CN114006088B - 热封封头、热封装置和电芯热封方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热封封头、热封装置和电芯热封方法，该热封封头包括上封头，该上封头包括支架、滚压辊和热封辊；滚压辊和热封辊连接至支架；热封装置包括热封封头，应该本发明的热封装置对电芯热封，可使得电芯外部的铝覆膜热封平整，避免铝覆膜内的PP层出现气泡而对铝覆膜造成腐蚀，减少报废率，提高电芯的品质。

Description

热封封头、热封装置和电芯热封方法

技术领域

本发明涉及电芯制造领域，具体涉及热封封头、热封装置和电芯热封方法。

背景技术

目前软包锂离子电池的外壳材料大多使用易成型加工的多层铝塑膜复合膜，即铝塑膜，其具有比能量高、成本低廉、型号兼容性强等优势，因而近年来在电动汽车领域，软包锂离子电池的市场份额逐年增加。

铝塑膜的结构一般包括最内层的PP层，其作用为隔绝电解液，密封粘接。中间为铝层，其主要作用为防止外部空气及水分进入电芯内部。最外层为尼龙或尼龙同PET的复合层，其主要作用为保护铝层，防止铝层的腐蚀及外部机械损伤。电池制作过程中，铝塑膜首先被冲压成凹形，之后进行顶部和单侧部热封，电池注液后进行另一侧热封，该侧预留有气体缓冲气囊。在电池完成化成等工序后，将电池内部的气体和多余电解液抽出，之后进行气囊切除和二次封装。而然，在二封过程中，由于内部存在电解液，其在高温下发生气化，导致二封时铝塑膜内部PP内夹杂着稍许气泡或者边缘溢胶不均匀，后续在经过折边工序弯折，导致PP层撕裂，由于虹吸效应，电极液进入裂缝和铝层直接接触，形成离子和电子通道，最终导致铝塑膜腐蚀，影响电芯安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种热封封头、热封装置和电芯热封方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种热封封头，所述热封封头包括上封头，所上封头包括支架、滚压辊和热封辊，所述滚压辊连接至所述支架；所述热封辊内设有加热装置且与所述滚压辊间隔开连接至所述支架，所述滚压辊和所述热封辊的轴线彼此平行，且所述滚压辊和所述热封辊沿垂直于轴线的方向彼此对齐。

在一个实施例中，所述热封封头还包括下封头，所述下封头和上封头相对设置。

所述下封头内同样设有加热装置且和所示支架的一侧相对设置。

在一个实施例中，所述滚压辊包括位于轴向两端的导流段，所述导流段的直径沿轴向朝向所述滚压辊的端面逐渐缩小。

在一个实施例中，所述热封辊包括位于轴向两端的导流段，所述导流段的直径沿轴向朝向所述热封辊的端面逐渐缩小。

在一个实施例中，所述导流段为椎体，所述导流段与所述轴线之间夹角范围为3°～10°。

在一个实施例中，所述滚压辊的宽度大于所述热封辊的宽度。

在一个实施例中，所述滚压辊的宽度范围8mm至12mm。

在一个实施例中，所述热封辊的宽度范围6mm至9mm。

本发明还涉及一种用于电芯的铝覆膜的热封装置，该热封装置包括上述的热封封头。

本发明还涉及一种电芯热封方法，将电芯放置铝覆膜内，所述铝覆膜覆盖所述电芯并延伸超出所述电芯，对所述铝覆膜延伸超出所述电芯的部分进行第一次热封；应用上述的热封装置对所述第一次热封后的所述电芯上的所述铝覆膜再次热封，使得所述滚压辊和所述热封辊依次滚过所述铝覆膜。

在一个实施例中，所述滚压辊和所述热封辊的速度范围为50mm/s至200mm/s。

在一个实施例中，所述热封辊的温度范围为150℃至240℃。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的热封封头的示意图。

图2是本发明的一个实施例的热封辊的示意图。

图3是本发明的一个实施例的滚压辊的示意图。

图4是本发明的一个实施例的滚压辊的右视图。

附图标记：100、热封封头；1、上封头；11、支架；12、滚压辊；121、主体辊；122、导流段；13、热封辊；2、下封头；200、热封装置。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本发明涉及一种热封封头100，该热封封头100包括上封头1。上封头1包括支架11、滚压辊12和热封辊13。

滚压辊12连接至支架11。具体地，滚压辊12滚动连接至支架11，即支架11可带动滚压辊12沿一方向滚动。在一个实施例中，滚压辊12可以通过转轴滚动连接至支架11。具体地，滚压辊12的轴心设有轴向贯穿的通孔，转轴穿设于轴承中，轴承固定安装于滚压辊12的通孔内，转轴两端延伸出滚压辊12的两侧且通过连杆固定连接至支架11。滚压辊12还可以通过其他方式滚动连接至支架11，滚压辊12与支架11的连接方式不受限制。

热封辊13内设有加热装置且与滚压辊12间隔开连接至支架11。热封辊13连接至支架11的方式同样不受限制，也可以适用滚压辊12的转轴连接方式，也可以采用其他方式连接于支架11。热封辊13内设有加热装置，加热装置可以对热封辊13的的外周加热。可以理解地，加热装置可以为设置于热封辊13内部的加热丝，且加热丝贴近于热封辊13的外周设置。可选地，加热丝还可以呈螺旋状设置于所述热封辊上以增大加热的空间和连续性。可以理解地，加热装置还可以为其他方式，比如蒸汽加热、油加热、预热件等。

滚压辊12和热封辊13的轴线彼此平行，如图1所示。滚压辊12和热封辊13沿垂直于轴线的方向彼此对齐。滚压辊12和热封辊13可沿同一直线路径滚动以进行热封，热封辊13和滚压辊12连接于支架11，且滚压辊12设置于热封方向的上游，热封辊13设置于热封方向的下游，滚压辊12和热封辊13之间的距离优选为2mm至10mm。

进一步地，该热封封头还包括下封头2，如图1所示。下封头2内同样设置加热装置且和上封头1相对设置，下封头2设有与上封头1相对平坦面，该平坦面靠近热封辊13和滚压辊12设置，即可使得滚压辊12和热封辊13沿该平坦面滚动。本领域技术人员应理解，滚压辊12或热封辊13与下封头2之间的距离可根据需要热封的材料性能和厚度调整，需要热封的材料比较厚重，则热封辊13和滚压辊12与下封头2的距离可以略微大些，反之针对较薄的产品，热封辊13和下封头2的间距需要调整小些。

本发明的上封头1采用滚压辊12和热封辊13代替之前的平面型的上封头1。滚压辊12设置于热封方向的前端可将铝塑膜压平的同时挤出残留的电解液，热封辊13随后进行热封，封装时通过控制辊轮移动速度和下压力从而保证封印厚度，进而保证封装可靠性，避免热封过程中铝覆膜中接触电芯的PP由于热封过程中不平常导致出现内夹杂着稍许气泡或者边缘溢胶不均匀的现象，避免后续工序中产生PP层由于气泡或边缘溢胶问题出现的折边工序弯折而导致PP层撕裂，防止电芯在使用过程出现腐蚀现象，保证电芯安全和使用寿命。

滚压辊12包括圆柱形主体辊121和位于主体辊121的轴向两端的导流段122，导流段122的直径沿主体辊121的轴向朝向滚压辊12的端面逐渐缩小。导流段122和主体辊121的轴线一致且位于主体辊121的两端，导流段122可沿为沿主体辊121两端逐渐缩小的一段弧面，比如可以为相对于轴线拱起的弧面，也可为锥体，优选为圆锥体，如图2所示，导流段122的直径沿主体辊121两端朝向滚压辊12的两端均匀地缩小，导流段122为锥体的情况下，导流段122与轴线之间夹角也可以根据滚压辊12和需要热封的材料的性质的大小调整，比如在图3和图4所示的实施例中，主体辊121的直径为10mm至50mm导流段122所在的平面与轴线之间的夹角范围为3°～10°。可以理解地，导流段122沿主体辊121缩小的最小直径范围可以根据滚压辊12的直径调整，比如在图3所示实施例中，导流段122的最小直径比主体辊121减少2mm至9mm。滚压辊12外周的宽度可以根据需要热封材料和需要热封的宽度的性质调整，不受限制，在一个实施例中，滚压辊需要对电芯外部的铝覆膜进行热封，则滚压辊12的外周的宽度优选为8mm至12mm。

滚压辊12需要选用耐高温的材料，比如陶瓷或者硅胶，优选硅胶，硅胶具有一定的弹性且耐高温，硅胶的硬度和弹性滚过铝覆膜时可以使铝覆膜更加平整。

热封辊13同样包括圆柱形主体辊和位于主体辊的轴向两端的导流段，热封辊13的导流段的直径沿热封辊13的主体辊的轴向朝向热封辊13的端面逐渐缩小，和滚压辊12情况一致，热封辊13的导流段也可以为圆锥形，也可以为弧形，热封辊13的导流段的倾斜角和最小直径也可以根据热封辊13的主体辊直径大小确定，在图2所示的实施例中，热封辊13的直径和滚压辊12一致，所以热封辊13导流段所在的平面与轴线之间的夹角范围也为3°至10°。为了使热封辊13更顺畅的热封，滚压辊12的外周略大于热封辊13的宽度，滚压辊12能够为热封辊13提供更宽的热封通道，方便热封辊13热封，在图2所示的实施例中，热封辊13的宽度范围6mm至9mm。

本发明还涉及一种用于电芯的铝覆膜的热封装置200，包括上述的热封封头100，可以理解地，该热封装置还包括其他部件，比如驱动装置、控制装置、切刀装置还有机架等，热风装置、驱动装置、控制装置和切刀装置均设置于机架上，控制装置可控制热封装置200和驱动装置的运行，本领域技术人员可以理解，热封装置200的零部件可以有多种不同方式，但是只要涉及到本发明的热封封头100都属于本发明的保护范围。

本发明还包括一种电芯热封方法，将电芯放置铝覆膜内，用铝覆膜覆盖电芯并延伸超出电芯，对铝覆膜延伸超出电芯的部分进行第一次热封，应用上述的热封装置200对第一次热封后的电芯上的铝覆膜再次热封，使得滚压辊12和热封辊13依次滚过铝覆膜。本领域技术人员应理解，电芯铝覆膜热封需要进行第一次热封和第二次热封，第一次热封后铝覆膜包覆电芯后再注入电解液，所以第一次热封不会出现因为热封而使电解液腐蚀铝覆膜的情况，即第一次热封可以使用本发明的热封装置200，也可以使用一般的其他热封装置。第一次热封后注入电解液，电解液经过一段时间发生化学反应会产生气体，所以第一次热封后铝覆膜会预留气体缓冲气囊，静止一段时间后，再进行第二次热封将气囊的部分切除，并将整个电芯外平整的包覆铝覆膜，如果第二次热封时铝覆膜中的PP层稍有气泡就会造成电解液泄露而腐蚀铝层，整个电芯就报废，所以第二次热封对电芯外部的成型十分重要，对铝覆膜的热封质量要求也至关重要，本发明的热封装置200专门针对第二次热封而设计，通过滚压辊12和热封辊13，能够保证第二次热封的平整性，从而保证整个电芯的质量，提高电芯的成品率。

针对电芯的铝覆膜热封时，滚压辊12和热封辊13的速度范围为50mm/s至200mm/s，热封辊13的温度范围为150℃至240℃。本发明技术人员应理解，本发明的热封装置200也可以用于其他方面的热封，针对不同的产品需要调整不同的速度和温度，或者调整热封辊13和滚压辊12的参数。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (11)

1.一种热封封头，其特征在于，所述热封封头包括：

上封头，所述上封头包括：

支架；

滚压辊，所述滚压辊连接至所述支架；以及

热封辊，所述热封辊内设有加热装置，且所述热封辊与所述滚压辊间隔开并且连接至所述支架，

所述滚压辊设置于热封方向的上游，所述热封辊设置于热封方向的下游，且所述滚压辊的宽度大于所述热封辊的宽度；

其中所述滚压辊和所述热封辊的轴线彼此平行，且所述滚压辊和所述热封辊沿垂直于轴线的方向彼此对齐。

2.根据权利要求1所述的热封封头，其特征在于，所述热封封头还包括：

下封头，所述下封头和所述上封头相对设置。

3.根据权利要求1所述的热封封头，其特征在于，所述滚压辊包括位于轴向两端的导流段，所述导流段的直径沿轴向朝向所述滚压辊的端面逐渐缩小。

4.根据权利要求1所述的热封封头，其特征在于，所述热封辊包括位于轴向两端的导流段，所述导流段的直径沿轴向朝向所述热封辊的端面逐渐缩小。

5.根据权利要求3所述的热封封头，其特征在于，所述导流段为锥体，所述导流段与所述轴线之间夹角范围为3°至10°。

6.根据权利要求1所述的热封封头，其特征在于，所述滚压辊的宽度范围8mm至12mm。

7.根据权利要求1所述的热封封头，其特征在于，所述热封辊的宽度范围6mm至9mm。

8.一种用于电芯的铝覆膜的热封装置，其特征在于，所述热封装置包括根据权利要求1至7任意一项所述的热封封头。

9.一种电芯热封方法，其特征在于，包括：

将电芯放置在铝覆膜内，所述铝覆膜覆盖所述电芯并延伸超出所述电芯；

对所述铝覆膜延伸超出所述电芯的部分进行第一次热封；以及

应用根据权利要求8所述的热封装置对所述第一次热封后的所述电芯上的所述铝覆膜再次热封，使得所述滚压辊和所述热封辊依次滚过所述铝覆膜。

10.根据权利要求9所述的电芯热封方法，其特征在于，所述滚压辊和所述热封辊的速度范围为50mm/s至200mm/s。

11.根据权利要求9所述的电芯热封方法，其特征在于，所述热封辊的温度范围为150℃至240℃。