CN115663359A

CN115663359A - 一种电池制造方法及电池

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Publication number: CN115663359A
Application number: CN202211163921.0A
Authority: CN
Inventors: 谢丽娜; 饶有福; 姜望霖
Original assignee: Sany Hongxiang Battery Co ltd
Current assignee: Sany Hongxiang Battery Co ltd
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2042-09-23
Also published as: CN115663359B

Abstract

本发明提供一种电池制造方法及电池，属于电池技术领域，其中，电池制造方法包括：将芯包、顶盖和外壳进行组装，形成电池本体；对电池本体外表面进行预处理；在预处理后的电池本体外表面整体涂覆或部分涂覆绝缘涂料，并进行固化形成绝缘层。本发明提供的一种电池制造方法，在组装完成的电池本体的表面直接进行预处理、绝缘材料的涂覆以及固化，以在电池本体的表面直接加工形成绝缘层，省去了在电池外部进行包膜的过程，提高绝缘层的加工效率以及加工质量。

Description

一种电池制造方法及电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池制造方法及电池。

背景技术

锂离子动力电池具有电压高、能量高、体积小、质量轻、工作温度范围宽等优点，锂离子电池组已被广泛应用在各个领域，尤其应用于电动车领域。电池的外壳一般由铝制成，由于其为金属材质，通常在外壳表面会使用聚丙烯或者聚酯材质的绝缘膜包覆，一方面可以避免金属外壳与极柱导通从而引发短路乃至整个电池热失控，另一方面可以一定程度上减少外界异物刮蹭对电池壳体造成的损失，维护了电池的美观。

然而，对电池外壳进行包膜需要工装夹持，步骤繁琐，耗时较长，并且，包膜过程易发生包膜褶皱、气泡等异常，返工比例较高，影响生产效率。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电池制造生产效率低的缺陷，从而提供一种电池制造方法及电池。

为了解决上述问题，本发明提供了一种电池制造方法，包括：将芯包、顶盖和外壳进行组装，形成电池本体；对电池本体外表面进行预处理；在预处理后的电池本体外表面整体涂覆或部分涂覆绝缘涂料，并进行固化形成绝缘层。

可选地，所述绝缘涂料包括绝缘材料、固化剂和分散剂。

可选地，所述绝缘材料包括环氧树脂、环氧酚醛、云母、二氧化钛、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硅、氮化铝、碱性氧化铝中的至少一种。

可选地，所述绝缘材料在所述绝缘涂料中的质量占比为50％-99％。

可选地，所述绝缘层的厚度为20μm-300μm。

可选地，使用喷枪将绝缘涂料喷涂于所述电池本体上，喷涂过程为一次喷涂或者为多次喷涂。

可选地，喷涂过程包括一次喷涂和二次喷涂，在一次喷涂后进行预固化，在二次喷涂后进行再固化。

可选地，预固化时间为25min-35min；和/或，再固化时间为23h-25h。

可选地，喷枪的喷粉量为80g/min-120g/min。

可选地，将绝缘涂料通过浸涂方式涂覆于所述电池本体上，所述绝缘涂料粘度≤0.5Pt,所述绝缘涂料浓度为0.1％-0.3％，浸涂时间为3min-10min,浸涂真空值为0.055Mpa-0.065Mpa。

可选地，在电池本体表面浸涂绝缘涂料后，对电池本体进行滴漆处理以去除多余绝缘涂料。

可选地，滴漆时间为25min-35min。

可选地，在电池本体滴漆处理完成后，对电池本体进行固化，固化时间为23h-25h。

可选地，固化温度为20℃-80℃。

可选地，电池本体的固化方式为光固化、或者是热固化、或者是常温固化。

可选地，在顶盖的极柱、防爆阀和信息码区域进行隔离处理形成非涂覆区，电池本体外表面其余部分为涂覆区，在涂覆区内涂覆形成绝缘层。

可选地，隔离处理包括包覆隔离或者是涂覆轨迹控制。

可选地，对涂覆区的预处理包括清洁、脱脂和干燥，并对涂覆区进行酸洗、表面磷化处理或表面硅烷处理。

本发明还提供了一种电池，采用上述的电池制造方法进行制备。

本发明具有以下优点：

1.本发明提供的一种电池制造方法，在组装完成的电池本体的表面直接进行预处理、绝缘材料的涂覆以及固化，以在电池本体的表面直接加工形成绝缘层，省去了在电池外部进行包膜的过程，提高绝缘层的加工效率以及加工质量。

2.本发明提供的一种电池制造方法，采用环氧树脂等作为绝缘材料，保证涂料的绝缘性能。

3.本发明提供的一种电池制造方法，喷涂过程采用二次喷涂方式，提升喷涂的厚度一致性及绝缘层的绝缘性能。

4.本发明提供的一种电池制造方法，对电池本体的涂覆区进行清洁、脱脂、干燥等预处理后再进行涂覆，保证电池本体表面对涂料的附着力。

5.本发明提供的一种电池制造方法，电池本体固化温度可以采用较低温度，固化过程不会影响电芯性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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示出了本发明的实施例提供的采用喷涂方式在电池本体外表面涂覆绝缘涂料的流程图；

图2示出了本发明的实施例提供的采用浸涂方式在电池本体外表面涂覆绝缘涂料的流程图；

图3示出了本发明的实施例提供的电池的主视结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为图3的俯视图。

附图标记说明：

10、外壳；20、顶盖；21、极柱；22、防爆阀；23、信息码区域。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示的电池制造方法的一种具体实施方式，包括如下步骤：

步骤S1：将芯包、顶盖20和外壳10进行组装，形成电池本体；

步骤S2：对电池本体外表面进行预处理；

步骤S3：在预处理后的电池本体外表面整体涂覆或部分涂覆绝缘涂料，并进行固化形成绝缘层。

在组装完成的电池本体的表面直接进行预处理、绝缘材料的涂覆以及固化，以在电池本体的表面直接加工形成绝缘层，省去了在电池外部进行包膜的过程，提高绝缘层的加工效率以及加工质量，降低生产不良率。

值得说明的是，现有技术中，采用对单独的外壳10表面进行绝缘处理的方式，再将处理后的外壳10、芯包和顶盖20进行组装。然而，外壳10顶部若是设置有绝缘层，在外壳10与顶盖20进行焊接时会产生爆点、焊渣等异常；若是在外壳10开口位置进行隔离处理，预留顶盖20焊接位置，会导致预留位置外壳10裸露，无法保证整体绝缘性能要求。因此，本实施例采用直接在成品电池本体的外表面进行绝缘涂料的涂覆，避免外壳10表面绝缘层对顶盖20焊接工艺的影响，并保证电池整体的绝缘性能满足要求。

在本实施例中，绝缘涂料包括绝缘材料、固化剂和分散剂，具体的，绝缘材料包括环氧树脂、环氧酚醛、云母、二氧化钛、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硅、氮化铝、碱性氧化铝中的至少一种。

值得说明的是，现有技术中，多采用聚丙烯树脂或聚氨脂类涂料，该涂料耐老化性能较强，但绝缘性能不足，难以保证电芯表面绝缘性能要求。然而，本实施例中绝缘涂料形成的绝缘层，具有良好的耐油性、耐水性、耐湿热性、耐盐雾性，高温高湿环境长期使用不会起泡、脱落，提升电芯绝缘可靠性，并且，形成的绝缘层本身绝缘性能优于PET膜，能够承受更高的绝缘耐压强度；绝缘层还具备优异的阻燃性能，能有效避免电池接触明火绝缘层燃烧风险，提高电池可靠性；绝缘层具有良好的耐电解液腐蚀性能，避免电池漏液对电池外壳10表面的腐蚀，造成模组、Pack内部电池电解液交叉污染。

需要进一步说明的是，所使用的绝缘材料为挥发性有机化合物(VOC)远低于GBT23986-2009标准要求，对环境影响小。

在本实施例中，绝缘材料在所述绝缘涂料中的质量占比为50％-99％，绝缘层的厚度为20μm-300μm。

具体的，绝缘层的厚度可以为20μm、50μm、100μm、150μm、200μm、300μm等。

值得说明的是，绝缘涂料中还可以添加功能性颜料。

在步骤S3中，绝缘涂料的涂覆方式可以采用喷涂，也可以采用浸涂。

如图1所示，在采用喷涂方式时，使用喷枪将绝缘涂料喷涂于所述电池本体上，喷涂过程为一次喷涂或者为多次喷涂。具体的，在本实施例中，喷涂过程包括一次喷涂和二次喷涂。

喷涂过程采用二次喷涂方式，提升喷涂的厚度一致性及绝缘层的绝缘性能。

在本实施例中，如图1所示，在一次喷涂后进行预固化，在二次喷涂后进行再固化。具体的，预固化温度为60℃，预固化时间为30min；再固化温度为60℃，再固化时间为24h，确保绝缘涂料形成致密稳定的绝缘层。

在本实施例中，喷枪的喷粉量为80g/min-120g/min。

值得说明的是，喷涂工艺既可以在静电场中喷涂，也可在非静电场中喷涂。

如图2所示，在采用浸涂方式时，绝缘涂料粘度≤0.5Pt,绝缘涂料浓度为0.1％-0.3％，浸涂时间为3min-10min,浸涂真空值为0.06Mpa。

在本实施例中，如图2所示，在电池本体表面浸涂绝缘涂料后，对电池本体进行滴漆处理以去除多余绝缘涂料。具体的，滴漆时间一般控制在30min。

值得说明的是，浸涂过程也可以为一次浸涂，或者是多次浸涂。

在本实施例中，如图2所示，在对电池本体进行浸涂后，对电池本体进行固化，固化温度设置为60℃，固化时间为24h，确保绝缘涂料形成致密稳定的绝缘层。

值得说明的是，在使用上述两种涂覆方式涂覆完成再进行固化时，固化温度可以为20℃-80℃，固化时间为1h-40h。因此，电池本体固化温度可以采用较低温度，固化过程不会影响电芯性能。并且，固化方式可以为光固化、或者是热固化、或者是常温固化。

在步骤S2中，对电池本体外表面的预处理可以仅对绝缘涂料的涂覆区进行处理。具体的，顶盖20的极柱21、防爆阀22和信息码区域23为非涂覆区，电池本体外表面的其余部分则为涂覆区，在涂覆区内涂覆绝缘涂料形成绝缘层。

值得说明的是，信息码可以为二维码。

在本实施例中，预处理包括清洁、脱脂和干燥，并对涂覆区进行酸洗、表面磷化处理或表面硅烷处理。

对电池本体的涂覆区进行清洁、脱脂、干燥等预处理后再进行涂覆，保证电池本体表面对涂料的附着力。

在本实施例中，在涂覆前，对非涂覆区进行隔离处理，具体的，可以对非涂覆区进行包覆隔离，或者是，直接控制喷枪或浸涂轨迹。

当然，也可以采用对非涂覆区先喷涂或浸涂，再进行清除的方式。

在本实施例中，外壳10可以为铝壳、或者是铝塑壳、或者是钢壳，外壳10的形状可以为圆柱电池外壳、或者是方形电池外壳。

在本实施例中，电池制造方法还包括步骤S4：对电池进行绝缘性测试、硬度测试、粘结强度测试。具体的，可以对电池表面绝缘层硬度、附着力、绝缘性能、耐腐蚀性等进行检测。

当然，绝缘层性能检测可根据实际需求选择合适的检测项目及检测方法。

对采用传统PET包膜工艺、本实施例的喷涂工艺、本实施例的浸涂工艺加工形成的电池进行绝缘层性能检测，检测结果如下表所示。

由上表结果可知，相较于传统PET包膜工艺，本实施例的环氧树脂绝缘涂料具有更好的耐电压性能，更优异的粘结强度及硬度，耐水性、耐酸碱性、耐油性、耐湿热性、耐盐雾性能更优。通过环氧树脂绝缘涂料进行电池本体表面处理的电池具备更高的可靠性，能大大降低电池使用过程中表面绝缘层失效导致的安全风险。

本实施例还提供了如图3至图5所示的电池的一种具体实施方式，采用上述的电池制造方法进行制备。电池包括电池本体和涂覆于电池本体外表面的绝缘层，具体的，电池本体包括芯包、外壳10和顶盖20，顶盖20上设置有极柱21、防爆阀22和信息码区域23。并且，在顶盖20的极柱21、防爆阀22和信息码区域23进行隔离处理形成非涂覆区，电池本体外表面其余部分为涂覆区，在涂覆区内涂覆形成绝缘层。

根据上述描述，本专利申请具有以下优点：

1.直接对成品电池本体外表面进行绝缘处理，工艺方式简单，绝缘层厚度一致性较高，能提升电池整体的绝缘性能；

2.绝缘涂料为环保型涂料体系；

3.绝缘层粘结强度≥1Mpa，附着力≤1级，漆膜硬度≥2H，能够有效避免绝缘层脱落或转运过程中产生划痕；

4.绝缘层具有良好的耐油性、耐水性、耐湿热性、耐盐雾性，高温高湿环境长期使用不会起泡、脱落，提升电芯绝缘可靠性；

5.绝缘层本身绝缘性能优于PET膜，能够承受更高的绝缘耐压强度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种电池制造方法，其特征在于，包括：

将芯包、顶盖(20)和外壳(10)进行组装，形成电池本体；

对电池本体外表面进行预处理；

在预处理后的电池本体外表面整体涂覆或部分涂覆绝缘涂料，并进行固化形成绝缘层。

2.根据权利要求1所述的电池制造方法，其特征在于，所述绝缘涂料包括绝缘材料、固化剂和分散剂。

3.根据权利要求2所述的电池制造方法，其特征在于，所述绝缘材料包括环氧树脂、环氧酚醛、云母、二氧化钛、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硅、氮化铝、碱性氧化铝中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的电池制造方法，其特征在于，所述绝缘材料在所述绝缘涂料中的质量占比为50％-99％。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池制造方法，其特征在于，所述绝缘层的厚度为20μm-300μm。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池制造方法，其特征在于，使用喷枪将绝缘涂料喷涂于所述电池本体上，喷涂过程为一次喷涂或者为多次喷涂。

7.根据权利要求6所述的电池制造方法，其特征在于，喷涂过程包括一次喷涂和二次喷涂，在一次喷涂后进行预固化，在二次喷涂后进行再固化。

8.根据权利要求7所述的电池制造方法，其特征在于，预固化时间为25min-35min；和/或，再固化时间为23h-25h。

9.根据权利要求6所述的电池制造方法，其特征在于，喷枪的喷粉量为80g/min-120g/min。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池制造方法，其特征在于，将绝缘涂料通过浸涂方式涂覆于所述电池本体上，所述绝缘涂料粘度≤0.5Pt,所述绝缘涂料浓度为0.1％-0.3％，浸涂时间为3min-10min,浸涂真空值为0.055Mpa-0.065Mpa。

11.根据权利要求10所述的电池制造方法，其特征在于，在电池本体表面浸涂绝缘涂料后，对电池本体进行滴漆处理以去除多余绝缘涂料。

12.根据权利要求11所述的电池制造方法，其特征在于，滴漆时间为25min-35min。

13.根据权利要求11所述的电池制造方法，其特征在于，在电池本体滴漆处理完成后，对电池本体进行固化，固化时间为23h-25h。

14.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池制造方法，其特征在于，固化温度为20℃-80℃。

15.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池制造方法，其特征在于，电池本体的固化方式为光固化、或者是热固化、或者是常温固化。

16.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池制造方法，其特征在于，在顶盖(20)的极柱(21)、防爆阀(22)和信息码区域(23)进行隔离处理形成非涂覆区，电池本体外表面其余部分为涂覆区，在涂覆区内涂覆形成绝缘层。

17.根据权利要求16所述的电池制造方法，其特征在于，隔离处理包括包覆隔离或者是涂覆轨迹控制。

18.根据权利要求16所述的电池制造方法，其特征在于，对涂覆区的预处理包括清洁、脱脂和干燥，并对涂覆区进行酸洗、表面磷化处理或表面硅烷处理。

19.一种电池，其特征在于，采用权利要求1-18中任意一项所述的电池制造方法进行制备。