CN102569712A - 一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池制造的技术领域,涉及一种用于锂电池和锂离子电池的连接件。其特征是所述的连接件由铝极耳和电路板导电片组成，在铝极耳的一端的两个侧面上设有带镀层的凹型插槽，电路板导电片的一端设有与凹型插槽相对应的两边呈直角折起的倒“C”形插片，插片插入凹型插槽后呈紧密连接状态。采用本发明所述的方法，当通过较大电流后，带镀层的凹型插槽铝极耳的温度比相应尺寸的长条形镀镍铝极耳的温度低6～12℃，且铝极耳占据的空间小，提高了电池的安全性，可用于不同结构的锂电池或锂离子电池，特别适用于大功率锂电池或锂离子电池。
Description
技术领域
本发明属于电池制造的技术领域,涉及一种用于锂电池和锂离子电池的带镀层的凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件，该连接件用于不同结构的锂电池或锂离子电池，特别适用于大功率锂电池或锂离子电池。
背景技术
可移动电子设备的快速发展，对锂电池和锂离子电池提出了更高的要求。这里的锂离子电池包括聚合物锂离子电池、软包装锂离子电池、钢壳锂离子电池和塑料壳锂离子电池。锂电池和锂离子电池的结构主要分为卷绕式和层叠式两大类。制备锂电池和锂离子电池时，首先制成正极极片和负极极片，再采用铆接、超声波点焊或激光焊等方式，在正极极片上连接用来传输电流的铝极耳，然后在铝极耳上用铆接、超声波点焊或激光焊等方式连接上镍极耳的一端（即“转镍”），最后将镍极耳的另一端连接到IC电路板上。正极极片到IC电路板之间存在“铝-铝”、 “铝-镍”、“镍-铜”连接点或焊点。由于这些连接点或焊点属于点连接，连接点或焊点的面积小，存在连接或焊接不牢、虚连接或虚焊、连接点或焊点间接触电阻大、连接点或焊点易于在存放或使用过程被氧化等问题，使制备电池存在批次性能不稳定等问题。电池放电时，特别是大电流放电时，连接点或焊点存在电阻过大、不均匀，导致发热量过大等问题，明显减弱了电池对外做功能力，电池使用的不安全性增强。在充电时，可能因连接点或焊点存在上述问题而造成充电困难，引起电池的发热、燃烧等安全隐患。为此，近年来，一些研究人员试图在铝极耳上镀镍或其它合金，以实现减化电池的制备步骤和改善批量电池一致性的目的。
实用新型专利200820009887.0涉及一种在铝带基材一端表面覆上镍、铜、锡或其它可以直接上锡的金属的铝极耳。实用新型专利ZL2008202125092涉及一种锂电池铝极耳，包括带状铝条，在铝条的一端有化学镀镍层。申请号200810143389X的发明专利公开了一种锂离子电池正极极耳及其制备方法。该专利在铝基体层一端的上下表面用电镀或非电镀的方法形成结合牢固的非铝金属层，如镍或锡镍合金层。实用新型专利200820215661.6及申请号为200810236321．6的发明专利均涉及一种一端有镍层的铝极耳。其中，镀镍层呈包裹式或在极耳片体的一端的正反两面或只在正面或只在反面上。实用新型专利200920063603.0涉及一种在铝材的一端复合了非铝合金的极耳。申请号2010101101270的发明专利涉及在SUS430不锈钢带、铜带、铝带、镍带基底的一侧端部先镀覆一层镍镀层，再镀覆一层锡镀层的方法，以制备极耳。实用新型专利200920058776.3涉及一种不需转镍的铝极耳结构，其正极在铝极耳外镀镍。实用新型专利200920042215.4涉及一种聚合物锂电池使用的铝极耳卷料，该种铝极耳与卷盘之间有一段镍金属或镀镍层。
由于正极极片到IC电路板之间的连接部位主要起着导电和散热作用。在进行大电流充放电时，以上连接部位可能因受热膨胀,影响连接性能，造成连接点接触电阻的变化，因此，在采用镀层铝极耳的锂电池中，铝条、铝与镀层之间形成合金的界面以及镀层本身的电阻率、导热系数及线膨胀系数均对导电和散热作用有影响。
从电阻率来看，在20℃时，常见金属的电阻率分别为铜1.678μΩ·cm，铝2.65μΩ·cm，镁4.39μΩ·cm，镍6.93μΩ·cm（（Hohn A. Dean, Lange's Chemistry Handbook，第15版，出版社：McGraw-Hill, 1999年），铝合金的电阻率分别为，铝硅镍合金5.95μΩ·cm，铝铜镍合金5.95μΩ·cm，铝镁镍合金9.12μΩ·cm（郑峰主编，铝与铝合金速查手册，化学工业出版社，北京：2008.7.第1版）)，可见，通常铝合金的电阻率比纯铝和纯铜的大一倍以上，而与镍的电阻率相差不大。在极耳上通过大电流时，铝条与镀层中间形成的合金部位的发热量大。而当镀层为镍层时，镀镍层的发热量也较大。
从25℃的金属导热系数来看，金属银429W/(mK)、铜401W/(mK)、铝237W/(mK)、镁156W/(mK)、镍90.9W/(mK) （Hohn A. Dean, Lange's Chemistry Handbook，第15版，出版社：McGraw-Hill, 1999年），铝合金的导热系数分别为，铝硅镍合金159.1W/(mK)，铝铜镍合金113W/(mK)，铝镁镍合金92.1W/(mK)。可见，铝合金的导热系数比纯铝和纯铜的小得多，只比金属镍的略大一些。当极耳上各部分产生的热量相同时，铝条与铜镀层的散热速率快，铝合金及镀镍层的散热速率最慢。可见，采用镀镍铝极耳的锂电池中，往往是镀镍层与铝条中间的合金层的电阻率最大，产生的热量最大，散热效果不好，因此，与“转镍”情形相比，同样大小的长条形的镀镍铝极耳，在大电流放电条件下，还是容易因发热而产生高温。
考虑到不同电池企业生产的锂电池及锂离子电池的结构不同，即使同一企业生产的锂电池和锂离子电池也要依据电池类型、电池结构而采用不同尺寸的极耳，因此必须为每一种锂电池量身定做极耳。为了克服以上不足，在兼顾减小铝材使用量、铝材散热速度、极耳尺寸，特别是考虑极耳制备的标准化和装配的方便，避免电池企业改变电池产品品种时极耳的浪费，本发明涉及一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件。将这种凹型插槽带有镀层的铝极耳应用于锂电池及锂离子电池中，与配对的IC电路板的金属插片接口可以方便地铆接或焊接。避免了极耳电池装配过程的“转镍“过程，减少电池的制备步骤，即使在大电流放电的条件下，不容易因发热而产生高温，改善了电池的安全性。
发明内容
本发明提供了一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件，其特征是连接件由铝极耳和电路板导电片组成。在铝极耳的一端的两个侧面上设有带镀层的凹型插槽，电路板导电片的一端设有与凹型插槽对应的两边呈直角折起的倒“C”形插片，插片插入凹型插槽后呈紧密连接状态。在带镀层的凹型插槽的侧面已用电镀或化学镀的方法镀有镍、铜、铜合金或镍合金的导电镀层。
所述的凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件，用于锂电池或锂离子电池。
采用本发明所述的方法，当通过较大电流后，镀层铝极耳的温度比相当尺寸的长条形镀镍铝极耳的温度低6～12℃，且铝极耳占据的空间小，提高了电池的安全性。
附图说明
图1是带镀层的凹型插槽式铝极耳的立体结构视图。
图2是带镀层的凹型插槽式铝极耳的横向剖面图。
图3是IC电路板导电片的金属插片。
图4是带镀层的凹型插槽铝极耳与IC电路板导电片装配的示意图。
在图1和图2中，1为条状铝片，2为凹型插槽的侧面上导电镀层，3为凹型插槽。
在图3中, 4为与凹型插槽相对应的IC电路板导电片的插片，5为IC电路板导电片。
在图4中, 1为条状铝片， 4为IC电路板导电片与凹型插槽相对应的插片，5为IC电路板导电片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进行进一步的说明。实施例仅是对本发明的进一步补充和说明,而不是对本发明的限制。
实施例1
一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件，其中：
铝极耳的外形为条状，铝片1的总尺寸为35mm×3mm×4mm (长×宽×高)，带有凹型插槽3的一端长度为15mm；凹型插槽3总尺寸为15mm×1mm×1.5mm (槽长×槽深×凹型口宽)，在凹型插槽3的侧面上镀有镍金属导电镀层2。
IC电路板导电片5的总尺寸为45mm×3mm×4mm (长×宽×高)，其中带有插片4的一端的长度为15mm；插片4总尺寸为15mm×1.5mm×1mm (长×宽×高)。
使用时将纯铜的IC电路板的导电片插片4插入铝极耳凹型插槽3中，并以焊接的方式将导电片插片4与铝极耳的镀层2相连，如图4和图1所示。
经模拟测试，当通过10安培电流后，镀层铝极耳的温度比尺寸为35mm×3mm(长×宽)的长条形镀镍铝极耳的温度低8.5℃，且铝极耳占据的空间小，提高了电池的安全性。
实施例2
一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片连接件，其中：
铝极耳的外形为条状，铝片的总尺寸为65mm×5mm×6mm (长×宽×高)，带有凹型插槽3的一端的长度为20mm；凹型插槽3总尺寸为20mm×1.5mm×2mm (槽长×槽深×凹型口宽)，在凹型插槽3的侧面上镀有铜合金导电镀层2。
IC电路板导电片5的总尺寸为75mm×5.5mm×4mm (长×宽×高)，其中带有插片4的一端的长度为20mm；插片4总尺寸为20mm×2mm×1.5mm (长×宽×高)。
使用时将纯铜的IC电路板的导电片插片4插入铝极耳凹型插槽3中，并以焊接的方式将插片与镀层2相连，如图4和图1所示。
经模拟测试，当通过15安培电流后，镀层铝极耳的温度比尺寸为65mm×5mm(长×宽)的长条形镀镍铝极耳的温度低11℃，且极耳占据的空间小，提高了电池的安全性。
实施例3
材料及总尺寸同实施例1，所不同的是在凹型插槽3的侧面上镀有镍合金导电镀层2，如图1所示。
经模拟测试，当通过12安培电流后，镀层铝极耳的温度比尺寸为35mm×3mm(长×宽)的长条形镀镍铝极耳的温度低9.5℃，且铝极耳占据的空间小，提高了电池的安全性。
实施例4
材料及总尺寸同实施例2，所不同的是在凹型插槽3的侧面上镀有铜金属导电镀层2，如图1所示。
经模拟测试，当通过12安培电流后，镀层铝极耳的温度比尺寸为35mm×3mm(长×宽)的长条形镀镍铝极耳的温度低10.5℃，且铝极耳占据的空间小，提高了电池的安全性。
Claims (3)
1.一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件,其特征是所述的连接件由铝极耳和电路板导电片组成，在铝极耳的一端的两个侧面上设有带镀层的凹型插槽，电路板导电片的一端设有与凹型插槽相对应的两边呈直角折起的倒“C”形插片，插片插入凹型插槽后呈紧密连接状态。
2.根据权利要求1所述的一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件,其特征是在凹型插槽的侧面上镀有镍、铜、铜合金或镍合金的导电层。
3.根据权利要求1所述的一种凹型插槽式铝极耳与电路板导电片的连接件,其特征是所述的连接件用于锂电池或锂离子电池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120711 |