CN112563574A - 一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法 - Google Patents

一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，包括以下步骤：S1、对铝塑膜进行冲坑形成电芯坑和气袋坑；S2、在铝塑膜热封区域内侧涂覆耐热涂层并对耐热涂层进行交联固化处理；S3、将焊接好的电芯装入电芯坑，并在耐热涂层外侧边缘进行顶封和侧封，形成顶封封印和侧封封印；S4、电芯烘烤、注液后进行一封，形成一封封印；S5、电芯化成、老化后进行抽气二封，形成二封封印；S6、电芯切边、折边。本发明通过在热封区域内侧边缘涂覆耐热涂层，在电芯热封时，可以有效防止热影响区铝塑膜PP层发生粘连，避免软包电芯在后续生产和使用时PP层发生破损，降低绝缘不良发生的比例。

Description

一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法。
背景技术
软包锂离子电池和传统钢壳、铝壳等锂离子电池相比，设计灵活，电芯外形可以任意形状，能量密度更大，电池的安全性更好，在发生安全问题时，软包锂离子电池一般会胀气裂开，不易发生爆炸。
软包电池通过铝塑膜热封来达到密封的效果，一般热封时采用高温热压的方式，在150-200℃的温度范围内，铝塑膜PP层发生熔融，通过加压将两层铝塑膜PP层压合在一起，以完成热封过程。由于铝塑膜铝层具有较好的导热效果，在铝塑膜热封过程中会导致封印附近铝塑膜被加热至PP熔点以上的温度，如果两层铝塑膜贴合在一起，两层铝塑膜PP层会粘连在一起，这种热影响区一般可达1-6mm。封印区外两层铝塑膜之间的局部粘连，在软包锂离子电池的后续加工和使用过程中，由于外力的作用，非常容易引起粘连区铝塑膜PP层破损，导致软包锂离子电芯电解液和铝塑膜铝层接触，造成电芯绝缘不良。特别是在软包锂离子电芯化成时，电芯产气，气袋膨胀，电芯顶封封印附近铝塑膜粘连区在张力的作用下，容易发生PP层破损，产生绝缘不良。另外，在气袋区域，由于封印附近铝塑膜发生部分黏连，电芯气袋可容纳气体的体积减少，电芯化成时可能会胀气，化成时产生的体系不能及时排出到气袋，正负极片之间气体的存在，会阻断锂离子迁移通道，造成电芯局部析锂，影响软包电芯安全性能和电性能。
因此在软包电芯设计和生产时，需要对软包电池的封装进行优化，以达到降低软包锂离子电池生产不良率，确保电池性能的效果。
发明内容
基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法。
本发明提出的一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，包括以下步骤：
S1、对铝塑膜进行冲坑形成电芯坑和气袋坑；
S2、在铝塑膜热封区域内侧涂覆耐热涂层并对耐热涂层进行交联固化处理；
S3、将焊接好的电芯装入电芯坑，并在耐热涂层外侧边缘进行顶封和侧封，形成顶封封印和侧封封印；
S4、电芯烘烤、注液后进行一封，形成一封封印；
S5、电芯化成、老化后进行抽气二封，形成二封封印；
S6、电芯切边、折边。
优选的，在步骤S2中所述的涂覆采用接触式涂覆或喷涂式涂覆。
优选的，在步骤S2中所述的耐热涂层，厚度为0.5-60μm，宽度为1-10mm；优选的，所述耐热涂层采用交联高分子材料；优选的，所述耐热涂层采用聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚氨基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的一种。
优选的，在步骤S2中所述的交联固化采用UV交联固化或常温交联固化。
优选的，在步骤S3中，顶封封印、侧封封印与耐高温层之间的距离为0.5-1.0mm。
优选的，在步骤S3中所述的顶封，其温度为170-200℃，压力为0.2-0.8Mpa，时间为1-5s，极耳区封印极耳胶和铝塑膜PP层熔胶率控制在10％-50％，铝塑膜区熔胶率控制在10％-50％。
优选的，在步骤S3中所述的侧封，其温度为160-190℃，压力为0.1-0.6Mpa，时间为1-3s，铝塑膜熔胶率控制在10％-50％。
优选的，在步骤S4中所述的一封，其温度为160-190℃，压力为0.1-0.6Mpa，时间为1-3s，铝塑膜熔胶率控制在10％-50％。
优选的，在步骤S5中的二封，其温度为160-190℃，压力为0.1-0.6Mpa，时间为1-3s，铝塑膜熔胶率控制在10％-50％。
优选的，在步骤S1中所述的铝塑膜包含从内到外依次设置的聚丙烯、铝层、保护层，铝塑膜的厚度范围为80-160um，铝塑膜冲坑深度为1-8mm。
本发明提出的一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，通过在热封区域内侧边缘涂覆耐热涂层，在电芯热封时，可以有效防止热影响区铝塑膜PP层发生粘连，避免软包电芯在后续生产和使用时PP层发生破损，降低绝缘不良发生的比例。另外，通过采用本方法进行热封，可有效保证软包电芯气袋设计容积，避免电芯化成时因胀气产生的析锂问题，保障软包电芯安全和性能，使用耐热涂层后，软包电芯气袋容积可以得到充分发挥，因此在软包电芯气袋尺寸设计时可以适当减小气袋尺寸，节约铝塑膜用量；本发明封装方法便于实现工业化生产，通过降低生产不良，可以达到降低生产成本，提高生产效益的目的。
附图说明
图1为本发明提出的一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法流程图；
图2为本发明冲坑后的铝塑膜结构示意图；
图3为本发明冲坑后铝塑膜涂覆耐热涂层示意图；
图4为本发明铝塑膜涂覆耐热涂层软包电芯完成二封示意图；
图5为本发明铝塑膜涂覆耐热涂层软包电芯完成切边示意图；
图6为本发明冲坑后铝塑膜耐热涂层仅涂覆电芯坑体边缘区域示意图；
图7为本发明冲坑后铝塑膜耐热涂层仅涂覆电芯坑体顶封区域示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，包括以下步骤：
S1、对铝塑膜进行冲坑形成电芯坑和气袋坑；
S2、在铝塑膜热封区域内侧涂覆耐热涂层并对耐热涂层进行交联固化处理；
S3、将焊接好的电芯装入电芯坑，并在耐热涂层外侧边缘进行顶封和侧封，形成顶封封印和侧封封印；
S4、电芯烘烤、注液后进行一封，形成一封封印；
S5、电芯化成、老化后进行抽气二封，形成二封封印；
S6、电芯切边、折边。
本发明通过在热封区域内侧边缘涂覆耐热涂层，在电芯热封时，可以有效防止热影响区铝塑膜PP层发生粘连，避免软包电芯在后续生产和使用时PP层发生破损，降低绝缘不良发生的比例。另外，通过采用本方法进行热封，可有效保证软包电芯气袋设计容积，避免电芯化成时因胀气产生的析锂问题，保障软包电芯安全和性能，使用耐热涂层后，软包电芯气袋容积可以得到充分发挥，因此在软包电芯气袋尺寸设计时可以适当减小气袋尺寸，节约铝塑膜用量。
实施例1
本实施例中软包电池预留导气口封装方法具体步骤如下：
S1、将厚度152um的铝塑膜1在冲坑机上完成冲坑，形成电芯坑1-1和气袋坑1-2，坑深均为4mm，如图2所示；
S2、耐热涂层涂覆，如图3所示：a、电芯坑1-1外侧，沿顶封封印边缘PP层喷涂聚丙烯酸酯高分子涂层2-1，厚度3um，宽度10mm；b、电芯坑1-1外侧，沿侧封封印区域、二封封印区域边缘PP层分别喷涂聚丙烯酸酯高分子材料形成耐热涂层2-2、耐热涂层2-3，厚度3um，宽度2mm；c、气袋坑1-2外侧，沿顶封封印区域边缘PP层喷涂聚丙烯酸酯高分子材料形成耐热涂层3-1，厚度3um，宽度8mm；d、气袋坑1-2外侧，沿一封封印区域边缘PP层喷涂聚丙烯酸酯高分子材料形成耐热涂层3-2，厚度3um，宽度8mm；并对喷涂的高分子涂层进行UV交联固化处理，形成耐热固化层；
S3、将焊接好的电芯装配入坑，沿耐热涂层外侧边缘按照185℃压力0.3Mpa时间1.8s顶封工艺条件进行顶封，形成顶封封印5-1，按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s侧封工艺条件进行侧封，形成侧封封印5-2；
S4、电芯烘烤、注液后按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s一封工艺条件进行一封，形成一封封印5-3；
S5、电芯化成和老化后按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s二封工艺条件进行抽气二封，形成二封封印5-4，如图4所示；
S6、电芯完成切边、折边，如图5所示，并以60V电压检测负极极耳和电芯铝塑膜之间绝缘电阻。
效果对比：使用本封装方法生产200只电芯，测试绝缘阻值均大于10MΩ，无绝缘不良。对照组使用相同工艺条件，铝塑膜不涂覆耐热涂层，生产200只电芯，6只电芯绝缘阻值小于10MΩ，绝缘不良发生比例3％。
实施例2
本实施例中软包电池预留导气口封装方法具体步骤如下：
S1、将厚度152um的铝塑膜1在冲坑机上完成冲坑，形成电芯坑1-1和气袋坑1-2，坑深均为4mm，如图2所示；
S2、耐热涂层涂覆，如图6所示：a、电芯坑体外侧，沿顶封封印边缘PP层喷涂聚丙烯酸酯高分子材料形成耐热涂层2-1，厚度3um，宽度10mm；b、电芯坑体外侧，沿侧封封印区域、二封封印区域边缘PP层喷涂聚丙烯酸酯高分子材料形成耐热涂层2-2、2-3，厚度3um，宽度2mm。并对喷涂的高分子涂层进行UV交联固化处理，形成耐热固化层；
S3、将焊接好的电芯装配入坑，沿耐热涂层外侧边缘按照185℃压力0.3Mpa时间1.8s顶封工艺条件进行顶封，形成顶封封印5-1，按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s侧封工艺条件进行侧封，形成侧封封印5-2；
S4、电芯烘烤、注液后按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s一封工艺条件进行一封，形成一封封印5-3；
S5、电芯化成和老化后按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s二封工艺条件进行抽气二封，形成二封封印5-4，如图4所示；
S6、电芯完成切边、折边，如图5所示，并以60V电压检测负极极耳和电芯铝塑膜之间绝缘电阻。
效果对比：使用本封装方法生产200只电芯，测试绝缘阻值均大于10MΩ，无绝缘不良。对照组使用相同工艺条件，铝塑膜不涂覆耐热涂层，生产200只电芯，6只电芯绝缘阻值小于10MΩ，绝缘不良发生比例3％。
实施例3
本实施例中软包电池预留导气口封装方法具体步骤如下：
S1、将厚度152um的铝塑膜1在冲坑机上完成冲坑，形成电芯坑1-1和气袋坑1-2，坑深均为4mm，如图2所示；
S2、耐热涂层涂覆，如图7所示：电芯坑1-1外侧，沿顶封封印区域边缘PP层喷涂聚丙烯酸酯高分子材料形成涂层2-1，厚度3um，宽度10mm；并对喷涂的高分子涂层进行UV交联固化处理，形成耐热固化层；
S3、将焊接好的电芯装配入坑，沿涂层外侧边缘按照185℃压力0.3Mpa时间1.8s顶封工艺条件进行顶封，形成顶封封印5-1，按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s侧封工艺条件进行侧封，形成侧封封印5-2；
S4、电芯烘烤、注液后按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s一封工艺条件进行一封，形成一封印封5-3；
S5、电芯化成和老化后按照180℃压力0.3Mpa时间1.2s二封工艺条件进行抽气二封，形成二封封印5-4，如图4所示；
S6、电芯完成切边、折边，如图5所示，并以60V电压检测负极极耳和电芯铝塑膜之间绝缘电阻。
效果对比：使用本封装方法生产2000只电芯，出现5只电芯绝缘阻值小于10MΩ，绝缘不良发生比例0.25％。对照组使用相同工艺条件，铝塑膜不涂覆耐热涂层，生产200只电芯，6只电芯绝缘阻值小于10MΩ，绝缘不良发生比例3％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对铝塑膜进行冲坑形成电芯坑和气袋坑；
S2、在铝塑膜热封区域内侧涂覆耐热涂层并对耐热涂层进行交联固化处理；
S3、将焊接好的电芯装入电芯坑，并在耐热涂层外侧边缘进行顶封和侧封，形成顶封封印和侧封封印；
S4、电芯烘烤、注液后进行一封，形成一封封印；
S5、电芯化成、老化后进行抽气二封，形成二封封印；
S6、电芯切边、折边。
2.根据权利要求1所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S2中所述的涂覆采用接触式涂覆或喷涂式涂覆。
3.根据权利要求1所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S2中所述的耐热涂层，厚度为0.5-60μm，宽度为1-10mm；优选的，所述耐热涂层采用交联高分子材料；优选的，所述耐热涂层采用聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚氨基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S2中所述的交联固化采用UV交联固化或常温交联固化。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S3中，顶封封印、侧封封印与耐高温层之间的距离为0.5-1.0mm。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S3中所述的顶封，其温度为170-200℃，压力为0.2-0.8Mpa，时间为1-5s，极耳区封印极耳胶和铝塑膜PP层熔胶率控制在10％-50％，铝塑膜区熔胶率控制在10％-50％。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S3中所述的侧封，其温度为160-190℃，压力为0.1-0.6Mpa，时间为1-3s，铝塑膜熔胶率控制在10％-50％。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S4中所述的一封，其温度为160-190℃，压力为0.1-0.6Mpa，时间为1-3s，铝塑膜熔胶率控制在10％-50％。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S5中的二封，其温度为160-190℃，压力为0.1-0.6Mpa，时间为1-3s，铝塑膜熔胶率控制在10％-50％。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的降低软包锂电池绝缘不良的封装方法，其特征在于，在步骤S1中所述的铝塑膜包含从内到外依次设置的聚丙烯、铝层、保护层，铝塑膜的厚度范围为80-160um，铝塑膜冲坑深度为1-8mm。
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