CN112117494A - 层叠体及其叠片方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了层叠体及其叠片方法和应用。其中，该叠片方法包括：(1)依次对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理；(2)采用步骤(1)得到的凝胶隔膜和正极片、负极片进行叠片处理，以便得到层叠体粗品；(3)对所述层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。采用该叠片方法不仅可以显著提高层叠体的对齐度，并降低电芯的整体厚度及电芯的厚度波动，还能提高电芯短路检测效率和电芯的倍率及循环性能。

Description

层叠体及其叠片方法和应用

技术领域

本发明属于电池领域，具体而言，涉及层叠体及其叠片方法和应用。

背景技术

现锂电池生产工艺一般分为卷绕和叠片两种组装方法，软包电芯普遍采用叠片的工艺流程。叠片工序是通过隔膜在生产过程中进行Z字形来回摆动，将正负极片通过一定的交叉顺序堆叠在一起，最后用胶带固定形成层叠体。衡量层叠体合格的标准一般为层叠体宽度、长度、厚度及对齐度等几个关键参数，现有技术方案是通过在层叠体表面贴紧胶带的方式来固定层叠体。但随着对能量密度以及系统配套设计的要求越来越高，电池的容量及尺寸设计也越来越大，常规通过贴胶的方式对固定层叠体的作用越来越微弱。层叠体在移送过程中，经常会发生极片移动的现象，导致正负极片发生错位，层叠体的宽度、长度及对齐度均不能符合工艺标准。在生产过程中，会对已判定为不合格的错位层叠体进行返工，需要消耗大量的人力和物力；另一方面，未检测出的错位层叠体则会存在负极片包覆不住正极片的情况，导致电芯性能存在严重的安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出层叠体及其叠片方法和应用。采用该叠片方法不仅可以显著提高层叠体的对齐度，并降低电芯的整体厚度及电芯的厚度波动，还能提高电芯短路检测效率和电芯的倍率及循环性能。

本申请主要是基于以下问题提出的：

目前，有采用凝胶隔膜来进行叠片的方法，但发明人发现，叠片工艺中，对凝胶隔膜的预处理方法和对层叠体的后处理方法均会显著影响层叠体的品质和成品率，进而显著影响电池的生产效率、生产成本和电化学性能。因此，通过改进处理工艺及工艺条件来达到提高层叠体的对齐度、降低电芯厚度波动，同时提高电芯的倍率性能和循环性能的效果具有十分重要的意义。

为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种叠片方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)依次对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理；

(2)采用步骤(1)得到的凝胶隔膜和正极片、负极片进行叠片处理，以便得到层叠体粗品；

(3)对所述层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。

根据本发明的实施例，发明人发现，叠片时可以利用凝胶隔膜来替代胶带改善层叠体的品质，并且通过叠片前预先对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理，叠片后进一步对层叠体进行热压，可以大大降低正负极片位移、错位的概率，显著提高层叠体的对齐度并降低电芯厚度波动，从而提高叠片效率和成品率。具体地，通过对凝胶隔膜进行电晕处理可以提高凝胶隔膜的粗糙度及比表面积，提高表面附着能力，而进行加热处理可以进一步提高隔膜的粘结性，由此可以使隔膜的两面均具有较好的粘结性，进而能够进一步提高隔膜对极片的固定效果；进一步地，通过对层叠体进行热压处理，可以使隔膜和极片更好的粘合为一体。由此，与现有技术相比，采用该叠片方法至少具有以下有益效果：1)可以避免传送过程中由于挤压碰撞造成的正负极片错位，同时避免了胶带的使用；2)可以减小层叠体内部间隙，降低电芯的整体厚度，使隔膜与极片间的异物更容易刺穿隔膜或极片，以便于电芯内部异物更容易在测短路工位被检测出来；3)发明人还发现，在相同体系下，使用电晕后的凝胶隔膜可以进一步提升电芯的倍率及循环性能等。

另外，根据本发明上述实施例的叠片方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，叠片方法进一步包括：(4)对所述层叠体进行短路检测和厚度检测。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述电晕处理是将所述凝胶隔膜置于2～4KV的高频电压放电环境中保持0.1～2s完成。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：步骤(1)中，在所述凝胶隔膜移动过程中同时对所述凝胶隔膜的双面进行所述电晕处理；步骤(1)中，对所述凝胶隔膜双面进行所述电晕处理的放电环境和处理时间相同；步骤(1)中，采用均匀的放电环境对所述凝胶隔进行所述电晕处理。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：步骤(1)中，所述加热处理采用高温气体对所述凝胶隔膜加热，所述高温气体的温度为60～100℃、加热时间为2～30s；步骤(1)中，在所述凝胶隔膜移动过程中同时对所述凝胶隔膜的双面进行所述加热处理；步骤(1)中，所述加热处理采用密封预热炉进行，所述密封预热炉包括隔膜入口、隔膜出口和相对设置的加热板，相对设置的所述加热板之间形成有高温夹层，利用所述高温夹层对所述凝胶隔膜进行双面加热。

在本发明的一些实施例中，所述高温夹层在沿所述凝胶隔膜宽度方向上的距离大于所述凝胶隔膜的宽度。

在本发明的一些实施例中，在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：在进行步骤(2)之前，利用至少4个发热辊轴将加热处理后的凝胶隔膜运输至叠片平台，以便进行所述叠片处理；步骤(2)中，利用真空吸嘴和机械手实现所述叠片处理；步骤(3)中，所述热压处理的温度为80～140℃、压力为0.5～5KPa。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：多个所述发热辊轴在所述凝胶隔膜两面交替布置；所述发热辊轴的温度为60～100℃。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种层叠体。根据本发明的实施例，该层叠体采用上述叠片方法制备得到。与现有技术相比，该层叠体的对齐度更高，宽度、长度及厚度波动范围更小，且相同叠片个数下的整体厚度更小，将该层叠体应用于电芯时，由于层叠体内部间隙较小，可以使隔膜与极片间的异物更容易刺穿隔膜或极片，由此可以进一步提高电芯的短路检测效率，同时，将该层叠体应用于电芯还可以改善电池的倍率性能和循环性能。

根据本发明的第三个方面，本发明提出了一种电池。根据本发明的实施例，该电池包括上述层叠体或采用上述叠片方法得到的层叠体。与现有技术相比，该电池在相同体积下的容量更高，且电池倍率性能和循环性能更好。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的叠片方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的叠片方法的部分流程图。

图3是采用本发明实施例的叠片方法获得的层叠体的结构示意图。

图4是采用本发明实施例1和对比例1获得的层叠体制备的成品电芯的倍率性能对比图。

图5是采用本发明实施例1和对比例1获得的层叠体制备的成品电芯的循环性能对比图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种叠片方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：(1)依次对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理；(2)采用步骤(1)得到的凝胶隔膜和正极片、负极片进行叠片处理，以便得到层叠体粗品；(3)对层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。需要说明的是，该凝胶隔膜为双面涂胶胶凝材料。发明人发现，叠片时可以利用凝胶隔膜来替代胶带改善层叠体的品质，并且通过叠片前预先对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理，叠片后进一步对层叠体进行热压，可以大大降低正负极片位移、错位的概率，显著提高层叠体的对齐度并降低电芯厚度波动，从而提高叠片效率和成品率。具体地，通过对凝胶隔膜进行电晕处理可以提高凝胶隔膜的粗糙度及比表面积，提高表面附着能力，而进行加热处理可以进一步提高隔膜的粘结性，由此可以使隔膜的两面均具有较好的粘结性，进而能够进一步提高隔膜对极片的固定效果；进一步地，通过对层叠体进行热压处理，可以使隔膜和极片更好的粘合为一体。由此，采用该叠片方法不仅可以显著提高层叠体的对齐度，并降低电芯的整体厚度及电芯的厚度波动，还能提高电芯短路检测效率，同时改善电芯的倍率及循环性能。需要说明的是，本发明中所述的凝胶隔膜的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，凝胶隔膜可以包括基膜(PP或PE)，设在基膜上的纳米陶瓷层(例如纳米级Al₂O₃或氧化锆)和设在陶瓷层上的PVDF。

下面参考图1～3对本发明上述实施例的叠片方法进行详细描述。

依次对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理

根据本发明的实施例，可以利用凝胶隔膜替代胶带来进行叠片工艺。现有叠片工艺原材料为正负极片、普通隔膜，上料后采用Z字形叠片方式叠成层叠体后使用胶带进行贴紧固定，贴胶后进行测短和测厚测试，该工艺由于极片与隔膜未进行粘合，仅依靠贴胶工序对层叠体进行固定，在贴胶过程中，贴胶过紧易导致隔膜褶皱变形，贴胶过松则会造成叠片体松散，正负极片移动错位等不良。而通过采用凝胶隔膜并在叠片前预先对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理，可以显著提高隔膜和极片的粘结效果，大大降低正负极片位移、错位的概率，显著提高获得的层叠体的对齐度并降低电芯厚度波动，从而提高叠片效率和成品率。具体地，通过对凝胶隔膜进行电晕处理可以提高凝胶隔膜的粗糙度及比表面积，提高表面附着能力，而进行加热处理可以进一步提高隔膜的粘结性，由此可以使隔膜的两面均具有较好的粘结性，进而能够进一步提高隔膜对极片的固定效果。

根据本发明的一个具体实施例，电晕处理可以将凝胶隔膜置于2～4KV的高频电压放电环境中保持0.1～2s完成，例如放电电压可以为2KV、2.4KV、2.8KV、3.2KV、3.6KV或4KV等，电晕处理时间可以为0.1s、0.4s、0.7s、1s、1.3s、1.6s或2s等，发明人发现，电晕处理的放电电压和处理时间对电晕效果的影响很大，若电晕处理的放电电压过低或电晕处理时间过短，凝胶隔膜表面附着力差，层叠体和凝胶隔膜粘结效果差；而若电晕处理的放电电压过高或电晕处理时间过长，又会导致凝胶隔膜结构涂层失效，同样会造成粘结效果较差，本发明中通过控制电晕处理为上述条件，可以将层叠体和隔膜充分粘合，且不会破凝胶隔膜结构，由此可以进一步有利于提高后续隔膜与极片的粘合效果，从而提高层叠体的品质和成品率。

根据本发明的再一个具体实施例，可以在凝胶隔膜移动过程中同时对凝胶隔膜的双面进行电晕处理，即可以在凝胶隔膜上料过程中同时完成对凝胶隔膜双面的电晕处理，从而既能提高叠片效率，又能为正负极片和隔膜更好的粘合做准备。进一步地，对凝胶隔膜双面进行电晕处理的放电环境和处理时间优选是相同的，由此可以使隔膜双面具有更为均匀的粗糙度和比表面积，显著提高隔膜双面对正负极片粘结效果的一致性，从而更有利于降低正负极片位移、错位的概率，大大提高获得的层叠体的对齐度。

根据本发明的又一个具体实施例，可以采用均匀的放电环境对凝胶隔进行电晕处理，由此可以进一步避免隔膜电晕效果不均匀而影响后续对层叠体的热压粘合效果。具体地，电晕处理中，可以使凝胶隔膜与电晕处理机构水平布置，由此可以使隔膜表面处于均匀的高频高压放电环境中；进一步地，隔膜输送过程中，可以在凝胶隔膜的两面相对布置两个电晕处理机构，是隔膜与两个电晕处理机构水平布置，由此可以进一步提高电晕处理效果及效果。其中，可以通过隔膜的输送速率来控制隔膜的电晕时间，以获得更适宜的电晕效果。

根据本发明的又一个具体实施例，参考图2，叠片时，隔膜上料可以端通过卷轴输出凝胶隔膜，凝胶隔膜上料过程中经过电晕机构，在高频高压放电环境中对其隔膜双面均进行电晕处理，其中电晕在参数为2～4KV的高压放电环境中进行，且电晕时间需控制在2s以内；同时，电晕处理机构与隔膜需保持水平，避隔膜电晕效果不均匀，影响热压粘合效果。由此可以更有利于降低正负极片位移、错位的概率，大大提高获得的层叠体的对齐度。

根据本发明的又一个具体实施例，加热处理可以采用高温气体对凝胶隔膜加热，例如可以采用高温空气对流的方式对凝胶隔膜加热，高温气体的温度可以为60～100℃，例如可以为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，加热时间可以为2～30s，例如可以为2s、5s、8s、11s、14s、17s、20s、23s、26s或30s等，发明人发现，电晕处理后通过进一步对凝胶隔膜进行加热处理，可以进一步提高隔膜的粘结性，而通过对凝胶隔膜进行间接加热，可以进一步避免隔膜与加热设备相互粘结而影响叠片工艺的正常进行或降低隔膜对极片的粘结效果；进一步地，若高温气体的温度过高或时间过长，会导致凝胶隔膜涂层失效，层叠体和隔膜粘结效果较差；而若高温气体的温度过低或时间过短，又难以使凝胶隔膜融化，凝胶隔膜表面附着力差，层叠体和隔膜粘结效果差，本发明中通过控制加热处理为上述工艺条件，可以使隔膜具有更适宜的粘结性能。

根据本发明的又一个具体实施例，可以在凝胶隔膜移动过程中同时对凝胶隔膜的双面进行加热处理，由此既能提高叠片效率，又能为正负极片和隔膜更好的粘合做准备。

根据本发明的又一个具体实施例，参考图2，加热处理可以采用密封预热炉进行，密封预热炉可以包括隔膜入口、隔膜出口和相对设置的加热板，相对设置的加热板之间可以形成有高温夹层，可以利用高温夹层对凝胶隔膜进行双面加热，由此可以进一步提高加热效率和加热效果。其中，可以通过调节加热板的温度来使高温夹层的温度达到60～100℃，优选地，相对设置在隔膜两面的加热板的温度可以一致，由此可以进一步提高高温夹层温度场的均匀性，从而更有利于提高隔膜双面对极片粘结效果的一致性。优选地，高温夹层在沿凝胶隔膜宽度方向上的距离大于凝胶隔膜的宽度，由此可以使隔膜两面任一位置均具有较好的粘结性。

根据本发明的又一个具体实施例，参考图2，凝胶隔膜经过电晕处理后，再一次加热处理，加热处理方式可以为：隔膜走料经过一密封预热炉，预热炉两侧各有开口供隔膜进出，中间为隔膜走料过辊，过辊上下可以分别为由加热板形成的加热区域，其中加热区域需大于隔膜宽度且隔膜不与加热板直接接触，加热板热量通过空气对流对隔膜双面进行加热，其中上下部加热板的温度可以为60～100℃，加热时间可以为2-30s，具体加热时间可以根据设备走料速度及预热炉过辊长度而定，加热的目的在于提高隔膜的粘结性。

采用加热处理后的凝胶隔膜和正极片、负极片进行叠片处理得到层叠体粗品

根据本发明的一个具体实施例，在进行叠片处理之前，可以利用至少4个发热辊轴将加热处理后的凝胶隔膜运输至叠片平台，以便进行叠片处理，其中发热辊轴的温度可以为60～100℃，例如可以为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，优选与加热处理时采用的高温气体温度一致，由此不仅可以使隔膜具有一定的压力，还可以进一步为隔膜提供一个高温环境，使隔膜温度维持在60～100℃，保持隔膜的粘结性能，由此可以进一步提高隔膜对极片的粘结效果，降低正负极片位移、错位的概率，大大提高获得的层叠体的对齐度。进一步地，多个发热辊轴可以在凝胶隔膜两面交替布置，由此可以进一步提高隔膜的在叠片过程中的平整度。

根据本发明的再一个具体实施例，可以利用真空吸嘴和机械手实现叠片处理，例如，如图2中显示，可以在料盒中分别放置正负极片，通过真空吸嘴吸附极片，首先隔膜输送机构将处理完后的凝胶隔膜输送至叠片机构，将其固定至叠片平台，作为层叠体第一层，如图3中所示的101；通过真空吸嘴及输送机械手吸取负极片置于第一层隔膜上，此时由于隔膜经过电晕及加热处理产生一定的粘性，负极片则会根据设定合理放料距离粘合在隔膜上作为层叠体第二层，如图3中所示的102；叠片机构通过Z型叠片方式将隔膜粘合在负极片上，作为层叠体第三层，如图3所示中的103；通过真空吸嘴及输送机械手吸取正极片置于第三层隔膜上，作为层叠体第四层，如图3所示中的104。以此类推，最终形成一个固定不会错位的完整层叠体。

对层叠体粗品进行热压处理得到层叠体

根据本发明的实施例，对叠片完成后得到的层叠体粗品进行热压处理。通过进一步对层叠体粗品进行热压处理，不仅可以使得凝胶隔膜与正负极片完全粘合在一起，从而减小层叠体的内部间隙，降低电芯的整体厚度，还可以进一步降低层叠体继续流转过程中可能发生的极片/隔膜的错位；此外，由于热压处理后层叠体的内部间隙较小，还可以使隔膜与极片间的异物更容易刺穿隔膜或极片，以便于电芯内部异物更容易在测短路工位被检测出来。由此，不仅无需使用胶带对叠片进行固定，能够避免使用胶带所带来的不良影响，还可以显著提高层叠体的对齐度，并降低电芯的整体厚度及电芯的厚度波动，同时提高电芯短路检测效率，改善电芯的倍率及循环性能。

根据本发明的一个具体实施例，热压处理的温度可以为80～140℃，例如可以为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃等，压力可以为0.5～5KPa，例如可以为0.5KPa、1KPa、1.5KPa、2KPa、2.5KPa、3KPa、3.5KPa、4KPa、4.5KPa或5KPa等。发明人发现，若热压处理的温度过低或压力过小，不仅层叠体和隔膜粘结效果较差，而且对降低层叠体的内部间隙的效果也较差；而若热压处理的温度过高或压力过大，不会容易导致凝胶隔膜涂层失效，还容易造成层叠体结构被破坏进而失效，本发明中通过控制上述热压条件，不仅可以使隔膜具有更好的粘结性能，还能显著降低层叠体的内部间隙，使层叠体具有较低的厚度和较高的整体对齐度。

根据本发明的再一个具体实施例，可以进一步对经热压处理后的层叠体进行短路检测和厚度检测，合格后再进行后续下转，由此可以进一步保障层叠体的品质和后续制备电芯的安全性。

综上所述，与现有技术相比，采用本发明上述实施例的叠片方法至少具有以下有益效果：1)可以避免传送过程中由于挤压碰撞造成的正负极片错位，同时避免了胶带的使用；2)可以减小层叠体内部间隙，降低电芯的整体厚度，使隔膜与极片间的异物更容易刺穿隔膜或极片，以便于电芯内部异物更容易在测短路工位被检测出来；3)在相同体系下，使用电晕后的凝胶隔膜可以进一步提升电芯的倍率及循环性能等。由此能够达到显著提高层叠体的对齐度，并降低电芯的整体厚度及电芯的厚度波动，提高电芯短路检测效率，同时改善电芯的倍率及循环性能的效果。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种层叠体。根据本发明的实施例，该层叠体采用上述叠片方法制备得到。与现有技术相比，该层叠体的对齐度更高，宽度、长度及厚度波动范围更小，且相同叠片个数下的整体厚度更小，将该层叠体应用于电芯时，由于层叠体内部间隙较小，可以使隔膜与极片间的异物更容易刺穿隔膜或极片，由此可以进一步提高电芯的短路检测效率，同时，将该层叠体应用于电芯还可以改善电池的倍率性能和循环性能。需要说明的是，针对上述叠片方法所描述的特征及效果同样适用于该层叠体，此处不再一一赘述。

根据本发明的第三个方面，本发明提出了一种电池。根据本发明的实施例，该电池包括上述层叠体或采用上述叠片方法得到的层叠体。与现有技术相比，该电池在相同体积下的容量更高，且电池倍率性能和循环性能更好。需要说明的是，针对上述层叠体和叠片方法所描述的特征及效果同样适用于该电池，此处不再一一赘述。另外，还需要说明的是，本发明中电池的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，该电池既可以为软包电芯，也可以为封装后的电池模组；既可以为液态电池，也可以为准固态电池。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

1)在3KV的高频高压放电环境中对凝胶隔膜(由基膜PE、纳米级Al₂O₃陶瓷层和PVDF层组成)双面均进行电晕处理，电晕时间需控制在1s；采用高温气体对电晕处理后的凝胶隔膜加热，高温气体的温度为80℃、加热时间为15s；

2)采用步骤1)得到的凝胶隔膜和正极片、负极片进行叠片处理，以便得到层叠体粗品；

3)在热压温度为110℃、热压压力为2.5KPa的条件下对层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。

对比例1

直接将普通隔膜(PE)、正极片和负极片进行叠片处理，然后电芯贴胶带固定，得到与实施例1极片个数相同的层叠体。

对比例2

与实施例1区别在于：

1)在5KV的高频高压放电环境中对凝胶隔膜(由基膜PE、纳米级Al₂O₃陶瓷层和PVDF层组成)双面均进行电晕处理，电晕时间需控制在1s；采用高温气体对电晕处理后的凝胶隔膜加热，高温气体的温度为80℃、加热时间为15s。

对比例3

与实施例1区别在于：

1)在3KV的高频高压放电环境中对凝胶隔膜(由基膜PE、纳米级Al₂O₃陶瓷层和PVDF层组成)双面均进行电晕处理，电晕时间控制在4s；采用高温气体对电晕处理后的凝胶隔膜加热，高温气体的温度为80℃、加热时间为15s。

对比例4

与实施例1区别在于：

1)在3KV的高频高压放电环境中对凝胶隔膜(由基膜PE、纳米级Al₂O₃陶瓷层和PVDF层组成)双面均进行电晕处理，电晕时间需控制在1s；采用高温气体对电晕处理后的凝胶隔膜加热，高温气体的温度为130℃、加热时间为15s。

对比例5

与实施例1区别在于：

1)在3KV的高频高压放电环境中对凝胶隔膜(由基膜PE、纳米级Al₂O₃陶瓷层和PVDF层组成)双面均进行电晕处理，电晕时间需控制在1s；采用高温气体对电晕处理后的凝胶隔膜加热，高温气体的温度为40℃、加热时间为15s。

对比例6

与实施例1区别在于：

3)在热压温度为180℃、热压压力为6KPa的条件下对层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。

对比例7

与实施例1区别在于：

3)在热压温度为60℃、热压压力为0.1KPa的条件下对层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。

评价：

1、测试实施例和对比例制备得到的层叠体的对齐度

其中，层叠体对齐度通过正负极片错位偏差来进行衡量，其中，D1为相邻正极与负极料区上边缘间距；D2为所有正极极片料区上边缘之间间距；D3为所有负极极片料区上边之间间距。各工艺参数标准如下：D1＝2.5±1.0mm；D2＝0.0±1.0mm；D3＝0.0±1.0mm。

分别重复实施例1和对比例1各20次，比较两种不同叠片方法对层叠体整齐度的影响，测试结果见表1。

分别重复实施例1和对比例2～7各20次，比较不同处理条件对叠片体整齐度的影响，测试结果见表2。

表1实施例1和对比例1制备的层叠体对齐度对比

由表1中数据可发现，现有工艺形成的层叠体正负极片错位偏差参数D1、D2、D3极差较大，各个电芯的对齐度有明显波动，且有超出工艺标准范围外的不良电芯；而采用本申请叠片方法形成的层叠体正负极片错位偏差参数D1、D2、D3极差明显减小，这说明通过新型叠片工艺有效地提升了层叠体的对齐度，减小了各个层叠体之间的差异性，且无不良电芯形成。

表2实施例1和对比例2～7制备的层叠体对齐度对比

由表2中数据可发现，处理工艺参数对层叠体正负极片错位偏差参数D1、D2、D3极差影响较大；而采用本申请叠片方法形成的层叠体正负极片错位偏差参数D1、D2、D3极差明显减小，这说明通过新型叠片工艺有效地提升了层叠体的对齐度，减小了各个层叠体之间的差异性，且无不良电芯形成。

2、测试实施例和对比例制备得到的层叠体厚度及形成的成品电芯厚度

在相同体系下，对比实施例1和对比例1两种不同工艺形成的层叠体和成品电芯厚度，表3为实施例1和对比例1各自重复20次形成的层叠体和成品电芯的厚度数据。

在相同体系下，分别重复实施例1和对比例2～7各20次，比较不同处理条件对层叠体和成品电芯的厚度影响，结果见表4。

表3实施例1和对比例1制备的层叠体厚度和制备的电芯厚度对比

从表3可以看出，使用本发明上述实施例的叠片工艺形成的叠片体和成品电芯的厚度均低于现有工艺，且其厚度波动较为稳定，极差范围基本控制在0.15mm以内。

表4实施例1和对比例2～7制备的层叠体厚度和制备的电芯厚度对比

从表4可以看出，处理工艺参数也会对层叠体厚度及层叠体形成的成品电芯厚度产生影响，而采用本申请叠片方法形成的层叠体厚度及成品电芯厚度波动更为稳定。

3、测试实施例1和对比例1制备得到的层叠体形成的成品电芯的性能

1)测试不同倍率放电性能，测试结果见图4。

从图4数据对比可知，0.5C至1.5C的放电倍率下(每组容量保持率从左到右依次为0.33C、0.5C、1C、1.5C)，本发明上述实施例得到的层叠体制备的电芯对应的倍率放电性能均优于对比例1。

2)测试循环性能，测试结果见图5。

相同体系在45℃条件下，对比两者循环次数，实施例1制备的电芯对应的循环性能明显优于对比例1。

综上对比可知，以凝胶隔膜为原材料并使用本发明上述实施例的叠片工艺制备锂离子软包电芯，不仅能够解决层叠体在移动过程中发生偏移错位的不良隐患，避免胶带的使用，同时能够有效地减小电芯厚度，提升电芯厚度分布的一致性。除此之外，该叠片工艺制备的电芯在倍率性能、循环性能方面均优于现有电芯。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种叠片方法，其特征在于，包括：

(1)依次对凝胶隔膜进行电晕处理和加热处理；

(2)采用步骤(1)得到的凝胶隔膜和正极片、负极片进行叠片处理，以便得到层叠体粗品；

(3)对所述层叠体粗品进行热压处理，以便得到层叠体。

2.根据权利要求1所述的叠片方法，其特征在于，进一步包括：

(4)对所述层叠体进行短路检测和厚度检测。

3.根据权利要求1或2所述的叠片方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电晕处理是将所述凝胶隔膜置于2～4KV的高频电压放电环境中保持0.1～2s完成。

4.根据权利要求3所述的叠片方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

步骤(1)中，在所述凝胶隔膜移动过程中同时对所述凝胶隔膜的双面进行所述电晕处理；

步骤(1)中，对所述凝胶隔膜双面进行所述电晕处理的放电环境和处理时间相同；

步骤(1)中，采用均匀的放电环境对所述凝胶隔进行所述电晕处理。

5.根据权利要求1或4所述的叠片方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

步骤(1)中，所述加热处理采用高温气体对所述凝胶隔膜加热，所述高温气体的温度为60～100℃、加热时间为2～30s；

步骤(1)中，在所述凝胶隔膜移动过程中同时对所述凝胶隔膜的双面进行所述加热处理；

步骤(1)中，所述加热处理采用密封预热炉进行，所述密封预热炉包括隔膜入口、隔膜出口和相对设置的加热板，相对设置的所述加热板之间形成有高温夹层，利用所述高温夹层对所述凝胶隔膜进行双面加热。

6.根据权利要求5所述的叠片方法，其特征在于，所述高温夹层在沿所述凝胶隔膜宽度方向上的距离大于所述凝胶隔膜的宽度。

7.根据权利要求1或6所述的叠片方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

在进行步骤(2)之前，利用至少4个发热辊轴将加热处理后的凝胶隔膜运输至叠片平台，以便进行所述叠片处理；

步骤(2)中，利用真空吸嘴和机械手实现所述叠片处理；

步骤(3)中，所述热压处理的温度为80～140℃、压力为0.5～5KPa。

8.根据权利要求7所述的叠片方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

多个所述发热辊轴在所述凝胶隔膜两面交替布置；

所述发热辊轴的温度为60～100℃。

9.一种层叠体，其特征在于，采用权利要求1～8中任一项所述的方法制备得到。

10.一种电池，其特征在于，具有权利要求9所述的层叠体或采用权利要求1～8中任一项所述的方法得到的层叠体。

Images