锂离子电池极片的贴胶方法
技术领域
本发明属于锂离子电池生产技术领域,具体涉及锂离子电池极片的贴胶方法。
背景技术
现有的超薄锂离子电池的极片包括正、负极集流体,在生产正极片时,将正极浆料均匀印刷或喷涂在正极集流体一面的中部位置上,正极集流体周边留空作粘合密封边,将正极片烘干,辊压,清洁正极集流体预留出来的周边,得到正极片。然后,将热熔胶冲切出热熔胶圈,其大小跟正极集流体预留出来的周边对应;将热熔胶圈热熔粘合在正极集流体预留出来的周边,得到带热熔胶圈的正极片,用同样的方法生产出带热熔胶圈的负极片。上述热熔胶圈用于将正、负极片贴合以制成电池。
现有的电池贴胶机有以下几种:1.极片贴胶机,是用于电池极片焊接极耳后在极耳上贴保护胶带的机器,防止极耳披锋损伤电芯或充放电时极耳发热损伤电芯;2.电芯贴胶机,是将电芯卷绕或叠层后,贴胶纸固定电芯,保护电芯入壳,防止电芯散落或损伤;3.电池贴胶机,是在电池上贴上双面胶,再装入外包装壳中,便于电池在外包装壳中固定、不晃动。然而,这些机器无法实现超薄锂离子电池极片的贴胶,因此现有的超薄锂离子电池极片的贴胶操作无法保证极片的质量,影响了超薄锂离子电池的使用性能,制约了超薄锂离子池的发展。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中超薄锂离子电池极片贴胶困难的技术问题,从而提供一种便于贴胶的锂离子电池极片的贴胶方法。
为了达到上述目的,本发明的贴胶方法采用以下贴胶装置:
本发明的锂离子电池极片贴胶装置,包括极片底模、贴胶模头和控制器,所述极片底模上设有能够容纳和定位极片的极片腔,所述贴胶模头下端与极片腔配合,使贴胶模头下端能嵌入极片腔内;贴胶模头下端面具有封闭的凸起贴胶面,所述贴胶模头设有发热元件,所述发热元件与控制器电连接。
贴胶时,先将热熔胶圈放置在极片腔内,然后将锂离子电池极片设有电极膏的一面朝下定位在热熔胶圈上方,开启发热元件,待贴胶模头加热到设定的温度后,将贴胶模头下压到凸起贴胶面压至极片底模的电池极片上并施加一定的压力,这时贴胶模头将热熔胶圈上表面熔融,在压力的作用下热熔胶圈上表面与锂离子电池极片贴紧,取出贴胶模头从而制成带热熔胶圈的锂离子电池极片。
为了控制贴胶模头的温度,在所述贴胶模头上设有温控元件,所述温控元件与控制器电连接。
所述凸起贴胶面围绕在贴胶模头下端面的外边沿,凸起贴胶面凸起使得贴胶模头下端面内部为一凹槽。这样贴胶模头在贴胶压紧过程中热量集中于热熔胶圈的部位,避开了极片中部的电极膏,防止高温对电极膏造成损坏,也避免电极膏与热熔胶圈不等厚而影响贴胶效果。
所述凸起贴胶面和极片腔底面为平面,用于平面形的锂离子电池的极片贴热熔胶圈;或者所述凸起贴胶面和极片腔底面为相互配合的曲面,用于曲面形的锂离子电池的极片贴热熔胶圈。
所述极片腔侧部开有极片极耳放置槽,用于放置极耳和起定位的作用。对于没有极耳的极片,可以不设置极片极耳放置槽。
所述凸起贴胶面的宽度相等;或者,所述凸起贴胶面的宽度不相等。所述凸起贴胶面宽度相等的情况下,所述凸起贴胶面的形状为:内外轮廓为正方形、内外轮廓为长方形、内外轮廓为菱形、内外轮廓为三角形、内外轮廓为圆形、内外轮廓为椭圆形、内外轮廓为星形、内外轮廓为心形、内外轮廓为五边形或内外轮廓为D形。
所述凸起贴胶面的宽度不相等的情况下,所述凸起贴胶面的形状为:内外轮廓分别为长方形和正方形、内外轮廓分别为正方形和长方形、内外轮廓分别为圆形和正方形、内外轮廓分别为椭圆形和长方形、内外轮廓分别为椭圆形和圆形或内外轮廓分别为圆形和椭圆形。
所述发热元件的加热温度为40-400摄氏度,使用者根据不同的极片材料选用最佳的加热温度。
本发明还提供应用上述贴胶装置的贴胶机,贴胶机有三种设计方案:
第一种设计方案:包括机架和驱动器,所述机架包括机架平台和支座,所述极片底模设置在支座底部,所述贴胶模头设置在支座上部并由驱动器驱动,所述控制器设置在机架平台上,所述驱动器与控制器连接;
第二种设计方案:包括机架和驱动器,所述机架包括机架平台和支座,所述贴胶模头设置在支座上部,所述极片底模设置在支座底部并由驱动器驱动,所述控制器设置在机架平台上,所述驱动器与控制器连接;
第三种设计方案:包括机架和驱动器,所述机架包括机架平台和支座,所述贴胶模头设置在支座上部,所述极片底模设置在支座底部,所述驱动器设有两个并分别驱动极片底模和贴胶模头,所述控制器设置在机架平台上,所述驱动器与控制器连接;
所述驱动器为气缸、丝杆电机、伺服电机或步进电机。
作为一种改进方案:所述极片底模和贴胶模头对应地设有两组以上,这样一次上料就可实现多个极片的贴胶操作。
作为另一种改进方案:所述极片底模设有两个以上,并且所述极片底模设在支座底部的移动工作台上,所述移动工作台与控制器电连接,所述移动工作台在控制器控制下作平移移动或旋转运动以使各极片底模在贴胶工位与上料工位间切换,实现多工位循环操作,大大提高了加工效率。
本发明应用上述贴胶机的贴胶方法如下:
第一种贴胶方法为:
步骤a)将热熔胶圈放在极片腔内;
步骤b)放上锂离子电池极片,锂离子电池极片有电极膏的一面向下,锂离子电池极片的电极膏对应于热熔胶圈中空部位,锂离子电池极片周边无电极膏的部位对应于热熔胶圈上方;
步骤c)开启发热元件对贴胶模头加热到设定的温度;
步骤d)开启驱动器,驱动器驱动贴胶模头下移至凸起贴胶面下压至锂离子电池极片上;或者,驱动器驱动极片底模上移至锂离子电池极片压至凸起贴胶面上;或者,驱动器同时驱动贴胶模头和极片底模相对压近至锂离子电池极片压至凸起贴胶面上;加热的贴胶模头将热熔胶圈表面熔融使热熔胶圈紧贴在锂离子电池极片上;
步骤e)驱动器驱动贴胶模头脱离极片底模,制成带热熔胶圈的锂离子电池极片。
第二种贴胶方法为:
步骤a)将热熔胶圈放在极片腔内;
步骤b)放上锂离子电池极片,锂离子电池极片有电极膏的一面向下,锂离子电池极片片的电极膏对应于热熔胶圈中空部位,锂离子电池极片周边无电极膏的部位对应于热熔胶圈上方;
步骤c)开启发热元件对贴胶模头加热到设定的温度;
步骤d)开启驱动器,驱动器驱动贴胶模头下移至凸起贴胶面下压至锂离子电池极片上;或者,驱动器驱动极片底模上移至锂离子电池极片压至凸起贴胶面上;或者,驱动器同时驱动贴胶模头和极片底模相对压近至锂离子电池极片压至凸起贴胶面上;加热的贴胶模头将热熔胶圈表面熔融使热熔胶圈紧贴在锂离子电池极片上。
步骤e)驱动器驱动贴胶模头脱离极片底模,制成带热熔胶圈的锂离子电池极片。
步骤f)移动工作台切换贴胶工位与上料工位;
步骤g)循环步骤a)、b)、d)至f)。
附图说明
图1为本发明应用锂离子电池极片贴胶装置的贴胶机的立体图;
图2为本发明应用锂离子电池极片贴胶装置的贴胶机的左视图;
图3为本发明极片底模的立体图;
图4为本发明贴胶模头的立体图;
图5为内外轮廓为正方形的凸起贴胶面的正视图;
图6为内外轮廓为长方形的凸起贴胶面的正视图;
图7为内外轮廓为圆形的凸起贴胶面的正视图;
图8为内外轮廓为椭圆形的凸起贴胶面的正视图;
图9为内外轮廓为五边形的凸起贴胶面的正视图;
图10为内外轮廓为D形的凸起贴胶面的正视图;
图11为内外轮廓为星形的凸起贴胶面的正视图;
图12为内外轮廓为心形的凸起贴胶面的正视图;
图13为本发明锂离子电池极片贴胶装置在贴胶状态的结构简图。
具体实施方式
本发明所述的贴胶是指将热熔胶圈通过加热使其与锂离子电池极片接触的表面熔融,使热熔胶圈贴在极片上的操作。
以下结合附图详细说明本发明的技术方案。
实施例一:
参见图1、图2和图4,本实施例的锂离子电池极片贴胶装置,包括极片底模1、贴胶模头2和控制器3;参见图3,所述极片底模1上设有能够容纳和定位极片的极片腔11,所述贴胶模头2下端与极片腔11配合,使贴胶模头2下端能嵌入极片腔11内,贴胶模头2下端面具有封闭的凸起贴胶面21,所述贴胶模头2上设有发热元件(图中未示出),所述发热元件与控制器3电连接。
参见图4,在所述贴胶模头2上设有温控元件(图中未示出),所述温控元件与控制器3电连接,温控元件检测控制贴胶模头2的温度。贴胶模头2上设有发热元件安装孔22和温控元件安装孔23,将发热元件内置设置在贴胶模头2上传热速度更快,同样将温控元件内置设置在贴胶模头2上能更准确地检测贴胶模头2的温度。当然,发热元件和温控元件的数量可根据需要设置多个,以提高加热速度和检测精度。所述发热元件的加热温度为40-400摄氏度,使用者根据不同的极片材料选用最佳的加热温度,通过控制器3实现上述温度的控制,并通过温控元件对贴胶模头2的温度进行检测,控制器3根据温控元件反馈的信息对贴胶模头2的温度进行调控以达到所需温度。
所述凸起贴胶面21围绕在贴胶模头2下端面的外边沿,凸起贴胶面21凸起使得贴胶模头2下端面内部为一凹槽211。这样贴胶模头2在贴胶压紧过程中热量集中于热熔胶圈的部位,避开了极片中部的电极膏,防止高温对电极膏造成损坏,也避免电极膏与热熔胶圈不等厚而影响贴胶效果。
参见图3和图4,所述凸起贴胶面21和极片腔11底面为平面,用于平面形的锂离子电池的极片贴热熔胶圈;或者,所述凸起贴胶面21和极片腔底面11可以设置为相互配合的曲面,用于曲面形的锂离子电池的极片贴热熔胶圈。
参见图3,所述极片腔11侧部开有极片极耳放置槽12,用于放置极耳和起定位的作用,在放置极片时,先通过极片极耳放置槽12定位,再作微调就非常方便地对极片进行准确定位了。对于没有极耳的极片,可以不设置极片极耳放置槽12。
在极片腔11底面的中部位置设有若干间隔设置的通气孔111,在极片底模1的侧部设有与通气孔111连通的通气腔112,形成散热通道,在贴胶过程中加快了散热速度,还可以向通气腔112通入冷却气,或将通气腔设计成冷却夹套,通冷却液进一步提高散热效果,防止使用过程中极片腔11底面温度过高,导致热熔胶圈底面熔融粘连在极片腔11底部。
参见图4,所述凸起贴胶面各处的宽度相等,或者所述凸起贴胶面各处的宽度不相等。所述凸起贴胶面宽度相等的情况下,所述凸起贴胶面形状为:内外轮廓为正方形、内外轮廓为长方形、内外轮廓为菱形、内外轮廓为三角形、内外轮廓为圆形、内外轮廓为椭圆形、内外轮廓为星形、内外轮廓为心形、内外轮廓为五边形或内外轮廓为D形,或其他形状。图4中的凸起贴胶面21为内外轮廓为正方形。
所述凸起贴胶面的宽度不相等的情况下,所述凸起贴胶面的形状为:内外轮廓分别为长方形和正方形、内外轮廓分别为正方形和长方形、内外轮廓分别为圆形和正方形、内外轮廓分别为椭圆形和长方形、内外轮廓分别为椭圆形和圆形或内外轮廓分别为圆形和椭圆形,或其他形状。
图5至图12展示了上述不同形状的凸起贴胶面的正视图。
图5为内外轮廓为正方形的凸起贴胶面,图6为内外轮廓为长方形的凸起贴胶面,图7为内外轮廓为圆形的凸起贴胶面,图8为内外轮廓为椭圆形的凸起贴胶面,图9为内外轮廓为五边形的凸起贴胶面,图10为内外轮廓为D形的凸起贴胶面,图11为内外轮廓为星形的凸起贴胶面,图12为内外轮廓为心形的凸起贴胶面。上述图5至图12的凸起贴胶面的内外轮廓的几何中心重合,即凸起贴胶面各处宽度相等;当然也可以设置内外轮廓的几何中心不重合,即凸起贴胶面各处宽度不全相等。
以下说明本实施例的工作原理:
参见图3图4和图13,为了显示方便,图13中仅示出了贴胶模头2和极片底模1的简图,图13中的100所示部件为锂离子电池极片,图中101为电极膏,图中200所示部件为热熔胶圈,贴胶时,先将热熔胶圈200放置在极片腔11内,然后将锂离子电池极片100设有电极膏101的一面朝下定位在热熔胶圈200上方,并使极片极耳对应极片极耳放置槽12放入,然后调整极片的位置使锂离子电池极片100四周的空白区对应热熔胶圈200上方。开启发热元件,待贴胶模头2加热到设定的温度后,将其下压至凸起贴胶面21压至极片底模1的锂离子电池极片100上并施加一定的压力,这时贴胶模头2将热熔胶圈200上表面熔融,在压力的作用下热熔胶圈200上表面与锂离子电池极片100贴紧,取出贴胶模头2从而制成带热熔胶圈的锂离子电池极片。
实施例二:
本实施例为应用实施例一的锂离子电池极片贴胶装置的贴胶机,参见图1和图2,本实施例的贴胶机有三种设计方案:
第一种设计方案:包括机架和驱动器6,所述机架包括机架平台4和支座5,所述极片底模1设置在支座5底部,所述贴胶模头2设置在支座5上部并由驱动器6驱动,所述控制器3设置在机架平台4上,所述驱动器6与控制器3电连接。所述贴胶模头2通过连接板9与驱动器6连接,所述连接板9上对称设置两根直线导轨7以保证贴胶模头2运动的稳定性。所述极片底模1下端与支座5底部之间设有缓冲装置8,所述缓冲装置8为弹簧。在支架平台4上设有电源开关400和控制开关300,所述控制开关用于控制贴胶机的开启和贴胶模头2的加热。所述驱动器6的动作可以通过在控制器3上输入编程来控制,或者通过手动控制开关300来实现,控制开关300还可以设置在机架底下以脚踩的方式开启或关闭。另外,还安装有急停开关,控制驱动器6紧急停止移动。
以下说明本实施例的工作原理:
参见图3图4和图13,图13中的100所示部件为锂离子电池极片,图中101所示为电极膏,图中200所示部件为热熔胶圈,贴胶时,先将热熔胶圈放置在极片腔11内,然后将锂离子电池极片100设有电极膏的一面朝下定位在热熔胶圈200上方,并使极片极耳对应极片极耳放置槽12放入,然后调整锂离子电池极片100的位置使其四周的空白区对应热熔胶圈200上方。开启发热元件,待贴胶模头2加热到设定的温度后,启动驱动器6,驱动器6驱动贴胶模头2下移至凸起贴胶面21下压至极片100上,这时贴胶模头2将热熔胶圈200上表面熔融,在压力的作用下热熔胶圈200上表面与锂离子电池极片100贴紧,取出贴胶模头2从而制成带热熔胶圈的锂离子电池极片。
第二种设计方案:包括机架和驱动器,所述机架包括机架平台和支座,所述贴胶模头设置在支座上部,所述极片底模设置在支座底部并由驱动器驱动,所述控制器设置在机架平台上,所述驱动器与控制器电连接;本方案与第一设计方案的区别在于:极片底模由驱动器向上驱动,其它技术特征均与第一种设计方案相同。
第三种设计方案:包括机架和驱动器,所述机架包括机架平台和支座,所述贴胶模头设置在支座上部,所述极片底模设置在支座底部,所述驱动器设有两个并分别驱动极片底模和贴胶模头,所述控制器设置在机架平台上,所述驱动器与控制器电连接;本方案与第一设计方案的区别在于:极片底模和贴胶模头同时由驱动器相对压近驱动,其它技术特征均与第一种设计方案相同。
所述驱动器6为气缸、丝杆电机、伺服电机或步进电机。当驱动器6采用气缸时,通过气路与控制器3连接;当驱动器6为丝杆电机、伺服电机或步进电机时,通过电路与控制器3连接。
作为一种改进方案:所述极片底模1和贴胶模头2对应地设有两组以上,并且由不同的驱动器驱动,这样一次上料就可实现多个极片的贴胶操作,这样就可以一边上料,一边去贴胶,一边取下贴好热熔胶圈的极片。
作为另一种改进方案:所述极片底模1设有两个以上,并且所述极片底模1设在支座5底部的移动工作台(图中未示出)上,所述移动工作台与控制器3电连接,所述移动工作台在控制器3控制下作平移移动或旋转运动以使各极片底模1在贴胶工位与上料工位间切换,实现多工位循环操作,大大提高了加工效率。
为了避免贴胶过程中,由于压力过大压坏锂离子电池极片100,可以采用限压和限厚两种控制方法,限压控制方法:在贴胶模头2上或极片底模1下设有压力传感器,压力传感器与控制器3电连接,通过压力传感器反馈的信息,控制器3控制贴胶压力和贴胶压紧的时间,保证贴胶质量。限厚控制方法:在可极片底模1上设置限位槽,当贴胶模头2到达限位槽时即停止移动,保证热熔胶圈200和锂离子电池极片100不被压坏。当然,限压和限厚两种控制方法可能同时使用,效果会更好。
另外,所述控制器3还可以通过驱动器6运动状态反馈的信息记录锂离子电池极片贴片的数量并显示在显示屏上。
实施例三:
本实施例为应用实施例二贴胶机的贴胶方法。
第一种贴胶方法为:
参见图1、图3、图4和图13:
步骤a)将热熔胶圈200放在极片腔11内;
步骤b)放上锂离子电池极片100,锂离子电池极片100有电极膏101的一面向下,锂离子电池极片100的电极膏101对应于热熔胶圈200中空部位,锂离子电池极片100周边无电极膏的部位对应于热熔胶圈200上方;
步骤c)开启发热元件对贴胶模头2加热到设定的温度;
步骤d)开启驱动器6,驱动器6驱动贴胶模头2下移至凸起贴胶面21下压至锂离子电池极片100上;或者,驱动器6驱动极片底模1上压至锂离子电池极片100压至凸起贴胶面21上;或者,驱动器6同时驱动贴胶模头2和极片底模1相对压近至锂离子电池极片100压至凸起贴胶面21上;加热的贴胶模头2将热熔胶圈200表面熔融使热熔胶圈200紧贴在锂离子电池极片100上;
步骤e)驱动器6驱动贴胶模头2脱离极片底模1,制成带热熔胶圈200的锂离子电池极片。
上述步骤c)还可以在步骤a)和步骤b)之前或之间,其达到的效果是一样的。
第二种贴胶方法为:
参见图1、图3、图4和图13:
步骤a)将热熔胶圈200放在极片腔11内;
步骤b)放上锂离子电池极片100,锂离子电池极片100有电极膏101的一面向下,锂离子电池极片100的电极膏101对应于热熔胶圈200中空部位,锂离子电池极片100周边无电极膏的部位对应于热熔胶圈200上方;
步骤c)开启发热元件对贴胶模头2加热到设定的温度;
步骤d)开启驱动器6,驱动器6驱动贴胶模头2下移至凸起贴胶面21下压至锂离子电池极片100上;或者驱动器6驱动极片底模1上移至锂离子电池极片100压至凸起贴胶面21上;或者驱动器6同时驱动贴胶模头2和极片底模1相对压近至锂离子电池极片100压至凸起贴胶面21上;加热的贴胶模头2将热熔胶圈200表面熔融使热熔胶圈200紧贴在锂离子电池极片100上;
步骤e)驱动器6驱动贴胶模头2脱离极片底模1,制成带热熔胶圈200的锂离子电池极片。
步骤f)移动工作台切换贴胶工位与上料工位;
步骤g)循环步骤a)、b)、d)至f)。
上述步骤c)还可以在步骤a)和步骤b)之前或之间,其达到的效果是一样的。
通过本实施例的贴胶方法,对多种形状的锂离子电池极片贴上相应形状的热熔胶圈,制作出带热熔胶圈的锂离子电池极片。
图5-图12仅罗列部分贴胶面形状,还可以设计各种其它形状的凸起贴胶面,对应地,极片底模需配套,并且热熔胶圈和极片外形跟贴胶面相匹配,实现各种形状的热熔胶圈与极片的贴胶。根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。