CN111628226B

CN111628226B - 叠片工艺方法和叠片装置

Info

Publication number: CN111628226B
Application number: CN202010484226.9A
Authority: CN
Inventors: 王学飞; 孙晓辉
Original assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2040-06-01
Also published as: CN111628226A

Abstract

本申请公开了一种叠片工艺方法和叠片装置，叠片工艺方法包括至少如下步骤：S1：对隔膜进行涂布并对涂布后的隔膜进行烘干；S3：在隔膜上附上已经制备好的多个第一极片，多个第一极片在隔膜上间隔布置；S5：将起始隔膜向上叠起以包覆在首张第一极片上，将首张第二极片叠在初始隔膜上以形成极片组；S7：将极片组翻转以折叠在隔膜上，并继续在极片组上叠加新的第二极片，持续上述过程直至极片组中的极片数量满足要求；其中所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片；或所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。本申请的叠片工艺方法，提高了隔膜与第一极片之间的粘接性能，保证电池的安全性；同时极大地提高了叠片电芯的生产效率。

Description

叠片工艺方法和叠片装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种叠片工艺方法和叠片装置。

背景技术

目前锂离子电池的电芯制备方法主要有卷绕和堆叠两种，叠片式工艺是将正极片、隔膜、负极片交替叠在一起。很多企业在电芯封装前会对极片组进行热压，使极片组内外部温度升高软化隔膜涂层上的PVDF胶颗粒，隔膜和极片之间充分粘接，以达到定型的目的。但由于加热温度不够，部分PVDF胶颗粒已经固化，对于一些较厚的极片组不能达到很好的粘接效果，造成隔膜与极片发生错层，影响电池的安全性。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种叠片工艺方法，可增强隔膜与第一极片之间的粘接性能，提高电池的安全性；

本申请的另一个目的在于提出一种叠片装置，可以运用上述的叠片工艺方法进行电芯制备。

为了解决上述问题，本申请一方面提供了叠片工艺方法，包括至少如下步骤：

S1：对隔膜进行涂布并对涂布后的隔膜进行烘干；

S3：在隔膜上附上已经制备好的多个第一极片，多个第一极片在隔膜上间隔布置；

S5：将起始隔膜向上叠起以包覆在首张第一极片上，将首张第二极片叠在初始隔膜上以形成极片组；

S7：将极片组翻转以折叠在隔膜上，并继续在极片组上叠加新的第二极片，持续上述过程直至极片组中的极片数量满足要求；其中所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片；或所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。

本申请的叠片工艺方法，提高了隔膜与第一极片之间的粘接性能，这种方法既能达到第一极片与隔膜的热复合效果，又不会由于高温导致隔膜收缩，保证电池的安全性；同时，由于全部的第一极片提前与隔膜进行热复合，过程中只需叠加第二极片，极大地提高了叠片电芯的生产效率。

进一步地，在步骤S1中，对隔膜采用不完全烘干。

进一步地，在步骤S1中，对隔膜烘干后隔膜的干燥程度为85％-95％。

进一步地，在步骤S1中，烘干温度为30℃-70℃。

进一步地，还包括：步骤S4，将第一极片与隔膜夹紧并对第一极片与隔膜进行再次烘干。

进一步地，对第一极片与隔膜进行再次烘干的烘干温度为40℃-90℃、第一极片与隔膜之间的夹紧力为1kgf/cm²-10kgf/cm²。

进一步地，相邻的两个第一极片之间的隔膜长度为L1，第二极片的长度为L2，所述L1和所述L2满足：L1≥2L2。

进一步地，所述L1满足：320mm≤L2≤1200mm，所述L2满足：160mm≤L2≤600mm。

本申请另一方面提供了一种叠片装置，包括：隔膜放卷；隔膜涂布件，所述隔膜涂布件设置在所述隔膜放卷的下游且适于对隔膜进行涂布；第一烘箱，所述第一烘箱设置在所述隔膜涂布件的下游且适于对所述隔膜进行烘干；极片粘贴件，所述极片粘贴件设置在所述第一烘箱的下游且适于将负极片或正极片粘贴在所述隔膜上；第二烘箱，所述第二烘箱设置在所述第一烘箱的下游且适于对设置有负极片或负极片的所述隔膜进行烘干。

进一步地，还包括：适于将所述负极片或正极片与所述隔膜压紧的压紧件。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请实施例中的叠片装置示意图；

图2是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程图；

图3是根据本申请实施例中的第一极片与隔膜热复合示意图；

图4是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图一；

图5是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图二；

图6是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图三；

图7是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图四；

图8是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图五；

图9是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图六；

图10是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图七；

图11是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图八；

图12是根据本申请实施例中叠片工艺方法流程示意图九；

图13是根据本申请实施例中通过叠片工艺方法制作的叠片极片组示意图。

附图标记：

叠片装置100，

隔膜放卷101，隔膜涂布件102，第一烘箱103，极片粘结件104，第二烘箱105，

极片组200，

隔膜1，第一极片2，第二级片3，压紧件4。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1-图13描述根据本申请实施例的叠片工艺方法，包括至少如下步骤：

S1：对隔膜1进行涂布并对涂布后的隔膜1进行烘干；

S3：在隔膜1上附上已经制备好的多个第一极片2，多个第一极片2在隔膜1上间隔布置；

S5：将起始隔膜1向上叠起以包覆在首张第一极片2上，将首张第二极片3叠在初始隔膜1上以形成极片组200；

S7：将极片组200翻转以折叠在隔膜1上，并继续在极片组200上叠加新的第二极片3，持续上述过程直至极片组200中的极片数量满足要求；其中第一极片2为负极片，第二极片3为正极片；或第一极片2为正极片，第二极片3为负极片。

在空间的利用率上，叠片方式相对于卷绕组装方式有明显优势，传统通常使用Z字叠片方式制作极片组200，但其生产效率较低，制作方面还不成熟，导致花费大量的时间成本和设备成本。例如：(1)隔膜1上有具有改善热阻和粘附性的涂层，为了加强隔膜1与极片之间的粘性，通常选择增加涂层厚度，这样会导致电池中电解质离子的导电率增加，从而引起电池电阻的增加，不易于电芯往高容量方向发展；(2)为了加强隔膜1与极片之间的粘结强度，先对极片组200进行预热再进行热压定型，但由于部分涂层物仍处于颗粒状，对于较厚的极片组200不能达到很好的粘结效果，抑制隔膜1收缩的能力降低，电池过热后正极和负极之间极易短路，特别是在汽车震动或碰撞时，电池内部的极片之间极易发生错层，对电池安全造成影响；(3)目前电池规格型号众多，需要针对不同电池型号对隔膜1进行切割，导致隔膜1利用率低下，造成较大的资源浪费。

考虑到隔膜1属于共聚高分子，隔膜1在烘干后其涂层中的粘合剂会发生更强烈的共聚作用这个因素，也就是烘干后的隔膜1有更好的粘接效果，先对隔膜1进行烘干，然后与多个第一极片2提前进行热复合，这样可以保证隔膜1表面平整，隔膜1与第一极片2粘接牢固，不会发生错位，避免在极片组200组装、电芯干燥、注液等步骤中产生褶皱，影响电池品质。

同时，由于在叠片前第一极片2与隔膜1提前进行热复合，这样就节省了极片组200热压定型的时间，在保证第一极片2、第二极片3与隔膜1间粘结力的同时又大大提升了热压工序的生产效率。

针对电池不同型号的问题，本申请可根据装配电池的尺寸进行隔膜1生产，根据需求长度涂抹隔膜1，提高材料的利用率，减少不必要的浪费，节约成本。

需要注意的是，本申请中提到的极片组200是指：一个第一极片2与一个第二极片3叠加形成的极片组200，或多个第一极片2与多个第二极片3叠加形成的极片组200。

根据本申请的叠片工艺方法，提高了隔膜1与第一极片2之间的粘接性能，这种方法既能达到第一极片2与隔膜1的热复合效果，又不会由于高温导致隔膜1收缩，保证电池的安全性；同时，由于全部的第一极片2提前与隔膜1进行热复合，过程中只需叠加第二极片3，极大地提高了叠片电芯的生产效率。

根据本申请的一个实施例中，在步骤S1中，对隔膜1采用不完全烘干。具体的，对隔膜1烘干后隔膜1的干燥程度为85％-95％；烘干温度为30℃-70℃。不完全烘干的涂层对第一极片2有更强的抓附力，有利于加强隔膜1与第一极片2的粘结力，不容易发生错位。

根据本申请的一个实施例中，叠片工艺方法还包括：步骤S4，将第一极片2与隔膜1夹紧并对第一极片2与隔膜1进行再次烘干。具体的，对第一极片2与隔膜1进行再次烘干的烘干温度为40℃-90℃、第一极片2与隔膜1之间的夹紧力为 1kgf/cm²-10kgf/cm2。未完全干燥的隔膜1涂层与第一极片2在夹持的状态下进行在高温烘干，这样既达到了第一极片2与隔膜1的热复合效果，同时也不会由于高温导致隔膜1收缩。

根据本申请的一个实施例中，相邻的两个第一极片2之间的隔膜1长度为L1，第二极片3的长度为L2，L1和L2满足：L1≥2L2。根据图6-图12所示，初始时从下到上为隔膜1、第一极片2、隔膜1，将第二极片3叠在隔膜1上后第一次翻转，此时从下到上为隔膜1、第二极片3、隔膜1、第一极片2，再次翻转后从下到上为隔膜1、第一极片2、隔膜1、第二极片3、隔膜1，当翻转第三此时，与S3步骤中已提前贴好的第一极片2叠加，因此需要相邻的两个第一极片2之间的隔膜1长度L1≥两倍的第二极片3 的长度L2，这样才能实现本申请的叠片工艺方法。

根据本申请的一个实施例中，L1满足：320mm≤L2≤1200mm，L2满足：160mm≤ L2≤600mm。第一极片2与第一极片2的间隔、第一极片2与隔膜1边界的对齐度大小可根据实际产品的大小进行决定。

根据本申请实施例中的叠片装置100，包括：隔膜放卷101、隔膜涂布件102、极片粘贴件104、第一烘箱103和第二烘箱105。

具体的，隔膜涂布件102设置在隔膜放卷101的下游且适于对隔膜1进行涂布；第一烘箱103设置在隔膜涂布件102的下游且适于对隔膜1进行烘干；极片粘贴件104设置在第一烘箱103的下游且适于将负极片或正极片粘贴在隔膜1上；第二烘箱105设置在第一烘箱103的下游且适于对设置有负极片或负极片的隔膜1进行烘干。

需要注意的是，本申请中的下游指的是步骤方向，可以理解成在此装置完成所有流程后进行下一个装置流程。

进一步地，隔膜1的宽度与叠片电芯产品尺寸相关，涂抹方法可以使用浸涂、辊涂、刮刀式涂覆等，也可以将这些方法结合使用。

根据本申请的一个实施例中，第一烘箱103可以为热辊炉烘箱，烘干的过程同时采用热辊进行辊压，保证隔膜1涂层均匀性的同时尽可能的减小隔膜1的厚度，这样有利于减小电池的内阻。

根据本申请的一个实施例中，叠片装置100还包括：适于将负极片或正极片与隔膜1压紧的压紧件4。在负极片或正极片粘贴在隔膜1上后，使用压紧件4将负极片或正极片与隔膜1压紧并送入第二烘箱105中进行再次烘干，在烘干完成后松开压紧件4，此时的负极片或正极片与隔膜1热复合完成，有较强的粘附力。

根据本申请的一个实施例中，负极片与隔膜1热复合步骤如下：

1、隔膜1在隔膜涂布件102中涂布；

2、涂布完成后采用热辊炉烘箱对涂布后隔膜1进行不完全烘干；

3、在未完全干燥的隔膜1上附上已经制备好的负极片；

4、负极片附在隔膜1上之后使用夹持工装进行夹紧，然后在第二烘箱105中进行二次烘干。

根据本申请的一个实施例中，极片组200叠置方式如下：

1、将起始隔膜1向上折叠包覆在首张负极片之上；

2、再将正极片叠在折叠后的隔膜1上，完成正极片的叠片，如图7的状态，完成第1单元极片组200；

3、叠片机夹刀夹紧第1单元极片组200向下一个负极片方向翻折，折叠完成后的极片组200；

4、然后拿取将新的正极片叠在第1单元极片组200上，再下一个负极片方向翻折；

5、再进行翻折，形成第2单元极片组200；

6、以此方式逐层叠片翻折，完成整个极片组200。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种叠片工艺方法，其特征在于，包括至少如下步骤：

S1：对隔膜（1）进行涂布并对涂布后的隔膜（1）进行不完全烘干；

S3：在隔膜（1）上附上已经制备好的多个第一极片（2），多个第一极片（2）在隔膜（1）上间隔布置；

S4：将第一极片（2）与隔膜（1）夹紧并对第一极片（2）与隔膜（1）进行再次烘干；

S5：将起始隔膜（1）向上叠起以包覆在首张第一极片（2）上，将首张第二极片（3）叠在初始隔膜（1）上以形成极片组（200）；

S7：将极片组（200）翻转以折叠在隔膜（1）上，并继续在极片组（200）上叠加新的第二极片（3），持续上述过程直至极片组（200）中的极片数量满足要求；其中

所述第一极片（2）为负极片，所述第二极片（3）为正极片；或所述第一极片（2）为正极片，所述第二极片（3）为负极片；

相邻的两个第一极片（2）之间的隔膜（1）长度为L1，第二极片（3）的长度为L2，所述L1和所述L2满足：L1≥2L2。

2.根据权利要求1所述的叠片工艺方法，其特征在于，在步骤S1中，对隔膜（1）烘干后隔膜（1）的干燥程度为85%-95%。

3.根据权利要求1所述的叠片工艺方法，其特征在于，在步骤S1中，烘干温度为30℃-70℃。

4.根据权利要求1所述的叠片工艺方法，其特征在于，对第一极片（2）与隔膜（1）进行再次烘干的烘干温度为40℃-90℃、第一极片（2）与隔膜（1）之间的夹紧力为1kgf/cm²-10kgf/cm²。

5.根据权利要求1所述的叠片工艺方法，其特征在于，所述L1满足：320mm≤L2≤1200mm，所述L2满足：160mm≤L2≤600mm。

6.一种叠片装置，其特征在于，所述叠片装置用于执行权利要求1-5中任一项所述的叠片工艺方法，包括：

隔膜放卷（101）；

隔膜涂布件（102），所述隔膜涂布件（102）设置在所述隔膜放卷（101）的下游且适于对隔膜（1）进行涂布；

第一烘箱（103），所述第一烘箱（103）设置在所述隔膜涂布件（102）的下游且适于对所述隔膜（1）进行烘干；

极片粘贴件（104），所述极片粘贴件（104）设置在所述第一烘箱（103）的下游且适于将负极片或正极片粘贴在所述隔膜（1）上；

第二烘箱（105），所述第二烘箱（105）设置在所述第一烘箱（103）的下游且适于对设置有负极片或正极片的所述隔膜（1）进行烘干；

还包括：适于将所述负极片或所述正极片与所述隔膜（1）压紧的压紧件（4）。