CN113422113B - 一种异形锂离子电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异形锂离子电池的制作方法，包括以下步骤：正极片模切：取正极大片进行放卷，在第一驱动装置下进行第一模切得到具有第一形状的正极极片；负极片模切：取负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷分别进行放卷，负极大片由第二驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷由第三驱动装置带动走带，第二隔离膜原卷由第四驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷在走带过程中平行设置在负极大片两侧，采用同一模切装置同时对负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷进行第二模切具有相同第二形状并在阴阳面贴合有隔离膜的负极极片。本发明具有生产效率高、品质一致性好、节省设备投资和适用性强的特点。

Description

一种异形锂离子电池的制作方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制备技术领域，具体是指一种异形锂离子电池的制作方法。
背景技术
在锂离子电池的制备中，常规的制备工序为：涂布、辊压制大片、分条制小片、卷绕成型、封装（钢壳或铝塑膜封装）、注液、化成老化。在卷绕成型中一般采用卷绕机把正极片、负极片和隔离膜卷绕成电芯。但是，采用卷绕机卷绕的方式只适用于常规圆柱电芯和方形电芯，对于异形电芯来说，无法采用卷绕机进行卷绕成型。常规的做法是分别裁剪出对应形状的正极片、负极片、隔离膜，然后把正极片、负极片交错叠合，在叠合过程中采用隔离膜进行隔离组合成型。可以看到，采用该方法，会存在以下缺陷：如在生产效率方面，需要分别裁切得到正极片、负极片和隔离膜，然后再进行叠合成型，裁切过程和叠合过程之间存在收纳和转序，效率低下；如在电芯品质控制方面，叠合需要对正极片、负极片和隔离膜进行彼此对位，对于对位控制的精度有一定的要求，否则容易产生黑芯现象，需要返工；如在设备配置方面，基于正极片、负极片和隔离膜的材质差异，模切刀具不能混用，需要配置多套模切刀具和进行频繁更换，设备投资大。
发明内容
本发明的目的是提供一种异形锂离子电池的制作方法，具有生产效率高、品质一致性好、节省设备投资和适用性强的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种异形锂离子电池的制作方法，包括以下步骤：
正极片模切：取正极大片进行放卷，在第一驱动装置下进行第一模切得到具有第一形状的正极极片；
负极片模切：取负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷分别进行放卷，负极大片由第二驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷由第三驱动装置带动走带，第二隔离膜原卷由第四驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷在走带过程中平行设置在负极大片两侧，采用同一模切装置同时对负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷进行第二模切具有相同第二形状并在阴阳面贴合有隔离膜的负极极片。
进一步地，在正极片模切的过程中，同时取阴阳面涂覆有凝胶电解质的第一基膜和第二基膜进行放卷，分别在第五驱动装置、第六驱动装置的带动下平行分居两侧在正极大片进行走带，在正极大片进行第一模切过程中同时模切得到具有第一形状并贴合在正极片阴阳面的凝胶电解质膜片。
进一步地，第二形状与第一形状一致，第二形状的外边缘大于第一形状。
进一步地，锂离子电池为叠片式电池，正极极片与负极极片交错层叠。
进一步地，正极极片为磷酸铁锂正极片、钴酸锂正极片、镍钴锰锂正极片、镍钴铝锂正极片或混合材料正极片。
进一步地，负极极片为人造石墨负极片、天然石墨负极片、中间相碳微球负极片、硅碳负极片、锡基负极片或合金负极片。
进一步地，第一隔离膜为PP隔膜、PE隔膜、多层复合隔膜或涂层隔膜。
进一步地，第二隔离膜为PP隔膜、PE隔膜、多层复合隔膜或涂层隔膜。
进一步地，第一形状与第二形状均为规则形状或不规则形状。
本发明的另外一个方面在于保护采用上述异形锂离子电池的制作方法制得的锂离子电池。
本发明一种异形锂离子电池的制作方法，具有如下的有益效果：
第一、生产效率高，在模切负极极片片的同时对隔离膜进行模切并实现隔离膜与负极极片的贴合，有效简化负极极片、隔离膜的模切工序，无需进行负极片与隔离膜的转序，把多步模切过程简化为两步，有效提高生产效率；
第二、品质控制好，在模切负极极片片的同时对隔离膜进行模切并实现隔离膜与负极极片的贴合，在叠合的过程中，无需进行隔离膜与负极片的对位即可实现贴合，而且该同步贴合的过程控制由模切刀具进行控制，相对于人工对位叠合具有明显的优势，叠合成型后电芯的黑芯率下降九成，保证了品质的一致性；
第三、节省设备投资，在模切负极极片片的同时对隔离膜进行模切并实现隔离膜与负极极片的贴合，整个生产过程只需要配置负极极片和正极极片两套模切刀具或者专职即可实现连续化生产，有效节省投入成本；
第四、适用性强，负极极片和正极极片的形状均由模切刀具或模切装置的切割部进行控制，可以按照要求加工任意形状的正极极片和负极极片，满足不同客户异形电池的需求，具有较强的适用性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。
本发明公开了一种异形锂离子电池的制作方法，包括以下步骤：
正极片模切：取正极大片进行放卷，在第一驱动装置下进行第一模切得到具有第一形状的正极极片；
负极片模切：取负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷分别进行放卷，负极大片由第二驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷由第三驱动装置带动走带，第二隔离膜原卷由第四驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷在走带过程中平行设置在负极大片两侧，采用同一模切装置同时对负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷进行第二模切具有相同第二形状并在阴阳面贴合有隔离膜的负极极片。
在本发明中，负极极片和正极极片是工序的关键控制点，除此之外，前工序的配料、涂布、辊压制大片和后工序的叠合成型、入壳、注液、化成分容等均为现有技术的常规操作，在本发明中不再另行描述。需要特别说明的是，常规工序的注液采用的是液态锂盐电解液，需要在露点房控温控水分或手套箱内进行操作。
作为本发明的一个实施例，可以采用凝胶电解质代替常规的液态锂盐电解液，以提高锂离子电池的安全性和能量密度。。此时，为了降低操作难度，需要把凝胶电解质涂覆在基膜上，在正极片模切的过程中，同时取阴阳面涂覆有凝胶电解质的第一基膜和第二基膜进行放卷，分别在第五驱动装置、第六驱动装置的带动下平行分居两侧在正极大片进行走带，在正极大片进行第一模切过程中同时模切得到具有第一形状并贴合在正极片阴阳面的凝胶电解质膜片。通过在凝胶电解质基膜贴合在正极极片的阴阳面上，在后续工序可以简化注液操作；也充分利用凝胶电解质的表面粘性保证了其与正极极片的充分贴合接触，提供充足的锂离子传输渠道，有利于降低锂离子电池的接触内阻，提升其大电流放电能力。
作为本发明的一个实施例，为了保证安全性，第二形状与第一形状一致，第二形状的外边缘大于第一形状。在锂离子电池传统的设计中，为了避免锂离子的脱出析锂而产生安全隐患，一般采用负极过量方式保证负极具有充分的锂离子储存空间，在极片尺寸设计中通常采用负极极片的尺寸略大于正极极片实现负极极片全面包覆正极极片的方式和隔离膜大于或等于负极片尺寸的方式，否则，正极极片在卷绕或者叠合后会露出叠合后的电芯体，由于正极的活性材料为黑色的缘故，从而形成行业内俗称的“黑芯”，进而造成正极极片和负极极片的裸露接触而短路，产生严重的安全隐患。
作为本发明的一个实施例，锂离子电池为叠片式电池，正极极片与负极极片交错层叠，该层叠成型方式作为本领域电芯的主要结构形式，有效保证正负极片之间形成充分的锂离子传输渠道，满足大功率电池的设计需要。
作为本发明的一个实施例，正极极片为磷酸铁锂正极片、钴酸锂正极片、镍钴锰锂正极片、镍钴铝锂正极片或混合材料正极片，均为常规的锂离子电池正极活性材料，可以结合产品需求灵活选择，也可以叠合不同正极材料的极片形成综合性能优异的锂离子电池。
作为本发明的一个实施例，负极极片为人造石墨负极片、天然石墨负极片、中间相碳微球负极片、硅碳负极片、锡基负极片或合金负极片，均为常规的锂离子电池负极活性材料，可以结合产品需求灵活选择，也可以叠合不同负极材料的极片形成综合性能优异的锂离子电池。
作为本发明的一个实施例，第一隔离膜为PP隔膜、PE隔膜、多层复合隔膜或涂层隔膜，第二隔离膜为PP隔膜、PE隔膜、多层复合隔膜或涂层隔膜，均为常规的锂离子电池隔离膜，可以结合工艺设计要求和成本选择对应的隔离膜。。
作为本发明的一个实施例，第一形状与第二形状均为规则形状或不规则形状。如圆形、椭圆形三角形、菱形、梯形、五边形、六边形、其他多边形甚至花瓣状均可。
作为本发明的一个实施例，为了充分保证第一隔离膜、第二隔离膜与负极极片的充分贴合，可以在负极大片的表面涂覆导电胶的方式，既可以增强其贴合固定性，又可以增强导电能力。
作为本发明的一个实施例，为了充分保证第一隔离膜、第二隔离膜与负极片的充分贴合，可以在对负极大片进行模切的摸头内部设置吸嘴和发热部件，从上而下模切的过程中，先把第一隔离膜模切得到对应形状，随之被吸引定位贴合热贴合，充分发挥隔离膜的延展性和热熔性，既实现贴合，又实现隔离膜的边缘在延展后略大于负极极片的边缘，实现隔离膜对负极极片我完整包覆，有效隔离正极极片和负极极片，保证了叠合后的电芯具有较好的安全性。
作为本发明的一个实施例，在正极片模切和正极片模切的过程中，其模切装置除了可以在Z轴方向上下运动实现对应形状的模切外，还可以在X轴、Y轴方向进行移动，充分结合模切的形状调整模切位置，充分利用正极大片和负极大片，提升材料利用率，节省生产成本。
本发明的另外一个方面在于保护采用上述异形锂离子电池的制作方法制得的锂离子电池。
上述实施例仅为本发明的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种异形锂离子电池的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
正极片模切：取正极大片进行放卷，在第一驱动装置下进行第一模切得到具有第一形状的正极极片；
负极片模切：取负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷分别进行放卷，负极大片由第二驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷由第三驱动装置带动走带，第二隔离膜原卷由第四驱动装置带动走带，第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷在走带过程中平行设置在负极大片两侧，采用同一模切装置同时对负极大片、第一隔离膜原卷、第二隔离膜原卷进行第二模切具有相同第二形状并在阴阳面贴合有隔离膜的负极极片；
在对负极大片进行模切的摸头内部设置吸嘴和发热部件，从上而下模切的过程中，先把第一隔离膜模切得到对应形状，随之被吸引定位热贴合，充分发挥隔离膜的延展性和热熔性，既实现贴合，又实现隔离膜的边缘在延展后略大于负极极片的边缘，实现隔离膜对负极极片的完整包覆。
2.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：在正极片模切的过程中，同时取阴阳面涂覆有凝胶电解质的第一基膜和第二基膜进行放卷，分别在第五驱动装置、第六驱动装置的带动下平行分居两侧在正极大片进行走带，在正极大片进行第一模切过程中同时模切得到具有第一形状并贴合在正极片阴阳面的凝胶电解质膜片。
3.根据权利要求2所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述第二形状与第一形状一致，第二形状的外边缘大于所述第一形状。
4.根据权利要求3所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述锂离子电池为叠片式电池，正极极片与负极极片交错层叠。
5.根据权利要求4所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述正极极片为磷酸铁锂正极片、钴酸锂正极片、镍钴锰锂正极片、镍钴铝锂正极片或混合材料正极片。
6.根据权利要求5所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述负极极片为人造石墨负极片、天然石墨负极片、中间相碳微球负极片、硅碳负极片、锡基负极片或合金负极片。
7.根据权利要求6所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述第一隔离膜为PP隔膜、PE隔膜、多层复合隔膜或涂层隔膜。
8.根据权利要求7所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述第二隔离膜为PP隔膜、PE隔膜、多层复合隔膜或涂层隔膜。
9.根据权利要求8所述的异形锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述第一形状与第二形状均为规则形状或不规则形状。
10.一种采用权利要求1-9任一项权利要求所述的异形锂离子电池的制作方法制得的锂离子电池。
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