CN110112469A - 一种锂离子电芯的加工方法及复合电池极片的加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电芯的加工方法，包括以下步骤：将连续的电池极片两侧贴附连续结构的电池隔膜，形成连续的有隔膜包覆的复合电池极片；将连续的复合电池正极片与连续的电池负极片进行贴合，形成复合电池正极片‑电池负极片的双层结构，然后将双层电池极片进行卷绕即可；将电池负极片进行切片，将复合电池正极片进行Z字形折弯，并在每个折弯角的内侧放置一片切片后的电池负极片即可，本发明设置一组电池极片放卷辊轮和两组隔膜放卷辊轮，然后将电池极片与隔膜通过对辊并在合适的温度和压力下进行辊压复合，使电池极片被隔膜包覆并形成连续的整体，由于本申请的电池极片为连续结构，降低生产成本，提高了电池的质量。

Description

一种锂离子电芯的加工方法及复合电池极片的加工装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体是一种锂离子电芯的加工方法及复合电池 极片的加工装置。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度高、循环性能好、使用寿命长、安全环保、无记忆性等优 点成为能源界的宠儿。如今，锂离子电池已经成功应用于便携式电子产品、电动汽车、航空航天领域，成为新能源材料的研究热点。锂离子电池既有卷绕型式结构，又有叠片式结构。
卷绕式电芯的卷芯，通常是使用卷绕机，将极耳成型后的正、负极极片与隔膜卷绕而 成。卷绕过程中涉及隔膜张力的控制，隔膜与极片相位差的控制。这些精确的操作，极大的增加了设备的投入成本。
叠片式电芯的加工过程一般为：正负极极片交替送到往复移动的叠片台上，隔膜放卷 呈Z字，将单片的正、负极隔开。该叠片过程生产效率低，层与层之间存在位移现象，且叠片中涉及的正、负极是切断的单片，加工过程容易产生毛刺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电芯的加工方法及复合电池极片的加工装置，以解 决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂离子电芯的加工方法，包括以下步骤：
1)将连续的电池极片两侧贴附连续结构的电池隔膜，形成由一侧至另一侧依次为隔 膜、电池极片、隔膜的三层结构，并对三层结构的电池极片进行辊压成型，形成连续的有隔膜包覆的复合电池极片，其中所述的电池极片为电池正极片或电池负极片；
2)使用步骤1)中的连续结构的复合电池极片进行锂离子电池生产，若需要卷绕式电 芯则执行步骤3)，若需要叠片式电芯则执行步骤4)；
3)将连续的复合电池正极片与连续的电池负极片进行贴合，形成复合电池正极片-电 池负极片的双层结构，然后将双层电池极片进行卷绕即可；将连续的复合电池负极片与连 续的电池正极片进行贴合，形成复合电池负极片-电池正极片的双层结构，然后将双层电 池极片进行卷绕即可；
4)将电池负极片进行切片，将步骤1)中的复合电池正极片进行Z字形折弯，并在每个折弯角的内侧放置一片切片后的电池负极片即可；将电池正极片进行切片，将步骤1) 中的复合电极负极片进行Z字形折弯，并在每个折弯角的内侧放置一片切片后的电池正极片。
作为本发明进一步的方案：所述复合后的电池极片与电池隔膜的辊压成型温度为80℃ -100℃。
作为本发明进一步的方案：所述复合后的电池极片与电池隔膜的辊压成型压力为1000Kg-3000Kg。
作为本发明进一步的方案：所述电池隔膜采用涂胶隔膜，所述胶层厚度为0.5-2μm， 所述胶层为油系PVDF或水系PVDF或水系AFL。
一种用于上述复合电池极片的加工装置，包括沿物料流动方向依次设置的放卷部、导 辊部、辊压部、收卷辊轮，所述放卷部包括用于放置电池极片的极片放卷辊轮和用于放置 电池隔膜的隔膜放卷辊轮，所述隔膜放卷辊轮包括位于所述极片放卷辊轮两侧的第一隔膜 放卷辊轮和第二隔膜放卷辊轮，所述辊压部包括第一压辊和第二压辊，所述第一压辊与第 二压辊平行布置。
作为本发明进一步的方案：所述导辊包括第一导辊、第二导辊、第三导辊、用于复合 电池极片与电池隔膜的第四导辊和第五导辊、第六导辊。
作为本发明进一步的方案：所述第一导辊位于所述极片放卷辊轮后侧，所述第二导辊 部位于所述第一隔膜放卷辊轮后侧，所述第三导辊位于所述第二隔膜放卷辊轮后侧，所述 第六导辊位于所述压辊部与所述收卷辊轮之间。
作为本发明进一步的方案：第四导辊和第五导辊位于辊压部前侧，所述第四导辊和第 五导辊相邻布置。
作为本发明进一步的方案：第一压辊与所述第二压辊内均设有加热装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明设置一组电池极片放卷辊轮和两组隔膜放卷辊轮，然后将电池极片与隔膜 通过对辊并在合适的温度和压力下进行辊压复合，使电池极片被隔膜包覆并形成连续的整 体；
2、由于本申请的电池极片为连续结构，而且在电池极片的两侧均已经复合有电池隔 膜，因而在生产的过程中不在需要电池隔膜，只需要控制复合电池极片和相对于的电池正 极片或负极片，不需要在对电池隔膜进行控制，所以简化了卷绕式电芯生产设备，可以减 少卷绕式电芯的生产难度，减少设备的投入，降低生产成本；
3、由于本申请的电池极片是由电池隔膜进行包覆，而且电池隔膜与电池极片接触的 一侧还设有胶层，并对包覆后的电池极片和隔膜进行高温高压下的辊压成型，因而可以是 电池极片与隔膜紧密复合，在叠片生产的过程中不会出现电池隔膜与电池极片相对运动的 现象，进而可以避免出现电池极片和电池隔膜错位的现象的产生，提高了生产的锂电池的 安全性能，极大的减少了电池短路现象的发生，而且由于只需要对正极(或负极)进行切 片，因而也降低了极片产生毛刺的几率。
附图说明
图1为本发明的一种实施例结构示意图；
图2为本发明的一种实施例加工后的正极片在卷绕式电芯中的应用结构示意图；
图3为本发明的一种实施例加工后的正极片在叠片式电芯中的应用结构示意图；
图4为本发明的一种实施例加工后的负极片在卷绕式电芯中的应用结构示意图；
图5为本发明的一种实施例加工后的负极片在叠片式电芯中的应用结构示意图。
图中：1-极片放卷辊轮、21-第一隔膜放卷辊轮、22-第二隔膜放卷辊轮、31-第一导辊、32-第二导辊、33-第三导辊、34-第四导辊、35-第五导辊、36-第六导辊、41-第一压 辊、42-第二压辊、5-收卷辊轮。
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他实 施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种复合电池极片的加工装置，包括沿物料流动方向 依次设置的放卷部、导辊部、辊压部、收卷辊轮5；
放卷部包括极片放卷辊轮1和隔膜放卷辊轮2，隔膜放卷辊轮2包括第一隔膜放卷辊 轮21和第二隔膜放卷辊轮22，极片放卷辊轮1用于放置电池极片卷，可以根据需要放置正极片或负极片，隔膜放卷辊轮2用于放置电池隔膜卷；
导辊部包括第一导辊31、第二导辊32、第三导辊33、第四导辊34、第五导辊35、第六导辊36，第一导辊31位于极片放卷辊轮1后侧，电池极片从极片放卷辊轮1上拉出并 绕过第一导辊31，通过第一导辊31对电池极片进行导向，第二导辊32位于第一隔膜放卷 辊轮21后侧，第三导辊33位于所述第二隔膜放卷辊轮22后，两组电池隔膜在隔膜放卷 辊轮2上拉出后分别绕过第一导辊31和第二导辊32，然后隔膜分别通过第一导辊31和第 二导辊32移动到电池极片的上下两端，第四导辊34和第五导辊35相邻布置且第四导辊 34和第五导辊35平行，第四导辊34和第五导辊35位于辊压部前端，绕过第一导辊31的 电池极片、绕过第二导辊32的第一隔膜、绕过第三导辊33的第二隔膜在第四导辊34和 第五导辊35之间汇合并叠加成一个三层结构的隔膜-极片-隔膜的结构；
辊压部包括第一压辊41和第二压辊42，第一压辊41也第二压辊42紧贴布置，且第一压辊41和第二压辊42之间的相对距离可以调整，进而调整第一压辊41和第二压辊42 之间的相对压力，此外在第一压辊41和第二压辊42内还设有加热装置；
辊压部后端为收卷辊轮5，收卷辊轮5与辊压部之间设有用于导向的第六导辊36。
一种锂离子电芯的加工方法，包括以下步骤：
1)将连续的电池正极片(或电池负极片)两侧贴附连续结构的电池隔膜，形成由一侧至另一侧依次为隔膜、电池正极片(或电池负极片)、隔膜的三层结构，并对三层结构 的电池极片进行辊压成型，形成连续的有隔膜包覆的复合电池正极片(或复合电池负极 片)，其中，电池隔膜采用涂胶隔膜，胶层厚度为0.5-2μm，胶层为油系PVDF或水系PVDF 或水系AFL，复合后的电池极片与电池隔膜的辊压成型温度为80℃-100℃，复合后的电池 极片与电池隔膜的辊压成型压力为1000Kg-3000Kg；
2)使用步骤1)中的连续结构的复合电池正极片(或复合电池负极片)进行锂离子电 池生产，若需要卷绕式电芯则执行步骤3)，或需要叠片式电芯则执行步骤4)；
3)将连续的复合电池正极片(或复合电池负极片)与连续的电池负极片(或电池正极片)进行贴合，形成复合电池正极片(或复合电池负极片)-电池负极片(或电池正极 片)的双层结构，然后后双层电池极片进行卷绕即可；
4)将电池负极片(或电池正极片)进行切片，将步骤1中的复合电池正极片(或复合电极负极片)进行Z字形折弯，并在每个折弯角的内侧放置一片切片后的电池负极片(或电池正极片)。
实施例1
请参阅图1-3，本实施例在使用时，将电池正极片卷放置到极片放卷辊轮1上，将两卷电池隔膜分别放置到第一隔膜放卷辊轮21和第二隔膜放卷辊轮22上，在本实施例中， 隔膜采用涂胶隔膜，隔膜靠近极片的一侧涂有胶层，胶层的厚度为0.5μm，胶层为油系 PVDF，然后将电池正极片从极片放卷辊轮1上拉出并绕过第一导辊31，然后从第四导辊 34和第五导辊35中穿过，然后将第一隔膜和第二隔膜分别从第一隔膜放卷辊轮21和第二 隔膜放卷辊轮22上拉出并分别绕过第二导辊32和第三导辊33，然后将第一隔膜和第二隔 膜分别贴在电池极片上下两端，进而形成隔膜-正极片-隔膜的三层结构，然后将复合后由 隔膜包覆的电池正极片依次穿过辊压部、第六导辊36，并缠绕在收卷辊轮5上，然后调节 辊压部内第一压辊41和第二压辊42之间的距离，使得第一压辊41和第二压辊42之间的 压力为1000Kg，第一压辊41和第二压辊42的辊压温度为80℃，调节完成后，启动放卷 辊轮和收卷辊轮5，进而使得电池正极片和隔膜在高温和压力作用下复合，形成被隔膜包 覆的正极片的结构，然后即可将本实施例中的隔膜包覆后的电池正极片用于卷绕式电芯或 叠片式电芯的生产中，如图2、图3所示，当该正极片应用与卷绕式电芯的生产时，将复 合后的电池正极片与电池负极片贴合，并进行卷绕即可，在卷绕的过程中不再需要电池隔 膜，所以不需要对电池隔膜进行控制，进而也不需要对隔膜与极片的相位差进行精准控制， 因而降低了生产难度，降低了生产成本；当将本实施例的正极片应用在叠片式电芯的生产 中时，由于电池隔膜与电池极片接触的一侧设有胶层，并对包覆后的电池极片和隔膜进行 高温高压下的辊压成型，因而可以是电池极片与隔膜紧密复合，在叠片生产的过程中不会 出现电池隔膜与电池极片相对运动的现象，进而可以避免出现电池极片和电池隔膜错位的 现象的产生，提高了生产的锂电池的安全性能，极大的减少了电池短路现象的发生，而且 由于只需要对或负极进行切片，因而也降低了极片产生毛刺的几率。
实施例2
请参阅图1、图4-5在本实施例中，将电池负极片放置在极片放卷辊轮1上，隔膜选用设有2μm厚度的水系AFL涂胶，而且第一压辊41和第二压辊42的温度为100℃，第一 压辊41和第二压辊42的压力为3000Kg，其余均与实施例1相同，进而可以生产通过两侧 隔膜包覆的负极电极片，如图4、图5所示，将本实施例所加工的由隔膜包覆的负极片在 卷绕式电芯和叠片式电芯的生产中的应用。
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 离本发明的精神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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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 (9)

1.一种锂离子电芯的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将连续的电池极片两侧贴附连续结构的电池隔膜，形成由一侧至另一侧依次为隔膜、电池极片、隔膜的三层结构，并对三层结构的电池极片进行辊压成型，形成连续的有隔膜包覆的复合电池极片，其中所述的电池极片为电池正极片或电池负极片；
2)使用步骤1)中的连续结构的复合电池极片进行锂离子电池生产，若需要卷绕式电芯则执行步骤3)，若需要叠片式电芯则执行步骤4)；
3)将连续的复合电池正极片与连续的电池负极片进行贴合，形成复合电池正极片-电池负极片的双层结构，然后将双层电池极片进行卷绕即可；将连续的复合电池负极片与连续的电池正极片进行贴合，形成复合电池负极片-电池正极片的双层结构，然后将双层电池极片进行卷绕即可；
4)将电池负极片进行切片，将步骤1)中的复合电池正极片进行Z字形折弯，并在每个折弯角的内侧放置一片切片后的电池负极片即可；将电池正极片进行切片，将步骤1)中的复合电极负极片进行Z字形折弯，并在每个折弯角的内侧放置一片切片后的电池正极片。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电芯的加工方法，其特征在于，所述复合后的电池极片与电池隔膜的辊压成型温度为80℃-100℃。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电芯的加工方法，其特征在于，所述复合后的电池极片与电池隔膜的辊压成型压力为1000Kg-3000Kg。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电芯的加工方法，其特征在于，所述电池隔膜采用涂胶隔膜，所述胶层厚度为0.5-2μm，所述胶层为油系PVDF或水系PVDF或水系AFL。
5.一种用于如权利要求1所述的加工方法的复合电池极片的加工装置，其特征在于，包括沿物料流动方向依次设置的放卷部、导辊部、辊压部、收卷辊轮(5)，所述放卷部包括用于放置电池极片的极片放卷辊轮(1)和用于放置电池隔膜的隔膜放卷辊轮(2)，所述隔膜放卷辊轮(2)包括位于所述极片放卷辊轮(1)两侧的第一隔膜放卷辊轮(21)和第二隔膜放卷辊轮(22)，所述辊压部包括第一压辊(41)和第二压辊(42)，所述第一压辊(41)与第二压辊(42)平行布置。
6.根据权利要求5所述的加工装置，其特征在于，所述导辊部包括第一导辊(31)、第二导辊(32)、第三导辊(33)、用于复合电池极片与电池隔膜的第四导辊(34)和第五导辊(35)、第六导辊(36)。
7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，所述第一导辊(31)位于所述极片放卷辊轮(1)后侧，所述第二导辊(32)位于所述第一隔膜放卷辊轮(21)后侧，所述第三导辊(33)位于所述第二隔膜放卷辊轮(22)后侧，所述第六导辊(36)位于所述压辊部与所述收卷辊轮(5)之间。
8.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，所述第四导辊(34)和第五导辊(35)位于辊压部前侧，所述第四导辊(34)和第五导辊(35)相邻布置。
9.根据权利要求5所述的加工装置，其特征在于，所述第一压辊(41)与所述第二压辊(42)内均设有加热装置。
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