CN106025376A - 一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法 - Google Patents

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程本阳
武行兵
王晨旭
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Abstract

本发明涉及一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，包括：制备成正极片、负极片备用，所述制备的正极片和负极片上分别设有多个用于形成依次排列的正极单片、负极单片的留白；将正极片按照其尺寸剪切成条状正极极片并收成卷，将负极片沿其留白中间位置剪切成多个负极单片；将卷状的正极极片及隔膜分别置于放卷装置上；通过放卷装置将正极极片固定于隔膜的一侧，通过机械手将多个负极单极片固定于隔膜的另一侧以形成极片复合单元；对极片复合单元的留白位置进行剪切，完成电池结构单元的制作。本发明所述的方法简化了卷绕型叠片电池结构单元制作流程，省去了正、负极电极片的多次分切和转移，提高了卷绕型叠片电池结构单元制作的效率。

Description

一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能好、使用寿命长、无记忆效应以及安全无污染等优点，目前广泛应用于笔记本电脑、手机、移动电源等便携式移动设备，以及混合动力汽车、纯电动汽车等领域。随着，市场的不断发展以及消费者需求的不断提高，锂离子电池必定会向军用领域、航空航天以及满足特殊工况下运行的越野车、电动赛车等领域发展。这就对锂离子电池的安全性能、功率性能以及热管理等方面提出了更高的要求。
在相同的电芯尺寸和材料体系下，相较于卷绕型锂离子电池，叠片电池功率性能更加优异、热分布更加合理，应用前景也更好，此外，叠片电池对于电芯壳体空间利用率更高，但目前叠片电池存在着生产效率低，制作流程复杂（电极片需要多次冲切和转移），冲切后电极片边缘的毛刺易刺破隔膜导致短路，存在安全隐患等难题，一直制约着叠片型电池的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，可以进一步缩减叠片电池的制作工序，进而大大提高叠片电池的生产效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，包括以下步骤：
（1）选取正极集流体箔材、负极集流体箔材和隔膜，在正极集流体箔材、负极集流体箔材上分别涂覆正极材料、负极材料以制备成正极片、负极片备用，所述制备的正极片和负极片上分别设有多个用于形成依次排列的正极单片、负极单片的留白；
（2）将正极片按照其尺寸剪切成条状正极极片，并将该正极极片收成卷，将负极片沿其留白中间位置剪切成多个负极单片；
（3）将卷状的正极极片及隔膜分别置于放卷装置上；
（4）通过放卷装置将正极极片固定于隔膜的一侧，通过机械手将多个负极单片固定于隔膜的另一侧以形成极片复合单元，该极片复合单元的负极单片与正极单片通过隔膜呈相对设置；
（5）对极片复合单元的留白位置进行剪切，完成电池结构单元的制作。
上述方法中，所述正极片和负极单片上的留白通过间歇式涂布方式制作或通过连续涂布和激光清粉装置联用的方式制作。
步骤（2）中，正极片及负极片的剪切过程中同时完成电池极耳的制作。
进一步的，所述正极片和负极片的极耳制作方式为模切或激光切。
进一步的，所述正极极片、负极单片与隔膜通过热复合方式进行固定。
由上述技术方案可知，本发明所述的连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法简化了卷绕型叠片电池结构单元制作流程，省去了正、负极电极片的多次分切和转移，可以一站式的完成卷绕型叠片电池结构单元的制作，大大提高了卷绕型叠片电池结构单元制作的效率。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明涂布后的电极片示意图；
图3是本发明极耳制作完成后的单片宽度的正极或负极电极片示意图；
图4是本发明电池单元第一种叠加方式的结构示意图；
图5是本发明电池单元第二种叠加方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，包括以下步骤：
S1：选取正极集流体箔材、负极集流体箔材和隔膜，在正极集流体箔材、负极集流体箔材上分别涂覆正极材料、负极材料以制备成正极片、负极片备用；该正、负极材料包含活性物质、导电剂、粘结剂以及增稠剂等。
在正极片、负极片上分别设有用于形成多个正极单片、负极单片的留白。为了防止卷绕过程中正、负极边缘裁切时产生的毛刺相互接触造成短路，根据正、负极电极片层叠方式的不同，正、负极单片两侧的留白间距以及正、负极的尺寸不同。
如图2所示，箭头所指是采用间歇式涂布或者采用激光清粉制作的留白，留白的尺寸根据电极片的宽度、电芯的尺寸以及涂布机的涂布精度进行设计，为避免隔膜两侧的正极片或负极片在卷绕或叠加时相互接触造成短路，中间的电极片应略窄于两侧相连且极性相异的电极片的宽度。
图4和图5是本发明正极片和负极片两种叠方式，如图4所示，正极单片4与负极单片5通过隔膜1相互隔开，正极单片4加上两侧留白3总宽度大于负极单片5加上两侧留白2总宽度。如图5所示，负极单片5加上两侧留白2的总宽度大于正单极片4加上两侧留白3的总宽度。该两种方式均可避免正极单片4和负极单片5在卷绕时相互接触导通。
所以，正极单片4加上其两侧留白的宽度可大于负极单片5加上其两侧留白的宽度，也可小于负极单片5加上其两侧留白的宽度，只要使正极单片4、负极单片5与隔膜1层叠后避免正极单片4与负极单片5接触即可。
该留白方式可采用间歇涂布方式制作：在正极集流体箔材、负极集流体箔材在涂覆正、负极材料时即留出留白，且正、负极中间留白的距离均为等间距的。该留白方式也可采用连续式涂布，随后采用激光清粉的方式制作：在正极集流体箔材、负极集流体箔材上均匀涂覆正极材料、负极材料制作成正极片和负极片，然后采用激光清粉方式清除正极片和负极片上的涂料以形成留白，本发明中所述的留白即为无粉料的集流体箔材。
S2：将正极片按照其尺寸剪切成条状正极极片并将该正极极片收成卷，将负极片沿其留白中间位置剪切成多个负极单片，并根据正、负电极极片设计要求完成极耳的模切或激光切，剪切后的正极电极片如图3所示。本步骤中也可将负极片剪切成条状收卷，将正极片剪切成多个正极单片，其后续步骤同下（只需将后续步骤中正极极片与负极单极片替换即可）。
S3：将卷状的正极极片及隔膜分别置于放卷装置上；
S4：通过放卷装置将正极极片固定于隔膜的一侧，通过机械手将多个负极单片固定于隔膜的另一侧以形成极片复合单元，该步骤要确保正、负极单片的相对位置呈如图5所示放置（负极单片与正极极片在隔膜的两侧呈相对设置）。
为防止在卷绕时中间的电极片与相邻电极片在边缘处相互接触造成短路，以图4的三层结构单元为例，在多层结构单元制作过程中，中间的负极片尺寸要略小于相邻正极片的尺寸，在连续性制作过程中，该步骤是通过机械手等转移装置将裁切好的负极单片精确地放置在涂胶隔膜上并固定来完成。
S5：对极片复合单元的留白位置进行剪切，完成电池结构单元的制作。
上述卷绕型叠片电池结构单元的制作，仅是以三层电极片结构单元为例。若制作2n+1（n为正整数）层叠片电池结构单元，仅需将2-3步骤依次往后重复排列、重复操作即可。
在卷绕型叠片电池多层结构单元制作过程中，所有的裁切均是在无粉料的正或负极集流体箔材上进行的。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选取正极集流体箔材、负极集流体箔材和隔膜，在正极集流体箔材、负极集流体箔材上分别涂覆正极材料、负极材料以制备成正极片、负极片备用，所述制备的正极片和负极片上分别设有多个用于形成依次排列的正极单片、负极单片的留白；
（2）将正极片按照其尺寸剪切成条状正极极片，并将该正极极片收成卷，将负极片沿其留白中间位置剪切成多个负极单片；
（3）将卷状的正极极片及隔膜分别置于放卷装置上；
（4）通过放卷装置将正极极片固定于隔膜的一侧，通过机械手将多个负极单片固定于隔膜的另一侧以形成极片复合单元，该极片复合单元的负极单片与正极单片通过隔膜呈相对设置；
（5）对极片复合单元的留白位置进行剪切，完成电池结构单元的制作。
2.根据权利要求1所述的连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，其特征在于：所述正极片和负极片上的留白通过间歇式涂布方式制作。
3.根据权利要求1所述的连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，其特征在于：所述正极片和负极片上的留白通过连续涂布和激光清粉装置联用的方式制作。
4.根据权利要求1所述的连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，其特征在于，步骤（2）中，正极片及负极片的剪切过程中同时完成电池极耳的制作。
5.根据权利要求4所述的连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，其特征在于：所述正极片和负极片的极耳制作方式为模切或激光切。
6.根据权利要求1所述的连续性制作卷绕型叠片电池结构单元的方法，其特征在于：所述正极极片、负极单片与隔膜通过热复合方式进行固定。
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