[发明专利]铜软连接结构和锂离子电池负极铜极耳结构以及制备方法

说明书

本申请涉及有色金属领域，涉及一种铜软连接结构和锂离子电池负极铜极耳结构以及制备方法。本申请提供的一种低硬度铜材料制作铜软连接结构的制备方法，采用维氏硬度为小于50Hv、每平方厘米面积内的晶畴数＜20个，最大晶畴长度范围为5‑100mm的低硬度铜材料叠放后，在两端焊接，使得多张低硬度铜材料连接成一个整体件，在整体件的两端开设贯穿多张低硬度铜材料的通孔；并对整体件进行折弯；在折弯区域套设绝缘套管制得铜软连接结构，提高铜软连接结构的耐弯折性能。采用低硬度铜材料制备锂离子电池负极铜极耳，能够极大地提高锂离子电池负极铜极耳的耐弯折性能和超声波焊接品质。

技术领域

本申请涉及有色金属领域，具体而言，涉及一种铜软连接结构和锂离子电池负极铜极耳结构以及制备方法。

背景技术

纯铜是柔软的金属，延展性好，导热性和导电性高，因此作为电力、电缆和电气、电子元件的最常用的材料。铜排导体连接在电力行业，特别是高强度大电流的软连接方面应用广泛，常见的铜排连接有铜软连接和硬连接之分。硬连接无法有效的吸收掉产品加工精度造成的装配误差，存在安装应力过大、变形或搭接点温升过高等故障隐患。软连接由于其良好的柔韧性，在抗震方面应用有较大的优势，主要应用在结构复杂、空间有限的设备里，通过软连接区域可以一定范围内延伸或者收缩来吸收产品加工精度造成的装配误差，保证电路板上铜排固定稳定可靠，以及减少连接元件数量、减少成本和故障隐患。

铜软连接主要应用于电解铝厂、有色金属、石墨碳素、化工冶金等行业。也用于电力机车的发电机组、大型变压器与整流柜、整流柜与隔离刀开关之间的连接及母排之间的连接；特别是在新能源汽车动力电池模组领域，为了增加续航里程，新能源电动汽车需大量锂电池模块串联叠加组成，每个模块都是由若干个电池盒组合而成，其空间排分布十分复杂。为了适应不同电池模组工作环境，铜软连接作为一种软性导电装置，据空间将其连接折弯形成柔性缓冲节，可防止因短路或热胀冷缩引起开关或母线拉断问题；在装配角度上也不受限制，安装也方便灵活、散热快、导电性能好。

现有的铜软连接的中间原料，通常采用硬度较低的铜带弯曲制成，以提高其抗弯折能力。按照生产工艺不同，铜带可分为压延铜带和电解铜带。由于压延铜带的片状结晶结构、硬度较低(维式硬度50-100Hv)，具有优异的耐弯折和延伸率等性能，能够较好满足铜软连接的抗弯折等要求，目前软连接所用铜带几乎都采用压延铜带；但由于辊轧工艺限制了压延铜带的宽幅、因而价格较贵，加之压延铜带越薄，需轧制次数越多、技术难度越大，导致加工成本更大。而传统的电解铜带属于柱状结晶，硬度较大，在耐弯折和延伸率等性能方面不如压延铜带，导致越薄的电解铜带即使有成本优势，也无法满足铜软连接的抗弯折等要求。

负极铜极耳就是锂电池电芯中将正、负极引出来的金属导电体，特别是动力软包电池正负两极充放电时的接触点以及内部连接，其铜极耳的性能和质量直接影响电池充放电效率、散热等，间接关系到手机、笔记本和新能源汽车等设备的运行安全。随着新能源汽车和储能系统的高速发展，动力锂电池的负极铜极耳市场需求不断扩大；有文献报道，负极铜极耳硬度越大，超声波焊接所需功率越大，导致极耳铜与负极片的焊接强度减弱，将造成电池使用寿命缩短、甚至带来安全隐患。此外，铜极耳在电池装配的过程当中，会涉及到多次的弯折(例如，90°来回弯折测试)，由于传统铜的轧制和退火工艺的限制，目前业界的铜极耳抗弯折的性能水平在3-7次左右较为普遍。

综上所述，现有铜软连接和铜极耳的铜材料，维氏硬度最低只能到50Hv-75Hv，该硬度指标的铜带只能勉强采用“成本高、工艺难”的压延铜带工艺，耐弯折性能有待进一步提高。随着技术和产品不断升级，对于如何降低铜带的维氏硬度，进一步提高铜软连接和铜极耳的耐弯折性能，是急需待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供低一种铜软连接结构和锂离子电池负极铜极耳结构以及制备方法，旨在提高铜软连接和铜极耳的耐弯折性能，提高铜极耳的超声波焊接品质。

本申请是采用以下技术方案实现的：

在第一方面，本申请提供了一种低硬度铜材料制作铜软连接结构的制备方法，包括：