CN103441306A - 弯曲电池制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种弯曲电池制造方法,包括如下步骤:将阴极片、隔膜、阳极片以及两个电极制备得到电芯,电芯包括芯体和与芯体连接的电极;通过弯曲模具将电芯的芯体热压弯得到弯曲电芯;在包装膜上冲压形成与弯曲电芯形状匹配凹槽;将弯曲电芯放入包装膜的凹槽内,弯曲电芯的电极伸出于包装膜之外;将包装膜包裹弯曲电芯,并将包装膜热封呈一端开口的袋状结构;往袋状包装膜内注液,并激活电芯;将袋状包装膜的开口热封得到弯曲电池。上述方法中在电芯完成后便进行热压弯电芯,弯曲时正负极片以及隔膜之间的易于滑动形成弧形。配合成型有凹陷的包装膜,避免了弯折损伤和错位导致的电池性能不佳,电池损坏和外包装膜破损的问题,保障了弯曲电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池制造方法,特别是涉及一种弯曲电池的制造方法。
背景技术
目前,液态/凝胶/聚合物锂离子电池绝大多数都是形状规则的矩形电池。
近年来,便携式电子设备逐步趋向于外观形状多样化,为这些电子装置提供电力的锂离子电池也需要随设备的形状而实现多样化,以最大限度的利用设备内部的空间。一类比较有代表性的电子装置是考虑到人体工程性设计的弧形曲面电子装置,如腕表类可佩带电子装置,可佩带于手腕上测运动量。为了给这样的弧形曲面电子设备提供尽可能多的电力,最大限度利用装置内部空间,锂离子电池需要被设计为弯曲电池。
传统制造方法是在矩形电池成型后,直接用弧形成形模型对矩形电池进行加压,加热,弯曲,形成弯曲电池。
直接通过加压加温的方式热压弯折成型,存在以下品质问题和安全性风险:
热压弯折成型,会导致电池内部极片相对移动,产生短路,极片之间界面也受损导致电化学性能劣化,还可能对电池的外包装膜造成破坏,引起电池漏液和气胀,导致弯曲电池损坏和引发安全性事故。
发明内容
基于此,有必要提供一种可提高电池性能稳定性的弯曲电池制造方法。
一种弯曲电池制造方法,包括如下步骤:
将阴极片、隔膜、阳极片以及两个电极制备得到电芯,所述电芯包括芯体和与所述芯体连接的所述电极;
通过弯曲模具将所述电芯的所述芯体热压弯得到弯曲电芯;
在包装膜上冲压形成与所述弯曲电芯形状匹配凹槽;
将所述弯曲电芯放入所述包装膜的所述凹槽内,所述弯曲电芯的所述电极伸出于所述包装膜之外;
将所述包装膜包裹所述弯曲电芯,并将所述包装膜热封呈一端开口的袋状结构;
往所述袋状包装膜内注液,并激活所述电芯;
将所述袋状包装膜的开口热封得到弯曲电池。
其中一个实施例中,所述将所述包装膜包裹所述弯曲电芯,并将所述包装膜热封呈一端开口的袋状结构的步骤中:
热封采用的热封模具包括两个凹凸对应的热封模组,所述热封模组的凹凸形状与所述电芯的弯曲形状对应,将位于所述电芯的弯曲侧边的所述包装膜置于两个所述热封模组之间加压加热进行热封。
其中一个实施例中,所述将所述袋状包装膜的开口热封得到弯曲电池的步骤中:
热封采用的热封模具包括两个凹凸对应的热封模组,所述热封模组的凹凸形状与所述电芯的弯曲形状对应,将位于所述包装膜置于两个所述热封模组之间加压加热进行热封。
其中一个实施例中,所述包装膜为金属层和树脂层复合膜。
其中一个实施例中,所述电芯制成方式为卷绕式或叠片式。
其中一个实施例中,所述电芯和所述凹槽的弯曲形状为弧面。
其中一个实施例中,所述将所述包装膜包裹所述弯曲电芯的步骤中,是将所述包装膜折叠以包裹所述弯曲电芯。
其中一个实施例中,所述弯曲模具包括凹凸相对的两个模组。
上述弯曲电池制造方法中在电芯完成后便进行热压弯电芯,此时的电芯没有外包装的束缚,弯曲时正负极片以及隔膜之间的易于滑动形成弧形。配合冲压成型有对应凹陷的包装膜,使得热封包装膜后直接得到弯曲电池。如此避免了传统的在电池成型后强行弯曲产生的弯折损伤和错位导致的电池性能不佳,电池损坏和外包装膜破损的问题,保障了弯曲电池和矩形电池一样的性能和高的电池合格率。此外,由于包装膜的弯曲形状为直接成型,也避免了传统方式 中热压弯的包装膜回弹形变问题。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的弯曲电池制造方法步骤流程图;
图2为本实施例的卷绕式电芯的结构示意图;
图3为通过弯曲模具将图2所示的电芯弯曲工艺示意图;
图4为弯曲后的电芯的结构示意图;
图5为冲压有与与弯曲电芯形状匹配的凹槽的包装膜的结构示意图;
图6为图5所示的包装膜另一视角的结构示意图;
图7为图4所示的弯曲电芯放入到图5所示的包装膜的凹槽内后的状态示意图;
图8为弯曲电芯被包装膜包裹且热封呈袋状结构的状态示意图;
图9为热封模具热封位于电芯的弯曲侧边的包装膜的工艺示意图;
图10为将所述袋状包装膜的开口热封后的结构示意图;
图11为通过图1所示的方法制造的弯曲电池结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,其为本发明一较佳实施例的弯曲电池制造方法步骤流程图,包括如下步骤:
步骤S101,将阴极片、隔膜、阳极片以及两个电极制备得到电芯,所述电芯包括芯体和与芯体连接的所述电极。
电芯制成方式可以是卷绕式或叠片式,如图2所示,其为本实施例的卷绕式电芯20的结构示意图,其包括芯体201和伸出于芯体201的两个电极202。所述电芯20的芯体201为平板状。
步骤S102,通过弯曲模具将所述电芯的所述芯体热压弯得到弯曲电芯。
电芯弯曲形状可以是标准弧形,也可以是非标准弧形的其他弯曲或弯折结构,此形状根据实际需要设定。
如图3所示,其为通过弯曲模具30将图2所示的电芯20弯曲工艺示意图。 弯曲模具30包括凹凸相对的两个弯曲模组301和302,将电芯20置于两个弯曲模组301和302之间,加压加热后分离,得到如图4所示的弯曲电芯20。图4中,电芯20的芯体201弯曲成弧形结构。由于弯曲过程中,电芯20阴极片、隔膜、阳极片由于没有外包装膜的束缚,弯曲时便于各层之间产生的相对滑动释放其张力易于形成弧形。
步骤S103,在包装膜上冲压形成与所述弯曲电芯形状匹配凹槽。
本实施例的包装膜金属层和树脂层复合膜,如图5和图6所示,其为包装膜50冲压形成凹槽501的正反面结构示意图,包装膜50一面形成凹槽501,另一面则为与所述凹槽501对应的凸起结构。凹槽501的底部为弯曲电芯20形状匹配的弯曲面,本实施例为弧面。采用的冲压模具形状和所述弯折模具的成型部分形状相同或相对应。
步骤S104,将所述弯曲电芯放入所述包装膜的所述凹槽内,所述弯曲电芯的所述电极伸出于所述包装膜之外。
如图7所示,其为图4所示的弯曲电芯20放入到图5所示的包装膜50的凹槽501内后的状态示意图。由于凹槽501与弯曲电芯20的形状匹配,使得弯曲电芯20的外表面与所述包装膜40贴合。
步骤S105,将所述包装膜包裹所述弯曲电芯,并将所述包装膜热封呈一端开口的袋状结构。
本实施例中,位于所述电芯弯曲侧边的所述包装膜热封后形成与所述电芯弯曲相同的形状。即采用弧形热封工艺,所述弧形可以为标准弧形或非标准弧形。
如图8所示,其为弯曲电芯20被包装膜50包裹且热封呈袋状结构的状态示意图。执行步骤是,首先沿着箭头A方向折叠包装膜50使得包装膜50覆盖凹槽501,然后通过热封模具,将包装膜50沿着电芯20的边缘进行热封,热封线801和包装膜50一起形成袋状结构,开后为箭头B所指位置。由于本实施例的包装膜50折叠边缘无需热封,所以此步骤中只需热封电极202所在侧边以及其中一个弯曲侧边,所以图8中热封线801为L型。所留的开口部分是为了便于烘烤、注液和预充激活产生的气体的储存。
请同时参阅图9,其为热封模具90热封位于电芯20的弯曲侧边的包装膜50的工艺示意图。热封模具90包括两个凹凸对应的热封模组901和902,热封模组901和902的凹凸形状与所述电芯20的弯曲形状对应。先将位于电芯20的弯曲侧边包装膜50置于两个热封模组901和902之间加压加热后分离,即可实现弯曲热封。
步骤S106,往所述袋状包装膜内注液,并激活所述电芯。
步骤S107,将所述袋状包装膜的开口热封得到弯曲电池。
本实施例中,所述开口位置的包装膜热封后形成与所述电芯弯曲相同的形状。同样采用上述热封模具进行热封。
如图10和11所示,其为将所述袋状包装膜50的开口热封后的结构示意图,电芯20被包装膜50贴合包裹,形成弯曲电池100。
上述步骤S106的实际操作中注液后,需预热封所述袋状包装膜的开口,此时的热封位置离电芯较远,便于容纳激活时产生的气体。激活后,再执行步骤S107,此时的热封位置则为贴近电芯的侧边位置。
上述弯曲电池制造方法相对传统制造方法主要不同之处在于:
传统制造方法在矩形电池成型后,热压弯整个电池。上述方法中在电芯完成后便进行热压弯电芯,此时的电芯没有外包装的束缚,弯曲时正负极片以及隔膜之间的易于滑动形成弧形。配合冲压成型有对应凹陷的包装膜,使得热封包装膜后直接得到弯曲电池。如此避免了传统的在电池成型后强行弯曲产生的弯折损伤和错位导致的电池性能不佳,电池损坏和外包装膜破损的问题,保障了弯曲电池和矩形电池一样的性能和高的电池合格率。此外,由于包装膜的弯曲形状为直接成型,也避免了传统方式中热压弯的包装膜回弹形变问题。
以下为利用上述弯曲电池的制造方法制备电池的实验数据。
(1)配方与极片参数设计:
最大厚度4.50mm,最大宽度15.5mm,最大长度35.0mm,弧形R25;
最小容量200mAh,设计中值容量210mAh。
按照以上参数进行配方与正负极片参数设计。
(2)正负极片制作:按照设计好的配方按照常规锂离子电池生产流程进行 配料,混料,并按照设计好的极片参数涂布,压片,分切/段切后制成正/负极极片。
(3)通过上述弯曲电池的制造方法制备电池。
(4)电池续充下线后测试容量与内阻,下线电压如下表所示;
编号 | 内阻(mΩ) | 容量(0.5C,mAh) | 电压(V) |
1 | 111.1 | 212 | 3.83 |
2 | 110.9 | 212 | 3.827 |
3 | 114.4 | 210 | 3.829 |
4 | 111.0 | 208 | 3.827 |
5 | 108.4 | 214 | 3.827 |
6 | 112.6 | 210 | 3.828 |
7 | 109.2 | 209 | 3.827 |
8 | 111.2 | 209 | 3.829 |
9 | 110.7 | 209 | 3.828 |
10 | 111.9 | 208 | 3.829 |
11 | 110.9 | 209 | 3.825 |
12 | 111.9 | 208 | 3.828 |
13 | 107.2 | 213 | 3.828 |
14 | 107.0 | 211 | 3.829 |
15 | 112.0 | 210 | 3.829 |
最大值 | 114.4 | 214 | 3.830 |
最小值 | 107.0 | 208 | 3.825 |
平均值 | 110.7 | 210 | 3.828 |
下线数据显示,按照此流程生产的弯曲电池容量能达到设计容量,内阻电压无异常。
(5)弯曲电池下线后取15只,45度高温老化3天+常温静置1天后测试OCV1,再45度高温老化3天+常温静置1天后测试OCV2,取两次电压差值计算弯曲电池电压降;下线电压降测试数据下表所示:
序号 | OCV1(V) | OCV2(V) | ΔV(mV/h) |
1 | 3.821 | 3.816 | 0.069 |
2 | 3.822 | 3.817 | 0.069 |
3 | 3.823 | 3.819 | 0.056 |
4 | 3.821 | 3.817 | 0.056 |
5 | 3.816 | 3.811 | 0.069 |
6 | 3.821 | 3.816 | 0.069 |
7 | 3.823 | 3.819 | 0.056 |
8 | 3.822 | 3.817 | 0.069 |
9 | 3.82 | 3.815 | 0.069 |
10 | 3.823 | 3.818 | 0.069 |
11 | 3.819 | 3.815 | 0.056 |
12 | 3.822 | 3.817 | 0.069 |
13 | 3.817 | 3.812 | 0.069 |
14 | 3.82 | 3.815 | 0.069 |
15 | 3.822 | 3.817 | 0.069 |
OCV测试数据显示,按照此流程生产的弯曲电池的电压降测试小于常规电芯0.1m V/h。
(6)OCV测试后取弯曲电池4只,进行0.5C循环300周测试,如下表所示:
循环数据显示,按照此流程生产的弯曲电池能满足客户循环要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种弯曲电池制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
将阴极片、隔膜、阳极片以及两个电极制备得到电芯,所述电芯包括芯体和与所述芯体连接的所述电极;
通过弯曲模具将所述电芯的所述芯体热压弯得到弯曲电芯;
在包装膜上冲压形成与所述弯曲电芯形状匹配凹槽;
将所述弯曲电芯放入所述包装膜的所述凹槽内,所述弯曲电芯的所述电极伸出于所述包装膜之外;
将所述包装膜包裹所述弯曲电芯,并将所述包装膜热封呈一端开口的袋状结构;
往所述袋状包装膜内注液,并激活所述电芯;
将所述袋状包装膜的开口热封得到弯曲电池。
2.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述将所述包装膜包裹所述弯曲电芯,并将所述包装膜热封呈一端开口的袋状结构的步骤中:
热封采用的热封模具包括两个凹凸对应的热封模组,所述热封模组的凹凸形状与所述电芯的弯曲形状对应,将位于所述电芯的弯曲侧边的所述包装膜置于两个所述热封模组之间加压加热进行热封。
3.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述将所述袋状包装膜的开口热封得到弯曲电池的步骤中:
热封采用的热封模具包括两个凹凸对应的热封模组,所述热封模组的凹凸形状与所述电芯的弯曲形状对应,将位于所述包装膜置于两个所述热封模组之间加压加热进行热封。
4.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述包装膜为金属层和树脂层复合膜。
5.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述电芯制成方式为卷绕式或叠片式。
6.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述电芯和所述凹槽的弯曲形状为弧面。
7.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述将所述包装膜包裹所述弯曲电芯的步骤中,是将所述包装膜折叠以包裹所述弯曲电芯。
8.根据权利要求1所述的弯曲电池制造方法,其特征在于,所述弯曲模具包括凹凸相对的两个模组。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |