專利名稱:軟包裝鋰離子電池及其制造方法
軟包裝鋰離子電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟包裝鋰離子電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軟包裝電池與硬殼電池相比，制作工藝不同，相應(yīng)的工序也有所不同。軟包裝鋰離子電池行業(yè)現(xiàn)在一般所采用工藝為由正極片、隔膜、負極片依次卷繞或者疊置形成極芯；然后用一鋁塑復(fù)合膜對折，將極芯放入對折后的兩個面之間，然后對極耳引出邊和兩側(cè)邊進行熱封，形成一具有一對折邊，一極耳引出邊和兩側(cè)邊的軟包裝電芯?，F(xiàn)在的電池制作廠家使用自動化生產(chǎn)線的還是少數(shù)，大多數(shù)是手工或是半自動線，電池經(jīng)過多道人手操作的工序，每道工序員工的取放都會使電池有不同程度的損傷。如圖1、圖2中所示，電池殼底角 10部位是最易彎折的位置，兩側(cè)邊常常有多次彎折，而在電池殼正、反兩面復(fù)合膜沒有貼實的情況下，底角10彎折位置易形成尖銳死角，在沒注入電解液前，反復(fù)折7-8次就是會出裂縫。有過彎折的電池在注液前沒有破裂，但在注液、充電后，由于電解液的作用，會加快彎折部位的破損，造成電池外殼破裂、漏液，其現(xiàn)象將極大影響電池成品率。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種軟包裝電芯不易破裂，漏液的軟包裝鋰離子電池。
技術(shù)方案描述如下一種軟包裝鋰離子電池，包括一電芯；電芯包括極芯、電解液及包裹并熱封極芯的外殼，電解液密封在外殼內(nèi)；外殼在包裹并熱封極芯后，電芯形成一對折邊、一極耳引出邊和兩側(cè)邊，在所述對折邊與兩側(cè)邊相交處的底角為圓角，所述圓角通過進一步熱壓形成。
本發(fā)明的另一目的是提供一種軟包裝電芯不易破裂，漏液的軟包裝鋰離子電池的制造方法。
技術(shù)方案描述如下一種軟包裝鋰離子電池制造方法，包括如下步驟
a)將正極片、隔膜、負極片依次卷繞或疊置形成極芯；
b)將一外殼對折后，極芯放入對折后的外殼兩對折面之間，形成一極耳引出邊、一對折邊、兩側(cè)邊；將極耳引出邊和兩側(cè)邊熱封，且向內(nèi)注入電解液形成電芯；
c)所述對折邊和兩側(cè)邊相交處的底角再進行熱封，使得所述底角為圓角，保證不漏液。
本發(fā)明軟包裝極芯在入殼后，先進行頂封和側(cè)封，然后在電池殼底部兩圓角處再熱封一次，使底角與側(cè)封邊間復(fù)合膜粘合在一起?？沙晒Φ慕鉀Q因在制造鋰離子軟包裝電池中底角處容易破裂的問題，方法非常簡單，實施方便，成本低，可切實解決電池底角復(fù)合膜破裂問題。


[0011]下面通過附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
圖1背景技術(shù)中彎折示意圖；
圖2圖1中I處放大示意圖；
圖3本發(fā)明具體實施方式
中再次熱封示意圖；
圖4本發(fā)明軟包裝鋰離子電池封裝示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
本發(fā)明軟包裝鋰離子電池，如圖3中所示，包括一電芯1 ；電芯1包括極芯、電解液及包裹并熱封極芯的外殼，電解液密封在外殼內(nèi)；外殼在包裹并熱封極芯后；電芯1形成一對折邊11、一極耳引出邊13和兩側(cè)邊12，14，然后在對折邊11與兩側(cè)邊12，14相交處的底角10再次熱封。極耳引出邊13引出正、負極耳15 ；如圖4中所示，將電芯1、保護線路板4 置于塑膠外殼30，31中，封裝形成軟包裝鋰離子電池。
兩側(cè)邊如圖3中所示左側(cè)邊14，右側(cè)邊12。
極芯采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的即可。極芯包括正極片、隔膜、負極片；所述正
極片、隔膜、負極片依次疊置或卷繞。將正極片、隔膜、負極片、隔膜、正極片、隔膜......依
次疊置形成的極芯，以這樣的極芯做成的電池業(yè)界常稱為疊片式電池；而將一正極片，隔膜，負極片依次卷繞形成的極芯，以這樣的極芯做成的電池業(yè)界常稱為卷繞式電池。下面對正極片、隔膜、負極片等舉例說明，當然還可以以業(yè)界公知的其他方式實現(xiàn)，下面所列僅為一種方式而已。
正極片包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、集流體，其中，所述正極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常見的活性物質(zhì)，比如鈷酸鋰、鎳酸鋰、磷酸亞鐵鋰和錳酸鋰中的一種或幾種。所述正極材料中的粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，所述正極集流體的種類已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以選自鋁箔、銅箔、沖孔鋼帶。在本例具體實施方式
中使用鋁箔作為正極集流體。所述正極漿料的制作和涂敷方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。將正極活性物質(zhì)，導(dǎo)電劑，粘結(jié)劑按一定比例在溶劑中攪拌混合均勻得到正極漿料， 均勻涂敷在集流體上，加熱烘烤揮發(fā)除去溶劑，從而形成正極片。從正極片中引出正極耳。
隔膜設(shè)置于正極片和負極片之間，具有電絕緣性能和液體保持性能。所述隔膜可以選自鋰離子電池中所用的各種隔膜，如聚烯烴微多孔膜、聚乙烯氈、玻璃纖維氈、或超細玻璃纖維紙。所述隔膜的位置、性質(zhì)和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
負極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，負極片包括集流體及涂覆和 /或填充于集流體上的負極材料，所述負極材料包括負極活性物質(zhì)和負極粘合劑。所述負極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的可嵌入釋出鋰的負極活性物質(zhì)，例如碳材料，所述碳材料為選自非石墨化炭、石墨或由多炔類高分子材料通過高溫氧化得到的炭或熱解炭、焦炭、有機高分子燒結(jié)物、活性炭中的一種或幾種。所述負極粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯醇中的一種或幾種；一般來說，根據(jù)所用粘合劑種類的不同，以負極活性物質(zhì)的重量為基準，負極粘合劑的含量為0. 01-10重量％，優(yōu)選為0. 02-5重量％。所述負極材料還可以包括導(dǎo)電劑以增加電極的導(dǎo)電性，降低電池內(nèi)阻。所述導(dǎo)電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的負極導(dǎo)電劑，比如碳黑、鎳粉、銅粉中的一種或幾種。以負極活性物質(zhì)的重量為基準，所述導(dǎo)電劑的含量為0-12重量％，優(yōu)選為2-10重量％。負極集流體可以為鋰離子電池中常規(guī)的負極集流體，如沖壓金屬，金屬箔，網(wǎng)狀金屬，泡沫狀金屬，在本實用新型的具體實施方案中使用銅箔作為負極集流體。所述負極片的制備方法可以采用常規(guī)的制備方法。例如， 將負極材料與溶劑混合，涂覆和/或填充在所述集流體上，干燥，壓延或不壓延，即可得到所述負極片。其中，干燥，壓延的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，所述干燥的溫度一般為100-150°C。
軟包裝鋰離子電池一般采用鋁塑復(fù)合膜作為密封極芯的外殼，因為鋁塑復(fù)合膜較柔軟，且容易成形，可做成各種形狀；鋁塑復(fù)合膜厚度較金屬鋁殼更薄，可使電池容量有所提高；使用鋁塑復(fù)合膜的電池從制作工藝較鋁殼電池簡單。鋁塑復(fù)合膜包括PP膠內(nèi)層、鋁層及PP膠外層，PP膠在135°c可熔化，這樣通過熱壓，可以很方便的將兩層鋁塑復(fù)合膜熔接在一起，且能保證密封的效果。
封裝極芯時，現(xiàn)在人們常采用的密封方法為，先將一合適大小的鋁塑復(fù)合膜從中對折，本例中鋁塑復(fù)合膜電池殼為59X93，然后將5X59X93的極芯放入對折后的鋁塑復(fù)合膜之間，然后將除對折邊11以外的其余3邊進行熱封；所謂熱封為通過對復(fù)合膜加熱使兩層膜內(nèi)的PP層熔化，在一定的壓力下相互熔合在一起，熱封時，正、負極耳15從對折邊11 的相對邊引出；為方便描述，熱封后的電芯1將對折后的邊稱為對折邊11，與對折邊相對的邊，即正、負極耳15引出的邊稱為極耳引出邊13，其余兩邊稱為側(cè)邊12，14。
顯然電芯1中需要加入電解液，加入電解液的方法為本領(lǐng)域公知方法，后序?qū)嵤├袑⒆鼍唧w說明。
電解液沒有特別限定，可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的電解液。比如電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸亞鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。有機溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC) 以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類中的至少一種，環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、Y-丁內(nèi)酯(Y-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為1. 5-4. 9克 /安時，電解液的濃度一般為0. 1-2. 0摩/升。
電池需要化成激活后方可使用，化成過后的電池常常需要有與負載相接的接口， 且由于軟包裝電池的外殼比較柔軟；為了滿足在使用中的功能性要求時，通常需要對軟包裝電芯用各種硬質(zhì)的外殼或框架結(jié)構(gòu)進行封裝，從而制成具有足夠剛度的軟包裝電池。
本例中采用一塑膠外殼來限定電芯1，如圖4所示，塑膠外殼封裝保護線路板4和電芯1，保護線路板4與電芯1電連接。即電芯上的正極耳與保護線路板上正極相連，電芯上負極耳與保護線路板上負極相連。
如圖4所示，塑膠外殼分為兩部分，塑膠上殼30和塑膠下殼31，塑膠上殼30和塑
5膠下殼31可互相卡扣，塑膠外殼內(nèi)因此形成一定空間容納電芯1和保護線路板4，為使電芯1和保護線路板4在塑膠外殼內(nèi)固定不會有位置移動，可先往塑膠外殼內(nèi)填充膠料后進行低溫注塑固定。本部分本領(lǐng)域技術(shù)人員不需付出創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)，屬公知技術(shù)，因此不多做描述。
還可設(shè)有一塑膠端蓋5，塑膠端蓋5設(shè)置在封裝有保護線路板4和電芯1的塑膠外殼上電極引出的一端，即保護線路板4上金手指露出塑膠外殼的一端；塑膠端蓋5用于作為與負載裝配的接口。
正如前述所談到的，軟包裝電芯1的熱封邊常常會在折疊多次后漏液，而人工的多次折疊常常不可避免；經(jīng)多次實驗后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)漏液主要集中在對折邊與兩側(cè)邊相交處的底角10，本發(fā)明人經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)最簡單且行之有效的方式即是采用對本發(fā)明中電芯1底角10再次進行熱封的方式，可確保軟包裝電芯1不再漏液；軟包裝極芯在入殼后，先進行頂封和側(cè)封，然后在電池殼底部兩圓角處再熱封一次，使底角與側(cè)封邊間復(fù)合膜粘合在一起。熱封長度大于底角圓弧半徑，寬度從底角邊緣到側(cè)封邊上即可，底角熱封的溫度、壓力、時間等參數(shù)等于正常封邊參數(shù)。比如熱封溫度150士5°C，熱封壓力0. 2-0. 3Mpa, 本例中選0. 2Mpa，熱封時間2-3s，本例中選擇熱封2s。
在本例中，熱封是通過一模具來實現(xiàn)的；如圖3中所示；所述模具為一熱壓模具2， 所述熱壓模具2包括具有與底角10處匹配的圓弧結(jié)構(gòu)200，210的熱封上模21和熱封下模 20。如圖所示；將三邊熱封過的電芯1以圖示中A箭頭方向放入模具中，將其底角需10熱封處放至在模具中圓弧結(jié)構(gòu)200，210處；這樣可確保底角與側(cè)封邊間復(fù)合膜粘合在一起，確保軟包裝電芯不再漏液。然后還可在裝配有電芯1的塑膠外殼和塑膠外殼外包覆標貼6。
同時，顯然，也可通過該方法熱封極耳引出邊與兩側(cè)邊相交處的頂角10’ ；同樣能起到防止在頂角處10’漏液的情況發(fā)生。
實施例2
本例中將著重描述本發(fā)明鋰離子電池的制造方法。
一種軟包裝鋰離子電池制造方法，包括如下步驟
a)將正極片、隔膜、負極片依次卷繞或疊置形成極芯；正極片、隔膜、負極片在實施例1中已經(jīng)有描述，均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知；不多做說明。
b)將一外殼對折后，極芯放入對折后的外殼兩對折面之間，形成一極耳引出邊 113、一對折邊11、兩側(cè)邊12，14 ；將極耳引出邊13和兩側(cè)邊12，14熱封，且向內(nèi)注液形成電芯1 ；
如圖3所示，為使熱封后鋁塑復(fù)合膜不會裂開，熱封時需要留有一定的余留量，如附圖中左右兩側(cè)均有大部余留；圖中左側(cè)更有一與極芯大小相當?shù)挠嗔?，稱此處為注液部 16，因為軟包裝電芯電解液的注入是大問題，其內(nèi)的氣體很難跑出，而若電芯1內(nèi)留有大量氣體，將導(dǎo)致電池發(fā)鼓等問題出現(xiàn)，而使產(chǎn)品達不到客戶的要求；因此設(shè)置此處的目的是便于電池注電解液，同時可以儲存電池在化成時產(chǎn)生的氣體，有效保護電池極芯部分的外形。 此處留有一缺口，電解液可以通過該缺口從圖中所示B箭頭處進入到注液部16中，而在注液時圖中所示左側(cè)邊14熱封處并未熱封完全，或者在熱封完全后用其他手段使左側(cè)邊14 熱封處留有小處縫隙(圖中未示出)；在注液部16中的電解液能慢慢進入電芯1中；且電芯1中的空氣能從該縫隙處跑出；電解液完全進入電芯后，完全熱封該左側(cè)邊14;然后將多余的部分裁剪掉，這樣，經(jīng)過化成后，該電池即被激活可以使用了。因本部分為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故不多做描述。
c)對折邊11和兩側(cè)邊12，14相交處的底角10進行再次熱封。為實現(xiàn)底角10處不會因多次彎折而漏液的目的，本發(fā)明人采取了再次對底角10進行熱封的措施；熱封的時間可與頂、側(cè)邊封裝一起。
當然，進一步地，也可對極耳引出邊13和兩側(cè)邊12，14相交處的頂角10’進行再次熱封；進一步防止頂角10’處可能的漏液情況的發(fā)生。
正如上例中所描述；再次熱封是通過一模具來實現(xiàn)的；如圖3中所示；所述模具為一熱壓模具2，所述熱壓模具2包括具有與底角處匹配的圓弧結(jié)構(gòu)210，200的熱封上模 21和熱封下模20。如圖所示；將三邊熱封過的電芯放入模具中，將其底角或頂角需熱封處放至在模具中圓弧結(jié)構(gòu)200，210處；這樣可確保底角10和/或頂角10’與側(cè)封邊間復(fù)合膜粘合在一起，確保軟包裝電芯1不漏液。
化成后，將電芯1和保護線路板4放置在塑膠外殼中，即置于塑膠上殼30和塑膠下殼31之間；其內(nèi)注有膠料，然后通過低溫注塑固定；然后再將塑膠端蓋5設(shè)置在封裝有保護線路板4和電芯1的塑膠外殼上電極引出的一端，即保護線路板上金手指露出塑膠外殼的一端；塑膠端蓋5用于作為與負載裝配的接口。最后在裝配有電芯的塑膠外殼和塑膠外殼外包覆標貼6，即可成功地制造出本實施例中所描述的成品電池。
實施例3
本實施例中采用100個底角處再次熱封后的電池彎折5次、10次，15次，后，統(tǒng)計膜破、漏液的電池的數(shù)量；電池彎折200次并注液后電池膜破、漏液的數(shù)量；采用100個底角處未再次熱封后的傳統(tǒng)電池彎折5次、10次，25次，后，統(tǒng)計膜破、漏液的電池的數(shù)量；電池彎折200次并注液后電池膜破漏液的數(shù)量。
如下表所示，顯然底角處經(jīng)熱封后，多次彎折也不會出現(xiàn)膜破和漏液的情況，達到了生產(chǎn)的需要，極大地提高了成品率。
權(quán)利要求
1.一種軟包裝鋰離子電池，包括一電芯；所述電芯包括極芯、電解液及包裹并熱封極芯的外殼，所述電解液密封在所述外殼內(nèi)；所述外殼在包裹并熱封極芯后，電芯形成一對折邊、一極耳引出邊和兩側(cè)邊，其特征在于在所述對折邊與兩側(cè)邊相交處的底角再次熱封， 使底角與側(cè)封邊間復(fù)合膜粘合在一起，熱封長度大于底角圓弧半徑，寬度從底角邊緣到側(cè)封邊上；再次熱封通過一熱壓模具實現(xiàn)，所述熱壓模具包括具有與底角處匹配的圓弧結(jié)構(gòu)的熱封上模和熱封下模。
2.如權(quán)利要求
1所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述外殼為鋁塑復(fù)合膜，所述鋁塑復(fù)合膜包括PP膠內(nèi)層、鋁層及PP膠外層，電池底角與側(cè)邊間的兩層復(fù)合膜PP膠內(nèi)層熔合。
3.如權(quán)利要求
1中所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述極芯包括正極片、隔膜、負極片，所述正極片、隔膜、負極片依次疊置或卷繞。
4.如權(quán)利要求
1中所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于還包括一塑膠外殼，所述塑膠外殼封裝保護線路板和所述電芯，保護線路板與所述電芯電連接。
5.如權(quán)利要求
4中所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于還包括一絕緣端蓋，所述絕緣端蓋設(shè)置在所述塑膠外殼一端，作為與負載的接口。
6.如權(quán)利要求
1-5中任意一項所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于在所述極耳引出邊與兩側(cè)邊相交處的頂角再次熱封。
7.一種制造如權(quán)利要求
1所述的軟包裝鋰離子電池的方法，包括如下步驟a)將正極片、隔膜、負極片依次卷繞或疊置形成極芯；b)將一外殼對折后，極芯放入對折后的外殼兩對折面之間，形成一極耳引出邊、一對折邊、兩側(cè)邊；將極耳引出邊和兩側(cè)邊熱封，且向內(nèi)注液形成電芯；c)對折邊和兩側(cè)邊相交處的底角進行再次熱封，使底角與側(cè)封邊間復(fù)合膜粘合在一起，熱封長度大于底角圓弧半徑，寬度從底角邊緣到側(cè)封邊上；再次熱封通過一熱壓模具實現(xiàn)，所述熱壓模具包括具有與底角處匹配的圓弧結(jié)構(gòu)的熱封上模和熱封下模。
8.如權(quán)利要求
7所述軟包裝鋰離子電池制造方法，其特征在于還包括對極耳引出邊和兩側(cè)邊相交處的頂角進行再次熱封的步驟。
9.如權(quán)利要求
7所述軟包裝鋰離子電池制造方法，其特征在于所述再次熱封時，熱封溫度150士5°C，熱封壓力0. 2-0. 3Mpa，熱封時間2_3s。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種軟包裝鋰離子電池，包括一電芯；電芯包括極芯、電解液及包裹并熱封極芯的外殼，電解液密封在外殼內(nèi)；外殼在包裹并熱封極芯后，電芯形成一對折邊、一極耳引出邊和兩側(cè)邊，對折邊與兩側(cè)邊相交處的底角為圓角，所述圓角通過進一步熱壓形成。本發(fā)明同時公開了一種制造軟包裝電池的方法，在外殼熱封形成電芯后，再次對對折邊與兩側(cè)邊相交處的底角進行熱封。采用本發(fā)明方案成功的解決了因在制造鋰離子軟包裝電池中底角處容易破裂的問題，方法非常簡單，實施方便，成本低，可切實解決電池底角復(fù)合膜破裂問題。
文檔編號H01M2/02GKCN101640287 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200810142210
公開日2011年9月7日 申請日期2008年7月31日
發(fā)明者吳銀華, 姚保同 申請人:比亞迪股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2), 非專利引用 (2),