[发明专利]一种全极耳圆柱裸电芯与电芯及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种全极耳圆柱裸电芯与电芯及其制备方法与应用，所述制备方法包括：裸电芯的外周与中心孔内分别设置第一限位件与第二限位件以固定裸电芯，揉平裸电芯的正极全极耳与负极全极耳，得到全极耳圆柱裸电芯。本发明所述制备方法有效避免了与全极耳区域相连接的极片之间贴合不良的问题，进一步提升电池的快充性能、降低了快充时全极耳圆柱裸电芯的揉平端部析锂的风险；本发明所述制备方法有效增大了电解液对揉平后的全极耳圆柱裸电芯内部的浸润速率，提升了全极耳圆柱电芯的生产效率与全极耳圆柱电芯的质量。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种全极耳圆柱裸电芯的制备方法，尤其涉及一种全极耳圆柱裸电芯与电芯及其制备方法与应用。

背景技术

节能与新能源汽车行业发展迅速，作为节能与新能源汽车的动力来源，锂离子电池的技术发展也取得了长足进展，方形、软包与圆柱型电池纷纷取得技术突破，其中圆柱型锂离子电池为了获得较小的内阻和更好的功率与快充性能，开始大规模采用端面全极耳及多极耳焊接技术。行业上的圆柱端面全极耳及多极耳焊接技术措施可以分为超声揉平全极耳技术、机械揉平全极耳技术及多极耳焊接技术三类。

超声全极耳揉平技术是在全极耳裸电芯完成卷绕工艺后，利用超声揉平头对端面集流体施加超声波，利用超声的高频振动和能量将舒展的集流体挤压变形与压实。在超声揉平过程中，超声头与电芯端面间的高频振动与摩擦会产生非常多的粉尘，粉尘颗粒在揉平过程中无法被有效地吸出会在电芯端面的极片之间残留，进而在电芯的生命周期中产生刺破隔膜进而造成电池短路。而且，超声揉平过程中揉平端部的孔隙较多，与端面空箔连接的极片之间难以保持有效贴合，电芯快充时的端面析锂风险较大。

机械全极耳揉平技术是在全极耳裸电芯完成卷绕工艺后，利用机械揉平头对端面集流体施加作用力，直接利用物理接触的压力与揉平头的机械旋转将舒展的集流体挤压变形与压实。在机械揉平过程中，虽然揉平头与电芯端面间的振动与摩擦会少于超声揉平从而产生较少的粉尘，但是粉尘颗粒在电芯端面的极片之间残留的问题依旧存在。同时，机械揉平过程中相对较差的极耳倒伏取向性也会造成与端面空箔连接的极片之间难以保持有效贴合，电芯快充时的端面析锂风险仍无法有效减轻，并且机械揉平的紧实程度受到箔材厚度与硬度的影响，在采用厚集流体时普遍紧实程度较差，造成了内部空间尺寸的浪费。

多极耳焊接技术是在电芯极片制作过程中，在电极片上通过切割与焊接形成多个极耳，利用多个极耳与汇流盘、电池顶盖板或底面直接焊接实现电极片电流的导通，作为传统圆柱电池单极耳焊接技术的升级版，虽然制造设备成熟，但是因为仍旧没有脱离通过有限极耳进行电芯电流传输的原理，因此对于提升电池功率与快充性能的能力有限，并且受制于制造技术的限制，工艺复杂并且随着电极极耳的数量增加电芯内部空间利用率下降明显。

CN113488746A公开了一种多极耳电芯的制作工艺及多极耳电芯。制作工艺包括以下步骤：将设置在极片组两端的正极全极耳和负极全极耳进行激光模切，以形成正极多极耳和负极多极耳，激光模切的切割线为一组相互平行的倾斜直线，极耳单体的形状为平行四边形；将激光模切后的极片组卷绕形成电芯；将正极多极耳和负极多极耳揉平。本发明将正极全极耳及负极全极耳模切成多个平行四边形的极耳单体，不仅能够在揉平过程中杜绝极片外翻，在与电池外壳组装时，不易刮伤电池外壳的内壁；且能够减少金属屑的产生，避免金属屑残留在电池内部造成电池短路或接触不良；以及减小揉平后的极片间隙，从而增加与汇流盘焊接的稳定性，不容易导致焊穿。但是，该多极耳电芯的制作工艺中仍会产生粉尘，会增大电池短路的风险。

CN114361555A公开了一种全极耳圆柱电池揉平方法及全极耳圆柱电池。该方法包括以下步骤：利用第一揉平轮从电芯揉平面的外圈向中心方向旋转至第一位置；利用第二揉平轮从电芯揉平面的中心向外圈方向旋转至第二位置，第一揉平轮经过的路径与第二揉平轮经过的路径没有重合部分。该方法能够保证在极耳箔材不增加的情况下，有效增加集流盘焊接区域的揉平面厚度，同时减少非焊接区的厚度，提高集流盘焊接的良率，并提高电解液的浸润速率，同时解决揉平面对中心孔遮挡的问题。同样的，该全极耳圆柱电池揉平方法会在电芯端面产生粉尘。