CN113140781B - 一种叠片电芯保护片、叠片电池组件及制作叠片电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叠片电芯的保护片、叠片电池组件及制作叠片电池的方法，所述叠片电芯的保护片的至少一个表面设有防粘层，所述防粘层与叠片电芯最外层的隔膜相接触；所述保护片上开设有贯穿其上下两个表面的预切孔。本发明通过在叠片电芯的保护片的表面设置防粘层，解决了隔膜容易粘黏的问题，通过在保护片上设置预切孔，并使预切孔用于释放热压时隔膜的应力，解决了隔膜因热应力不均匀导致隔膜褶皱的问题。

Description

一种叠片电芯保护片、叠片电池组件及制作叠片电池的方法

技术领域

本发明涉及叠片电池技术领域，具体而言，涉及一种叠片电芯保护片、叠片电池组件及制作叠片电池的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，自商品化以来，受到了广泛的关注与应用。

目前锂离子电池的制作方法主要有卷绕式和叠片式两种。卷绕电池是把正极片和负极片做成连续的长片型，中间通过隔膜隔开，然后通过卷绕的方式制成电池卷芯。这种传统卷绕式锂电池在极片弯曲的地方存在应力集中的问题，由充放电造成的极片的膨胀和收缩长期累积可能会造成极片的变形，影响电池性能。叠片电池是由负极片和正极片交替放入隔膜中，叠片式电芯的层数以及极片的尺寸不受限制，电池的性能发挥好，适合大容量电池电芯制作，叠片电池相比于卷绕电池，具有更低的内阻和优越的倍率性能。

虽然叠片电池有诸多优点，但现有的叠片电池的电芯在叠片完成后，需要进行热压处理，经过热压处理后的叠片电池的隔膜容易粘黏在热压平台上，且在热压处理的过程中，存在隔膜因热应力不均匀导致隔膜褶皱的问题，上述问题不仅影响电芯主体的外观，还影响电池正负极活性材料的发挥，进而影响电池的容量和性能。

发明内容

本发明解决的问题是叠片电池热压处理时隔膜容易粘黏和隔膜存在褶皱，从而影响电池的容量和性能的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种叠片电芯的保护片，所述保护片的至少一个表面设有防粘层，所述防粘层与叠片电芯最外层的隔膜相接触；

所述保护片上开设有贯穿其上下两个表面的预切孔，所述预切孔用于释放热压时所述隔膜的应力。

进一步地，所述保护片采用金属材质制成。

进一步地，所述保护片的尺寸大于所述隔膜的尺寸。

进一步地，所述保护片的上下两个表面均设有所述防粘层。

进一步地，所述防粘层为碳化钨层、铁氟龙复合层和类金刚石镀膜层中的至少一种。

本发明所述的叠片电芯的保护片上设有防粘层，在叠片电池热压处理过程中，能防止隔膜粘黏在热压平台上或粘连灰尘等杂质，且通过在保护片上开设预切孔能释放叠片电芯在热压过程中的隔膜应力，防止隔膜因热应力不均匀导致隔膜出现褶皱，影响叠片电池的容量和性能；采用该保护片能对叠片电池起到较好的保护作用，有利于提高叠片电池的容量和性能。

本发明还提供了一种叠片电池组件，所述叠片电池组件包括至少一个叠片电芯，每个所述叠片电芯包括正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片和所述负极极片交替叠放并被所述隔膜隔开，所述叠片电芯的最外层为所述隔膜；

任意一个所述的叠片电芯的上下两个表面均设置有至少一个如上所述的保护片。

进一步地，所述正极极片和所述负极极片均为异形。

进一步地，所述隔膜上开设有与所述保护片的预切孔相配合的通孔。

进一步地，所述隔膜的尺寸大于所述正极极片和所述负极极片的尺寸。

本发明的叠片电池组件包括了上述保护片，在任意两个叠片电芯之间设置至少一个保护片，一方面，能保证各个叠片电芯的热应力较均匀，使热压效果均匀且稳定，有利于叠片电池的正负极活性材料均匀分布，从而能进一步提升电池的性能；另一方面，能释放热压过程中的隔膜应力，避免隔膜出现褶皱，并防止隔膜粘黏在热压平台或粘黏灰尘等杂质，影响电池的性能。

本发明还提供了一种制作叠片电池的方法，基于如上所述的叠片电池组件，包括如下步骤：

在叠片电芯的上下两侧分别放置所述保护片，并使所述保护片设有防粘层的表面与所述叠片电芯最外层的隔膜相接触；

重复上述步骤，直至得到预设的叠片电池，对所述叠片电池和所述保护片进行热压处理；

所述热压处理完成后，取出所述保护片，得到叠片电池。

进一步地，所述隔膜具有粘性。

本发明在制作叠片电池的过程中，使用保护片对叠片电芯进行保护，一方面，能防止隔膜粘黏在热压平台上以及能避免隔膜因热应力不均匀出现褶皱现象，影响叠片电池的容量和性能；另一方面，能保证热压效果均匀、稳定，使叠片电芯表面平整，无压痕和破损现象，有利于提高制作叠片电芯的良品率；此外，在制作叠片电池时采用保护片，易于实现设备的自动化，极大地提高了制作的效率，也有利于降低生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中叠片电芯和保护片的结构示意图；

图2为本发明实施例中保护片的结构示意图；

图3为本发明实施例中叠片电池组件的结构示意图。

附图标记说明：

1-叠片电芯；2-保护片；

11-正极极片；12-负极极片；13-隔膜；21-预切孔。

具体实施方式

叠片电池是由负极极片和正极极片交替叠放，负极极片和正极极片被隔膜隔开，叠片式电芯的层数以及极片的尺寸不受限制，电池的性能发挥好，适合大容量电池电芯制作，叠片电池相比于卷绕电池，具有更低的内阻和优越的倍率性能。虽然叠片电池有诸多优点，但现有的叠片电池的电芯在叠片完成后，需要进行热压处理，经过热压处理后，叠片电池的隔膜容易粘黏在热压平台上，且在热压处理的过程中，存在隔膜因热应力不均匀导致隔膜褶皱的问题，上述问题不仅影响电芯主体的外观，还影响电池正负极活性材料的发挥，进而影响电池的容量和性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种叠片电芯保护片、叠片电池组件及制作叠片电池的方法，通过在叠片电芯的保护片的表面设置防粘层，以解决隔膜容易粘黏的问题，通过在保护片上设置预切孔，并使预切孔释放热压时隔膜的应力，以解决隔膜因应力不均匀导致隔膜褶皱的问题。

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。此外，在本发明的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，术语“一些优选实施例中”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

结合图1-2所示，叠片电芯1包括正极极片11、负极极片12和隔膜13，正极极片11和负极极片12交替叠放，相邻的正极极片11和负极极片12被隔膜13隔开，叠片电芯1的最外层为隔膜13。本实施例提供了一种叠片电芯的保护片2，该叠片电芯的保护片2的至少一个表面设有防粘层(图中未标示)，该防粘层与电芯的最外层隔膜13相接触；该保护片2上开设有贯穿该保护片2上下两个表面的预切孔21，该预切孔21用于释放热压时隔膜13的应力。

本实施例中提供的叠片电芯的保护片2的至少一个表面设有防粘层，在热压的过程中，能防止隔膜13粘黏在热压平台上或粘连灰尘等杂质，影响电池的性能，且通过在保护片2上开设预切孔21能释放叠片电芯1在热压过程中的隔膜13的应力，防止隔膜13因热应力不均匀导致隔膜13出现褶皱，影响叠片电池的容量和性能。

其中，保护片2的表面通过涂敷防粘材料，以形成防粘层，防粘材料包括但不限于碳化钨、铁氟龙复合物和类金刚石镀膜(简称DLC)中的至少一种。

保护片2采用金属材质制成，有利于在热压的过程中及时导热。

保护片2的尺寸大于隔膜的尺寸，以保证能将隔膜13完全覆盖，避免隔膜13覆盖不完全导致褶皱或浪费现象。

本实施例中对叠片电池的保护片2上开设的预切孔21的形状、位置和数量不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据正极极片11和负极极片12的形状进行确定，只要能保证叠片电芯1均匀释放热压过程中隔膜13的应力，防止隔膜13因热应力不均匀出现褶皱即可。例如预切孔21的形状可以为长条形的孔，也可以为圆形孔或弧形孔等；预切孔21的数量可以为单个，也可以为两个或多个；预切孔21的位置可以设置在靠近隔膜13的边缘处，也可以设置在隔膜13的中间位置。在一些优选实施例中，预切孔21设置在靠近隔膜13的边缘处，由此能避免在制作叠片电池的过程中，要切除部分正极极片11和负极极片12，造成材料的浪费，提高了制作电池的成本。

如图3所示，本实施例还提供了一种叠片电池组件，叠片电池组件包括至少一个叠片电芯1，而每个叠片电芯1均包括正极极片、负极极片和隔膜，正极极片和负极极片交替放置并被隔膜隔开，叠片电芯1的最外层为隔膜；在任意一个叠片电芯1的上下两个表面均设置有至少一个如上所述的保护片2。由此能保证在热压处理时，采用该保护片2对叠片电池进行保护，一方面能保证各个叠片电芯1的热应力较均匀，保证热压效果均匀且稳定，有利于叠片电池的正负极活性材料均匀分布，从而能进一步提升电池的性能；另一方面，能释放热压过程中的隔膜13的应力，避免隔膜13出现褶皱，并防止隔膜13粘黏在热压平台或粘黏灰尘等杂质，影响电池的性能。

在一些优选实施例中，该保护片2的上下两个表面均设有防粘层，在任意一个叠片电芯1的上下两个表面均设置有一个如上所述的保护片2，即叠片电芯1与保护片2交替排列，由此不仅能减少叠片电芯1的使用数量，还能避免两个保护片2叠放时，在热压的过程中出现错位现象，影响叠片电池的电学性能。

在一些优选实施例中，叠片电芯1的正极极片11和负极极片12均为异形，正极极片11和负极极片12的形状和大小均相同，且隔膜13上开设有与预切孔21相配合的通孔(图中未标示)。由此，能保证异形的正极极片11和负极极片12在热压的过程中释放不均匀的应力，避免隔膜13出现褶皱现象。

一般而言，叠片电池的正极极片11和负极极片12均为矩形或圆形等常规形状，本实施例中的异形指的是非常规的形状，例如L形、T形、十字形、Z形、X形、W形或S形等弧形形状，或者以上形状的组合。

本实施例中，不论正极极片11和负极极片12是常规形状还是异形，隔膜13的尺寸均大于正极极片11和负极极片12的尺寸，以保证隔膜13能完全覆盖正极极片11和负极极片12，避免叠片电池出现短路的可能性。

在一些优选实施例中，在使用该保护片2时，选用与正极极片11和负极极片12形状相同的保护片2，以提高叠片电池热压处理过程中的导热效率。

本发明的实施例还提供了一种叠片电池的制作方法，基于上述的叠片电池组件，包括如下步骤：

在叠片电芯1的上下两侧分别放置保护片2，并使保护片2设有防粘层的表面与叠片电芯1最外层的隔膜13相接触；

重复上述步骤，直至得到预设的叠片电池，对叠片电池和保护片2进行热压处理；

热压处理完成后，取出保护片2，得到叠片电池。

本实施例中在制作叠片电池的过程中，使用保护片对叠片电芯1进行保护，一方面，能防止隔膜13粘黏在热压平台上以及能避免隔膜13因热应力不均匀出现褶皱现象，影响叠片电池的容量和性能；另一方面，能保证热压效果均匀、稳定，使叠片电池表面平整，无压痕和破损现象，有利于提高制作叠片电池的良品率；此外，在制作叠片电池时采用保护片2，易于实现设备的自动化，极大地提高了制作的效率，也有利于降低生产成本。

具体地，该叠片电池的制作方法，包括如下步骤：

机械手抓取保护片2至热压平台，固定保护片2的位置后，用机械手抓取叠片电芯1，并放置于保护片2上，并使保护片2设有防粘层的表面与叠片电芯1最外层的隔膜13相接触；

重复上述步骤，直至得到预设的叠片电池，机械手抓取保护片2并放置在最上层的叠片电芯1上，固定保护片2和叠片电芯1的位置，对保护片2和叠片电芯1进行热压处理，热压处理完成后，取出保护片2，得到叠片电池。

需要说明的是，本领域的技术人员可以根据需要的叠片电池的规格等确定预设的叠片电池，例如叠片电池的高度，叠片电芯1的个数等，本实施例对此不做进一步的限定。

本实施例中，对热压处理过程不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行调整。

本实施例中，固定保护片2和叠片电芯1的位置之后，对保护片2和叠片电芯1进行热压处理之前，还包括：对保护片2和叠片电芯1的隔膜13进行预切，能在释放部分隔膜13的应力，进一步避免热压时隔膜13应力不均匀的现象。

本实施例中，叠片电芯1为Z形叠片电芯或E形叠片电芯，其中，Z形叠片电芯是将正负极极片分别切成单片，隔膜呈Z字形连续叠绕，正负极极片依次交叉叠放，中间由隔膜隔开；E形叠片电芯是按照正极极片、隔膜、负极极片、隔膜的形式依次交叉叠放，且各层隔膜并非连续设置。

本实施例中，隔膜13具有粘性，由此能保证取出保护片后，无需采用胶水或胶带等外部粘性材料，便能使叠片电芯1能粘黏成为一个整体，也有利于提高叠片电池的电学性能。

在一些优选实施例中，隔膜13采用混涂隔膜。本实施例对混涂隔膜的具体种类不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种叠片电池组件，其特征在于，包括至少一个叠片电芯和保护片；

所述叠片电芯包括正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片和所述负极极片交替叠放并被所述隔膜隔开，所述叠片电芯的最外层为所述隔膜；

所述保护片的至少一个表面设有防粘层，所述防粘层与叠片电芯的最外层的隔膜相接触，所述保护片上开设有贯穿其上下两个表面的预切孔，所述预切孔设置在靠近所述隔膜的边缘，所述隔膜上开设有与所述预切孔相配合的通孔；

任意一个所述的叠片电芯的上下两个表面均设置有至少一个所述保护片。

2.根据权利要求1所述的叠片电池组件，其特征在于，所述保护片采用金属材质制成。

3.根据权利要求1所述的叠片电池组件，其特征在于，所述保护片的尺寸大于所述隔膜的尺寸。

4.根据权利要求1所述的叠片电池组件，其特征在于，所述保护片的上下两个表面均设有所述防粘层。

5.根据权利要求1所述的叠片电池组件，其特征在于，所述防粘层为碳化钨层、铁氟龙复合层和类金刚石镀膜层中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的叠片电池组件，其特征在于，所述正极极片和所述负极极片均为异形。

7.一种制作叠片电池的方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的叠片电池组件，包括如下步骤：

在叠片电芯的上下两侧分别放置所述保护片，并使所述保护片设有防粘层的表面与所述叠片电芯最外层的隔膜相接触；

重复上述步骤，直至得到预设的叠片电池，对所述叠片电池和所述保护片进行热压处理；

所述热压处理完成后，取出所述保护片，得到叠片电池。

8.根据权利要求7所述的制作叠片电池的方法，其特征在于，所述隔膜具有粘性。

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