一種疊片式鋰離子電池及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疊片式鋰離子電池的制作工
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【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因具有能量密度大、自放電小、工作溫度范圍寬、使用壽命長、沒有環(huán)境污染等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)碼產(chǎn)品和儲能、動力設(shè)備上，并在未來高比能量密度、高功率的儲能、動力市場上顯示出明顯的優(yōu)勢。但由于制作工藝的制約，鋰離子電池很難做到既高倍率又安全、高效。
[0003]目前商業(yè)化鋰離子制作工藝主要分為卷繞式和疊片式工藝。其中，卷繞工藝是把正極片和負極片以長條片的模式，用隔膜隔開，疊于一起按圓周或橢圓形方式進行卷繞，形成電池卷芯。但是，由于卷繞式制作的電池不能把卷芯做得很厚，限制了單體電池的能量，另外卷繞式結(jié)構(gòu)在極片彎曲地方不利于鋰離子快速通導(dǎo)，限制了電池的大倍率充放電性會K。
[0004]疊片式結(jié)構(gòu)電池芯包括單片的正極極片和與之交叉層疊負極極片，正極極片和負極極片之采用隔膜分隔。也就是說，現(xiàn)有的疊片工藝是把正負極切成模片，自下往上是一片正極極片、一片負極極片，中間用隔膜分隔進行堆疊。雖然現(xiàn)有的疊片式結(jié)構(gòu)電池克服了卷繞式結(jié)構(gòu)的缺點，在單體容量和電池倍率性能方面得到了很大改善，但傳統(tǒng)的疊片工藝，因為正負極極片都需要分切成模片進行疊加，而且模片需激光分切箔材引出極耳，在制程上工序增多了，投入的設(shè)備和人工成本相應(yīng)增加，而且動輒上百萬的正負極模片分切良品率和對小片的管理都是目前很多疊片工藝廠家頭疼的問題，更重要的是疊片式工藝中，正負極模片四條邊都與隔膜接觸，極片分切毛刺刺穿隔膜的概率大大增加，影響電池的安全性。另外，在沖切單片極片的生產(chǎn)過程中極易造成極片表面的活性物質(zhì)脫落，并且使極片邊緣的毛刺較多，生產(chǎn)工藝較繁瑣，效率較低。
[0005]為此，一篇申請?zhí)枮?01010502871.5的發(fā)明專利，公開了一種連續(xù)疊片結(jié)構(gòu)的鋰離子電池芯及鋰離子電池，該連續(xù)疊片結(jié)構(gòu)的鋰離子電池芯包括正極片、負極片和隔膜，其中正極片包括帶式正極片和單片正極片，負極片包括帶式負極片和單片負極片，隔膜包括正極側(cè)帶式隔膜、中間帶式隔膜和負極側(cè)帶式隔膜，正極側(cè)帶式隔膜、帶式正極片、中間帶式隔膜、帶式負極片和負極側(cè)帶式隔膜沿著垂直于其表面的方向依次疊置連接構(gòu)成主芯體，主芯體沿其長度方向連續(xù)Z型彎折，正極側(cè)帶式隔膜彎折相鄰的部分插有單片負極片，負極側(cè)帶式隔膜彎折相鄰的部分插有單片正極片，正極片和負極片與隔膜相接觸的部分涂覆有活性物質(zhì)。上述申請?zhí)枮?01010502871.5的發(fā)明公開的連續(xù)疊片結(jié)構(gòu)的鋰離子電池芯，采用連續(xù)Z型彎折的帶式正、負極片和穿插在其中的單片正、負極片，雖然使生產(chǎn)過程中省去了 2/3的把連續(xù)的極帶沖切成單片極片的勞動工時，但它忽略了兩個重要問題:
1、以上發(fā)明采用帶式正、負極片連續(xù)彎折疊片，為了提高空間利用率以及減少材料損耗，必定需要在正、負極側(cè)帶式隔膜彎折相鄰的部分插入單片正、負極片，而單片負極片在帶式正極Z字型彎折的地方，不存在負極料與其對應(yīng)，使正極彎折位局部電池平衡失效，在此地方容易產(chǎn)生鋰枝晶，枝晶刺穿隔膜引發(fā)內(nèi)短路，導(dǎo)致電池爆炸、起火等危險；
2、以上發(fā)明采用帶式正、負極片連續(xù)彎折疊片，正、負極側(cè)帶式隔膜彎折相鄰的部分插入單片正、負極片，帶式負極片和單片負極片沿著主芯體的寬度方向向一側(cè)延伸出負極極耳連接段，此工藝方法引出的負極極耳包含了帶式負極片上引出的連續(xù)極耳和單片負極上引出的極耳，兩種極耳需并聯(lián)焊接后一起引出，而銅箔作為目前商業(yè)化鋰離子負極集流體同時為以上發(fā)明負極片引出的極耳，其焊接難度遠比正極集流體鋁箔大，特別是疊片層數(shù)多的情況下，內(nèi)層單片負極片引出的銅箔點焊很容易出現(xiàn)虛焊和漏焊，這種情況下，虛焊的負極不能進行正常的充放電，除了電池容量損失嚴重外，與虛焊負極對應(yīng)的正極片充放電時鋰離子正常脫嵌，但沒有負極料對應(yīng)嵌入，鋰離子只能在負極一側(cè)堆積形成鋰枝晶，枝晶刺穿隔膜引發(fā)內(nèi)短路，導(dǎo)致電池爆炸、起火等危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，針對上述的問題，本發(fā)明提出一種疊片式鋰離子電池的制作工藝，對現(xiàn)有的制作工藝進行改進，滿足電池高容量、大倍率、高安全性能、生產(chǎn)效率高而且制作簡易。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種疊片式鋰離子電池，包括鋰離子電池芯，該鋰離子電池芯包括正極片、帶式負極片和隔膜，所述帶式負極片為連續(xù)的無切割的帶式結(jié)構(gòu)，該帶式負極片由兩層隔膜包裹(也即帶式負極片的上表面和下表面均設(shè)置隔膜)形成包覆體，將兩層隔膜由上而下記為第一隔膜和第二隔膜；所述包覆體連續(xù)折疊形成Z字形，正極片設(shè)于Z字形的包覆體的每一彎折處，也即沿垂直方向依次是:第一隔膜、帶式負極片、第二隔膜、正極片、第二隔膜、帶式負極片、第一隔膜、正極片，然后繼續(xù)第一隔膜、帶式負極片、第二隔膜等等的次序。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，其中正極片切成模片，負極片不切模片，疊片時負極整條包覆于隔膜內(nèi)，形成負極包覆體，該包覆體呈Z字型連續(xù)折疊，正極模片疊于包覆體的彎折處，形成正極為模片、負極為連續(xù)折疊的帶狀體的新型的疊片電池。本發(fā)明與傳統(tǒng)疊片電池相比，負極不切模，并與隔膜形成包覆體一起折疊，提高了生產(chǎn)效率，且電池安全性、倍率性更優(yōu)。
[0008]進一步的，所述正極片沿鋰離子電池芯的寬度方向向一側(cè)延伸出正極極耳。所述帶式負極片沿鋰離子電池芯的寬度方向向另一側(cè)(未設(shè)正極極耳的一側(cè))或者經(jīng)激光切割后沿同一側(cè)(設(shè)有正極極耳的一側(cè))延伸出負極極耳。這樣，正極極耳和負極極耳可以是分別沿鋰離子電池芯的寬度方向設(shè)置在鋰離子電池芯的兩側(cè)。當然，也可以是沿鋰離子電池芯的寬度方向設(shè)置在鋰離子電池芯的同一側(cè)，設(shè)置在同一側(cè)需要增加負極極耳激光分切。
[0009]基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還同時提供一種疊片式鋰離子電池的生產(chǎn)工藝，其包括如下過程:
步驟1:將正極片分切成模片；
步驟2:制作連續(xù)的無切割的帶式結(jié)構(gòu)的帶式負極片；
步驟3:將帶式負極片由兩層隔膜包裹形成包覆體，將兩層隔膜由上而下記為第一隔膜和第二隔膜；
步驟4:將步驟3形成的包覆體連續(xù)折疊形成Z字形，正極片設(shè)于Z字形的包覆體的每一彎折處，也即沿垂直方向依次是:第一隔膜、帶式負極片、第二隔膜、正極片、第二隔膜、帶式負極片、第一隔膜、正極片，然后繼續(xù)第一隔膜、帶式負極片、第二隔膜等等的次序。
[0010]進一步的，上述工藝還包括正極極耳和負極極耳的制作步驟5:沿鋰離子電池芯的寬度方向向一側(cè)將每一正極片通過激光分切引出正極極耳；帶式負極片沿鋰離子電池芯的寬度方向向另一側(cè)(未設(shè)正極極耳的一側(cè))或者經(jīng)激光切割后沿同一側(cè)(設(shè)有正極極耳的一側(cè))延伸出空的銅箔作為負極極耳。
[0011]作為另外一個可行的技術(shù)方案，一種疊片式鋰離子電池，包括鋰離子電池芯，該鋰離子電池芯包括帶式正極片、負極片和隔膜，所述帶式正極片為連續(xù)的無切割的帶式結(jié)構(gòu)，該帶式正極片由兩層隔膜包裹(也即帶式正極片的上表面和下表面均設(shè)置隔膜)形成包覆體，將兩層隔膜由上而下記為第一隔膜和第二隔膜；所述包覆體連續(xù)折疊形成Z字形，負極片設(shè)于Z字形的包覆體的每一彎折處，也即沿垂直方向依次是:第一隔膜、帶式正極片、第二隔膜、負極片、第二隔膜、帶式正極片、第一隔膜、負極片，然