CN115275458A - 一种翻盖薄膜电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻盖薄膜电池及其制备方法，属于电池技术领域。该翻盖薄膜电池包括电极以及位于所述电极的两侧的封装膜，所述封装膜包括金属层，所述金属层与所述电极相连接并且用做电极极耳。本申请的翻盖薄膜电池在电极的两侧设置有用于封装电池的封装膜，通过封装膜设置有与电极相连接的金属层，金属层不仅可用于汇集电极电流，还可用于电极极耳与外部电路连接，从而使电池节约了集电极的生产材料，降低了电池生产成本，并且减少了焊接电极极耳的工序，简化了生产工艺，提高了生产效率。

Description

一种翻盖薄膜电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种翻盖薄膜电池及其制备方法。

背景技术

软包电池封装的意义与目的在于使用高阻隔性的软包装材料将电芯内部与外部完全隔绝，使内部处于真空、无氧、无水的环境。以软包锂离子电池为例，目前软包锂电池封装工序有铝塑膜的冲坑、侧封、顶封、注液和预封、静置化成和二次封装，而传统薄膜锂离子电池的制备是基于软包电池的封装工艺，通过减少软包电池的电极层数而制得。由于薄膜电池的电极材料和电解液远少于软包电池，因此薄膜电池在化成过程中产生的气体容易使电极材料和电解液分离，阻碍静置化成工序的完成。此外，薄膜电池在化成的过程中生成的气体也远比软包电池的少，因此薄膜电池的预封结构中用来存储生成气体的空间也可以相应减少，薄膜电池在结构上相较于软包电池更为简单。但相对于软包电池，薄膜电池的体积更小，如果完全复制软包电池的生产工艺，其生产工序依然较为繁琐，生产成本较高，故不利于大规模生产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种翻盖薄膜电池及其制备方法，旨在解决现有的薄膜电池的生产工序繁琐的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种翻盖薄膜电池，包括电极以及位于所述电极的两侧的封装膜，所述封装膜包括金属层，所述金属层与所述电极相连接并且用做电极极耳。

可选地，所述封装膜还包括连接于所述金属层一侧的填充层，所述填充层开设有填充槽，所述电极设置于所述填充槽内；

其中，还包括两个电极，所述两个电极的填充层热转变温度不同。

可选地，所述封装膜还包括位于所述金属层一侧的绝缘层，所述绝缘层一侧设置有胶层，所述绝缘层通过所述胶层与所述金属层连接，所述金属层与所述电极相连接；

所述绝缘层设置有开口，所述开口的底壁延伸至所述金属层的一端面，所述绝缘层上开设有翻盖。

可选地，所述绝缘层包括内绝缘层、外绝缘层，所述外绝缘层与所述内绝缘层连接，所述内绝缘层与所述金属层连接，所述翻盖设置于所述外绝缘层上。

可选地，所述金属层上开设有排气孔，所述翻盖铺设于所述排气孔上。

可选地，所述内绝缘层上设置有减薄区域，所述填充层、所述金属层包围形成有电极区域，所述排气孔的一端与所述减薄区域连接，所述排气孔的另一端与所述电极区域连接。

可选地，所述翻盖与所述金属层之间设置有疏水层；

或，翻盖与所述内绝缘层之间设置有疏水层。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种翻盖薄膜电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

向电池的电极区域填充电极材料以及电解液；

在所述电极区域的两侧依次封装金属层、绝缘层，形成薄膜电池；

其中，所述绝缘层上开设有通槽，以使位于所述通槽一侧的金属层形成薄膜电池的电极极耳。

可选地，还包括如下步骤：

在所述绝缘层上开设翻盖；

揭开所述翻盖，通过所述金属层上预设的排气孔排出所述电极材料与所述电解液静置化成后产生的气体；

将热熔件封装所述排气孔，且将所述翻盖覆盖所述排气孔；

固定所述翻盖。

可选地，所述揭开所述翻盖，通过所述金属层上预设的排气孔排出所述电极材料以及所述电解液静置化成后产生的气体的步骤包括：

通过夹具夹持所述电极区域的两侧面，且通过设置在所述夹具内两侧的散热层对所述电极区域进行散热。

本技术方案的翻盖薄膜电池，包括电极以及位于所述电极的两侧的封装膜，所述封装膜包括分别与所述电极相连接且用于电极极耳的金属层。本申请的翻盖薄膜电池在电极的两侧设置有用于封装电池的封装膜，通过封装膜设置有与电极相连接的金属层，金属层不仅可用于汇集电极电流，还可用于电极极耳与外部电路连接，从而使电池节约了集电极的生产材料，降低了电池生产成本，并且减少了焊接电极极耳的工序，简化了生产工艺，提高了生产效率。本技术方案还针对薄膜电池在静置化成的过程中产生气体的特性，在封装膜上设置排气孔以及翻盖结构，通过排气孔将有限的化成气体以简单的方式进行排除，从而简化了二次封装工艺。

附图说明

图1为本发明翻盖薄膜电池一实施例的结构爆炸图；

图2为本发明翻盖薄膜电池一实施例的俯视图；

图3为本发明封装膜一实施例的截面图；

图4为本发明翻盖与排气孔一实施例的结构示意图；

图5为本发明翻盖与排气孔另一实施例的结构示意图；

图6为本发明翻盖与排气孔又一实施例的结构示意图；

图7为本发明翻盖与排气孔再一实施例的结构示意图；

图8为本发明翻盖与排气孔另一实施例的结构示意图；

图9为本发明排气孔封装步骤一实施例的流程示意图；

图10为本发明夹具夹持翻盖区域一实施例的示意图；

图11为本发明夹具一实施例的使用示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

薄膜电池在结构上相较于软包电池更为简单。但相对于软包电池，薄膜电池的体积更小，制备时精准要求更高，导致薄膜电池的生产工序较为繁琐。

本发明的主要目的在于提供一种翻盖薄膜电池及其制备方法，旨在解决现有的薄膜电池的生产工序繁琐的技术问题。

请参阅图1-图11，本申请的翻盖薄膜电池一实施例中，该翻盖薄膜电池包括电极4以及位于所述电极4的两侧的封装膜，所述封装膜包括金属层2，所述金属层2与所述电极4相连接并且用做电极极耳。

在本实施例中，本翻盖薄膜电池采用锂离子电池。该翻盖薄膜电池包括隔膜5，隔膜的两侧分别设置电极4，而电极的外侧分别设置金属层2，金属层2呈矩形片状结构。具体的，隔膜5是一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜上有微孔结构，可以让锂离子自由通过，从而实现离子的移动；电极4包括正极、负极，正极为活性材料，一般采用锰酸锂或者钴酸锂，或镍钴锰酸锂材料；负极一般采用石墨，或近似石墨结构的碳。接近正极的金属层为正极金属层，正极金属层呈矩形片状结构，正极金属层其采用铝箔；而接近负极的金属层为负极金属层，其同样呈矩形片状结构，负极金属层采用铜箔。可以理解的是，本实施例的金属层2还可以采用其他的形状结构，金属层2不仅可作为封装膜对电极进行封装，且由于金属层2与电极4相连接，金属层2相当于电池的集流体，金属层2具备导电特性，金属层2可将活性物质产生的电流汇集输出，以及将电极电流输入给活性物质。此外，由于金属层可传导电流，其可用做电极极耳与外部电路连接，以此省去电极极耳的焊接，简化薄膜电池的生产工艺。

本申请的翻盖薄膜电池在电极的两侧设置有用于封装电池的封装膜，通过封装膜设置有分别与电极相连接的金属层，金属层不仅可用于汇集电极电流，还可用于电极极耳与外部电路连接，从而节约了集电极的生产材料，降低了电池生产成本，并且减少了焊接电极极耳的工序，简化了生产工艺，提高了生产效率。

进一步地，在一实施例中，所述封装膜还包括连接于所述金属层2一侧的填充层3，所述填充层3开设有填充槽7，所述电极4设置于所述填充槽7内。

在本实施例中，隔膜5两侧的两个电极的填充层3均采用热塑材料，从而使本翻盖薄膜电池可通过热压的方式封装电池电解液。填充层3作为封装膜，不仅用于封装电池，同时由于其开设有呈矩形结构状的填充槽7，而隔膜5与金属层2分别连接填充槽7的两侧面，因此电极4可填充于填充槽7内。如此设置，通过直接在封装膜上设置填充结构，相对于软包电池的制备工艺，本翻盖薄膜电池减少了对包装膜冲坑的步骤，以此简化了生产工艺，提高生产效率。

此外，本翻盖薄膜电池的两个电极的填充层热转变温度不同。热转变温度是材料的固有属性，相当于熔点，本实施例通过将两个电极的填充层的设置不同的转变温度的设计，可使高转变温度的材料在热封情况下不被融化，可保持两层金属层2有一定的绝缘间隔，从而避免电池短路。

值得注意的事，在其他实施例中，当翻盖薄膜电池通过胶封的方式进行封装，填充层3与金属层2之间通过胶层粘接，填充层3则无需采用热塑材料。

进一步地，在一实施例中，所述封装膜还包括位于所述金属层一侧的绝缘层1，所述绝缘层1一侧设置有胶层，所述绝缘层1通过所述胶层与所述金属层2连接，所述金属层2与所述电极4相连接；

所述绝缘层1设置有开口6，所述开口6的底壁延伸至所述金属层2的一端面，所述绝缘层1上开设有翻盖10。

在本实施例中，绝缘层1作为封装膜的最外层，为了保证绝缘层1热压过程中不变形，绝缘层1优选地采用耐高温塑料材质。绝缘层1分别设置在正、负两极的金属层的一侧，绝缘层1通过胶层与金属层2连接。其中一侧的绝缘层，其一端设置有两个开口6，两个开口6的底壁分别延伸至正、负两极的金属层。具体的，请参考图1，位于相对底层的填充层，以及位于相对顶层的填充层、金属层均开设有相对应位置的开口，因此位于底层的金属层2的一端面，可透过前述的开口而暴露于顶层的绝缘层的右侧的开口，从而用作于电极极耳与外部电路连接；而位于相对顶层的金属层则直接暴露于顶层的绝缘层的左侧的开口，从而用作于另一电极极耳与外部电路连接。因此，位于顶层的绝缘层1的两个开口6可分别作为正、负极极耳，从而使得本翻盖薄膜电池的制备省略了焊接电极极耳的工序，简化了生产工艺，提高了生产效率。

进一步地，在一实施例中，所述金属层2上开设有排气孔9，所述翻盖10铺设于所述排气孔9上。

在薄膜电池生产过程中，由于待充电激活的材料往往化学性质比较稳定，电极材料一般采用待充电激活的材料，随后再给电极材料充电，得到电极放电的活性材料，这一过程称为化成过程。在化成过程中，由于电极材料和电解液发生副反应生成气体，而排气9则用于排出该气体。具体的，金属层2上开设有排气孔9，气体通过穿过金属层2的排气孔，以及穿过绝缘层1的翻盖从而排出封装膜外。

可选地，在其他实施例中，所述绝缘层1包括依次连接所述金属层一侧的内绝缘层、外绝缘层，所述翻盖10设置于所述外绝缘层上，所述翻盖10与所述内绝缘层之间设置有疏水层11。所述内绝缘层采用热塑性材质，所述内绝缘层与所述外绝缘层通过粘接剂连接。

此外，为了排出化成气体，所述内绝缘层上设置有减薄区域8。该减薄区域8为结构弱点，其厚度较薄，翻盖薄膜电池产生化成气体后，通过气体压强可以冲破该减薄区域8。具体而言，所述电极4的一侧设置有隔膜5，所述隔膜5与所述填充层3、所述金属层2密封形成有电极区域，所述排气孔9的一端与所述减薄区域8连接，所述排气孔的另一端与所述电极区域连接。如此设置，电极材料和电解液发生副反应而生成的化成气体，可通过排气孔9以及减薄区域8而排出绝缘层外。

值得注意的是，在其他实施例中，当电池采用固态凝胶电解液时可省略隔膜，填充层和金属层密封电解液继而形成电极区域。

进一步地，在一实施例中，翻盖10用于覆盖完成排气工序的排气孔9，使电池内部保持密封环境。请参考图4-图8，图4-图8所示出不同的实施例的排气孔9与翻盖10的结构。在这些实施例里，翻盖10设置于所述电极区域上，排气孔9的数量可以为一个或多个，排气孔9可以为任意形状，例如圆孔状、矩形状；而相应的翻盖10也可以设置为一个或多个，翻盖10同样可以为任意形状。翻盖10覆盖的区域不做限制，可以局部覆盖翻盖区域，也可以完全覆盖翻盖区域，翻盖的区域大于电极区域，这样后面通过夹子散热更加有效。

在一实施例中，电池的电极的两侧均可排气结构，因此翻盖10可以设置在电池的正面也可以设置在电池的反面，或两面均设置翻盖10。此外，在本实施例中翻盖10覆盖在翻盖区域14上，但在其他实施例翻盖10可以不完全覆盖翻盖区域14，因此对于翻盖的位置及面积在此不予限制。

进一步地，在一实施例中，所述内绝缘层两侧均设置有胶层，所述外绝缘层通过所述胶层与所述内绝缘层连接，所述内绝缘层通过所述胶层与所述金属层连接。翻盖10设置于外绝缘层上，内绝缘层与所述金属层2之间设置有疏水层11，疏水层11采用硅油。翻盖的区域通过光滑的疏水层11进行分离的。具体的，当内绝缘层或者填充层3采用热塑材料时，可以通过热压的方式使其和金属层紧密贴合；而不采用热压的方式结合时，则可通过胶层粘接；对于翻盖的设置，金属层或者内绝缘层与外绝缘层通过胶层粘接的，而翻盖的区域通过光滑的疏水层11进行分离的。

值得注意的是，在某一实施例的绝缘层不设有内绝缘层，而疏水层11则位于绝缘层上的翻盖10与金属层2之间。

综上所述，本技术方案还针对薄膜电池在静置化成的过程中产生气体的特性，在封装膜上设置排气孔以及翻盖结构，通过排气孔将有限的化成气体以简单的方式进行排除，从而简化了二次封装工艺；同时，通过下述翻盖薄膜电池的制备方法所涉及到的散热方式，解决了翻盖薄膜电池的快速充电的散热问题，大大提高了翻盖薄膜电池的生产和充电效率。此外，本技术方案的排气孔与翻盖设计不仅适用锂离子电池，还可适用于其他需化成生成气体的电池体系。

本发明还提供一种翻盖薄膜电池的制备方法，在翻盖薄膜电池的制备方法一实施例中，所述制备方法包括如下步骤：

S10：向电池的电极区域填充电极材料以及电解液；

S20：在所述电极区域的两侧依次封装金属层、绝缘层，形成薄膜电池；

其中，所述绝缘层上开设有通槽，以使位于所述通槽一侧的金属层形成薄膜电池的电极极耳。

本实施例的制备方法制备的翻盖薄膜电池，通过热压的方式依次在电极区域的两侧依次封装金属层、绝缘层。本翻盖薄膜电池通过设置与电极相连接的金属层，金属层不仅可用于汇集电极电流，还可用于电极极耳与外部电路连接，从而使电池节约了集电极的生产材料，降低了电池生产成本；并且通过在救援层上开设有通槽，以使位于通槽一侧的金属层形成薄膜电池的电极极耳，以此减少了焊接电极极耳的工序，简化了生产工艺，提高了生产效率。

进一步地，在一实施例中，翻盖薄膜电池的制备方法还包括如下步骤：

S30：在所述绝缘层上开设翻盖；

S40：揭开所述翻盖，通过所述金属层上预设的排气孔排出所述电极材料与所述电解液静置化成后产生的气体；

将热熔件封装所述排气孔，将所述翻盖覆盖所述排气孔；

固定所述翻盖。

请参考图9，在本实施例中，由于翻盖薄膜电池在制备电极时，电极材料与电解液混合反应将产生气体，本实施例的制备方法通过揭开绝缘层上的翻盖，通过金属层2上预设的排气孔连接电极，对电极进行排气。随后，通过热熔件12堵塞排气孔，对排气孔进行封装。最后，通过重新铺盖翻盖，使电极内部形成密封的环境，最后通过贴纸标签粘贴翻盖的边缘，对翻盖进行固定。

进一步地，在一实施例中，所述S40：揭开所述翻盖，通过所述金属层上预设的排气孔排出所述电极材料以及所述电解液静置化成后产生的气体的步骤包括：

S50：通过夹具夹持所述电极区域的两侧面，且通过设置在所述夹具内两侧的散热层对所述电极区域进行散热。

在本实施例中，由于翻盖薄膜电池电极材料和电解液混合并且被填充在填充层内，因此在电极形成的过程中会产生气体，该气体容易导致电极材料和电解液分离，影响电极的制备。为了解决该技术问题，本实施例设计了一种通过夹具从外部对电池施加均匀压力的方法，对电池的翻盖区域14进行夹持与紧压。在该压力下，电解液可完全浸润电极材料，同时让气体排出更迅速。

此外，由于薄膜电池的电极层数较少，厚度较小，其封装的过程中产生的热量难以导散，其中产生的高温不仅容易使封装膜发生卷曲现象，继而造成电池短路，并且高温容易使电解液挥发。为了解决该技术问题，本实施例的制备方法通过在夹具内两侧设置有散热层，该散热层采用导热硅胶，导热硅胶一端与金属层直接接触，另一端与空气接触，因此在夹具内两侧设置有散热层，散热层可提高电池的散热效率，使封装过程中电池内部元件得到保护，有利于翻盖薄膜电池的快速化成和充电。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种翻盖薄膜电池，其特征在于，包括电极以及位于所述电极的两侧的封装膜，所述封装膜包括金属层，所述金属层与所述电极相连接并且用做电极极耳。

2.根据权利要求1所述的翻盖薄膜电池，其特征在于，所述封装膜还包括连接于所述金属层一侧的填充层，所述填充层开设有填充槽，所述电极设置于所述填充槽内；

其中，还包括两个电极，所述两个电极的填充层热转变温度不同。

3.根据权利要求1所述的翻盖薄膜电池，其特征在于，所述封装膜还包括位于所述金属层一侧的绝缘层，所述绝缘层一侧设置有胶层，所述绝缘层通过所述胶层与所述金属层连接，所述金属层与所述电极相连接；

所述绝缘层设置有开口，所述开口的底壁延伸至所述金属层的一端面，所述绝缘层上开设有翻盖。

4.根据权利要求3所述的翻盖薄膜电池，其特征在于，所述绝缘层包括内绝缘层、外绝缘层，所述外绝缘层与所述内绝缘层连接，所述内绝缘层与所述金属层连接，所述翻盖设置于所述外绝缘层上。

5.根据权利要求4所述的翻盖薄膜电池，其特征在于，所述金属层上开设有排气孔，所述翻盖铺设于所述排气孔上。

6.根据权利要求5所述的翻盖薄膜电池，其特征在于，所述内绝缘层上设置有减薄区域，所述填充层、所述金属层包围形成有电极区域，所述排气孔的一端与所述减薄区域连接，所述排气孔的另一端与所述电极区域连接。

7.根据权利要求6所述的翻盖薄膜电池，其特征在于，所述翻盖与所述金属层之间设置有疏水层；

或，翻盖与所述内绝缘层之间设置有疏水层。

8.一种翻盖薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

向电池的电极区域填充电极材料以及电解液；

在所述电极区域的两侧依次封装金属层、绝缘层，形成翻盖薄膜电池；

其中，所述绝缘层上开设有通槽，以使位于所述通槽一侧的金属层形成翻盖薄膜电池的电极极耳。

9.根据权利要求8所述的翻盖薄膜电池的制备方法，还包括如下步骤：

在所述绝缘层上开设翻盖；

揭开所述翻盖，通过所述金属层上预设的排气孔排出所述电极材料与所述电解液静置化成后产生的气体；

将热熔件封装所述排气孔，且将所述翻盖覆盖所述排气孔；

固定所述翻盖。

10.根据权利要求9所述的翻盖薄膜电池的制备方法，所述揭开所述翻盖，通过所述金属层上预设的排气孔排出所述电极材料以及所述电解液静置化成后产生的气体的步骤包括：

通过夹具夹持所述电极区域的两侧面，且通过设置在所述夹具内两侧的散热层对所述电极区域进行散热。

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