[发明专利]一种复合金属极耳及其软包电芯

说明书

本发明公开了复合金属极耳及软包电芯，该极耳由复合材料构成，包括极耳外部连接区，复合区以及极耳内部连接区，所述极耳外部连接区通过复合区与极耳内部连接区连接形成极耳主体。本发明提供的复合金属极耳方案，无需再增加其他工序进行铜极耳转铝，其极耳外部连接区作为电芯进行串并联的焊接区域，可与电芯正极极耳或铝材质汇流排进行焊接，焊接强度高，接触电阻小，可有效解决现有技术存在的问题。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及金属极耳及相应的软包电芯技术。

背景技术

新能源汽车是汽车行业未来发展的中心和方向。锂离子动力电池是以电池包的形式被广泛地运用到新能源电动车内，为新能源汽车提供动力。软包电池具有体积小、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点，越来越多的电动车厂商开始采用软包电池。由于软包电池一般单体容量有限，需要将多个电芯串并联成模组后使用，以达到电动车工作要求。

软包电池的正极极耳的材料通常为纯铝，负极极耳的材料通常为纯铜。由于铜和铝的化学和物理性能有很大的差别，所以铝、铜的焊接成为模组制造的难点。为解决铜和铝的焊接问题，通常采用超声波焊接工艺实现铜质汇流排和铝质汇流排的连接，然后铜质汇流排与铜极耳连接，铝质汇流排与铝极耳连接；或采用超声波焊接的方式将铜极耳的引出端焊接一段铝片。

超声波金属焊接原理是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法，其缺点是所焊接金属件不能太厚、焊点位不能太大、需要加压；另外超声波焊接属于搭接焊，其连接界面存在间隙。

对于铜质汇流排和铝质汇流排的超声波焊接，因铜铝汇流排的厚度一般较大以满足大电流充放电的要求，所以超声波焊接的合格率较低，该种焊接方式的应用受到一定限制。

对于铜极耳的引出端焊接一段铝片，因铜、铝两种金属的电势差大，在潮湿的环境中连接界面处容易发生原电池反应，随着时间的推移连接界面的内阻逐渐增大，即电池的一致性变差，将会影响电池包的性能。

由上可知，现有软包电池的正极极耳的材料通常为纯铝，负极极耳的材料通常为纯铜。由于铜和铝的化学和物理性能有很大的差别，所以铜、铝连接是模组制造的难点。为解决铜和铝的连接问题，通常采用超声波焊接工艺实现铜质汇流排和铝质汇流排的连接，或采用超声波焊接的方式将铜极耳的引出端焊接一段铝片。

而采用超声波焊接工艺进行铜质汇流排和铝质汇流排连接的方式，因超声波焊接不能焊接太厚的金属件，但为了满足大电流充放电的需要，铜铝汇流排的厚度一般较大，所以造成超声波焊接的合格率较低，该种方式使用受到限制。

而采用超声波焊接工艺将铜极耳的引出端焊接一段铝片的方式，其超声波焊接的界面存在一定的间隙，因铜、铝两种金属的电势差大，在潮湿的环境中连接界面处容易发生原电池反应，随着时间的推移连接界面的内阻逐渐增大，使电池的一致性变差，影响电池包的性能。

除此之外，公开号CN205230842U的中国专利申请公开了一种镀镍铜转锡极耳的方案。在该方案中采用焊接方式将镀镍铜带与铜极耳进行连接，锡带与镀镍铜带进行连接，最终实现铜极耳转锡，然后根据实际需求与其它材料进行连接。该方案虽然采用焊接的方式实现铜转锡，但锡与铝的焊接性较差，该方案并未有效解决电芯正负极串联问题；另外该方案与超声波焊接铜转铝类似，增加了生产工序及成本，降低了生产效率。

发明内容

针对现有软包电池极耳方案所存在的问题，需要一种全新的金属极耳方案。

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种复合金属极耳及其软包电芯，以克服现有技术所存在的缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供的复合金属极耳，所述极耳由复合材料构成，所述复合材料由铜材质区和铝材质区通过复合区结合而成，所述复合区内铜材质区与铝材质区相互融合，无法剥离，且结合界面共晶层薄。