CN201877505U - 一种二次电池用正负极集流体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二次电池用正负极集流体，包括连接柱和连接板，所述连接柱设在所述连接板的上端，在所述连接板上设有一个以上用以穿入极耳一端的齿槽。本实用新型生产的二次电池由于提高了极耳与集流体之间焊接可靠性，同时改善了焊接性能，显著提高了二次电池的大电流充放电性能，能够适应目前电动汽车电池的生产和工艺要求。本实用新型工艺、工装简单，造价低，适于推广使用，具有很高的实用价值。

Description

一种二次电池用正负极集流体

技术领域

本实用新型涉及一种二次电池用齿形集流体，主要应用于镍氢电池、镍镉电池、锂电池生产领域，也可应用于超级电容器生产领域。

背景技术

电池技术的发展日新月异，特别是二十世纪后叶以镍镉、镍氢、锂离子等为主的二次电池的诞生和发展，使电池技术及制造水平达到了一个新的水平。相对于一次电池功率密度低、不可重复使用的缺点，二次电池可重复充放电，且具有较长使用寿命，这使地球上有限的资源发挥了更大的用途，同时也减少了电池生产对环境的压力。

随着二次电池新技术、新工艺、新材料的不断发展，电池性能得到了极大的提高，许多年来人类一直梦想的不烧油汽车正日渐变为现实。现今，数以万计的以二次电池为动力的新能源汽车正奔驰在世界各地的大街和小巷。跑的更快、跑的更远、用的更久是新能源汽车不断追求的目标。

新能源汽车新的目标对汽车的心脏部件——电池提出了更高的要求，特别是汽车起动、加速时所需要的瞬间大电流，要求电池必须具备极高的功率密度，能够在极短的时间内提供汽车在特定条件下所需的大电流。令人振奋的是，多年来经过我国电池行业专业人员的不懈努力，电池的大电流放电性能得到了显著提升。电池浆料配方的调整、极板形状的优化设计、电解液和隔膜的改进等，均有效的提高了电池的大电流放电性能。

通过减小正负极板的厚度，增加极板的片数，以增大极板充放电反应的有效表面积，是提高电池大电流性能的有效途径之一。如以一只25Ah镍氢电池为例，在相同的装配空间内，通过降低极板厚度，极板片数已由原先的29片(正极板14片、负极板15片)增加到现在的43片(正极板21片、负极板22片)。与原先29片极板电池相比，43片极板的电池大电流性能提高了30％以上。一定容量的二次电池，通过增加极板片数，有效地提高了电池充放电性能，满足了电动汽车起动、加速时对电池的高功率要求，同时电池高功率性能，可以通过适当提高充电电流大小，达到减少电池充电时间的目的。

一般情况下，极板(3)上端焊有极耳(2)，碱性二次电池的极耳为镍片或镀镍钢片，其厚度在0.05mm～0.2mm之间。一定数量的极耳再分别通过正负极集流体(1)进行集流，然后集流体直接外接或再外接端子(见附图1)。一只电池一般只有正负各一个端子，电池通过正负极外接端子进行电能的输入和输出。以上各部件组成一个极群，极群入壳、封口后就形成一个半成品电池。

随着极板片数的增加，有效地控制极耳(2)与集流体(1)之间的连接强度，减少两者之间的接触电阻，这是电池生产制造的关键技术之一。目前，一般厂家的集流体(1)设计为“+”形结构，由于“+”形结构集流体(1)下部只有一个齿(4)，多片极板的极耳(2)必须经过外力作用，弯曲成弧形后在焊接部位(5)利用储能焊机与集流体(1)进行焊接。极耳(2)，特别是最外侧的极耳，因形变较大，使极耳与极板之间产生较大的应力，这是造成极板短路、极耳与极板断裂，并最终造成电池失效的最主要原因。

因此，通过改进电池集流体的外形结构和焊接工艺，提供适合极耳与集流体连接、有效降低接触内阻的集流体，并增加焊接可靠性，就成了二次电池生产领域噬需解决的技术和工艺问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的二次电池集流体通常只有一个齿，极板上的极耳与集流体上的齿连接时会造成极群两侧的极耳变形严重，极耳因形变产生较大的内部应力；在电池生产和使用过程中，极耳与极板连接部位的钢带易刺破隔膜造成正负极板短路；同时储能焊连接强度低、焊接可靠性差，生产过程中极易造成虚焊、假焊现象的现状，提供的一种方便、可行的多齿状的集流体。本实用新型在二次电池生产过程中，通过对正负集流体形状和焊接方法的改进，极大地提高了二次电池的可靠性和大电流性能，从而满足了电动汽车电池所需的高功率、长寿命、可靠性高的特点和要求。

本实用新型的目的可以通过以下措施达到：

一种二次电池用正负极集流体，包括连接柱和连接板，所述连接柱设在所述连接板的上端，在所述连接板上设有一个以上用以穿入极耳一端的齿槽。

其中齿槽自所述连接板的下端贯穿至连接板的上端。齿槽的数目优选在两个以上，根据极板和极耳的数目，可进一步选择6个以上。

其中齿槽的宽度优选为2.0mm～3.0mm。连接板在每两个相邻齿槽之间的部分形成齿。

本集流体在使用时，先将极耳根据齿槽的数目，尽量均分成数份，该份数与齿槽数目保持一致。每份极耳从连接板的下端插入与其对应的齿槽内，并穿出连接板的上端，极耳露出连接板上端面1mm～2mm，然后采用氩弧焊焊接将各极耳和齿槽集体焊接在一起，在连接板上上下贯通的齿槽上半部被焊实。位于连接板中部连接柱下面的齿槽可以不用焊接，凭借连接板两连齿槽的焊接将中部的极耳固定。

上述焊接后的焊缝须均匀、丰满，焊巴不能影响集流体与密封组装件的配合，焊缝须保证满焊，以降低欧姆内阻，提高电池的大电流性能。

1、本实用新型由于增大了集流体齿数，极耳基本在自由状态下与齿槽集流体焊接连接，极大地减少了极耳(特别是外侧极耳)根部与极板连接部位的应力，有效地解决了二次电池生产和使用过程中经常发生的极耳根部钢带刺破或挤破隔膜造成的短路现象。

2、本实用新型由于将极耳与集流体连接方式由通常的储能焊改为氩弧焊，克服了储能焊接技术本身存在的虚焊、假焊等焊接缺陷和不足，有效地降低了电池接触内阻，提高了电池功率性能。

3、本实用新型尽可能地减少了极耳与集流体之间的接触电阻，其结构简单，造价低，适于推广使用，具有很高的使用价值。

附图说明

图1是本实用新型的集流体结构示意图。

图2是本实用新型集流体极群正面示意图。

图3是本实用新型集流体极群侧面示意图。

图4是本实用新型集流体极群俯视图。

图5是现有一般集流体极群正面示意图。

图6是现有一般集流体极群侧面示意图。

图中，1-集流体；2-极耳；3-极板；4-齿；5-齿槽；6-焊缝；7-连接柱；9-连接板；10-现有一般集流体；11-现有一般集流体的单齿。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明：

通常电池的极群由以下部分组成：正极板、负极板、隔膜、集流体、极板与集流体之间通过极耳连接。浆料在一定的基材上涂覆、烘干、碾压后，再按要求裁剪成一定尺寸。在极板3的上沿5mm左右，用清粉机清除表面浮粉，防止极耳2与极板3点焊或滚焊时因极板表面不净发生打火现象。焊好极耳2的极板3按照正负交替方式叠片，正负极板之间用隔膜隔开，保证极板之间不短路。

现有的集流体10为十字形，极耳2分别焊接在现有的集流体10下部的单齿11上(见附图5、6)。

本实用新型的集流体1的结构如图1所示，包括用以直接外接或连接端子的连接柱7和长方形的连接板9，连接柱7设在连接板7的上端靠中间的部位，在连接板9上设有6个用以穿入极耳一端的齿槽5。各齿槽5自连接板9的下端贯穿至连接板9的上端。其中齿槽5的宽度为2.0mm～3.0mm。每两个相邻齿槽5之间的连接板部分形成齿4。

以方形40Ah镍氢电池为例，分别将正负极板极耳2尽量各自均分为6份，并插入集流体1相应的齿槽5中，然后固定在专门焊接夹具中，使极耳2上沿露出连接板上表面的焊接面1mm～2mm。调整好氩弧焊机参数进行焊接，使极耳和集流体上的齿4完全熔合，同时保证焊缝6满焊、平整、均匀，无明显焊巴。位于连接柱7下面的齿槽5中的极耳可以不用焊接，仅靠两边的齿槽5与极耳2的连接固定。

利用上述工艺方法生产的极群装配的40Ah镍氢电池，注液化成后以400A电流进行大电流放电，大电流放电容量达到40A电流放电容量的98％，比通常工艺生产的同规格电池相同指标高37.5％。

本实用新型未涉及部分均与现有技术、工艺相同或可采用现有技术、工艺加以实现。

Claims (4)

1.一种二次电池用正负极集流体，包括连接柱和连接板，所述连接柱设在所述连接板的上端，其特征在于在所述连接板上设有一个以上用以穿入极耳一端的齿槽。

2.根据权利要求1所述的二次电池用正负极集流体，其特征在于所述齿槽自所述连接板的下端贯穿至连接板的上端。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池用正负极集流体，其特征在于所述齿槽的数目在两个以上。

4.根据权利要求1或2所述的二次电池用正负极集流体，其特征在于所述齿槽的宽度为2.0mm～3.0mm。

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