一種方形卷繞式電池極片及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電池結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種方形卷繞式電池極片，正、負(fù)集流體一邊緣設(shè)有外凸極耳，所述外凸極耳的根部設(shè)有絕緣膠料涂敷，所述正集流體兩側(cè)邊緣設(shè)有正極小留白，負(fù)集流體兩側(cè)邊緣設(shè)有負(fù)極小留白，所述正極小留白與負(fù)極小留白上對(duì)貼有絕緣膠帶，所述正極敷區(qū)與一側(cè)邊緣的正極小留白之間設(shè)有大留白。大留白提供了更大的正極活性物質(zhì)的敷料量，提高了電池的容量，降低了電池的成本；絕緣膠料涂敷和外凸極耳上敷料緊密結(jié)合，提高了極耳的強(qiáng)度，而且在折極耳過(guò)程中起到絕緣防止短路狀況發(fā)生的作用；對(duì)貼絕緣膠帶，卷繞時(shí)在此位置裁切可以有效避免裁切到料的掉粉和切刀造成的毛刺短路狀況。
【專利說(shuō)明】一種方形卷繞式電池極片及其制作工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種方形卷繞式電池極片及其制作工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]化石能源短缺、環(huán)境污染、氣候變暖已成為全人類共同面臨的課題。我國(guó)70%的石油用于汽車(chē)，城市空氣污染物50 %來(lái)自汽車(chē)，原油對(duì)外依存度已超過(guò)50 %。而發(fā)展新能源汽車(chē)，是擺脫對(duì)石油等化石能源的依賴、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障國(guó)家能源安全的戰(zhàn)略需要。
[0003]電動(dòng)汽車(chē)是新能源汽車(chē)發(fā)展的重點(diǎn)，動(dòng)力電池又是電動(dòng)汽車(chē)的核心部件。新能源汽車(chē)的發(fā)展為我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展開(kāi)辟了更加廣闊的空間，鋰離子電池又是最具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱?dòng)汽車(chē)車(chē)載電源。而作為電動(dòng)汽車(chē)等清潔交通工具的動(dòng)力源，鋰離子電池面臨著高體積比能量、高質(zhì)量比能量、高倍率性能和高使用壽命等方面的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這些需求，鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)圍繞電池性能進(jìn)行了一系列的發(fā)展和改進(jìn)，其中包括材料、工藝、結(jié)構(gòu)等方面。
[0004]圍繞結(jié)構(gòu)方面，方型鋰離子電池有很多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中主要包括疊片式和卷繞式。疊片式電池因其極耳的設(shè)計(jì)，在每個(gè)疊片上都有極耳引出而具有高倍率的性能，但疊片式電池加工工藝復(fù)雜、工序較為煩瑣、過(guò)程毛刺等質(zhì)量方面控制較為嚴(yán)格等加工缺點(diǎn)而有所局限。相比之下卷繞式電池制備工藝簡(jiǎn)單，能進(jìn)行全自動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)，因此發(fā)展較為迅速，圍繞其倍率性能差的缺點(diǎn)，在電池結(jié)構(gòu)方面也出現(xiàn)了很多新興的設(shè)計(jì)，比如單極耳多卷芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能提高電池的倍率性能，但這種結(jié)構(gòu)因需為極耳和首卷留白等空白集流結(jié)構(gòu)預(yù)留空間而降低了電池的容量性能。還有采用正負(fù)極片多極耳結(jié)構(gòu)隔膜外包的形式，這種結(jié)構(gòu)的電池具有較高的倍率和容量性能，但電芯在卷繞過(guò)程中一般裁切敷料位置造成大量的粉塵和正極耳無(wú)保護(hù)的折疊過(guò)程都比較容易引起電芯短路和極耳制作過(guò)程中比較容易折損的缺點(diǎn)，需要進(jìn)行一定的防護(hù)措施，在此上衍生了負(fù)極激光切極耳正極點(diǎn)焊并貼膠的形式，在很大程度上解決了電芯的短路問(wèn)題，但點(diǎn)焊的極耳位置占據(jù)了一定的敷料位置在一定程度上降低了電池的容量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中多極耳電芯在卷繞過(guò)程中的缺陷，提供一種更加合理、并能提高多極耳電池容量的方形卷繞式電池極片及其制作工藝。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種方形卷繞式電池極片，由正、負(fù)集流體和涂覆于正、負(fù)集流體上的正、負(fù)極敷區(qū)構(gòu)成，所述的正、負(fù)集流體一邊緣設(shè)有外凸極耳，所述外凸極耳的根部設(shè)有絕緣膠料涂敷，所述正集流體兩側(cè)邊緣設(shè)有正極小留白，負(fù)集流體兩側(cè)邊緣設(shè)有負(fù)極小留白，所述正極小留白與負(fù)極小留白上對(duì)貼有絕緣膠帶，所述正極敷區(qū)與一側(cè)邊緣的正極小留白之間設(shè)有大留白。
[0008]所述正極小留白寬度大于負(fù)極小留白寬度。
[0009]所述大留白長(zhǎng)度等于卷繞后卷芯最外一圈的長(zhǎng)度。
[0010]所述所述正、負(fù)極敷區(qū)卷繞時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)極敷料區(qū)富包正極敷料區(qū)。
[0011]一種方形卷繞式電池極片的制作工藝，包括合漿、涂布、輥壓、切邊、卷繞工序，在涂布過(guò)程中，正極邊緣留白兩側(cè)小留白、大留白間隙留白式涂布，留白一邊扎針對(duì)齊，負(fù)極采用邊緣留白，對(duì)等小留白間隙涂布；在涂布完成后在正、負(fù)極敷區(qū)邊緣密合點(diǎn)涂絕緣膠料涂敷；切邊時(shí)，激光器采用感應(yīng)留白后周期切極耳的方式，以卷繞入片的尺寸方向切極耳，將涂布時(shí)的涂長(zhǎng)誤差在卷繞時(shí)表征到極片的尾部，可有效防止極耳卷繞時(shí)極耳的位置偏置。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明中正極片大留白設(shè)計(jì)提供了更大的正極活性物質(zhì)的敷料量，提高了電池的容量，在增加容量的同時(shí)，沒(méi)有隔膜和負(fù)極材料的增加，在一定程度上降低了電池的成本；絕緣膠料涂敷和外凸極耳上敷料緊密結(jié)合，提高了極耳的強(qiáng)度，而且在折極耳過(guò)程中起到絕緣防止短路狀況發(fā)生的作用；對(duì)貼絕緣膠帶，卷繞時(shí)在此位置裁切可以有效避免裁切到料的掉粉和切刀造成的毛刺短路狀況。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]圖1為本發(fā)明正極雙面結(jié)構(gòu)。
[0015]圖2為本發(fā)明負(fù)極雙面結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1和圖2所示，一種方形卷繞式電池極片，由正集流體7、負(fù)集流體8和涂覆于正集流體7、負(fù)集流體8上的正極敷區(qū)2、負(fù)極敷區(qū)6構(gòu)成，所述的正集流體7、負(fù)集流體8 一邊緣設(shè)有外凸極耳4，所述外凸極耳4的根部設(shè)有絕緣膠料涂敷5，所述正集流體7兩側(cè)邊緣設(shè)有正極小留白7.1，負(fù)集流體8兩側(cè)邊緣設(shè)有負(fù)極小留白8.1，所述正極小留白7.1與負(fù)極小留白8.1上對(duì)貼有絕緣膠帶3，所述正極敷區(qū)2與一側(cè)邊緣的正極小留白7.1之間設(shè)有大留白I。所述正極小留白7.1寬度大于負(fù)極小留白8.1寬度。所述大留白I長(zhǎng)度等于卷繞后卷芯最外一圈的長(zhǎng)度。所述正、負(fù)極敷區(qū)2、6在卷繞后負(fù)極敷料邊緣大于正極敷料邊緣l_2mm。
[0017]本發(fā)明的制作工藝，包括合漿、涂布、輥壓、切邊、卷繞工序，在涂布過(guò)程中，正極小留白7.1間隙留白式涂布，留白一邊扎針對(duì)齊，負(fù)極小留白8.1采用邊緣留白，對(duì)等小間隙涂布；在涂布完成后在正極敷區(qū)2、負(fù)極敷區(qū)6邊緣密合點(diǎn)涂絕緣膠料涂敷5 ;切邊時(shí)，激光器采用感應(yīng)留白后周期切極耳的方式，以卷繞入片的尺寸方向切極耳，將涂布時(shí)的涂長(zhǎng)誤差在卷繞時(shí)表征到極片的尾部，可有效防止極耳卷繞時(shí)極耳位置偏置。
[0018]如圖1、2所示，這種具有四個(gè)外凸極耳4的極片結(jié)構(gòu)含有敷料區(qū)、間隙留白區(qū)、邊緣點(diǎn)膠區(qū)和邊緣留白區(qū)，因此在涂布過(guò)程中進(jìn)行留白和間隙的預(yù)留，進(jìn)行正一反一式涂布，并且料槽寬度為雙片敷料寬度，在集流體中間進(jìn)行涂布，集流體寬度大于料寬，兩邊留有激光切極耳的極耳長(zhǎng)度的寬度。涂布中增設(shè)點(diǎn)膠設(shè)備，在料的邊緣連續(xù)點(diǎn)涂絕緣漿料，至此涂布過(guò)程完成。
[0019]圖1、2所示的外凸極耳4，其加工過(guò)程為:將涂布完成的極片經(jīng)烘烤輥壓后敷料中間分切得到無(wú)極耳的極片，用激光切邊機(jī)對(duì)該極片進(jìn)行處理，激光切邊采用感應(yīng)留白后周期變間距裁切的編程切出外凸極耳4，其中的間距工藝等根據(jù)卷繞的極耳對(duì)齊設(shè)計(jì)。絕緣膠帶3，其加工過(guò)程為:將激光切邊后的極片經(jīng)感應(yīng)留白后對(duì)貼膠的設(shè)備進(jìn)行貼膠處理，同時(shí)也達(dá)到對(duì)正序切得的極片進(jìn)行倒卷的目的。至此這種多極耳的極片制作完成，后續(xù)的卷繞過(guò)程和現(xiàn)階段成熟的單極耳卷繞技術(shù)較為相似，只需將感應(yīng)極耳后判定改為感應(yīng)留白后判定既可。
[0020]在正極涂布過(guò)程中有大留白I間隙涂布結(jié)構(gòu)，這種留白區(qū)域在卷繞的電芯中成為了正極留白外包的形式，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)于常規(guī)多極耳卷芯的隔膜外包結(jié)構(gòu)，在負(fù)極隔膜用量不變的情況下多了一圈的正極單面敷料，而只會(huì)增加正極片的單面厚度，于是在一定空間下能夠提供更大的正極活性物質(zhì)的敷料量，提高了電池的容量，同時(shí)增加的容量也沒(méi)有隔膜和負(fù)極材料的增加，于是也在一定程度上降低了電池的成本。負(fù)極區(qū)別于正極的涂布方式是考慮到當(dāng)負(fù)極內(nèi)圈采用單面的涂布時(shí)在卷繞裁切時(shí)會(huì)發(fā)生向無(wú)料區(qū)的卷曲，導(dǎo)致卷繞過(guò)程中無(wú)法正常入片，而正極片收尾留白設(shè)計(jì)則無(wú)此影響。
[0021]采用現(xiàn)有的邊緣點(diǎn)膠技術(shù)在極耳位置點(diǎn)涂寬度和厚度的絕緣膠料涂敷5，該區(qū)域?qū)挾仍O(shè)計(jì)基準(zhǔn)為在折極耳過(guò)程中彎曲部位上有絕緣敷料存在，一般設(shè)計(jì)為正極10mm、負(fù)極8mm,這層絕緣膠料和敷料緊密結(jié)合，在一定程度上提高了極耳的強(qiáng)度，而且在折極耳過(guò)程中起到絕緣防止短路狀況發(fā)生的作用；在正負(fù)極小留白位置對(duì)貼絕緣膠帶3，卷繞時(shí)在此位置裁切可以有效避免裁切到料的掉粉和切刀造成的毛刺短路狀況，而且這種感應(yīng)留白后卷繞裁切的形式可大大簡(jiǎn)化現(xiàn)有的感應(yīng)極耳間距后編碼計(jì)算裁切位的卷繞程序和設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種方形卷繞式電池極片，由正、負(fù)集流體(7、8)和涂覆于正、負(fù)集流體(7、8)上的正、負(fù)極敷區(qū)(2、6)構(gòu)成，其特征在于，所述的正、負(fù)集流體(7、8)—邊緣設(shè)有外凸極耳(4)，所述外凸極耳(4 )的根部設(shè)有絕緣膠料涂敷(5 )，所述正集流體(7 )兩側(cè)邊緣設(shè)有正極小留白(7.1)，負(fù)集流體(8)兩側(cè)邊緣設(shè)有負(fù)極小留白(8.1)，所述正極小留白(7.1)與負(fù)極小留白(8.1)上對(duì)貼有絕緣膠帶(3)，所述正極敷區(qū)(2)與一側(cè)邊緣的正極小留白(7.1)之間設(shè)有大留白(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方形卷繞式電池極片，其特征在于，所述正極小留白(7.1)寬度大于負(fù)極小留白(8.1)寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方形卷繞式電池極片，其特征在于，所述大留白(I)長(zhǎng)度等于卷繞后卷芯最外一圈的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方形卷繞式電池極片，其特征在于，所述正、負(fù)極敷區(qū)(2、6)在卷繞后負(fù)極敷料邊緣大于正極敷料邊緣l_2mm。
5.一種如權(quán)利要求1所述方形卷繞式電池極片的制作工藝，包括合漿、涂布、輥壓、切邊、卷繞工序，其特征在于，在涂布過(guò)程中，正極采用邊緣留白，兩側(cè)分別采用大留白(I )、小留白(7.1)間隙留白式涂布，留白一邊扎針對(duì)齊，負(fù)極小留白(8.1)采用邊緣留白，對(duì)等小間隙涂布；在涂布完成后在正、負(fù)極敷區(qū)(2、6)邊緣密合點(diǎn)涂絕緣膠料涂敷(5);切邊時(shí)，激光器采用感應(yīng)留白后周期切極耳的方式，以卷繞入片的尺寸間隔方向切極耳，經(jīng)絕緣膠帶(3)對(duì)貼工序后極耳倒續(xù)便于直接卷繞，將涂布時(shí)的涂長(zhǎng)誤差在卷繞時(shí)表征到極片的尾部，可有效防止卷繞后極耳的位置偏置。
【文檔編號(hào)】H01M4/04GK104167553SQ201410276451
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】臧強(qiáng), 王晨旭, 武行兵, 張江偉 申請(qǐng)人:合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源股份公司