專利名稱：一種層疊式方形動力鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種層疊式方形動力鋰離子電池。
背景技術：
目前，通用的鋰離子電池結(jié)構(gòu)有兩種，通過隔膜卷繞帶狀正極和負極制成卷芯放入圓柱形或方形外殼內(nèi)形成的卷繞式鋰離子電池，通過帶狀隔膜“Z”字形折疊，正、負極片依次放置于隔膜疊縫處而形成的層疊式鋰離子電池。
對于結(jié)構(gòu)相對偏小、容量不高的電池，極芯普遍采用卷繞式結(jié)構(gòu)，其制造工藝相對簡便，生產(chǎn)效率及合格率較高，自動化生產(chǎn)設備已相當成熟。而大容量及高功率鋰離子電池因需要更大的散熱面積，更高的能力密度，較低的內(nèi)阻，一般采用層疊式結(jié)構(gòu)。層疊式結(jié)構(gòu)采用手工疊片時效率較低，而且正、負極片易錯位，目前自動疊片機價格昂貴而且極不成熟，直接影響了層疊式電池的生產(chǎn)效率及成本。層疊式鋰離子電池每一層極片均有極耳，相同極性的極耳往往堆疊在同一位置進行焊接，對焊接設備的要求高，極耳焊接處占據(jù)較大空間。另外，目前大容量層疊式鋰離子電池的外殼均采用軟膜包裝，抵抗錘擊、沖擊和振動能力較差，使用時必須增加外殼進行保護，增大了電池的體積和重量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種層疊式方形動力鋰離子電池，針對上述層疊式動力鋰離子電池存在的不足之處，提供一種新的疊片方法與該方法所用的模具，以及極芯的裝配方式，提高層疊式電池的生產(chǎn)效率與安全性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為
一種層疊式方形動力鋰離子電池，包括極芯，其特征是極芯安裝在下模具內(nèi)，極芯上設有凸出的集流體，下模具的側(cè)面設有槽孔，集流體穿過槽孔，上模具安裝在下模具的上面；蓋板的兩側(cè)設有極耳連接片，極耳連接片上設有小槽，集流體從極耳連接片的小槽引出；所述的下模具、上模具、蓋板裝入外殼中，外殼的側(cè)面設有絕緣墊片。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述極芯的集流體設在一側(cè)。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述下模具的側(cè)面設有四個槽孔，一個側(cè)面上設有兩個槽孔。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述極芯分為正負兩種，正負兩種極芯交錯層疊，正極芯的外面包有隔膜袋。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述的正極芯的集流體在相同一側(cè)，所述的負極芯的集流體在相同一側(cè)。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述集流體焊接在極耳連接片上，集流體焊接在極耳連接片的不同位置上。
根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述下模具和上模具由耐電解液腐蝕的材料制成。本發(fā)明的優(yōu)點效果在于(1)投資少，不需要昂貴的疊片設備；(2)生產(chǎn)效率高，操作方法簡便，極片對位準確，員工不需要經(jīng)過特殊訓練即可進行操作，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。 (3)外殼采用鋁殼，具有防爆閥結(jié)構(gòu)，安全可靠。本發(fā)明除具有上述優(yōu)點外，還具有如下有益之處(1)正極片插入隔膜袋中，隔膜袋有熱壓成型的限位密封線，起到封裝和固定正極片作用；(2)負極片與隔膜袋寬度一致，剛好能容納在下模具寬度之內(nèi)，下模具起到定位隔膜袋和負極片的作用，正、負極片對位準確，且不會錯位。(3)極芯在模具內(nèi)固定后搬運及焊極耳，簡單方便且不會損壞極芯。(4)極芯連同模具入殼，克服了極芯蓬松，入殼易劃破，不易入殼的缺點。(5)極芯極耳可焊接在多個位置，焊接可靠性高，且焊接占用空間小。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1、下模具；2、上模具；3、極芯；4、集流體；5、槽孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明
本發(fā)明如圖1所示，一種層疊式方形動力鋰離子電池，包括極芯3，其特征是極芯3安裝在下模具I內(nèi)，極芯3上設有凸出的集流體4，下模具I的側(cè)面設有槽孔5，集流體4穿過槽孔5，上模具2安裝在下模具I的上面；蓋板的兩側(cè)設有極耳連接片，極耳連接片上設有小槽，集流體4從極耳連接片的小槽引出；所述的下模具1、上模具2、蓋板裝入外殼中，外殼的側(cè)面設有絕緣墊片。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述極芯3的集流體4設在一側(cè)。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述下模具I的側(cè)面設有四個槽孔5，一個側(cè)面上設有兩個槽孔5。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述極芯3分為正負兩種，正負兩種極芯3交錯層疊，正極芯3的外面包有隔膜袋。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述的正極芯3的集流體4在相同一側(cè)，所述的負極芯3的集流體4在相同一側(cè)。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述集流體4焊接在極耳連接片上，集流體4焊接在極耳連接片的不同位置上。根據(jù)所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述下模具I和上模具2由耐電解液腐蝕的材料制成。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理如下所述，本發(fā)明所述疊片模具分為上模具2與下模具I兩部分，下模具I起到定位極芯3的作用，上模具2扣在下模具I上，與下模具I共同起到固定及保護極芯3的作用，極芯3在模具內(nèi)流轉(zhuǎn)，連同上模具2與下模具I裝入電池外殼中。上模具2與下模具I材質(zhì)為耐電解液腐蝕的材料。本發(fā)明所述正極芯由活性物質(zhì)涂敷在鋁箔基體表面而形成，鋁箔基體延伸出來的細頸部分為正極片的集流體4 ;負極芯由活性物質(zhì)涂覆在銅箔基體表面而形成，銅箔基體延伸出來的細頸部分為負極片的集流體4。本發(fā)明所述隔膜呈袋裝，其中密封線位置處于負極芯與正極芯中間，正極芯插入隔膜袋內(nèi)，其特征在于下模具I寬度剛好能容納隔膜袋。本發(fā)明所述負極芯寬度與隔膜袋寬度相同，兩個負極芯之間設置放入正極芯3的隔膜袋；正、負極芯的集流體4分別重疊固定連接為一體。本發(fā)明所述極芯的裝配方式其特別之處在于正、負極芯細頸部分分別從兩側(cè)引出。正極片疊放時，按細頸部分在左與細頸部分在右依次疊放。同樣，負極片在疊放時，按細頸部分在左與細頸部分在右依次疊放。所述蓋板的極耳連接片分別從蓋板兩個側(cè)邊方向引出。其特征在于極耳連接片上開有小槽，其作用在于使極芯3的集流體4從小槽中引出。所述極芯3的集流體4焊接在極耳連接片的不同位置上，避免了極耳堆疊造成空間浪費。每一模具內(nèi)正、負集流體4均可焊接在2個或4個位置，極大降低了焊接難度，避免極耳堆疊。所述集流體4焊接完成后，外側(cè)貼絕緣墊片，連同極芯3放入外殼，其特征在于極芯3兩側(cè)絕緣墊片之間的距離與電芯外殼內(nèi)壁之間的寬度緊密配合。本發(fā)明提供了一種疊片模具，分為上、下模具兩部分，如圖1所示，其材質(zhì)耐電解液腐蝕。下模具I定位極芯3，上模具2與下模具I共同固定極芯3。隔膜呈袋狀，將兩片裁好的一定尺寸的隔膜，經(jīng)金屬模具熱壓成型，起到固定正極芯的作用。負極芯與隔膜袋寬度一致，剛好能容納在下模具I的寬度之內(nèi)，在兩片負極芯之間設置插入正極芯的隔膜袋，依次疊加形成極芯3。將上模具2扣在下模具I上固定極芯3，并用膠紙將模具固定。所述電池外殼為方形鋁殼，鋁殼蓋板包括正、負極的極耳連接片。 本發(fā)明正極芯的制備將LiFePCM粉末、導電石墨、PVDF混合后，均勻分散在NMP溶液中，形成漿料，然后均勻地涂敷在O. 016_厚的鋁箔兩面，經(jīng)烘干除去溶劑，并輥壓，沖切形成正極片，極片尺寸為115mm*134mm。本發(fā)明負極芯的制備將人造石墨粉、導電石墨、CMC、SBR混合后，均勻分散在去離子水中，形成漿料，然后均勻地涂敷在O. OlOmm厚的銅箔兩面，經(jīng)烘干除去溶劑，并輥壓，沖切形成負極片，極片尺寸為119mm*139mm。本發(fā)明隔膜袋的制備將隔膜裁切成尺寸119*139mm的小片，再將兩片隔膜經(jīng)熱壓成型，將隔膜的三面密封，密封成型的位置在正極片和負極片之間，密封線的尺寸為115*136mm0本實施例選定鋁殼尺寸為厚*寬*高=36mm*130mm*152mm，壁厚O. 8mm。本實施例中上模具尺寸為厚*寬*高=34mm*120mm*140mm,下模具尺寸為寬*高=120mm*140mm,薄壁厚度為 O. 5mm。本發(fā)明疊片式鋰離子電池的裝配過程將正極芯裝入到隔膜袋中。將下模具I平放在工作臺面上，首先將負極芯放入下模具I中，負極芯細頸部分從下模具I的槽孔5引出，負極芯無細頸部分的一端與下模具I另一側(cè)平齊，然后將裝有正極芯的隔膜袋疊放在負極芯上，正極芯細頸部分朝向負極芯細頸部分相反的方向，從下模具I另一側(cè)的槽孔5處引出，隔膜袋底部與下模具I側(cè)邊平齊。按以上方法將負極芯與隔膜袋依次放入下模具I中，負極芯的細頸部分依次從下模具I 一側(cè)的左、右的槽孔5引出，正極芯的細頸部分依次從下模具I另一側(cè)的左、右的槽孔5引出，最上層為負極芯，最后將上模具2套在下模具I上固定極芯3。將下模具I與上模具2用膠紙固定。然后將正、負極芯露出模具的細頸部分從蓋板正、負極連接片中的小槽中穿過，分別焊接在蓋板正、負極極耳連接片上，焊接完成后在分別在正、負極極耳連接片上扣上絕緣墊片，放入到方形鋁殼中并焊接密封，注入含有電解質(zhì)LiPF6的有機電解液，化成后得到50Ah疊片式鋰離子電池。本發(fā)明的優(yōu)點如下(1)投資少，不需要昂貴的疊片設備；(2)生產(chǎn)效率高，操作方法簡便，極片對位準確，員工不需要經(jīng)過特殊訓練即可進行操作，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。(3)外殼采用鋁殼，具有防爆閥結(jié)構(gòu)，安全可靠。本發(fā)明除具有上述優(yōu)點外，還具有如下有益之處(1)正極片插入隔膜袋中，隔膜袋有熱壓成型的限位密封線，起到封裝和固定正極片作用；(2)負極片與隔膜袋寬度一致，剛好能容納在下模具寬度之內(nèi)，下模具起到定位隔膜袋和負極片的作用，正、負極片對位準確，且不會錯位。(3)極芯在模具內(nèi)固定后搬運及焊極耳，簡單方便且不會損壞極芯。(4)極芯連同模具入殼，克服了極芯蓬松，入殼易劃破，不易入殼的缺點。(5)極芯極耳可焊接在多個位置，焊接可靠性高，且焊接占用空間小。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計構(gòu)思的前提下，本領域中普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種層疊式方形動力鋰離子電池，包括極芯(3)，其特征是極芯(3)安裝在下模具(I)內(nèi)，極芯(3)上設有凸出的集流體(4)，下模具(I)的側(cè)面設有槽孔(5)，集流體(4)穿過槽孔(5)，上模具(2)安裝在下模具(I)的上面；蓋板的兩側(cè)設有極耳連接片，極耳連接片上設有小槽，集流體(4)從極耳連接片的小槽引出；所述的下模具(I)、上模具(2)、蓋板裝入外殼中，外殼的側(cè)面設有絕緣墊片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述極芯(3)的集流體(4)設在一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述下模具(I)的側(cè)面設有四個槽孔(5 )，一個側(cè)面上設有兩個槽孔(5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述極芯(3)分為正負兩種，正負兩種極芯(3)交錯層疊，正極芯(3)的外面包有隔膜袋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述的正極芯(3)的集流體(4)在相同一側(cè)，所述的負極芯(3)的集流體(4)在相同一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述集流體(4)焊接在極耳連接片上，集流體(4)焊接在極耳連接片的不同位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層疊式方形動力鋰離子電池，其特征在于所述下模具(I)和上模具(2)由耐電解液腐蝕的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種層疊式方形動力鋰離子電池，包括極芯，極芯安裝在下模具內(nèi)，極芯上設有凸出的集流體，下模具的側(cè)面設有槽孔，集流體穿過槽孔，上模具安裝在下模具的上面；蓋板的兩側(cè)設有極耳連接片，極耳連接片上設有小槽，集流體從極耳連接片的小槽引出；所述的下模具、上模具、蓋板裝入外殼中，外殼的側(cè)面設有絕緣墊片。制作簡單，節(jié)約成本，節(jié)約空間，解決了很多以前的技術問題。
文檔編號H01M10/0585GK103022571SQ20131000166
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者王宏棟, 方振華, 王嘯, 李飛, 李闖 申請人:山東久力電子科技有限公司