CN109004282B - 超薄软包锂电池用封头、封头组件、封装装置及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂电池技术领域，具体为一种超薄软包锂电池用封头，包括封装部和安装部，安装部中设有加热管。本发明还提供一种封头组件，包括上下对称设置的两对封头，每对封头包括左右对称设置的两个封头，所述封头为上述的封头。本发明还提供一种封装装置，包括机架，机架上设有上述的封头组件以及用于调节上、下两对封头的每对封头之间距离的横向调节机构。本发明还提供一种封装方法，调节上、下两对封头的每对封头之间距离，将铝塑膜对折后送入预封装位置进行热封，取出铝塑膜，将裸电芯插入铝塑膜的限位槽中，进行顶侧边的封装。本发明的封头具有各自的加热系统，通过双角位封来限制电芯不偏移，使超薄软包锂电池有更好的外观及成品合格率。

Description

超薄软包锂电池用封头、封头组件、封装装置及封装方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种超薄软包锂电池用封头、封头组件、封装装置及封装方法。

背景技术

锂离子电池分布在我们生活的每一个角落，其应用领域包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、移动电源（充电宝）、应急电源、剃须刀、电动自行车、电动汽车、电动公交车、旅游观光车、无人机，以及其他各类电动工具。作为电能的载体和众多设备的动力来源，可以说，锂离子电池的使用已经渗透了我们生活的方方面面。

软包装锂离子电池是锂离子电池常见的形态，其基本组成单元为内部电芯，和外部包装膜以及负责锂离子传输的电解液。其中，内部电芯为锂离子电池的能量承载体，它的组成一般包括正极片、负极片、隔膜三大组分，而正负极极片又各自包含活性成分层以及电子传输层（集流体）。

正极片的集流体一般选用铝箔，主要在于其耐高电压下的氧化反应；负极片的集流体一般选用铜箔，主要在于其耐低电压下的还原反应。电池电流的引出一般使用金属极耳与极片集流体焊接的方式。由于软包装电池的制备工艺的可操作性较强，所以，市面上可见的软包装锂离子电池也是形态各异，但基本结构不会发生变化。

作为在消费类电子设备中应用最广的软包装锂离子电池，其优势在于电池的尺寸能够最大尺度的迎合电子设备的要求，且其使用金属铝和有机层的复合膜作为封装膜，既能隔绝电池外部空气中水分的渗透，又能极大的降低电池的重量和体积。一般的锂离子电池在制备的过程中，由于电池的裸电芯具备一定的厚度和尺寸，因此在使用铝塑膜封装之前需要对铝塑膜进行冲坑处理。

而当今消费类电子设备的发展趋势是轻、薄，一些电子设备的厚度仅仅只有6mm，甚至更薄，从而更方便于人们的生活和使用。这也就要求作为设备动力之源的锂离子电池也要进行相应的厚度缩减，甚至一些电子产品还需要电池具备特殊的属性，如柔性耐弯曲。与当前消费类电子设备对应的锂离子电池也必须向轻、薄化发展。

超薄锂离子电池，是指厚度小于2mm的锂离子电池；当软包装锂离子电池厚度降低到2mm及以下的情况下，原有的常规铝塑膜冲坑技术将难以适用在超薄软包装锂离子电池上，其原因主要在于其冲坑太浅，甚至不能进行有效冲坑，这种情况下，在电池封装过程中，铝塑膜不能有效的束缚电池的裸电芯，裸电芯不能有效的定位，受到外力或者对位不好都会造成在后续的封装工艺中出现电芯偏移，从而造成电池的外观不良、尺寸不合格，良品率偏低。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种超薄软包锂电池用封头、封头组件、封装装置及封装方法，通过双侧角位封的形式来限制电芯，从而保证电芯不发生偏移，使超薄软包锂电池能够具备更好的外观和更高的成品合格率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种超薄软包锂电池用封头，包括封装部和以及与所述封装部连接的安装部，所述安装部中设有为所述封装部提供加热功能的加热管。

进一步地，所述封头的截面横截面呈L形，L形的两边分别为封装部和安装部。

本发明还提供一种超薄软包锂电池用封头组件，包括上下对称设置的两对封头，每对封头包括左右对称设置的两个封头，所述封头为上述的封头，每对封头的两个封装部平行设置。

进一步地，所述封头的封装部的一端与安装部的一端连接，每对封头的两个封装部靠近设置。

本发明还提供一种超薄软包锂电池用封装装置，包括机架，所述机架上设有上述的封头组件以及用于调节上、下两对封头的每对封头之间距离的横向调节机构。

进一步地，所述机架上设有用于安装横向调节机构的底板；所述横向调节机构包括固定在底板上的横向直线导轨以及与所述横向直线导轨滑动连接的滑块，每对封头的两个安装部均与对应的滑块连接。

进一步地，所述底板上固定有固定板，所述固定板上的通孔中安装有用于固定滑块的固定旋钮。

进一步地，所述底板上还设有用于显示每对封头之间间距的刻度尺。

本发明还提供一种超薄软包锂电池的封装方法，采用上述的封装装置进行封装，包括如下步骤：

1）调节上、下两对封头的每对封头之间距离，使每对封头之间的距离比裸电芯的宽度大1mm-2mm；

2）将分切好的铝塑膜对折，保持顶边对齐，然后将对折后的铝塑膜送入预封装位置进行热封；

3）将预封好的铝塑膜取出，热封在铝塑膜上形成平行的两个封印，将裸电芯插入铝塑膜的两个封印之间形成的限位槽中；

4）依次进行初步封装、注液、搁置、化成、二次封装，即得封装完毕的锂电池。

进一步地，步骤3）中所述封印的长度大于5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的封头都是相对独立的，各自有自己的加热系统，封头组件的两对封头上下对称设置，每对的两个封头左右对称设置，封头组件通过对超薄软包装锂电池的双侧角位进行热封可以限制电芯的区域空间，从而保证电芯不发生偏移，实现与铝塑膜冲坑效果相同的作用，从而使超薄软包装锂电池能够具备更好的外观，提升超薄软包装锂离子电池的成品合格率；

（2）本发明提供的封装装置的封头组件的两对封头之间的距离是可调的，因此该封装装置可适用于多种规格的软包装锂离子电池上；

（3）本发明提供的封装装置通过设置横向直线导轨方便调节每对封头之间的距离，且上、下两对封头分别在上下平行的两条直线上运动，保证封装的精确度；

（4）本发明采用双角位封封装的方式封装超薄软包装锂电池，既可以在锂离子电池正式封装之前提前在铝塑膜上做好限位槽，也可以直接在电池封装过程中进行双角位封预封装，可以灵活操作，方便铝塑膜在生产过程中的备料；

（5）本发明采用双角位封的方式封装超薄软包装锂电池时，充分利用现有的铝塑膜物理特性，利用内层的聚丙烯层受热时熔融彼此之间可以以封装效果的方式来制备一个限位槽，对裸电芯进行限位，从而保证超薄软包装锂电池制备的成品合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例二提供的超薄软包锂电池用封头组件的结构示意图；

图2为本发明实施例三提供的超薄软包锂电池用封装装置的结构示意图；

图3为本发明实施例四提供的超薄软包锂电池封装方法中使用的铝塑膜对折示意图；

图4为本发明实施例四提供的超薄软包锂电池封装方法中封装铝塑膜的示意图；

图5为本发明实施例四提供的超薄软包锂电池封装方法中将裸电芯插入铝塑膜的限位槽后的示意图；

图中：1、铝塑膜，2、封头，201、封装部，202、安装部，3、加热管，4、固定旋钮，5、刻度尺，6、封印，7、裸电芯，8、底板，9、横向直线导轨，10、固定板。

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。

实施例一

本实施例提供一种超薄软包锂电池用封头，包括封装部201和以及与封装部201连接的安装部202，安装部202中设有为封装部201提供加热功能的加热管3。本实施例提供的单个封头2就具有各自的加热系统，使用方便。

进一步地，封头2的截面横截面呈L形，L形的两边分别为封装部201和安装部202。通过将封头2的为封装部201和安装部202分别设置成L形的两边，方便通过双角位进行热封。

实施例二

本实施例提供一种超薄软包锂电池用封头组件，包括上下对称设置的两对封头2，每对封头2包括左右对称设置的两个封头2，封头2为实施例一提供的封头2，每对封头2的两个封装部201平行设置。本实施例提供的封头组件的两对封头2上下对称设置，每对的两个封头2左右对称设置，封头组件通过在双侧角位对铝塑膜1进行预封装可以形成限制电芯的区域空间，从而保证电芯不发生偏移，实现与铝塑膜1冲坑效果相同的作用，从而使超薄软包装锂电池能够具备更好的外观，提升超薄软包装锂离子电池的成品合格率。

进一步地，如图1所示，封头2的封装部201的一端与安装部202的一端连接，每对封头2的两个封装部201靠近设置。由于每对封头2的两个封装部201平行且靠近设置，因此，可以便于更好的调节每对的两个封头2之间的距离。作为一种实施方式，封头2的封装部201的宽度均为3mm。

实施例三

本实施例提供一种超薄软包锂电池用封装装置，包括机架，机架上设有实施例三提供的封头组件以及用于调节上、下两对封头2的每对封头2之间距离的横向调节机构。本实施例提供的封装装置的上、下两对封头2都是相对独立的，每对的两个封头2之间的距离是可定量调节的，间距能够通过两侧或者任意一侧的封头2移动而进行调节，最终在铝塑膜1上留下的两个平行的封装线构成限位区，可以保证裸电芯7能够在固定的区域不发生偏移。

进一步地，机架上设有用于安装横向调节机构的底板8；如图2所示，横向调节机构包括固定在底板8上的横向直线导轨9以及与横向直线导轨9滑动连接的滑块，每对封头2的两个安装部202均与对应的滑块连接。

进一步地，底板8上固定有固定板10，固定板10上的通孔中安装有用于固定滑块的固定旋钮4。还可以通过在滑块上设置限位块来限制滑块的移动。

作为一种实施方式，上、下两对封头2可以共用一套横向调节机构，横向直线导轨9与上、下两对封头2的安装部202平行设置，横向直线导轨9面向安装部202设置，横向直线导轨9上滑动安装有两个滑块，上、下位置对应的两个共用一个滑块，因此，上、下位置对应的两个封头2的安装部202与同一个滑块连接，当通过滑块调节每对封头2之间距离时，上、下位置对应的两个封头2始终在同一竖直线上，保证封头2移动的一致性，封装精确度高。

作为另一种实施方式，上、下两对封头2可以分别采用两套横向调节机构，两个横向直线导轨9分别与上、下两对封头2的安装部202平行设置，各个横向直线导轨9上分别安装有两个滑块，两个滑块分别与该横向直线导轨9对应的两个封头2的安装部202连接，当通过滑块调节每对封头2之间距离时，由于两个横向直线导轨9平行设置，因此，调整时封头2位置不会发生偏移，封装精确度高。

进一步地，底板8上还设有用于显示每对封头2之间间距的刻度尺5。通过在底板8设置与封装部201相互垂直的刻度尺5来读出每对的两个封头2之间的距离，实现精准调节，调节完成后可使用固定旋钮4来进行固定，防止热封过程中封头2发生移动影响封装的精确度。

本发明提供的封装装置的封头组件的两对封头2之间的距离是可调的，因此该封装装置可适用于多种规格的软包装锂离子电池上；此外横向直线导轨9方便调节每对封头2之间的距离，且上、下两对封头2分别在上下平行的两条直线上运动，保证封装的精确度。

实施例四

本实施例提供一种超薄软包装锂电池的双角位封封装方法，采用实施例三提供的封装装置进行封装，包括如下步骤：

1）调节上、下两对封头2的每对封头2之间距离，使每对封头2之间的距离比裸电芯7的宽度大1mm-2mm；

2）如图3、4所示，将分切好的铝塑膜1对折，保持顶边对齐（底边为对折边）；将距离其中一侧边5mm的位置处与其中一侧的上下对应的两个封头2对准，再将另一侧的上下对应的两个封头2与铝塑膜1内侧区域对齐后；然后将对折后的铝塑膜1送入预封装位置，采用双角位封的形式进行热封；

3）将预封好的铝塑膜1取出，双角位封在铝塑膜1上形成的两个封印6，将裸电芯7插入铝塑膜1的两个封印6之间形成限位槽中，如图5所示；根据预定型号的裸电芯7的大小，预先确定两个封印6之间的距离以及封印6的长度；

4）使用顶封封装机分别对锂电池顶边（即图5中的顶边）和距离铝塑膜的侧边较近的位置处的侧边（即图5中的左侧边）进行顶封和侧封，该过程中侧封边会对双角位封所形成的一条封印6形成覆盖；然后对电池进行烘烤去除水分，之后注入电解液，经过一段时间静置，进行化成，静置一段时间之后进行二封，该过程同时覆盖另外的一条封印6，之后对电池进行一些切边处理，整个锂电池制作过程进行完毕。

其中铝塑膜1包括尼龙层、金属铝层以及聚丙烯层，金属铝层位于尼龙层和聚丙烯层之间，在铝塑膜1对折后，聚丙烯层位于内侧，热封时，上下两层的铝塑膜1的聚丙烯受热熔融彼此之间可以形成封装效果的方式来制备一个限位区。

进一步地，步骤3）中封印6的长度大于5mm，保证两个封印6之间形成的限位槽能够起到限制裸电芯7的作用。

本实施例充分利用铝塑膜的内层PP层的热熔效果，在铝塑膜冲坑不能有效发挥作用并且不更换其他封装膜的前提下，使用双角位封封头在铝塑膜表面形成固定限位槽，该限位槽能够插装裸电芯7，并且能够对电芯起到很好的限位作用，防止发生偏移。本实施例使用双角位封封装的形式封装超薄软包装锂电池，既可以在锂离子电池正式封装之前提前在铝塑膜上做好限位槽，裸电芯7可以插入该限位槽后进行封装，也可以将裸电芯7与封装膜对位整齐后直接进行预封装，可以灵活操作；两种方式均能保证电池能够不在随后的制备环节发生电芯偏移等现象，从而避免超薄软包装锂离子电池的成品合格率。

实施例五

本实施例采用实施例四提供的封装方法制备厚度为1.5mm，宽度为30mm，长度为90mm的超薄软包装锂离子电池，裸电芯宽度为24mm，铝塑膜尺寸为180mm×90mm，将铝塑膜在180mm长度方向上对折并保持顶边对齐。所使用封头的封装部宽度为3mm，封头之间间距调节为25mm；将对折好的铝塑膜送入封装限位区进行预封装，形成长度为10mm的封印；将制备好的裸电芯插入到双角位封形成的限位区域内，之后可进行电池的顶封和侧封以及后续工艺制备超薄软包装锂离子电池。

实施例六

本实施例采用实施例四提供的封装方法制备厚度为1mm，宽度为20mm，长度为90mm的超薄软包装锂离子电池，裸电芯宽度为13mm，铝塑膜尺寸为180mm×80mm，将铝塑膜在180mm长度方向对折并保持顶边对齐。所使用封头的封装部宽度为3mm，封头之间间距调节为14mm；将对折好的铝塑膜送入封装限位区进行预封装，形成长度为8mm的封印；将制备好的裸电芯插入到双角位封形成的限位区域内，之后可进行电池的顶封和侧封以及后续工艺制备超薄软包装锂离子电池。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超薄软包锂电池的封装方法，其特征在于，包括封装装置，所述封装装置包括机架和封头组件，所述封头组件包括上下对称设置的两对封头，每对封头包括左右对称设置的两个封头；所述封头包括封装部和以及与所述封装部连接的安装部，所述安装部中设有为所述封装部提供加热功能的加热管，所述封头的截面横截面呈L形，L形的两边分别为封装部和安装部，封装部的一端与安装部的一端连接，每对封头的两个封装部平行且靠近设置；所述机架上设有所述封头组件以及用于调节上、下两对封头的每对封头之间距离的横向调节机构；

采用所述封装装置进行封装，包括如下步骤：

1）调节上、下两对封头的每对封头之间距离，使每对封头之间的距离比裸电芯的宽度大1mm-2mm；

2）将分切好的铝塑膜对折，保持顶边对齐，然后将对折后的铝塑膜送入预封装位置进行热封；

3）将预封好的铝塑膜取出，热封在铝塑膜上形成平行的两个封印，将裸电芯插入铝塑膜的两个封印之间形成的限位槽中；

4）依次进行初步封装、注液、搁置、化成、二次封装，即得封装完毕的锂电池。

2.如权利要求1所述的一种超薄软包锂电池的封装方法，其特征在于：步骤3）中所述封印的长度大于5mm。

3.如权利要求1所述的一种超薄软包锂电池的封装方法，其特征在于：所述机架上设有用于安装横向调节机构的底板；所述横向调节机构包括固定在底板上的横向直线导轨以及与所述横向直线导轨滑动连接的滑块，每对封头的两个安装部均与对应的滑块连接。

4.如权利要求3所述的一种超薄软包锂电池的封装方法，其特征在于：所述底板上固定有固定板，所述固定板上的通孔中安装有用于固定滑块的固定旋钮。

5.如权利要求3所述的一种超薄软包锂电池的封装方法，其特征在于：所述底板上还设有用于显示每对封头之间间距的刻度尺。