CN106328886A - 动力锂离子电池极片制备装置及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种动力锂离子电池极片制备装置及其制备工艺；包括末端带有收卷装置的对辊机，所述末端带有收卷装置的对辊机的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机，制片机，带烘烤后收卷装置的烘箱和电池极片卷绕机；所述带烘烤后收卷装置的烘箱内部设有传送装置；具有可以在收卷之前使电池极片充分膨胀，且电池极片厚度均匀，当电池卷绕后卷芯大小均匀，卷芯外径方差小于0.01和成品内阻方差小于1.0的优点。
Description
技术领域
本发明属于电池极片制备技术领域，具体涉及一种动力锂离子电池极片制备装置及其制备工艺。
背景技术
锂离子电池具有输出电压高，比能量高，放电电压平稳，循环寿命长的特点。所以锂离子电池已经广泛应用于笔记本电脑，数码相机，手机领域；并越来越多的在动力领域、储能领域得到了应用。由于动力和储能领域使用锂电池均需要多串、多并之后才能满足需求，因此对电池的一致性提出了更高的要求。
目前随着设备自动化程度的不断提升，锂离子电池生产过程中的不可控因素逐渐减少，电池一致性也越来越高。但是在电池极片制备的过程中往往存在着电池极片对辊后，在极片没有及时有效均匀的膨胀的情况下就进入卷绕工序；一种方案是电池极片没有烘烤直接卷绕，由于时效作用，卷好的电芯极片膨胀导致电芯卷绕过紧，容易造成渗液困难，电池内阻升高，循环变差；另一种方案是电池极片在收卷后烘烤，因为收卷后的电池极片受力不均，内圈和外圈反弹厚度会不一致，导致电芯内阻、循环等的一致性变差，且易出现电池使用寿命变短的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷而提供一种可以在收卷之前使电池极片充分膨胀，且电池极片厚度均匀，当电池卷绕后卷芯大小均匀，卷芯外径方差小于0.01和成品内阻方差小于1.0的动力锂离子电池极片制备装置及其 制备工艺。
本发明的目的是这样实现的：包括末端带有收卷装置的对辊机，所述末端带有收卷装置的对辊机的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机，制片机，带烘烤后收卷装置的烘箱和电池极片卷绕机；所述带烘烤后收卷装置的烘箱内部设有传送装置。
所述传送装置为传送皮带或传送托辊之一。
所述制片机内设有超声波焊接机，所述超声波焊接机上设有焊头，所述焊头的顶部设有焊点，所述焊点的顶部设有若干个纹路，所述纹路的高度小于0.10mm。
所述若干个纹路的底部面积之和小于焊点的顶部面积的二分之一。
所述焊头的材质为钛合金、镁铝合金或粉末冶金钢之一。
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机内，对辊后的极片收卷至对辊机末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机，所述极片在制片机内进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱，烘箱内设有传送装置，所述极片在烘箱内的烘干温度为：80～ 120℃，烘干时间为30～60min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机卷绕，即可。所述步骤三中极耳的厚度为0.10mm。
本发明可以在收卷之前使电池极片充分膨胀，且电池极片厚度均匀，当电池卷绕后卷芯大小均匀，卷芯外径方差小于0.01和成品内阻方差小于1.0的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明焊头的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明包括末端带有收卷装置的对辊机1，所述末端带有收卷装置的对辊机1的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机2，制片机3，带烘烤后收卷装置的烘箱4和电池极片卷绕机5；所述带烘烤后收卷装置的烘箱4内部设有传送装置。所述传送装置为传送皮带或传送托辊之一。所述制片机3内设有超声波焊接机，所述超声波焊接机上设有焊头6，所述焊头6的顶部设有焊点7，所述焊点7的顶部设有若干个纹路8，所述纹路8的高度小于0.10mm。所述若干个纹路8的底部面积之和小于焊点7的顶部面积的二分之一。所述焊头6的材质为钛合金、镁铝合金或粉末冶金钢之一。
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3内进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，烘箱4内设有传送装置，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：80～120℃，烘干时间为30～60min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述步骤三中极耳的厚度为0.10mm。
为了更加详细的解释本发明，现结合实施例对本发明做进一步阐述。具体实施例如下：
实施例一
一种动力锂离子电池极片制备装置，包括末端带有收卷装置的对辊机1，所述末端带有收卷装置的对辊机1的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机2，制片机3，带烘烤后收卷装置的烘箱4和电池极片卷绕机5；所述带烘烤后收卷装置的烘箱4内部设有传送装置。所述传送装置为传送皮带。所述制片机3内设有超声波焊接机，所述超声波焊接机上设有焊头6，所述焊头6的顶部设有焊点7，所述焊点7的顶部设有若干个纹路8，所述纹路8的高度小于0.10mm。所述若干个纹路8的底部面积之和小于焊点7的顶部面积的二分之一。所述焊头6的材质为钛合金。
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3内进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，烘箱4内设有传送装置，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：80℃，烘干时间为60min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述步骤三中极耳的厚度为0.10mm。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中的烘烤方式为动态烘烤。
实施例二
一种动力锂离子电池极片制备装置，包括末端带有收卷装置的对辊机1，所述末端带有收卷装置的对辊机1的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机2，制片机3，带烘烤后收卷装置的烘箱4和电池极片卷绕机5；所述带烘烤后收卷装置的烘箱4内部设有传送装置。所述传送装置为传送托辊。所述制片机3内设有超声波焊接机，所述超声波焊接机上设有焊头6，所述焊头6的顶部设有焊 点7，所述焊点7的顶部设有若干个纹路8，所述纹路8的高度小于0.10mm。所述若干个纹路8的底部面积之和小于焊点7的顶部面积的二分之一。所述焊头6的材质为粉末冶金钢之一。
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3内进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，烘箱4内设有传送装置，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：120℃，烘干时间为30min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述步骤三中极耳的厚度为0.10mm。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池；其制备工艺中的烘烤方式为动态烘烤。
实施例三
一种动力锂离子电池极片制备装置，包括末端带有收卷装置的对辊机1，所述末端带有收卷装置的对辊机1的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机2， 制片机3，带烘烤后收卷装置的烘箱4和电池极片卷绕机5；所述带烘烤后收卷装置的烘箱4内部设有传送装置。所述传送装置为传送皮带。所述制片机3内设有超声波焊接机，所述超声波焊接机上设有焊头6，所述焊头6的顶部设有焊点7，所述焊点7的顶部设有若干个纹路8，所述纹路8的高度小于0.10mm。所述若干个纹路8的底部面积之和小于焊点7的顶部面积的二分之一。所述焊头6的材质为镁铝合金。
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3内进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，烘箱4内设有传送装置，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：100℃，烘干时间为45min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述步骤三中极耳的厚度为0.10mm。所述本实施例为设计容量2050mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中的烘烤方式为动态烘烤。
实验例1
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，烘箱4内设有传送装置，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：130℃，烘干时间为30min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中的烘烤方式为动态烘烤。
实验例2
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，烘箱4内设有传送装置，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：70℃，烘干时间为90min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中的烘烤方式为动态烘烤。
实验例3
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中不进行烘烤。
实验例4
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：120℃，烘干时间为60min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中的烘烤方式为静态烘烤。
实验例5
一种动力锂离子电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机1内，对辊后的极片收卷至对辊机1末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机1末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机2内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机3，所述极片在制片机3进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱4，所述极片在烘箱4内的烘干温度为：80℃，烘干时间为480min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱4的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机5卷绕，即可。所述本实施例为设计容量1550mAh的圆柱型动力锂离子电池。其制备工艺中的烘烤方式为静态烘烤。
按照上述实施例一、实施例二、实施例三、实验例1、实验例2、实验例3、实验例4和实验例5中方案制得成品电池，并按照大卷的不同位置均匀抽100片极片，分别记录卷绕后卷芯的外径D，并计算出外径方差DD，及电池首次放电容量平均值C0，常温25℃时的电池交流内阻R，并计算出内阻方差DR，然后将该100只电池取91只组合成13串7并电池，并做100次1C充电1C放电循环。并记录循环容量保持率N。
从表中测试的数据可以看出，实施例1、实施例2和实施例3在控制参数范围内，不同设计容量电池卷芯外径方差值小于0.01，首次容量合格，内阻方差值小于1，循环容量保持率大于95％。
对比试验例1和实施例一，由于烘烤温度过高，极片皱褶，电池内阻增高，内阻分布均匀性差。说明烘烤温度不应大于120℃。对比试验例2和实施例一，烘烤温度过低，极片反弹不充分，卷绕后电芯吸电解液困难，导致内阻偏高，循环下降。对比试验例3和实施例一、试验例2，极片不烘烤直接卷绕，极片反弹量更少，电池内阻相比试验例2进一步升高，相应循环保持率进一步下降。对比试验例4和实施例二，极片卷绕后采用静态烘烤，收卷后极片由于受力不均，内圈和外圈反弹厚度会不一致，卷芯外径方差和内阻方差均明显上升。容 量和循环保持率均明显下降。对比试验例5和实施例一、试验例4，静态烘烤时间大幅提高后，卷芯外径方差和内阻方差也大幅变大。由于烘烤时间足够长，电池内阻均值相对试验例4有小幅度下降，循环保持率相对试验例4进一步下降。
从实施例和试验例对比数据可以看出：采用本发明中动态烘烤的极片在收卷之前已经充分膨胀，制作的极片厚度均匀，电池卷绕后卷芯大小均匀，卷芯外径方差小于0.01；成品电池一致性好，成品内阻方差小于1.0，经多串电池循环测试能提高寿命3％以上。因此本发明动态烘烤工艺对于提高电池自动化生产中电池一致性具有明显的改善。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种动力锂离子电池极片制备装置，包括末端带有收卷装置的对辊机(1)，其特征在于：所述末端带有收卷装置的对辊机(1)的尾端依次安装有带分切收卷装置的分切机(2)，制片机(3)，带烘烤后收卷装置的烘箱(4)和电池极片卷绕机(5)；所述带烘烤后收卷装置的烘箱(4)内部设有传送装置。
2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片制备装置，其特征在于：所述传送装置为传送皮带或传送托辊之一。
3.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片制备装置，其特征在于：所述制片机(3)内设有超声波焊接机，所述超声波焊接机上设有焊头(6)，所述焊头(6)的顶部设有焊点(7)，所述焊点(7)的顶部设有若干个纹路(8)，所述纹路(8)的高度小于0.10mm。
4.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片制备装置，其特征在于：所述若干个纹路(8)的底部面积之和小于焊点(7)的顶部面积的二分之一。
5.根据权利要求3所述动力锂离子电池极片制备装置，其特征在于：所述焊头(6)的材质为钛合金、镁铝合金或粉末冶金钢之一。
6.一种动力锂离子电池极片的制备工艺，其特征在于：该制备工艺包括如下步骤：
步骤一：将涂布后的极片放置在末端带有收卷装置的对辊机(1)内，对辊后的极片收卷至对辊机(1)末端的收卷装置中；
步骤二：使步骤一中所述收卷至对辊机(1)末端的收卷装置的极片通过带分切收卷装置的分切机(2)内，进行分切，分切后的极片收卷至分切收卷装置中；
步骤三：使步骤二中所述收卷至分切收卷装置中的极片通过制片机(3)，所述极片在制片机(3)内进行极耳焊接和粘贴高温胶纸；
步骤四：使步骤三中所述极耳焊接和粘贴高温胶纸后的极片通过带烘烤后收卷装置的烘箱(4)，烘箱(4)内设有传送装置，所述极片在烘箱(4)内的烘干温度为：80～120℃，烘干时间为30～60min；
步骤五：使步骤四中所述通过烘箱(4)的极片卷绕至烘烤后收卷装置中；
步骤六：使步骤五中所述卷绕至烘烤后收卷装置中的极片放置入电池极片卷绕机(5)卷绕，即可。
7.根据权利要求1所述动力锂离子电池极片的制备工艺，其特征在于：所述步骤三中极耳的厚度为0.10mm。
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