CN115548257A - 一种极片、电芯、电芯模组和极片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种极片、电芯、电芯模组和极片制备方法，属于新能源电芯技术领域。该极片包括涂料去和极耳。涂料区包括主体区和裁切区，极耳成型连接于主体区的一侧边。裁切区与主体区平行，裁切区通过第一斜边和第二斜边与主体区连接，第一斜边和第二斜边相对于主体区在宽度方向上的中线对称布置，第一斜边与主体区和裁切区的连接处均具有圆弧倒角，第二斜边与主体区和裁切区的连接处均具有圆弧倒角。采用本发明提供的极片制备方法所制备的极片，能够解决极片在转运和制备过程中容易与传送带或者夹具发生磕碰接触和剐蹭，导致极片上的浆料出现掉料的问题，提高电芯产品的良率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电芯技术领域，特别涉及一种极片、电芯、电芯模组和极片制备方法。
背景技术
刀片电池因其系统能量密度高、成组效率高、安全性能提高等优点，在动力电池系统中逐步广泛应用。目前刀片电池的芯包制备包括电极制备段、芯包装配段、电池化成分容段等多个工序段落。
在相关技术中，在电极制备段将浆料按照一定面密度涂覆在集流体箔材中间，两边留出空白区，该空白区经模切后可作为电池极耳使用。而在完成极耳的模切后，需要按照预设的极片厚度，将连续的集流体箔材分切裁断。而为了方便对分切部位进行定位，在分切前通常会利用V型角刀对集流体箔材进行冲切，以预制出用于分切的缺口。
采用相关技术中的方式完成极耳的制备和极片的分切后，在极片进行转运和制备芯包的过程中，由于极片的V角冲切处和极片裁断处较为尖锐，极片在转运和制备过程中容易与传送带或者夹具发生磕碰接触和剐蹭，导致极片上的浆料出现掉料，造成锂电池产品良率低。
发明内容
本发明实施例提供了一种极片、电芯、电芯模组和极片制备方法，能够解决极片在转运和制备过程中容易与传送带或者夹具发生磕碰接触和剐蹭，导致极片上的浆料出现掉料的问题，提高电芯产品的良率。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种极片，包括：涂料区和极耳，
所述涂料区包括主体区和裁切区，所述主体区和所述裁切区呈矩形，所述极耳成型连接于所述主体区在宽度方向上的一侧边，所述裁切区的宽度小于所述主体区的宽度，所述裁切区的长度小于所述主体区，所述裁切区与所述主体区平行，所述裁切区在宽度方向上的一侧边通过第一斜边与所述主体区在宽度方向上的一侧边连接，所述裁切区在宽度方向上的另一侧边通过第二斜边与所述主体区在宽度方向上的另一侧边连接，所述第一斜边和所述第二斜边相对于所述主体区在宽度方向上的中线对称布置，所述第一斜边与所述主体区和所述裁切区的连接处均具有圆弧倒角，所述第二斜边与所述主体区和所述裁切区的连接处均具有圆弧倒角。
可选地，所述裁切区在宽度方向上远离所述主体区的一侧具有分切边，所述分切边的两端均具有圆弧倒角。
可选地，所述第一斜边和所述第二斜边通过冲切成型。
可选地，所述极片为铜制极片或者铝制极片。
第二方面，本发明实施例提供了一种电芯，包括多个前述第一方面所述的极片，还包括外壳体，所述多个极片层叠布置并组成芯包，相邻两个所述极片的所述极耳在所述主体区的长度方向上反向布置，所述芯包安装于所述外壳体内部，所述外壳体的顶盖两端分别设置有正极柱和负极柱，所述正极柱通过连接片与位于所述芯包一侧的多个所述极耳焊接，所述负极柱通过连接片与位于所述芯包另一侧的多个所述极耳焊接。
可选地，所述芯包外部包覆有绝缘隔膜。
第三方面，本发明实施例提供了一种电芯模组，包括多个前述第二方面所述的电芯，多个所述电芯以两个为一组布置，每组中的两个所述电芯沿所述主体区的长度方向排列且相互抵接，多组所述电芯沿垂直于所述极片的方向排列相互抵接。
第四方面，本发明实施例还提供了一种极片制备方法，适用于制备前述第一方面所述的极片，该极片制备方法包括：
在呈条状的箔材上沿所述箔材的长度方向涂覆电极浆料，以在所述箔材上涂覆出两个呈条状的料区，所述两个料区间隔布置，所述两个料区之间的间距大于所述极耳在所述主体区的长度方向上的长度；
沿所述两个料区之间的所述箔材进行切割，依次在所述两个所述料区的长度方向上切割出多个所述极耳，在所述箔材的长度方向上，所述两个料区上的所述极耳交错布置，直至所述两个料区分离。
可选地，所述两个料区之间的间距为所述极耳在所述主体区的长度方向上的长度的1.1至1.2倍。
可选地，所述极片制备方法还包括：
利用U型圆角切刀由两个所述极耳之间对所述料区进行冲切，以在所述料区上形成U型凹槽；
沿所述U型凹槽的中线将所述料区裁断，以形成所述主体区和所述裁切区。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
采用本发明实施例所提供的极片，由于第一斜边、第二斜边与主体区的连接处均具有圆弧倒角，其在利用传送带进行转运，或者在利用夹具夹持进行叠片制备的过程中，上述裁切边缘处在与传送带或者夹具发生可能的基础时，相比钝角、直角、锐角等尖锐结构发生点对点接触，圆弧倒角结构则改为较为平滑的线接触，避免发生磕碰和剐蹭，降低掉料的风险，保证极片上电极浆料涂布区域的完整性，进而提高后续生产的锂电池产品的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的极片的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的箔材进行涂布时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的料区进行裁切制备时的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的裁切刀的刃口结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种电芯的立体结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电芯内部芯包的立体结构爆炸图；
图7是本发明实施例提供的一种电芯模组的立体结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种极片制备方法的流程图。
图中：
1-涂料区；2-极耳；3-外壳体；4-绝缘隔膜；11-主体区；12-裁切区；31-正极柱；32-负极柱；121-第一斜边；122-第二斜边；123-分切边；m-芯包；n-箔材；o-料区；p-U型凹槽；q-裁切刀；R-圆弧倒角。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在相关技术中，在电极制备段将浆料按照一定面密度涂覆在集流体箔材中间，两边留出空白区，该空白区经模切后可作为电池极耳使用。而在完成极耳的模切后，需要按照预设的极片厚度，将连续的集流体箔材分切裁断。而为了方便对分切部位进行定位，在分切前通常会利用V型角刀对集流体箔材进行冲切，以预制出用于分切的缺口。
采用相关技术中的方式完成极耳的制备和极片的分切后，在极片进行转运和制备芯包的过程中，由于极片的V角冲切处和极片裁断处较为尖锐，极片在转运和制备过程中容易与传送带或者夹具发生磕碰接触和剐蹭，导致极片上的浆料出现掉料，造成锂电池产品良率低。
图1是本发明实施例提供的极片的结构示意图。图2是本发明实施例提供的箔材进行涂布时的结构示意图。图3是本发明实施例提供的料区进行裁切制备时的结构示意图。如图1至3所示，通过实践，本申请人提供了一种极片，包括涂料区1和极耳2。
涂料区1包括主体区11和裁切区12，主体区11和裁切区12呈矩形，极耳2成型连接于主体区11在宽度方向上的一侧边。裁切区12的宽度小于主体区11的宽度，裁切区12的长度小于主体区11，裁切区12与主体区11平行。裁切区12在宽度方向上的一侧边通过第一斜边121与主体区11在宽度方向上的一侧边连接，裁切区12在宽度方向上的另一侧边通过第二斜边122与主体区11在宽度方向上的另一侧边连接。第一斜边121和第二斜边122相对于主体区11在宽度方向上的中线对称布置，第一斜边121与主体区11和裁切区12的连接处均具有圆弧倒角R，第二斜边122与主体区11和裁切区12的连接处均具有圆弧倒角R。
在本发明实施例中，在进行极片的制备时，首先在通过输送辊驱动的条状箔材n上沿进给方向涂覆电极浆料，在箔材n上涂覆出两个间隔布置的条状料区o，两个条状料区o之间间隔布置。通过对两个料区o之间的空白箔材n区域进行规划和裁切，即可在两个料区o相邻的一侧边上分别裁切出多个极耳2，从而由中间间隙将两个料区o分离，分别进行后续裁切加工。在加工有多个极耳2的料区o分离后，利用刃口为U型的圆角切刀由相邻两个极耳2之间对料区o在长度方向上的相对两侧边进行冲切，以在料区o在长度方向上的两侧边上形成U型凹槽p，可以利用上述两个U型凹槽p作为分切位置的与定位。最后利用裁切刀由两个U型凹槽的中线将料区o裁断，该U型凹槽p的槽底区域即形成极片的裁切区12，而两个U型凹槽的侧壁则分别形成极片的第一斜边121和第二斜边122。在料区o的长度方向上，当位于两侧的U型凹槽p均裁断后，即形成了其上均涂覆有电机浆料的主体区11和裁切区12，完成单个极片的裁切制备。
采用本发明实施例所提供的的极片，由于第一斜边121、第二斜边122与主体区11的连接处均具有圆弧倒角R，其在利用传送带进行转运，或者在利用夹具夹持进行叠片制备的过程中，上述裁切边缘处在与传送带或者夹具发生可能的基础时，相比钝角、直角、锐角等尖锐结构发生点对点接触，圆弧倒角R结构则改为较为平滑的线接触，避免发生磕碰和剐蹭，降低掉料的风险，保证极片上电极浆料涂布区域的完整性，进而提高后续生产的锂电池产品的良率。
需要说明的是，由于在进行单个极片的裁切时是沿料区o的长度方向并列裁切，所述每个极片在主体区11长度方向上的两侧各连接有一个裁切区12.
图4是本发明实施例提供的裁切刀的刃口结构示意图。参考图3和图4，可选地，裁切区12在宽度方向上远离主体区11的一侧具有分切边123，分切边123的两端均具有圆弧倒角R。示例性地，在本发明实施例中，在进行料区o的分切时，可以利用刀刃两端具有圆角的裁切刀q由U型凹槽p的中线进行裁切。料区o在被分切后，其切开的侧边即为分切边123，同时分切边123的两端同时被裁切刀q裁切出圆弧倒角R。在进行极片的转运和叠片制备过程中，减少分切边123这部分发生磕碰和剐蹭的可能性，保证极片上电极浆料涂布区域的完整性，进一步提高后续生产的锂电池产品的良率。
可选地，极片为铜制极片或者铝制极片。示例性地，在本发明实施例中，对应正极极片，采用铜制箔材n进行涂布和裁切制备；对应负级极片，采用铝制箔材n进行涂布和裁切制备。
图5是本发明实施例提供的一种电芯的立体结构示意图。图6是本发明实施例提供的一种电芯内部芯包的立体结构爆炸图。如图5和图6所示，本发明实施例还提供了一种电芯，包括多个如图1至图3所示的极片，还包括外壳体3，多个极片层叠布置并组成芯包m，相邻两个极片的极耳2在主体区11的长度方向上反向布置，芯包m安装于外壳体3内部，外壳体3的顶盖两端分别设置有正极柱31和负极柱32，正极柱31通过连接片与位于芯包m一侧的多个极耳2焊接，负极柱32通过连接片与位于芯包m另一侧的多个极耳2焊接。
在本发明实施例中，在进行电芯的制备时，采用多个极片层叠布置组成芯包m，其中多个极片采用一层正极、一层隔膜和一层负极的循环布置。在进行层叠制备时，相邻两个极片的涂料区1重合，而极耳2则在主体区11的长度方向上反向布置。在制备完成后，位于主体区11的长度方向一侧伸出的均为正极极片的极耳，并通过超声焊接的方式将末端焊接在一起；而位于主体区11的长度方向另一侧伸出的均为负极极片的极耳，同样通过超声焊接的方式将末端焊接在一起。之后将芯包m装入外壳体3内，外壳体整体呈长方体，芯包m沿主体区11的长度方向横置于外壳体3内。位于外壳体3顶盖上一端的正极柱31通过伸入外壳体3内部的连接片与正极极片的多个极耳2通过超声焊接为一体，位于外壳体3顶盖上另一端的负极柱32通过伸入外壳体3内部的连接片与负极极片的多个极耳2通过超声焊接为一体，完成电芯的制备。该电芯内部的芯包m采用两侧出极耳2的方式，在与正极柱31和负极柱32进行焊接时其焊接部位可以设置于外壳体3的侧部。相比传统电芯采用芯包顶部出极耳来与顶盖上的极柱进行连接的方式，可以对应减少外壳体3的顶盖与底板之间的高度，降低外壳体3在高度方向上的尺寸，同时提高外壳体3内的空间利用率。
可选地，芯包m外部包覆有绝缘隔膜4。示例性地，在相关技术中，芯包在放入外壳体的入壳过程中，通常需要在壳体内部设置侧边保护条来对芯包进行粘结，加工成本高。在本发明实施例中，通过在芯包m处极耳伸出位置以外的外部包覆2至3层绝缘隔膜4。在芯包m入壳后，可以利用绝缘隔膜4来与外壳体3的内侧壁实现抵接，对间隙进行填充，无需额外设置侧边保护条进行粘结，能够有效降低电芯的生产成本。
图7是本发明实施例提供的一种电芯模组的立体结构示意图。如图7所示，本发明实施例还提供了一种电芯模组，包括多个如图5所示的电芯，多个电芯以两个为一组布置，每组中的两个电芯沿主体区11的长度方向排列且相互抵接，多组电芯沿垂直于极片的方向排列相互抵接。在本发明实施例中，由于单个电芯内芯包m用侧部出极耳2的形式，单个电芯在高度方向上的尺寸可以对应进行压缩，在电池内部其外壳体3上的正极柱31和负极柱32高度可以满足顶部布线需求，极耳多个电芯可以实现侧边紧密排布，与传统刀片电池相比，可以节约电芯模组在侧边布线的空间，进而降低后续生产的锂电池的整体占用体积。
图8是本发明实施例提供的一种极片制备方法的流程图。如图8所示，本发明实施例还提供了一种极片制备方法，用于成型制造如图1至图3所示的极片，该极片制备方法包括：
S1、在呈条状的箔材n上沿箔材n的长度方向涂覆电极浆料，以在箔材n上涂覆出两个呈条状的料区o，两个料区o间隔布置，两个料区o之间的间距大于极耳2在主体区11的长度方向上的长度。
S2、沿两个料区o之间的箔材n进行切割，依次在两个料区o的长度方向上切割出多个极耳2，在箔材n的长度方向上，两个料区o上的极耳2交错布置，直至两个料区o分离。
具体地，在进行极片的制备时，首先在通过输送辊驱动的条状箔材n上沿进给方向涂覆电极浆料，在箔材n上涂覆出两个间隔布置的条状料区o，两个条状料区o之间间隔布置。通过对两个料区o之间的空白箔材n区域进行规划和裁切，即可在两个料区o相邻的一侧边上分别裁切出多个极耳2，是将由中间间隙将两个料区o分离，分别进行后续裁切加工。采用该形式进行极耳2的制备，相比传统极片涂布并由涂料区两侧裁切极耳的方式，利用两条料区o之间的间隙区域的箔材n同时进行两条料区o的极耳裁切，可以更好的利用空余的箔材n，减少箔材n的浪费，降低生产成本。
其中，两个料区o之间的间距设计为极耳2在主体区11的长度方向上的长度的1.1至1.2倍。在进行裁切时为中部裁切留出裁切余量。对箔材n进行极耳裁切利用激光切割的方式进行，其切割路径如图2中的虚线所示。
S3、利用U型圆角切刀由两个极耳2之间对料区o进行冲切，以在料区o上形成U型凹槽p。
S4、沿U型凹槽p的中线将料区o裁断，以形成主体区11和裁切区12。
具体地，在加工有多个极耳2的料区o分离后，利用刃口为U型的圆角切刀由相邻两个极耳2之间对料区o在长度方向上的相对两侧边进行冲切，以在料区o在长度方向上的两侧边上形成U型凹槽p，可以利用上述两个U型凹槽p作为分切位置的与定位。最后利用裁切刀由两个U型凹槽的中线将料区o裁断，该U型凹槽p的槽底区域即形成极片的裁切区12，而两个U型凹槽的侧壁则分别形成极片的第一斜边121和第二斜边122。在料区o的长度方向上，当位于两侧的U型凹槽p均裁断后，即形成了其上均涂覆有电机浆料的主体区11和裁切区12，完成单个极片的裁切制备。
采用本发明实施例所提供的的极片制备方法。其制备的极片由于第一斜边121、第二斜边122与主体区11的连接处均具有圆弧倒角R，其在利用传送带进行转运，或者在利用夹具夹持进行叠片制备的过程中，上述裁切边缘处在与传送带或者夹具发生可能的基础时，相比钝角、直角、锐角等尖锐结构发生点对点接触，圆弧倒角R结构则改为较为平滑的线接触，避免发生磕碰和剐蹭，降低掉料的风险，保证极片上电极浆料涂布区域的完整性，进而提高后续生产的锂电池产品的良率。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种极片，其特征在于，包括：涂料区(1)和极耳(2)，
所述涂料区(1)包括主体区(11)和裁切区(12)，所述主体区(11)和所述裁切区(12)呈矩形，所述极耳(2)成型连接于所述主体区(11)在宽度方向上的一侧边，所述裁切区(12)的宽度小于所述主体区(11)的宽度，所述裁切区(12)的长度小于所述主体区(11)，所述裁切区(12)与所述主体区(11)平行，所述裁切区(12)在宽度方向上的一侧边通过第一斜边(121)与所述主体区(11)在宽度方向上的一侧边连接，所述裁切区(12)在宽度方向上的另一侧边通过第二斜边(122)与所述主体区(11)在宽度方向上的另一侧边连接，所述第一斜边(121)和所述第二斜边(122)相对于所述主体区(11)在宽度方向上的中线对称布置，所述第一斜边(121)与所述主体区(11)和所述裁切区(12)的连接处均具有圆弧倒角(R)，所述第二斜边(122)与所述主体区(11)和所述裁切区(12)的连接处均具有圆弧倒角(R)。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述裁切区(12)在宽度方向上远离所述主体区(11)的一侧具有分切边(123)，所述分切边(123)的两端均具有圆弧倒角(R)。
3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述第一斜边(121)和所述第二斜边(122)通过冲切成型。
4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片为铜制极片或者铝制极片。
5.一种电芯，包括多个如权利要求1至4任一项所述的极片，其特征在于，还包括外壳体(3)，所述多个极片层叠布置并组成芯包(m)，相邻两个所述极片的所述极耳(2)在所述主体区(11)的长度方向上反向布置，所述芯包(m)安装于所述外壳体(3)内部，所述外壳体(3)的顶盖两端分别设置有正极柱(31)和负极柱(32)，所述正极柱(31)通过连接片与位于所述芯包(m)一侧的多个所述极耳(2)焊接，所述负极柱(32)通过连接片与位于所述芯包(m)另一侧的多个所述极耳(2)焊接。
6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述芯包(m)外部包覆有绝缘隔膜(4)。
7.一种电芯模组，包括多个如权利要求6所述的电芯，其特征在于，多个所述电芯以两个为一组布置，每组中的两个所述电芯沿所述主体区(11)的长度方向排列且相互抵接，多组所述电芯沿垂直于所述极片的方向排列相互抵接。
8.一种极片制备方法，适用于制备如权利要求1至4任一项所述的极片，其特征在于，所述极片制备方法包括：
在呈条状的箔材(n)上沿所述箔材(n)的长度方向涂覆电极浆料，以在所述箔材(n)上涂覆出两个呈条状的料区(o)，所述两个料区(o)间隔布置，所述两个料区(o)之间的间距大于所述极耳(2)在所述主体区(11)的长度方向上的长度；
沿所述两个料区(o)之间的所述箔材(n)进行切割，依次在所述两个所述料区(o)的长度方向上切割出多个所述极耳(2)，在所述箔材(n)的长度方向上，所述两个料区(o)上的所述极耳(2)交错布置，直至所述两个料区(o)分离。
9.根据权利要求8所述的极片制备方法，其特征在于，所述两个料区(o)之间的间距为所述极耳(2)在所述主体区(11)的长度方向上的长度的1.1至1.2倍。
10.根据权利要求8所述的极片制备方法，其特征在于，所述极片制备方法还包括：
利用U型圆角切刀由两个所述极耳(2)之间对所述料区(o)进行冲切，以在所述料区(o)上形成U型凹槽(p)；
沿所述U型凹槽(p)的中线将所述料区(o)裁断，以形成所述主体区(11)和所述裁切区(12)。
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