CN111293347B - 一种电池生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池生产技术领域，公开一种电池生产工艺。所述工艺包括S1、进行涂胶隔膜试验，所述涂胶隔膜试验包括制作涂抹多种涂胶隔膜种类和/或涂抹方式不同的极片组件，在不同热压参数下热压成型后进行粘结力测试，得出最优的涂胶隔膜种类和最优涂抹方式，并得出最优热压参数；S2、正极片、负极片及最优的所述涂胶隔膜种类采用所述最优涂抹方式装配成卷芯；S3、加热所述卷芯，使所述卷芯的内圈和外圈达到预设温度；S4、在所述最优热压参数条件下，热压所述卷芯。本发明提高了涂胶隔膜在电池生产中的适配性，改善了热压过程卷芯内部温度偏低造成的粘结效果差的问题，提高了涂胶隔膜的粘结力，改善了卷芯褶皱，还提高了电池生产的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种电池生产工艺。
背景技术
目前，方形铝壳电池存在卷芯边缘区域内圈存在褶皱问题，褶皱处析锂形成枝晶有引发电芯微短路或短路风险。褶皱成因主要是以下三点：①充放电后材料变形，内层转角处间隙过小无法释放应力集中变形；②正负极入卷位置插在转角处，热压及充放电入卷台阶处应力集中；③卷绕完成后卷针释放，内圈隔膜及极片平整度变化扭曲。目前的解决手段多种，主要有：①增大可膨胀空间：张力减小、圆形卷针结构、半自动卷绕插片；增大膨胀空间效果较差，极片之间间隙大，增大了电池的体积，造成电池工作时内部反应不稳定。②减小膨胀：低膨胀负极、改善涂胶隔膜、负压夹具化成。③通过减小过程变形：减小张力波动、优化注液方式(三次注液减小冲击等)。
经对比各个工艺，改善涂胶隔膜的方式效果较好，一方面由于涂胶隔膜热膨胀系数低，在使用过程中减小了内部的张力波动，而且涂胶隔膜粘结力较强，限制了极片的变形，充放电时不影响电池极片的变化。但是涂胶隔膜作为新材料的引用，适配周期较长，无法更好的发挥涂胶隔膜防止极片褶皱的作用，缺少较好的涂胶隔膜引入工艺。而且应用涂胶隔膜的卷芯，在热压环节，热压时间较长，工作效率较低，且不能保证热压时卷芯内部温度达到最优的热压温度，从而造成涂胶隔膜粘结力较低，无法发挥涂胶隔膜的优势，进而无法达到最优粘结力及整形效果，造成卷芯褶皱。
基于此，亟需一种电池生产工艺，以解决上述存在的问题。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种电池生产工艺，提高了涂胶隔膜在电池生产中的适配性，提高了涂胶隔膜的粘结力，改善了卷芯褶皱，还提高了电池生产的工作效率。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池生产工艺，包括以下步骤：
S1、进行涂胶隔膜试验，所述涂胶隔膜试验包括制作涂抹多种涂胶隔膜种类和/或涂抹方式不同的极片组件，在不同热压参数下热压成型后进行粘结力测试，得出最优的涂胶隔膜的种类和最优涂抹方式，并得出最优热压参数；
S2、正极片、负极片及最优的所述涂胶隔膜种类采用所述最优涂抹方式装配成卷芯；
S3、加热所述卷芯，使所述卷芯的内圈和外圈达到预设温度；
S4、在所述最优热压参数条件下，热压所述卷芯。
作为优选地，所述涂胶隔膜试验包括以下步骤：
S11、制作不同的所述极片组件，所述极片组件包括依次叠加的正极片、所述涂胶隔膜和负极片；
S12、所述极片组件裁剪成多个预设长度的极片段；
S13、每一所述极片组件的多个所述极片段分别在不同的热压参数下热压成型；
S14、冷却所述极片段，测试所述极片段的粘结力，以得到最优的所述涂胶隔膜的种类、涂抹方式和所述最优热压参数。
作为优选地，在S13步骤中，所述热压参数中的压力选取为8T和6T；
当压力选取为8T时，温度选取为100℃、80℃、60℃和40℃；
当压力选取为6T时，温度选取为100℃和80℃。
作为优选地，在S12步骤中，所述预设长度为20cm，所述极片段的个数与所述热压参数的种类数相同。
作为优选地，在S13步骤中，不同所述极片组件的其中一个所述极片段在同一热压参数下，同时热压成型。
作为优选地，同一热压参数下的多个所述极片段叠加后热压成型。
作为优选地，在S14步骤中，先将所述极片段裁剪为五个测试件，然后分别进行测试并计算所述测试件的所述粘结力。
作为优选地，所述最优热压参数包括最优热压温度，S3步骤中，所述预设温度为所述最优热压温度。
本发明的有益效果为：
通过涂胶隔膜试验得出适合电池生产的涂胶隔膜，确定最优的涂胶隔膜种类和极片间的涂抹方式，以及卷芯热压时的最优热压参数，很大程度的提高了涂胶隔膜在电池生产中的适配性，且发挥了涂胶隔膜防止极片褶皱的优势。在进行热压前对卷芯进行加热，一方面，卷芯的内圈和外圈温度保持一致温度达到预期，以使热压时卷芯内部也处于预设温度，提高了涂胶隔膜的粘结力，防止卷芯翘曲导致极片褶皱；另一方面，热压环节，由于卷芯温度较高，能够减少热压机构对卷芯加热的时间，提高了电池的生产效率，改善了卷芯褶皱等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的电池生产工艺的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的涂胶隔膜试验的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
为了改善极片褶皱问题，可以通过在电池生产中使用涂胶隔膜进行优化。但是涂胶隔膜作为新材料的引用，适配周期较长，无法更好的发挥涂胶隔膜防止极片褶皱的作用，缺少较好的涂胶隔膜引入工艺。而且应用涂胶隔膜的卷芯，在热压环节，热压时间较长，工作效率较低，且不能保证热压时卷芯内部温度达到最优的热压温度，从而造成涂胶隔膜粘结力较低，无法发挥涂胶隔膜的优势，进而无法达到最优粘结力及整形效果所需求的温度条件，从而造成卷芯褶皱。
为解决上述问题，本发明提供一种电池生产工艺，该工艺包括以下步骤：
S1、进行涂胶隔膜试验，涂胶隔膜试验包括制作涂抹多种涂胶隔膜种类和/或涂抹方式不同的极片组件，在不同热压参数下热压成型后进行粘结力测试，得出最优的涂胶隔膜的种类和涂抹方式，并得出最优热压参数；其中，最优热压参数包括最优热压温度和最优热压压力。
S2、正极片、负极片及最优的涂胶隔膜种类采用最优涂抹方式装配成卷芯。根据S1步骤中涂胶隔膜试验结果，选用最优的涂胶隔膜种类和涂抹方式，将正极片、负极片及涂胶隔膜装配成卷芯。
S3、加热卷芯，使卷芯的内圈和外圈达到预设温度。由于卷芯的内圈和外圈的温度在短时间内难以保持一致，由于温度差产生热应力，所以在进行热压前，通过加热装置对卷芯进行加热，使卷芯的内圈和外圈达到预设温度，一方面，卷芯的内圈和外圈温度保持一致温度达预期，以使热压时卷芯内部也处于预设温度，提高了涂胶隔膜的粘结力，防止卷芯翘曲导致极片褶皱；另一方面，由于卷芯温度较高，能够减少热压机构对卷芯加热的时间，进而减少热压时间，提高了生产的工作效率，同时降低了卷芯产生褶皱的概率，提高了合格率。
优选地，加热装置为多个，能够在同一时间加热多个卷芯，缩短加热卷芯的时间，以适应热压环节对烘烤后的极片数量需求，提高生产能力。进一步优选地，最优热压参数包括最优热压温度，将预设温度定为最优热压参数的温度以减少卷芯的热压时间，提高生产质量，同时提高涂胶隔膜对极片的粘结力，防止产生褶皱。需要特别说明的是，加热环节，加热装置的温度可以高于预设温度，以缩短加热时间，提高加热效率，但是，不能高于涂胶隔膜可承受的最高温度限值。本实施中加热装置的温度设置在80℃～110℃之间。
卷芯生产完毕后，底面凹凸不平，为改善此工艺。优选地，卷芯生产完毕后，将卷芯放于底面平整的托盘，然后转运到加热装置内加热，以及完成后期的卷芯热压步骤。由于卷芯底面水平，在加热和热压环节，卷芯根据托盘形状产生形变，使底部平整，提高电池的品质。
S4、在最优热压参数条件下，热压卷芯。
热压机构的参数设置为涂胶隔膜试验得出的最优热压参数，具体为将热压机构的温度设置为步骤S1得出的最优热压温度，热压的压力设置为步骤S1中得出的最优热压压力。然后使用热压机构热压卷芯，很大程度的提高了涂胶隔膜在电池生产中的适配性，增大了涂胶隔膜对极片的粘结力，还能消除卷芯热压时由于温度差产生的热应力，进而发挥了涂胶隔膜防止极片褶皱的优势，增加涂胶隔膜在电池生产中的适配性。
通过涂胶隔膜试验得出适合电池生产的涂胶隔膜，确定最优的涂胶隔膜和极片间的涂抹方式，以及卷芯热压时的最优热压参数，很大程度的提高了涂胶隔膜在电池生产中的适配性，且发挥了涂胶隔膜防止极片褶皱的优势。在进行热压前对卷芯进行加热，一方面，卷芯的内圈和外圈温度保持一致温度达到预期，以使热压时卷芯内部也处于预设温度，提高了涂胶隔膜的粘结力，防止卷芯翘曲导致极片褶皱；另一方面，热压环节，由于卷芯温度较高，能够减少热压机构对卷芯加热的时间，提高了电池生产的工作效率，改善了卷芯褶皱等问题。
进一步具体地，步骤S1中的涂胶隔膜试验包括以下步骤：
S11、制作涂抹多种涂胶隔膜种类和/或涂抹方式不同的极片组件，极片组件包括依次叠加的正极片、涂胶隔膜和负极片。需要特别说明的是，涂胶隔膜的种类可以通过涂胶隔膜的材质区分；涂胶隔膜的涂抹方式也会影响极片间的粘结力，所以不同涂抹方式也需要制备不同的极片组件。
S12、极片组件裁剪成多个预设长度的极片段。本实施例中将极片组件裁剪成预设长度为20cm的极片段，并且极片段的个数应与需要试验的热压参数的种类数相同。在其他实施例中，不限制极片段的大小。
S13、每一极片组件的多个极片段分别在不同的热压参数下热压成型。本实施例中，热压参数的压力选取为8T和6T，当压力选取为8T时，温度分别选取为100℃、80℃、60℃和40℃；当压力选取为6T时，温度分别选取为100℃和80℃。共计六种热压参数，进而极片段的裁剪个数为六个，一个极片组件的六个极片段分别在六种热压参数下热压。
一个极片段在热压完毕后，需要进行再次裁剪为测试件，裁剪个数为五个，增加数据库的容量，五个测试件的粘结力取平均值得出最终可参考的粘结力数值。将一个极片段裁剪成五个测试件，分别进行测试，并取平均值使试验结果更准确。
在其他实施例中，热压参数的种类和裁剪的个数均能够根据实际生产或试验需要进行适配性调整。
需要特别说明的是，由于极片段厚度较薄，所以在极片段安装在热压机构工位时，同一热压环境下的多个极片段叠加后热压成型，以此满足热压机构热压时需要的高度，同时极片段受力均匀。在其他实施例中，还可以在极片段的底部增设底座，极片段放在底座上，来保证热压机构热压极片段时，极片段受力均匀，同时也不限制热压前进行烘箱预升温以保证样品受热均匀。
S14、冷却极片段，测试极片段的粘结力，以得到最优的涂胶隔膜的种类、涂抹方式和最优热压参数。冷却极片段，剥离力检测设备分别测试极片段中正极片与负极片的粘结力。在不同热压参数下对同种极片组件进行热压后粘结力测试，得出最大的粘结力，进而得出最优热压参数；用相同的热压参数对不同种类的极片组件进行热压后粘结力测试，得出最大的粘结力，进而确定最优的涂胶隔膜种类和涂抹方式。
需要补充说明的是，粘结力的测试方式应当是本领域技术人员根据现有技术实现的，在此并不对粘结力的测试方式做出详细介绍。
优选地，将涂胶隔膜试验得出的粘结力数据采集后，制备粘结力试验统计表，能够直观的判断各个极片段中正极片和负极片的粘结力，得出最优的涂胶隔膜的种类、涂抹方式和最优热压参数，优化了试验流程。具体地，粘结力试验统计表如下表所示：
表一 粘结力试验统计表
表格中为三种极片组件时的粘结力试验统计表(其中表格中举例：100-8-1指的是第一种极片组件在热压参数设置为温度100℃，压力设置为8T的环境下热压)。
本试验确定了涂胶隔膜种类以及极片间的涂抹方式，以及卷芯热压时的最优热压参数，很大程度的提高了涂胶隔膜在电池生产中的适配性，且发挥了涂胶隔膜防止极片褶皱的优势。而且，减少了热压机构对卷芯热压的时间，优化生产工艺，提高了生产的工作效率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种电池生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、进行涂胶隔膜试验，所述涂胶隔膜试验包括制作涂抹多种涂胶隔膜种类和/或涂抹方式不同的极片组件，在不同热压参数下热压成型后进行粘结力测试，得出最优的涂胶隔膜种类和最优涂抹方式，并得出最优热压参数；
所述涂胶隔膜试验包括以下步骤：
S11、制作不同的所述极片组件，所述极片组件包括依次叠加的正极片、所述涂胶隔膜和负极片；
S12、所述极片组件裁剪成多个预设长度的极片段；
S13、每一所述极片组件的多个所述极片段分别在不同的热压参数下热压成型；
在S13步骤中，不同所述极片组件的其中一个所述极片段在同一热压参数下，同时热压成型；同一热压参数下的多个所述极片段叠加后热压成型；
S14、冷却所述极片段，测试所述极片段的所述粘结力，并根据所述粘结力得到最优的所述涂胶隔膜的种类、所述涂抹方式和所述最优热压参数；
S2、正极片、负极片及最优的所述涂胶隔膜种类采用所述最优涂抹方式装配成卷芯；
S3、将所述卷芯放于底面平整的托盘，然后转运到加热装置内加热，加热所述卷芯，使所述卷芯的内圈和外圈达到预设温度；
S4、在所述最优热压参数条件下，热压所述卷芯。
2.根据权利要求1所述的电池生产工艺，其特征在于，在S13步骤中，所述热压参数中的压力选取为8T和6T；
当压力选取为8T时，温度选取为100℃、80℃、60℃和40℃；
当压力选取为6T时，温度选取为100℃和80℃。
3.根据权利要求1所述的电池生产工艺，其特征在于，在S12步骤中，所述预设长度为20cm，所述极片段的个数与所述热压参数的种类数相同。
4.根据权利要求1所述的电池生产工艺，其特征在于，在S14步骤中，先将所述极片段裁剪为五个测试件，然后分别进行测试并计算所述测试件的所述粘结力。
5.根据权利要求1所述的电池生产工艺，其特征在于，所述最优热压参数包括最优热压温度，S3步骤中，所述预设温度为所述最优热压温度。
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