專利名稱：：鋰離子電池電芯及電池的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及鋰離子電池領域，尤其涉及鋰離子電池電芯，以及包括該電芯的鋰離子電池。
背景技術：
：鋰離子電池包括電芯、保護線路板和塑膠件三部分。塑膠件分為塑膠外殼和塑膠片。對于采用塑膠片的軟包裝鋰離子電池，保護線路板位于電芯和塑膠片之間，電芯通過其殼體外表面端部的鎳帶(或稱鋁鎳復合帶)與保護線路板相連；對于采用塑膠外殼的鋰離子電池，其保護線路板位于電芯和塑膠外殼之間，電芯通過其殼體外表面端部的鎳帶(或稱鋁鎳復合帶)與保護線路板相連。電芯包括殼體及封裝在殼體內的極芯。電芯因殼體材料的不同可分為鋁殼電芯和鋼殼電芯。以鋁殼電芯為例，現有技術中，一般用超聲點焊機，采取單面多點點焊工藝將鎳帶焊在鋁殼外表面端部，從而在電芯與鎳帶焊接處形成相應數目和排布方式的焊點。此方法焊點的個數和排布方式是影響焊接強度，從而影響電池性能的主要因素之一?，F有技術通常采用4~6個呈不規(guī)則分布或常規(guī)的矩形分布或雙排排布的焊點，發(fā)明人發(fā)現現有焊點個數和分布方式常不能滿足焊接強度的要求。
發(fā)明內容為了解決現有技術中由于電芯與鎳帶焊接處焊點的個數和排布方式影響焊接強度的問題，本實用新型技術方案提供一種電芯，能與電池保護線路板有效連接。本實用新型還提供一種包括所述電芯的鋰3離子電池。本實用新型的目的是提供一種鋰離子電池電芯，包括極芯、殼體，所述極芯封裝在所述殼體內；所述極芯為正極片、隔膜、負極片依次疊置或者巻繞而成；所述電芯通過鎳帶與保護線路板焊接連接，電芯與鎳帶焊接處形成nS4個焊點，所述焊點按如下方式排布當n=4時，其中3個焊點組成正三角形，一個焊點位于該正三角形的中心；當r^5時，5個焊點組成正五邊形；或其中4個焊點組成正四邊形或菱形，一個焊點位于該正四邊形的中心或該菱形內切圓的圓心；當n26時，所有焊點組成正n邊形；或其中n-l個焊點組成正n-l邊形，一個焊點位于該正n-l邊形的中心。本實用新型的另一目的是提供一種鋰離子電池，包括電芯、保護線路板和裝配殼，所述電芯采用本實用新型提供的電芯。本實用新型的有益效果是提高了電芯的鋁殼和鎳帶之間的焊接強度，較好解決了因鋁殼和鎳帶之間虛焊、掉焊引起的電池內阻高，電芯與電池保護線路板之問連接不良的問題。圖1:現有技術的4個焊點的排布方式圖2:本實用新型的4個焊點的排布方式，其中④表示焊點，下同圖3-l:本實用新型的5個焊點的排布方式一圖3-2:本實用新型的5個焊點的排布方式二圖3-3:本實用新型的5個焊點的排布方式三圖4-l:現有技術6個焊點的排布方式4圖4-2:本實用新型6個焊點的排布方式一圖4-3:本實用新型6個焊點的排布方式二具體實施方式下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型進一步詳細描述。為方便描述，圖中a為鎳帶寬度，b為焊接鎳帶的鋁殼外表面端部的寬度，a比b略小24mm，O為圓心。根據本實用新型具體實施方式的電芯包括極芯、殼體，所述極芯封裝在所述殼體內；所述極芯為正極片、隔膜、負極片依次疊置或者巻繞而成；所述電芯通過鎳帶與保護線路板焊接連接，電芯與鎳帶焊接處形成n^4個焊點，所述焊點按如下方式排布當n=4時，其中3個焊點組成正三角形，一個焊點位于該正三角形的中心；當n=5時，5個焊點組成正五邊形；或其中4個焊點組成正四邊形或菱形，一個焊點位于該正四邊形的中心或該菱形內切圓的圓心。優(yōu)選其中4個焊點組成正四邊形或菱形，一個焊點位于該正四邊形的中心或該菱形內切圓的圓心；更優(yōu)選其中4個焊點組成正四邊形，一個焊點位于該正四邊形的中心。當r^6時，所有焊點組成正n邊形；或其中n-l個焊點組成正n-l邊形，一個焊點位于該正n-l邊形的中心。優(yōu)選其中n-l個焊點組成正n-l邊形，一個焊點位于該正n-l邊形的中心。本實用新型其中一種實施方式的4個焊點的排布方式以圖2所示為例。與如圖1所示的現有技術的4個焊點組成矩形的排布方式相比，3個焊點均勻分布于圓周組成正三角形可使各焊點處應力分布均勻，防止因焊點處應力不均造成虛焊、掉焊；1個焊點位于圓心在保證各焊點處應力分布均勻的同時，可進一步提高焊接強度。本實用新型其中一種實施方式的5個焊點的排布方式以圖3-1、3-2和3-3所示為例。與現有技術的5個焊點不規(guī)則排布相比(1)圖3-1所示的5個焊點均勻分布于圓周組成正五邊形更有利于使各焊點處應力分布均勻，防止因焊點處應力不均造成虛焊、掉焊；(2)圖3-2所示的4個焊點均勻分布于圓周組成正四邊形，1個焊點位于圓心在保證各焊點處應力分布均勻的同時，可進一步提高焊接強度；(3)圖3-3所示的其中4個焊點組成菱形，1個焊點位于該菱形內切圓的圓心在保證各焊點處應力分布均勻的同時，可進一步提高焊接強度，但原理和技術效果與圖3-2所示的排布方式稍有不同。連接圖3-3中較短的對角線可將菱形分成2個正三角形，正三角形的穩(wěn)定性有利于各焊點處應力分布均勻，但這種排布方式平衡各焊點處應力的效果遜于圖3-2所示的4個焊點均勻分布于圓周組成正四邊形，1個焊點位于圓心的排布方式，發(fā)明人的實驗也證明了這一點。發(fā)明人的實驗結果表明，本實用新型以圖3-l、3-2和3-3為例的5個焊點的3種排布方式對于提高焊接強度的效果均優(yōu)于現有技術5個焊點不規(guī)則排布的方式，其中，以圖3-2和3-3為例的2種排布方式效果更優(yōu)，以圖3-2為例的效果最佳。本實用新型其中一種實施方式的6個焊點的排布方式以圖4-2和4-3所示為例?，F有技術6個焊點的排布方式如圖4-1所示6個焊點平均分成2組，每組的3個焊點組成相互平行的2條直線。圖4-2所示的6個焊點均勻分布于圓周組成正六邊形的排布方式與圖4-1所示的6個焊點排布方式相比，更有利于使各焊點處應力分布均勻，防止因焊點處應力不均造成虛焊、掉焊；圖4-3所示的5個焊點均勻分布于圓周組成正五邊形，1個焊點位于圓心的排布方式在保證各焊點處應力分布均勻的同時，可進一步提高焊接強度。發(fā)明人通過實驗證明，本實用新型以圖4-2和4-3為例的6個焊點的排布方式對于提高焊接強度的效果均優(yōu)于現有技術如圖4-1所示的排布方式，其中，以圖4-3為例的排布方式效果更佳。單個焊點的形狀沒有特別的要求，可選十字形、星形、多邊形和圓形，考慮尖角應力的和加工工藝復雜性，優(yōu)選正五邊形、正六邊形和圓形，更優(yōu)選圓形。單個焊點大小由焊接材料的尺寸決定。焊點數目小于3時，會由于焊點數目過少而引起焊接不牢固；過多將使得操作工藝復雜而不必要。經發(fā)明人多次試驗驗證，焊點數目在大于3小于等于7之間為佳。所以，優(yōu)選電芯與鎳帶焊接處有4Sr^7個焊點，更優(yōu)選電芯與鎳帶焊接處有4^^6個焊點。根據本實用新型的焊點組成的正多邊形的半徑為大于1/3鎳帶寬度，且小于等于l/2鎳帶寬度；根據本實用新型的菱形的邊長為大于等于l/2鎳帶寬度，小于鎳帶寬度。根據本實用新型的鋰離子電池，包括電芯、保護線路板和塑膠件,所述保護線路板位于所述電芯和所述塑膠件之間，所述電芯通過其殼體外表面端部的鎳帶與所述保護線路板相連，所述電芯采用根據本實用新型的電芯。塑膠件分為塑膠外殼和塑膠片，軟包裝鋰離子電池采用塑膠片，保護線路板位于電芯和塑膠片之間，電芯通過其殼體外表面端部的鎳帶(或稱鋁鎳復合帶)與保護線路板相連；硬殼鋰離子電池采用塑膠外殼，其保護線路板位于電芯和塑膠外殼之間，電芯通過其殼體外表面端部的鎳帶(或稱鋁鎳復合帶)與保護線路板相連。本實用新型鋰離子電池的正極片由正極活性材料和相應的導電劑、粘合劑混合均勻后涂敷在正極集電體上，再經烘干、壓片制得。正極活性材料可以是一種鋰可在其中產生可逆嵌入的化合物，例如可以使用含鋰的過渡金屬氧化物，也可以是鋰和多種過渡金屬固熔得到的化合物。此類活性材料的實例包括LixNh.yCOy02(其中，0.9SX^1.1，OSySl.O)、LixMn2_yBy02(其中，B為過渡金屬，0.9^x^1.1，0Sy^1.0)。此外，也可以是V20s、TiS這些釩的氧化物或含硫化合物。特別的，可以采用LiCo02、LiMn02、LiMn204或LiNixC0l.x02的性能穩(wěn)定優(yōu)秀的鋰化合物。導電劑可以是碳黑、石墨類碳材料，粘合劑可以是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇。正極集電體可以是鋁箔、不銹鋼箔、鎳箔，形狀可以是篩網狀、箱狀、箔狀。本實用新型鋰離子電池的負極片由負極活性材料和相應的粘合劑、分散劑、溶劑混合均勻后涂敷在負極集電體上并烘干、壓片制得。所述負極活性材料可以使用金屬鋰、鋰合金或能摻雜/去摻雜鋰離子的材料。作為能慘雜/去摻雜鋰離子的材料，實例是含碳材料，如天然石墨、人造石墨、焦炭、碳黑、熱解碳、碳纖維和有機聚合物的焙燒產物；和硫族化合物，如可以在比正極中更低的電位下摻雜/去摻雜鋰離子的氧化物和硫化物。作為含碳材料，主要由石墨材料(如天然石墨和人造石墨)組成的含碳材料是合適的。所述的粘合劑可以是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等含氟樹脂以及聚乙烯、聚乙烯醇；分散劑可以是纖維素；溶劑可以是N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、無水乙醇、去離子水。負極集電體可以是銅箔、不銹鋼箔、鎳箔，形狀可以是篩網狀、箔狀。本實用新型鋰離子電池的隔膜可以是無紡布、合成樹脂微孔膜，優(yōu)先使用合成樹脂微孔膜，其中又以聚烯烴類微孔膜為優(yōu)，具體有聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯聚丙烯復合微孔膜。本發(fā)明鋰離子電池的電解液為含有鋰鹽的鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯的混合溶液。鋰鹽的實例包括UC104、LiPF6、LiBF4、鹵化鋰、氯鋁酸鋰、氟烴基氟氧磷酸鋰及氟烴基磺酸鋰等，可以使用其中之一或其混合物。鏈狀酸酯的實例包括DMC、DEC、EMC、MPC、DPC、MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類，可以使用其中之一或其混合物。環(huán)狀酸酯的實例包括EC、PC、VC、y—BL、磺內酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類，可以使用其中之一或其混合物。在上述正極片和負極片的一端點焊上相應的正、負極耳，然后將用隔膜隔離的焊有極耳的正、負極片依次疊置或向同一方向逐層巻繞形成極芯，將極芯放入鋁殼中，注入電解液，封裝，焊鎳帶即成鋰離子電池電芯。上述步驟為本領域技術人員所公知，不再贅述。根據本實用新型所述的電芯，采用下述方法將鎳帶焊接到電芯鋁殼外表面端部先將超聲波焊接設備的工作頭(焊頭)加工成本實用新型所述的數目和排布方式的焊點，然后用該超聲波焊接設備將鋁鎳復合帶焊在電芯鋁殼外表面端部，從而在電芯鋁殼外表面端部鎳帶上形成相應數目和排布方式的焊點。對于如鋰離子電池極片與極耳等特別薄的工件的焊接，對超聲波焊頭加工精度的要求非常高，加工設備采用數控設備(如加工中心等)。后續(xù)處理包括熱處理及參數的修整。超聲波焊接設備焊頭的加工方法及工藝為超聲波焊接領域公知技術，且與本實用新型關系不大，在此不再贅述。超聲波焊接設備可選擇用于鋁殼電芯鎳帶焊接的任一種超聲波焊接設備，超聲焊接的工藝參數選擇為本領域公知技術藝參數，在此不再贅述。9焊接溫度1040。C，頻率19.5~20.3KHz，工作電壓200280V，工作電流0.21.2A，焊接時間0.20.35S，焊接氣壓3~6Kg/cm2。本實用新型所述鎳帶采用市售的鋁鎳復合帶，其規(guī)格根據待焊接鎳帶的鋁殼部分的尺寸而定?？梢赃x擇的規(guī)格包括3xl5mm，4xl5mm，3x20mm，4x20mm，厚度均為0.15mm。實施例1圖2為本實用新型其中一種實施方式的4個焊點排布方式的一個例子。將BYD公司生產的LB-500型超聲波點焊機的工作頭加工成圖2所示的4個焊點組成正四邊形，1個中心焊點位于該正四邊形的中心的排布方式。該正四邊形的半徑等于l/2待焊鎳帶寬度，即圖中所示a。單個焊點為圓形。隨機抽取100個BYD公司生產的同樣生產批號和型號的鋁殼電芯，然后用此點焊機按照如下工藝參數將市售的4x20mm，厚0.15mm的鋁鎳復合帶焊接到電芯鋁殼外表面端部焊接溫度3040。C，頻率20.0KHz，工作電壓220V，工作電流l.OA，焊接時間0.3S，焊接氣壓5Kg/cm2。用WESTBOND公司生產的70PT測力儀，在測試拉力^5kg的測試條件下對上述100個焊有鎳帶的鋁殼電芯進行焊接強度測試。實施例2圖3-1為本實用新型其中一種實施方式的5個焊點排布方式的一個例子。采用圖3-l所示焊點排布方式，參照實施例l進行取樣、焊實施例3圖3-2為本實用新型其中一種實施方式的5個焊點排布方式的第二個例子。采用圖3-2所示焊點排布方式，參照實施例l進行取樣、焊接、測試。實施例4圖4-2為本實用新型其中一種實施方式的6個焊點排布方式的一個例子。采用圖4-2所示焊點排布方式，參照實施例l進行取樣、焊接、測試。實施例5圖4-3為本實用新型其中一種實施方式的6個焊點排布方式的另一個例子。采用圖4-3所示焊點排布方式，參照實施例1進行取樣、焊接、測試。對比例1圖1為現有技術4個焊點的排布方式。采用圖1所示焊點排布方式，參照實施例1進行取樣、焊接、測試。對比例2采用5個焊點無規(guī)則排布的方式，參照實施例1進行取樣、焊接、測試。對比例3圖4-1為現有技術6個焊點的排布方式。來用圖4-1所示焊點排布方式，參照實施例1進行取樣、焊接、測試。實施例和對比例的焊接強度測試結果如表1。表l:焊點個數和排布的不同對焊接強度的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>根據表1可以看出(l)實施例15的100個測試樣品均未出現掉焊，虛焊樣品率也很少，均不超過5%，焊接強度明顯好于對比例。本實用新型提供的超聲點焊焊點數目和排布方式提高了電芯的鋁殼和鎳帶之間的焊接強度，較好解決了因鋁殼和鎳帶之間虛焊、掉焊引起的電池內阻高，電芯與電池保護線路板之間連接不良的問題。權利要求1.一種鋰離子電池電芯，包括極芯、殼體，所述極芯封裝在所述殼體內；所述極芯為正極片、隔膜、負極片依次疊置或者卷繞而成；所述電芯通過鎳帶與保護線路板焊接連接；其特征在于，電芯與鎳帶焊接處形成n≥4個焊點，所述焊點按如下方式排布當n＝4時，其中3個焊點組成正三角形，一個焊點位于該正三角形的中心；當n＝5時，5個焊點組成正五邊形；或其中4個焊點組成正四邊形或菱形，一個焊點位于該正四邊形的中心或該菱形內切圓的圓心；當n≥6時，所有焊點組成正n邊形；或其中n-1個焊點組成正n-1邊形，一個焊點位于該正n-1邊形的中心。2.根據權利要求1的鋰離子電池電芯，其特征在于，其與鎳帶焊接處有4SnS7個焊點。3.根據權利要求2的鋰離子電池電芯，其特征在于，其與鎳帶焊接處有4SnS6個焊點。4.根據權利要求1的鋰離子電池電芯，其特征在于，單個焊點的形狀選自正五邊形、正六邊形和圓形。5.根據權利要求4的鋰離子電池電芯，其特征在于，單個焊點的形狀為圓形。6.—種鋰離子電池，包括電芯、保護線路板和塑膠件，所述保護線路板位于所述電芯和所述塑膠件之間，所述電芯通過其殼體外表面端部的鎳帶與所述保護線路板相連，其特征在于，所述電芯為按照權利要求15任意一項所述的電芯。專利摘要本實用新型提供一種鋰離子電池電芯，其特征在于電芯殼體外表面端部的鎳帶上有n≥4個焊點，其排布方式為所有焊點均勻分布于圓周；或一個焊點位于圓心，其他n-1個焊點均勻分布于該圓的圓周。這樣的焊點排布方式既能夠保證焊接強度，防止電芯的鋁殼與鎳帶之間掉焊、虛焊引起的電池內阻增大以及電芯與電池保護線路板之間接觸不良，又可以使電芯外形美觀。本實用新型同時提供一種使用該電芯的鋰離子電池。文檔編號H01M2/22GK201332118SQ200820147290公開日2009年10月21日申請日期2008年9月11日優(yōu)先權日2008年9月11日發(fā)明者黃長堅申請人:比亞迪股份有限公司