CN107910460B - 一种软包装锂离子电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池领域，提供了一种软包装锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：S1，以玻璃为基底，制备玻璃基底复合膜；S2，将电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间，在所述电芯上设极耳，所述极耳向外延伸至所述玻璃基底复合膜外，向两层所述玻璃基底复合膜之间注入电解液，进行封装；S3，进行真空抽气抽液后，对抽气抽液处进行封装。本发明的一种软包装锂离子电池的制备方法，以玻璃基底复合膜作为封装膜，相比铝塑膜的制作工艺来说制作更加的简单，而且玻璃基底表面处理方式选择性多，相比铝塑膜铝层的表面处理成本低；玻璃基底复合膜拥有不弱于铝塑膜的隔水和氧能力，能够很好地保护电池的充放电的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，具体为一种软包装锂离子电池的制备方法。
背景技术
锂离子电池在同等重量体积下，具有容量高、循环寿命长的特点，广泛应用于手机、掌上电脑以及便携式的电子设备上。由于其极高的应用性能和广泛的应用前景，被誉为二十一世纪绿色能源。软包装电池的技术难点主要在于三个方面，分别是制膜技术、层压技术以及软包装技术。
软包装技术的核心在于使用的封装膜，聚合物锂离子电池要求的软包装材料具有极高的阻水阻氧能力，一般材料难以满足此项要求。
现有材料中通常采用铝，即铝塑膜，但铝塑膜制作工艺相对复杂，铝塑膜表面处理起来成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软包装锂离子电池的制备方法，采用玻璃基底复合膜替代现有的铝塑膜，比起铝塑膜的制作要简单且选择性多，另外处理表面成本也更加低廉。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种软包装锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
S1，以玻璃为基底，制备玻璃基底复合膜；
S2，将电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间，在所述电芯上设极耳，所述极耳向外延伸至所述玻璃基底复合膜外，向两层所述玻璃基底复合膜之间注入电解液，进行封装；
S3，进行真空抽气抽液后，对抽气抽液处进行封装。
进一步，两层所述玻璃基底复合膜均分为电芯固定部和用于存储反应气体的气袋部。
进一步，所述S1步骤中，制备所述玻璃基底复合膜具体为：玻璃的两面通过粘结剂粘接有保护层。
进一步，远离所述电芯的一面粘接的保护层为PA层，靠近所述电芯的一面粘接的保护层为PP层或PE层时，在所述S2步骤中，采用热封工艺进行封装，具体为：
S20，将两层所述玻璃基底复合膜均做成尺寸大于所述电芯的方形，每一所述玻璃基底复合膜均包括相对的两个第一侧边和相对的两个第二侧边；
S21，两层所述玻璃基底复合膜重叠，且两层所述玻璃基底复合膜的两个第一侧边的延伸方向相同；将两层所述玻璃基底复合膜的对应的两个第一侧边热封，将所述电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间并靠近热封处，所述电芯的极耳引出端位于所述玻璃基底复合膜的其中一个第二侧边处；
S22，于所述电芯的所述极耳引出端安设极耳，所述极耳延伸至所述玻璃基底复合膜外，然后将所述极耳与两层所述玻璃基底复合膜的对应的两个第二侧边热封；
S23，将两层所述玻璃基底复合膜的另外的两个第二侧边热封；
S24，于所述玻璃基底复合膜的另外一个所述第一侧边处向两层所述玻璃基底复合膜内注入电解液，后热封注入位置。
进一步，通过热封线将所述玻璃基底复合膜分为电芯固定部和气袋部，采用的真空抽气抽液的方式具体为：采用激光在所述玻璃基底复合膜的所述气袋部上打孔，从该孔处进行抽气抽液处理，完成后，沿所述热封线将两层所述玻璃基底复合膜热封，并采用激光将热封后的所述玻璃基底复合膜的所述气袋部切除。
进一步，远离所述电芯的一面粘接的保护层为PA层，靠近所述电芯的一面粘接的保护层为PET层时，在所述S2步骤中，采用胶封工艺进行封装，具体为：
S200，将两层所述玻璃基底复合膜做成尺寸大于所述电芯的方形；
S201，每一所述玻璃基底复合膜均设有第一粘结层，所述玻璃基底复合膜通过所述第一粘结层将每一所述玻璃基底复合膜分为电芯固定部和气袋部，在所述第一粘结层上粘接用于连通所述电芯固定部和所述气袋部的若干中空管；
S202，每一所述玻璃基底复合膜的四边均设有第二粘结层；
S203，将所述电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间，并置于所述电芯固定部处，将两层所述玻璃基底复合膜对齐并通过所述第一粘结层和所述第二粘结层粘接；
S204，向所述气袋部处注入电解液，经真空静置后，电解液通过各所述中空管进入所述电芯固定部，完成后活动封堵各所述中空管。
进一步，采用的真空抽气抽液的方式具体为：沿所述第一粘结层采用激光将两层所述玻璃基底复合膜的所述气袋部切除，打开各所述中空管，从所述中空管处进行真空抽气抽液处理，完成后在各所述中空管外涂密封胶密封。
进一步，所述电芯的厚度大于1.5mm时，热封前，沿所述电芯的四侧面设垫板，各所述垫板均位于两层所述玻璃基底复合膜之间。
进一步，所述垫板为PP板或PE板。
进一步，所述玻璃的厚度在10-150um之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种软包装锂离子电池的制备方法，以玻璃基底复合膜作为封装膜，相比铝塑膜的制作工艺来说制作更加的简单，而且玻璃基底表面处理方式选择性多，相比铝塑膜铝层的表面处理成本低；玻璃基底复合膜拥有不弱于铝塑膜的隔水和氧能力，能够很好地保护电池的充放电的稳定性；玻璃基底复合膜可以用在柔性可弯曲电池的封装上，并且不存在铝塑膜封装的柔性电池在弯曲过程中的起皱和折痕。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法的热封工艺的具体步骤流程图；
图3为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法的胶封工艺的具体步骤流程图；
图4为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法的玻璃基底复合膜的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法采用热封工艺时制作的电池的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法采用胶封工艺时制作的电池的示意图；
图7为本发明实施例提供的一种软包装锂离子电池的制备方法采用胶封工艺时玻璃基底复合膜的示意图；
附图标记中：1-玻璃；2-粘结剂；3-保护层；4-电芯；5-PA层；6-PP层；7-垫板；8-极耳；9-密封胶；10-PET层；11-第一粘结层；12-第二粘结层；13-中空管；14-电芯固定部；15-气袋部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种软包装锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：S1，以玻璃1为基底，制备玻璃基底复合膜；S2，将电芯4置于两层所述玻璃基底复合膜之间，在所述电芯4上设极耳8，所述极耳8向外延伸至所述玻璃基底复合膜外，向两层所述玻璃基底复合膜之间注入电解液，进行封装；S3，进行真空抽气抽液后，对抽气抽液处进行封装。在S1步骤中，在制备玻璃基底复合膜时，会将用到的玻璃材料通过化学手段或者物理手段进行强化，优选的采用化学手段强化，强化后会使该玻璃材料的机械强度获得极大的提高。本制备方法将传统封装电芯4时采用铝塑膜替换为玻璃基底复合膜，使得电池的制备更加简单，并且玻璃基底表面处理方式选择性多，相比铝塑膜表面处理成本要低廉很多。而且采用玻璃基底复合膜封装的软包装锂离子电池比起铝塑膜封装的要更美观，可方便设计各种图案，适宜推广使用。另外，玻璃基底复合膜依然拥有不弱于铝塑膜的隔水和氧能力，能够很好的保护电池的充放电稳定性。还有它可以用在柔性可弯曲电池的封装上，并且不存在铝塑膜封装的柔性电池在弯曲过程中的起皱和折痕。
作为本发明实施例的优化方案，两层玻璃基底复合膜均分为电芯固定部14和用于存储反应气体的气袋部15。气袋部15在后期的制作中会舍弃掉。在上述步骤S1中，如图4所示，制备玻璃基底复合膜时，采用在玻璃1的两面通过粘结剂2的方式粘接保护层3，方法简单，比起制备铝塑膜要节省不少时间和制作成本，且复合后的玻璃基底的抗震抗摔性获得极大的提高。当所选用的保护层3不同时，可选择不同的制作工艺来制备软包装锂离子电池，比起铝塑膜来说，处理方式的选择性更多。以下为本发明的具体实施例。
实施例1，如图2所示，当远离电芯4的一面粘接的保护层为PA层5，靠近电芯4的一面粘接的保护层为PP层6或PE层时，在S2步骤中，采用热封工艺进行封装，具体为：S20，将两层所述玻璃基底复合膜均做成尺寸大于所述电芯4的方形，每一所述玻璃基底复合膜均包括相对的两个第一侧边和相对的两个第二侧边；S21，两层所述玻璃基底复合膜重叠，且两层所述玻璃基底复合膜的两个第一侧边的延伸方向相同；将两层所述玻璃基底复合膜的对应的两个第一侧边热封，将所述电芯4置于两层所述玻璃基底复合膜之间并靠近热封处，所述电芯4的极耳8引出端位于所述玻璃基底复合膜的其中一个第二侧边处；S22，于所述电芯4的所述极耳8引出端安设极耳8，所述极耳8延伸至所述玻璃基底复合膜外，然后将所述极耳8与两层所述玻璃基底复合膜的对应的两个第二侧边热封；S23，将两层所述玻璃基底复合膜的另外的两个第二侧边热封；S24，于所述玻璃基底复合膜的另外一个所述第一侧边处向两层所述玻璃基底复合膜内注入电解液，后热封注入位置。玻璃基底复合膜具有一定的抗压性，如图5所示，靠近电芯4的保护层3为PP层6时，由于PP层6能够在热封中熔融，可达到密封封装效果。实际操作中，将玻璃基底复合膜的尺寸定为100mm*60mm，两层玻璃基底复合膜的两个对应的100mm的边对齐先进行热封处理，随后将电芯4放到两层玻璃基底复合膜之间，该电芯4的尺寸定为48mm*50mm，厚度为1mm，它放入两层玻璃基底复合膜中后尽量往热封的部位靠，电芯4摆放时，需将其具有极耳8引出端的一侧置于60mm边长的一侧，该侧定义为电芯4的顶部的一侧。紧接着，将电芯4底部的一侧的两层玻璃基底复合膜热封，并于电芯4顶部引出极耳8后，也进行热封。
进一步优化上述方案，通过热封线将玻璃基底复合膜分为电芯固定部14和气袋部15，然后采用激光在所述玻璃基底复合膜的所述气袋部15上打孔，从该孔处进行抽气抽液处理，完成后，沿所述热封线将两层所述玻璃基底复合膜热封，并采用激光将热封后的所述玻璃基底复合膜的所述气袋部15切除。此时即可完成软包装锂离子电池的制备。
进一步优化上述方案，以上实施例是当电芯4的厚度小于等于1.5mm时的热封方式，当电芯4的厚度大于1.5mm时，沿所述电芯4的四侧面设垫板7，各所述垫板7均位于两层所述玻璃基底复合膜之间。以免玻璃基底复合膜在电池的台阶部位弯角过大而导致断裂。该垫板7紧贴电芯4的边缘，垫层的厚度与电芯4厚度一致或略低于电芯4的厚度。该垫层的材质可以采用PP板或者是PE板。
实施例2，如图3和图6所示，当远离所述的一面粘接的保护层为PA层5，靠近电芯4的一面粘接的保护层为PET层10时，在所述S2步骤中，采用胶封工艺进行封装，具体为：S200，将两层所述玻璃基底复合膜做成尺寸大于所述电芯4的方形；S201，每一所述玻璃基底复合膜均设有第一粘结层11，所述玻璃基底复合膜通过所述第一粘结层11将每一所述玻璃基底复合膜分为电芯固定部14和气袋部15，在所述第一粘结层11上粘接用于连通所述电芯固定部14和所述气袋部15的若干中空管13；S202，每一所述玻璃基底复合膜的四边均设有第二粘结层12；S203，将所述电芯4置于两层所述玻璃基底复合膜之间，并置于所述电芯固定部14处，将两层所述玻璃基底复合膜对齐并通过所述第一粘结层11和所述第二粘结层12粘接；S204，向所述气袋部15处注入电解液，经真空静置后，电解液通过各所述中空管13进入所述电芯固定部15，完成后活动封堵各所述中空管13。实际操作中，将玻璃基底复合膜的尺寸定为90mm*80mm，PA层5的厚度为25um，PET层10的厚度为30um，采用掺杂直径为500um空心玻璃微珠的环氧胶来作为第一粘结层11和第二粘结层12的材料，第一粘结层11和第二粘结层12的宽度在1.5mm，厚度为1mm，其中80mm的一条边在涂胶时预留长度为20mm不涂胶，此外在80mm的边完全涂胶平行的方向且距离该边62.5mm处涂胶宽1.5mm，厚1mm，连通90mm边涂胶的平行区，因此，涂胶所间隔出来的一个长方形内未涂胶面积为61mm*77mm。中空管13采用长度为1.5mm，外径为0.8mm，内径为0.6mm的中空PP管，如图7所示，设3根中空PP管，并且垂直于第一粘结层11等间距放置。将厚度为1.5mm，尺寸为60mm*68mm的电芯4置于涂胶的中间区域，即电芯固定部14的位置。
进一步优化上述方案，在实施例2中，采用的真空抽气抽液的方式具体为：沿所述第一粘结层11采用激光将两层所述玻璃基底复合膜的所述气袋部14切除，打开各所述中空管13，从所述中空管13处进行真空抽气抽液处理，完成后在各所述中空管13外涂密封胶9密封。密封胶9会被电池内部的真空负压吸入中空管13，当固化后就可以完全封堵中空管13，完成最后的封装。
作为本发明实施例的优化方案，采用的玻璃基底的厚度在10-150um之间。例如，当加工为30um时，可使其具备极佳的柔韧性和弯曲性。
上述的PP材质为聚丙烯，PE材质为聚乙烯，PA材质为聚酰胺，PET材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，以玻璃为基底，制备玻璃基底复合膜；
S2，将电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间，在所述电芯上设极耳，所述极耳向外延伸至所述玻璃基底复合膜外，向两层所述玻璃基底复合膜之间注入电解液，进行封装；
S3，进行真空抽气抽液后，对抽气抽液处进行封装。
2.如权利要求1所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于：两层所述玻璃基底复合膜均分为电芯固定部和用于存储反应气体的气袋部。
3.如权利要求2所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，制备所述玻璃基底复合膜具体为：玻璃的两面通过粘结剂粘接有保护层。
4.如权利要求3所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，远离所述电芯的一面粘接的保护层为PA层，靠近所述电芯的一面粘接的保护层为PP层或PE层时，在所述S2步骤中，采用热封工艺进行封装，具体为：
S20，将两层所述玻璃基底复合膜均做成尺寸大于所述电芯的方形，每一所述玻璃基底复合膜均包括相对的两个第一侧边和相对的两个第二侧边；
S21，两层所述玻璃基底复合膜重叠，且两层所述玻璃基底复合膜的两个第一侧边的延伸方向相同；将两层所述玻璃基底复合膜的对应的两个第一侧边热封，将所述电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间并靠近热封处，所述电芯的极耳引出端位于所述玻璃基底复合膜的其中一个第二侧边处；
S22，于所述电芯的所述极耳引出端安设极耳，所述极耳延伸至所述玻璃基底复合膜外，然后将所述极耳与两层所述玻璃基底复合膜的对应的两个第二侧边热封；
S23，将两层所述玻璃基底复合膜的另外的两个第二侧边热封；
S24，于所述玻璃基底复合膜的另外一个所述第一侧边处向两层所述玻璃基底复合膜内注入电解液，后热封注入位置。
5.如权利要求4所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，通过热封线将所述玻璃基底复合膜分为电芯固定部和气袋部，采用的真空抽气抽液的方式具体为：采用激光在所述玻璃基底复合膜的所述气袋部上打孔，从该孔处进行抽气抽液处理，完成后，沿所述热封线将两层所述玻璃基底复合膜热封，并采用激光将热封后的所述玻璃基底复合膜的所述气袋部切除。
6.如权利要求3所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，远离所述电芯的一面粘接的保护层为PA层，靠近所述电芯的一面粘接的保护层为PET层时，在所述S2步骤中，采用胶封工艺进行封装，具体为：
S200，将两层所述玻璃基底复合膜做成尺寸大于所述电芯的方形；
S201，每一所述玻璃基底复合膜均设有第一粘结层，所述玻璃基底复合膜通过所述第一粘结层将每一所述玻璃基底复合膜分为电芯固定部和气袋部，在所述第一粘结层上粘接用于连通所述电芯固定部和所述气袋部的若干中空管；
S202，每一所述玻璃基底复合膜的四边均设有第二粘结层；
S203，将所述电芯置于两层所述玻璃基底复合膜之间，并置于所述电芯固定部处，将两层所述玻璃基底复合膜对齐并通过所述第一粘结层和所述第二粘结层粘接；
S204，向所述气袋部处注入电解液，经真空静置后，电解液通过各所述中空管进入所述电芯固定部，完成后活动封堵各所述中空管。
7.如权利要求6所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，采用的真空抽气抽液的方式具体为：沿所述第一粘结层采用激光将两层所述玻璃基底复合膜的所述气袋部切除，打开各所述中空管，从所述中空管处进行真空抽气抽液处理，完成后在各所述中空管外涂密封胶密封。
8.如权利要求4所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述电芯的厚度大于1.5mm时，热封前，沿所述电芯的四侧面设垫板，各所述垫板均位于两层所述玻璃基底复合膜之间。
9.如权利要求8所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述垫板为PP板或PE板。
10.如权利要求1所述的一种软包装锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述玻璃的厚度在10-150um之间。
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