CN105576296B - 一种卷绕式叠片电池及其制备方法 - Google Patents

一种卷绕式叠片电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种卷绕式叠片电池及其制备方法，包括极性相反的第一极片和第二极片，由至少一个第一极片和至少一个第二极片依次交错叠放，并通过隔膜将相邻的第一极片和第二极片之间固定连接起来形成电池单元；由至少三个电池单元依次间隔交错地固设在卷绕隔膜的两侧面，卷绕使得第n个电池单元的底部与第n+2个电池单元的顶部相叠加并固定形成卷绕式叠片电池，其中n为自然数。本发明制备的卷绕式叠片电池既具有卷绕电池的生产效率，又具有叠片电池相对于卷绕电池更好的电池性能。同时由于正、负极片被固定在隔膜或卷绕隔膜上，从而使电池的界面稳定性及安全性均得到提高。

Description

一种卷绕式叠片电池及其制备方法
技术领域
本发明涉锂离子二次电池领域，具体涉及一种卷绕式叠片电池及其制备方法。
背景技术
因锂离子二次电池由于其电压高、寿命长、比能量高等特点，使得消费电子产品如手机、笔记本电脑、数码相机的飞速发展，并得到了大规模的应用。近来年，由于加重的能源及环境问题，使得锂离子二次电池开始在汽车上作为动力来源广泛的应用开来，这也对锂二次电池提出的更高的要求，其中关键的一点是点成组之后的一致性。
目前应用于汽车上的动力电池既有卷绕式结构，又有叠片结构。其中卷绕式电池相比于叠片电池，其优点在于生产的效率高和工序简单易控制；但是卷绕式电池由于内部结构不均一，在循环过程中由于其各个位置张力不一致而引起不可避免的形变，导致其一致性差，甚至存在很大的安全隐患。叠片电池虽然能够在电池性能上相比于卷绕式电池得到大幅的提升，但是工序繁琐，生产效率低，特别是在单个极片依次堆叠阶段，时间较长。
发明内容
本发明旨在提供一种卷绕式叠片电池及其制备方法，其兼顾了卷绕式电池的高生产效率和叠片电池的优异电池性能，同时由于通过隔膜或卷绕隔膜将第一极片、第二极片相互粘结在一起，提高电池的界面稳定性及安全性。
一种卷绕式叠片电池，包括极性相反的第一极片和第二极片，由至少一个第一极片和至少一个第二极片依次交错叠放，并通过隔膜将相邻的第一极片和第二极片之间固定连接起来形成电池单元；由至少三个电池单元依次间隔交错地固设在卷绕隔膜的两侧面，卷绕使得第n个电池单元的底部与第n+2个电池单元的顶部相叠加并固定形成卷绕式叠片电池，其中n为自然数。
进一步方案，所述卷绕式叠片电池是以第一极片、第二极片、第一极片顺序依次设置的。
进一步方案，所述电池单元中的第一极片和第二极片在卷绕方向上的长度小于隔膜的长度。
进一步方案，相邻电池单元之间的间距沿着卷绕方向逐渐增大。
进一步方案，所述隔膜将第一极片和第二极片通过热复合或平压的方式粘结在一起；所述电池单元是通过热压粘结在卷绕隔膜的两侧面。
进一步方案，所述隔膜和卷绕隔膜的表面均涂覆有聚合物粘结剂，其涂覆的厚度为0.5~30μm。
进一步方案，所述聚合物粘结剂为PVDF（聚偏氟乙烯）、PVDF-HFP（聚偏氟乙烯-六氟丙烯）或PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。
进一步方案，所述的隔膜和卷绕隔膜为聚合物膜或复合膜，所述聚合物膜为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚苯并咪唑中至少一种；所述复合膜为在聚合物膜表面涂覆一层氧化铝、二氧化硅、水合氧化铝、碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化锆、氧化镁或勃姆石而形成的复合膜。
本发明另一个发明目的是提供上述一种卷绕式叠片电池的制备方法，其制备步骤如下：
（1）将第一极片和第二极片依次交错叠放，并通过隔膜将相邻的第一极片和第二极片之间通过热压粘结在一起形成电池单元；
（2）将电池单元间隔交错地放置在卷绕隔膜的两侧面，并用夹具固定；然后通过热压粘结将电池单元固定在卷绕隔膜上；
（3）以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜一端为起点进行卷绕，使得第n个电池单元的底部与第n+2个电池单元的顶部相叠加，形成以第一极片、第二极片、第一极片顺序依次设置的结构；
（4）使用粘结胶带将卷绕隔膜的尾端固定住，即得卷绕式叠片电池。
本发明中第一极片与第二极片为极性相反的电极片，如第一极片为正极片，则第二极片为负极片；如第一极片为负极片，则第二极片为正极片。
本发明制备的卷绕式叠片电池既具有卷绕电池的生产效率，又具有叠片电池相对于卷绕电池更好的电池性能。同时由于正、负极片被固定在隔膜或卷绕隔膜上，从而使电池的界面稳定性及安全性均得到提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中电池单元的第一种结构示意图；
图3是本发明中电池单元的第二种结构示意图；
图4是本发明中电池单元排列在卷绕隔膜两侧面的第一种示意图；
图5是本发明中电池单元排列在卷绕隔膜两侧面的第二种示意图；
图6是本发明中电池单元排列在卷绕隔膜两侧面的第二种示意图。
图中，1、电池单元；11、第一极片；12、第二极片；13、隔膜；2、卷绕隔膜；3、粘粘胶带。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明作进一步详细描述，旨在便于对本发明的理解，但本发明并不局限于所列的实施例。
实施例1
选取正极片作为第一极片11，负极片作为第二极片12，隔膜13采用表面涂覆有厚10μm的 PVDF的氧化铝聚乙烯复合膜，卷绕隔膜2选用涂覆有厚3μm 的PVDF的氧化铝聚乙烯复合膜；
（1）将第一极片11和第二极片12使用隔膜13通过热压粘结在一起形成三层结构的电池单元1，如图2所示；
（2）在通过视觉检测、短路检测后，使用机械手依次将电池单元1以一定的间距交错地放置在卷绕隔膜2的两侧面，并用夹具固定；然后通过传送带，将其一起送入热压区域进行热压粘结，从而将电池单元1粘结固定在卷绕隔膜2上，如图4所示；使所有的电池单元在沿着卷绕隔膜的方向上是完全对齐的，即处于同一水平线上。
（3）以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜2一端为起点进行卷绕，使第一个电池单元的负极片叠加在第三个电池单元的正极片上，第二个电池单元的正极片叠加在第四个电池单元的负极片上，第三个电池单元的负极片叠加在第五个电池单元的正极片上，如此卷绕将电池单元依次叠加起来，并使得第一极片11、第二极片12、第一极片11依次交错排列，最后使用粘结胶带3将电池固定成型得卷绕式叠片电池，如图1所示。
实施例2
选取负极片作为第一极片11，正极片作为第二极片12，隔膜13采用表面涂覆有PVDF-HFP的聚酯膜，卷绕隔膜2选用涂覆有PVDF的聚丙烯膜；
（1）将第一极片11和第二极片12使用隔膜13通过热压粘结在一起形成三层结构的电池单元1；
（2）在通过视觉检测、短路检测后，使用机械手依次将电池单元1以一定的间距交错地放置在卷绕隔膜2的两侧面，并用夹具固定；然后通过传送带，将其一起送入热压区域进行热压粘结，从而将电池单元1粘结固定在卷绕隔膜2上，如图6所示；
（3）以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜2一端为起点进行卷绕，按照图6中箭头所示进行叠放，即使第一个电池单元的正极片叠加在第三个电池单元的负极片上，第二个电池单元的负极片叠加在第四个电池单元的正极片上，第三个电池单元的正极片叠加在第五个电池单元的负极片上，如此卷绕将电池单元依次叠加起来，并使得第一极片11、第二极片12、第一极片11依次交错排列，最后使用粘结胶带3将电池固定成型得卷绕式叠片电池。
实施例3
选取正极片作为第一极片11，负极片作为第二极片12，隔膜13采用表面涂覆有PMMA的氧化铝聚酯复合膜，卷绕隔膜2选用涂覆有PMMA的聚对苯二甲酸乙二醇酯和勃姆石复合膜；
（1）将第二极片12、隔膜13、第一极片11、隔膜13、第二极片12依次排列并通过热压粘结在一起，形成五层结构的电池单元A，如图3、5所示；将第一极片11、隔膜13、第二极片12、隔膜13、第一极片11依次排列并通过热压粘结在一起，形成五层结构的电池单元B，如图5所示；
（2）在通过视觉检测、短路检测后，使用机械手依次将电池单元A、电池单元B以一定的间距放置在卷绕隔膜2一侧面，将电池单元B、电池单元A以一定的间距放置在卷绕隔膜2的另一侧面，卷绕隔膜2两侧面的电池单元相交错设置；并用夹具固定后通过传送带，将其一起送入热压区域进行热压粘结，从而将电池单元A和电池单元B粘结固定在卷绕隔膜2上，如图5所示；
（3）以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜2一端为起点进行卷绕，使位于卷绕隔膜2端部的第一个电池单元A的底部负极片叠加在第三个电池单元B的顶部正极片上，第二个电池单元B的底部正极片叠加在第四个电池单元A的顶部负极片上，第三个电池单元A的底部正极片叠加在第五个电池单元A的顶部负极片上，如此卷绕将电池单元依次叠加起来，并使得第一极片11、第二极片12、第一极片11依次交错排列，最后使用粘结胶带3将电池固定成型得卷绕式叠片电池。
此外，本说明书中所提出的实施方案和附图仅仅为用于示例说明目的的优选实施例，并不旨在限制发明的范围，因此理解在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出其他等效方案和修改方案。

Claims (8)

1.一种卷绕式叠片电池，包括极性相反的第一极片（11）和第二极片（12），其特征在于：由至少一个第一极片（11）和至少一个第二极片（12）依次交错叠放，并通过隔膜（13）将相邻的第一极片（11）和第二极片（12）之间固定连接起来形成电池单元（1）；由至少三个电池单元（1）依次间隔交错地固设在卷绕隔膜（2）的两侧面，卷绕使得第n个电池单元的底部与第n+2个电池单元的顶部相叠加并固定形成卷绕式叠片电池，其中n为自然数；
其制备步骤如下：
（1）将第一极片（11）和第二极片（12）依次交错叠放，并通过隔膜（13）将相邻的第一极片（11）和第二极片（12）之间通过热压粘结在一起形成电池单元（1）；
（2）将电池单元（1）间隔交错地放置在卷绕隔膜（2）的两侧面，并用夹具固定；然后通过热压粘结将电池单元（1）固定在卷绕隔膜（2）上；
（3）以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜（2）一端为起点进行卷绕，使得第n个电池单元（1）的底部与第n+2个电池单元（1）的顶部相叠加，形成以第一极片（11）、第二极片（12）、第一极片（11）顺序依次设置的结构；
（4）使用粘结胶带（3）将卷绕隔膜（2）的尾端固定住，即得卷绕式叠片电池。
2.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：所述卷绕式叠片电池是以第一极片（11）、第二极片（12）、第一极片（11）顺序依次设置的。
3.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：所述电池单元（1）中的第一极片（11）和第二极片（12）在卷绕方向上的长度小于隔膜（13）的长度。
4.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：相邻电池单元（1）之间的间距沿着卷绕方向逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：所述隔膜（13）将第一极片（11）和第二极片（12）通过热复合或平压的方式粘结在一起；所述电池单元（1）是通过热压粘结在卷绕隔膜（2）的两侧面。
6.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：所述隔膜（13）和卷绕隔膜（2）的表面均涂覆有聚合物粘结剂，其涂覆的厚度为0.5~30μm。
7.根据权利要求6所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：所述聚合物粘结剂为PVDF、PVDF-HFP或PMMA。
8.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片电池，其特征在于：所述的隔膜（13）和卷绕隔膜（2）为聚合物膜或复合膜，所述聚合物膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯并咪唑中至少一种；所述复合膜为在聚合物膜的表面涂覆一层氧化铝、二氧化硅、水合氧化铝、碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化锆、氧化镁或勃姆石形成的复合膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105789681B (zh) * 2016-05-18 2019-01-08 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种用于制造卷绕叠片型电池芯组件的装置及控制方法
CN105811020A (zh) * 2016-05-27 2016-07-27 合肥国轩高科动力能源有限公司 用于卷绕式叠片电池的极片转移方法
CN105958100A (zh) * 2016-05-29 2016-09-21 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种卷绕式叠片电池
CN106129482A (zh) * 2016-08-17 2016-11-16 惠州市豪鹏科技有限公司 一种卷绕式电池结构、包括其的二次电池组和电池组模块
KR102217444B1 (ko) 2017-04-06 2021-02-22 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법
CN109950632A (zh) * 2019-03-15 2019-06-28 苏州迈展自动化科技有限公司 一种卷绕式叠片电池的制备方法及卷绕式叠片电池
CN110277474B (zh) * 2019-06-06 2021-12-07 苏州迈展自动化科技有限公司 一种太阳能电池金属线膜的制备方法
CN111430772A (zh) * 2020-04-30 2020-07-17 蜂巢能源科技有限公司 叠片极组和具有其的动力电池
CN112186233B (zh) * 2020-10-09 2022-08-19 京东方科技集团股份有限公司 柔性电池及显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101897058A (zh) * 2007-12-14 2010-11-24 株式会社Lg化学 堆叠/折叠型电极组件及其制备方法
CN102683742A (zh) * 2012-06-12 2012-09-19 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电芯及其制备方法
CN103636046A (zh) * 2011-07-07 2014-03-12 株式会社Lg化学 用于电化学设备的电极组件以及具备其的电化学设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101897058A (zh) * 2007-12-14 2010-11-24 株式会社Lg化学 堆叠/折叠型电极组件及其制备方法
CN103636046A (zh) * 2011-07-07 2014-03-12 株式会社Lg化学 用于电化学设备的电极组件以及具备其的电化学设备
CN102683742A (zh) * 2012-06-12 2012-09-19 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电芯及其制备方法

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