本申請涉及鋰電池生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種極耳和極柱的連接結(jié)構(gòu)及連接方法。

背景技術(shù)：

在鋰離子電池生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)過極片制片-電芯焊接-電芯入殼-殼蓋封裝-干燥注液-化成分容的流程，其中電芯焊接工序，是將鋁箔極耳與鋁極柱、銅箔極耳與銅極柱焊接在一起，要求焊接可靠，內(nèi)阻小，目前行業(yè)采用的都是超聲波焊接方式，超聲波金屬焊接是利用額每秒鐘數(shù)萬次的高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬工件表面，再施以一定的壓力，使金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，達(dá)到焊接的目的。

超聲波焊接時所焊接金屬件不能太厚，焊點(diǎn)不能太大，經(jīng)常出現(xiàn)焊點(diǎn)偏移、漏焊、假焊、焊斷、焊接拉力不符合工藝要求等異?，F(xiàn)象，直接影響產(chǎn)品的良品率，同時會造成電池性能的一致性較差。

更具體地,電池極耳與極柱采用超聲波焊接存在以下缺點(diǎn)：

1)金屬件不能太厚，焊點(diǎn)不能太大，對于較厚的多層銅鋁箔和極柱不能適用超聲波焊接，必須分開進(jìn)行焊接，影響生產(chǎn)效率和增加成本；

2)經(jīng)常出現(xiàn)漏焊、假焊、焊斷、焊接拉力不符合工藝要求等異?，F(xiàn)象，直接影響產(chǎn)品的良品率，同時會造成電池性能的一致性較差；

3)銅鋁箔表面存在異常物質(zhì)時，超聲波焊接存在焊接不良和焊不上的現(xiàn)象；

4)銅箔與銅極柱、鋁箔與鋁極柱超聲波焊接后內(nèi)阻較大，影響電池大倍率充放電性能和安全性能；

5)銅箔與銅極柱、鋁箔與鋁極柱超聲波焊接需要占據(jù)電池較多的空間，影響電池的能量密度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)中采用超聲波焊接連接電池極耳和極柱存在的問題,本申請?zhí)岢鲆环N新型的極耳和極柱的連接結(jié)構(gòu)及連接方法，以提高極耳和極柱的連接質(zhì)量和效率。

為了達(dá)到上述目的，本申請的技術(shù)方案是：

一種極耳和極柱的連接結(jié)構(gòu)，包括極耳和極柱,所述極柱上開設(shè)有與所述極耳對應(yīng)的極耳連接孔，所述極耳伸入所述極柱上的所述極耳連接孔中，并且所述極耳與所述極柱通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起。

本申請這種極耳極柱連接結(jié)構(gòu)在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：

所述極耳連接孔為直線型的長條孔。

所述極耳連接孔的長度一端為敞口端。

所述極柱上共開設(shè)有兩個所述極耳連接孔，且這兩個極耳連接孔的長度平行布置。

所述極柱上開設(shè)有位于所述兩個極耳連接孔之間的夾具安裝豁口。

所述極耳為鋁極耳，所述極柱為鋁極柱。

所述極耳為銅極耳，所述極柱為銅極柱。

一種極耳和極柱的連接方法，在所述極柱上開設(shè)與所述極耳對應(yīng)的極耳連接孔，將所述極耳伸入極柱上的所述極耳連接孔中，并利用攪拌摩擦焊機(jī)采用攪拌摩擦焊接工藝將所述極耳與所述極柱焊接在一起。

本申請這種極耳極柱連接方法在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：

將所述極耳伸入極柱上的所述極耳連接孔中后，利用極柱極耳焊接定位夾具固定住所述極柱和所述極耳的相對位置，然后將所述攪拌摩擦焊機(jī)的攪拌摩擦焊頭伸向所述極柱和極耳的接縫，開啟攪拌摩擦焊機(jī)而帶動攪拌摩擦焊頭高頻運(yùn)動，并使攪拌摩擦焊頭沿著極柱和極耳之間的接縫移動，從而使極柱和極耳連接在一起。

所述極耳極柱焊接定位夾具包括：

左夾體，

右夾體，以及

設(shè)于所述左夾體和右夾體之間的中間夾體；

焊接時，將所述左夾體和右夾體分別布置在所述極柱的左右兩外側(cè)，將所述中間夾體布置在夾具安裝豁口處，并且使所述左夾體、右夾體和中間夾體將所述極耳壓緊定位，然后再利用所述攪拌摩擦焊機(jī)對所述極柱和極耳進(jìn)行焊接。

本申請采用攪拌摩擦焊接方式將極柱和極耳連接在一起，具有以下優(yōu)勢：

1)采用攪拌摩擦焊可以解決較厚的銅箔與銅極柱，鋁箔與鋁極柱進(jìn)行焊接的問題，提高生產(chǎn)效率和降低成本；

2)解決了經(jīng)常出現(xiàn)漏焊、假焊、焊斷、焊接拉力不符合工藝要求等異?，F(xiàn)象，可以明顯提高產(chǎn)品的良品率和一致性；

3)解決了銅鋁箔表面存在異常物質(zhì)時，超聲波焊接存在焊接不良和焊不上的現(xiàn)象；

4)解決了銅箔與銅極柱、鋁箔與鋁極柱超聲波焊接后內(nèi)阻較大的問題，可適應(yīng)電池大倍率充放電性能；

5)攪拌摩擦焊占用電池的空間較小，相對于超聲波焊接，可提高電池能量密度。

附圖說明

圖1為本申請實施例一中極耳、極柱以及攪拌摩擦焊機(jī)的分布示意圖；

圖2為本申請實施例一中極耳和極柱焊接示意圖；

圖3為本申請實施例二中極耳、極柱以及攪拌摩擦焊機(jī)的分布示意圖；；

圖4為本申請實施例二中極耳和極柱焊接示意圖；

圖5為本申請中極耳和極柱焊接處的放大圖；

其中：2-裸電芯，3-極耳，4-殼蓋，5-極柱，501-極柱本體，502-極柱嵌體，5a-極耳連接孔,6-單電芯，7-攪拌摩擦焊頭，801-左夾體，802-右夾體，803-中間夾體，901-左夾具體，902-右夾具體。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本申請可以以多種不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本實施例所描述的實施方式。提供以下具體實施方式的目的是便于對本申請公開內(nèi)容更清楚透徹的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字詞僅是針對所示結(jié)構(gòu)在對應(yīng)附圖中位置而言。

然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能會意識到其中的一個或多個的具體細(xì)節(jié)描述可以被省略，或者還可以采用其他的方法、組件或材料。在一些例子中，一些實施方式并沒有描述或沒有詳細(xì)的描述。

此外，本文中記載的技術(shù)特征、技術(shù)方案還可以在一個或多個實施例中以任意合適的方式組合。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，易于理解與本文提供的實施例有關(guān)的方法的步驟或操作順序還可以改變。因此，附圖和實施例中的任何順序僅僅用于說明用途，并不暗示要求按照一定的順序，除非明確說明要求按照某一順序。

本申請所說“連接”，如無特別說明，均包括直接和間接連接(聯(lián)接)。

實施例一：

圖1和圖2示出了本申請這種極耳和極柱的連接結(jié)構(gòu)在正負(fù)極同側(cè)布置(即其電池的正極和負(fù)極布置在電池的相同側(cè))的鋰離子電池中的一個具體應(yīng)用例。與傳統(tǒng)電池相同的是，該鋰離子電池也包括：上端均為敞口結(jié)構(gòu)的殼體(為了便于讀者更加清楚地看出極耳和極柱的連接結(jié)構(gòu)，圖中未畫出該殼體的結(jié)構(gòu))、收容于所述殼體內(nèi)的裸電芯2以及設(shè)置于所述殼體上兩端敞口處的殼蓋4。其中，裸電芯2的左右兩側(cè)均分別設(shè)置有極耳3，殼蓋4的左右兩側(cè)均設(shè)置有極柱5。其中，裸電芯2左側(cè)的極耳3為正極耳，裸電芯2右側(cè)的極耳3為負(fù)極耳。殼蓋4左側(cè)的極柱5為正極柱，殼蓋4右側(cè)的極柱5為負(fù)極柱。

因視角遮擋原因，圖1至圖3僅示出了一側(cè)的極耳3和極柱5，未能示出另一側(cè)的極耳3和極柱5。

本實施例的關(guān)鍵改進(jìn)在于，極柱5上開設(shè)有與極耳3對應(yīng)的極耳連接孔5a，極耳3伸入所述極耳連接孔5a中，并且極耳3與極柱5通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起。

如圖2所示，本實施例中，極耳連接孔5a為直線型的長條孔，而且極耳連接孔5a的長度一端為敞口端(即極耳連接孔5a的長度一端延伸至極柱5的端面處)。更貼切地，我們可將所述極耳連接孔5a稱之為極耳連接縫。

本實施例中極耳連接孔5a的長度一端延伸至極柱5的端面處，使得極耳3能夠更方便地伸入極耳連接孔5a中。

本實施例中，正極柱和負(fù)極柱上均分別開設(shè)有兩個極耳連接孔5a，裸電芯2左側(cè)的眾多極耳(正極耳)分別伸入正極柱的兩個極耳連接孔5a中并通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起，裸電芯2右側(cè)的眾多極耳(負(fù)極耳)分別伸入負(fù)極柱的兩個極耳連接孔5a中并通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起。

本實施例中，所述正極柱為鋁極柱，與之對應(yīng)連接的正極耳為鋁極耳。負(fù)極柱為銅極柱，與之對應(yīng)連接的負(fù)極耳為銅極耳。殼體1的外輪廓為長方體結(jié)構(gòu)，其上端的敞口為矩形敞口，所述殼蓋4為矩形板結(jié)構(gòu)。裸電芯2由多個單電芯6(本實施例具體為四個，如圖1)并組組合而成。

為了使得對極耳和極柱焊接時，能夠更加方便地對極耳3的位置進(jìn)行定位，本實施例在極柱5上還開設(shè)有位于兩極耳連接孔5a之間的夾具安裝豁口5b。

再參照圖1和圖2所示，現(xiàn)將本實施例這種鋰離子電池中極耳3和極柱5的連接方法簡單介紹如下：

首先將極耳3伸入極柱5上的極耳連接孔5a中(當(dāng)然，前提是極柱5上需開設(shè)有極耳連接孔5a)。利用極柱極耳焊接定位夾具固定住極柱5和極耳3的相對位置(防止在焊接過程中二者相對移動，保證焊接質(zhì)量)，然后將攪拌摩擦焊機(jī)的攪拌摩擦焊頭伸向極柱5和極耳3的接縫(顯然，因為極耳3和極柱5為分體部件，當(dāng)極耳3伸入極柱5的極耳連接孔5a中時，自然會在極耳3和極柱5之間形成接縫)，開啟攪拌摩擦焊機(jī)而帶動攪拌摩擦焊頭高頻運(yùn)動，并使攪拌摩擦焊頭沿著極柱5和極耳3之間的接縫移動，從而使極柱5和極耳3連接在一起。

上述極耳極柱焊接定位夾具包括：左夾體801、右夾體802、設(shè)于所述左夾體和右夾體之間的中間夾體803。對極耳和極柱焊接時，將上述左夾體801和右夾體802分別布置在極柱5在圖2中的左右兩外側(cè)，將中間夾體803布置在前述夾具安裝豁口5b處。并且左夾體801、右夾體802和中間夾體803壓緊極耳3，以保證極耳3在焊接過程中的位置穩(wěn)定性，如圖2。

實施例二：

圖3和圖4示出了本申請這種極耳和極柱的連接結(jié)構(gòu)在正負(fù)極兩側(cè)布置(即其電池的正極和負(fù)極布置在電池的兩相對側(cè))的鋰離子電池中的一個具體應(yīng)用例。與傳統(tǒng)電池相同的是，該鋰離子電池也包括：上下兩端均為敞口結(jié)構(gòu)的殼體1、收容于所述殼體內(nèi)的裸電芯2以及分別設(shè)置于所述殼體上下兩端敞口處的兩個殼蓋4。裸電芯2的上下兩端均分別設(shè)置有極耳3，每個殼蓋4上均設(shè)置有極柱5。其中一個殼蓋4上的極柱5為正極柱，另一個殼蓋4上的極柱5為負(fù)極柱；位于裸電芯2一端的極耳為正極耳，位于裸電芯2另一端的極耳為負(fù)極耳。具體地，在圖3中，裸電芯2上端的極耳3為正極耳，裸電芯2下端的極耳為負(fù)極耳，位于殼體1上端敞口處的殼蓋4上的極柱5為正極柱，位于殼體1下端敞口處的殼蓋4上的極柱5為負(fù)極柱。

因視角遮擋原因，圖3中僅示出了殼體上端的殼蓋4和極柱5，未能示出殼體下端的殼蓋4和極柱5。

本實施例的關(guān)鍵改進(jìn)在于，極柱5上開設(shè)有與極耳3對應(yīng)的極耳連接孔5a，極耳3伸入所述極耳連接孔5a中，并且極耳3與極柱5通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起。

極耳連接孔5a為直線型的長條孔。

本實施例中，正極柱和負(fù)極柱上均分別開設(shè)有兩個極耳連接孔5a，裸電芯2左側(cè)的眾多極耳(正極耳)分別伸入正極柱的兩個極耳連接孔5a中并通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起，裸電芯2右側(cè)的眾多極耳(負(fù)極耳)分別伸入負(fù)極柱的兩個極耳連接孔5a中并通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起。

本實施例中，所述極柱5包括極柱本體501和極柱嵌體502，其中極柱本體501直接固定于殼蓋4上，上述極耳連接孔5a開設(shè)于極柱本體501上，極柱嵌體502嵌入所述極耳連接孔5a中。

進(jìn)一步地，上述極耳3伸入所述極柱5和所述極耳連接孔5a孔壁之間的縫隙中，然后再通過攪拌摩擦焊接工藝連接在一起。

本實施例中，上述裸電芯2由多個單電芯6(本實施例具體為四個，如圖1)并組組合而成。

每個殼蓋4上分別設(shè)置兩個極柱5，即該電池共具有兩個正極柱和兩個負(fù)極柱。其中，正極柱為鋁極柱，與之對應(yīng)連接的正極耳為鋁極耳。負(fù)極柱為銅極柱，與之對應(yīng)連接的負(fù)極耳為銅極耳。

本實施例中，殼體1的外輪廓為長方體結(jié)構(gòu)，其上下兩端的敞口均為矩形敞口，殼蓋4為矩形板結(jié)構(gòu)。

再參照圖3和圖4所示，現(xiàn)將本實施例這種鋰離子電池中極耳3和極柱5的連接方法簡單介紹如下：

首先將極耳3伸入極柱5上的極耳連接孔5a中(當(dāng)然，前提是極柱5上需開設(shè)有極耳連接孔5a)。利用焊接定位夾具固定住待焊接電池主體結(jié)構(gòu)的位置，然后將攪拌摩擦焊機(jī)的攪拌摩擦焊頭伸向極柱5和極耳3的接縫(顯然，因為極耳3和極柱5為分體部件，當(dāng)極耳3伸入極柱5的極耳連接孔5a中時，自然會在極耳3和極柱5之間形成接縫)，開啟攪拌摩擦焊機(jī)而帶動攪拌摩擦焊頭高頻運(yùn)動，并使攪拌摩擦焊頭沿著極柱5和極耳3之間的接縫移動，從而使極柱5和極耳3連接在一起。

上述焊接定位夾具包括左夾具體901和右夾具體902，左夾具體901和右夾具體902的相對側(cè)均分別開設(shè)有向內(nèi)延伸的矩形卡槽，矩形卡槽的尺寸與殼體1相適配。實際應(yīng)用時，左夾具體901上的矩形卡槽卡住殼體1的左側(cè)部，右夾具體902上的矩形卡槽卡住殼體1的右側(cè)部，左夾具體901和右夾具體902相互靠近而將殼體1夾緊固定住。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。