CN111082130B - 锂离子电池柔性集流极卷芯、集流极制造工艺及卷芯制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锂离子电池柔性集流极卷芯、集流极制造工艺及卷芯制造工艺，柔性集流极包括极片主体、热封胶、极耳和导电片，极片主体靠近极耳一端贴附有热封胶，极片端头朝向热封胶一侧折弯形成极耳，折弯位处通过热封胶进行固定，极耳处有部分贴附有热封胶，另一部分裸露，极耳处通过热封胶粘贴有导电片，导电片有部分通过热封胶与极耳粘贴在一起，有部分与极耳裸露部分贴合在一起，形成电路导通部分。制造工艺包括下述步骤：S1、放料；S2、热封；S3、热封胶切断；S4、极片切断；S5、折弯；S6、导电片送料；S7、贴合导电片；S8、导电片切断；S9、侧切。本发明可实现自动卷芯卷绕以及为后续加工步骤的自动化生产提供前提。
Description
技术领域
本发明公开一种锂离子电池加工方法，特别是一种锂离子电池柔性集流极卷芯、集流极制造工艺及卷芯制造工艺。
背景技术
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。随着锂电池的不断发展，锂电池大有取代传统电池的趋势，不仅在手机、平板电脑等中得到广泛引用，而且还在柱状电池、纽扣形微电池等中得到广泛应用。
常规的锂离子电池结构通常包括叠片式结构和卷芯式结构，叠片式结构是将正极材料和负极材料一层一层的层叠设置，卷芯式结构是将正极材料和负极材料叠放在放一起，再进行卷绕，形成一个卷芯，即锂电池的电芯。
卷芯式锂电池结构通常是在电池极片上设置有电池材料和绝缘材料，再将其卷绕成电芯，最后将电芯安装在外壳中，形成电池，卷绕式电芯上通过手工焊接极耳位的方式形成极片，再将极片焊接在外壳上，以达到导电的目的，安装过程中，电池极片需要通过人工手动焊接的方式与外壳固定安装在一起，自动化程度较低，不仅生产效率低下，人工成本较高，而且容易产生残次品，产品良率较低。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的卷芯式锂电池极片受结构限制，只能通过手动加工方式进行加工的缺点，本发明提供一种锂离子电池柔性集流极卷芯、集流极制造工艺及卷芯制造工艺，其通过特殊的集流极结构设计和加工工艺设计，可实现自动卷芯卷绕以及为后续加工步骤的自动化生产提供前提。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种锂离子电池柔性集流极卷芯，柔性集流极卷芯包括正极集流极、负极集流极、第一隔胶、第二隔胶和终止胶，正极集流极和负极集流极分别包括涂覆有电极材料的极片主体、热封胶、极耳和导电片，极片主体靠近极耳一端贴附有热封胶，极片端头朝向热封胶一侧折弯形成极耳，折弯位处通过热封胶进行固定，极耳处有部分贴附有热封胶，另一部分裸露，极耳处通过热封胶粘贴有导电片，导电片有部分通过热封胶与极耳粘贴在一起，有部分与极耳裸露部分贴合在一起，形成电路导通部分，第一隔胶和第二隔胶分别设置在正极集流极和负极集流极之间，正极集流极、负极集流极、第一隔胶和第二隔胶卷绕在一起，终止胶包覆在正极集流极、负极集流极、第一隔胶和第二隔胶外侧。
一种锂离子电池柔性集流极的制造工艺，该制造工艺包括下述步骤：
步骤S1、放料：极片料带设置在极片料带辊上，热封胶料带设置在热封胶料带辊上，通过极片料带辊和热封胶料带辊分别对极片料带和热封胶料带进行放料操作；
步骤S2、热封：通过极片热封头对热封胶料带和极片料带设定长度段进行热封；
步骤S3、热封胶切断：通过热封胶切刀对热封胶料带进行切断，仅保留其需要的设定长度；
步骤S4、极片切断：通过极片切刀对极片料带进行切断，切断后，即形成带有热封胶的设定长度的极片；
步骤S5、折弯：通过折弯机构，对极片上带有热封胶部分进行折弯，折弯时，折向带有热封胶的一侧；
步骤S6、导电片送料：通过导电片送料头将导电片送至极耳位置处；
步骤S7、贴合导电片：通过导电片热封头将导电片与极耳进行热封，同时，使极片上的折弯位也一并热复合在一起；
步骤S8、导电片切断：通过导电片切刀对导电片进行切断；
步骤S9、侧切：通过侧位切刀对极片上极耳位置处进行侧边切断，即完成整条集流极的加工。
一种锂离子电池卷芯制造工艺，该制造工艺包括下述步骤：
步骤S1、送料：将上述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺加工的正极集流极和负极集流极送至卷绕机构处，同时将第一隔胶和第二隔胶也送至卷绕机构处，第一隔胶和第二隔胶分别设置在正极集流极和负极集流极之间；
步骤S2、卷绕：通过卷绕机构对正极集流极、第一隔胶、负极集流极和第二隔胶卷绕在一起，形成卷芯；
步骤S3、隔胶切断：卷绕完成后，分别通过第一隔胶切刀和第二隔胶切刀对第一隔胶和第二隔胶进行切断；
步骤S4、包胶：在卷绕好的卷芯外侧包覆一层终止胶，即形成卷芯成品。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的极片材料采用已经附着了电极材料的金属箔，金属箔为铜箔或铝箔。
所述的热封胶料带采用马来酸酐接枝转性的PP材料。
所述的步骤S2和/或步骤S7中，热封时温度选用180℃～240℃。
所述的步骤S2和/或步骤S7中，热封时采用电加热方式或高频加热方式进行加热。
所述的折弯角度为90°。
所述的导电片采用铜片、铝片、镍片、不锈钢片或导电胶片。
所述的终止胶采用热缩胶或弹力胶或丙烯酸胶。
本发明的有益效果是：本发明通过特殊的集流极结构设计和加工工艺设计，可实现自动卷芯卷绕以及为后续加工步骤的自动化生产提供前提。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明中集流极制造工艺流程示意图。
图2为本发明中卷芯制造工艺流程示意图。
图3为本发明切断热封胶后的集流极结构示意图。
图4为本发明折弯后的集流极结构示意图。
图5为本发明粘贴导电片后的集流极结构示意图。
图中，1-极片料带辊，2-热封胶料带辊，3-极片料带，4-热封胶料带，5-第一导向辊，6-第二导向辊，7-极片热封头，8-热封胶切刀，9-极片切刀，10-折弯头，11-导电片工位，12-导电片热封头，13-导电片送料头，14-导电片料带，15-导电片切刀，16-侧位切刀，17-卷绕机构，18-第一隔胶辊，19-第二隔胶辊，20-第一隔胶，21-第二隔胶，22-第一隔胶切刀，23-第二隔胶切刀，24-终止胶辊，25-终止胶，27-极片，28-热封胶，29-导电片，30-极耳，31-折弯位。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明保护一种锂离子电池柔性集流极卷芯，锂离子电池集流极卷芯包括正极集流极、负极集流极、第一隔胶、第二隔胶和终止胶，正极集流极和负极集流极结构完全相同，不同之处在于，正极集流极和负极集流极上附着的电极材料不同而已，正极集流极和负极集流极统称为柔性集流极，柔性集流极主要包括涂覆有电极材料的极片主体(极片上根据正极和负极不同，已经附着不同的电极材料)、热封胶28极耳30和导电片29，极片主体靠近极耳30一端贴附有热封胶28，极片端头朝向热封胶28一侧折弯形成极耳30，折弯位31处通过热封胶28进行固定，极耳30处有部分贴附有热封胶28，另一部分裸露，极耳30处通过热封胶28粘贴有导电片29，导电片29有部分通过热封胶28与极耳30粘贴在一起，有部分与极耳30裸露部分贴合在一起，形成电路导通部分，第一隔胶和第二隔胶分别设置在正极集流极和负极集流极之间，正极集流极、负极集流极、第一隔胶和第二隔胶卷绕在一起，终止胶包覆在正极集流极、负极集流极、第一隔胶和第二隔胶外侧。
本发明同时保护一种锂离子电池柔性集流极的制造工艺，该制造工艺包括下述步骤：
步骤S1、放料：本实施例中，极片材料和热封胶都是采用整卷料带形式，故将其称为极片料带3和热封胶料带4，其中，极片材料根据正极极片和负极极片的不同，已经在金属箔上附着有不同的电极材料，即极片材料是已经附着了电极材料的金属箔，通常为铜箔或铝箔，本实施例中，极片料带3设置在极片料带辊1上，热封胶料带4设置在热封胶料带辊2上，由于两种料带的进料长度不同，本实施例中，通过极片料带辊1和热封胶料带辊2分别对极片料带3和热封胶料带4进行放料操作，本实施例中，热封胶料带4采用马来酸酐接枝转性的PP(即聚丙烯)材料；
步骤S2、热封：本实施例中，通过极片热封头7对热封胶料带4和极片料带3设定长度段进行热封，即将对应于极片料带3一端(此端后续将加工成极耳)的热封胶料带4与极片料带3热复合在一起，本实施例中，热复合的温度选用180℃～240℃，即通过极片热封头7对热封胶料带4和极片料带3进行加热压合，使其复合在一起，本实施例中，极片热封头7可采用电加热方式或高频加热方式进行加热，本实施例中，在热封之前，通过第一导向辊5对极片料带3进行导向，通过第二导向辊6对热封胶料带4进行导向，使热封胶料带4和极片料带3平行设置；
步骤S3、热封胶切断：通过热封胶切刀8对热封胶料带4进行切断，仅保留其需要的设定长度；
步骤S4、极片切断：通过极片切刀9对极片料带3进行切断，切断后，即形成带有热封胶的设定长度的极片，切断后的极片形式，请参看附图3；
步骤S5、折弯：通过折弯机构，对极片上带有热封胶部分进行折弯，折弯时，折向带有热封胶的一侧，本实施例中，优选折弯角度为90°，具体实施时，也可以根据实际需要设定具体角度，折弯后，即形成极耳，折弯后的极片形式，请参看附图4；
步骤S6、导电片送料：通过导电片送料头13将导电片送至极耳30位置处，本实施例中，导电片可采用铜片、铝片、镍片、不锈钢片或导电胶片，导电片可采用裁切好的导电片形式或采用整卷料带形式；
步骤S7、贴合导电片：通过导电片热封头12将导电片29与极耳30进行热封，即将对应于极耳30与导电片29热复合在一起，本实施例中，热复合的温度选用180℃～240℃，即通过导电片热封头12对导电片29与极耳30进行加热压合，使其复合在一起，同时，可使极片上的折弯位31也一并热复合在一起，本实施例中，导电片热封头12可采用电加热方式或高频加热方式进行加热；
步骤S8、导电片切断：本实施例中，导电片热封头12、折弯头10以及导电片送料头13一起并称为导电片工位11，导电片切断时，导电片工位11整体平移至导电片切刀15处，通过导电片切刀15对导电片进行切断，切断后极片形式，请参看附图5；
步骤S9、侧切：通过侧位切刀16对极片上极耳位置处进行侧边切断，即对极耳30形状进行修整，即完成整条极片(也称为集流极)的加工。
本发明同时保护一种锂离子电池卷芯制造工艺，该制造工艺包括下述步骤：
步骤S1、送料：将正极集流极和负极集流极(前述步骤已经加工好的)送至卷绕机构17处，同时将第一隔胶20和第二隔胶21也送至卷绕机构17处，第一隔胶20和第二隔胶21分别设置在正极集流极和负极集流极之间，起到绝缘作用，本实施例中，第一隔胶20和第二隔胶21采用整卷料带形式，将第一隔胶20设置在第一隔胶辊18上，将第二隔胶21设置在第二隔胶辊19上，通过第一隔胶辊18和第二隔胶辊19分别对第一隔胶20和第二隔胶21进行放料；
步骤S2、卷绕：通过卷绕机构17对正极集流极、第一隔胶20、负极集流极和第二隔胶21卷绕在一起，形成卷芯；
步骤S3、隔胶切断：卷绕完成后，分别通过第一隔胶切刀22和第二隔胶切刀23对第一隔胶20和第二隔胶21进行切断；
步骤S4、包胶：在卷绕好的卷芯外侧包覆一层终止胶，即形成卷芯成品，终止胶可采用热缩胶或弹力胶或丙烯酸胶，一方面维持卷芯形状固定，另一方面可起到绝缘作用。
本发明中，锂离子电池卷芯制造工艺是锂离子电池柔性集流极的制造工艺的后续延续，如果将两个工艺方法连起来，则两套锂离子电池柔性集流极的制造系统对应一套锂离子电池卷芯制造系统，两套锂离子电池柔性集流极的制造系统分别进行正极集流极加工和负极集流极加工。
本发明主要保护锂离子电池卷芯制造工艺以及锂离子电池柔性集流极的制造工艺的工艺步骤方法，其各个工艺步骤采用的加工设备可选用现有技术中常规的加工设备完成。
本发明通过特殊的集流极结构设计和加工工艺设计，可实现自动卷芯卷绕以及为后续加工步骤的自动化生产提供前提。
Claims (8)
1.一种锂离子电池柔性集流极卷芯，其特征是：所述的柔性集流极卷芯包括正极集流极、负极集流极、第一隔胶、第二隔胶和终止胶，正极集流极和负极集流极分别包括涂覆有电极材料的极片主体、热封胶、极耳和导电片，极片主体靠近极耳一端贴附有热封胶，极片端头朝向热封胶一侧折弯形成极耳，折弯位处通过热封胶进行固定，极耳处有部分贴附有热封胶，另一部分裸露，极耳处通过热封胶粘贴有导电片，导电片有部分通过热封胶与极耳粘贴在一起，有部分与极耳裸露部分贴合在一起，形成电路导通部分，第一隔胶和第二隔胶分别设置在正极集流极和负极集流极之间，正极集流极、负极集流极、第一隔胶和第二隔胶卷绕在一起，终止胶包覆在正极集流极、负极集流极、第一隔胶和第二隔胶外侧。
2.一种锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的制造工艺包括下述步骤：
步骤S1、放料：极片料带设置在极片料带辊上，热封胶料带设置在热封胶料带辊上，通过极片料带辊和热封胶料带辊分别对极片料带和热封胶料带进行放料操作；
步骤S2、热封：通过极片热封头对热封胶料带和极片料带设定长度段进行热封；
步骤S3、热封胶切断：通过热封胶切刀对热封胶料带进行切断，仅保留其需要的设定长度；
步骤S4、极片切断：通过极片切刀对极片料带进行切断，切断后，即形成带有热封胶的设定长度的极片；
步骤S5、折弯：通过折弯机构，对极片上带有热封胶部分进行折弯，折弯时，折向带有热封胶的一侧；
步骤S6、导电片送料：通过导电片送料头将导电片送至极耳位置处；
步骤S7、贴合导电片：通过导电片热封头将导电片与极耳进行热封，同时，使极片上的折弯位也一并热复合在一起；
步骤S8、导电片切断：通过导电片切刀对导电片进行切断；
步骤S9、侧切：通过侧位切刀对极片上极耳位置处进行侧边切断，即完成整条集流极的加工。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的极片材料采用已经附着了电极材料的金属箔，金属箔为铜箔或铝箔。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的热封胶料带采用马来酸酐接枝转性的PP材料。
5.根据权利要求2所述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的步骤S2和/或步骤S7中，热封时温度选用180℃～240℃。
6.根据权利要求2所述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的步骤S2和/或步骤S7中，热封时采用电加热方式或高频加热方式进行加热。
7.根据权利要求2所述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的折弯角度为90°。
8.根据权利要求2所述的锂离子电池柔性集流极的制造工艺，其特征是：所述的导电片采用铜片、铝片、镍片、不锈钢片或导电胶片。
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