[发明专利]低内阻储能器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能器件制造领域，具体涉及一种低内阻储能器件及其制造方法。

背景技术

电源是各种电路都不可缺少的重要部分。在没有市电的情况下，只有采取将电能存储的方式才能满足电路使用，因此各种储能器件是移动用电系统的重要组成部分，其性能直接关系到移动用电器的使用寿命、功率特性等重要指标。

目前储能器件有一次电池、二次电池、超级电容器等。一次电池不可充电，无法反复使用，综合使用成本高。二次电池可反复充放电，是目前许多移动用电器的首选储能器件；目前，常见二次电池有：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、超级电容器等。铅酸电池、镍镉电池有铅、镉重金属的污染，正逐步被世界各国限制使用；由于镍的价格不断上涨，镍氢电池的性价比也在不断下降。锂离子电池和超级电容器是近年来出现的新型储能器件，具有明显的性能优势。锂离子电池能量密度高，但功率密度较低，寿命较短(1000次左右)；超级电容器寿命长(可达10万次以上)，功率密度大，但能量密度较低。

电动汽车、脉冲电源等装置都对其储能器件的功率性能提出了更高的要求。在提高储能器件功率性能方面，可以考虑的措施有：①改善电极材料配方，提高电极的功率能力；②改进电解液，减小电阻；③改善电极的极耳引出方式，减少接触电阻。在改善电极配方和改进电解液方面，许多研究者进行了大量研究，也取得了较大进展。当电极电阻和电解液电阻都降低到一定程度后，电极极耳的引出电阻在整个储能器件总电阻中就逐渐上升到重要位置；即需要改进电极极耳引出结构才能进一步降低储能器件的总电阻，才能达到进一步提高储能器件功率性能的目的。但在电极的引出方式上，虽然也有一些改进，但进展不大，如：(1)将极耳用超声波或刺铆的方式焊接在正负极集流体上，再将极耳焊接在端板的金属连接片上，这种连接方式焊接次数多，需在器件内部预留极耳和连接片空间；(2)在电极片上焊接多个极耳，将多个极耳焊接在一个小金属板上，金属板通过卡簧结构与端板连接，这种方式对卡簧的制造精度要求高，并易引起接触不良；(3)电极片上焊接极耳，在芯包的心部留一个孔，用点焊机通过该孔将芯包的一个电极极耳焊接在壳的底部，另一极用点焊机将极耳焊接在端板上，这种方式仍然要用极耳，焊点少，内阻仍较大。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术在电极引出技术上存在的不足，提供一种低内阻储能器件及其该器件的制造方法，从而使储能器件的内阻减小、体积减小、体积功率密度提高、体积能量密度提高。

为实现上述目的本发明提供一种新的储能器件，即该器件电极极耳的引出方法及结构，采用激光透壁焊接的方式，直接将储能器件的正负极集流体分别焊接在正负极端板上，该方法非常有利于降低储能器件的内阻，提高其功率性能。本发明采取以下技术方案：一种低内阻储能器件，包括器件壳体、置于壳体内的芯包和正、负极端板，其特征是：芯包由带有正极集流体的正极极片、隔膜和带有负极集流体的负极极片组成并用卷绕方式制造，储能器件的正、负极片制造时的集流体至少一边留有空白边沿，正、负极集流体分别从芯包两端伸出，该正负极集流体用激光焊接机采用透壁焊接工艺分别直接焊接在带有引出接线柱的正负极端板上；所述的储能器件包括由电化学原理进行储能的器件和由物理原理进行储能的器件。

本方法适合的储能器件包括由电化学原理进行储能的器件和由物理原理进行储能的器件，如锂离子电池、超级电容器、混合电容器、电化学电容器、双电层电容器、电容电池、大功率电池等。

本发明所述的正负极集流体的材质为铝箔、铝合金箔、镁箔、镁合金箔、铜箔、铜合金箔、镍箔、镍合金箔、不锈钢箔中的至少1种。

本发明所述的正负极端板上至少其中的一个设有用于加注电解液的注液孔；正负极端板上设有与其成一体的金属接线柱，接线柱可采用螺栓型接线柱、铆接型接线柱、焊接型接线柱中的一种；正负极集流体分别用金属材料并采用激光透壁焊接工艺焊接在带有引出接线柱的正负极端板内面，端板与芯包集流体焊接处可设有厚度较小的焊接凹槽，以有利于实施激光透壁焊接。

本发明所述正负极端板的制造材料是铝、铝合金、镁、镁合金、铜、铜合金、镍、镍合金、不锈钢中的至少1种。所述的正负极端板中的其中一个端板可以与储能器件外壳制造为一体；另一个端板的外沿设有绝缘材料；该绝缘材料可以是橡胶、塑料中的一种或它们的复合材料。在芯包的端部还可以放置环形的塑料或橡胶类绝缘材料，以防止芯包正负极短路；芯包设计结构为圆柱形或长方体形。

根据上述结构，本发明提供一种制造低内阻储能器件的方法，其特征是该储能器件采用下述方法制备：