CN1967927A - 改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法 - Google Patents

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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明涉及一种改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法，实施步骤包括：按常规将正、负极片及隔膜在卷绕机操作台上依次叠放，进行位置调整；点胶：采用配好的胶液分别在正、负极表面间隔点胶，每处点胶量为0.01～0.2ml，每面进行2～12处点胶；定位：按电池工艺的控制标准进行二次精确定位，并按压5～15秒；正极片、隔膜、负极片依次呈叠放、平展状态；按常规卷绕及装配，进行壳体焊接和封装；电池烘干：采用抽真空状态热烘，时间为8～24h，热烘温度为50～85℃，通过热烘挥发除去残余的溶剂和水分；然后，按常规进行注液、化成，制成成品电池。采用聚合物电解质胶液粘合固定的方法可有效控制卷绕工艺中正、负极片和隔膜间的相对位移。

Description

改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子充电电池的制作方法，特别是涉及一种改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法。
背景技术
锂离子电池自1990年开发成功以来，由于它具有比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，并已在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备领域中，逐步替代传统的电池。
从制作工艺角度划分，锂离子电池有卷绕式和叠片式两种结构，这两种结构在制作工艺上各有优势。目前，国内大多数厂家多采用卷绕式电池制作工艺，其特点是电极板制作过程相对容易，装配设备简单，手工及半自动卷绕时效率较高。但是与叠片式制作工艺相比，卷绕过程中正、负极板的对齐度不易控制，因此，提高对齐度往往会以降低制作效率为代价。对齐度的控制直接关系到电池的安全性，对齐度的失控会对电池造成以下几方面的破坏作用：
(1)损害电池热性能，例如热箱测试很难通过，存在潜在的短路可能性。
(2)降低电池容量，并导致负极板边缘区域出现未反应的“死区”。
(3)易导致负极板部分区域出现析锂现象，严重破坏电池循环、储存性能。
卷绕式电池的对齐度控制困难的原因在于：
(1)不宜通过工装夹具进行定位，对于叠片式结构，可以通过电极板引出的极耳进行电极板的精确定位，而卷绕式结构则无法实现。
(2)在手工及半自动生产中，卷绕过程的电极板间相对偏移不宜控制，由于卷绕过程中仅能用目测在始端进行对齐度矫正，所以特别是对于较长的极片，很容易由于卷绕过程中电极板间的横向错位而导致对齐度偏移。
目前生产上仅能通过操作工在卷绕过程中不断目测自检进行对齐度控制，虽然卷绕后可以进行X-Ray无损检测，但这只能进行对齐度品质筛选，不能从根本上提高电池极板的对齐度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，通过改进现有锂离子电池制作工艺，提供一种改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：
一种改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法，实施步骤如下：
(1)将已裁切好尺寸的正、负极片分别焊接极耳，按常规工艺贴敷保护胶带；
(2)按常规工艺要求将正、负极片及隔膜在卷绕机操作台上依次叠放，并进行纵向位置及横向位置第一次调整；
(3)点胶：采用的胶液由聚合物和溶剂在常温下混合配制，胶液的浓度即其中含有的聚合物为0.1～10wt％；将上述胶液在正极贴覆隔膜的单面及负极双面进行间隔点胶；
(4)定位：按电池工艺的控制标准进行二次精确定位，按压定位5～15秒；正极片、隔膜、负极片依次呈叠放、平展状态；
(5)卷绕及装配：按常规卷绕工艺在半自动卷绕机上将上述极片制作成极组，并按常规工艺进行壳体焊接和封装；
(6)电池烘干：采用抽真空状态热烘，时间为8～24h，热烘温度为50～85℃，通过热烘挥发除去残余的溶剂和水分；
(7)将烘干后的电池按常规工艺进行注液、化成，制作成成品电池。
所述聚合物组分由聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯/六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、聚丙烯腈聚合物电解质中的一种或一种以上混合组成。
所述溶剂由丙酮、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、碳酸二甲基酯、乙酸乙酯、环己烷有机溶剂中的一种或一种以上混合组成。
所述点胶操作时，每处点胶量为0.01～0.2ml，每面进行2～12处间隔点胶。
附图说明
图1是实施本发明在极片表面点胶位置示意图；
图中：1胶液点，2电极活性部分，3集流体，4极耳。
本发明有益效果是：采用聚合物电解质胶液粘合固定的方法控制卷绕过程的正负极片和隔膜间的相对位移。其核心问题在于既要通过粘结达到有效定位的作用，又要保证加入的胶液不影响电池的电性能，保持性能稳定可靠。本发明采用较低沸点的聚合物电解质溶液很好地解决了上述问题，而残留的溶剂则通过抽真空烘干的方法可完全挥发去除，从而不但改善卷绕式锂离子电池工艺中的对齐度，提高电池的电性能，并且显著提高电池的制作效率。
具体实施方式
以下较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
实施例1
制作软包装053759(容量为1280mAh)电池：
配制的胶液体系包括：
聚合物组分由聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯/六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈聚合物电解质中的一种或一种以上混合组成。
溶剂由丙酮、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、碳酸二甲基酯、乙酸乙酯、环己烷有机溶剂中的一种或一种以上混合组成。
如：溶剂按重量比采用丙酮/乙酸乙酯＝8∶2，聚合物胶按重量比采用PVDF/PEO＝9∶1；可根据需要将聚合物和溶剂分别选配为若干种形式和比例的组合；胶液的浓度即其中含有的聚合物为0.1～10wt％。
具体实施步骤如下：
(1)将已裁切好尺寸的正、负极片分别焊接极耳，按常规工艺贴敷保护胶带；
(2)按常规工艺要求将正、负极片及隔膜在卷绕机操作台上依次叠放，并进行纵向位置及横向位置第一次调整；
(3)点胶：采用的胶液由聚合物和溶剂在常温下混合配制，胶液的浓度即其中含有的聚合物为3.1wt％；将所述胶液在正极表面(贴覆隔膜单面)及负极表面(双面)的两边进行间隔点胶，每处点胶量为0.06～0.1ml，每面进行6处点胶；参见图1，电池设有集流体3，正、负极片上分别焊接极耳4，点胶是在正、负极表面即电极活性部分2上进行间隔对应点胶，图中示出胶液点1即为点胶位置；
(4)定位：按电池工艺的控制标准进行二次精确定位，用手或夹具按压5～15秒；正极片、隔膜、负极片依次呈叠放、平展状态；
(5)卷绕及装配：按常规卷绕工艺在半自动卷绕机上将上述极片制作成极组，并按常规工艺进行壳体焊接和封装；
(6)电池烘干：采用抽真空状态热烘，时间为16h，热烘温度为75℃，通过热烘挥发除去电池中残余的溶剂和水分；
(7)将烘干后的电池按常规工艺进行注液、化成，制作成成品电池。
实施例2
制作软包装383562(容量为900mAh)电池：
溶剂按重量比采用丙酮/碳酸二甲酯＝9∶1，聚合物胶按重量比采用聚偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物＝6∶4，胶液的浓度即其中含有的聚合物为4wt％。
(1)将已裁切好尺寸的正、负极片分别焊接极耳，按常规工艺贴敷保护胶带；
(2)按常规工艺要求将正、负极片及隔膜在卷绕机操作台上依次叠放，并进行纵向位置及横向位置第一次调整；
(3)点胶：采用的胶液由聚合物和溶剂按配比组成，胶液的浓度为4wt％；将所述胶液在正极表面(贴覆隔膜单面)及负极表面(双面)进行间隔点胶，每处点胶量为0.05～0.1ml，每面进行8处点胶；
(4)定位：按电池工艺的控制标准进行二次精确定位，用手或夹具按压5～15秒；正极片、隔膜、负极片依次呈叠放、平展状态；
(5)卷绕及装配：按常规卷绕工艺在半自动卷绕机上将上述极片制作成极组，并按常规工艺进行壳体焊接和封装；
(6)电池烘干：采用抽真空状态热烘，时间为24h，热烘温度为50℃，通过热烘挥发除去电池中残余的溶剂和水分；
(7)将烘干后的电池按常规工艺进行注液、化成，制作成成品电池。
其它参照实施例1。
实施例3
制作软包装042025(容量为150mAh)电池：
溶剂按重量比采用丙酮/四氢呋喃＝9∶1，聚合物胶按重量比采用聚偏氟乙烯/聚环氧乙烷＝7.5∶2.5，胶液的浓度即其中含有的聚合物为5wt％。
(1)将已裁切好尺寸的正、负极片分别焊接极耳，按常规工艺贴敷保护胶带；
(2)按常规工艺要求将正、负极片及隔膜在卷绕机操作台上依次叠放，并进行纵向位置及横向位置第一次调整；
(3)点胶：采用的胶液由聚合物和溶剂按配比组成，胶液的浓度为5wt％；将所述胶液在正极表面(贴覆隔膜单面)及负极表面(双面)进行间隔点胶，每处点胶量为0.01～0.2ml，每面进行4处点胶；
(4)定位：按电池工艺的控制标准进行二次精确定位，用手或夹具按压5～15秒；正极片、隔膜、负极片依次呈叠放、平展状态；
(5)卷绕及装配：按常规卷绕工艺在半自动卷绕机上将上述极片制作成极组，并按常规工艺进行壳体焊接和封装；
(6)电池烘干：采用抽真空状态热烘，时间为8h，热烘温度为85℃，通过热烘挥发除去电池中残余的溶剂和水分；
(7)将烘干后的电池按常规工艺进行注液、化成，制作成成品电池。
其它参照实施例1。
上述参照实施例对改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，根据所限定范围可例举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法，实施步骤如下：
(1)将已裁切好尺寸的正、负极片分别焊接极耳，按常规工艺贴敷保护胶带；
(2)按常规工艺要求将正、负极片及隔膜在卷绕机操作台上依次叠放，并进行纵向位置及横向位置第一次调整；
(3)点胶：采用的胶液由聚合物和溶剂在常温下混合配制，胶液的浓度即其中含有的聚合物为0.1～10wt％；将上述胶液在正极贴覆隔膜的单面及负极双面进行间隔点胶；
(4)定位：按电池工艺的控制标准进行二次精确定位，按压定位5～15秒；正极片、隔膜、负极片依次呈叠放、平展状态；
(5)卷绕及装配：按常规卷绕工艺在半自动卷绕机上将上述极片制作成极组，并按常规工艺进行壳体焊接和封装；
(6)电池烘干：采用抽真空状态热烘，时间为8～24h，热烘温度为50～85℃，通过热烘挥发除去残余的溶剂和水分；
(7)将烘干后的电池按常规工艺进行注液、化成，制作成成品电池。
2、根据权利要求1所述的改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法，其特征在于所述聚合物组分由聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯/六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、聚丙烯腈聚合物电解质中的一种或一种以上混合组成。
3、根据权利要求1所述的改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法，其特征在于所述溶剂由丙酮、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、碳酸二甲基酯、乙酸乙酯、环己烷有机溶剂中的一种或一种以上混合组成。
4、根据权利要求1所述的改善卷绕式锂离子电池对齐度及提高制作效率的方法，其特征在于所述点胶操作时，每处点胶量为0.01～0.2ml，每面进行2～12处间隔点胶。
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