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一种软包锂电池极耳

阅读：999发布：2021-12-02

专利汇可以提供一种软包锂电池极耳专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种软包锂电池极耳，本实用新型极耳适用于软包锂电池的正负极极耳的制备与线路板的焊接。本实用新型极耳选用SUS430不锈钢带、铜带、铝带、镍带等导电材料作为基底，在基底的一侧端部先镀覆一层镍镀层，在镍镀层上再镀覆一层锡镀层(镍带上直接镀覆一层锡镀层)，从而得到具有较低的生产成本、良好的焊接性以及合适的导热性的极耳。采用本实用新型可以对正负极极耳同时进行焊接，并且在焊接中产生热量较少，在保证了高强度的焊接性能的同时还保护了电池。，下面是一种软包锂电池极耳专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种软包锂电池极耳，其特征在于，所述的极耳是以SUS430不锈钢带、铜带、铝带或镍带作为基底，在基底一侧的一端部先镀覆一层镍镀层，在镍镀层上再镀覆一层锡镀层，或者直接在基底一侧的一端部镀覆一层锡镀层；所述的镍镀层厚度0.5～2μm；所述的锡镀层的厚度为3～10μm。
2.根据权利要求1所述的一种软包锂电池极耳，其特征在于，所述的基底为SUS430不锈钢带，厚度为0.03～0.10mm。

说明书全文

一种软包锂电池极耳

技术领域

[0001] 本实用新型公开了一种软包锂电池极耳，本实用新型极耳适用于软包锂电池的正负极极耳的制备与焊接，特别适用于一种超薄软包锂电池的正负极极耳的制备与焊接，该电池用于有源RFID、有源IC卡、音乐卡、贺卡等产品。

背景技术

[0002] 随着科学技术的发展，具有有源RFID、有源IC卡得到了越来越广泛的研究，一种超薄软包锂电池以其重量轻、比能量大、绝缘性好、成本低等优点成为有源RFID、有源IC卡最适合的电源。

[0003] 目前，软包锂电池极耳包括用金属铝制作的正极极耳和用金属镍、金属铜制作的负极极耳，技术存在诸多问题，将目前技术用作超薄软包锂电池中会带来进一步的问题：1、由于铝的不可焊接性，用金属铝制作的正极极耳需要转镍，然而转镍操作麻烦，且人工成本增加并且转镍后的极耳易脱焊且易折断。2、在普通的软包锂电池中用镍带做负极极耳，但镍的价格昂贵，对于降低生产成本不利。3、极耳的焊接通常采用超声波焊接或者激光焊，然而这些焊接方法产生的热量会对软包锂电池产生的防漏性能产生较大影响，特别对于这种超薄软包锂电池破坏更大，首先，焊接产生的热量会破坏铝塑膜，造成电池短路；其次，焊接产生的热量会通过极耳传入电池内部，使电池发生漏液、鼓胀、甚至将金属锂熔融，严重损害软包锂电池的使用寿命和电池性能。

[0004] 对于以上问题，本领域技术人员提出了各种解决方法。

[0005] 中国专利CN101414673A中提到，在铝极耳的一端部上设有镀镍层，使极耳可以直接和保护电路进行焊接，减少极耳的弯折次数，也不会造成脱焊。但是铝上镀镍的各种方法均有不同的问题，用电镀和化学镀的方法在铝带两侧上镀镍，会造成铝带韧性变差，并且超薄软包锂锰电池的极耳需要用很薄的材料制成，若用电镀或化学镀的方法制备出的铝带镀镍作为极耳，十分容易造成极耳断裂，降低产品合格率和使用寿命；若用磁控溅射或真空蒸镀的方法制备铝带镀镍，则制备极耳的成本较高，对降低电池的生产成本不利。 [0006] 中国专利CN101162778A中提到，在铜基体层表面覆设有锡镍合金层，代替镍极耳作为负极极耳，该发明极耳可以代替镍极耳，降低生产成本。但是铜也具有比较高的成本，对降低成本也不利，同时也不能满足超薄软包锂电池与待焊材料的焊接。 [0007] 并且，以上所述的进行改进后的以铝、铜作为材料的极耳还有一个问题：由于其导热性好，在焊接的过程中产生的热量会在极耳上迅速传导，热量过大会破坏铝塑膜的绝缘层和极耳胶，过长时的加热也会将电池负极的金属锂熔融，损害的使用寿命和电池性能。 [0008] 目前，对极耳的主要研究方向都集中在极耳的材料选用和焊接方法，对焊接时产生的热量对电池的影响还很少有研究，实用新型内容

[0009] 本实用新型的目的意在克服上述现有技术的不足，提供一种软包锂电池极耳。本实用新型的极耳具有较低的生产成本、良好的焊接性以及合适的导热性；采用本实用新型的极耳的焊接效果好，且焊接过程中不会对电池内部产生破坏。

[0010] 本实用新型的目的是通过下述方式实现。

[0011] 一种用于有源RFID、有源IC卡的超薄型一次软包锂电池的正负极极耳，以金属带材(如：SUS430不锈钢带、铜带、铝带或镍带)为基底，在基底的一侧的端顶部镀覆有双层膜结构，底层为镍镀层，表层锡镀层；或者直接在基底的一侧的端顶部镀覆锡镀层。镍镀层厚度0.5～2μm；锡镀层的厚度为3～10μm。

[0012] 本实用新型基底优选厚度为0.03～0.10mm厚的SUS430不锈钢带。这是由于不锈钢带与铝带相比，不锈钢带具有较好的亲和力，在不锈钢带上可以直接电镀镍、锡等金属，省去了转镍的工序；与镍带、铜带相比，430不锈钢带的价格只有镍带的十分之一左右，只有铜带价格的四分之一左右，使用不锈钢带可以在很大程度上降低超薄型软包锂电池的生产成本。

[0013] 本实用新型底层的镍镀层采用直流电镀的工艺制备而成。镍镀层的厚度为0.5～2μm。镍镀层可以提高极耳的强韧性和耐腐蚀能力，使极耳不易被折断，且镍镀层与钢带还有很好的结合力，使极耳在焊接之后不易脱落。镍镀层的厚度特选在0.5到2μm的范围内，在镍镀层小于0.5μm的情况下，过薄的镀层对材料的耐腐蚀能力、强韧性没有明显提高；
在镍镀层大于2μm的情况下，会使得生产成本比较高，此外，镀层太厚会导致内应力增加，不利于在其之上镀其他镀层的性能要求。

[0014] 本实用新型的表层为锡镀层，采用直流电镀工艺制备而成。表层为厚度为3～10μm。锡镀层可以使得超薄软包锂电池极耳的焊接性能有较大的提高，同时锡镀层还可以提高极耳的韧性。若锡镀层小于3μm，极耳在与极片的焊接时，不能产生足够的结合力，使超薄型锂软包电池在使用过程中，极耳容易脱落，影响超薄型锂软包电池的成品率和正常使用寿命，进而影响有源RFID、有源IC卡的使用寿命；若锡镀层大于10μm，过厚的锡镀层会使生产升本较高，同时，锡镀层过厚还会增加超薄型锂软包电池的厚度，使其无法在有源IC卡中使用。

[0015] 本实用新型所设计出的独特的镍、锡双层膜或锡单层膜构造在应用到激光焊接方面可以产生特别和良好的应用效果。因为锡的熔点较低，只需要较低的热量就可以将镀覆双层膜的极耳与待焊金属结合在一起，如果不采用镀锡极耳，其基体材料与被焊接金属的熔点不同，就要采用电阻焊或超声波或氩弧焊等焊接方式，而这几种焊接方式的焊接时间都较长，高热量会通过极耳传导对电池形成必然的伤害，有热传导的发生对软包锂锰电池的防漏性能产生影响，特别对于超薄软包锂电池破坏更大。所以发明人通过多次测试实验发现采用本实用新型的极耳，在对应于极耳镀有镍、锡双层膜或锡单层膜的一端部的未镀膜一侧进行激光照射，让极耳与待焊金属结合在一起，能达到焊接牢固、不会对电池内部产生破坏以及成本低的良好效果。附图说明

[0016] 图1为本实用新型实施例1中极耳双层膜结构示意图，图中1为430不锈钢带基底，2为镍镀层，3为锡镀层。

[0017] 图2为本实用新型实施例2中极耳采用镍带为基底的结构示意图，图中4为镍带基底，3为锡镀层。

具体实施方式

[0018] 以下实施例旨在说明本实用新型而不是对本实用新型的进一步限定。 [0019] 实施例1

[0020] 0.45mm厚软包锂电池与超薄型线路板的焊接。

[0021] 本实施例极耳是在厚度为0.05mm的SUS430不锈钢带基底1一侧的一端部先镀覆一层镍镀层2，在镍镀层2上再镀覆一层锡镀层3，镍镀层2厚度为1μm；锡镀层3的厚度为5μm。

[0022] 其具体制备过程如下：

[0023] (1)镀前表面预处理：

[0024] 为了使镀层与基底结合良好，在电镀前对上述钢带进行如下的表面预处理。由于所用钢带的表面已比较平整，镀镍前不需要磨光和机械抛光，直接进行除油处理。本例采用化学高温除油方法。

[0025] 除油液为：NaOH 70g/L；

[0026] Na2CO3 40g/L；

[0027] Na3PO4 25g/L；

[0028] Na2SiO3 10g/L；

[0029] 除油液温度：80℃；

[0030] 除油时间：3min；

[0031] 除油完全后，用蒸馏水将试样表面冲洗干净，再放入活化剂中进行活化； [0032] 活化剂组成：3vol％HCl；

[0033] 活化时间：1min。

[0034] (2)直流电镀镍镀层

[0035] 镀液包括：NiSO4·7H2O 200g/L；

[0036] NiCl2·6H2O 50g/L；

[0037] H3BO3 30g/L；

[0038] 烯丙基磺酸钠 1g/L；

[0039] 丁炔二醇 0.5ml/L；

[0040] 糖精 0.9g/L；

[0041] 直流电镀工艺参数：电流密度： 5A/dm2；

[0042] pH值： 4；

[0043] 温度： 50℃；

[0044] 阳极：镍板；

[0045] 电镀时间：1min；

[0046] 镀层厚度：1μm

[0047] pH值通过HCl溶液和NaOH溶液调节。

[0048] (3)直流电镀锡镀层

[0049] 镀液包括：SnSO4 50g/L；

[0050] H2SO4 70g/L；

[0051] β-萘酚 0.7g/L；

[0052] 明胶 2g/L；

[0053] 电镀工艺参数：电流密度：0.5A/dm2；

[0054] 温度： 25℃；

[0055] pH值： 4；

[0056] 阳极：锡板；

[0057] 镀层厚度： 5μm

[0058] (4)将镀好的钢带用蒸馏水冲洗，然后烘干；

[0059] (5)将镀好的钢带置于120～200℃条件下保温，以除去在电镀过程中镀层中产生的氢。

[0060] (6)激光焊接：

[0061] 激光波长：1.06μm；激光输出功率：20W；

[0062] 激光输出频率：2000HZ；激光脉冲宽度；100nm；

[0063] 激光照射时间：10ms。

[0064] 实施例2

[0065] 0.45mm厚软包锂电池与超薄型线路板的焊接；

[0066] 本实施例极耳是在厚度为0.05mm的镍带基底4一侧的一端部镀覆一层锡镀层3；锡镀层3的厚度为3～10μm。其电镀和激光焊接处理条件和步骤同实施例1，只是无直流电镀镍镀层这一步骤。

[0067] 性能测试

[0068] 按照下述方式制作出样品，作为比较例。

[0069] 比较例1：选用厚度为0.05mm的430不锈钢带作为极耳，与超薄型线路板采用激光进行焊接。为达到合适的焊接强度，通过实验得到较好激光焊接工艺如下： [0070] 激光波长： 1.06μm；激光输出功率：37W；

[0071] 激光输出频率：2000HZ；激光脉冲宽度；100ns；

[0072] 激光照射时间：16ms。

[0073] 比较例2：选用厚度为0.05mm的铝极耳，与超薄型线路板采用激光进行焊接。为达到合适的焊接强度，通过实验得到较好激光焊接工艺如下：

[0074] 激光波长： 1.06μm；激光输出功率：35W；

[0075] 激光输出频率：2000HZ；激光脉冲宽度；100ns；

[0076] 激光照射时间：15ms。

[0077] 比较例3：选用厚度为0.05mm的铜极耳，与超薄型线路板采用激光进行焊接。为达到合适的焊接强度，通过实验得到较好激光焊接工艺如下：

[0078] 激光波长： 1.06μm；激光输出功率：33W；

[0079] 激光输出频率：2000HZ；激光脉冲宽度；100ns；

[0080] 激光照射时间：15ms。

[0081] (激光焊接功率、时间比较)

[0082] 对实施例1和比较例1、2、3激光焊接的功率、时间进行比较，见表1。 [0083] 表1焊接功率、时间比较表

[0084]功率时间
实施例1 20w 10ms
比较例1 37w 16ms
比较例2 35w 15ms
比较例3 33w 15ms

[0085] 通过上述评定可以看出，本实用新型的实施例在激光焊接时所用功率和时间均为最低，因此产生的热量要明显小于其他极耳在激光焊接时产生的热量。 [0086] (与超薄型线路板焊接的成品率)

[0087] 对实施例1和比较例1、2、3各制备200个样品，对样品成品率进行比较，见表2。 [0088] 成品标准：焊接后线路板无穿孔，且极耳与线路板紧密结合。结合力需0.2kgf以上，结合力用拉力计进行测试。

[0089] 表2成品率比较表

[0090]成品率
实施例1 99.5％
比较例1 64％
比较例2 83％
比较例3 77.5％

[0091] (与超薄型线路板的焊接结合力测试)

[0092] 对实施例1和比较例1、2、3各制备200个成品，对每个样品进行结合力测试，计算每种方式的结合力平均值，见表3。

[0093] 表3结合力比较表

[0094]结合力(Kgf)
实施例1 2.27
比较例1 0.59
比较例2 0.89
比较例3 0.81

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