CN101569032B - 电池电极的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄电池电极的制作方法，该方法能够节省成本并且制作具有各种尺寸和形状的产品。本方法包括(A)制备电极板，(B)将电极板切削成符合电极的宽度，从而提供单元电极板，及(C)去除单元电极板的至少一个角区域。

Description

电池电极的制作方法
技术领域
本发明涉及制作电池电极的方法，特别涉及制作蓄电池电极的方法，该方法能够节省费用并且能够制造具有各种尺寸和形状的产品。
背景技术
通常，化学电池是指由正电极、负电极和电解液组成的应用化学反应来产生电能的电池，分为一次性使用的原电池和可以充放电的能够重复使用的蓄电池。由于蓄电池具有可充放电特性的优势，其应用逐渐增加。
在蓄电池中，锂蓄电池每单位重量具有较高的能量密度，因此被广泛用作电子通信装置和大功率混合动力车的动力源。
锂蓄电池包括由正负电极组成的电极组、配置在正负电极之间的隔膜、以及分别与正电极和负电极连接的正电极柱头和负电极柱头。通常，通过使用金属模具将电极板成形为预定电极图案的方式制作例如正负电极的电极。
在使用金属模具制作电极的情况下，必须为在电极板中确定的每个电极的四边提供相应的大于电极板厚度的10％的公差。为了确保公差必须去除电极板的一部分，因而导致原材料的浪费。于是，制作电极的成本可能增加并且电极的生产率可能大大降低。
就此而言，在使用金属模具制作电极后，粘附于金属模具的碎屑可能落到电极板上，从而可能引起微短路。这会导致装有这样电极的电池的可靠性降低。为了避免这种缺陷，必须在电极下布置额外的树脂层或薄膜等，而这会产生问题。
此外，因为金属模具具有固定的尺寸和形状，使用一个金属模具仅能制作一种类型的具有固定尺寸和形状的电极。于是，在电极的尺寸和形状根据客户需求或市场环境的变化必须进行即便是极微小的改变的情况下，必须替换掉所有用来制作电极的设备。
发明内容
因此，本发明设计用来解决在相关技术中遇到的问题，并且提供制作电池电极的方法，此方法使原材料的浪费最小化、避免碎屑的出现并且能够制造具有各种尺寸和形状的电极。
为克服上述问题，本发明提供了制作电池电极的方法，包括：
(A)制备电极板；(B)将电极板切削成符合电极的宽度，从而提供单元电极板；以及(C)去除单元电极板的至少一个角区域。
电极板可以包括位于其侧边的空白区域，在该空白区域没有涂敷活性材料。
(A)制备电极板，可以包括：(A1)制备其两侧均包括空白区域的初级电极板；及(A2)切割初级电极板，由此提供电极板。
(A2)切割初级电路板可以以例如沿着关于初级电极板宽度的中心线进行切割的方式来执行。
(B)对电极板的切削可以以剪式的方式执行。
(C)去除单元电极板的至少一个角区域可以通过使用具有以预定图形去除相应角区域形状的平面形状的剪切工具来执行。
单元电极板可以包括位于其侧边的空白区域，在该空白区域没有涂敷活性材料，并且(C)去除至少一个角区域可以以去除空白区域中的相对的第一和第二角区域的方式执行。
(C)去除至少一个角区域可以以顺序去除第一和第二角区域的方式执行。
(C)去除至少一个角区域，可以包括：在第一角区域上放置剪切模具；使用切削工具去除单元电极板的第一角区域；移动单元电极板使得切削工具位于第二角区域上；以及使用切削工具去除单元电极板的第二角区域。
(B)切削电极板和(C)去除至少一个角区域可以以连续处理的方式执行。
此电极可适用于锂蓄电池。
在根据本发明的电池电极制作方法中，因为将初级电极板或电极板顺序切割成电极，可以降低电极的生产成本并且能够提高配备所制作电极的电池的可靠性。
更具体地说，对初级电极板或电极板进行剪切以使得剪切电极具有预定宽度和长度，因此可以对初级电极板或电极板进行剪切而不存在材料损失。于是，原材料的损失得以最小化，因而极大地降低了生产成本。
此外，因为通过切割或剪切对初级电极板或电极板进行切削，可以避免碎屑的产生。于是，避免了微短路，并且因此配备所制作电极的电池的可靠性得以提高。另外，不需要提供额外的树脂层或薄膜来避免碎屑的产生。
根据本发明，使用适于以剪取方式操作的切削工具对电极板进行剪切，于是在自动设备中进行剪切处理。另外，第二步骤的剪切和第三步骤的去除角区域可以连续地在自动设备中执行以实现处理的简化和生产率的提高。
在本发明中，由于可以根据电极的预定宽度和长度很容易地控制第一步骤中的切割位置和第二步骤中的剪切位置，所以能够没有限制的制作具有各种尺寸的电极。在第三步骤中，使用切削工具将电极板的角区域顺序去除，从而具有期望尺寸的柱头接合部能够被放置于期望的位置。
换句话说，根据本实施例，包含具有各种位置和尺寸的柱头接合部的具有各种形状或尺寸的电极能够不被限制的制作。于是，在电极的形状或尺寸必须改变时，可以通过已有设备中调整剪切位置来制作预定的电极，而不会增加建造或购买新设备的负担。采用这种方式，根据本发明的制作电池电极的方法能够应对各种客户需求和市场变化。
附图说明
图1是例示了装配有通过根据本发明实施例的方法制作的电极的锂蓄电池的透视图；
图2是例示了通过根据本发明实施例的方法制作的电极的俯视图；
图3是例示了根据本发明实施例的电极制作方法的流程图；
图4是例示了根据本发明实施例的电极制作方法的第一步骤的透视图；
图5是例示了根据本发明实施例的电极制作方法的第二步骤的透视图；及
图6至图10是例示了根据本发明实施例的电极制作方法的第三步骤的透视图。
附图中参考数字的说明：
10：锂蓄电池       20：电极组
22：正电极         24：负电极
26：隔膜           32：正电极柱头
34：负电极柱头     40：壳体
42：粘合区         50：电极
50a：集流器        50b：活性材料
50c：柱头接合部    521、561、581：空白区域
52：初级电极板
56：电极板         58：单元电极板   58c：第一角区域
58c’：第二角区域  60：切割工具     62：剪切工具
64：切削工具
具体实施方式
下面，通过参考附图对根据本发明的实施例的电池电极制作方法进行说明。
图1是例示了装配有根据本发明的实施例制作的电极的锂蓄电池的透视图。
如图1所示，根据本发明的锂蓄电池10包括由第一电极22(阴极，以下称为“正电极”)、第二电极24(阳极，以下称为“负电极”)和位于正负电极之间的隔膜26组成的电极组20，分别与正电极22和负电极24相连的第一电极柱头32(以下称为“正电极柱头”)和第二电极柱头34(以下成为“负电极柱头”)，以及用于将电极组20、正电极柱头32和负电极柱头34容纳于其中同时外露正电极柱头32和负电极柱头34的末端的电池壳体40。
根据电池的类型，可以将液态的电解液注入电池壳体40中，隔膜也可以用作电解质。或者，在液态电解液被注入电池壳体40中以后，在其中加入可聚合成分，最后得到聚合状态的电解液。
在本实施例中，虽然电池壳体40被表示为由使用粘合区域42密封的小袋组成，但本发明不限于此。特别地，由金属或塑料材料制成并且具有圆形或棱形形状的壳体也可以用作电池壳体，这些形状或材质的壳体也包含在本发明范围内。
下面将参考图2对图1中所示的正电极22和负电极24进行详细说明。由于正电极22和负电极24在除柱头接合部50c(见图2)的位置以及集流器和活性材料的构成以外的基本结构非常相似或相同，下面将正电极22和负电极24统一称作电极50。
图2是通过根据本发明实施例的方法制作的电极50的平面图。
参照图2，根据本实施例的电极50包含集流器50a和在集流器50a的至少一侧使用的活性材料50b。
就此而言，假如电极50是正电极，举例来说，集流器可由铝制成而活性材料50b可以由锂基变换金属氧化物制成。假如电极50是负电极，举例来说，集流器50a可以由铜制成而活性物质50b可以由含碳物质制成。然而，本发明不限于此，电极50的集流器50a和活性材料50b可以由上述材料以外的其他材料制成，并且也包含于本发明范围内。
电极50具有在电极一侧凸出的柱头接合部50c。毫无疑问，柱头接合部50c可以具有各种形状并且可以在各种位置形成。用于连接正电极柱头32(见图1)或负电极柱头34(见图1)的柱头接合部50c优选由其上不包含活性材料50b的空白部分组成，这使得正电极柱头32或负电极柱头34可以通过焊接有效地连接至电极50。
下面通过参考图3至图5和图6至图10来详细说明电极50的制作方法。
图3是例示了根据本发明实施例的电极制作方法的流程图。
参照图3，根据本发明实施例的电极制作方法包含制备电极板的第一步骤(ST10)、将电极板切削为单元电极板的第二步骤(ST20)及切除单元电极板的角区域的第三步骤(ST30)。
以下，通过参考图4至10详细描述根据此实施例的方法的第一步骤(ST10)、第二步骤(ST20)和第三步骤(ST30)。
图4是表示根据本发明实施例的方法的第一步骤(ST10)的透视图，图5是表示根据本发明实施例的方法的第二步骤(ST20)的透视图。此外，图6至10是表示根据本发明实施例的方法的第三步骤(ST30)的透视图。
如图4所示，在第一步骤(ST10)，初级电极板52被切割以制备电极板56(见图5)。
具体而言，首先制备在两侧边缘区域均提供了空白区域521的未涂活性材料的初级电极板52，接着使用如切割刀片60的工具对初级电极板52进行切割。通过切割，初级电极板52被切割成具有预定宽度(T1)的有效电极50(见图2)。
在示例中，初级电极板52被如此制备：在具有电极预定宽度(T1)的双倍宽度的集流器50a(见图2)上除其中两侧边缘区域(即两个空白区域521)以外的部分涂上活性材料50b(见图2)，接着沿相对于横向(图中的y轴)的中轴划分的纵向中心线对初级电极板52进行切割。
然而，本发明不限于上述方式，初级电极板52可以被切割成具有各自不同的宽度(T1)的电极板56，这也包含于本发明的范围内。
根据此实施例，由于初级电极板52被切割成电极板56以匹配电极50的预定宽度(T1)，能够利用所有的初级电极板52而没有废弃任何材料，因此最小化了用于初级电极板52的材料的浪费。
接着，如图5所示，在第二步骤(ST20)中，使用剪切工具62将在其一侧边缘区域具有空白区域561的电极板56切削成或更确切地说剪切成单元电极板58。就此而言，电极板56被剪切以匹配电极50的预定长度(T2)。
在此实施例中，由于电极板56被剪切以匹配电极50的预定长度(T2)，所有电极板56都能被使用而没有浪费材料，因此最小化了用于电极板56的材料的浪费。
剪切工具62可以剪刀的工作方式操作。根据这种工作方式，使用剪切工具62以一定的时间间隔对电极板56进行切削同时通过将电极板56放置在其上的传送带来移动电极板56。在此实施例中，以剪刀方式剪切电极板56，所以可以使用自动装置对电极板56进行有效地剪切。然而，本发明不限于此，剪切工具可以是以剪式以外的方式运行，这也包含于本发明范围内。
接着，如图6至10所示，在第三步骤(ST30)中，使用切削工具64对单元电极板58进行切削，使得其角区域58c、58c′被去除，因此在空白区域581上提供柱头接合部50c。
在此实施例中，位于形成于单元电极板58一侧的空白区域581的相对端的角区域58c、58c′被去除。然而，本发明不限于此，并且本发明适用于任意单元电极板58的至少一个角被去除的情况。
在图中，为了清晰说明只表示了切削工具64。切削工具可以形成为具有符合角区域58c、58c′的形状。名词“符合角区域的形状”是指在其中根据预定义图案对角区域58c、58c′进行切除的形状。在此实施例中，剪切工具64具有在其中角区域58c、58c′被以矩形形状切除的平面矩形形状。
切削工具64中可以包括切刀以去除角区域58c、58c′。然而，本发明不限于此，切削工具64可以包含各种构造例如金属模具。
更具体地说，如图6所示，单元电极板58的第一角区域58c首先被放置于切削工具64下。然后，如图7所示，使用切削组件64将第一角区域58c去除。接着，如图8所示，移动单元电极板58使第二角区域58c′置于切削工具64下。之后，如图9所示，使用切削工具64将单元电极板58的第二角区域58c′去除。于是，包括柱头接合部50c的电极50的制作完成，如图10所示。
根据此实施例，仅使用一个切削工具64将第一角区域58c和第二角区域58c′顺序切除，所以在相应于第一和第二角区域58c和58c′的切除区域之间创建了柱头接合部50c。换句话说，在包含为同时去除第一和第二角区域而设计的切削工具64的传统技术中，柱头接合部50c的尺寸是固定的。而在此实施例中，仅使用一个切削工具64顺序去除第一和第二角区域58c、58c′，根据切削工具64和单元电极板58之间的相对位置可以配置具有期望位置和尺寸的柱头接合部。
另一方案是，如上所述的实施例中的第二步骤(ST20)和第三步骤(ST30)可以通过配备了第二步骤(ST20)中的剪切工具62和第三步骤(ST30)中的切削工具64的适用于顺序操作的自动设备连续地执行。根据此可选方案，电极的制作过程可以得到进一步简化，从而此过程的生产率得以大大提高。
如上所述，在根据此实施例的电池电极的制作方法中，顺序执行第一步骤(ST10)、第二步骤(ST20)和第三步骤(ST30)来提供预定义的电极50。
在第一步骤(ST10)和第二步骤(ST20)中，对初级电极板52和电极板56进行剪切以匹配电极50的预定宽度(T1)和长度(T2)，因此能够对初级电极板52和电极板56进行剪切而不浪费材料。于是，可以最小化初级电极板52和电极板56的浪费。
此外，由于切削操作例如切割或剪切是在第一步骤(ST10)和第二步骤(ST20)中执行的，可以避免在这些步骤中产生的碎屑掉落到电极板上，从而避免了微短路。另外，不需要提供额外的树脂层或薄膜，否则必须在电极下面使用。
另外，根据此实施例，由于能够很容易的按照电极50的预定义的宽度(T1)和长度(T2)来控制电极板被切割或剪切的位置，从而能够大量地制作具有各种尺寸的电极50。此外，由于使用切削工具64将第一角区域58c和第二角区域58c′顺序切除，可以在期望位置提供具有期望尺寸的柱头接合部50c。
用这种方式，本发明的实施例能制作能够包含在具有各种形状和尺寸的电极中的电极。
在上述实施例中，虽然已经描述了堆叠型电极的电极制作过程，其中电极包括多个正电极和负电极，但是本发明不限于此。相应地，根据本发明也能制作线圈类型的电池，正极和负极交替缠绕，其间置有隔膜并且正负电极具有独立的凸出柱头接合部，这也包含于本发明范围内。
此外，虽然根据本实施例制作的电极已被描述为用于锂蓄电池，但是本发明不限于此，而是可以应用于各种类型的电池电极制作处理，这也包含与本发明范围内。
尽管出于例示的目的公开了本发明的优选实施例，但本发明不限于此，本领域的技术人员可以理解，处在由详细说明书和附图限定的本发明的精神和范围内的各种修改、添加和替换都是可行的。

Claims (8)

1.制作电池电极的方法，包括：
(A1)制备其两侧均包括空白区域的初级电极板；
(A2)沿长度方向切割所述初级电极板，由此提供具有预定宽度(T1)的电极板，其中所述电极板包括位于其侧边的空白区域，在所述空白区域没有涂敷活性材料；
(B)以剪式的方式沿宽度方向将电极板切削成符合电极的预定长度(T2)，从而提供单元电极板；以及
(C)去除单元电极板位于空白区域的相对侧上的至少一个角区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中(A2)切割初级电极板是以如下方式执行的：沿关于初级电极板的宽度的中心线对初级电极板进行切割。
3.根据权利要求1所述的方法，其中(C)去除单元电极板的至少一个角区域是使用具有与以预定义图形来去除角区域的形状相对应的形状的切削工具来执行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中单元电极板包括位于其侧边的未涂活性材料的空白区域，并且其中
(C)去除至少一个角区域包括使用切削工具去除位于空白区域的相对侧上的第一角区域和第二角区域。
5.根据权利要求4所述的方法，其中(C)去除至少一个角区域是以顺序去除第一和第二角区域的方式执行的。
6.根据权利要求4所述的方法，其中(C)去除至少一个角区域，包括：
将切削模具放置于第一角区域上；
使用切削工具去除单元电极板的第一角区域；
移动单元电极板使得切削工具位于第二角区域上；及
使用切削工具去除单元电极板的第二角区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其中(B)对电极板进行切削和(C)去除至少一个角区域是以连续处理的方式执行的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中电极适用于锂蓄电池。
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