CN106654144B - 聚合物锂离子电池的异型气袋及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚合物锂离子电池的异型气袋，包括气袋本体，其特征是：所述气袋本体包括气袋部分和冲坑部分，所述气袋部分的展开平面形状呈等腰梯形，所述冲坑部分的展开平面形状呈矩形，所述冲坑部分设有包容电池极组的凹槽，气袋部分和冲坑部分通过翻折裁切修壳后构成单坑式异型气袋。制作工艺包含以下步骤：铝塑冲壳成型→铝塑翻折、前沿侧异型切刀修壳→极组入壳→异型顶封封头封装→侧封封装。有益效果：本发明对气袋结构的改进，使气袋呈现漏斗状，增大了气袋吸开口径D的大小，非常易于气袋的吸开和注液，可以有效改善电池生产的自动化程度，提高产能和良品率。

Description

聚合物锂离子电池的异型气袋及其制作工艺

技术领域

本发明属于锂离子电池，尤其涉及一种聚合物锂离子电池的异型气袋及其制作工艺。

背景技术

目前，聚合物锂离子电池具有绿色无污染、比能量高、循环性能好、无记忆效应、存储时间长、安全性能好、厚度小、重量轻、容量大、内阻小、形状可定制、放电特性佳以及保护板设计简单的优点，使其在高端电子消费市场上占据了主导地位，被广泛应用于便携式电子设备上，如手机、笔记本、Ipad、蓝牙耳机、MP3/MP4、电子手表等等。聚合物锂离子电池的应用向多元化及小体积化方向发展，小体积锂离子电池的制作对设备的要求也越来越严格，仅针对注液工序，小体积锂离子电池的气袋宽度相对较小，不易于气袋的吸开注液。目前，针对小蓝牙电池中气袋宽度小于15mm的聚合物电池，自动注液过程中扩孔工序不易实现，为自动注液的顺利进行带来了不便，为了解决这一问题，对于小批量电池的生产采用手动注液技术，对于大批量电池的生产采用增加手动扩孔工序来实现，不仅增加了人力和工时，还大大增加了生产成本。如图5-8,为目前采用手动扩孔注液技术的工艺缺点:针对小蓝牙电池中气袋宽度小于15mm的聚合物电池，气袋宽度尺寸与真空吸盘口径相差不大，真空吸盘很难将气袋顺利吸开，即使有些气袋可以勉强被吸开，由于受到气袋吸开口径D的大小以及注液过程中气袋位置波动的影响，造成注液不良率明显升高，而且无法返工注液，浪费较大，为了避免因气袋未吸开导致的不良，只能采用线下扩孔来打开气袋，然后投入到设备中进行注液。现有的技术为手动注液/手动扩孔后自动设备注液，扩孔采用吹气管扩孔/机械扩孔完成，使气袋打开到方便注液的尺寸。但是现有技术自动化程度低，生产效率低，人工成本高，而且人工手工扩孔，难免会有失误而造成不良。此外，气袋过小，Degas工序刺刀刺开的孔径较小，多余电液和气体的排出不畅，容易导致封装弱封，最后成品膨胀漏液。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种聚合物锂离子电池的异型气袋及其制作工艺，气袋结构的改进，使气袋呈现漏斗状，易于气袋的吸开和注液，可以有效改善电池生产的自动化程度，提高产能和良品率。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种聚合物锂离子电池的异型气袋，包括气袋本体，其特征是：所述气袋本体包括气袋部分和冲坑部分，所述气袋部分的展开平面形状呈等腰梯形，所述冲坑部分的展开平面形状呈矩形，所述冲坑部分设有包容电池极组的凹槽，气袋部分和冲坑部分通过翻折裁切修壳后构成单坑式异型气袋。

所述冲坑部分设有浅凹槽和深凹槽，所述浅凹槽和深凹槽上下对称置于冲坑部分一侧，并与气袋部分构成双坑式异型气袋。

聚合物锂离子电池的异型气袋的制作工艺，具体步骤如下：

1)铝塑板冲壳：异型气袋采用铝塑材料，采用常规冲压模具冲制异型气袋中包容电池极组的凹槽；

2)铝塑板翻折：在全自动双边封设备上进行铝塑板翻折，即镶嵌在工装内部的吸盘分别将铝塑板两侧吸附住，由伺服气缸控制的插板插入到翻折位置进行定位，翻折旋转气缸动作使气袋沿着翻折线进行翻折；

3)铝塑切刀裁切修壳：采用常规线性修壳切刀进行两次裁切，或采用异型修壳切刀进行一次裁切；

4)极组入壳：将极组放入电池壳体上的深凹槽内；

5)顶封封装：采用常规线性封头分两次完成封装，或采用异型封头进行一次封装；顶封封装压力35kgf，封装温度185℃，封装时间2s；

6)侧封封装：采用常规线性封头一次完成封装，侧封封装压力35kgf，封装温度180℃，封装时间2s。

所述异型修壳切刀的外形尺寸与异型气袋的前沿侧外形尺寸一致。

所述修壳切刀采用工具钢、硬质合金或陶瓷材料制成。

所述封头形状呈广角式结构封头，封头前沿设有溢胶槽。

有益效果：与现有技术相比，本发明从气袋结构上进行改进，通过拓宽气袋口径，可以避免因气袋宽度过小而导致注液时气袋吸不开的问题，通过改变气袋外形来拓宽气袋口径处宽度，使气袋呈现漏斗状，增大了气袋吸开口径D的大小，非常易于气袋的吸开和注液，可以有效改善电池生产的自动化程度，提高产能和良品率，同时，该技术不会对电池电压、内阻、壳电阻、容量等电性能带来负面影响，最终可以提升电池的质量一致性，对提高电池生产厂家的市场应用前景具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1是单坑异型气袋展开示意图；

图2是双坑异型气袋展开示意图；

图3是真空吸盘吸开异型气袋漏斗状示意图；

图4是真空吸盘吸开异型气袋口径示意图；

图5是手动扩孔注液技术示意图；

图6是改进前真空吸盘吸开气袋示意图；

图7是改进前真空吸盘吸开气袋口径示意图；

图8是真空吸盘与吸气袋的俯视图；

图9a-9d是单坑异型气袋的制作流程图及展开图。

图中：1、气袋部分，2、冲坑部分，3凹槽，3-1、浅凹槽，3-2、深凹槽，4、吸盘，5、异型气袋，6、电池极组，7、吹气管，8、注液针。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

详见附图，本实施例提供了一种聚合物锂离子电池的异型气袋，包括气袋本体，所述气袋本体包括气袋部分1和冲坑部分2，所述气袋部分的展开平面形状呈等腰梯形，所述冲坑部分的展开平面形状呈矩形，所述冲坑部分设有包容电池极组的凹槽3，气袋部分和冲坑部分通过翻折裁切修壳后构成单坑式异型气袋。

所述冲坑部分设有浅凹槽3-1和深凹槽3-2，所述浅凹槽和深凹槽上下对称置于冲坑部分一侧，并与气袋部分构成双坑式异型气袋。

实施例

一种异型气袋聚合物锂离子电池，包括极组、电解液、铝塑壳体。电池在制作过程中铝塑壳体为异型气袋结构，异型气袋分单/双坑两种，均由气袋部分及冲坑部分组成。异型气袋的展开图由单/双坑矩形和等腰梯形组成。

异型气袋电池的部分生产流程可简化为：铝塑冲壳→铝塑翻折→铝塑切刀裁切修壳→极组入壳→顶封封装→侧封封装→喷码→贴保护纸→电池烘干→全自动注液。

详见附图9a-9c，其中聚合物锂离子电池的异型气袋的制作工艺，具体步骤如下：

1)图9a，铝塑板冲壳：异型气袋5采用铝塑材料，采用常规冲压模具冲制异型气袋中包容电池极组6的凹槽；

2)图9b，铝塑板翻折：在全自动双边封设备上进行铝塑板翻折，即镶嵌在工装内部的吸盘分别将铝塑板沿图9中虚线的两侧吸附住，由伺服气缸控制的插板插入到虚线位置进行定位，翻折旋转气缸动作使气袋沿着翻折线进行翻折；

3)图9c，铝塑切刀裁切修壳：采用常规线性修壳切刀进行两次裁切，或采用异型修壳切刀进行一次裁切；

4)极组入壳：将极组放入电池壳体上的深凹槽内；

5)顶封封装：采用常规线性封头分两次完成封装，或采用异型封头进行一次封装；顶封封装压力35kgf，封装温度185℃，封装时间2s；

6)侧封封装：采用常规线性封头一次完成封装，侧封封装压力35kgf，封装温度180℃，封装时间2s。

所述修壳切刀是用于裁切修壳，该修壳切刀可以是普通切刀，对翻折后的铝塑壳进行两次裁切完成。亦可以是外形尺寸与异型气袋的前沿侧外形一致的异型切刀，即刀片非直线型而是呈现一定的夹角，角度范围是0-90度,该夹角与气袋夹角保持一致。所述修壳切刀的外形尺寸与异型气袋的前沿侧外形尺寸一致。修壳切刀采用工具钢、硬质合金或陶瓷材料制成。所述冲压模具的冲头可以采用模具钢、合金、金属、陶瓷或塑料等，材料不限。

所述封头形状呈广角式结构封头，封头前沿设有溢胶槽可以有效避免溢胶所带来的封头及电池的污染。异型顶封封头也可以是两个普通的线性封头分两次封装完成，亦可以是与异型气袋形状匹配的异型封。异型顶封封头有两种不同封装模式：软封和硬封，软封是在异型封头上开异型槽用来镶嵌硅胶、柔性陶瓷等柔性介质，以获得不同的封装厚度，硬封是在与极耳位置相对应的封头部位增加极耳槽，以获得不同封装厚度。

铝塑冲壳成型，壳体预留长度比电池需要长度多30-60mm，从气袋侧边5-6mm开始，气袋在宽度方向进行延展变宽，呈现漏斗状，气袋开口的大小及角度由电池本体的尺寸大小及注液机吸盘的口径大小共同决定。

上述异型气袋聚合物锂离子电池的烘干工序，需要将贴完保护纸后的电池置于温度为90℃、气压小于-0.09MPa的烘干箱中持续放置14h，电池水分值不高于150ppm方可进行注液。

上述异型气袋聚合物锂离子电池的注液工序，需在环境露点温度小于-34.5℃的注液车间进行。注液流程如下：上料→扫码→称重→整形→吹气→注液→真空保持分3步完成，分别为：真空保持1、真空保持2、真空保持3→封装→称重→下料。

如图3和图4所示，吹气过程和注液过程。该异型气袋结构的优势主要体现在吹气以及注液两个工序，吹气的具体过程是移载工位的夹板夹住电池的气袋口部位将电池从称重工位移动到整形工位，电池气袋开口朝上，整形夹爪对电池进行初步整形定位，然后整个工位的工装在循环滑动式轨道上运转到吹气工位，连接吸盘的移载气缸动作将左右吸盘4分别吸住气袋的左右两侧，顺利将气袋吸开，吸盘的真空设定值为-60MPa，然后在气袋口正上方的吹气管7向气袋内吹气。由于异型气袋较普通气袋的表面积大，所以成功避免了吸盘吸不开气袋的现象。注液的具体过程是吹气工位的工装继续在循环滑动式轨道上运转到注液工位，连接吸盘的移载气缸动作将左右吸盘分别吸住气袋的左右两侧，再次将气袋吸开，然后在气袋口正上方的注液针8向气袋内注一定质量的电解液。

注液工序的吹气和注液用的吸盘形状呈圆形、椭圆型或矩形，本实施例为圆形吸盘。

该异型气袋结构的注液打破了现有小蓝牙聚合物电池在注液前手动扩孔的格局，使全自动注液成为了可能，不仅大大提升了产能，而且还提高了注液良品率。

上述参照实施例对该一种聚合物锂离子电池的异型气袋及其制作工艺进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚合物锂离子电池的异型气袋的制作工艺，制作的异形气袋本体包括气袋部分和冲坑部分，气袋部分的展开平面形状呈等腰梯形，冲坑部分的展开平面形状呈矩形，冲坑部分设有包容电池极组的凹槽，气袋部分和冲坑部分通过翻折裁切修壳后构成单坑式异型气袋，具体步骤如下：

1）铝塑板冲壳：异型气袋采用铝塑材料，采用常规冲压模具冲制异型气袋中包容电池极组的凹槽；

2）铝塑板翻折：在全自动双边封设备上进行铝塑板翻折，即镶嵌在工装内部的吸盘分别将铝塑板两侧吸附住，由伺服气缸控制的插板插入到翻折位置进行定位，翻折旋转气缸动作使气袋沿着翻折线进行翻折；

3）铝塑切刀裁切修壳：采用常规线性修壳切刀进行两次裁切，或采用异型修壳切刀进行一次裁切；

4）极组入壳：将极组放入电池壳体上的深凹槽内；

5）顶封封装：采用常规线性封头分两次完成封装，或采用异型封头进行一次封装；顶封封装压力35kgf，封装温度185℃，封装时间2s；

6）侧封封装：采用常规线性封头一次完成封装，侧封封装压力35kgf，封装温度180℃，封装时间2s。

2.根据权利要求1所述的聚合物锂离子电池的异型气袋制作工艺，其特征是：步骤3）中所述异型修壳切刀的外形尺寸与异型气袋的前沿侧外形尺寸一致。

3.根据权利要求1所述的聚合物锂离子电池的异型气袋制作工艺，其特征是：步骤3）中所述常规线性修壳切刀或异型修壳切刀采用工具钢、硬质合金或陶瓷材料制成。

4.根据权利要求1所述的聚合物锂离子电池的异型气袋制作工艺，其特征是：步骤5）中所述异型封头形状呈广角式结构封头，封头前沿设有溢胶槽。

5.根据权利要求1所述的聚合物锂离子电池的异型气袋制作工艺，其特征是：所述冲坑部分设有浅凹槽和深凹槽，所述浅凹槽和深凹槽上下对称置于冲坑部分一侧，并与气袋部分构成双坑式异型气袋。