CN101640287A - 软包装锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包装锂离子电池，包括一电芯；电芯包括极芯、电解液及包裹并热封极芯的外壳，电解液密封在外壳内；外壳在包裹并热封极芯后，电芯形成一对折边、一极耳引出边和两侧边，对折边与两侧边相交处的底角为圆角，所述圆角通过进一步热压形成。本发明同时公开了一种制造软包装电池的方法，在外壳热封形成电芯后，再次对对折边与两侧边相交处的底角进行热封。采用本发明方案成功的解决了因在制造锂离子软包装电池中底角处容易破裂的问题，方法非常简单，实施方便，成本低，可切实解决电池底角复合膜破裂问题。

Description

软包装锂离子电池及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及软包装锂离子电池领域。

【背景技术】

软包装电池与硬壳电池相比，制作工艺不同，相应的工序也有所不同。软包装锂离子电池行业现在一般所采用工艺为由正极片、隔膜、负极片依次卷绕或者叠置形成极芯；然后用一铝塑复合膜对折，将极芯放入对折后的两个面之间，然后对极耳引出边和两侧边进行热封，形成一具有一对折边，一极耳引出边和两侧边的软包装电芯。现在的电池制作厂家使用自动化生产线的还是少数，大多数是手工或是半自动线，电池经过多道人手操作的工序，每道工序员工的取放都会使电池有不同程度的损伤。如图1、图2中所示，电池壳底角10部位是最易弯折的位置，两侧边常常有多次弯折，而在电池壳正、反两面复合膜没有贴实的情况下，底角10弯折位置易形成尖锐死角，在没注入电解液前，反复折7-8次就是会出裂缝。有过弯折的电池在注液前没有破裂，但在注液、充电后，由于电解液的作用，会加快弯折部位的破损，造成电池外壳破裂、漏液，其现象将极大影响电池成品率。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种软包装电芯不易破裂，漏液的软包装锂离子电池。

技术方案描述如下：一种软包装锂离子电池，包括一电芯；电芯包括极芯、电解液及包裹并热封极芯的外壳，电解液密封在外壳内；外壳在包裹并热封极芯后，电芯形成一对折边、一极耳引出边和两侧边，在所述对折边与两侧边相交处的底角为圆角，所述圆角通过进一步热压形成。

本发明的另一目的是提供一种软包装电芯不易破裂，漏液的软包装锂离子电池的制造方法。

技术方案描述如下：一种软包装锂离子电池制造方法，包括如下步骤：

a)将正极片、隔膜、负极片依次卷绕或叠置形成极芯；

b)将一外壳对折后，极芯放入对折后的外壳两对折面之间，形成一极耳引出边、一对折边、两侧边；将极耳引出边和两侧边热封，且向内注入电解液形成电芯；

c)所述对折边和两侧边相交处的底角再进行热封，使得所述底角为圆角，保证不漏液。

本发明软包装极芯在入壳后，先进行顶封和侧封，然后在电池壳底部两圆角处再热封一次，使底角与侧封边间复合膜粘合在一起。可成功的解决因在制造锂离子软包装电池中底角处容易破裂的问题，方法非常简单，实施方便，成本低，可切实解决电池底角复合膜破裂问题。

【附图说明】

下面通过附图对本发明做进一步详细说明。

图1背景技术中弯折示意图；

图2图1中I处放大示意图；

图3本发明具体实施方式中再次热封示意图；

图4本发明软包装锂离子电池封装示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明软包装锂离子电池，如图3中所示，包括一电芯1；电芯1包括极芯、电解液及包裹并热封极芯的外壳，电解液密封在外壳内；外壳在包裹并热封极芯后；电芯1形成一对折边11、一极耳引出边13和两侧边12，14，然后在对折边11与两侧边12，14相交处的底角10再次热封。极耳引出边13引出正、负极耳15；如图4中所示，将电芯1、保护线路板4置于塑胶外壳30，31中，封装形成软包装锂离子电池。

两侧边如图3中所示左侧边14，右侧边12。

极芯采用本领域技术人员所公知的即可。极芯包括正极片、隔膜、负极片；所述正极片、隔膜、负极片依次叠置或卷绕。将正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片、隔膜......依次叠置形成的极芯，以这样的极芯做成的电池业界常称为叠片式电池；而将一正极片，隔膜，负极片依次卷绕形成的极芯，以这样的极芯做成的电池业界常称为卷绕式电池。下面对正极片、隔膜、负极片等举例说明，当然还可以以业界公知的其他方式实现，下面所列仅为一种方式而已。

正极片包括正极活性物质、粘结剂、集流体，其中，所述正极活性物质没有特别限制，可以为本领域常见的活性物质，比如钴酸锂、镍酸锂、磷酸亚铁锂和锰酸锂中的一种或几种。所述正极材料中的粘合剂的种类和含量为本领域技术人员所公知，所述正极集流体的种类已为本领域技术人员所公知，例如可以选自铝箔、铜箔、冲孔钢带。在本例具体实施方式中使用铝箔作为正极集流体。所述正极浆料的制作和涂敷方法已为本领域技术人员所公知。将正极活性物质，导电剂，粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均匀得到正极浆料，均匀涂敷在集流体上，加热烘烤挥发除去溶剂，从而形成正极片。从正极片中引出正极耳。

隔膜设置于正极片和负极片之间，具有电绝缘性能和液体保持性能。所述隔膜可以选自锂离子电池中所用的各种隔膜，如聚烯烃微多孔膜、聚乙烯毡、玻璃纤维毡、或超细玻璃纤维纸。所述隔膜的位置、性质和种类为本领域技术人员所公知。

负极片的组成为本领域技术人员所公知。一般来说，负极片包括集流体及涂覆和/或填充于集流体上的负极材料，所述负极材料包括负极活性物质和负极粘合剂。所述负极活性物质没有特别限制，可以使用本领域常规的可嵌入释出锂的负极活性物质，例如碳材料，所述碳材料为选自非石墨化炭、石墨或由多炔类高分子材料通过高温氧化得到的炭或热解炭、焦炭、有机高分子烧结物、活性炭中的一种或几种。所述负极粘合剂的种类和含量为本领域技术人员所公知，例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯醇中的一种或几种；一般来说，根据所用粘合剂种类的不同，以负极活性物质的重量为基准，负极粘合剂的含量为0.01-10重量％，优选为0.02-5重量％。所述负极材料还可以包括导电剂以增加电极的导电性，降低电池内阻。所述导电剂没有特别限制，可以为本领域常规的负极导电剂，比如碳黑、镍粉、铜粉中的一种或几种。以负极活性物质的重量为基准，所述导电剂的含量为0-12重量％，优选为2-10重量％。负极集流体可以为锂离子电池中常规的负极集流体，如冲压金属，金属箔，网状金属，泡沫状金属，在本实用新型的具体实施方案中使用铜箔作为负极集流体。所述负极片的制备方法可以采用常规的制备方法。例如，将负极材料与溶剂混合，涂覆和/或填充在所述集流体上，干燥，压延或不压延，即可得到所述负极片。其中，干燥，压延的方法和条件为本领域技术人员所公知。例如，所述干燥的温度一般为100-150℃。

软包装锂离子电池一般采用铝塑复合膜作为密封极芯的外壳，因为铝塑复合膜较柔软，且容易成形，可做成各种形状；铝塑复合膜厚度较金属铝壳更薄，可使电池容量有所提高；使用铝塑复合膜的电池从制作工艺较铝壳电池简单。铝塑复合膜包括包括pp胶内层、铝层及pp胶外层，pp胶在135℃可熔化，这样通过热压，可以很方便的将两层铝塑复合膜熔接在一起，且能保证密封的效果。

封装极芯时，现在人们常采用的密封方法为，先将一合适大小的铝塑复合膜从中对折，本例中铝塑复合膜电池壳为59×93，然后将5×59×93的极芯放入对折后的铝塑复合膜之间，然后将除对折边11以外的其余3边进行热封；所谓热封为通过对复合膜加热使两层膜内的pp层熔化，在一定的压力下相互熔合在一起，热封时，正、负极耳15从对折边11的相对边引出；为方便描述，热封后的电芯1将对折后的边称为对折边11，与对折边相对的边，即正、负极耳15引出的边称为极耳引出边13，其余两边称为侧边12，14。

显然电芯1中需要加入电解液，加入电解液的方法为本领域公知方法，后序实施例中将做具体说明。

电解液没有特别限定，可以使用本领域常规的电解液。比如电解质锂盐选自六氟磷酸亚锂(LiPF6)、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、卤化锂、氯铝酸锂及氟烃基磺酸锂中的一种或几种。有机溶剂选用链状酸酯和环状酸酯混合溶液，其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的至少一种，环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、γ-丁内酯(γ-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的至少一种。电解液的注入量一般为1.5-4.9克/安时，电解液的浓度一般为0.1-2.0摩/升。

电池需要化成激活后方可使用，化成过后的电池常常需要有与负载相接的接口，且由于软包装电池的外壳比较柔软；为了满足在使用中的功能性要求时，通常需要对软包装电芯用各种硬质的外壳或框架结构进行封装，从而制成具有足够刚度的软包装电池。

本例中采用一塑胶外壳来限定电芯1，如图4所示，塑胶外壳封装保护线路板4和电芯1，保护线路板4与电芯1电连接。即电芯上的正极耳与保护线路板上正极相连，电芯上负极耳与保护线路板上负极相连。

如图4所示，塑胶外壳分为两部分，塑胶上壳30和塑胶下壳31，塑胶上壳30和塑胶下壳31可互相卡扣，塑胶外壳内因此形成一定空间容纳电芯1和保护线路板4，为使电芯1和保护线路板4在塑胶外壳内固定不会有位置移动，可先往塑胶外壳内填充胶料后进行低温注塑固定。本部分本领域技术人员不需付出创造性劳动即可实现，属公知技术，因此不多做描述。

还可设有一塑胶端盖5，塑胶端盖5设置在封装有保护线路板4和电芯1的塑胶外壳上电极引出的一端，即保护线路板4上金手指露出塑胶外壳的一端；塑胶端盖5用于作为与负载装配的接口。

正如前述所谈到的，软包装电芯1的热封边常常会在折叠多次后漏液，而人工的多次折叠常常不可避免；经多次实验后，本发明人发现漏液主要集中在对折边与两侧边相交处的底角10，本发明人经过多次实验，发现最简单且行之有效的方式即是采用对本发明中电芯1底角10再次进行热封的方式，可确保软包装电芯1不再漏液；软包装极芯在入壳后，先进行顶封和侧封，然后在电池壳底部两圆角处再热封一次，使底角与侧封边间复合膜粘合在一起。热封长度大于底角圆弧半径，宽度从底角边缘到侧封边上即可，底角热封的温度、压力、时间等参数等于正常封边参数。比如热封温度150±5℃，热封压力0.2-0.3Mpa，本例中选0.2Mpa，热封时间2-3s，本例中选择热封2s。

在本例中，热封是通过一模具来实现的；如图3中所示；所述模具为一热压模具2，所述热压模具2包括具有与底角10处匹配的圆弧结构200，210的热封上模21和热封下模20。如图所示；将三边热封过的电芯1以图示中A箭头方向放入模具中，将其底角需10热封处放至在模具中圆弧结构200，210处；这样可确保底角与侧封边间复合膜粘合在一起，确保软包装电芯不再漏液。然后还可在装配有电芯1的塑胶外壳和塑胶外壳外包覆标贴6。

同时，显然，也可通过该方法热封极耳引出边与两侧边相交处的顶角10’；同样能起到防止在顶角处10’漏液的情况发生。

实施例2

本例中将着重描述本发明锂离子电池的制造方法。

一种软包装锂离子电池制造方法，包括如下步骤：

a)将正极片、隔膜、负极片依次卷绕或叠置形成极芯；正极片、隔膜、负极片在实施例1中已经有描述，均为本领域技术人员所熟知；不多做说明。

b)将一外壳对折后，极芯放入对折后的外壳两对折面之间，形成一极耳引出边113、一对折边11、两侧边12，14；将极耳引出边13和两侧边12，14热封，且向内注液形成电芯1；

如图3所示，为使热封后铝塑复合膜不会裂开，热封时需要留有一定的余留量，如附图中左右两侧均有大部余留；图中左侧更有一与极芯大小相当的余留，称此处为注液部16，因为软包装电芯电解液的注入是大问题，其内的气体很难跑出，而若电芯1内留有大量气体，将导致电池发鼓等问题出现，而使产品达不到客户的要求；因此设置此处的目的是便于电池注电解液，同时可以储存电池在化成时产生的气体，有效保护电池极芯部分的外形。此处留有一缺口，电解液可以通过该缺口从图中所示B箭头处进入到注液部16中，而在注液时图中所示左侧边14热封处并未热封完全，或者在热封完全后用其他手段使左侧边14热封处留有小处缝隙(图中未示出)；在注液部16中的电解液能慢慢进入电芯1中；且电芯1中的空气能从该缝隙处跑出；电解液完全进入电芯后，完全热封该左侧边14；然后将多余的部分裁剪掉，这样，经过化成后，该电池即被激活可以使用了。因本部分为本领域技术人员所熟知，故不多做描述。

c)对折边11和两侧边12，14相交处的底角10进行再次热封。为实现底角10处不会因多次弯折而漏液的目的，本发明人采取了再次对底角10进行热封的措施；热封的时间可与顶、侧边封装一起。

当然，进一步地，也可对极耳引出边13和两侧边12，14相交处的顶角10’进行再次热封；进一步防止顶角10’处可能的漏液情况的发生。

正如上例中所描述；再次热封是通过一模具来实现的；如图3中所示；所述模具为一热压模具2，所述热压模具2包括具有与底角处匹配的圆弧结构210，200的热封上模21和热封下模20。如图所示；将三边热封过的电芯放入模具中，将其底角或顶角需热封处放至在模具中圆弧结构200，210处；这样可确保底角10和/或顶角10’与侧封边间复合膜粘合在一起，确保软包装电芯1不漏液。

化成后，将电芯1和保护线路板4放置在塑胶外壳中，即置于塑胶上壳30和塑胶下壳31之间；其内注有胶料，然后通过低温注塑固定；然后再将塑胶端盖5设置在封装有保护线路板4和电芯1的塑胶外壳上电极引出的一端，即保护线路板上金手指露出塑胶外壳的一端；塑胶端盖5用于作为与负载装配的接口。最后在装配有电芯的塑胶外壳和塑胶外壳外包覆标贴6，即可成功地制造出本实施例中所描述的成品电池。

实施例3

本实施例中采用100个底角处再次热封后的电池弯折5次、10次，15次，后，统计膜破、漏液的电池的数量；电池弯折200次并注液后电池膜破、漏液的数量；采用100个底角处未再次热封后的传统电池弯折5次、10次，25次，后，统计膜破、漏液的电池的数量；电池弯折200次并注液后电池膜破漏液的数量。

如下表所示，显然底角处经热封后，多次弯折也不会出现膜破和漏液的情况，达到了生产的需要，极大地提高了成品率。

Claims (11)

1，一种软包装锂离子电池，包括一电芯；所述电芯包括极芯、电解液及包裹并热封极芯的外壳，所述电解液密封在所述外壳内；所述外壳在包裹并热封极芯后，电芯形成一对折边、一极耳引出边和两侧边，其特征在于：在所述对折边与两侧边相交处的底角再次热封。

2，如权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述再次热封通过一热压模具实现，所述热压模具包括具有与底角处匹配的圆弧结构的热封上模和热封下模。

3，如权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述外壳为铝塑复合膜，所述铝塑复合膜包括包括pp胶内层、铝层及pp胶外层，电池底角与侧边间的两层复合膜PP胶内层熔合。

4，如权利要求1中所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述极芯包括正极片、隔膜、负极片，所述正极片、隔膜、负极片依次叠置或卷绕。

5，如权利要求1中所述的软包装锂离子电池，其特征在于：还包括一塑胶外壳，所述塑胶外壳封装保护线路板和所述电芯，保护线路板与所述电芯电连接。

6，如权利要求5中所述的软包装锂离子电池，其特征在于：还包括一绝缘端盖，所述绝缘端盖设置在所述塑胶外壳一端，作为与负载的接口。

7，如权利要求1-6中任意一项所述的软包装锂离子电池，其特征在于：在所述极耳引出边与两侧边相交处的顶角再次热封。

8，一种软包装锂离子电池制造方法，包括如下步骤：

a)将正极片、隔膜、负极片依次卷绕或叠置形成极芯；

b)将一外壳对折后，极芯放入对折后的外壳两对折面之间，形成一极耳引出边、一对折边、两侧边；将极耳引出边和两侧边热封，且向内注液形成电芯；

c)对折边和两侧边相交处的底角进行再次热封。

9，如权利要求8所述软包装锂离子电池制造方法，其特征在于：还包括对极耳引出边和两侧边相交处的顶角进行再次热封的步骤。

10，如权利要求8或9所述软包装锂离子电池制造方法，其特征在于：所述再次热封通过一热压模具实现，所述热压模具包括具有与底角处匹配的圆弧结构的热封上模和热封下模。

11，如权利要求10所述软包装锂离子电池制造方法，其特征在于：所述再次热封时，热封温度150±5℃，热封压力0.2-0.3Mpa，热封时间2-3s。

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