CN112864473A - 一种叠片电芯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠片电芯及其制造方法，涉及锂电池技术领域。该叠片电芯包括多层第一隔离层和折叠设置的多个叠片单元。叠片单元包括两个第一极片、两个第二极片和四层第二隔离层，一个第一极片、第一层第二隔离层、一个第二极片、第二层第二隔离层、另一个第一极片、第三层第二隔离层、另一个第二极片和第四层第二隔离层依次层叠设置，相邻两个叠片单元的第二隔离层之间通过第一隔离层连接。与现有技术相比，本发明提供的叠片电芯由于采用了设置有两个第一极片和两个第二极片的叠片单元，所以能够支持高速叠片的制造工艺，叠片效率高，内部结构稳定可靠。

Description

一种叠片电芯及其制造方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种叠片电芯及其制造方法。

背景技术

目前，在锂电池的生产过程中，叠片电芯的叠片效率是影响锂电池规模化制造的重要因素。而现在制造叠片电芯的方式大多为利用叠片设备对单复合片进行Z字形折叠，这种方式叠片效率低，无法满足市场对锂电池生产效率的需求。

有鉴于此，设计出一种能够在锂电池生产中实现高速叠片的叠片电芯及其制造方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠片电芯，能够支持高速叠片的制造工艺，叠片效率高，内部结构稳定可靠。

本发明的另一目的在于提供一种叠片电芯的制造方法，能够实现高速叠片的制造工艺，且制造出内部结构稳定可靠的叠片电芯，叠片效率高，锂电池生产效率高。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种叠片电芯，包括多层第一隔离层和折叠设置的多个叠片单元，叠片单元包括两个第一极片、两个第二极片和四层第二隔离层，一个第一极片、第一层第二隔离层、一个第二极片、第二层第二隔离层、另一个第一极片、第三层第二隔离层、另一个第二极片和第四层第二隔离层依次层叠设置，相邻两个叠片单元的第二隔离层之间通过第一隔离层连接。

可选地，多个第一极片的正投影重合设置；和/或，多个第二极片的正投影重合设置；和/或，第一极片的面积小于第二极片的面积，第一极片的正投影位于第二极片的中部。

可选地，相互连接的第一隔离层和第二隔离层蜿蜒设置。

可选地，第一极片为正极片，第二极片为负极片。

一种叠片电芯的制造方法，用于制造上述叠片电芯，其中，相互连接的第一隔离层和第二隔离层组合形成隔离层，叠片电芯的制造方法包括：将一组第一极片送入第二层隔离层和第三层隔离层之间；将两组第二极片分别设置于第二层隔离层和第三层隔离层的两外侧；将第一层隔离层和第四层隔离层分别设置于两组第二极片的两外侧；将另一组第一极片设置于第一层隔离层或者第四层隔离层的外侧；将两组第一极片、两组第二极片和四层隔离层压制成复合带；对复合带进行折叠，以形成叠片电芯。

可选地，将两组第二极片分别设置于第二层隔离层和第三层隔离层的两外侧的步骤包括：将两个第二极片卷材相对设置于第二层隔离层和第三层隔离层的两外侧；同时对两个第二极片卷材进行放卷以及切断，以形成两组第二极片，其中，每组第二极片的数量为多个；将一组第二极片间隔地设置于第二层隔离层的外侧，将另一组第二极片间隔地设置于第三层隔离层的外侧。

可选地，将另一组第一极片设置于第一层隔离层或者第四层隔离层的外侧的步骤包括：将两个第一极片卷材相对设置于第一层隔离层和第四层隔离层的两外侧；对两个第一极片卷材交替进行放卷以及切断，以使多个第一极片交错地设置于第一层隔离层或者第四层隔离层的外侧。

可选地，将一组第一极片送入第二层隔离层和第三层隔离层之间的步骤前，叠片电芯的制造方法还包括：利用两个第一输送辊将第二层隔离层和第三层隔离层夹紧并进行输送。

可选地，将第一层隔离层和第四层隔离层分别设置于两组第二极片的两外侧的步骤后，叠片电芯的制造方法还包括：利用两个第二输送辊将第一层隔离层和第四层隔离层夹紧并进行输送。

可选地，将两组第一极片、两组第二极片和四层隔离层压制成复合带的步骤前，叠片电芯的制造方法还包括：对两组第一极片、两组第二极片和四层隔离层进行加热，以激活隔离层的粘合性，使得第一极片和第二极片粘合于隔离层上。

可选地，将两组第一极片、两组第二极片和四层隔离层压制成复合带的步骤后，叠片电芯的制造方法还包括：对复合带进行封边，以使四层隔离层完成粘合。

可选地，对复合带进行折叠，以形成叠片电芯的步骤前，叠片电芯的制造方法还包括：对复合带进行短路检测以及对位检测，剔除不合格的复合带。

本发明提供的叠片电芯及其制造方法具有以下有益效果：

本发明提供的叠片电芯，叠片单元包括两个第一极片、两个第二极片和四层第二隔离层，一个第一极片、第一层第二隔离层、一个第二极片、第二层第二隔离层、另一个第一极片、第三层第二隔离层、另一个第二极片和第四层第二隔离层依次层叠设置，相邻两个叠片单元的第二隔离层之间通过第一隔离层连接。与现有技术相比，本发明提供的叠片电芯由于采用了设置有两个第一极片和两个第二极片的叠片单元，所以能够支持高速叠片的制造工艺，叠片效率高，内部结构稳定可靠。

本发明提供的叠片电芯的制造方法，能够实现高速叠片的制造工艺，且制造出内部结构稳定可靠的叠片电芯，叠片效率高，锂电池生产效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的叠片电芯的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的叠片电芯的制造方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的叠片电芯的制造方法的步骤框图。

图标：10-叠片电芯；20-复合带；100-叠片单元；110-隔离层；111-第一隔离层；112-第二隔离层；120-第一极片；130-第二极片；140-第一隔离层卷材；150-第二隔离层卷材；160-第三隔离层卷材；170-第四隔离层卷材；180-第一极片卷材；190-第二极片卷材；200-第一输送辊；210-第二输送辊；220-第一送料辊；230-第二送料辊；240-加热装置；250-复合压辊；260-封边装置；270-短路检测装置；280-对位检测装置；290-剔除装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

请结合参照图1、图2和图3，本发明实施例提供了一种叠片电芯10，用于制备锂电池。其能够支持高速叠片的制造工艺，叠片效率高，内部结构稳定可靠。

叠片电芯10包括多层第一隔离层111和多个叠片单元100。其中，多个叠片单元100折叠设置，相邻两个叠片单元100之间通过多层第一隔离层111连接，以保证叠片电芯10的内部结构稳定可靠。

需要说明的是，叠片单元100包括两个第一极片120、两个第二极片130和四层第二隔离层112。一个第一极片120、第一层第二隔离层112、一个第二极片130、第二层第二隔离层112、另一个第一极片120、第三层第二隔离层112、另一个第二极片130和第四层第二隔离层112依次层叠设置。相邻两个叠片单元100的第二隔离层112之间通过第一隔离层111连接，由于每个叠片单元100包括四层第二隔离层112，所以相邻两个叠片单元100之间通过四层第一隔离层111连接，每层第二隔离层112与一层第一隔离层111连接。

进一步地，相互连接的第一隔离层111和第二隔离层112一体成型，且组合形成隔离层110，第一隔离层111和第二隔离层112是隔离层110上不同段位的命名。

本实施例中，叠片单元100包括两个第一极片120和两个第二极片130，在叠片单元100的折叠过程中，一次折叠动作便能够实现两个第一极片120和两个第二极片130的堆叠，相较于现有技术中一次折叠动作只能够实现单复合片中一个正极片和一个负极片的堆叠的方式，本发明提供的叠片电芯10的叠片效率大大提高，从而提高了锂电池的生产效率。但并不仅限于此，在其它实施例中，叠片单元100可以包括三个第一极片120和三个第二极片130，叠片单元100还可以包括四个第一极片120和四个第二极片130，对叠片单元100中第一极片120和第二极片130的数量不作具体限定。

值得注意的是，多个第一极片120的正投影重合设置，多个第二极片130的正投影重合设置，即多个第一极片120对齐设置，多个第二极片130对齐设置，以提高叠片电芯10的稳定性。

进一步地，第一极片120的面积小于第二极片130的面积，第一极片120的正投影位于第二极片130的中部，即第一极片120的位置与第二极片130的位置相对应，进一步地提高叠片电芯10的稳定性。

本实施例中，第一极片120为正极片，第二极片130为负极片。但并不仅限于此，在其它实施例中，第一极片120为负极片，第二极片130为正极片，对第一极片120和第二极片130的性质不作具体限定。

需要说明的是，相互连接的第一隔离层111和第二隔离层112蜿蜒设置，即第一隔离层111和第二隔离层112组合形成的隔离层110蜿蜒设置，隔离层110呈S形不断延伸设置。具体地，第二隔离层112、第一极片120和第二极片130平行设置，以提高叠片单元100的稳定性。

本实施例中，第一隔离层111呈弧形，且连接于相邻两个第二隔离层112之间，具体地，第一隔离层111呈半圆形。但并不仅限于此，在其它实施例中，第一隔离层111也可以呈折线形，对第一隔离层111的形状不作具体限定。

本发明实施例还提供了一种叠片电芯10的制造方法，用于制造叠片电芯10，其包括以下步骤：

步骤S110：利用两个第一输送辊200将第二层隔离层110和第三层隔离层110夹紧并进行输送。

需要说明的是，在步骤S110中，第二层隔离层110由第二隔离层卷材150放卷得到，第三层隔离层110由第三隔离层卷材160放卷得到。具体地，第二隔离层卷材150和第三隔离层卷材160同时进行放卷，以放出第二层隔离层110和第三层隔离层110，并将其送入两个第一输送辊200之间，两个第一输送辊200将第二层隔离层110和第三层隔离层110夹紧，并发生相向转动，以带动第二层隔离层110和第三层隔离层110不停地向前输送，便于实现连续折叠。

步骤S120：将一组第一极片120送入第二层隔离层110和第三层隔离层110之间。

需要说明的是，在步骤S120中，第一极片120由第一极片卷材180放卷得到。具体地，第一极片卷材180进行放卷，以输出第一极片层，在此过程中，利用切刀(图未标)将该第一极片层切断，以形成一组第一极片120，为了便于理解，将该组第一极片120命名为第一组第一极片120。具体地，放卷动作和切断动作均间断地进行，以使第一组中的多个第一极片120间隔均匀地输出。

进一步地，在第一极片卷材180进行放卷和切断的同时，利用送片装置将第一组中等间隔设置的多个第一极片120依次送入第二层隔离层110和第三层隔离层110之间，在此过程中，两个第一输送辊200能够将第一极片120夹紧于第二层隔离层110和第三层隔离层110之间，以防止第一极片120相对于隔离层110发生位移，与此同时，两个第一输送辊200还能够通过第二层隔离层110和第三层隔离层110带动第一组第一极片120向前输送。

步骤S130：将两组第二极片130分别设置于第二层隔离层110和第三层隔离层110的两外侧。

具体地，步骤S130包括三个步骤，分别为：

步骤S131：将两个第二极片卷材190相对设置于第二层隔离层110和第三层隔离层110的两外侧。

步骤S132：同时对两个第二极片卷材190进行放卷以及切断，以形成两组第二极片130，其中，每组第二极片130的数量为多个。

需要说明的是，在步骤S132中，第二极片130由第二极片卷材190放卷得到。具体地，两个第二极片卷材190同时进行放卷和切断，以输出两个第二极片层，在此过程中，利用切刀(图未标)将两个第二极片层切断，以形成两组第二极片130。进一步地，放卷动作和切断动作均间断地进行，以使每组中的多个第二极片130间隔均匀地输出。

步骤S133：将一组第二极片130间隔地设置于第二层隔离层110的外侧，将另一组第二极片130间隔地设置于第三层隔离层110的外侧。

需要说明的是，在步骤S133中，利用一个第一送料辊220将一组第二极片130压紧于第二层隔离层110的外侧，并带动该组第二极片130向前输送；利用另一个第一送料辊220将另一组第二极片130压紧于第三层隔离层110的外侧，并带动该组第二极片130向前输送。两个第一送料辊220和第一输送辊200同步转动，以使第一组第一极片120、两组第二极片130、第二层隔离层110和第三层隔离层110同步向前输送。

步骤S140：将第一层隔离层110和第四层隔离层110分别设置于两组第二极片130的两外侧。

需要说明的是，在步骤S140中，将第一层隔离层110和第四层隔离层110覆盖于两组第二极片130的两外侧，以使第一组第一极片120、两组第二极片130、第二层隔离层110和第三层隔离层110均位于第一层隔离层110和第四层隔离层110之间。

步骤S150：利用两个第二输送辊210将第一层隔离层110和第四层隔离层110夹紧并进行输送。

需要说明的是，在步骤S150中，第一层隔离层110由第一隔离层卷材140放卷得到，第四层隔离层110由第四隔离层卷材170放卷得到。具体地，第一隔离层卷材140和第四隔离层卷材170同时进行放卷，以放出第一层隔离层110和第四层隔离层110，并将其送入两个第二输送辊210之间，两个第二输送辊210将第一层隔离层110和第四层隔离层110夹紧，并发生相向转动，以带动第一层隔离层110和第四层隔离层110不停地向前输送，从而带动位于第一层隔离层110和第四层隔离层110之间的第一组第一极片120、两组第二极片130、第二层隔离层110和第三层隔离层110向前输送。

步骤S160：将另一组第一极片120设置于第一层隔离层110或者第四层隔离层110的外侧。

具体地，步骤S160包括两个步骤，分别为：

步骤S161：将两个第一极片卷材180相对设置于第一层隔离层110和第四层隔离层110的两外侧。

步骤S162：对两个第一极片卷材180交替进行放卷以及切断，以使多个第一极片120交错地设置于第一层隔离层110或者第四层隔离层110的外侧。

需要说明的是，在步骤S162中，利用两个第一正极卷材交替地进行放卷以及切断，以在第一层隔离层110或者第四层隔离层110的外侧交错产生多个第一极片120，为了便于理解，将交错产生的多个第一极片120命名为第二组第一极片120。

本实施例中，第一极片卷材180进行放卷，以输出第一极片层，在此过程中，利用切刀(图未标)将该第一极片层切断，以形成多个第一极片120。具体地，放卷动作和切断动作均间断地进行，以使多个第一极片120间隔均匀地输出。

进一步地，两个第一正极卷材交替地进行放卷以及切断，以在第一层隔离层110和第四层隔离层110的两外侧交错地产生多个第一极片120。具体地，在第二组第一极片120的输出过程中，利用两个第二送料辊230将切断后的第一极片120压紧于第一层隔离层110或者第四层隔离层110的外侧，并带动第二组第一极片120向前输送。

步骤S170：对两组第一极片120、两组第二极片130和四层隔离层110进行加热，以激活隔离层110的粘合性，使得第一极片120和第二极片130粘合于隔离层110上。

需要说明的是，在步骤S170中，利用加热装置240对隔离层110进行加热，以激活隔离层110的粘合性，将第一极片120和第二极片130粘合于隔离层110上，从而固定两组第一极片120、两组第二极片130和四层隔离层110的相对位置，保证后续的压合以及折叠过程能够稳定进行。

步骤S180：将两组第一极片120、两组第二极片130和四层隔离层110压制成复合带20。

需要说明的是，在步骤S180中，利用两个复合压辊250将两组第一极片120、两组第二极片130和四层隔离层110压紧，并发生相向转动，以成型复合带20，并带动复合带20向前输送。

步骤S190：对复合带20进行封边，以使四层隔离层110完成粘合。

需要说明的是，在步骤S190中，利用封边装置260对复合带20进行封边，将四层隔离层110粘合到一起，以完成复合带20的封边作业，保证叠片电芯10的质量。

步骤S200：对复合带20进行短路检测以及对位检测，剔除不合格的复合带20。

需要说明的是，在步骤S200中，利用短路检测装置270和对位检测装置280对整条复合带20进行检测。若某一段复合带20在短路检测装置270中发生短路，或者在对位检测装置280中发现第一极片120和第二极片130的对齐度差，则判断该段复合带20不合格，利用剔除装置290将其剔除，而剩余的检测合格的复合带20则继续向前输送，进入后续叠片工序。

步骤S210：对复合带20进行折叠，以形成叠片电芯10。

需要说明的是，在步骤S210中，复合压辊250带动复合带20连续地输送至叠台上，在叠台上利用叠片装置对复合带20进行Z字形折叠，以形成叠片电芯10。在此过程中，每次折叠动作即可实现两个第一极片120和两个第二极片130的堆叠，叠片效率高，叠片电芯10生产效率高。

本发明实施例提供的叠片电芯10，叠片单元100包括两个第一极片120、两个第二极片130和四层第二隔离层112，一个第一极片120、第一层第二隔离层112、一个第二极片130、第二层第二隔离层112、另一个第一极片120、第三层第二隔离层112、另一个第二极片130和第四层第二隔离层112依次层叠设置，相邻两个叠片单元100的第二隔离层112之间通过第一隔离层111连接。与现有技术相比，本发明提供的叠片电芯10由于采用了设置有两个第一极片120和两个第二极片130的叠片单元100，所以能够支持高速叠片的制造工艺，叠片效率高，内部结构稳定可靠。使得叠片电芯10的制造方法制造叠片电芯10的效率高，锂电池生产效率高，满足市场对锂电池生产效率的需求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种叠片电芯，其特征在于，包括多层第一隔离层和折叠设置的多个叠片单元，所述叠片单元包括两个第一极片、两个第二极片和四层第二隔离层，一个所述第一极片、第一层所述第二隔离层、一个所述第二极片、第二层所述第二隔离层、另一个所述第一极片、第三层所述第二隔离层、另一个所述第二极片和第四层所述第二隔离层依次层叠设置，相邻两个所述叠片单元的所述第二隔离层之间通过所述第一隔离层连接。

2.根据权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，多个所述第一极片的正投影重合设置；

和/或，多个所述第二极片的正投影重合设置；

和/或，所述第一极片的面积小于所述第二极片的面积，所述第一极片的正投影位于所述第二极片的中部。

3.根据权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，相互连接的所述第一隔离层和所述第二隔离层蜿蜒设置。

4.根据权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。

5.一种叠片电芯的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1至4任一项所述的叠片电芯，其中，相互连接的所述第一隔离层和所述第二隔离层组合形成隔离层，所述叠片电芯的制造方法包括：

将一组所述第一极片送入第二层所述隔离层和第三层所述隔离层之间；

将两组所述第二极片分别设置于第二层所述隔离层和第三层所述隔离层的两外侧；

将第一层所述隔离层和第四层所述隔离层分别设置于两组所述第二极片的两外侧；

将另一组所述第一极片设置于第一层所述隔离层或者第四层所述隔离层的外侧；

将两组所述第一极片、两组所述第二极片和四层所述隔离层压制成复合带；

对所述复合带进行折叠，以形成所述叠片电芯。

6.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述将两组所述第二极片分别设置于第二层所述隔离层和第三层所述隔离层的两外侧的步骤包括：

将两个第二极片卷材相对设置于第二层所述隔离层和第三层所述隔离层的两外侧；

同时对两个第二极片卷材进行放卷以及切断，以形成两组所述第二极片，其中，每组所述第二极片的数量为多个；

将一组所述第二极片间隔地设置于第二层所述隔离层的外侧，将另一组所述第二极片间隔地设置于第三层所述隔离层的外侧。

7.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述将另一组所述第一极片设置于第一层所述隔离层或者第四层所述隔离层的外侧的步骤包括：

将两个第一极片卷材相对设置于第一层所述隔离层和第四层所述隔离层的两外侧；

对两个第一极片卷材交替进行放卷以及切断，以使多个第一极片交错地设置于第一层所述隔离层或者第四层所述隔离层的外侧。

8.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述将一组所述第一极片送入第二层所述隔离层和第三层所述隔离层之间的步骤前，所述叠片电芯的制造方法还包括：

利用两个第一输送辊将第二层所述隔离层和第三层所述隔离层夹紧并进行输送。

9.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述将第一层所述隔离层和第四层所述隔离层分别设置于两组所述第二极片的两外侧的步骤后，所述叠片电芯的制造方法还包括：

利用两个第二输送辊将第一层所述隔离层和第四层所述隔离层夹紧并进行输送。

10.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述将两组所述第一极片、两组所述第二极片和四层所述隔离层压制成复合带的步骤前，所述叠片电芯的制造方法还包括：

对两组所述第一极片、两组所述第二极片和四层所述隔离层进行加热，以激活所述隔离层的粘合性，使得所述第一极片和所述第二极片粘合于所述隔离层上。

11.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述将两组所述第一极片、两组所述第二极片和四层所述隔离层压制成复合带的步骤后，所述叠片电芯的制造方法还包括：

对所述复合带进行封边，以使四层所述隔离层完成粘合。

12.根据权利要求5所述的叠片电芯的制造方法，其特征在于，所述对所述复合带进行折叠，以形成所述叠片电芯的步骤前，所述叠片电芯的制造方法还包括：

对所述复合带进行短路检测以及对位检测，剔除不合格的所述复合带。

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