專利名稱：新型高能聚合物鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高能聚合物鋰離子電池。
背景技術(shù)：
目前，市場上鋰離子電池的主流產(chǎn)品為液態(tài)鋰離子電池。聚合物鋰離子電池相對(duì)液態(tài)鋰離子電池具有更大的能量密度、更薄、更小、更輕，使用更加安全等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以依據(jù)客戶的需求做成各種形狀，具有液態(tài)鋰離子電池?zé)o法比擬的特性。
1994年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出世界上第一塊聚合物鋰離子電池。1999年，SONY公司將其商品化。在聚合物鋰離子電池的制作過程中，其極片堆的組裝方法目前有兩種方法，即卷繞式和疊層式。
所謂卷繞式，就是根據(jù)電池要求的外形尺寸和容量，設(shè)計(jì)出電池極片的尺寸和要裝入的活性物質(zhì)的量，然后將電池的正、負(fù)極片和隔膜準(zhǔn)備好，即可開機(jī)工作。電池芯在卷繞時(shí)先將隔膜套在卷繞針上，負(fù)極片(或正極片)放在隔膜中間，正極片(或負(fù)極片)放在隔膜上，先將負(fù)極(或正極)卷入半圈，然后送入正極(負(fù)極)片。
正極(或負(fù)極)引線部分先卷入，負(fù)極(或正極)引線部分后送入，并將正負(fù)極片的涂布部分對(duì)齊(隔膜在正負(fù)極之間)。卷繞過程中正極片不得錯(cuò)位超出負(fù)極片。正、負(fù)極片均不得錯(cuò)位超出隔膜寬度。電池芯盡可能卷緊，其徑向尺寸誤差不得大于±0.2mm，軸向尺寸誤差不得大于±0.5mm。
此方法的缺點(diǎn)是1、大型電池不適合采用卷繞式。當(dāng)電池高度過大(大于100mm以上)或極片長度過長時(shí)，由于要求設(shè)備規(guī)格的改變及精度的提升，普通設(shè)備難以達(dá)到上述電池要求的標(biāo)準(zhǔn)。
2、當(dāng)電池厚度低于2mm時(shí)，如電子卡片、電子證件等多數(shù)要求電池的厚度在1mm以下，極片長度過短，此時(shí)就不適用卷繞方法。
3、根據(jù)聚合物鋰離子電池的基本原理，它要求電池的正、負(fù)極片和隔膜三者間的相對(duì)位置必須對(duì)正。如圖1，1代表隔膜，2代表負(fù)極片，3代表正極片。而在生產(chǎn)過程中，正極片、負(fù)極片和隔膜都是帶狀，其長度隨電池型號(hào)的不同而改變，當(dāng)電池寬度相同時(shí)，其正極片、負(fù)極片和隔膜的長度隨電池的厚度增加而增加。在卷繞過程中，三者中有一個(gè)跑偏，或有一個(gè)材料變形或設(shè)備張力控制不均勻等，就可能造成正、負(fù)極片直接接觸而發(fā)生短路。正極片、負(fù)極片和隔膜的長度越長，正極片、負(fù)極片和隔膜的相對(duì)位置就越難對(duì)正，再加上材料本身在受力情況下有變形的特點(diǎn)等，造成電池卷繞松緊度的變化不均勻，卷繞的難度就越大，廢品率越高。為避免此現(xiàn)象發(fā)生，通常使隔膜的寬度大于正、負(fù)極片寬度的0.5mm---2.0mm。但這仍然解決不了根本問題。
以063048型電池為例，其正極片425mm*40mm；負(fù)極片392mm*41mm；隔膜865mm*43mm。扁卷針尺寸寬22.4mm，雙片厚度約在0.8mm左右。正極片、負(fù)極片和隔膜三種材料的平均長度約560mm左右，要卷12圈。多卷一圈，三種材料就多一次接觸機(jī)會(huì)，電芯就多一次短路機(jī)會(huì)。而卷針抽走后，又形成了中間薄兩邊厚的形狀。
所謂疊層式，可以將其細(xì)分為折疊式(疊合片層)和單電池(bi-cell)式兩類。
折疊式，就是根據(jù)電池要求的外形尺寸和容量，設(shè)計(jì)出隔膜的長度及正、負(fù)極片的大小和單雙面層數(shù)。然后將隔膜平放在工作臺(tái)上，先放一張雙面涂布活性物質(zhì)的正極片在隔膜上，正極片距隔膜短邊約28mm，與隔膜上下邊緣平行且距離約0.2mm---1.0mm，將隔膜長邊折到正極片上，整平；再在隔膜上放上一張雙面涂布活性物質(zhì)的負(fù)極片，與下面的正極片對(duì)正，將長邊的隔膜折到負(fù)極片上，整平。如此操作，直至用完所需的正、負(fù)極極片。此方法的缺點(diǎn)是1、手工操作太多，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率低。
2、隔膜紙與電極片之間是非穩(wěn)定接觸。
3、仍然存在因正、負(fù)極極片接觸而短路的現(xiàn)象，沒有解決根本問題。
單電池式，就是根據(jù)電池要求的外形尺寸和容量，設(shè)計(jì)出單體電池的尺寸和數(shù)量，再將它們組合在一起。具體操作是按規(guī)定的尺寸裁好正、負(fù)極片和隔膜，然后將以負(fù)極片為中間層，兩面各放一層隔膜，隔膜上再放正極片(也有以正極片為中間層，兩面各放一層隔膜，隔膜上再放負(fù)極片的)。然后將它們放在熱輥壓機(jī)上熱壓，這樣做成的極片堆即為單電池(bi-cell)。
此方法的缺點(diǎn)是1、要將整張的正、負(fù)極極片和隔膜，裁成一小塊一小塊的，再疊片，熱壓，不但增加了工作量，而且由于隔膜外露部分增多，在后道工序的加工過程中，增加了掉邊掉角的機(jī)會(huì)，即增加了正負(fù)極極片直接接觸的機(jī)會(huì)。在疊片、熱壓過程中，也存在對(duì)位問題，即仍然存在因正負(fù)極極片直接接觸的短路問題。
2、由于增加了沖裁、熱壓的工作量，增加了制造成本。
3、手工操作太多，不易實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可避免電池正負(fù)極極片直接接觸造成短路、提高生產(chǎn)效率，提高電池質(zhì)量的新結(jié)構(gòu)高能聚合物鋰離子電池。
實(shí)現(xiàn)上述目的的具體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案如下1、新型高能聚合物鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片和隔膜，其特征在于A、所述隔膜為與極片尺寸相適應(yīng)的袋狀；B、一負(fù)極片或正級(jí)片緊密貼合位于隔膜袋中，另一正極片或負(fù)極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)；依此排列組成電池。
2、根據(jù)上述1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一負(fù)極片緊密貼合位于隔膜袋中，一正極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)，組成負(fù)極單電池。
3、根據(jù)上述1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一負(fù)極片緊密貼合位于隔膜紙袋中，兩正極片分別緊密貼合在隔膜袋的兩外側(cè)，組成負(fù)極雙電池。
4、根據(jù)上述1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一正極片緊密貼合位于隔膜袋中，一負(fù)極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)，組成正極單電池。
5、根據(jù)上述1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一正極片緊密貼合位于隔膜袋中，兩負(fù)極片分別緊密貼合在隔膜袋的兩外側(cè)，組成正極雙電池。
6、根據(jù)上述2和3所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于由一個(gè)以上負(fù)極單電池和一個(gè)以上負(fù)極雙電池組成電池。
7、根據(jù)上述4和5所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于由一個(gè)以上正極單電池和一個(gè)以上正極雙電池組成電池。
8、根據(jù)上述1-8所述的新型高聚合物鋰離子電池，其特征在于所述隔膜紙面上有粘膠層。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在幾個(gè)方面1、本發(fā)明將隔膜表面涂一層粘膠，制成袋狀隔膜袋，然后將正極片或者負(fù)極片放入袋中，經(jīng)壓機(jī)壓合使電極片與隔膜紙表面結(jié)合牢固，從根本上解決了隔膜與電極片之間的非穩(wěn)定接觸問題，使鋰離子通過電極片與隔膜的距離最短。
2、由于正極片或負(fù)極片是放在隔膜做成的口袋里，沒有裸露的正極片或負(fù)極片，因而不存在正極片與負(fù)極片之間的直接接觸，從根本上解決了電池因正、負(fù)極極片直接接觸而造成的短路問題。
3、采用本發(fā)明還減少了電池組裝過程的手工操作，減少了人為因素對(duì)電池質(zhì)量的影響，進(jìn)一步提高了電池組裝的機(jī)械化水平，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品成本的目的。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)分解示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例1將表面具有粘膠層的隔膜制成袋狀3，將由碳一石墨材料、黏結(jié)劑、添加劑制成的負(fù)極片1放入隔膜袋中，經(jīng)過壓機(jī)壓后，負(fù)極片1與隔膜袋3組成一體，在隔膜袋3外側(cè)加一正極片2即組成負(fù)極單電池在隔膜袋3外兩側(cè)各加一正極片2即組成負(fù)極雙電池，見圖1、圖2。
負(fù)極單電池以063048型電池為例，其負(fù)極片尺寸27mm×41mm，正極片尺寸27mm×40mm，隔膜袋尺寸28.5mm×42.5mm。將8個(gè)負(fù)極單電池與一個(gè)負(fù)極雙電池堆積，再經(jīng)過焊接極耳、入鋁塑包裝袋、注電解液、封邊、化成、檢測分容、成品入庫貯存，即完成063048型電池制做。
實(shí)施例2將表面具有粘膠層的隔膜制成袋狀，將由鈷酸鋰或錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰及其復(fù)合物，黏結(jié)劑，導(dǎo)電劑等制成的正極片放入隔膜袋中，經(jīng)過壓機(jī)壓后，正極片與隔膜袋連成一體，在隔膜袋外側(cè)加一負(fù)極片即組成正極單電池；在隔膜袋外兩側(cè)各加一負(fù)極片即組成正極雙電池。
正極單電池以063048型電池為例，其正極片尺寸27mm×40mm，負(fù)極片尺寸27mm×41mm，隔膜袋尺寸28.5mm×42.5mm。將8個(gè)正極單電池與一個(gè)正極雙電池堆積，再經(jīng)過焊接極耳、入鋁塑包裝袋、注電解液、封邊、化成、檢測分容、成品入庫貯存，即完成063048型電池制做。
權(quán)利要求1.新型高能聚合物鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片和隔膜紙，其特征在于A、所述隔膜為與極片尺寸相適應(yīng)的袋狀；B、一負(fù)極片或正級(jí)片緊密貼合位于隔膜袋中，另一正極片或負(fù)極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)；依此排列組成電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一負(fù)極片緊密貼合位于隔膜袋中，一正極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)，組成負(fù)極單電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一負(fù)極片緊密貼合位于隔膜袋中，兩正極片分別緊密貼合在隔膜袋的兩外側(cè)，組成負(fù)極雙電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一正極片緊密貼合位于隔膜袋中，一負(fù)極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)，組成正極單電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于一正極片緊密貼合位于隔膜袋中，兩負(fù)極片分別緊密貼合在隔膜袋的兩外側(cè)，組成正極雙電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于由一個(gè)以上負(fù)極單電池和一個(gè)以上負(fù)極雙電池組成電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于由一個(gè)以上負(fù)極單電池和一個(gè)以上負(fù)極雙電池組成電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于由一個(gè)以上正極單電池和一個(gè)以上正極雙電池組成電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于由一個(gè)以上正極單電池和一個(gè)以上正極雙電池組成電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高能聚合物鋰離子電池，其特征在于所述隔膜面上有粘膠層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及高能聚合物鋰離子電池。包括正極片、負(fù)極片和隔膜，特點(diǎn)是隔膜為與極片尺寸相適應(yīng)的袋狀；一負(fù)極片或正級(jí)片緊密貼合位于隔膜袋中，另一正極片或負(fù)極片緊密貼合在隔膜袋的外側(cè)；依此排列組成電池。本實(shí)用新型不但從根本上解決了電池短路問題，及正極片或負(fù)極片與隔膜界面的穩(wěn)定性問題，而且還減少了電池組裝過程的手工操作，減少了人為因素對(duì)電池質(zhì)量的影響，進(jìn)一步提高了電池組裝的機(jī)械化水平，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品成本的目的。
文檔編號(hào)H01M10/40GK2742585SQ20042002642
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月17日
發(fā)明者陳疆 申請(qǐng)人:合肥榮事達(dá)集團(tuán)有限責(zé)任公司