專利名稱：大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰能電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法。
背景技術(shù)：
受化石能源枯竭與環(huán)境保護(hù)的迫切要求，新型潔凈再生能源應(yīng)運(yùn)而生，尤其是鋰能電源倍受青睞。鋰能電源在電動(dòng)車、移動(dòng)電站、通訊基站以及在軍事武器上的應(yīng)用更是受到全世界的關(guān)注。鋰能電源是由單體鋰能電芯串并聯(lián)而成的。鋰能電芯的內(nèi)部導(dǎo)電阻抗決定了電芯的充放電性能、循環(huán)壽命以及安全性。電芯的結(jié)構(gòu)、制造方法、極片隔膜接觸界面的結(jié)合狀況都直接影響著鋰能電芯的內(nèi)部導(dǎo)電阻抗。傳統(tǒng)的鋰能電芯制造方法一是卷繞的圓柱電芯或方形電芯，二是隔膜連續(xù)折疊的Z字型疊片的方形電芯。三是極片隔膜先裁切成型，再層疊的方形電芯。傳統(tǒng)方法的共同特點(diǎn)是正負(fù)極片和隔膜的接觸面沒(méi)有約束，由此引起的接觸內(nèi)阻增加、電化學(xué)極化加重都嚴(yán)重影響著電池性能，尤其是安全性。傳統(tǒng)方法中極片的曲率半徑變化、連續(xù)隔膜的熱收縮、大型極片隔膜層疊時(shí)隔膜皺褶、氣泡、損壞問(wèn)題都是造成電池內(nèi)部短路、極化的主要原因和主要安全隱患。為此，本發(fā)明(1)將鋰能電池大型正負(fù)極片、聚合物隔膜，按正極片、聚合物隔膜、 負(fù)極片、聚合物隔膜、正極片的順序沿著隔膜開卷方向?qū)盈B起來(lái)(見附圖1); (2)將層疊起來(lái)的極片隔膜用耐高溫塑料薄膜保護(hù)起來(lái)(見附圖3); (3)將耐高溫塑料薄膜保護(hù)起來(lái)的層疊極片隔膜放在加熱的下硬軋輥(或硬模)和加熱且可上下移動(dòng)的上軟軋輥之間滾壓熱平合在一起(見附圖4)。制成一個(gè)極片和隔膜接觸界面非常緊密，而且非常穩(wěn)定的單片電芯單元 (見附圖5)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)電芯制造方法造成的質(zhì)量缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)鋰能電芯制造存在的技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，提出一種大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于鋰能電池電芯包括鋰能電池正負(fù)極片、聚合物隔膜，具體制備包括以下步驟
1)按正極片、聚合物隔膜、負(fù)極片、聚合物隔膜、正極片的順序沿著隔膜卷料的開卷方向?qū)盈B起來(lái)；
2)在層疊好的極片隔膜組合體的靠近隔膜開卷的一端先行橫向熱合5 30mm，然后將隔膜前后各長(zhǎng)出負(fù)極片2 5mm裁斷；
3)將局部熱合在一起的極片隔膜放置在兩層耐高溫塑料膜中間保護(hù)起來(lái)；
4)將步驟3)耐高溫塑料膜保護(hù)的層疊極片隔膜放在下硬軋輥或模板和上軟軋輥或模板之間，下硬軋輥加熱到6(Tll(TC，同時(shí)在上軟軋輥上加熱6(Tll(TC并施加下壓力 100-210Kg/m%壓下上軟軋輥，上下軋輥滾壓熱平合0.廣5秒鐘，將正負(fù)極片和隔膜接觸界面粘合在一起，制成接觸界面穩(wěn)定的單片電芯單元。所述隔膜卷料的幅寬與極片尺寸匹配。所述下硬軋輥輥面硬度為HRC5(T65。
所述上軟軋輥輥面材質(zhì)為耐熱硅膠。所述隔膜為兩層PP中間夾PE的三層復(fù)合膜。所述正負(fù)極片為邊長(zhǎng)300-1000mm的正方形或矩形。所述負(fù)極片每邊尺寸大于正極片每邊尺寸l_3mm.
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用下硬軋輥(或模板)和上軟軋輥(或模板)加熱、滾壓的方法，將層疊好的大型正負(fù)極片和隔膜放在上下軟硬軋輥之間滾壓熱平合在一起，其正負(fù)極片和隔膜接觸界面非常緊密的粘合在一起，制成接觸界面穩(wěn)定的單片電芯單元。以此制成的單體電芯阻抗低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用安全。


圖1為單片電芯的正極片、負(fù)極片和聚合物隔膜的層疊示意圖。圖2為局部橫向熱合封頭的單片電芯示意圖。圖3為局部橫向熱合封頭的單片電芯在耐高溫塑料膜中間保護(hù)示意圖。圖4為單片電芯的上下軋輥滾壓熱平合示意圖。圖5為熱平合后的單片電芯示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，具體涉及鋰能電池具有大型正負(fù)極片和隔膜熱平合的單片電芯的制備方法。上述鋰能電池大型極片隔膜包括鋰能電池正負(fù)極片(尺寸按照鋰能電池容量決定)、聚合物隔膜(卷料幅寬與負(fù)極片尺寸匹配)。下面結(jié)合附圖通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述 實(shí)施例1
1)按正極片3(450mmX450mmX0. 18mm的磷酸亞鐵鋰)、聚合物隔膜5 (幅寬456mm 的兩層PP中間夾PE的三層復(fù)合膜浸涂0. 002mm厚的pvdf偏聚氟乙烯)、負(fù)極片4 (452mmX 452mmX0. 13mm的人造石墨)、聚合物隔膜5、正極片3的順序沿著隔膜卷料6的開卷的方向?qū)盈B起來(lái)(如圖1中箭頭所示)圖中1為負(fù)極片極耳；2為正極片極耳；
2)在層疊好的極片隔膜組合體在靠近隔膜開卷的一端用IOmm寬的橫向封頭7先行橫向熱合，然后將隔膜前后各長(zhǎng)出負(fù)極片2mm裁斷(如圖2所示)；
3)將局部熱合在一起的極片隔膜放置在兩層0.3mm后的耐高溫塑料膜8中間保護(hù)起來(lái) (如圖3所示)；
4)將步驟3)耐高溫塑料膜8保護(hù)的層疊極片隔膜放在下硬軋輥(輥面硬度HRC55)和上軟軋輥(輥面材質(zhì)耐熱硅膠)之間，下硬軋輥輥面加熱到100°C，同時(shí)在上軟軋輥輥面上加熱90°C并施加下壓力IOOKg/m%壓下上軟軋輥，上下軋輥滾壓熱平合0. 2秒鐘，將正負(fù)極片和聚合物隔膜接觸界面粘合在一起(如圖4所示)，制成接觸界面穩(wěn)定的方形單片電芯單元 (如圖5所示)。實(shí)施例2
1)按正極片(400mmX 650mmX0. 2mm的磷酸亞鐵鋰)、聚合物隔膜(幅寬416mm 的兩層PP中間夾PE的三層復(fù)合膜浸涂0. 002mm厚的pvdf偏聚氟乙烯)、負(fù)極片 (402mmX653mmX0. 15mm的人造石墨)、聚合物隔膜、正極片的順序沿著隔膜開卷的方向?qū)?br> 疊起來(lái)；2)層疊好的極片隔膜在靠近隔膜開卷的一端用IOmm寬的橫向封頭先行橫向熱合，然后將隔膜前后各長(zhǎng)出負(fù)極片2mm裁斷；
3)將局部熱合在一起的極片隔膜放置在兩層0.3mm后的耐高溫塑料膜中間保護(hù)起來(lái)；
4)將步驟3)耐高溫塑料膜保護(hù)的層疊極片隔膜放在下硬軋輥(輥面硬度HRC55)和上軟軋輥(輥面材質(zhì)耐熱硅膠)之間，下硬軋輥輥面加熱到110°C，同時(shí)在上軟軋輥輥面上加熱 95°C并施加下壓力150Kg/in2，壓下上軟軋輥，上下軋輥滾壓熱平合0. 5秒鐘，將正負(fù)極片和聚合物隔膜接觸界面粘合在一起，制成接觸界面穩(wěn)定的矩形單片電芯單元。實(shí)施例3
1)按正極片(350mmX350mmX0. 18mm的磷酸亞鐵鋰)、聚合物隔膜(幅寬356mm 的兩層PP中間夾PE的三層復(fù)合膜浸涂0. 002mm厚的pvdf偏聚氟乙烯)、負(fù)極片 (352mmX352mmX0. 15mm的人造石墨)、聚合物隔膜、正極片的順序沿著隔膜開卷的方向?qū)?br> 疊起來(lái)；
2)層疊好的極片隔膜在靠近隔膜開卷的一端用5mm寬的橫向封頭先行橫向熱合，然后將隔膜前后各長(zhǎng)出負(fù)極片2mm裁斷；
3)將局部熱合在一起的極片隔膜放置在兩層0.3mm后的耐高溫塑料膜中間保護(hù)起來(lái)；
4)將步驟3)耐高溫塑料膜保護(hù)的層疊極片隔膜放在下硬軋輥(輥面硬度HRC55)和上軟軋輥(輥面材質(zhì)耐熱硅膠)之間，下硬軋輥輥面加熱到70°C，同時(shí)在上軟軋輥輥面上加熱 85°C并施加下壓力200Kg/ Hf，壓下上軟軋輥，上下軋輥滾壓熱平合2秒鐘，將正負(fù)極片和聚合物隔膜接觸界面粘合在一起，制成接觸界面穩(wěn)定的矩形單片電芯單元。上述熱平合方法同樣適合于300mm以下的電芯。
權(quán)利要求
1.一種大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于鋰能電池電芯包括鋰能電池正負(fù)極片、聚合物隔膜，具體制備包括以下步驟1)按正極片、聚合物隔膜、負(fù)極片、聚合物隔膜、正極片的順序沿著隔膜卷料開卷方向?qū)盈B起來(lái)；2)層疊好的極片隔膜在靠近隔膜開卷的一端先行橫向熱合5 30mm，然后將隔膜前后各長(zhǎng)出負(fù)極片2飛mm裁斷；3)將局部熱合在一起的極片隔膜放置在兩層耐高溫塑料膜中間保護(hù)起來(lái)；4)將步驟3)耐高溫塑料膜保護(hù)的層疊極片隔膜放在下硬軋輥或模板和上軟軋輥或模板之間，下硬軋輥加熱到6(Tll(TC，同時(shí)在上軟軋輥上加熱6(Tll(TC并施加下壓力 100-210Kg/ m%壓下上軟軋輥，上下軋輥滾壓熱平合0.廣5秒鐘，將正負(fù)極片和隔膜接觸界面粘合在一起，制成接觸界面穩(wěn)定的單片電芯單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于所述隔膜卷料的幅寬與極片尺寸匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于所述下硬軋輥輥面硬度為HRC5(T65。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于所述上軟軋輥輥面材質(zhì)為耐熱硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于所述隔膜為兩層PP中間夾PE的三層復(fù)合膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于所述正負(fù)極片為邊長(zhǎng)300-1000mm的正方形或矩形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法，其特征在于所述負(fù)極片每邊尺寸大于正極片每邊尺寸l_3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于鋰能電池制備技術(shù)領(lǐng)域的一種大型極片隔膜順向?qū)盈B超低阻抗熱平合方法。所述方法是先按正極片、聚合物隔膜、負(fù)極片、聚合物隔膜、正極片的順序沿著隔膜開卷的方向?qū)盈B起來(lái)；將層疊好的大型極片隔膜放在上下軋輥之間，采用下硬軋輥輥面加熱，上軟軋輥輥面加熱并壓下的方法進(jìn)行滾壓熱平合，制成一個(gè)正負(fù)極片和隔膜接觸界面粘結(jié)非常緊密，而且非常穩(wěn)定的單片電芯單元。以此制成的單片電芯單元導(dǎo)電阻抗低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用安全。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成品率高，同樣適合于300mm以下的電芯。
文檔編號(hào)H01M10/0585GK102185160SQ201110101238
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張宇飛, 李清暉, 王俊濤, 祝代勇 申請(qǐng)人:北京恒祥力能動(dòng)力電源科技有限公司