯1包括卷绕的极片101，设置在极片101上的多段分极耳102随卷绕位于电芯1的端部，集流件2用于与电芯1的端部连接且与电芯1形状匹配，集流件2上设有多层用于与各段分极耳102一一对应的连接分区201，各段分极耳102随极片101卷绕能够围在对应的连接分区201上并固定，当分极耳102围绕固接在连接分区201周围时，齿片1021之间的间隙供相邻两个齿片1021靠近。这样一来，电池生产中极耳与集流件2的电导通连接，由多段分极耳102围在对应的连接分区201并固接在对应的连接分区201来实现，由于分极耳102不是通体连贯的结构，当其贴合在连接分区201上时，即使呈圈状的分极耳102会自然地向内侧收拢，齿片1021之间的间隙也会为齿片1021相互靠近提供了空间，保证相邻齿片1021之间不发生刮擦，极大程度地避免了金属颗粒的产生，而且，每片齿片1021均是平整贴合的，各段分极耳102与对应的连接分区201具有稳固且良好的面接触，固接后二者连接可靠，电导通良好，整体结构设计避免了对极耳进行揉平，解决了现有技术中圆柱电池在生产过程中因极耳揉平导致电池具有短路风险、与集流件2连接的可靠程度低的问题。

需要说明的是，电芯1由依次层叠的负极片101、隔膜、正极片101、隔膜卷绕形成，负极片101与正极片101的边缘均设有多段分极耳102，负极片101的所有分极耳102与负极集流件2的连接分区201对应连接，正极片101的所有分极耳102与正极集流件2的连接分区201对应连接。为了便于阐述，本文中出现的极片101为正极片101与负极片101中的任意一者，集流件2为正极集流件2与负极集流件2中的任意一者。

在一具体的实施例中，连接分区201为集流件2的圆周侧壁区域，或者说连接分区201为圆柱侧面，每段分极耳102在对应的连接分区201卷绕有多圈，齿片1021的高度沿卷绕方向逐渐增高，以使各圈的分极耳102在靠拢对应的连接分区201时的连接面积不小于预设面积，这里的预设面积指的是能够起到电导通作用的有效面积，或者说，各圈分极耳102在围在连接分区201周围时，分极耳102落在连接分区201的向外侧平行延伸的范围内的面积。

如此设置，各段分极耳102在对应的连接分区201卷绕有多圈能够令电芯1与集流件2之间的连接关系更为稳固，也进一步加强了集流作用与电导通；在上述基础上，由于实际情况中，极耳的厚度是小于极片101厚度的，那么位于较外圈的各段分极耳102在贴合至其内侧的一圈各段分极耳102上时，是需要向内侧靠拢的，会消耗一部分高度尺寸才能达到，故齿片1021的高度沿卷绕方向逐渐增高能够弥补这部分尺寸消耗，令外圈的各段分极耳102与其内圈的各段分极耳102之间具有足够的接触面积，确保满足预设面积。

需要说明的是，相邻的两段分极耳102，分为位于较内侧段和较外侧段，其中，较外侧段的第一片齿片1021的高度低于较内侧段的最后一片齿片1021的高度，且较外侧段的第n片齿片1021的高度高于较内侧段的对应的第n片齿片1021的高度，以匹配集流件2台阶尺寸。

在一具体的实施例中，设置齿片1021呈梯形，优选为等腰梯形，其上底为边缘，下底与极片101一体连接，以使间隙为渐扩间隙。间隙是通过对原本连贯的极耳结构进行裁切形成的，另外，齿片1021两侧的倾角、齿片1021上底的宽度、齿片1021的高度随所在极片101的长度与位置调整，确保分极耳102与连接分区201连接时，相邻齿片1021不发生刮擦，且与集流件2的直径尺寸匹配。

另一优选的实施例中，设置极片101的边缘沿卷绕方向依次为无极耳内区、多段分极耳102、无极耳外区，即极片101的边缘上，在多段分极耳102组成的整体极耳的内侧和外侧有一部分不设置极耳的区域。分极耳102伸出极片101上的隔膜覆盖区域，无极耳内区、无极耳外区处于隔膜覆盖区域内并保持一定绝缘距离。

如此设置，在极片101卷绕的整个过程中，首先仅是无极耳内区的极片101卷绕，卷绕到一定程度后，具有的径向尺寸能够为分极耳102提供较大的卷绕周面，防止卷绕初始因内径小，而导致分极耳102过分卷曲、破坏结构，当所有分极耳102卷绕结束后，最后再由无极耳外区的极片101卷绕数圈，电芯1形成，整体极耳的外周有数圈极片101包裹加固，有利于分极耳102的结构稳定。

在一优选的实施例中，设置该电池还包括位于电芯1轴心位置的芯轴3，芯轴3为硬质绝缘体，芯轴3的两端均连接有集流件2，且位于两端的集流件2关于电芯1对称设置，即正极集流件2与负极集流件2镜面对称设置。

如此设置，芯轴3为极片101卷绕提供依附，不仅使得极片101卷绕时能够根据预设进行、尺寸精度高，也使得电芯1成型后结构稳固，加之芯轴3与正极集流件2、负极集流件2之间具有的稳固连接关系，也进一步优化了电池内部结构的稳定性。

在一具体的实施例中，芯轴3中沿其轴向设有用于注入电解液的注液通道301，且芯轴3的侧壁上设有多个与注液通道301连通的过流孔302，各段分极耳102上均设有沿卷绕方向变距分布的注液孔103，注液孔103围绕在过流孔302周围且与过流孔302连通，以供电解液从注液通道301进入芯轴3，然后通过过流孔302流入电芯1，并在注液孔103的导通作用下逐渐浸满整个电芯1。为了优化注电解液的速度，优选设置芯轴3的靠近正极集流件2与负极集流件2的位置均设有过流孔302，对应的正极片101与负极片101的各段分极耳102上均设有注液孔103；优选设置，任意一个注液孔103的沿电芯1径向延伸的方向上，均排列分布有一列与注液孔103相对的过流孔302。

进一步地，设置注液通道301在芯轴3的轴向上贯穿集流件2，且集流件2上设有封堵注液通道301的封堵塞4，具体来说，正极集流件2与负极集流件2中的其中一个设置注液通道301的口并与封堵塞4可拆卸连接，另一者是不通的。如此设置，在电池的生产加工过程中便于进行注电解液的工序，且密封容易，优化生产工艺。

不仅如此，集流件2的与电芯1相背的一侧为平面，也即集流件2为直径逐渐变大的多层凸台，平面上设有端盖5，电芯1与端盖5之间设有用于隔离正负极的绝缘圈6，绝缘圈6套在端盖5以及电芯1的边缘周围，且围在整体极耳外周，封堵塞4镶嵌在端盖5中。如此设置，端盖5覆盖在集流件2上，为绝缘圈6提供不干涉影响整体极耳的良好连接位置。

另外，电芯1的周向包覆有胶纸7，用来加固电芯1、防止散开。

上述各结构形成的集合体被包覆在外壳8之中，完成电池的生产加工。

基于上述的电池，本申请实施例还提供了一种生产方法，适用于上述的电池，该方法包括：

驱动芯轴3、正极集流件2以及负极集流件2形成的芯体绕芯轴3的轴线转动；

将依次层叠的负极片101、隔膜、正极片101、隔膜卷绕在芯轴3上，并将正极片101的各段分极耳102逐圈辊压在对应的正极集流件2的连接分区201上，以及将负极片101的各段分极耳102逐圈辊压在对应的负极集流件2的连接分区201上，以形成电芯1；

将正极片101的各段分极耳102与对应的正极集流件2的连接分区201焊接，将负极片101的各段分极耳102与对应的负极集流件2的连接分区201焊接。

需要说明的是，辊压是通过压轮实现的，压轮附近还具有焊接装置，且随着卷绕的进行，压轮与焊接装置随着分极耳102外径的增大沿径向向外侧逐渐移动，以配合分极耳102；另外，可选择每辊压一圈分极耳102对应进行一次焊接，或者，辊压结束后进行焊接。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

应当理解，本申请实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本申请的保护范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (8)

1.一种电池，其特征在于，包括：

电芯，包括卷绕的极片，所述极片的端部边缘沿卷绕方向依次设置有无极耳内区、间隔分布的多段分极耳、无极耳外区；

集流件，与所述电芯的形状匹配，并设有多层阶梯分布的环形连接分区，所述连接分区为所述集流件的圆周侧壁区域；

其中，多层所述连接分区与各段所述分极耳一一对应连接，每段所述分极耳均对应卷绕在一层所述连接分区上，每段所述分极耳在对应的所述连接分区均卷绕有多圈，每段所述分极耳均包括多个沿所述卷绕方向分布的齿片，所述齿片的高度沿所述卷绕方向逐渐增高，任意相邻两个所述齿片之间具有间隙，以供所述分极耳围绕固接在对应的所述连接分区时，相邻两个所述齿片靠近，以使各圈的所述分极耳在靠拢对应的所述连接分区时的连接面积不小于预设面积。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述齿片呈梯形，以使所述间隙为渐扩间隙。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，还包括位于所述电芯轴心位置的芯轴，所述芯轴的两端均连接有所述集流件，且位于两端的所述集流件关于所述电芯对称设置，各层所述连接分区以所述芯轴为中心同轴分布。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述芯轴中设有用于注入电解液的注液通道以及与所述注液通道连通的过流孔，各段所述分极耳上均设有沿所述卷绕方向分布的注液孔，所述注液孔围绕在所述过流孔周围且与所述过流孔连通。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述注液通道在所述芯轴的轴向上贯穿所述集流件，且所述集流件上设有封堵所述注液通道的封堵塞。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述集流件的与所述电芯相背的一侧设有端盖，所述封堵塞位于所述端盖中；所述电芯与所述端盖之间设有用于隔离正负极的绝缘圈。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯的周向包覆有胶纸。

8.一种生产方法，其特征在于，适用于权利要求1-7中任一项所述的电池，该方法包括：

驱动芯轴、正极集流件以及负极集流件形成的芯体绕芯轴的轴线转动；

将依次层叠的负极片、隔膜、正极片、隔膜卷绕在芯轴上，并将正极片的各段分极耳逐圈辊压在对应的正极集流件的连接分区上，以及将负极片的各段分极耳逐圈辊压在对应的负极集流件的连接分区上，以形成电芯；

将正极片的各段分极耳与对应的正极集流件的连接分区焊接，将负极片的各段分极耳与对应的负极集流件的连接分区焊接。