CN114614104A - 叠片方法和锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叠片方法和锂电池，所述叠片方法包括步骤：将两层隔膜重叠；将两层所述隔膜粘合，形成带有开口的隔膜袋；将第一极片放入所述隔膜袋，形成复合片，将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，形成层叠体。上述叠片方法，将两层隔膜制成带有开口的隔膜袋，将第一极片放入隔膜袋，形成复合片，复合片的隔膜边缘得到强化，不易发生褶皱、卷边，避免因隔膜破损、偏移导致的锂电池内部短路，提高复合片的可靠性和安全性，将至少两个复合片和至少两个第二极片依次重叠，形成层叠体，层叠体的安全性也得到保证，且复合片利于叠片、减少了工序、工艺简单，上述叠片方法不仅保证了锂电池的电芯安全性，还提高了锂电池的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及叠片方法和锂电池。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池，即充电电池，它主要依靠理离子在正极和负极之间移动来工作。随着电子技术的发展，锂离子电池得到了广泛的应用，大多数电子产品均采用锂离子电池作为其电源，锂离子电池的基本结构包括正极片、负极片和正极片与负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜之间的设置方式常用的有叠片式和卷绕式两种，正极片、负极片和隔膜之间通过叠片方式或卷绕方式形成电芯，而通过卷绕方式得到电芯阻抗较大且工艺复杂，通过叠片方式得到的电芯阻抗虽然较卷绕式电芯的阻抗小，但是又存在叠片电芯安全性差的问题。
发明内容
基于此，有必要针对锂电池叠片式电芯安全性差的问题，提供一种工艺简单、电芯安全性好、生产效率高的叠片方法。
一种叠片方法，所述叠片方法包括步骤：
将两层隔膜重叠；
将两层隔膜粘合，形成带有开口的隔膜袋；
将第一极片放入所述隔膜袋，形成复合片，将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，形成层叠体。
在其中一个实施例中，将所述隔膜包覆在所述层叠体上，将所述隔膜固定，形成电芯。
在其中一个实施例中，将两层所述隔膜的边缘粘合形成封边，在两层所述隔膜之间形成封闭的容纳空间；
沿平行于所述隔膜宽度的方向，将所述容纳空间均匀划分成至少两份，将划分处粘合，并于粘合处将两层所述隔膜分切；
沿两层所述隔膜的纵向中线，将两层所述隔膜分切，形成带有开口的隔膜袋。
在其中一个实施例中，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片；或所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片；将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，形成最上层和最下层均为所述负极片的层叠体；或形成最上层和最下层均为所述复合片并且所述复合片内装有所述负极片的层叠体。
在其中一个实施例中，所述第一极片放入所述隔膜袋后，所述隔膜袋的内腔与所述第一极片之间留有间隙。
在其中一个实施例中，将第一极片放入所述隔膜袋，并将所述第一极片与所述隔膜袋压合，形成复合片；和/或,
将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，并进行压合，形成层叠体。
在其中一个实施例中，所述压合为热压固化。
在其中一个实施例中，所述第一极片的极耳从所述隔膜袋的开口处露出；和/或；
所述第二极片的极耳靠近所述隔膜袋开口的一侧；或,
所述第二极片的极耳远离所述隔膜袋开口的一侧。
在其中一个实施例中，在所述电芯上贴识别码。
本发明还提供一种锂电池，根据上述的叠片方法制作而成。
上述叠片方法，将两层隔膜制成带有开口的隔膜袋，将第一极片放入隔膜袋，形成复合片，复合片的隔膜边缘得到强化，不易发生褶皱、卷边，避免了因隔膜破损、偏移导致的锂电池内部短路，提高了复合片的可靠性和安全性，将至少两个所述复合片和至少两个第二极片依次重叠，形成层叠体，层叠体的安全性也得到保证，且复合片利于叠片、减少了工序、工艺简单，上述叠片方法不仅保证了锂电池的电芯安全性，还提高了锂电池的生产效率。
上述锂电池，通过上述的叠片方法制作而成，电芯的安全性好，生产工艺简单，生产效率高。
附图说明
图1为一实施例中的隔膜示意图；
图2为一实施例中的隔膜封边示意图；
图3为一实施例中的隔膜袋结构示意图；
图4为一实施例中的第一极片结构示意图；
图5为一实施例中的复合片结构示意图；
图6为一实施例中的层叠体结构示意图；
图7为一实施例中的层叠体的另一结构示意图；
图8为一实施例中的包覆隔膜的电芯体结构示意图；
图9为一实施例中的电芯体结构示意图。
标号说明：
10、隔膜；20、第一极片；30、复合片；40、层叠体；
11、封边；12、分切间隙；13、隔膜袋；21、极耳；41、胶带；42、识别码。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
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”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
锂离子电池是一种二次电池，即充电电池，它主要依靠理离子在正极和负极之间移动来工作。随着电子技术的发展，锂离子电池得到了广泛的应用，大多数电子产品均采用锂离子电池作为其电源，锂离子电池的基本结构包括正极片、负极片和正极片与负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜之间的设置方式常用的有叠片式和卷绕式两种，正极片、负极片和隔膜之间通过叠片方式或卷绕方式形成电芯，而通过卷绕方式得到电芯阻抗较大且工艺复杂，通过叠片方式得到的电芯阻抗虽然较卷绕式电芯的阻抗小，但是又存在叠片电芯安全性差的问题。基于此，有必要针对锂电池叠片式电芯安全性差的问题，提供一种工艺简单、电芯安全性好、生产效率高的叠片方法。
参阅图3至图6，图3示出了本发明一实施例中的隔膜袋13结构示意图，图4示出了本发明一实施例中的极片结构示意图，图5示出了本发明一实施例中的复合片30结构示意图，图6示出了本发明一实施例中的层叠体40结构示意图，本发明一实施例提供了的一种叠片方法，包括步骤：
将两层隔膜10重叠；
将两层隔膜10粘合，形成带有开口的隔膜袋13；
将第一极片20放入隔膜袋13，形成复合片30，将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，形成层叠体40。
上述叠片方法，将两层隔膜10制成带有开口的隔膜袋13，将第一极片20放入隔膜袋13，形成复合片30，复合片30的隔膜10边缘得到强化，不易发生褶皱、卷边，避免了因隔膜10破损、偏移导致的锂电池内部短路，提高了复合片30的可靠性和安全性，将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，形成层叠体40，层叠体40的安全性也得到保证，且复合片30利于叠片、减少了工序、工艺简单，上述叠片方法不仅保证了锂电池的电芯安全性，还提高了锂电池的生产效率。
结合图8所示，图8为一实施例中的包覆隔膜10的电芯体结构示意图，为了使锂电池电芯结构稳定，可选地，在其中一个实施例中，将隔膜10包覆在层叠体40上，将隔膜10固定，形成电芯。通过将隔膜10包覆于层叠体40，一方面进一步稳定层叠体40的结构，防止碰撞对锂电池电芯的影响，另一方面通过隔膜10的保护作用，保护层叠体40的外表，防止毛刺、异物等损伤层叠体40而影响到锂电池电芯的性能。
可选地，在其中一个实施例中，将隔膜10包覆在层叠体40上，在层叠体40上贴胶带41，通过胶带41将隔膜10固定，形成电芯，提高电芯的结构稳定性。
可选地，在其中一个实施例中，隔膜10选为高分子薄膜或陶瓷隔膜或无纺布。
结合图1和图2所示，图1为一实施例中的隔膜10示意图，图2为一实施例中的隔膜10的封边11的示意图，可选地，在其中一个实施例中，上述叠片方法包括步骤；
将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11，在两层隔膜10之间形成封闭的容纳空间；
沿平行于隔膜10宽度的方向，将容纳空间均匀划分成至少两份，将划分处粘合，并于粘合处将两层隔膜10分切；
沿两层隔膜10的纵向中线，将两层隔膜10分切，形成带有开口的隔膜袋13。隔膜袋13制作工艺简单、易于生产，隔膜袋13的开口便于装入极片，通过将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11使隔膜袋13结构更稳定，有利于提高锂电池电芯的安全性和可靠性。
可选地，在其中一个实施例中，上述叠片方法包括步骤；
将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11，在两层隔膜10之间形成封闭的容纳空间；
先沿两层隔膜10的纵向中线，将两层隔膜10分切；
再沿平行于隔膜10宽度的方向，将容纳空间均匀划分成至少两份，将划分处粘合，并于粘合处将两层隔膜10分切，形成带有开口的隔膜袋13。隔膜袋13制作工艺简单、易于生产，隔膜袋13的开口便于装入极片，通过将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11使隔膜袋13结构更稳定，有利于提高锂电池电芯的安全性和可靠性。
结合图2所示，可选地，在其中一个实施例中，将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11，在两层隔膜10之间形成封闭的容纳空间；沿平行于隔膜10宽度的方向，将容纳空间均匀划分成至少两份，在划分处的中部留有分切间隙12，将划分处粘合，分切间隙12不粘合，再于分切间隙12将两层隔膜10分切；沿两层隔膜10的纵向中线，将两层隔膜10分切，形成带有开口的隔膜袋13。通过分切间隙12分切隔膜10，保证粘合处平整完好，防止隔膜10褶皱卷边，提高隔膜袋13的质量、可靠性。
可选地，在其中一个实施例中，将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11，粘合方式为焊接，焊接两层隔膜10的边缘，形成封边11。
可选地，在其中一个实施例中，将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11，粘合方式为焊接，焊接两层隔膜10的边缘，形成宽度为3mm至8mm的封边11，保证封边11的强度的同时提供足够的加工余量，便于后续精切以提高封边11质量。
可选地，在其中一个实施例中，将两层隔膜10的边缘粘合形成封边11，在两层隔膜10之间形成封闭的容纳空间；沿平行于隔膜10宽度的方向，将容纳空间均匀划分成至少两份，将划分处粘合，并于粘合处将两层隔膜10分切，分切后精切封边11，通过至少一次切割封边11完成精切，精切至封边11的宽度为2mm，保证封边11的质量和强度的同时节省空间，减小电芯体积、重量，具体地，于分切间隙12将两层隔膜10分切，分切后精切封边11，通过至少一次切割封边11完成精切，精切至封边11的宽度为2mm，进一步保证封边11质量；沿两层隔膜10的纵向中线，将两层隔膜10分切，分切后精切封边11，通过至少一次切割封边11完成精切，精切至封边11的宽度为2mm，保证封边11的强度的同时节省空间，减小电芯体积、重量。
结合图4所示，可选地，在其中一个实施例中，第一极片20为负极片，第二极片为正极片。可选地，在其中一个实施例中，第一极片20为正极片，第二极片为负极片。
可选地，在其中一个实施例中，上述叠片方法包括步骤：
将锂的磷酸盐、锂的硅酸盐、锂的钒系材料、钻酸锂、锰酸锂中的一种或几种制成正极活性层；
将碳材料、锡合金、硅合金、硅、锡、锗中的一种或多种制成负极活性层；
在铝箔上两面涂覆正极活性层、粘结剂、导电剂，制成正极片；
在铜箔上，两面涂覆负极活性材料、粘结剂、导电剂，制成负极片。
当电池充电时，锂离子从正极活性层中脱嵌，电解液中的锂离子嵌入到负极活性层中，放电时负极活性层将嵌入的锂离子重新释放到电解液中，完成循环。
结合图6和图7所示，图7为一实施例中的层叠体40的另一结构示意图，可选地，在其中一个实施例中，将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，形成最上层和最下层均为负极片的层叠体40。
可选地，在其中一个实施例中，将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，形成最上层和最下层均为复合片30并且复合片30内装有负极片的层叠体40，负极片较正极片更软，将负极片装入隔膜袋13形成的层叠体40更利于叠片操作。
结合图5所示，为了进一步提高层叠体40的安全性、可靠性，可选地，在其中一个实施例中，第一极片20放入隔膜袋13后，隔膜袋13的内腔与第一极片20之间留有间隙，避免极片之间发生直接接触导致电芯内部短路，提高了层叠体40的安全性、可靠性。
可选地，在其中一个实施例中，将第一极片20放入隔膜袋13，并将第一极片20与隔膜袋13压合，形成复合片30，通过压合提高复合片30的稳定性。
结合图6和图7所示所示，可选地，在其中一个实施例中，将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，并进行压合，形成层叠体40，通过压合提高层叠体40的稳定性。
优选地，在其中一个实施例中，将第一极片20放入隔膜袋13，并将第一极片20与隔膜袋13压合，形成复合片30，通过压合提高复合片30的稳定性，再将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，并进行压合，形成层叠体40，通过压合提高层叠体40的稳定性，进一步提高了电芯整体的外观品质、结构稳定性及可靠性。
可选地，在其中一个实施例中，压合为热压固化，通过将第一极片20放入隔膜袋13，并将第一极片20与隔膜袋13热压固化，形成复合片30，提高复合片30的结构稳定性，防止搬运或叠片时复合片30内的极片移动错位，提高电芯的可靠性，保证电芯性能；将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，并进行热压固化，形成层叠体40，提高层叠体40的结构稳定性，防止搬运或叠片时层叠体40发生移动错位，进一步提高电芯的可靠性，保证电芯性能。可选地，热压固化的压力设定为6吨至10吨，热压固化的温度设定为80℃至110℃，保证热压固化效果，稳定复合片30和层叠体40，保证电芯的可靠性和安全性，同时，不会影响电解液的浸润，能够改善电芯的浸润效果。
结合图5所示，为了提高锂电池的电芯性能，可选地，在其中一个实施例中，第一极片20的极耳21从隔膜袋13的开口处露出，保证极耳21与极柱有效接触，减小电芯阻抗。
结合图7所示，可选地，在其中一个实施例中，第一极片20的极耳21从隔膜袋13的开口处露出，再将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，重叠时，第二极片的极耳21靠近隔膜袋13开口的一侧，节省了电芯占用空间，减小了锂电池的体积。
结合图6所示，可选地，在其中一个实施例中，第一极片20的极耳21从隔膜袋13的开口处露出，再将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，重叠时，第二极片的极耳21远离隔膜袋13开口的一侧，防止层叠时第一极片20与第二极片互相干扰，便于叠片。
结合图9所示，图9为一实施例中的电芯体结构示意图，可选地，在其中一个实施例中，在电芯上贴识别码42，便于对异常电芯进行定位、信息追溯。
可选地，在其中一个实施例中，在电芯上贴识别码42并压实，防止识别码42脱落。
本发明还提供一种锂电池，根据上述的叠片方法制作而成。
可选地，锂电池还包括极柱和壳体，电芯设置于壳体内，电芯与壳体固定连接，极柱与壳体焊接连接，电芯的极耳21与极柱焊接连接。
上述叠片方法，将两层隔膜10制成带有开口的隔膜袋13，将第一极片20放入隔膜袋13，形成复合片30，复合片30的隔膜10边缘得到强化，不易发生褶皱、卷边，避免了因隔膜10破损、偏移导致的锂电池内部短路，提高了复合片30的可靠性和安全性，将至少两个复合片30和至少两个第二极片依次重叠，形成层叠体40，层叠体40的安全性也得到保证，且复合片30利于叠片、减少了工序、工艺简单，上述叠片方法不仅保证了锂电池的电芯安全性，还提高了锂电池的生产效率。
上述锂电池，通过上述的叠片方法制作而成，电芯的安全性好，生产工艺简单，生产效率高。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种叠片方法，其特征在于，所述叠片方法包括步骤：
将两层隔膜重叠；
将两层隔膜粘合，形成带有开口的隔膜袋；
将第一极片放入所述隔膜袋，形成复合片，将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，形成层叠体。
2.根据权利要求1所述的叠片方法，其特征在于，将所述隔膜包覆在所述层叠体上，将所述隔膜固定，形成电芯。
3.根据权利要求1所述的叠片方法，其特征在于，将两层所述隔膜的边缘粘合形成封边，在两层所述隔膜之间形成封闭的容纳空间；
沿平行于所述隔膜宽度的方向，将所述容纳空间均匀划分成至少两份，将划分处粘合，并于粘合处将两层所述隔膜分切；
沿两层所述隔膜的纵向中线，将两层所述隔膜分切，形成带有开口的隔膜袋。
4.根据权利要求3所述的叠片方法，其特征在于，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片；或所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片；将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，形成最上层和最下层均为所述负极片的层叠体；或形成最上层和最下层均为所述复合片并且所述复合片内装有所述负极片的层叠体。
5.根据权利要求1所述的叠片方法，其特征在于，所述第一极片放入所述隔膜袋后，所述隔膜袋的内腔与所述第一极片之间留有间隙。
6.根据权利要求1所述的叠片方法，其特征在于，将第一极片放入所述隔膜袋，并将所述第一极片与所述隔膜袋压合，形成复合片；和/或,
将至少两个所述复合片和至少两个所述第二极片依次重叠，并进行压合，形成层叠体。
7.根据权利要6所述的叠片方法，其特征在于，所述压合为热压固化。
8.根据权利要求1至7任一项所述的叠片方法，其特征在于，所述第一极片的极耳从所述隔膜袋的开口处露出；和/或；
所述第二极片的极耳靠近所述隔膜袋开口的一侧；或,
所述第二极片的极耳远离所述隔膜袋开口的一侧。
9.根据权利要求1至7任一项所述的叠片方法，其特征在于，在所述电芯上贴识别码。
10.一种锂电池，其特征在于，根据权利要求1-9中任一项所述的叠片方法制作而成。
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