CN105226300B - 一种异形锂锰软包装电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形锂锰软包装电池及其制造方法，制造方法的步骤为：a.将正极大片冲切为异形正极片；b.将锂带冲切为异形负极片；c.焊接正极耳和粘接负极耳；d.将隔膜、异形正极片、异形负极片采用卷绕方式在异形负极单元片连接处、异形正极单元片连接处进行弯折、胶带封端形成异形电芯；e.将异形电芯放入异形铝塑膜外壳并进行一次密封及注电解液；f.二次密封得到异形电池。本发明根据用电器电池仓的形状来定制异形电池，充分利用电池仓的有效空间，使电池容量最大化，从而提升用电器的使用寿命。

Description

一种异形锂锰软包装电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及锂锰电池技术领域，具体地指一种异形锂锰软包装电池的制造方法及基于该方法制得的异形电池。

背景技术

一次性锂锰电池由于具有高容量、高电压、高安全性、低自放电率、长使用寿命和设计灵活等特点，在新兴的电子标签和穿戴电子设备上应用越来越广泛。一些个性化的电子设备由于外形设计独特，导致供电池利用的电池仓空间为不规则形状或者多边形形状，普通的四边形锂锰软包装电池无法最大化的利用电池仓空间，使得电子设备的使用寿命大打折扣。

专利号为200720087439.8的实用新型专利公开了一种软包装锂锰一次性方形电池结构，说明书中公开了其制备过程，然而该制备过程中使用将正极片、负极片、隔膜进行卷绕只能生产出方形电池，无法满足市场需要。现有技术中，制备异形锂锰软包装电池的方法为叠片法，即冲切形成多个相同形状的正极片，以及多个相同形状的负极片，叠片时隔膜呈Z字形将正极片与负极片位于隔膜两侧进行折叠，而叠片法虽然能满足电池异形的要求，但也存在诸多缺点：电池极片多，产生边料多，生产效率低；多层极片焊接有困难，可能虚焊，焊不牢，也可能过焊，部分极片焊断或部分焊断，出现虚焊和过焊，都会使部分极片不起作用，电池低容，更严重的会在使用过程中发生安全事故；而且小尺寸小容量的电池不适合使用叠片式生产，因为极片小而难以操作，生产效率低。

综上所述，常规的锂锰电池工艺卷绕成型容易实现机械化，速度较快，均一性好，有利于大规模生产，但只适用于生产常规形状的电池；叠片工艺可以生产异形电池，但是可靠性会降低，生产效率不高。

因此，迫切需要开发出一种生产效率高、操作简便的异形软包装电池及其制造方法，使其根据实际需要对部分尺寸稍加修改即可适应不同尺寸的电子设备。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种生产效率高、操作简便的异形锂锰软包装电池及其制造方法。

本发明的技术方案为：一种异形锂锰软包装电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将正极大片利用模具进行一次冲切，形成由多个异形正极单元片连接成的异形正极片，相邻异形正极单元片在边缘重合处连接；

b.将锂带利用模具进行一次冲切，形成由多个异形负极单元片连接成的异形负极片，相邻异形负极单元片在边缘重合处连接，所述异形负极单元片形状与异形正极单元片形状相对应；

c.用超声波点焊机将正极耳与异形正极片焊接，将负极耳粘接在异形负极片上；

d.用隔膜将异形正极片和异形负极片分开，使异形负极单元片、异形正极单元片边缘对应放置，将隔膜、异形正极片、异形负极片采用卷绕方式在异形负极单元片连接处、异形正极单元片连接处进行弯折、胶带封端形成异形电芯，将异形电芯周围多余的隔膜修剪整齐；

e.冲制带有与异形电芯形状对应的电池腔的异形铝塑膜外壳，将异形电芯放入电池腔中，并将异形铝塑膜外壳的下部翻转包裹住异形电芯，完成与异形铝塑膜外壳边缘对应的一次密封及注电解液；

f.半成品电池于常温下静置12h后进行预放电，完成抽气和与异形电芯边缘对应的二次密封，剪去二次密封边缘多余异形铝塑膜外壳，得到异形电池。

优选的，所述步骤b中相邻异形负极单元片间连接处贴有搭桥胶带。

优选的，所述步骤d中使用的隔膜表面尺寸大于异形正极片和异形负极片中任一个表面尺寸。

优选的，所述步骤e中所述一次密封依次包括顶封、离电池腔较近一侧的侧封、从离电池腔较远的一侧注电解液后在离电池腔较远的一侧上进行的预封。

优选的，所述步骤a中正极大片由正极活性物质在双辊机上辊压成薄膜、烘干、与铝网压制成型后得到。正极活性物质为锂锰复合氧化物、导电剂、粘合剂和纯水混合而成。

优选的，所述异形电芯形状为不少于五条边的多边形，所述异形负极单元片、异形正极单元片与异形电芯形状对应。

本发明还提供一种上述制造方法制得的异形锂锰软包装电池，其特征在于，包括外层的密封异形铝塑膜外壳，位于密封异形铝塑膜外壳内由异形正极片、隔膜、异形负极片卷绕而成的异形电芯，所述隔膜位于异形正极片和异形负极片之间，所述异形正极片、异形负极片上分别连接有正极耳和负极耳；

所述异形正极片由多个异形正极单元片连接而成，相邻异形正极单元片在边缘重合处连接；所述异形负极片由多个相连接的异形负极单元片连接而成，相邻异形负极单元片在边缘重合处连接；所述异形正极单元片与异形负极单元片形状相对应，所述异形正极片、异形负极片卷绕时在异形正极单元片连接处、异形负极单元片连接处进行弯折。

优选的，所述异形正极片、异形负极片均为模具一次冲切而成。

优选的，所述所述异形电芯形状为不少于五条边的多边形。

进一步的，所述所述异形电芯部分边缘为圆弧形。

本发明的有益效果为：

1.根据用电器电池仓的形状来定制异形电池，充分利用电池仓的有效空间，使电池容量最大化，从而提升用电器的使用寿命。

2.采用卷绕方式来制作异形电池，打破了现有技术只能用叠片法生产异形电池的技术偏见，每个电芯只需要进行正负极片各一次冲切即可，操作方便，不论是人工卷绕还是半自动全自动卷绕，都可以较快速且高质量的完成。

3.异形正极单元片间、异形负极单元片间均通过重合的一个边进行连接，无需额外连接部位，卷绕时按重合边的轮廓进行弯折，操作方便快捷，而且不会因卷绕导致单元片的重合边变形，卷绕后单元片间形状重合性好。

4.现阶段各种穿戴电子设备不断涌现，异形电池具有广阔的市场前景，因此提高其生产效率对推动各新型电子产业具有重要意义。

附图说明

图1为异形正极片结构示意图

图2为异形负极片结构示意图

图3为正极耳连接示意图

图4为负极耳连接示意图

图5为异形电芯结构示意图

图6为异形铝塑膜外壳示意图

图7为异形铝塑膜外壳一次封装示意图

图8为异形铝塑膜外壳二次封装示意图

图9为异型电池结构示意图

1.异形正极片 2.异形负极片 3.异形电芯 4.异形正极单元片 5.异形负极单元片 6.正极耳 7.负极耳 8.电池腔 9.异形铝塑膜外壳 10.异型电池 11.搭桥胶带 12.正极极耳位 13.负极极耳凹凸点 14.一次密封边 15.泄气口 16.二次密封边。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

异形锂锰软包装电池的制造方法如下：

a.正极活性物质(锂锰复合氧化物、导电剂、粘合剂和纯水混合)，搅拌均匀后在双辊机上辊压成薄膜，烘干后，将薄膜与铝网压制成型，烘干后形成正极大片，将正极大片采用定制专用的正极冲切刀模进行冲切，形成由多个异形正极单元片4连接成的异形正极片1，异形正极单元片4形状根据电器电池仓的形状确定，为与其对应的不规则八边形，如图1所示，相邻异形正极单元片4间通过八边形重合的一个边连接。

b.将锂带采用定制专用的锂带冲切模具进行冲切，形成由多个异形负极单元片5连接成的异形负极片2，如图2所示，异形负极单元片5形状与异形正极单元片4形状相对应，同为不规则八边形，相邻异形负极单元片5通过八边形重合的一个边连接，异形负极单元片5的数量可以等于、多于或少于异形正极单元片4的数量。

c.使用超声波清粉机在异形正极片1上靠近侧边处清理出正极耳耳位12，用超声波点焊机将正极耳6，焊接在异形正极片1的正极耳耳位12上，如图3所示；负极耳7一端设有负极极耳凹凸点13，将负极耳7带有负极极耳凹凸点13的一端粘接在异形负极片2上，将搭桥胶带11贴在相邻异形负极单元片5连接处(可用一根胶带连接所有异形负极单元片5)，如图4所示。搭桥胶带作用为：当非极耳处的异形负极单元片5与设有负极耳7的异形负极单元片5间连接处出现锂溶问题断裂时，非极耳处的异形负极单元片5无法与负极耳7连通，失去作用，因此搭桥胶带保证了所有异形负极单元片5与负极耳7的连通性，保障了电池容量。

d.将隔膜(聚丙烯微孔隔膜或聚丙烯)套在卷绕机的卷芯上，拉直隔膜到适当的长度，上、下两层对应整齐，开启机器，使隔膜包住卷针；然后将异形正极片1平放在隔膜中间，正极耳朝右，开启机器，使卷针转动约90～120°；最后将底层隔膜从卷芯后面翻过来压在异形正极片1上面，有负极耳一端的异形负极片2放在前方、且负极耳朝右，启动卷绕机，卷绕完后用胶带将卷心缠绕包好形成卷绕式异形电芯，如图5所示。放置时异形负极单元片4、异形正极单元片5边缘对应，卷绕时在异形负极单元片4连接处、异形正极单元片5连接处按其重合边缘进行弯折，隔膜上、下两层表面尺寸均大于异形正极片1和异形负极片2中任一个表面尺寸，卷绕完成后将异形电芯3周围多余的隔膜边角修剪整齐。

e.如图6所示，冲制带有与异形电芯3形状对应的电池腔8的异形铝塑膜外壳9，将异形电芯3放入电池腔8中，并将异形铝塑膜外壳9的下部翻转包裹住异形电芯3，完成与异形铝塑膜外壳9边缘对应的一次密封及注电解液，一次密封依次包括顶封(正极耳6和负极耳7所在处)、离电池腔较近一侧(左侧)的侧封、从离电池腔较远的一侧(右侧)注电解液后在离电池腔较远的一侧(右侧)上进行的预封，如图7中所示，阴影处为一次密封边14。

f.半成品电池于常温下静置12h后进行预放电，然后在特制的真空封口机上进行抽气和二次密封，电池内部的气体和多余的电解液通过泄气口15被排出电池外，二次密封沿异形电芯3边缘(除顶边外)，如图8中所示，中间为近似八边形的二次密封边16，剪去二次密封边缘多余异形铝塑膜外壳9，得到异形电池10，如图9所示。

如图1-9所示，上述制得异形锂锰软包装异形电池10，包括外层的密封异形铝塑膜外壳9，位于密封异形铝塑膜外壳9内由异形正极片1、隔膜、异形负极片2卷绕而成的异形电芯3，隔膜位于异形正极片1和异形负极片2之间，异形正极片1由多个异形正极单元片4连接而成，异形负极片2由多个异形负极单元片5连接而成，异形正极单元片4与异形负极单元片5形状相对应，异形正极片1、异形负极片2上分别连接有正极耳6和负极耳7。异形电芯3形状为不规则八边形，密封异形铝塑膜外壳9与异形电芯3形状对应但部分边缘为圆弧，目的是为了与电器电池仓形状吻合，异形正极片1、异形负极片2均为模具一次冲切而成。

Claims (8)

1.一种异形锂锰软包装电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将正极大片利用模具进行一次冲切，形成由多个异形正极单元片(4)连接成的异形正极片(1)，相邻异形正极单元片(4)在边缘重合处连接；

b.将锂带利用模具进行一次冲切，形成由多个异形负极单元片(5)连接成的异形负极片(2)，相邻异形负极单元片(5)在边缘重合处连接，所述异形负极单元片(5)形状与异形正极单元片(4)形状相对应，相邻异形负极单元片间连接处贴有搭桥胶带(11)；

c.用超声波点焊机将正极耳(6)与异形正极片(1)焊接，将负极耳(7)粘接在异形负极片(2)上；

d.用隔膜将异形正极片(1)和异形负极片(2)分开，使异形负极单元片(4)、异形正极单元片(5)边缘对应放置，将隔膜、异形正极片(1)、异形负极片(2)采用卷绕方式在异形负极单元片(4)连接处、异形正极单元片(5)连接处进行弯折、胶带封端形成异形电芯(3)，将异形电芯(3)周围多余的隔膜修剪整齐；

e.冲制带有与异形电芯(3)形状对应的电池腔(8)的异形铝塑膜外壳(9)，将异形电芯(3)放入电池腔(8)中，并将异形铝塑膜外壳(9)的下部翻转包裹住异形电芯(3)，完成与异形铝塑膜外壳(9)边缘对应的一次密封及注电解液，所述一次密封依次包括顶封、离电池腔较近一侧的侧封、从离电池腔较远的一侧注电解液后在离电池腔较远的一侧上进行的预封；

f.半成品电池于常温下静置12h后进行预放电，完成抽气和与异形电芯(3)边缘对应的二次密封，剪去二次密封边缘多余异形铝塑膜外壳(9)，得到异形电池(10)。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤d中使用的隔膜表面尺寸大于异形正极片(1)和异形负极片(2)中任一个表面尺寸。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤a中正极大片由正极活性物质在双辊机上辊压成薄膜、烘干、与铝网压制成型后得到。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述异形电芯(3)形状为不少于五条边的多边形，所述异形负极单元片(4)、异形正极单元片(5)与异形电芯(3)形状对应。

5.一种如权利要求1所述制造方法制得的异形锂锰软包装电池，其特征在于，包括外层的密封异形铝塑膜外壳(9)，位于密封异形铝塑膜外壳(9)内由异形正极片(1)、隔膜、异形负极片(2)卷绕而成的异形电芯(3)，所述隔膜位于异形正极片(1)和异形负极片(2)之间，所述异形正极片(1)、异形负极片(2)上分别连接有正极耳(6)和负极耳(7)；

所述异形正极片(1)由多个异形正极单元片(4)连接而成，相邻异形正极单元片(4)在边缘重合处连接；所述异形负极片(2)由多个相连接的异形负极单元片(5)连接而成，相邻异形负极单元片(5)在边缘重合处连接；所述异形正极单元片(4)与异形负极单元片(5)形状相对应，所述异形正极片(1)、异形负极片(2)卷绕时在异形正极单元片(4)连接处、异形负极单元片(5)连接处进行弯折。

6.如权利要求5所述的异形锂锰软包装电池，其特征在于，所述异形正极片(1)、异形负极片(2)均为模具一次冲切而成。

7.如权利要求5所述的异形锂锰软包装电池，其特征在于，所述所述异形电芯(3)形状为不少于五条边的多边形。

8.如权利要求7所述的异形锂锰软包装电池，其特征在于，所述所述异形电芯(3)部分边缘为圆弧形。