CN108134042A - 一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，该生产工艺通过步骤A‑H，将基体金属材料进行光亮轧制和无光轧制，并进行电化学抛光和钝化，对其进行清洗和烘干，再将轧成带状的金属导体切成段状，对其进行超声波清洗并烘干，并用去离子水对其进行处理并烘干，最后将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上。该工艺生产的锂离子电池极耳因金属导体表面粗糙度增加，提高了金属导体与高分子绝缘膜之间的有效接触面积，故能有效地提高附着力，使两者粘合更稳固，从而改善电芯的密封性能，并且提高金属导体的焊接性能，同时，降低了金属导体的表面活性，增强了其抗电解液侵蚀能力，从而进一步改善电芯的密封性能，防止锂离子电池漏液。

Description

一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池极耳的生产工艺，尤其涉及一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺。
背景技术
锂系电池可分为锂电池和锂离子电池，其中，锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作；在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌；充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。现今，手机和笔记本电脑等电器元件使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。
随着锂离子电池在电动车上的大量使用，因为电动车续航方面的要求，所以，现今对于电池的单位含电量(能量密度)要求也越来越高，同时，电池的安全性也要求更高了。在锂离子电池的电芯生产过程中，正极集电体，负极集电体，正、负极集电体隔膜，正极极耳，负极极耳连接成一个整体，然后用铝塑膜包装袋密封包装，极耳一端在铝塑膜包装袋内与正负极集电体联结，一端在铝塑膜包装袋外与外接端联结，极耳的高分子绝缘胶与铝塑膜包装袋熔接形成一个完整的铝塑膜包装袋密封体，最后再向铝塑膜包装袋内加注电解液，从而完成锂离子电池电芯的制作。而如果锂离子电池密封不良就可能会出现电解液泄漏，从而导致电芯失效，也就是电池报废。在完整的铝塑膜包装袋密封体中，其它部位都是由同一种非金属材料熔接而成的，熔接效果如同一个整体，只有极耳是金属与非金属的粘接，粘接效果远不及同种材料，因此，极耳部位的密封性最弱，而该密封粘接界面一旦失效，则会导致锂离子电池漏液从而整个锂离子电池的失效，甚至会发生着火等相关的安全事故，危害使用者的安全。普通极耳按材质可分为铝极耳、镀镍铜极耳、镍极耳等，其结构为：包括段状的金属导体和条状的高分子绝缘膜，其中，高分子绝缘膜为固态带状材料，其在热压的条件下与金属导体粘结，实现热封。因此针对上述的问题，需要结合极耳这个薄弱点加以改进，以提升锂离子电池使用的安全性。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，该工艺生产的锂离子电池极耳因金属导体表面粗糙度增加，提高了金属导体与高分子绝缘膜之间的有效接触面积，故能有效地提高附着力，使两者粘合更稳固，从而改善电芯的密封性能，并且提高金属导体的焊接性能，同时，降低了金属导体的表面活性，增强了其抗电解液侵蚀能力，从而进一步改善电芯的密封性能，防止锂离子电池漏液。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，具体步骤为：
A.将基体金属材料通过轧制机进行光亮轧制成型，得到光亮的带状金属导体；
B.对光亮的带状金属导体进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到30-40μm；
C.再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到15-20μm，并对其进行清洗和烘干；
D.对无光的带状金属导体进行钝化(其中，如果该金属导体材质为铝，就可以直接进行钝化处理；如果该金属导体材质为铜，则需要先进行镀镍处理，再进行清洗并烘干，后进行钝化处理)，再对其进行清洗和烘干；
E.按需要的长度，将带状的金属导体切成段状；
F.对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为80-90℃，烘干时间为2.5h；
G.用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后再进行烘干，烘干温度为100-110℃，烘干时间为3h；
H.用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为210-220℃，热压时间为60-90s，热压压强为38-42MPa，后冷却至常温即可。
优选地，在步骤B和C中，对光亮的带状金属导体进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到35μm；再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到17μm，并对其进行清洗和烘干。
优选地，在步骤F和G中，对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为85℃，烘干时间为2.5h；用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后，再进行烘干，烘干温度为105℃，烘干时间为3h。
优选地，在步骤H中，用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为214℃，热压时间为70s，热压压强为40MPa，后冷却至常温即可。
(3)有益效果
本发明与现有技术相比，首先，该生产工艺中先对金属导体表面进行光亮轧制和无光轧制将其定型，并使其表面粗糙度先达到一定值，再进行电化学抛光使其表面粗糙度达到15-20μm，而现有情况下，金属导体的表面粗糙度为小于或等于5μm，由此通过金属导体表面的粗糙度变化，在增加有效接触面积上提高了自身金属导体与高分子绝缘膜的附着力，使两者粘合更稳固，改善了电芯的密封性能，另外，结合特异性的热压条件，从而将金属导体与高分子绝缘膜进行紧密的贴合，从而防止了锂离子电池的漏液，同时，通过上述金属导体表面的粗糙度变化，还能提升金属导体的焊接性能，使其更易于进行焊接处理，保证焊接的稳定性，从而提高锂离子电池的质量和安全性。
其次，该生产工艺中先对金属导体进行超声波清洗，并使用酒精为超声波清洗的溶剂，再用去离子水对金属导体进行表面处理，从而对极耳完成了彻底的清理，并结合两次处理后分别进行的不同温度和时间的烘干，由此通过这些特异性表面处理的结合，从而降低了金属导体的表面活性，增强了其抗电解液侵蚀能力，从而进一步改善电芯的密封性能，防止锂离子电池漏液。
再次，高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上后使用极为合理的温度、时间和压强进行压合，从而将高分子绝缘膜牢固地贴合在段状的金属导体上，该热压的条件可以极大地增强贴合效果而又不破坏本身的结构。
最后，通过合理的步骤安排，调整加工顺序，同时结合各步骤最适宜的参数选择，如各步骤中的加热温度和保持时间，都是通过大量的实验和尝试才得出的最优加工步骤和参数，具有极高的实用性。
总体而言，该工艺生产的锂离子电池极耳因金属导体表面粗糙度增加，提高了金属导体与高分子绝缘膜之间的有效接触面积，故能有效地提高附着力，使两者粘合更稳固，从而改善电芯的密封性能，并且提高金属导体的焊接性能，同时，降低了金属导体的表面活性，增强了其抗电解液侵蚀能力，从而进一步改善电芯的密封性能，防止锂离子电池漏液。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，具体步骤为：
A.将基体金属材料通过对辊轧制机进行光亮轧制成型，得到光亮的带状金属导体；
B.对轧制机的轧辊进行喷砂处理，并将光亮的带状金属导体通过该轧辊的轧制机进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到30μm；
C.再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到15μm，并对其进行清洗和烘干；
D.对无光的带状金属导体进行钝化(其中，如果该金属导体材质为铝，就可以直接进行钝化处理；如果该金属导体材质为铜，则需要先进行镀镍处理，再进行清洗并烘干，后进行钝化处理)，再对其进行清洗和烘干；
E.按需要的长度，将带状的金属导体切成段状；
F.对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为80℃，烘干时间为2.5h；
G.用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后再进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为3h；
H.用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为210℃，热压时间为90s，热压压强为38MPa，后自然冷却至常温即可。
通过上述步骤从而得到高密封防漏液的锂离子电池极耳，并取其的部分作为样品1，作为后续的检测对比用。
实施例2
高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，具体步骤为：
A.将基体金属材料通过对辊轧制机进行光亮轧制成型，得到光亮的带状金属导体；
B.对轧制机的轧辊进行电蚀刻处理，并将光亮的带状金属导体通过该轧辊的轧制机进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到35μm；
C.再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到17μm，并对其进行清洗和烘干；
D.对无光的带状金属导体进行钝化(其中，如果该金属导体材质为铝，就可以直接进行钝化处理；如果该金属导体材质为铜，则需要先进行镀镍处理，再进行清洗并烘干，后进行钝化处理)，再对其进行清洗和烘干；
E.按需要的长度，将带状的金属导体切成段状；
F.对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为85℃，烘干时间为2.5h；
G.用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后再进行烘干，烘干温度为105℃，烘干时间为3h；
H.用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为214℃，热压时间为70s，热压压强为40MPa，后自然冷却至常温即可。
通过上述步骤从而得到高密封防漏液的锂离子电池极耳，并取其的部分作为样品2，作为后续的检测对比用。
实施例3
高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，具体步骤为：
A.将基体金属材料通过对辊轧制机进行光亮轧制成型，得到光亮的带状金属导体；
B.对轧制机的轧辊进行激光蚀刻砂处理，并将光亮的带状金属导体通过该轧辊的轧制机进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到40μm；
C.再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到20μm，并对其进行清洗和烘干；
D.对无光的带状金属导体进行钝化(其中，如果该金属导体材质为铝，就可以直接进行钝化处理；如果该金属导体材质为铜，则需要先进行镀镍处理，再进行清洗并烘干，后进行钝化处理)，再对其进行清洗和烘干；
E.按需要的长度，将带状的金属导体切成段状；
F.对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为2.5h；
G.用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后再进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间为3h；
H.用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为220℃，热压时间为60s，热压压强为42MPa，后自然冷却至常温即可。
通过上述步骤从而得到高密封防漏液的锂离子电池极耳，并取其的部分作为样品3，作为后续的检测对比用。
取上述生产得到的样品1、样品2和样品3，并取现有技术下常规的极耳样品4，对其进行实验并得出结果：
分别对各样品自身金属导体与高分子绝缘膜的附着力进行实验，可以很明显地看出样品1、样品2和样品3的附着力明显强于样品4，样品1、样品2和样品3的附着力基本一致，可以明显看出样品1、样品2和样品3的粘合性比样品4更稳固；
分别对各样品自身金属导体的焊接性能进行检测，可以很明显地看出样品1、样品2和样品3的焊接性能明显优于样品4，样品1、样品2和样品3的性能基本一致；
分别对各样品生产得到的锂离子电池成品进行耐候性寿命检测，结果样品1为3年4个月，样品2为3年6个月，样品3为3年5个月，而样品4却为1年2个月，由此可以很明显地看出样品1、样品2和样品3的抗电解液侵蚀能力、密封性以及整体的稳定性均强于样品4。
以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，其特征在于，具体步骤为：
A.将基体金属材料通过轧制机进行光亮轧制成型，得到光亮的带状金属导体；
B.对光亮的带状金属导体进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到30-40μm；
C.再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到15-20μm，并对其进行清洗和烘干；
D.对无光的带状金属导体进行钝化，再对其进行清洗和烘干；
E.按需要的长度，将带状的金属导体切成段状；
F.对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为80-90℃，烘干时间为2.5h；
G.用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后再进行烘干，烘干温度为100-110℃，烘干时间为3h；
H.用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为210-220℃，热压时间为60-90s，热压压强为38-42MPa，后冷却至常温即可。
2.根据权利要求1所述的一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，其特征在于，在步骤B和C中，对光亮的带状金属导体进行无光轧制定型，得到无光的带状金属导体，使其表面粗糙度达到35μm；再对无光的带状金属导体进行电化学抛光，使其表面粗糙度达到17μm，并对其进行清洗和烘干。
3.根据权利要求1所述的一种高密封防漏液的锂离子电池极耳的生产工艺，其特征在于，在步骤F和G中，对段状的金属导体进行超声波清洗，超声波清洗的溶剂为酒精，其后再进行烘干，烘干温度为85℃，烘干时间为2.5h；用去离子水对段状的金属导体进行表面处理，连续处理3次，每次75s其后，再进行烘干，烘干温度为105℃，烘干时间为3h。
4.在步骤H中，用双面胶将条状的高分子绝缘膜贴于段状的金属导体上，并进行热压，热压温度为214℃，热压时间为70s，热压压强为40MPa，后冷却至常温即可。
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Address after: 341000 Workshop No. 5 of Shuixi Rare Earth Deep Processing Surface Finishing Industry Centralized Control Zone (Phase I) of Ganzhou Cobalt Molybdenum Rare Metal Industry Base, Zhanggong District, Ganzhou City, Jiangxi Province

Applicant after: Ganzhou Zhongjin High Energy Battery Material Co., Ltd.

Address before: 341000 Workshop No. 5 of Shuixi Rare Earth Deep Processing Surface Finishing Industry Centralized Control Zone (Phase I) of Ganzhou Cobalt Molybdenum Rare Metal Industry Base, Zhanggong District, Ganzhou City, Jiangxi Province

Applicant before: Ganzhou gold high energy battery material Co., Ltd.

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