CN109546230B - 电极层叠组件的制造方法以及电极层叠组件 - Google Patents

电极层叠组件的制造方法以及电极层叠组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电极层叠组件的制造方法以及电极层叠组件，制造方法包括以下步骤：排片步骤：在隔离膜的第一表面按照第一个第一极片、第二个第一极片、第一个第一空位区和第二个第二空位区的顺序反复排布第一极片，在隔离膜的第二表面按照第一个空位区、第一个第二极片、第二个第二极片、第二个空位区的顺序反复排布第二极片，其中，第二个第一极片和第一个第二极片正对设置；叠片步骤：将隔离膜按照Z字形折叠；热压步骤：对叠片后的隔离膜、第一极片和第二极片加压，形成电极层叠组件。由此，按照上述步骤制造电极层叠组件的效率高，而且不易出错，第一极片和第二极片的位置固定性较好。

Description

电极层叠组件的制造方法以及电极层叠组件
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电极层叠组件的制造方法以及采用该制造方法制造的电化学装置的电极层叠组件。
背景技术
锂离子电池具有比能量高，寿命长，安全，环保等优点，已经广泛应用在笔记本电脑、手机、数码相机、电动汽车、储能等领域。随着电脑、手机、电动汽车等需求的不断发展，要求电池具有更高的能量密度。
目前，锂离子电池的电芯制备方法主要有卷绕和堆叠两种。在圆柱形和方形锂离子电池普遍采用卷绕方式，而堆叠方式主要在软包电池生产中使用及在部分方形电池上使用。在空间利用率上，堆叠式电芯比卷绕式电芯具有更高的利用率，因此可以获得更高的能量密度。
卷绕是将正极片、隔离膜、负极片对齐后，共同卷绕在一起。其极片数量少，效率高，卷绕速度可达到几十ppm(Pages per minute-生产数量)。但卷绕式电芯在充放电过程中存在受力不均，电芯易发生变形，导致电池性能恶化，甚至出现安全隐患。另外，卷绕式电芯的电极片长度较长，极耳引出的数量少，因此卷绕式电芯的内阻较高。
堆叠是将多片正极片、隔离膜、负极片交替堆叠在一起，目前叠片工艺大多采用“Z”叠片工艺，叠片后电池直接进行封装入壳，传统叠片后电池直接封装，这样电池在使用过程中内部各层之间会发生错位，对电池安全造成影响。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电极层叠组件的制造方法，以解决电池生产效率的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电极层叠组件的制造方法，包括以下步骤：排片步骤：在隔离膜的第一表面按照第一个第一极片、第二个第一极片、第一个第一空位区和第二个第二空位区的顺序反复排布所述第一极片，在隔离膜的第二表面按照第一个空位区、第一个第二极片、第二个第二极片、第二个空位区的顺序反复排布所述第二极片，其中，第二个所述第一极片和第一个所述第二极片正对设置；叠片步骤：将所述隔离膜按照Z字形折叠；热压步骤：对叠片后的所述隔离膜、所述第一极片和所述第二极片加压，形成电极层叠组件。
进一步地，所述排片步骤还包括：在所述隔离膜的收尾处，在隔离膜的第一表面按照第一个第一极片、第二个第一极片、第一个第一空位区和第三个第一极片的顺序排布所述第一极片。
进一步地，所述排片步骤之后且在所述叠片步骤之前还包括：粘接步骤：将所述第一极片粘接在所述隔离膜的第一表面，以及将所述第二极片粘接在所述隔离膜的第二表面。
进一步地，所述粘接步骤包括：所述隔离膜带有热熔胶，热压所述隔离膜、所述第一极片和所述第二极片，直至所述热熔胶熔化并粘接所述第一极片和所述第二极片。
进一步地，所述粘接步骤包括：采用热隧道炉和热辊对所述隔离膜、所述第一极片和所述第二极片热压。
进一步地，在所述叠片步骤之后且在所述热压步骤之前还包括：预热步骤：所述隔离膜带有热熔胶，对叠片后的所述隔离膜、所述第一极片和所述第二极片加热至所述热熔胶熔化。
进一步地，所述预热步骤包括：采用预热烘箱对叠片后的所述隔离膜、所述第一极片和所述第二极片加热。
进一步地，所述热压步骤包括：同时对多组预热后的所述第一极片、所述第二极片和所述隔离膜加压。
进一步地，所述叠片步骤包括：将所述隔离膜按照Z字形折叠完成后再围绕层叠后的结构绕设一圈且收尾端被固定。
相对于现有技术，本发明所述的电极层叠组件的制造方法具有以下优势：
由此，按照上述步骤所形成的层叠结构制造效率高，而且不易出错，第一极片和第二极片的位置固定性较好。
本发明的另一目的在于提出一种电化学装置的电极层叠组件。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电化学装置的电极层叠组件，采用所述的电极层叠组件的制造方法制造。
所述电化学装置的电极层叠组件与上述电极层叠组件的制造方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的排片步骤示意图；
图2为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的叠片步骤示意图；
图3为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的热压步骤示意图；
图4为本发明实施例所述的电极层叠组件的示意图；
图5为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法的步骤示意图。
附图标记说明：
电极层叠组件10；
第一极片1；第二极片2；隔离膜3；第一表面31；第二表面32；空位区4；热压机20。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明实施例的电极层叠组件10的制造方法。
如图5所示，根据本发明实施例的电极层叠组件10的制造方法包括以下步骤：排片步骤、叠片步骤和热压步骤。
如图1和图5所示，排片步骤为在隔离膜3的第一表面31按照第一个第一极片1、第二个第一极片1、第一个第一空位区4和第二个第二空位区4的顺序反复排布第一极片1，在隔离膜3的第二表面32按照第一个空位区4、第一个第二极片2、第二个第二极片2、第二个空位区4的顺序反复排布第二极片2，其中，第二个第一极片1和第一个第二极片2正对设置。也就是说，隔离膜3的第一表面31的起始位置和第二表面32的起始位置相同，在隔离膜3的第一表面31排布第一极片1时，隔离膜3的第二表面32排布有第一个空位区4。其中，隔离膜3的第一表面31和第二表面32为两个相对的表面，例如，隔离膜3的第一表面31为上表面时，则第二表面32为下表面；隔离膜3的第一表面31为下表面时，则第二表面32为上表面。
其中，第一极片1与第二极片2的极性相反，例如，第一极片1为正极片时，第二极片2为负极片；又如，第一极片1为负极片时，第二极片2为正极片。
进一步地，如图1所示，排片步骤还包括：在隔离膜3的收尾处，在隔离膜3的第一表面31按照第一个第一极片1、第二个第一极片1、第一个第一空位区4和第三个第一极片1的顺序排布第一极片1。由此，在叠片步骤之后，层叠结构的两个端部的极片均为第一极片1，这样可以有效提升电极层叠组件10的充放电性能。
还有，排片步骤之后且在叠片步骤之前还包括：粘接步骤：将第一极片1粘接在隔离膜3的第一表面31，以及将第二极片2粘接在隔离膜3的第二表面32。也就是说，在此步骤中，第一极片1和第二极片2可以均粘接固定在隔离膜3的表面上，粘接步骤的设置可以有效提升隔离膜3、第一极片1和第二极片2之间的固定可靠性，可以避免出现极片错位的问题，可以提升电池的安全性能。
粘接步骤包括：隔离膜3带有热熔胶，热压隔离膜3、第一极片1和第二极片2，直至热熔胶熔化并粘接第一极片1和第二极片2。采用热熔胶的粘接固定方式可以使得第一极片1和第二极片2的粘接固定简单且可靠，而且不会影响电池的充放电性能。
具体地，粘接步骤包括：采用热隧道炉和热辊对隔离膜3、第一极片1和第二极片2热压。热隧道炉的覆盖范围广，热辊机构可以有效对隔离膜3、第一极片1和第二极片2热压，从而可以使得第一极片1和第二极片2在隔离膜3上粘接更加可靠。
结合图1和图2所示，叠片步骤为将隔离膜3按照Z字形折叠，在相邻的两个位置之间形成一个折叠处，如图1所示，从隔离膜3的起始端，隔离膜3的第一个折叠处向下折叠，这样隔离膜3的第二表面32上的第一个空位区4与第一个第二极片2折叠后相接触，此时，隔离膜3的第一表面31上的第一个第一极片1和第二个第一极片1位于第一个第二极片2的上下两侧，然后依次反向折叠，由于采用Z字形折叠，两个折叠处的折叠方向相反。
由此，按照上述两个步骤所形成的层叠结构的效率高，而且不易出错，第一极片1和第二极片2的位置固定性较好。
进一步地，如图2所示，叠片步骤包括：将隔离膜3按照Z字形折叠完成后再围绕层叠后的结构绕设一圈且收尾端被固定。也就是说，在第一极片1和第二极片2随着隔离膜3折叠完成后，隔离膜3仍留有预定长度，这样隔离膜3还可以围绕层叠机构绕设一圈，如此设置的层叠机构结构更加稳定，第一极片1和第二极片2的位置固定性更好。其中，隔离膜3的收尾端可以粘接固定在未对应设置极片的隔离膜3上。
在叠片步骤之后且在热压步骤之前还包括：预热步骤：隔离膜3带有热熔胶，对叠片后的隔离膜3、第一极片1和第二极片2加热至热熔胶熔化。预热步骤可以使得热熔胶熔化，这样可以有利于层叠结构的各层之间牢靠粘接。
在该步骤中，采用预热烘箱对叠片后的隔离膜3、第一极片1和第二极片2加热。预热烘箱的效果较好，而且能够有效容纳层叠结构。
如图3和图4所示，热压步骤：对叠片后的隔离膜3、第一极片1和第二极片2加压，形成电极层叠组件10。可以理解的是，加热可以使得第一极片1和第二极片2通过热熔胶牢靠粘接在隔离膜3上，从而可以使得电极层叠组件10形成一个整体，换言之，电极层叠组件10中的每层之间均通过热熔胶进行了粘接固定，这样可以提高电极层叠组件10的抗震动和抗冲击能力，进而可以提高电极层叠组件10的安全性能。还有，采用此种方式固定极片和隔离膜3之间的相对位置,可以使隔离膜3和极片之间的缝隙减小,可以增加离子传导的效率，可以提升电化学装置的性能。
其中，在热压步骤，还可以同时对多组预热后的第一极片1、第二极片2和隔离膜3加压。由此，在同一时间，可以同时形成多组电极层叠组件10，从而可以有效提升该制造方法的制造效率。
热压步骤可以采用热压机20，热压机20可以包括至少两个热压板，例如，两个，两个热压板可以相互加压，从而形成电极层叠组件10。当然，热压板超过两个时，这样热压机20可以对多组层叠结构进行加压，同时得到多组电极层叠组件10。
如图4所示，根据本发明实施例的电化学装置的电极层叠组件10，采用上述实施例的电极层叠组件10的制造方法制造。其中，电化学装置可以为电池，也可以为电容器等。
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 (8)

1.一种电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
排片步骤：在隔离膜(3)的第一表面(31)按照第一个第一极片(1)、第二个第一极片(1)、第一个第一空位区(4)和第二个第二空位区(4)的顺序反复排布所述第一极片(1)，在隔离膜(3)的第二表面(32)按照第一个空位区(4)、第一个第二极片(2)、第二个第二极片(2)、第二个空位区(4)的顺序反复排布所述第二极片(2)，其中，第二个所述第一极片(1)和第一个所述第二极片(2)正对设置；
叠片步骤：将所述隔离膜(3)按照Z字形折叠；
热压步骤：对叠片后的所述隔离膜(3)、所述第一极片(1)和所述第二极片(2)加压，形成电极层叠组件(10)；
所述排片步骤还包括：在所述隔离膜(3)的收尾处，在隔离膜(3)的第一表面(31)按照第一个第一极片(1)、第二个第一极片(1)、第一个第一空位区(4)和第三个第一极片(1)的顺序排布所述第一极片(1)；
所述热压步骤包括：同时对多组预热后的所述第一极片(1)、所述第二极片(2)和所述隔离膜(3)加压；
在所述叠片步骤之后，层叠结构的两个端部的极片均为所述第一极片。
2.根据权利要求1所述的电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，所述排片步骤之后且在所述叠片步骤之前还包括：粘接步骤：将所述第一极片(1)粘接在所述隔离膜(3)的第一表面(31)，以及将所述第二极片(2)粘接在所述隔离膜(3)的第二表面(32)。
3.根据权利要求2所述的电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，所述粘接步骤包括：所述隔离膜(3)带有热熔胶，热压所述隔离膜(3)、所述第一极片(1)和所述第二极片(2)，直至所述热熔胶熔化并粘接所述第一极片(1)和所述第二极片(2)。
4.根据权利要求3所述的电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，所述粘接步骤包括：采用热隧道炉和热辊对所述隔离膜(3)、所述第一极片(1)和所述第二极片(2)热压。
5.根据权利要求1所述的电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，在所述叠片步骤之后且在所述热压步骤之前还包括：预热步骤：所述隔离膜(3)带有热熔胶，对叠片后的所述隔离膜(3)、所述第一极片(1)和所述第二极片(2)加热至所述热熔胶熔化。
6.根据权利要求5所述的电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，所述预热步骤包括：采用预热烘箱对叠片后的所述隔离膜(3)、所述第一极片(1)和所述第二极片(2)加热。
7.根据权利要求1所述的电极层叠组件(10)的制造方法，其特征在于，所述叠片步骤包括：将所述隔离膜(3)按照Z字形折叠完成后再围绕层叠后的结构绕设一圈且收尾端被固定。
8.一种电化学装置的电极层叠组件(10)，其特征在于，采用根据权利要求1-7中任一项所述的电极层叠组件(10)的制造方法制造。
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