一種圓柱形電池製造方法
2023-05-06 01:34:01 2
專利名稱：一種圓柱形電池製造方法
技術領域：
本發明涉及一種圓柱形電池製造方法。
背景技術：
如圖1和圖2所示，圓柱形電池一般包括圓筒狀外殼1、設置在外殼1內卷繞形成 的極組3、安裝在外殼1 一端的蓋板2以及設置在極組3中間的圓柱狀鋼芯4等部件。圓 柱狀電池的外殼1內部一般還設有用於將極組3和蓋板2絕緣隔開的絕緣板6，該絕緣板6 壓在極組3的上方並卡在外殼上的凹槽12下，將蓋板2和極組3絕緣隔開。現有的圓柱形 電池製造工藝中，絕緣板6的中心通常設有一個可使向上延伸的第一極耳51穿過的極耳孔 61，其直徑略大於鋼芯4的直徑並可容納第一極耳51，該極耳孔61還用於從外殼1的敞開 端放入鋼芯4。如圖3至圖5所示，現有技術中圓柱形電池一般按照以下步驟製造首先如圖3所示，將卷繞後的極組3放入外殼1內，極組3下方延伸出的第二極耳 52與外殼1的底部相接觸。接著如圖4所示，將絕緣板6放置在極組3的上端面上，並使豎直向上延伸的第一 極耳51穿過極耳孔61。接著，在外殼1上利用輥壓工藝形成凹槽1，該凹槽1使絕緣板6緊壓在極組3上， 得到圖5所示的結構。接著，如圖6所示使鋼芯4穿過絕緣板6上的極耳孔61伸入極組3的內部，並與 之形成緊密配合。最後，將第一極耳51的自由端固定在蓋板2上，向殼體1內部注入電解液後，並將 蓋板2置於外殼1的敞開端(以上步驟的順序視具體工藝而定)，再利用密封工藝在殼體1 的敞開端形成卷邊11，該卷邊緊壓蓋板2的邊緣並將其包容在外殼1的內部形成良好的密 封，得到圖1所示的圓柱形電池。然而，現有技術中，為了使第一極耳51順利伸出絕緣板6上的極耳孔61，極耳孔 61的直徑通常都大於鋼芯4的直徑，圓柱形電池製造工藝或者電池使用過程中，如果鋼芯4 與極組3內壁之間的配合不緊，則會導致鋼芯4穿過極耳孔61沿軸向發生上、下移動。鋼 芯4在極組3中間的移動可能導致極組3中正、負極片的卷繞由於缺少鋼芯4的支撐而發 生鬆動，導致電池內阻增大，影響了電池的性能和工作效率，另外，鋼芯4向上移動還可能 損壞連接在蓋板2與極組3之間的第一極耳51，或者損壞蓋板2內部的電極蓋、印刷電路 板、溫度控制裝置、絕緣填料等部件，造成電池性能不穩定，甚至電池失效、短路等後果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種能夠防止鋼芯在 極組中間沿軸向上、下移動，提高圓柱形電池穩定性和工作效率的圓柱形電池製造方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一種圓柱形電池製造方法，包括以下步驟步驟A 將極組裝入圓柱形電池的外 殼；步驟B 將鋼芯裝入所述極組中間；步驟C 將絕緣板放置在所述極組的上端面以限制 所述鋼芯沿軸向的移動，並使自極組引出的第一極耳穿過所述絕緣板上的極耳孔；步驟D 將蓋板安裝在所述外殼的敞開端，並使外殼與蓋板之間密封。所述步驟C包括以下子步驟首先，將所述絕緣板對準外殼的敞開端；接著，使所 述絕緣板與外殼之間進行相對轉動，至所述第一極耳能夠穿過所述極耳孔時停止轉動；最 後，使所述第一極耳穿過極耳孔並將所述絕緣板裝入外殼內。使所述絕緣板與外殼之間進行相對旋轉時，固定所述絕緣板，並使所述外殼繞軸 線進行自轉。通過定位檢測找到所述第一極耳與所述極耳孔的完全對應的位置。採用光電開關檢測所述第一極耳與所述極耳孔的完全對應的位置。當所述第一極耳進入所述極耳孔在極組上端面的映射區域時，所述光電開關檢測 到光感應信號，控制所述絕緣板與外殼之間相對轉動，當轉動至所述第一極耳與所述極耳 孔的完全對應的位置時停止轉動。所述光電開關安裝在絕緣板上。步驟D中，安裝所述蓋板之前，通過輥槽工藝在所述外殼上輥壓形成凹槽，該凹槽 設置在絕緣板的安裝位置上方。所述自極組引出的第一極耳沿豎直向上的方向延伸。 本發明的有益效果是，採用本發明的圓柱形電池製造方法有效防止了電池在製造 或者使用過程中鋼芯沿軸向的上、下移動，這樣能夠避免電池極組中層疊卷繞的正、負極片 由於缺少支撐而發生的鬆動，由於正、負極片的卷繞鬆動可能導致電池內阻增大，壽命減少 甚至導致電池失效，因此，本發明顯著提高了圓柱形電池的電池性能和工作效率，提高了電 池的壽命。另外，本發明還能夠避免鋼芯向上移動對連接在蓋板和極組之間的第一極耳以 及設置在蓋板內部的電極蓋、印刷電路板、溫度控制裝置、絕緣填料等部件的損壞，因而消 除了該現象可能引發的電池失效、短路等隱患，從而進一步提高了電池的工作效率。本發明的圓柱電池製造方法可通過光電開光等工具定位檢測所述第一極耳能夠 穿過所述極耳孔的位置，迅速、準確地進行定位，進一步提高圓柱形電池的安裝效率。
圖1為現有技術中圓柱形電池的剖視圖；圖2為現有技術中圓柱形電池的絕緣板立體圖；圖3為現有的圓柱形電池製造方法中將極組放入外殼的剖視圖；圖4為現有的圓柱形電池製造方法中將絕緣板放置在極組端面的剖視圖；圖5為現有的圓柱形電池製造方法中輥槽工藝後的圓柱形電池剖視圖；圖6為現有的圓柱形電池製造方法中將鋼芯放入極組中間的圓柱形電池剖視圖；圖7為本發明的圓柱形電池製造方法得到的圓柱形電池第一種具體實施方式
剖 視圖；圖8為本發明的圓柱形電池製造方法中絕緣板的第二種具體實施方式
立體圖；圖9為本發明的圓柱形電池製造方法中將鋼芯放入極組中間的圓柱形電池剖視
圖10為本發明的圓柱形電池製造方法中將絕緣板放置在極組上端面的剖視圖；圖11為本發明的圓柱形電池製造方法中輥槽工藝後的圓柱形電池剖視圖。
具體實施例方式第一
具體實施例方式如圖7所示，圓柱形電池包括圓筒狀外殼1、設置在外殼1內卷繞形成的極組3、安 裝在外殼1 一端的蓋板2、設置在極組3中間的圓柱狀鋼芯4等部件。圓柱狀外殼1 一般由鋁(Al)、鐵(Fe)或包含鋁或鐵的金屬合金製成，其一端封閉， 另一端敞開，其敞開端通常具有一個徑向向內延伸的卷邊11，用於將蓋板2包合固定在外 殼1內部，殼體1上還具有一個輥壓形成的凹槽12，該凹槽設在蓋板2和極組3之間用於將 兩者隔開，並起到向上、向下擠壓固定兩者位置的作用。蓋板2中具有用於和電器的電極直接接觸的電極蓋，還可包括印刷電路板、溫度 控制裝置、絕緣填料等部件。作為圓柱形電池的核心部件，極組3由塗有正電極激活材料的正電極片和塗有負 電極激活材料的負電極片層疊卷繞而形成一個圓柱狀卷繞體，該卷繞體中，正電極片與負 電極片之間還設有用於將兩者相互隔開的絕緣層，卷繞體之間注有電解液；極組3的上、下 兩端分別延伸出與兩種極片各自相連的極耳，其中位於蓋板2 —端的第一極耳51與蓋板2 電連接，可焊接在蓋板2中的電極片上，另一端的第二極耳52與外殼1的封閉端相連，可直 接焊接在外殼1的底部；極組3的中部通常插入一根圓柱狀鋼芯4，該鋼芯4與極組3的內 壁緊密配合用於支撐極組3的卷繞結構，以免層疊卷繞的正、負電極片發生鬆動造成電池 的內阻增大，從而影響電池的工作效率。圓柱形電池的外殼1內部還設有用於將極組3和蓋板2絕緣隔開的絕緣板6，該絕 緣板6呈圓形片狀結構，壓在極組3的上端面上並卡在外殼1上的凹槽12下，將蓋板2和 極組3絕緣隔開，本發明的絕緣板6不僅能夠阻止鋼芯4沿軸向上、下移動，其上還設有可 使第一極耳51穿過的極耳孔61。該極耳孔61在絕緣板6上的徑向位置可與第一極耳51 自極組3上引出的徑向位置相對應。自極組3向上引出時，該第一極耳51位於極組3與絕 緣板6之間的部分通常向上豎直延伸以保持其與卷繞的極片之間穩固的連接；穿過極耳孔 6並與蓋板2相連的部分才會發生彎折便於焊接或者其它連接方式的操作。在圓柱形電池 製造過程中，將絕緣板6放置在極組3的上端面時，只需通過轉動外殼1或絕緣板2調整好 兩者之間的位置關係，使極耳孔61正好與豎直向上延伸的第一極耳51相對應，再將絕緣板 6裝配在外殼1內並使第一極耳51順利穿過極耳孔61。由於絕緣板6限制了鋼芯4的軸 向運動，本實施方式的圓柱形電池能夠有效防止鋼芯4在極組3中間發生上下移動，防止該 現象對電池造成的不良影響。第二
具體實施例方式圖8所示為本發明的圓柱型電池製造方法中絕緣板6的第二種具體實施方式
立體 圖。第一極耳51 —般都為長條形金屬箔，寬度大約為3mm，通常由鋁(Al)或鋁合金製成，第 一極耳51的一端插入極組3，另一端與蓋板2電連接。第一極耳51插入極組3的一端自極 組3中層疊卷繞的極片引出，有時直接焊接在極片上並隨之被卷繞，因此第一極耳51通常也會沿寬度方向發生彎曲變形。為了使第一極耳51順利穿過絕緣板6上的極耳孔61並與 之形成更好的配合，可使極耳孔61在絕緣板6上的徑向位置與第一極耳51自極組3上伸 出的徑向位置相對應，限制了第一極耳51在極耳孔61內的晃動，進一步保障了電池結構的 穩定性。例如可將極耳孔61的形狀設置成弧形孔，該弧形孔能夠容納第一極耳51，其弧長 略大於第一極耳51的寬度，例如設置成4mm左右，其寬度略大於第一極耳51的厚度，這樣 進一步限制了第一極耳51的運動，保證其與極片之間的穩定連接。由於改進了絕緣板6的結構，本發明的圓柱形電池的製造方法不同於現有技術中 的圓柱形電池製造方法。主要包括以下步驟首先，將由正、負極片層疊卷繞而形成的極組3裝入外殼1，使自極組3向下延伸的 第二極耳52固定在外殼1的底部，並使自極組3向上延伸的第一極耳51保持豎直向上的 延伸方向。接著，將鋼芯4裝入極組3中間，對層疊卷繞的正、負極片形成支撐，使其不易發生 變形，得到如圖9所示的結構。接著，將絕緣板6放置在極組3的上端面，並使第一極耳51穿過極耳孔61，得到圖 10所示的結構。該步驟可通過以下子步驟完成首先，絕緣板6對準外殼1的敞開端；接著使絕緣 板6與外殼1之間進行相對轉動，例如可固定絕緣板6的位置，使外殼1繞軸線進行自轉； 當第一極耳51正好轉動至與極耳孔61完全對應的位置，可使第一極耳51穿過極耳孔61 時停止轉動。接著將絕緣板6安裝在外殼1內，此時第一極耳51剛好穿過極耳孔61。該步 驟中，為了更加迅速、準確地定位，提高安裝效率，可通過定位檢測找到第一極耳51與極耳 孔61完全對應、並可使第一極耳51穿過極耳孔61的位置，例如可通過光電開關進行檢測， 或採用紅外線檢測、超聲波檢測等方法。光電開關可安裝在絕緣板6上，絕緣板6與外殼1 之間相對轉動過程中，當第一極耳51進入極耳孔61在極組3的上端面的映射區域時，光電 開關檢測到光感應信號；接著通過定時器或其他控制裝置控制轉動，當轉動至第一極耳51 與極耳孔61完全對應的位置時停止相對轉動。定位檢測完成後，使第一極耳51穿過極耳 孔61並將絕緣板6裝入外殼1內固定。固定好絕緣板6之後，通過輥槽工藝在外殼3上輥壓形成凹槽12，該凹槽12正好 設置在絕緣板6的安裝位置上方，可向下擠壓絕緣板6使之與極組3形成緊密的配合，得到 圖11所示的結構。最後，將第一極耳51的自由端固定在蓋板2上，向殼體1內部注入電解液，並將蓋 板2置於外殼1的敞開端(以上步驟的順序視具體工藝而定)，再利用密封工藝在殼體1的 敞開端形成卷邊11，該卷邊11緊壓蓋板2的邊緣並將其包容在外殼1的內部形成良好的密 封，得到圖7所示的圓柱形電池。本發明的圓柱形電池的絕緣板6中，極耳孔61可不設置在絕緣板6的中心位置， 只需改變現有圓柱形電池的製造方法中先裝配絕緣板6再將鋼芯4放入極組3內的工藝過 程，而採用先將鋼芯4放入極組3內將絕緣板6放置在極組3上的工藝過程，因而極耳孔61 的大小並不需要允許鋼芯4穿過。本發明的絕緣板6能夠防止鋼芯4在電池裝配或使用過 程中沿軸向上下移動，這樣能夠避免極組3中層疊卷繞的正、負極片由於缺少支撐而發生 的鬆動，由於正、負極片的卷繞鬆動可能導致電池內阻增大，壽命減少甚至導致電池失效，因此，本發明對圓柱型電池的極片形成有效支撐，顯著提高了電池性能和工作效率，提高了 電池的壽命。另外，本發明還能夠避免鋼芯4向上移動對連接在蓋板2和極組3之間的第一 極耳51以及設置在蓋板2內部的電極蓋、印刷電路板、溫度控制裝置、絕緣填料等部件的損 壞，因此消除了該現象可能引發的電池失效、短路等隱患，進一步提高了電池的工作效率。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的 保護範圍。
權利要求
一種圓柱形電池製造方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟A將極組裝入圓柱形電池的外殼；步驟B將鋼芯裝入所述極組中間；步驟C將絕緣板放置在所述極組的上端面以限制所述鋼芯沿軸向的移動，並使自極組引出的第一極耳穿過所述絕緣板上的極耳孔；步驟D將蓋板安裝在所述外殼的敞開端，並使外殼與蓋板之間密封。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C包括以下子步驟首先，將所述絕緣板對準所述外殼的敞開端；接著，使所述絕緣板與外殼之間進行相對轉動，至所述第一極耳能夠穿過所述極耳孔 時停止轉動；最後，使所述第一極耳穿過極耳孔並將所述絕緣板裝入外殼內。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於使所述絕緣板與外殼之間進行相對旋轉 時，固定所述絕緣板，並使所述外殼繞軸線進行自轉。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於通過定位檢測找到所述第一極耳與 所述極耳孔的完全對應的位置。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於採用光電開關檢測所述第一極耳與所述 極耳孔的完全對應的位置。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於當所述第一極耳進入所述極耳孔在極組 上端面的映射區域時，所述光電開關檢測到光感應信號，控制所述絕緣板與外殼之間相對 轉動，當轉動至所述第一極耳與所述極耳孔的完全對應的位置時停止轉動。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述光電開關安裝在絕緣板上。
8.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於步驟D中，安裝所述蓋板之 前，通過輥槽工藝在所述外殼上輥壓形成凹槽，該凹槽設置在絕緣板的安裝位置上方。
9.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於所述自極組引出的第一極 耳沿豎直向上的方向延伸。
全文摘要
本發明公開了一種圓柱形電池製造方法，包括以下步驟，步驟A將極組裝入圓柱形電池的外殼；步驟B將鋼芯裝入所述極組中間；步驟C將絕緣板放置在所述極組的上端面以限制所述鋼芯沿軸向的移動，並使自極組引出的第一極耳穿過所述絕緣板上的極耳孔；步驟D將蓋板安裝在所述外殼的敞開端，並將外殼與蓋板之間密封。本發明有效防止了電池在製造或者使用過程中鋼芯沿軸向的上、下移動，對電池極組中的極片形成有效支撐，從而提高了電池的穩定性和工作效率。
文檔編號H01M2/26GK101882690SQ200910107238
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優先權日2009年5月8日
發明者任燦, 劉銘, 王春光, 陳保同 申請人:深圳市比克電池有限公司