CN112952207B - 一种软包锂离子电芯封装方法 - Google Patents

Abstract

一种软包锂离子电芯封装方法，属于电芯封装技术领域，该软包锂离子电芯封装方法，包括以下步骤：1)测量裸电芯的尺寸，并根据裸电芯的尺寸和封装预留的尺寸裁切出符合尺寸要求的铝塑膜；2)在绘图模板上绘制铝塑膜的折线图，并在折线图的交点处打孔；3)将绘图模板放置在裁切好的铝塑膜上，并沿着绘图模板上的孔洞描点，在铝塑膜上的描点位置手动折出折痕后修边；4)将裸电芯放入折好坑的铝塑膜中进行热压封装、漏液测试，本发明的有益效果是，本发明使用手动造坑的方法代替定制模具冲坑法或直接封装法，适用于各种尺寸的软包锂离子电芯的封装，避免了重新开发新模具，缩短了生产周期、降低了制造成本，提高了封装效果，降低了漏液风险。

Description

一种软包锂离子电芯封装方法

技术领域

本发明涉及电芯封装技术领域，尤其涉及一种软包锂离子电芯封装方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作电压、高安全性能和长使用寿命等优点，导致越来越多的电子产品逐渐倾向使用锂离子电芯。锂离子电芯是一种可反复充放电的二次电芯，它由阴阳极极片、隔离膜、电解液、机械件等主要成分组成。

对于软包锂离子电芯，在生产制造过程中，封装是关键的技术之一，封装的好坏直接影响了电芯的成败。由于各种电子产品的尺寸大小存在差异，所以对锂离子电芯尺寸的要求也各不相同。而在软包锂离子产品开发前期用于竞标时，要求电芯开发速度快，性能达到客户需求，但是数量很少，所以在封装时一般采用直接使用热熔设备封装的方法，但是封印区打皱严重且漏液风险极高。对于量产的软包电芯一般在封装前会对电芯外包装膜即铝塑膜进行模具冲坑处理，这样能保证开口处的热封效果，但是开模具需要半个月的周期，且定制一套模具成本较高约1万元左右。

因此，如何高效、低成本地进行电芯封装，且达到好的封装效果是目前电芯封装需要解决的难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种软包锂离子电芯封装方法，使用手动造坑的方法代替定制模具冲坑法或直接封装法，适用于各种尺寸的软包锂离子电芯的封装，避免了重新开发新模具，可缩短生产周期、降低制造成本，而且可改善封印外观和封装效果，降低漏液风险。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述软包锂离子电芯封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量裸电芯的尺寸，并根据裸电芯的尺寸和封装预留的尺寸计算铝塑膜的长度和宽度，裁切出符合尺寸要求的铝塑膜；

2)选择硬质的绘图模板，在绘图模板上绘制铝塑膜的折线图，并在折线图的交点处打孔；

3)将绘图模板放置在裁切好的铝塑膜上，并沿着绘图模板上的孔洞描点，在铝塑膜上沿着相邻的描点位置手动折出折痕，对铝塑膜上多余的部位修边；

4)将裸电芯放入折好坑的铝塑膜中进行热压封装、漏液测试。

进一步地，所述裸电芯的尺寸包括裸电芯的长度l₀、宽度w₀和厚度d₀，测量方法是，使用高度规测量裸电芯的厚度d₀，使用影像仪测量裸电芯的长度l₀和宽度w₀。

进一步地，所述封装预留的部分包括裁切的铝塑膜对折后的端部预留的气袋边以及两侧预留的焊接区和封印区，所述焊接区位于裸电芯的极耳与电芯主体之间连接的区域，所述封印区位于所述焊接区的外侧；其中气袋边的长度l₁设置为3～10mm，焊接区的宽度w₁设置为0～30mm，封印区的宽度w₂设置为1～50mm。

进一步地，所要裁切的铝塑膜的长度为L＝2*(l₀+d₀+l₁)，铝塑膜的宽度为W＝w₀+d₀+w₁+w₂。

进一步地，所述折线图包括边缘线、中心折线、厚度折线Ⅰ、厚度折线Ⅱ、焊接边缘折线和封印边缘折线，所述中心折线设置在所述铝塑膜长度方向的中心处，所述中心折线的两侧沿铝塑膜的宽度方向分别对称设置所述厚度折线Ⅰ，所述厚度折线Ⅱ、焊接边缘折线和封印边缘折线均沿着铝塑膜的长度方向的中心线对称布置且由铝塑膜的内侧向外侧依次设置。

进一步地，两个厚度折线Ⅰ之间的距离为d₀+(0～1mm)，所述厚度折线Ⅱ与焊接边缘折线之间的距离为

所述焊接边缘折线与对应侧的封印边缘折线之间的距离设置为w₁，所述封印边缘折线与对应侧的边缘线之间的距离设置为w₂。

进一步地，所述中心折线设置有两段，且两段中心折线沿铝塑膜长度方向的中心线分别对称设置，所述厚度折线Ⅱ与所述中心折线的一端相连；所述铝塑膜两侧的焊接边缘折线和封印边缘折线分别设置有两段，且分别与对应的厚度折线Ⅰ相连。

进一步地，在所述折线图上的打孔位置包括中心折线与厚度折线Ⅱ之间的交点、厚度折线Ⅰ与厚度折线Ⅱ之间的交点、焊接边缘折线和封印边缘折线与厚度折线Ⅰ之间的交点。

进一步地，在步骤3)中在铝塑膜上手动折出折痕的方法是：沿着绘图模板上的孔洞在铝塑膜对应位置上描点，并将各描点按照绘图模板上的折线图按照以下方法依次折出相应的折痕：

1)将两段中心折线向铝塑膜内侧翻折折出折痕；

2)将两个厚度折线Ⅰ向着铝塑膜内侧翻折折出折痕；

3)将两个厚度折线Ⅱ向着铝塑膜内侧翻折折出折痕；

4)将铝塑膜每侧的两个焊接边缘折线向铝塑膜内侧翻折折出折痕。

进一步地，在步骤4)中，将裸电芯放入折好坑的铝塑膜中后，将铝塑膜对折后，再放入顶封热熔设备进行封装热熔，热封的温度为120～200℃，压力为0.1～1MPa，时间为2～20s；热压封装完成后，手撕开封印区观察封印区发白颜色的均匀度，以此来判断封装后电池的耐漏性。

本发明的有益效果是：

1、本发明使用手动造坑的方法代替模具冲坑和直接封装法，主要流程为：测量裸电芯尺寸-裁切铝塑膜-绘制折线图并复制-折痕-修边-封装-漏液测试，可根据不同尺寸的锂离子电芯裁切相应尺寸的铝塑膜，跟据电芯尺寸在绘图模板上绘制折线图，并通过在折线图的交点处打孔来在铝塑膜上描点并在铝塑膜上复制折线图后翻折成容纳裸电芯的空腔，通过热压封装后成型，整个封装过程适用于各种尺寸的软包锂离子电芯的封装，省去了定制模具的成本和定制周期，避免了重新开发新模具，缩短了电池的生产周期，降低了制造成本，而且可改善封印外观和封装效果，降低了漏液风险。

2、本发明通过根据裸电芯的长、宽、厚和封装预留的尺寸来裁剪相应尺寸铝塑膜，使铝塑膜沿其中心线处对折将裸电芯包覆，并且根据裸电芯的尺寸在对折的铝塑膜的三个封装边缘折出折痕，使铝塑膜的三个封装边将裸电芯贴合包覆并预留相应的封装边，在对封装边进行热压封装，使整个封装方法更简单，封装效果更好。

综上，本发明使用手动造坑的方法代替定制模具冲坑法或直接封装法，适用于各种尺寸的软包锂离子电芯的封装，避免了重新开发新模具，缩短了生产周期、降低了制造成本，提高了封装效果，降低了漏液风险。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中铝塑膜与裸电芯组装的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.裸电芯，11.极耳，12.电芯主体，2.铝塑膜，3.折线图，31.边缘线，32.中心折线，33.厚度折线Ⅰ，34.厚度折线Ⅱ，35.焊接边缘折线，36.封印边缘折线，4.气袋边，5.焊接区，6.封印区。

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，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。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。

本发明具体的实施方案为：如图1所示，一种软包锂离子电芯封装方法，包括以下步骤：

1)使用高度规测量裸电芯1的厚度d₀，使用影像仪测量裸电芯1的长度l₀和宽度w₀；并根据裸电芯1的尺寸和封装预留的尺寸计算铝塑膜2的长度和宽度，即封装预留的部分包括裁切的铝塑膜2对折后的端部预留的气袋边4以及两侧预留的焊接区5和封印区6，焊接区5位于裸电芯1的极耳11与电芯主体12之间连接的区域，封印区6位于焊接区5的外侧，图中所示的焊接区5和封印区6为铝塑膜2对折后的空间位置，其中气袋边4的长度l₁设置为3～10mm，焊接区5的宽度w₁设置为0～30mm，封印区6的宽度w₂设置为1～50mm，因此，所要裁切的铝塑膜2的长度为L＝2*(l₀+d₀+l₁)，铝塑膜2的宽度为W＝w₀+d₀+w₁+w₂，按照以上尺寸裁切出符合尺寸要求的铝塑膜2；

2)选择硬质的绘图模板，该绘图模板可以是塑料板或木质板，在绘图模板上绘制铝塑膜2的折线图3，该折线图3包括边缘线31、中心折线32、厚度折线Ⅰ33、厚度折线Ⅱ34、焊接边缘折线35和封印边缘折线36，中心折线32设置在铝塑膜2长度方向的中心处，中心折线32设置有两段，且两段中心折线32沿铝塑膜2长度方向的中心线分别对称设置，目的是用于定位中心折线32两侧沿铝塑膜2的宽度方向分别对称设置的厚度折线Ⅰ33，厚度折线Ⅱ34、焊接边缘折线35和封印边缘折线36均沿着铝塑膜2的长度方向的中心线对称布置且由铝塑膜2的内侧向外侧依次设置，两个厚度折线Ⅱ34与中心折线32的一端相连，防止了中心折线32中部贯通而影响封装外观和封装效果的问题，使铝塑膜2封装后表面更加平整，铝塑膜2两侧的焊接边缘折线35和封印边缘折线36分别设置有两段，且分别与对应的厚度折线Ⅰ33相连，便于铝塑膜2以两个厚度折线Ⅰ33为中心对折后，可将中心折线32和对应的两个厚度折线Ⅰ33的端部之间折叠，使铝塑膜2一侧的两个焊接边缘折线35对接后进行热压焊接，同时使铝塑膜2一侧的两个封印边缘折线36对接后进行热压成型，使封装的密封性更好。

上述两个厚度折线Ⅰ33之间的距离为d₀+(0～1mm)，两个厚度折线Ⅰ33弯折后，之间的区域与裸电芯1的厚度相贴合，同时预留0～1mm的弯折余量，使封装的贴合性更好，厚度折线Ⅱ34与焊接边缘折线35之间的距离为

铝塑膜2一侧对称的两组厚度折线Ⅱ34和焊接边缘折线35对折后，两个焊接边缘折线35对接，两组厚度折线Ⅱ34和焊接边缘折线35之间的区域与裸电芯1的厚度相贴合，同时预留出折弯占用的尺寸，使封装的贴合性更好。铝塑膜2对折后，铝塑膜2两侧的两组焊接边缘折线35和封印边缘折线36之间的区域相互对齐贴合，其中的焊接边缘折线35与对应侧的封印边缘折线36之间的距离即为焊接区5的宽度w₁，封印边缘折线36与对应侧的边缘线31之间的距离为封印区6的宽度w₂，使热压封装更整齐，可进一步提高封装的效果。

因此，上述折线图3的交点包括中心折线32与厚度折线Ⅱ34之间的交点、厚度折线Ⅰ33与厚度折线Ⅱ34之间的交点、焊接边缘折线35和封印边缘折线36与厚度折线Ⅰ33之间的交点，在对应的交点处打孔。

3)将绘图模板放置在裁切好的铝塑膜2上，沿着绘图模板上的孔洞在铝塑膜2对应位置上描点，并将各描点按照绘图模板上的折线图3按照以下方法依次折出相应的折痕：将两段中心折线32向铝塑膜2内侧翻折折出折痕；将两个厚度折线Ⅰ33向着铝塑膜2内侧翻折折出折痕；将两个厚度折线Ⅱ34向着铝塑膜2内侧翻折折出折痕；将铝塑膜2每侧的两个焊接边缘折线35向铝塑膜2内侧翻折折出折痕。折出折痕后，将铝塑膜2沿着中部的中心折线32对折，使铝塑膜2的外缘对折，对铝塑膜2上多余的部位和歪斜的部分修边；

4)将裸电芯1放入折好坑的铝塑膜2中，使裸电芯1一端的底部紧靠其中的一个厚度折线Ⅰ33，然后将铝塑膜2沿着该厚度折线Ⅰ33弯折，使裸电芯1两侧的中心折线32和对应的两个厚度折线Ⅰ33的端部之间折叠，使裸电芯1两侧的两组焊接边缘折线35对接后外翻形成封印区6，同时使铝塑膜2的两端对接，再放入顶封热熔设备中对铝塑膜2的三个边进行封装热熔，热封的温度为120～200℃，压力为0.1～1MPa，时间为2～20s，热压封装完成后，手撕开封印区6观察封印区6发白颜色的均匀度，发白的颜色均匀说明装后电池的耐漏性较好。

实施例1：

使用10Ah软包锂离子电芯作为实验样品电芯，一次选用10个卷绕好的裸电芯用做实验。

实验具体步骤如下：

(1)测量裸电芯尺寸即长度l₀、宽度w₀和厚度d₀：使用高度规测量卷绕好的裸电芯的厚度11～12mm，使用影像仪测量裸电芯的宽度61～62mm和长度120～122mm；(2)裁切铝塑膜：计算铝塑膜的尺寸(大于实际需求尺寸)并裁切出符合大小的铝塑膜，根据裸电芯的尺寸计算铝塑膜的总长L＝159～161mm和总宽W＝149～151mm，再裁切出符合总长总宽的铝塑膜；(3)绘制折线图并复制：挑选一块标准的塑料板或者薄木板作为绘图模板，使用记号笔在模板上绘出边缘线31、中心折线32、厚度折线Ⅰ33、厚度折线Ⅱ34、焊接边缘折线35和封印边缘折线36，并在折现的交点处打孔，再将模板放在一张裁切好的铝塑膜2上面，用记号笔沿着孔洞描点；(4)折痕：沿直线手动折出痕迹，对于超出尺寸的多余的铝塑膜或者裁切时有歪斜的部分进行再次切除；(5)封装：将电芯放入折好坑的铝塑膜内，再放入顶封热熔设备进行封装热熔热，热封温度180℃，压力0.5MPa，时间10s；(6)漏液测试：取第一个封装后的裸电芯用手撕开封印区观察封印区发白的颜色是否均匀，若封印符合标准，继续做剩余电芯。封装后，10个电芯表面封装平整，封印区也比较平整，撕开后封印区发白颜色也比较均匀。

对比例1：

使用与实例1同批次的10Ah软包锂离子电芯作为实验样品电芯，一次选用10个卷绕好的裸电芯用做实验。

实验具体步骤如下：

直接将裸电芯放入铝塑膜中，再将包了铝塑膜的电芯放入顶封热熔设备进行直接封装热熔，热封温度180℃，压力0.5MPa，时间20s，封装后，10个电芯中有8个电芯的表面和封印区有明显打皱痕迹，撕开后封印区发白颜色不均匀。

综上，本发明使用手动造坑的方法代替定制模具冲坑法或直接封装法，适用于各种尺寸的软包锂离子电芯的封装，避免了重新开发新模具，缩短了生产周期、降低了制造成本，提高了封装效果，降低了漏液风险。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (8)

1.一种软包锂离子电芯封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）测量裸电芯（1）的尺寸，并根据裸电芯（1）的尺寸和封装预留的尺寸计算铝塑膜的长度和宽度，裁切出符合尺寸要求的铝塑膜；

2）选择硬质的绘图模板，在绘图模板上绘制铝塑膜的折线图（3），并在折线图（3）的交点处打孔；

3）将绘图模板放置在裁切好的铝塑膜上，并沿着绘图模板上的孔洞描点，在铝塑膜上沿着相邻的描点位置手动折出折痕，对铝塑膜上多余的部位修边；

4）将裸电芯（1）放入折好坑的铝塑膜中进行热压封装、漏液测试；

所述折线图（3）包括边缘线（31）、中心折线（32）、厚度折线Ⅰ（33）、厚度折线Ⅱ（34）、焊接边缘折线（35）和封印边缘折线（36），所述中心折线（32）设置在所述铝塑膜长度方向的中心处，所述中心折线（32）的两侧沿铝塑膜的宽度方向分别对称设置所述厚度折线Ⅰ（33），所述厚度折线Ⅱ（34）、焊接边缘折线（35）和封印边缘折线（36）均沿着铝塑膜的长度方向的中心线对称布置且由铝塑膜的内侧向外侧依次设置；

在所述折线图（3）上的打孔位置包括中心折线（32）与厚度折线Ⅱ（34）之间的交点、厚度折线Ⅰ（33）与厚度折线Ⅱ（34）之间的交点、焊接边缘折线（35）和封印边缘折线（36）与厚度折线Ⅰ（33）之间的交点。

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：所述裸电芯（1）的尺寸包括裸电芯（1）的长度l₀、宽度w₀和厚度d₀，测量方法是，使用高度规测量裸电芯（1）的厚度d₀，使用影像仪测量裸电芯（1）的长度l₀和宽度w₀。

3.根据权利要求2所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：所述封装预留的部分包括裁切的铝塑膜对折后的端部预留的气袋边（4）以及两侧预留的焊接区（5）和封印区（6），所述焊接区（5）位于裸电芯（1）的极耳（11）与电芯主体（12）之间连接的区域，所述封印区（6）位于所述焊接区（5）的外侧；其中气袋边（4）的长度l₁设置为3~10mm，焊接区（5）的宽度w₁设置为0~30mm，封印区（6）的宽度w₂设置为1~50mm。

4.根据权利要求3所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：所要裁切的铝塑膜的长度为L=2*（l₀+ d₀+ l₁），铝塑膜的宽度为W= w₀+ d₀+ w₁+ w₂。

5.根据权利要求3所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：两个厚度折线Ⅰ（33）之间的距离为d₀+（0~1mm），所述厚度折线Ⅱ（34）与焊接边缘折线（35）之间的距离为1/2*d₀+（0~1mm），所述焊接边缘折线（35）与对应侧的封印边缘折线（36）之间的距离等于焊接区（5）的宽度，所述封印边缘折线（36）与对应侧的边缘线（31）之间的距离等于封印区（6）的宽度。

6.根据权利要求1所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：所述中心折线（32）设置有两段，且两段中心折线（32）沿铝塑膜（2）长度方向的中心线分别对称设置，所述厚度折线Ⅱ（34）与所述中心折线（32）的一端相连；所述铝塑膜（2）两侧的焊接边缘折线（35）和封印边缘折线（36）分别设置有两段，且分别与对应的厚度折线Ⅰ（33）相连。

7.根据权利要求6所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：在步骤3）中在铝塑膜上手动折出折痕的方法是：沿着绘图模板上的孔洞在铝塑膜对应位置上描点，并将各描点按照绘图模板上的折线图（3）按照以下方法依次折出相应的折痕：

1）将两段中心折线（32）向铝塑膜内侧翻折折出折痕；

2）将两个厚度折线Ⅰ（33）向着铝塑膜内侧翻折折出折痕；

3）将两个厚度折线Ⅱ（34）向着铝塑膜内侧翻折折出折痕；

4）将铝塑膜每侧的两个焊接边缘折线（35）向铝塑膜内侧翻折折出折痕。

8.根据权利要求1所述的软包锂离子电芯封装方法，其特征在于：在步骤4）中，将裸电芯（1）放入折好坑的铝塑膜中后，将铝塑膜对折后，再放入顶封热熔设备进行封装热熔，热封的温度为120~200℃，压力为0.1~1MPa，时间为2~20s；热压封装完成后，手撕开封印区（6）观察封印区（6）发白颜色的均匀度，以此来判断封装后电池的耐漏性。

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