CN110783615B - 软包扣式锂电池的制造方法以及软包扣式锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种软包扣式锂电池的制造方法及软包扣式电池，制造方法包括：在下层铝塑膜冲压形成深槽与定位部；在上层铝塑膜冲压形成与深槽相吻合浅槽与定位配合部；将卷包电芯装入深槽中进行封装，通过定位部和定位配合部将上层铝塑膜覆盖在下层铝塑膜上，卷包电芯的两端面分别置于深槽与浅槽内；热封焊卷包电芯的正极耳胶与负极耳胶位置，以及上层铝塑膜、下层铝塑膜的三边或半圆周；之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；裁切、成型即得单体电池。本发明具有制造过程简单、产品质量高的优点，此外制造的扣式电池体积较小、厚度较薄。
Description
技术领域
本发明属于小型电池技术领域，具体涉及一种软包扣式锂电池的制造方法以及软包扣式锂电池。
背景技术
纽扣电池分为化学电池和物理电池两大类，其中化学电池应用较为普遍，化学电池一般由阳极(正极)、阴极(负极)及其电解液等组成。电池的外壳为不锈钢片，并作为正极，其负极制作成不锈钢的圆形盖，正极与负极间有密封环绝缘，密封环除起绝缘作用外，还用于阻止电解液泄漏。由于其封装采用的是物理堵塞加硬壳的封装方式，封装效果并不稳定且安全性能较差。
近年来，软包装锂电池以其高能量密度、重量轻、安全性能好、形态自定的优点，广泛的使用于移动数码类产品中。随着穿戴产品的兴起，对电池产品的小型化、多样化越加明显，同时由于对设备续航能力的要求越来越高，这就要求在保证产品性能的前提下，尽可能的提高电池产品的内部实际利用空间，进而提高能量密度。
例如中国专利申请2015110288518公开了一种锂离子圆柱结构电池的制备方法，包括以下步骤：正极片(13)和负极片(14)上分别连接正极耳(11)和负极耳(12)，之后，正极片(13)、隔膜(15)、负极片(14)、隔膜(15)叠加卷绕成电芯(1)，其中，正极耳(11)和负极耳(12)设置在卷绕的收尾端；分别将正极耳(11)和负极耳(12)弯折成水平状态；通过模具冲压成具有凹槽的封装膜(2)，将电芯(1)放置在封装膜(2)内进行封装，之后依次进行注液、化成、成型、分容和裁切封边；裁切封边后对正极耳(11)和负极耳(12)进行整形加工处理，将正极耳(11)和负极耳(12)向同一方向弯折，使正极耳(11)和负极耳(12)与电芯(1)的轴线向平行。
再例如中国专利申请201811419113X公开了一种纽扣电池的制作方法所述方法取长条状正、负极片，将正、负极片之间设置绝缘膜并以正负极片宽度方向为中心轴卷绕形成基础电芯，并灌入电解液；再采用铝塑包装膜包覆在基础电芯外部，放入封边模具的圆形槽位进行加热封边；最后将封边后的电池放入模切模具采用模切方式切边后整形成成品电池。
现有技术中还存在难以采用软包方式制作出产品质量高、厚度较薄、体积较小的扣式锂电池的缺陷。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种软包扣式锂电池的制造方法及软包扣式电池，具有制造过程简单、产品质量高的优点，此外制造的扣式电池体积较小、厚度较薄。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
在下层铝塑膜冲压形成深槽，并在下层铝塑膜表面形成定位部；
在上层铝塑膜冲压形成与深槽相吻合浅槽，并在上层铝塑膜表面形成定位配合部；将卷包电芯装入深槽中进行封装，通过定位部和定位配合部将上层铝塑膜覆盖在下层铝塑膜上，卷包电芯的两端面分别置于深槽与浅槽内；
热封焊卷包电芯的正极耳胶与负极耳胶位置，以及上层铝塑膜、下层铝塑膜的三边或半圆周；
之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；
裁切、成型即得单体电池。
在本发明的上述技术方案中，上层铝塑膜和下层铝塑膜分别通过不同的模具冲压形成浅槽和深槽，其中深槽用于容纳卷包电芯的主要部分，即深槽的深度略小于卷包电芯的高度，当卷包电芯置于深槽中后，具有或者接近具有稳固的安装位置，不会在深槽中发生晃动现象。
进一步的，在下层铝塑膜形成定位部，一方面是实现对下层铝塑膜的定位，以保证下层铝塑膜具有确定的位置；另一方面是通过定位部与上层铝塑膜上的定位配合部之间的限制关系，使浅槽与深槽相吻合，具体为浅槽与深槽具有相同的中心轴线，从而将卷包电芯的上端面置于浅槽内。
为了更好的完成上层铝塑膜与下层铝塑膜之间的配合，即通过浅槽和深槽完全包裹住卷包电芯，优选的，浅槽的开口直径可以设置有略大于深槽的开口直径，例如浅槽的开口直径与深槽开口直径之间相差两个上层铝塑膜的厚度。
另一方面，本发明同时又提供了一种软包扣式锂电池的制造方法，包括如下步骤：
在下层铝塑膜冲压形成多个线性间隔分布的深槽，并在下层铝塑膜表面形成定位部；
在上层铝塑膜冲压形成与多个深槽一一对应的浅槽，并在上层铝塑膜表面形成定位配合部；
在每个深槽中装入卷包电芯进行封装，通过定位部和定位配合部将上层铝塑膜覆盖在下层铝塑膜上，卷包电芯的两端面分别置于相对应的深槽与浅槽内；
逐一或同步热封焊各个卷包电芯的正极耳胶与负极耳胶位置，以及位于每一浅槽三边或半圆周的上层铝塑膜、下层铝塑膜；
之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；
裁切、成型即得多个单体电池。
在本发明的上述技术方案中，通过在同一铝塑膜上同时设置多个深槽或者浅槽，在相同环境条件和工艺条件下完成多个扣式锂电池的制造，得到的多个单体电池之间的一致性强，大大提高了生产的效率，能够减少铝塑膜的浪费，降低生产成本。
其中，也减少了定位部与定位配合部所占用的空间，集中实现多个深槽位置、浅槽位置的配合定位，显著提高生产效率，节省制造成本。
优选的，前述技术方案中的上层铝塑膜的厚度为0.07mm至0.15mm，下层铝塑膜的厚度为0.07mm至0.15mm，再优选的，二者之间的厚度相同，均为0.10mm或者0.11mm。
作为本发明的进一步延伸，正极极片、隔膜于负极极片叠加卷绕成卷包电芯，在正极极片的尾端连接有正极引片，负极极片的尾端连接有负极引片，正极引片与负极引片弯折至水平状态，分别延伸正极耳胶与负极耳胶位置。
具体的，正极引片与负极引片的弯折方式为：正极引片、负极引片贴在卷包电芯的同一端面，并分别朝向该端面的周边边缘延伸；先将正极引片、负极引片朝向同一方向弯折90°，形成在卷包电芯的外周表面面上，此时正极引片、负极引片与卷包电芯的中心轴线平行；在卷包电芯的同一高度，再将正极引片、负极引片朝向反方向弯折90°至水平状态。
根据本发明的另一种具体实施方式，正极引片选择为0.02mm至0.15mm的铝薄片，优选为0.15mm，其通过激光或电流点焊方式焊接至正极极片；负极引片选择为0.02mm至0.15mm的铜或镍薄片，优选为0.15mm，其通过激光或电流点焊方式焊接至负极极片，并在正极引片与正极极片的焊接位、负极引片与负极极片的焊接位贴有胶纸，其中，胶纸为聚丙烯或Kapton，胶纸的主要作用是使正极引片、负极引片贴分别紧至正极极片、负极极片，防止焊点压穿隔膜，进而预防短路现象的发生。
根据本发明的另一种具体实施方式，深槽的深度大于浅槽的深度，其中深槽的深度为浅槽深度的2－5倍，优选的，深槽的深度为浅槽深度的3倍；
进一步的，深槽的最大深度不超过5mm，例如4.5mm。
作为本发明的又一步延伸，定位部为多个穿透孔，定位配合部为与多个穿透孔一一对应的通孔，通过定位轴与穿透孔、通孔之间的孔轴过渡配合，使位于上层铝塑膜的浅槽与位于下层铝塑膜上的深槽具有相同的中心轴线。
进一步的，定位部与定位配合部之间保证了在通过热封机进行热封之前，浅槽与深槽具有唯一确定的配合位置。
相应的，定位部、定位配合部还可以是冲压形成的定位槽，例如在封装平台上设置有与其相应的凹槽，定位槽的形状与凹槽的形状相吻合，通过压块的方式作用于定位槽的底壁上，将其压紧至凹槽中，实现对下层铝塑膜、上层铝塑膜之间的定位。优选的，定位槽仅具有较小的深度即可实现定位。
作为本发明的再一步延伸，在将卷包电芯装入深槽中进行封装之前，先在卷包电芯的外圈包裹上硬质套环，硬质套环的端部与卷包电芯的端部相平齐；套环优选为增加玻纤的PP材质，具有较强的硬度，同时具有防水以及绝缘特性。
再一方面，本发明还提供了一种软包扣式锂电池，利用前述软包扣式锂电池的制造方法进行制造，软包扣式锂电池包括：
下层铝塑膜，形成有深槽；
上层铝塑膜，形成有浅槽，浅槽的形状与深槽的形状相吻合；
卷包电芯，封装在深槽与浅槽内。
其中，在下层铝塑膜表面形成有定位部，在上层铝塑膜表面形成有定位配合部，定位部与定位配合部之间相匹配，使上层铝塑膜覆盖在下层铝塑膜上时，浅槽与深槽具有相同的中心轴线。
根据本发明的另一种具体实施方式，卷包电芯包括正极极片、负极极片、隔膜；隔膜位于正极极片与负极极片之间，正极极片、隔膜与负极极片以螺旋卷绕方式进行卷绕；正极极片的尾端连接有正极引片，负极极片的尾端连接有负极引片；正极极片、负极极片均包括互相连接的第一段、第二段与第三段，正极极片的第一段与负极极片的第一段位于卷包电芯的同一端面；正极极片的第二段与负极极片的第二段对向位于卷包电芯的外周壁上；正极极片的第三段与负极极片的第三段位于上层铝塑膜与下层铝塑膜之间，且朝向相反。
本发明具备以下有益效果：
本发明采用铝塑膜做外壳，可有效降低扣式电池成本，同时扣式电池的尺寸厚度更方便控制，具有质量轻、厚度薄的优点，更易于制作小型化或超薄电池；
本发明预先在上层铝塑膜冲压形成浅槽、在下层铝塑膜冲压形成深槽，外形更加规范，制作更加方便，利于后续的封边和切边操作；
本发明制造过程简单、制造的扣式电池产品质量高，同时还可以在相同环境条件和工艺条件下完成多个扣式锂电池的制造，制得电池的容量、内阻、电压等电化学性能的一致性好，大大提高了生产的效率，有利于工业化制造。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明下层铝塑膜的示意图；
图2是本发明上层铝塑膜的示意图；
图3是图1、图2的装配示意图；
图4是图1、图2其他视角的装配示意图；
图5是本发明中的封装过程中的一种工装结构示意图；
图6是本发明上层铝塑膜、下层铝塑膜的另一装配结构示意图；
图7是本发明卷包电芯的制作过程示意图，其显示出了正极引片、负极引片弯折前的状态；
图8是本发明卷包电芯的制作过程示意图，其显示出了正极引片、负极引片弯折后的状态；
图9是本发明扣式锂电池的结构示意图；
图10是本发明上层铝塑膜或下层铝塑膜的又一结构示意图；
其中附图附图标号如下：
下层铝塑膜100
深槽101
定位部102
上层铝塑膜200
浅槽201
定位配合部202
卷包电芯300
正极极片301
负极极片302
隔膜303
通槽304
正极引片305
负极引片306
正极耳胶307
负极耳胶308
工装基座400
容纳槽401
定位轴402
硬质套环500
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种软包扣式锂电池的单体制造方法，软包扣式锂电池包括壳体和设于壳体内的卷包电芯，其中壳体为铝塑膜经过模切而成的软壳体，在卷包电芯引出有正极极片和负极极片，并分别从壳体的两侧伸出。
软包扣式锂电池的制造方法如下：
如图1所示，选用厚度为0.10mm的铝塑复合膜作为下层铝塑膜100使用，在下层铝塑膜100冲压形成与卷包电芯300的形状相匹配的深槽101，并在下层铝塑膜100表面、与深槽101相距一定距离的位置形成定位部102；
如图2所示，选用厚度为0.10mm的铝塑复合膜作为上层铝塑膜200使用，在上层铝塑膜200冲压形成与深槽101形状、卷包电芯300形状相吻合浅槽201，并在上层铝塑膜200表面、与浅槽201相距一定距离的位置形成定位配合部202；
如图3、图4、图5所示，在工装基座400上设置有与深槽101相匹配的容纳槽401，以及与定位部102相配合连接的定位轴402，先将下层铝塑膜100定位在工装基座400上，此时深槽101恰好置于容纳槽401中，再将卷包电芯300装入深槽101中，最后将上层铝塑膜200覆盖在下层铝塑膜100上；
其中上层铝塑膜200上的定位配合部202与下层铝塑膜100上的定位部102之间的配合关系，进行浅槽201与深槽101的配合连接，使卷包电芯300的两端面分别置于深槽101与浅槽201内；
一种定位部102与定位配合部202的结构如图3、图4所示，定位部102为四个穿透孔，定位配合部202为与四个穿透孔一一对应的通孔，通过定位轴402与穿透孔、通孔之间的孔轴过渡配合，使位于上层铝塑膜200的浅槽201与位于下层铝塑膜100上的深槽101具有相同的中心轴线L。
具体的，正极耳胶307、负极耳胶308对向分布在深槽101的两侧；
接着进行热封焊卷包电芯300的正极耳胶307与负极耳胶308位置，以及上层铝塑膜200、下层铝塑膜100的三边或半圆周；
之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；
裁切、成型即得单体电池。
进一步的，上层铝塑膜200和下层铝塑膜100分别通过不同的模具冲压形成浅槽201和深槽101，其中深槽101用于容纳卷包电芯300的主要部分；其中深槽101的深度H1为浅槽201深度H2的2－5倍，例如，深槽101的深度为浅槽201深度的3倍；
再进一步的，深槽101的最大深度不超过5mm，例如4.5mm。
在本发明的其他优选示例中，定位部102、定位配合部202还可以是冲压形成的定位槽，如图6所示，在工装基座400上设置有与定位部102相配合的凹槽，定位槽的形状与凹槽的形状相吻合，通过例如压块的方式作用于定位槽的底壁上，将其压紧至凹槽中，实现对下层铝塑膜100、上层铝塑膜200之间的定位。
实施例2
本发明提供了一种扣式锂电池结构，其采用实施例1提供的制造方法进行制造，如图7－9所示，扣式锂电池包括下层铝塑膜100、上层铝塑膜200和卷包电芯300。
其中，在下层铝塑膜100上形成有深槽，在上层铝塑膜200形成有浅槽，浅槽的形状与深槽的形状相吻合；卷包电芯300置于深槽与浅槽内，并被下层铝塑膜100、上层铝塑膜200所包裹。
卷包电芯300包括正极极片301、负极极片302、隔膜303；隔膜303位于正极极片301与负极极片302之间，正极极片301、隔膜303与负极极片302以螺旋卷绕方式进行卷绕；其中为了加速电解液的流动，在正极极片301的卷绕中心设置有具有一定空间的通槽304，处于通槽304内的流质电解液可以快速的流动。
正极极片301的尾端连接有正极引片305，负极极片302的尾端连接有负极引片306；正极极片301、负极极片302均包括互相连接的第一段、第二段与第三段，第一段、第二段与第三段之间形成Z字形，正极极片301的第一段与负极极片302的第一段位于卷包电芯300的上端面；正极极片301的第二段与负极极片302的第二段对向位于卷包电芯300的外周壁上；正极极片301的第三段与负极极片302的第三段位于上层铝塑膜200与下层铝塑膜100之间，并部分被极耳胶307、308覆盖，如图9所示，二者的朝向相反。
具体的，正极引片305与负极引片306的弯折方式为：正极引片305、负极引片306贴在卷包电芯300的同一端面，并分别朝向该端面的周边边缘延伸；先将正极引片305、负极引片306朝向同一方向弯折90°，形成在卷包电芯300的外周表面面上，此时正极引片305、负极引片306与卷包电芯300的中心轴线平行；在卷包电芯300的同一高度，再将正极引片305、负极引片306朝向反方向弯折90°至水平状态。
进一步的，本实施例中的卷包电芯300外圈还可以包裹上硬质套环500，硬质套环500的端部与卷包电芯300的端部相平齐；硬质套环500优选为增加玻纤的PP材质，具有较强的硬度，同时具有防水以及绝缘特性。
实施例3
如图10所示，在实施例1的基础上，本发明提供了一种软包扣式锂电池的组合制造方法，包括如下步骤：
在下层铝塑膜100冲压形成四个线性间隔分布的深槽101，并在下层铝塑膜100表面形成定位部102；
在上层铝塑膜200冲压形成与四个深槽101一一对应的浅槽201，并在上层铝塑膜200表面形成定位配合部202；
在每个深槽101中装入卷包电芯进行封装，通过定位部102和定位配合部202将上层铝塑膜200覆盖在下层铝塑膜100上，卷包电芯300的两端面分别置于相对应的深槽101与浅槽201内；
逐一或同步热封焊各个卷包电芯300的正极耳胶与负极耳胶位置，以及位于每一浅槽三边或半圆周的上层铝塑膜200、下层铝塑膜100；
之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；
裁切、成型即得多个单体电池。
本实施例中的下层铝塑膜100与上层铝塑膜200之间的定位方式可以选择为与实施例1中的定位方式相同，为了避免长度较大的下层铝塑膜100与上层铝塑膜200产生晃动，还可以采用如图10中设置的定位部(定位配合部)结构，进行端部固定。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
Claims (8)
1.软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
在下层铝塑膜冲压形成深槽，并在下层铝塑膜表面形成定位部；
在上层铝塑膜冲压形成与深槽相吻合的浅槽，并在上层铝塑膜表面形成定位配合部；深槽的深度大于浅槽的深度，其中深槽的深度为浅槽深度的2-5倍；
将卷包电芯装入深槽中进行封装，通过定位部和定位配合部将上层铝塑膜覆盖在下层铝塑膜上，使浅槽与深槽相吻合，浅槽与深槽具有相同的中心轴线；卷包电芯的两端面分别置于深槽与浅槽内；其中，在将卷包电芯装入深槽中进行封装之前，先在卷包电芯的外圈包裹上硬质套环，硬质套环的端部与卷包电芯的端部相平齐；
热封焊卷包电芯的正极耳胶与负极耳胶位置，以及上层铝塑膜、下层铝塑膜的三边或半圆周；
之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；
裁切、成型即得单体电池。
2.软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
在下层铝塑膜冲压形成多个线性间隔分布的深槽，并在下层铝塑膜表面形成定位部；
在上层铝塑膜冲压形成与多个深槽一一对应的浅槽，并在上层铝塑膜表面形成定位配合部；深槽的深度大于浅槽的深度，其中深槽的深度为浅槽深度的2-5倍；
在每个深槽中装入卷包电芯进行封装，通过定位部和定位配合部将上层铝塑膜覆盖在下层铝塑膜上，卷包电芯的两端面分别置于相对应的深槽与浅槽内；
其中，在将卷包电芯装入深槽中进行封装之前，先在卷包电芯的外圈包裹上硬质套环，硬质套环的端部与卷包电芯的端部相平齐
逐一或同步热封焊各个卷包电芯的正极耳胶与负极耳胶位置，以及位于每一浅槽三边或半圆周的上层铝塑膜、下层铝塑膜；
之后依次进行注电解液、抽真空、化成后，热封焊未封焊的侧边；
裁切、成型即得多个单体电池。
3.如权利要求1或2所述的软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，正极极片、隔膜与负极极片叠加卷绕成卷包电芯，在正极极片的尾端连接有正极引片，负极极片的尾端连接有负极引片，正极引片与负极引片弯折至水平状态，分别延伸至正极耳胶与负极耳胶位置。
4.如权利要求3所述的软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，正极引片与负极引片的弯折方式为：
正极引片、负极引片贴在卷包电芯的同一端面，并分别朝向该端面的周边边缘延伸；
先将正极引片、负极引片朝向同一方向弯折90°，形成在卷包电芯的外周表面面上，此时正极引片、负极引片与卷包电芯的中心轴线平行；
在卷包电芯的同一高度，再将正极引片、负极引片朝向反方向弯折90°至水平状态。
5.如权利要求3所述的软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，正极引片选择为0.02mm至0.15mm的铝薄片，其通过激光或电流点焊方式焊接至正极极片；负极引片选择为0.02mm至0.15mm的铜或镍薄片，其通过激光或电流点焊方式焊接至负极极片，并在焊接位贴有胶纸。
6.如权利要求1或2所述的软包扣式锂电池的制造方法，其特征在于，定位部为多个穿透孔，定位配合部为与多个穿透孔一一对应的通孔，通过定位轴与穿透孔、通孔之间的孔轴过渡配合，使位于上层铝塑膜的浅槽与位于下层铝塑膜上的深槽具有相同的中心轴线。
7.一种软包扣式锂电池，其特征在于，利用权利要求1或2所述的软包扣式锂电池的制造方法进行制造，其特征在于，所述软包扣式锂电池包括：
下层铝塑膜，形成有深槽；
上层铝塑膜，形成有浅槽，所述浅槽的形状与所述深槽的形状相吻合；
卷包电芯，封装在所述深槽与所述浅槽内。
8.如权利要求7所述的软包扣式锂电池，其特征在于，所述卷包电芯包括正极极片、负极极片、隔膜；
所述隔膜位于所述正极极片与所述负极极片之间，所述正极极片、所述隔膜与所述负极极片以螺旋卷绕方式进行卷绕；所述正极极片的尾端连接有正极引片，所述负极极片的尾端连接有负极引片；
所述正极极片、所述负极极片均包括互相连接的第一段、第二段与第三段，所述正极极片的第一段与所述负极极片的第一段位于所述卷包电芯的同一端面；所述正极极片的第二段与所述负极极片的第二段对向位于所述卷包电芯的外周壁上；所述正极极片的第三段与所述负极极片的第三段位于所述上层铝塑膜与所述下层铝塑膜之间，且朝向相反。
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