CN109103493A - 一种聚合物锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物锂离子电池，其特征在于，包括电池主体(5)，所述电池主体(5)的外部具有电池壳体(50)，所述电池壳体(50)的左右两侧分别具有一个阶梯状侧边(2)。此外，本发明还公开了一种聚合物锂离子电池的制备方法。本发明公开的一种聚合物锂离子电池及其制备方法，其可以有效地对聚合物锂离子电池进行封装，实现聚合物锂离子电池的侧边超薄化，不仅能降低电池的有效宽度，为电池的容量提升提供更多的空间和可能性，还能保证聚合物锂离子电池具有良好的密封性，有效避免壳电阻不良和电解液对铝塑壳的腐蚀，能够方便地进行生产制造，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

Description

一种聚合物锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种聚合物锂离子电池及其制备方法。
背景技术
目前，聚合物锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对聚合物锂离子电池的质量合格率要求越来越高。
随着聚合物锂离子电池能量密度需求不断提升，使用的铝塑壳越来越薄，铝塑壳中的PP(聚丙烯)塑料层也对应变薄，对电池封装的可靠性提出的挑战也越来越大。具体包括：一方面，由于PP层变薄，绝对封装压缩不能太大，否则容易导致PP层受损，进而造成壳电阻不良，在后期使用过程中，出现由于电解液对铝塑壳的腐蚀所带来的壳腐蚀漏液风险激增；另一方面，由于绝对封装压缩太小，直接封装不良导致的成品鼓胀漏液的风险也会增大。
需要说明的是，目前电池的封装就是通过PP(聚丙烯)塑料层的胶面对胶面贴合，并加热融化胶，使用平面度很好的两个金属封头将两层PP塑料层挤紧，从而保证胶熔化后紧密贴在一起，实现密封。
为此，为解决上述矛盾，目前采取的策略是保持电池的封装压缩量，后期增加壳电阻测试工序，以筛选良品电池，保证电池的壳电阻良好。
但是，上述方法未能从根本上解决由于封装超薄化导致的电池的壳电阻不良和铝塑壳的壳腐蚀问题，同时此过程生产效率低、人力物力损耗大。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可可以有效地对聚合物锂离子电池进行封装，实现聚合物锂离子电池的侧边超薄化，保证聚合物锂离子电池具有良好的密封性，有效避免壳电阻不良和电解液对铝塑壳的腐蚀，能够方便地进行生产制造。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种聚合物锂离子电池及其制备方法，其可以有效地对聚合物锂离子电池进行封装，实现聚合物锂离子电池的侧边超薄化，不仅能降低电池的有效宽度，为电池的容量提升提供更多的空间和可能性，还能保证聚合物锂离子电池具有良好的密封性，有效避免壳电阻不良和电解液对铝塑壳的腐蚀，能够方便地进行生产制造，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种聚合物锂离子电池，包括电池主体，所述电池主体的外部具有电池壳体，所述电池壳体的左右两侧分别具有一个阶梯状侧边。
其中，每个所述阶梯状侧边包括水平分布的第一封装部分和第二封装部分，所述第一封装部分比所述第二封装部分距离所述电池壳体更远；
所述第一封装部分的厚度小于第二封装部分的厚度。
其中，所述第二封装部分与第一封装部分之间的厚度相差10～40μm。
此外，本发明还提供了一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
第一步、电池极组入壳：将电池极组放入预设的电池壳体中的深凹槽内；
第二步、顶封封装：对电池壳体的顶部进行封装；
第三步、左侧边封装：使用上下对称放置的上封头和下封头，将电池壳体的左侧边放置在上封头和下封头之间的位置，然后由上封头和下封头对进行电池壳体的左侧边进行上下挤压封装，使得电池壳体的左侧边形成阶梯状侧边；
其中，所述上封头的底面为平面，所述下封头为台阶状封头；
第四步、注液和单边封：将电解液装入电池内的气袋中，然后对气袋进行封口处理；
第五步、高温静置：将注完液的电池放入温度为40℃的高温静置间，放置24h，待电液充分浸润极组内部后，取出电池；
第六步、化成充电：采用预设大小的电流对电池进行充电；
第七步、电池热压：将充完电后的电池在热压设备上进行热压；
第八步、右侧边封装：使用上下对称放置的上封头和下封头，将电池壳体的右侧边放置在上封头和下封头之间的位置，然后由上封头和下封头对进行电池壳体的右侧边进行上下挤压封装，使得电池壳体的右侧边形成阶梯状侧边；
第九步、侧切边：对封装后形成的阶梯状侧边进行裁切，使得其符合预设的尺寸，最终获得需要的聚合物锂离子电池。
其中，所述下封头顶面为台阶形状的表面，其顶面具体包括超薄封装面和正常封装面，所述超薄封装面的高度高于正常封装面的高度，并且所述超薄封装面和正常封装面之间的高度差等于10～40μm；
所述下封头的顶面外侧前沿设有溢胶槽。
其中，在第二步中，顶封封装压力为35kgf，封装温度为180℃，封装时间为2s；
在第三步中，进行侧封封装的压力为35kgf，封装温度为180℃，封装时间为2s。
其中，在第四步中，在进行注液之前，将电池置于温度90℃、气压小于-0.09Mpa的烘干箱中持续放置14h，当电池水分值不高于150ppm时进行注液。
其中，在第八步中，在抽真空的环境下，对电池壳体的右侧边进行上下挤压封装。
其中，在第八步中，具体进行封装压力为0.3Mpa，封装温度为175℃，封装时间为2s。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种聚合物锂离子电池及其制备方法，其可以有效地对聚合物锂离子电池进行封装，实现聚合物锂离子电池的侧边超薄化，不仅能降低电池的有效宽度，为电池的容量提升提供更多的空间和可能性，还能保证聚合物锂离子电池具有良好的密封性，有效避免壳电阻不良和电解液对铝塑壳的腐蚀，能够方便地进行生产制造，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本发明，还可以提升电池的整体宽度的利用率。
附图说明
图1为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的底部结构示意图；
图2为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的底部左侧部分的结构示意图；
图3为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的底部右侧部分的结构示意图；
图4为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的底部左侧部分在制备时与封头的位置关系示意图；
图5为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的底部右侧部分在制备时与封头的位置关系示意图；
图6为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的制备方法的流程图；
图中：11为上封头，12为下封头，2为阶梯状侧边，21为第一封装部分，22为第二封装部分，5为电池主体。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图5，本发明提供了一种聚合物锂离子电池，包括电池主体5，所述电池主体5的外部具有电池壳体50，所述电池壳体50的左右两侧分别具有一个阶梯状侧边2。
具体实现上，每个所述阶梯状侧边2包括水平分布的第一封装部分21和第二封装部分22，所述第一封装部分21比所述第二封装部分22距离所述电池壳体50更远；即所述第一封装部分21为远离电池壳体50的部分，第二封装部分22为靠近电池壳体50的部分；
所述第一封装部分21的厚度小于第二封装部分22的厚度。
需要说明的是，针对91μm厚度铝塑的聚合物锂离子电池，其封装厚度(定义为h)为140～160μm，针对115μm厚度的铝塑，封装厚度(定义为h)为190～210μm。第二封装部分的封装厚度h2＝(2*h-30μm)±10μm。而第一封装部分的封装厚度h1＝h2-(10～40)μm。
具体实现上，所述第二封装部分22的封装宽度为0.5～4mm，封装厚度为140～160um；
具体实现上，所述第一封装部分21的封装宽度为0～3.5mm，封装厚度为120～140um。具体实现上，第二封装部分22与第一封装部分21之间的厚度相差10～40μm。
因此，对于本发明，所述第一封装部分21为超薄的封装部分，第二封装部分22为正常的封装部分。由第一封装部分21和第二封装部分22一起组成阶梯状侧边2。
参见图4、图5所示，具体实现上，每个所述阶梯状侧边2可以由上下对称放置的上封头11和下封头12，一起对电池壳体50的侧边进行挤压后获得。所述上封头11的底面(即靠近电池壳体50侧边的一面)为平面；所述下封头12为台阶状封头，其顶面为台阶形状的表面，其顶面具体包括超薄封装面和正常封装面，所述超薄封装面的高度高于正常封装面的高度，并且所述薄封装面和正常封装面之间的高度差等于第二封装部分22与第一封装部分21之间的厚度差。最终，本发明可以制备获得91μm铝塑厚度的聚合物锂离子电池。
为了制备以上的本发明提供的聚合物锂离子电池，参见图6以及图4、图5所示，本发明还提供了一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
第一步、电池极组入壳：将电池极组放入预设的电池壳体50中的深凹槽内；
为了制备预设的电池壳体50，具体包括以下常规的制备步骤：
1、铝塑板冲壳：采用冲压模具对预设尺寸的铝塑板进行冲压，形成中空的电池壳体，该电池壳体中具有能够包容电池极组的凹槽；
需要说明的是，所述冲压模具为现有常规的冲压模具；
2、铝塑板翻折：使电池壳体沿着翻折线进行翻折；在现有电池的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吸附铝塑板两侧，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电池壳体沿着电池壳体上的翻折线进行翻折；
3、铝塑切刀裁切修壳：采用常规线性修壳切刀或采用异性修壳切刀，来对电池壳体50进行裁切。
第二步、顶封封装：对电池壳体50的顶部进行封装；具体可以采用常规线性封头或采用异性封头进行封装，顶封封装压力为35kgf(千克力)，封装温度为180℃，封装时间为2s；
第三步、左侧边封装：参见图4所示，使用上下对称放置的上封头11和下封头12，将电池壳体50的左侧边放置在上封头11和下封头12之间的位置，然后由上封头11和下封头12对进行电池壳体50的左侧边进行上下挤压封装，使得电池壳体50的左侧边形成阶梯状侧边2；
其中，所述上封头11的底面(即靠近电池壳体50侧边的一面)为平面，所述下封头12为台阶状封头，其顶面为台阶形状的表面，其顶面具体包括超薄封装面和正常封装面，所述超薄封装面的高度高于正常封装面的高度，并且所述薄封装面和正常封装面之间的高度差等于10～40μm。
具体实现上，在第三步中，进行侧封封装的压力为35kgf，封装温度为180℃，封装时间为2s；
第四步、注液和单边封：将电解液装入电池内的气袋中，然后对气袋进行封口处理(即封装)；具体为：注液量0.55g，单边封的封装气压为0.35Mpa，封装温度为170℃，封装时间为2s；
在第四步中，在进行注液之前，将电池置于温度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(百万分之一)，方可进行注液。
需要说明的是，上述电池的注液工序，优选为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(分三步完成，分别为：真空保持1、真空保持2、真空保持3)——封装——称重——下料。
第五步、高温静置：将注完液的电池放入温度为40℃的高温静置间，放置24h，待电液充分浸润极组内部后，取出电池。
第六步、化成充电：采用预设大小的电流对电池进行充电，例如通过现有的阿滨Arbin BT2000多功能电池测试系统等专用设备对电池进行充电。
第七步、电池热压：将充完电后的电池在热压设备上进行热压，目的是使极片与隔膜聚合。使极片与隔膜聚合更充分，不仅有助于电解液的润湿和充分吸收，而且有助于形成更为致密的SEI膜(固体电解质界面膜)。
第八步、右侧边封装：参见图5所示，使用上下对称放置的上封头11和下封头12，将电池壳体50的右侧边放置在上封头11和下封头12之间的位置，然后由上封头11和下封头12对进行电池壳体50的右侧边进行上下挤压封装，使得电池壳体50的右侧边形成阶梯状侧边2；
其中，所述上封头11的底面(即靠近电池壳体50侧边的一面)为平面，所述下封头12为台阶状封头，其顶面为台阶形状的表面，其顶面具体包括超薄封装面和正常封装面，所述超薄封装面的高度高于正常封装面的高度，并且所述超薄封装面和正常封装面之间的高度差等于10～40μm。
具体实现上，在第八步中，进行现有的degas工序(最终封装)，在抽真空的环境下，对电池壳体50的右侧边进行上下挤压封装。具体进行封装压力为0.3Mpa，封装温度为175℃，封装时间为2s；
第九步、侧切边：对封装后形成的阶梯状侧边2进行裁切，使得其符合预设的尺寸，最终获得需要的聚合物锂离子电池，即图1至图3所示的聚合物锂离子电池。
需要说明的是，对于本发明，参见图4、图5所示，所述下封头12作为台阶状封头，可用于一般的侧边封装和Degas抽真空状态下的侧边封装。
在本发明中，具体实现上，所述下封头12的顶面外侧前沿设有溢胶槽，可以有效避免溢胶导致的对封头及电池的污染。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种聚合物锂离子电池及其制备方法，其可以有效地对聚合物锂离子电池进行封装，实现聚合物锂离子电池的侧边超薄化，不仅能降低电池的有效宽度，为电池的容量提升提供更多的空间和可能性，还能保证聚合物锂离子电池具有良好的密封性，有效避免壳电阻不良和电解液对铝塑壳的腐蚀，能够方便地进行生产制造，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚合物锂离子电池，其特征在于，包括电池主体(5)，所述电池主体(5)的外部具有电池壳体(50)，所述电池壳体(50)的左右两侧分别具有一个阶梯状侧边(2)。
2.如权利要求1所述的聚合物锂离子电池，其特征在于，每个所述阶梯状侧边(2)包括水平分布的第一封装部分(21)和第二封装部分(22)，所述第一封装部分(21)比所述第二封装部分(22)距离所述电池壳体(50)更远；
所述第一封装部分(21)的厚度小于第二封装部分(22)的厚度。
3.如权利要求2所述的聚合物锂离子电池，其特征在于，所述第二封装部分(22)与第一封装部分(21)之间的厚度相差10～40μm。
4.一种聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、电池极组入壳：将电池极组放入预设的电池壳体(50)中的深凹槽内；
第二步、顶封封装：对电池壳体(50)的顶部进行封装；
第三步、左侧边封装：使用上下对称放置的上封头(11)和下封头(12)，将电池壳体(50)的左侧边放置在上封头(11)和下封头(12)之间的位置，然后由上封头(11)和下封头(12)对进行电池壳体(50)的左侧边进行上下挤压封装，使得电池壳体(50)的左侧边形成阶梯状侧边(2)；
其中，所述上封头(11)的底面为平面，所述下封头(12)为台阶状封头；
第四步、注液和单边封：将电解液装入电池内的气袋中，然后对气袋进行封口处理；
第五步、高温静置：将注完液的电池放入温度为40℃的高温静置间，放置24h，待电液充分浸润极组内部后，取出电池；
第六步、化成充电：采用预设大小的电流对电池进行充电；
第七步、电池热压：将充完电后的电池在热压设备上进行热压；
第八步、右侧边封装：使用上下对称放置的上封头(11)和下封头(12)，将电池壳体(50)的右侧边放置在上封头(11)和下封头(12)之间的位置，然后由上封头(11)和下封头(12)对进行电池壳体(50)的右侧边进行上下挤压封装，使得电池壳体(50)的右侧边形成阶梯状侧边(2)；
第九步、侧切边：对封装后形成的阶梯状侧边(2)进行裁切，使得其符合预设的尺寸，最终获得需要的聚合物锂离子电池。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述下封头(12)顶面为台阶形状的表面，其顶面具体包括超薄封装面和正常封装面，所述超薄封装面的高度高于正常封装面的高度，并且所述超薄封装面和正常封装面之间的高度差等于10～40μm；
所述下封头(12)的顶面外侧前沿设有溢胶槽。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，顶封封装压力为35kgf，封装温度为180℃，封装时间为2s；
在第三步中，进行侧封封装的压力为35kgf，封装温度为180℃，封装时间为2s。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在第四步中，在进行注液之前，将电池置于温度90℃、气压小于-0.09Mpa的烘干箱中持续放置14h，当电池水分值不高于150ppm时进行注液。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在第八步中，在抽真空的环境下，对电池壳体(50)的右侧边进行上下挤压封装。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在第八步中，具体进行封装压力为0.3Mpa，封装温度为175℃，封装时间为2s。
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CN110707366A (zh) * 2019-09-30 2020-01-17 深圳爱商精密电子有限公司 一种聚合物软包电池生产方法

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