CN113363595B - 动力锂离子电池和动力锂离子电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种动力锂离子电池和动力锂离子电池的制备方法，涉及电池制作技术领域，该动力锂离子电池包括用于卷绕形成电芯的复合料带，复合料带包括依次层叠设置的第一隔膜、阳极极片、第二隔膜和阴极极片，第一隔膜的头部和第二隔膜的头部复合在一起，并形成头部复合区，第一隔膜的尾部和第二隔膜的尾部复合在一起，并形成尾部复合区。通过头部复合区和尾部复合区，能够对阳极极片和阴极极片的头部进行位置限定，有效改善了头部overhang的问题，同时通过首尾复合的方式，能够在复合料带切断后及时吸附在新的卷针上，完成隔膜在匀速下的换卷针卷绕，从而大幅提升了卷绕效率，有利于该动力锂离子电池的制备。

Description

动力锂离子电池和动力锂离子电池的制备方法

技术领域

本发明涉及电池制作技术领域，具体而言，涉及一种动力锂离子电池和动力锂离子电池的制备方法。

背景技术

目前在动力锂离子电池生产过程中，卷绕设备的效率一直是制程难点；而现有的卷绕设备也一直带来overhang(负极极片宽度和长度多出正极极片的部分)不良。同时，现有的卷绕电芯，通常在切断后需要停机切换卷针进行卷绕，影响卷绕效率。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种动力锂离子电池、动力锂离子电池的制备方法和，其能够改善头部overhang问题，并且能够实现隔膜不停机切换卷针进行卷绕，大大提升了卷绕效率。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种动力锂离子电池，包括用于卷绕形成电芯的复合料带，所述复合料带包括依次层叠设置的第一隔膜、阳极极片、第二隔膜和阴极极片，所述阳极极片的长度小于所述第一隔膜和所述第二隔膜的长度，并包覆在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起，并形成头部复合区，所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部复合在一起，并形成尾部复合区。

在可选的实施方式中，所述阳极极片的头部、所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起。

在可选的实施方式中，所述阴极极片的长度小于所述第一隔膜和所述第二隔膜的长度，所述阴极极片的头部、所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起。

在可选的实施方式中，所述阴极极片的复合长度小于或等于所述阳极极片的复合长度。

在可选的实施方式中，所述阳极极片的尾部和所述阴极极片的尾部均与所述尾部复合区间隔设置。

在可选的实施方式中，所述阳极极片的尾部与所述尾部复合区之间的距离小于或等于所述阴极极片的尾部与所述尾部复合区之间的距离。

在可选的实施方式中，所述阳极极片的尾部、所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部复合在一起。

在可选的实施方式中，所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部通过热复合、冷压复合或涂胶粘连固定在一起；所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部通过热复合、冷压复合或涂胶粘连固定在一起。

第二方面，本发明提供一种动力锂离子电池的制备方法，用于制备前述的动力锂离子电池，包括：

利用第一卷针卷绕复合料带；

利用复合机构对所述复合料带进行复合，得到复合区；

利用切断机构对所述复合区进行切断，得到头部复合区和尾部复合区；

利用第二卷针预卷所述头部复合区；

其中，所述复合料带包括依次层叠设置的第一隔膜、阳极极片、第二隔膜和阴极极片，所述阳极极片的长度小于所述第一隔膜和所述第二隔膜的长度，并包覆在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起，并形成所述头部复合区，所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部复合在一起，并形成所述尾部复合区。

在可选的实施方式中，所述利用复合机构对所述复合料带进行复合的步骤，包括：

采用热复合、冷压复合或涂胶粘连的方式对所述复合料带的第一隔膜和第二隔膜进行固定。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的动力锂离子电池及其制备方法，通过将第一隔膜的头部和第二隔膜的头部复合在一起，并形成头部复合区，将第一隔膜的尾部和第二隔膜的尾部复合在一起，并形成尾部复合区。通过头部复合区和尾部复合区，能够对阳极极片和阴极极片的头部进行位置限定，有效改善了头部overhang的问题，同时通过首尾复合的方式，能够在复合料带切断后及时吸附在新的卷针上，完成隔膜在匀速下的换卷针卷绕，从而大幅提升了卷绕效率，有利于该动力锂离子电池的制备。

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为本发明第一实施例提供的动力锂离子电池的结构示意图；

图2为图1中头部复合区的结构示意图；

图3为图1中尾部复合区的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的动力锂离子电池的制备方法的步骤框图；

图5和图6为本发明第二实施例提供的动力锂离子电池的制备方法的工艺流程图。

图标：100-动力锂离子电池；110-复合料带；120-第一隔膜；130-阳极极片；140-第二隔膜；150-阴极极片；160-头部复合区；170-尾部复合区；210-第一卷针；220-复合机构；230-切断机构；240-第二卷针。

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，若出现术语“上”、“下”、“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，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

正如背景技术中所公开的，现有的电池制造过程中，负极片和正极片的头部往往需要进行overhang(负极过量)设计，负极过量的设计都需要考虑电池制造工程能力，比如涂布面密度精度，极片尺寸精度，电芯组装精度等方面，在生产精度范围内务必保证负极过量。从电池能量密度和成本方面考虑，负极过量又应该尽可能低。但是，实际的情况特别复杂。故现有技术中对于overhang的设计，往往难以把控。经发明人发现，现有技术中对于隔膜的头部和尾部均未有进行复合，其卷绕时是直接将隔膜和极片卷绕在卷针上，这种方式难以控制极片的端部位置，从而影响overhang设计，造成overhang不良。

此外，现有的卷绕电芯，由于未采取端部复合的方式，在换卷针时，由于极片和隔膜切断后处于分散状态，难以直接吸附，从而需要停止隔膜输送来重新吸附布置，进而影响卷绕效率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的动力锂离子电池和动力锂离子电池的制备方法，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

参见图1至图3，本实施例提供了一种动力锂离子电池100，对阳极极片130和阴极极片150的头部进行位置限定，有效改善了头部overhang的问题，同时通过首尾复合的方式，能够在复合料带110切断后及时吸附在新的卷针上，完成隔膜在匀速下的换卷针卷绕，从而大幅提升了卷绕效率，有利于该动力锂离子电池100的制备。

本实施例提供的动力锂离子电池100，包括用于卷绕形成电芯的复合料带110，复合料带110包括依次层叠设置的第一隔膜120、阳极极片130、第二隔膜140和阴极极片150，阳极极片130的长度小于第一隔膜120和第二隔膜140的长度，并包覆在第一隔膜120和第二隔膜140之间，第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起，并形成头部复合区160，第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部复合在一起，并形成尾部复合区170。

在本实施例中，复合料带110在卷针上卷绕形成电芯，并在贴胶、下料、封装后形成电池，其中，复合料带110在形成一定尺寸的电芯后，需要进行切割，其切割位置即在复合料带110的复合区，即经过复合机构220(图5示出)进行复合后的区域，切割后形成了下一个电芯的头部复合区160和上一个电芯的尾部复合区170。

在贴胶下料后，复合料带110呈螺旋卷绕状态，始终保持阳极极片130包覆在第一隔膜120和第二隔膜140之间，阴极极片150覆盖在第二隔膜140外。

需要说明的是，本实施例通过将第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起，并形成头部复合区160，将第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部复合在一起，并形成尾部复合区170。通过头部复合区160和尾部复合区170，能够对阳极极片130和阴极极片150的头部进行位置限定，有效改善了头部overhang的问题，同时通过首尾复合的方式，能够在复合料带110切断后及时吸附在新的卷针上，完成隔膜在匀速下的换卷针卷绕，从而大幅提升了卷绕效率，有利于该动力锂离子电池100的制备。

还需要说明的是，本实施例中提及的第一隔膜120的头部、第二隔膜140的头部、阳极极片130的头部和阴极极片150的头部，指的是第一隔膜120、第二隔膜140、阳极极片130和阴极极片150位于电池中心的端部，且包括了一定长度的部分。第一隔膜120的尾部、第二隔膜140的尾部、阳极极片130的头部和阴极极片150的尾部，指的是第一隔膜120、第二隔膜140、阳极极片130和阴极极片150位于电池外部的端部，且包括了一定长度的部分。

在本实施例中，阳极极片130的头部、第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起。具体地，阳极极片130的头部包覆在第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部之间，且第一隔膜120的端部和第二隔膜140的端部相平齐(位于切割口)，阳极极片130处于缩进状态，避免切刀切到阳极极片130。

在本实施例中，阴极极片150的长度小于第一隔膜120和第二隔膜140的长度，阴极极片150的头部、第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起。具体地，阴极极片150的头部也处于缩进状态，同时能够避免切刀切到阴极极片150。

在本实施例中，阴极极片150的复合长度小于或等于阳极极片130的复合长度。具体地，阴极极片150的复合长度，指的是阴极极片150或阳极极片130位于头部复合区160的长度，在本实施例中，阴极极片150的复合长度为L1，阳极极片130的复合长度为L2，其中L1小于L2，从而能够实现overhang设计。

在本发明其他较佳的实施例中，头部复合区160也可以不复合阴极极片150，而只复合阳极极片130，或者，头部复合区160也可以不复合阳极极片130和阴极极片150，仅仅复合第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部，其同样能够实现对阳极极片130和阴极极片150的头部的固定作用，并且能够实现隔膜匀速换卷针动作。

在本实施例中，阳极极片130的尾部和阴极极片150的尾部均与尾部复合区170间隔设置。具体地，尾部复合区170既未复合阳极极片130，也未复合阴极极片150。

在本实施例中，阳极极片130的尾部与尾部复合区170之间的距离小于或等于阴极极片150的尾部与尾部复合区170之间的距离。具体地，阳极极片130的尾部更加靠近尾部复合区170，且阳极极片130的尾部与尾部复合区170之间的距离为L3，L3大于L2。

在本发明其他较佳的实施例中，阳极极片130的尾部、第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部复合在一起。即尾部复合区170复合了阳极极片130的尾部，并且未复合阴极极片150的尾部。

在本实施例中，第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部通过热复合、冷压复合或涂胶粘连固定在一起；第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部通过热复合、冷压复合或涂胶粘连固定在一起。优选地，第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部通过热复合固定在一起，第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部通过热复合固定在一起。

需要说明的是，此处第一隔膜120的头部和尾部的复合方式相同，其热复合方式可参考常规的热复合方式。此处涂胶粘接时也可以结合压合辊进行压合，从而保证第一隔膜120和第二隔膜140的固定效果。

综上所述，本实施例提供的一种动力锂离子电池100，通过将第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起，并形成头部复合区160，将第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部复合在一起，并形成尾部复合区170。通过头部复合区160和尾部复合区170，能够对阳极极片130和阴极极片150的头部进行位置限定，有效改善了头部overhang的问题，同时通过首尾复合的方式，能够在复合料带110切断后及时吸附在新的卷针上，完成隔膜在匀速下的换卷针卷绕，从而大幅提升了卷绕效率，有利于该动力锂离子电池100的制备。

第二实施例

参见图4至图6，本实施例提供了一种动力锂离子电池的制备方法，用于制备如第一实施例提供的动力锂离子电池100。

本实施例提供的动力锂离子电池的制备方法，利用卷绕设备进行卷绕，其中卷绕设备包括第一卷针210、第二卷针240、复合机构220和切断机构230，其中第一卷针210和第二卷针240设置在一卷绕工作盘上，并随着卷绕工作盘转动而实现切换，复合机构220设置卷绕工作盘的入料侧，切断机构230设置在复合机构220和卷绕工作盘之间。

本实施例提供的动力锂离子电池100的制备方法，包括以下步骤：

S1：利用第一卷针210卷绕复合料带110。

具体地，利用第一卷针210卷绕复合料带110，此时第一卷针210位于卷绕工作盘的卷绕工位，在卷绕到一定程度后，卷绕工作盘转动，从而带动第一卷针210和第二卷针240转动，将第一卷针210移动至下料贴胶工位，将第二卷针240移动至卷绕工位。

在本实施例中，复合料带110包括依次层叠设置的第一隔膜120、阳极极片130、第二隔膜140和阴极极片150，其中复合料带110的来料机构可参考现有技术。

S2：利用复合机构220对复合料带110进行复合，得到复合区。

具体地，在卷绕工作盘旋转切换工位时，利用复合机构220对复合料带110上的第一隔膜120和第二隔膜140进行复合，使得至少第一隔膜120和第二隔膜140复合在一起，得到复合区。

在本实施例中，采用热复合、冷压复合或涂胶粘连的方式对复合料带110的第一隔膜120和第二隔膜140进行固定。优选地，采用热复合的方式对复合料带110进行固定。

S3：利用切断机构230对复合区进行切断，得到头部复合区160和尾部复合区170。

具体地，在复合机构220复合完成后，切断机构230与第二卷针240结合作用，实现对复合料带110的切断，其切断位置位于复合区，并得到上一个电芯的尾部复合区170和下一个电芯的头部复合区160。

S4：利用第二卷针240预卷头部复合区160。

具体地，在切断机构230切断复合料带110后，尾部复合区170继续卷绕在第一卷针210上，头部复合区160由第二卷针240进行吸附，并完成预卷，在第二卷针240上卷绕完成下一个电芯的卷绕。

需要说明的是，在利用第二卷针240预卷头部复合区160时，切断机构230脱离复合料带110，同时复合机构220也脱离复合料带110。

在本实施例中，最后形成的电芯中，复合料带110包括依次层叠设置的第一隔膜120、阳极极片130、第二隔膜140和阴极极片150，阳极极片130的长度小于第一隔膜120和第二隔膜140的长度，并包覆在第一隔膜120和第二隔膜140之间，第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起，并形成头部复合区160，第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部复合在一起，并形成尾部复合区170。

通过上述方法，在第一卷针210和第二卷针240进行切换工位动作时，无需将隔膜停止，能够直接通过第二卷针240完成复合料带110的吸附预卷动作，从而实现隔膜匀速卷绕。

本发明实施例提供的动力锂离子电池的制备方法，通过将第一隔膜120的头部和第二隔膜140的头部复合在一起，并形成头部复合区160，将第一隔膜120的尾部和第二隔膜140的尾部复合在一起，并形成尾部复合区170。通过头部复合区160和尾部复合区170，能够对阳极极片130和阴极极片150的头部进行位置限定，有效改善了头部overhang的问题，同时通过首尾复合的方式，能够在复合料带110切断后及时吸附在新的卷针上，完成隔膜在匀速下的换卷针卷绕，从而大幅提升了卷绕效率，有利于该动力锂离子电池100的制备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动力锂离子电池，其特征在于，包括用于卷绕形成电芯的复合料带，所述复合料带包括依次层叠设置的第一隔膜、阳极极片、第二隔膜和阴极极片，所述阳极极片的长度小于所述第一隔膜和所述第二隔膜的长度，并包覆在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起，并形成头部复合区，用于对所述阳极极片和所述阴极极片的头部进行位置限定，所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部复合在一起，并形成尾部复合区，用于对所述阳极极片和所述阴极极片的尾部进行位置限定；

其中，所述头部复合区和所述尾部复合区由同一复合区切断后得到，且所述复合区由复合机构对所述复合料带进行复合得到。

2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述阳极极片的头部、所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起。

3.根据权利要求2所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述阴极极片的长度小于所述第一隔膜和所述第二隔膜的长度，所述阴极极片的头部、所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起。

4.根据权利要求3所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述阴极极片的复合长度小于或等于所述阳极极片的复合长度。

5.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述阳极极片的尾部和所述阴极极片的尾部均与所述尾部复合区间隔设置。

6.根据权利要求5所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述阳极极片的尾部与所述尾部复合区之间的距离小于或等于所述阴极极片的尾部与所述尾部复合区之间的距离。

7.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述阳极极片的尾部、所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部复合在一起。

8.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部通过热复合、冷压复合或涂胶粘连固定在一起；所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部通过热复合、冷压复合或涂胶粘连固定在一起。

9.一种动力锂离子电池的制备方法，用于制备如权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，包括：

利用第一卷针卷绕复合料带；

利用复合机构对所述复合料带进行复合，得到复合区；

利用切断机构对所述复合区进行切断，得到头部复合区和尾部复合区；

利用第二卷针预卷所述头部复合区，以实现隔膜匀速卷绕；

其中，所述复合料带包括依次层叠设置的第一隔膜、阳极极片、第二隔膜和阴极极片，所述阳极极片的长度小于所述第一隔膜和所述第二隔膜的长度，并包覆在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第一隔膜的头部和所述第二隔膜的头部复合在一起，并形成所述头部复合区，用于对所述阳极极片和所述阴极极片的头部进行位置限定，所述第一隔膜的尾部和所述第二隔膜的尾部复合在一起，并形成所述尾部复合区，用于对所述阳极极片和所述阴极极片的尾部进行位置限定。

10.根据权利要求9所述的动力锂离子电池的制备方法，其特征在于，利用复合机构对所述复合料带进行复合的步骤，包括：

采用热复合、冷压复合或涂胶粘连的方式对所述复合料带的第一隔膜和第二隔膜进行固定。

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