一种电池极片以及防止极片打卷的方法
技术领域
本发明涉及电池领域,具体涉及一种电池极片以及防止极片打卷的方法。
背景技术
近年来,在环境问题日益严峻、能源多样化战略渐成发展共识的背景下,新能源汽车行业发展迅速。动力电池作为电动汽车的心脏,是新能源汽车产业发展的关键。但是目前动力电池在生产工艺、制造成本等方面均存在很大的改进空间。
叠片工艺因其制备的电芯内阻低,且不存在循环膨胀导致极片断裂等缺陷而得到广泛的应用。由于单面极片辊压后会出现打卷,无法组装,因此现有工艺往往采用在基材两面都涂上相同配方、相同重量的活性物质,以此使得两面活性物质辊压后延展产生的应力相互抵消,不会发生打卷的现象。但是这种方法不仅浪费活性物质,同时也会降低电池的体积能量密度和重量能量密度。
公开号为“CN107134561A”专利文件“电池极片以及防止电池极片卷曲的方法”中提到,在单面极片的另一面空基材上设置高分子材料层,以此抵消或部分抵消辊压后因活性物质延展引起的应力,从而能够解决单面极片辊压后打卷的问题。但是此种方法因高分子材料的延展性和活性物质的延展性不一致,只能部分抵消延展后的应力,且不同电芯活性物质涂布厚度、辊压压密不一致,对应的高分子材料涂层也需要重新验证。因此会增加生产成本,不利于广泛生产。
公开号为“CN105810884A”的专利文件公开了“一种极片的压制方法”,即将第一次辊压后的极片进行溶剂蒸汽浸润,干燥后再进行第二次辊压。此方法可在一定程度上减小辊压后极片中的应力,但是采用的溶剂蒸汽多为易燃、有毒气体,不利于环保,且安全隐患较大,不利于大规模生产。
鉴于此,有必要针对现有单面极片辊压后产生应力,模切后应力释放造成极片打卷无法进行叠片的问题,提供一种电池极片以及防止极片打卷的方法。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电池极片以及防止极片打卷的方法,能够防止极片打卷,制造成本低,生产方便,能够大面积推广。
为实现上述目的,本发明提出一种电池极片,包括集流体,所述集流体上设有极耳,所述集流体一面设有活性物质涂层,所述集流体另一面设有胶层。
进一步改进的,所述集流体为正极集流体或负极集流体。
进一步改进的,所述胶层材料为增强型热熔胶。
进一步改进的,所述胶层包括若干平行设置的第一胶线,所述第一胶线沿活性物质涂层的宽度方向设置,且第一胶线的长度等于活性物质涂层面的宽度,所述胶层与活性物质涂层的错位小于0.3mm。
进一步改进的,所述集流体为片状结构,相邻两第一胶线之间的间距为3mm~9mm。
进一步改进的,所述胶层还包括两根交叉设置的第二胶线,所述第二胶线覆盖在第一胶线上。
进一步改进的,所述第一胶线的宽度和第二胶线的宽度均为3mm~10mm。
进一步改进的,所述胶层的厚度为15um~40um。
本发明还公开了一种防止极片打卷的方法,其采用的技术方案如下:
一种如上述的电池极片的防止极片打卷的方法,包括以下步骤:
一种如上述的电池极片的防止极片打卷的方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:涂布,将搅拌均匀的浆料涂布在集流体的一面上并将集流体的一侧留出空位置,用于模切时冲切极耳,经过烘干后,制成单面膜片,单面膜片的一面为活性物质涂层面,另一面为非涂层面;
S2:辊压,将S1步骤后的单面膜片经过高精度辊压机进行辊压,确保单面膜片上颗粒间接触得更好;
S3:涂胶,将经S2步骤加工后的单面膜片的非涂层面进行涂胶;具体包括以下步骤:
S31:在非涂层面涂出若干平行的第一胶线,所述第一胶线沿活性物质涂层的宽度方向设置,且第一胶线的长度等于活性物质涂层面的宽度,各第一胶线间隔设置且相互平行。
S32:在经S31处理后的非涂层面上涂出若干组的第二胶线,每组第二胶线包括两根交叉的第二胶线,每组第二胶线的端部分别与模切后单个极片的角部一一对应。
S4:模切:将S3步骤加工后的单面膜片进行模切,使步骤S32中每组交叉的第二胶线的端部分别与单个极片的角度一一对应。
经过步骤S4后,活性物质涂层宽度、胶层宽度、极片高度是相等的,第二胶线的端部分别延伸至各第一胶线的组成的方形框的脚部。
进一步改进的,步骤S1中搅拌设备为挤压涂布机器或转移涂布机器,步骤S3中采用的涂胶设备为自动涂胶机,进一步优选的,自动涂胶机为多喷头自动涂胶机。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果:
1.本发明采用多喷头自动涂胶设备,在单面膜片的非涂层面设置胶层,胶层由增强型热熔胶固化后形成,由于胶水固化后具有一定的强度,可防止极片应力释放造成的打卷现象。
2.本发明的胶层包括平行设置的若干第一胶线和两根交叉设置的第二胶线,其中第一胶线沿活性物质涂层宽度方向设置,且第一胶线之间存在间隔;第二胶线的端部分别与集流体的角部位置一一对应。极片辊压后应力释放的方向为平行于活性物质涂层宽度方向,因此,第一胶线可以有效抵抗应力释放引起的打卷;第二胶线可起到加强抵抗打卷的作用。
3.本发明的在模切前而非辊压前设置胶层,目的是为了防止热熔胶固化后变硬,辊压压力过大,胶线压伤基材;同时也可避免辊压时,因胶层与活性物质涂层的延展不一样,不能完全抵消辊压后活性物质涂层产生的应力而引起的打卷现象。
4.本发明采用多喷头自动涂胶设备,且胶条间有间隙,相比现有双面涂布的工艺,此方法可减轻电芯的重量,提高能量密度。
5.本发明的方法安全、环保、适用性强,便于量产。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明电池极片剖面图;
图2为本发明模切后胶层示意图;
图3为本发明模切前的胶层示意图;
图4为本发明经步骤S1后的结构示意图。
1表示胶层,2表示集流体,3表示活性物质涂层,4表示极耳,5表示第二胶线,6表示第一胶线,7表示活性物质图层3的宽度,8表示胶层1的宽度,9表示极片高度(不含极耳4的高度)。
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的一部分实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个以上,例如三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1至图4,一种电池极片,包括集流体2,集流体2上设有极耳4,集流体2一面设有活性物质涂层3,集流体2另一面设有胶层1。
集流体2为正极集流体或负极集流体,正极集流体采用铝箔制成,负极集流体采用铜箔制成。极片为正极极片或负极极片,正极极片对应包括正极集流体,负极极片对应包括负极集流体。
胶层1材料为增强型热熔胶。所述胶层1包括若干平行设置的第一胶线6,所述第一胶线6沿活性物质涂层3的宽度方向设置,且第一胶线6的长度等于活性物质涂层3面的宽度,所述胶层1与活性物质涂层3的错位小于0.3mm。集流体2为片状结构,相邻两第一胶线6之间的间距为3mm~9mm。
胶层1还包括两根交叉设置的第二胶线5,第二胶线5覆盖在第一胶线6上。第一胶线6的宽度和第二胶线5的宽度均为3mm~10mm。胶层1的厚度为15um~40um。
本实施例还公开了一种防止极片打卷的方法,其采用的技术方案如下:
实施例1
一种如上述的电池极片的防止极片打卷的方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:涂布,将搅拌均匀的浆料涂布在集流体2的一面上并将集流体2的一侧留出空位置,经过烘干后,制成单面膜片,单面膜片的一面为活性物质涂层3面,另一面为非涂层面;留出的空位置是为了步骤S4中在集流体2上切出极耳4。参照图4,图4为经过步骤S1加工后的结构示意图。
S2:辊压,将S1步骤后的单面膜片经过高精度辊压机进行辊压,确保单面膜片上颗粒间接触得更好;
S3:涂胶,将经S2步骤加工后的单面膜片的非涂层面进行涂胶,且胶层1和活性物质涂层3需尽可能重叠,两层间的错位小于0.3mm,具体包括以下步骤:
S31:在非涂层面涂出若干平行的第一胶线6,所述第一胶线6沿活性物质涂层3的宽度方向设置,且第一胶线6的长度等于活性物质涂层3面的宽度,各第一胶线6间隔设置且相互平行;
S32:在经S31处理后的非涂层面上涂出若干组的第二胶线5,每组第二胶线5包括两根交叉的第二胶线5,每组第二胶线5的端部分别与模切后单个极片的角部一一对应。
S4:模切:将S3步骤加工后的单面膜片进行模切,使步骤S32中每组交叉的第二胶线5的端部分别与单个极片的角度一一对应,且在步骤S1留出的空位置处冲切出极耳4。参照图1和图2,图1和图2为模切后结构示意图。
如图1至图4所示,7表示的活性物质图层3宽度、8表示的胶层1宽度、9表示的极片高度(不含极耳4的高度)是相等的。
步骤S1中搅拌设备为挤压涂布机器或转移涂布机器,为了提高涂布质量,优选挤压涂布。步骤S3中采用的涂胶设备为自动涂胶机。优选的,自动涂胶机为多喷头自动涂胶机,目的是为了提高生产效率。
在本实施例中,第一胶线6的宽度和第二胶线5的宽度均为6mm,第一胶线6间的间距为6mm,采用不同厚度的胶层1。不同厚度的胶层1对正极极片和负极极片打卷程度的影响如表1所示。该表所对应的正极极片基材为12um铝箔,负极极片基材为8um铜箔,正极辊压密度为3.15g/cm3,负极辊压密度为1.50g/cm3,本申请中,极片打卷程度由高到低分别为:高、中高、中、中低、低和不打卷。在自动叠片过程中,由于机械手的夹平作用,打卷程度小于等于中低等程度基本就不影响生产。
表1
序号 |
胶线厚度/um |
正极片打卷程度 |
负极片打卷程度 |
1 |
5 |
高 |
高 |
2 |
10 |
中高 |
中 |
3 |
15 |
中低 |
低 |
4 |
20 |
低 |
低 |
5 |
25 |
低 |
低 |
6 |
30 |
低 |
低 |
7 |
40 |
不打卷 |
不打卷 |
8 |
50 |
不打卷 |
不打卷 |
9 |
60 |
不打卷 |
不打卷 |
根据表1可知,当胶层1厚度达到40um时,采用本发明的单面极片模切后未出现打卷现象。从电芯的制作效率以及能量密度两方面来考虑,胶层1厚度达到15mm~40mm可有效的解决极片打卷的问题。
实施例2
与实施例1不同之处在于,在本实施例中,第一胶线6的宽度和第二胶线5的宽度均为3mm或6mm或9mm时,第一胶线6间的间距为3mm或6mm或9mm时,采用15um厚的胶层1。第一胶线6和第二胶线5的不同宽度对正极极片和负极极片打卷程度的影响如表2所示。由表2可见,第一胶线6的宽度和第二胶线5的宽度设置在3mm~10mm,第一胶线6的间距设置在3mm~9mm是合理的。
表2
实施例3
与实施例1不同之处在于,本实施例中,胶层1厚度采用15um,正极辊压密度为3.25g/cm3,负极辊压压密为1.55g/cm3。结果显示,正极极片出现中低级程度打卷、负极极片出现低程度打卷。由此可见,本发明的方法对不同辊压压密的极片可起到有效的防止打卷的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。