一种单面叠片软包电池的模板化制作方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池材料测试验证领域，特别涉及一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，该方法通过将固定标准尺寸的正极、负极及隔膜在特殊设计的模板下进行组装，然后再用铝塑膜进行封装，和传统的手工组装相比，可较大程度的提升单面叠片软包电池的组装效率及一致性，克服了单面叠片软包电池的制作缺陷，而单面叠片软包电池具有制作简单且较大程度模拟全电池工作状态等固有特点，能较大程度的节约实验资源和提高验证材料的效率。

A Template Fabrication Method for Single-Side Laminated Soft Pack Batteries

The invention relates to the field of lithium ion battery material testing and verification, in particular to a template making method of single-sided laminated soft-packed batteries. The method can improve single-sided laminated soft-packed batteries to a great extent by assembling fixed standard size positive, negative and diaphragms under specially designed templates, and then encapsulating them with aluminium-plastic film, compared with traditional manual assembly. The assembly efficiency and consistency overcome the fabrication defects of single-sided laminated soft-packed batteries. The single-sided laminated soft-packed batteries have the inherent characteristics of simple fabrication and a greater degree of simulation of the working state of the whole battery, which can save experimental resources and improve the efficiency of verification materials to a large extent.

【技术实现步骤摘要】
一种单面叠片软包电池的模板化制作方法
本专利技术涉及锂离子电池材料测试验证领域，特别是一种单面叠片软包电池的模板化制作方法。
技术介绍
锂化学电源是一种将化学能转变为电能的装置，例如铅酸电池，它的专利技术和应用为蓄电池的发展奠定了基础，作为其中发展最快最好的锂离子电池体系，人们一直在寻求开辟新的方向。作为能源装置兼储能方式的二次电池在新能源的开发利用中发挥着重大作用，其中锂离子电池以其各项优异的性能得到了广泛的应用。材料作为电池性能的直接影响因素，其在电芯端的验证非常重要。目前材料的电性能验证有两种手段，一是中试线全电池验证，二是实验室半电池即扣电验证；其中，中试线全电池制作存在占用资源量大、时间长等缺点，不利于企业快速进行材料评测的要求，而半电池不能完全模拟材料在全电池中的工作环境，所以需要一种介于两种方法之间的科学评价的方法。单面叠片软包电池属于全电池的范畴，同时制作时间短且占用资源少，能有效评测材料的电性能，但是单面叠片软包电池的制作方法一般是通过人工叠片组装的，这就导致同一批组装的单面叠片软包电池存在较大的误差，电池的一致性无法得到保证同时组装效率也有待提升，因此目前急需一种标准化的单面叠片软包电池的制作方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，以解决人为组装因素对电池一致性和组装效率的影响，较大程度的提高企业材料验证的效率和准确性。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，包括以下步骤：S1、按预设的标准尺寸制作隔膜、正极片和负极片；S2、制作底座模板、下压模板和上压模板；所述底座模板包括底板，设置于底板表面的与隔膜的标准尺寸一致的矩形凹槽，以及设置于底板上的至少两个定位柱；所述下压模板包括下压板，所述下压板表面设有矩形通孔和至少两个定位孔，所述定位柱与定位孔一一对应配合；所述矩形通孔的尺寸与隔膜的标准尺寸一致，且矩形通孔的四边内侧分别设有至少一个呈矩形或梯形的第一凸出部，各所述的第一凸出部构成与正极片和负极片的标准尺寸一致的定位区域；所述上压模板包括上压板，所述上压板的周边设有至少四个呈矩形或梯形的第二凸出部，且当所述的上压板安置于下压板的矩形通孔内时，所述第一凸出部与第二凸出部一一对应相接形成至少四个贴胶孔；S3、将隔膜置于底座模板的矩形凹槽内，再将下压模板通过定位孔配合定位柱安装于底座模板上，矩形通孔与矩形凹槽完全重叠，同时矩形通孔各边的第一凸出部压住隔膜；再将正极片或负极片放入矩形通孔内，正极片或负极片的四边分别与对应的第一凸出部相接，正极片或负极片被限制于定位区域内；然后将上压模板安置于矩形通孔内，上压模板将正极片或负极片压住的同时，各第二凸出部与对应的第一凸出部相接形成贴胶孔，然后透过贴胶孔贴胶带，将正极片或负极片与隔膜粘贴在一起；S4、依次将上压模板、下压模板拆除，然后将隔膜连同粘贴在一起的正极片或负极片翻面再次放入矩形凹槽内，然后将剩下的负极片或正极片按S3操作与隔膜粘贴；S5、对双面分别粘贴正极片和负极片的隔膜进行封铝塑膜，组装成单面叠片软包电池。进一步，所述定位柱共两个，两个定位柱分别位于矩形凹槽的两个斜对角的外侧。进一步，所述定位孔共两个。进一步，所述矩形凹槽和矩形通孔均为长方形。进一步，所述矩形通孔的长边内侧设有两个第一凸出部，矩形通孔的短边内侧设有一个第一凸出部。进一步，所述上压板为长方形，上压板的长边外侧设有两个第二凸出部，上压板的短边外侧设有一个第二凸出部。进一步，所述步骤S1包括以下步骤：1)取正极粉料、负极粉料以及导电剂粉料干燥备用；2)将1）得到的正极粉料、负极粉料及导电剂粉料分别进行合浆，制得正极浆料和负极浆料；3)将2)得到的正极浆料和负极浆料分别进行集流体涂布；4)将3)涂布完成后的正极集流体和负极集流体进行干燥处理；5)将4)所得的产物辊压处理后，得到未裁切的正极片和负极片；6)将5）所得的未裁切的正极片和负极片冲裁成标准尺寸的正极片和负极片；7)将6）所得的正极片和负极片分别焊接极耳，干燥备用；8)将隔膜冲裁成标准尺寸，干燥备用。本专利技术的有益效果如下：针对现有锂离子电池材料电性能验证方面的短板，即中试线全电池有占用资源量大、时间长等缺点，半电池则不能完全模拟材料在全电池中的工作环境等，而单面叠片软包电池虽然属于全电池的范畴，同时制作时间短且占用资源少，能有效评测材料的电性能，但是由人工组装容易产生误差的问题；本专利技术设计了一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，可以解决人为组装因素对电池一致性和组装效率的影响，从而较大程度的提高了企业材料验证的效率和准确性；经实践，利用本专利技术方法的单面叠片软包电池制作时间约为15min，相比于传统的手工组装，效率约提升了2-3倍，且电池一致性得到了明显提升。附图说明图1是本专利技术的制作流程示意图；图2是底座模板的结构示意图；图3是下压模板的结构示意图；图4是上压模板的结构示意图；图5是本专利技术方法和传统无模板方法分别制作的50个单面叠片软包电池的首次放电容量对比箱线图；图6是本专利技术方法和传统无模板方法分别制作的50个单面叠片软包电池的首效对比箱线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，包括以下步骤：首先，按预设的标准尺寸制作隔膜、正极片和负极片，参照常规的正极片和负极片制作方法，步骤如下：步骤1)将磷酸铁锂（LFP）、石墨以及碳黑导电剂（SP）粉末在90℃烘箱中干燥24h以上备用，导电剂粉末需要经过研磨10min左右，确保分散效果。步骤2)对步骤1)所得的LFP、石墨及各自导电剂按一定比例进行合浆，正极分散剂用N-甲基吡咯烷酮（NMP），负极分散剂用羧甲基纤维素（CMC），其中正极合浆比例为LFP：SP：PVDF=94:2:4，负极合浆比例为C：SP：CMC：SBR=93:3:2:3；合浆使用的是自动合浆机，转速越2000r/min，合浆时间约10min。步骤3)将步骤2)所得的正、负极浆料按照合适厚度进行涂布，正极集流体采用铝箔，负极集流体采用铜箔，具体厚度按照预先设计的N/P比等相关参数确定，最终N/P设计为1.12。步骤4)将步骤3)涂布完成后的正、负集流体进行干燥处理，干燥时间为6h。步骤5)将步骤4)产物根据不同压实要求分别通过不同间隙的不锈钢辊压处理，正极压实为2.4g/cc，负极压实为1.4g/cc。步骤6)将步骤5）中辊压完后的极片按照固定模具冲裁成标准尺寸的正、负极片，正极片尺寸为50×40mm，负极片尺寸为53×42mm，同时需要擦除焊接极耳处的活性物质。步骤7)将外接极耳分别焊接于步骤6）处理后的正、负极片的极耳处，干燥备用，正极用铝极耳，长度约39mm，负极用镍极耳，长度约37.5mm。步骤8)将隔膜和铝塑膜按照固定模具冲裁成标准尺寸后干燥备用，隔膜尺寸为66×54mm，铝塑膜尺寸为140×100mm。至此完成正极片、负极片、隔膜和铝塑膜的准备，然后开始在干燥房中通过模板进行单面叠片软包电池的组装，干燥房露点在-40℃以下为宜。组装所需要的模板包括底座模板、下压模板和上压模板。参照图2所示，所述底座模板包括底板10，设置于底板10表面的与隔膜的标准尺寸一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按预设的标准尺寸制作隔膜、正极片和负极片；S2、制作底座模板、下压模板和上压模板；所述底座模板包括底板，设置于底板表面的与隔膜的标准尺寸一致的矩形凹槽，以及设置于底板上的至少两个定位柱；所述下压模板包括下压板，所述下压板表面设有矩形通孔和至少两个定位孔，所述定位柱与定位孔一一对应配合；所述矩形通孔的尺寸与隔膜的标准尺寸一致，且矩形通孔的四边内侧分别设有至少一个呈矩形或梯形的第一凸出部，各所述的第一凸出部构成与正极片和负极片的标准尺寸一致的定位区域；所述上压模板包括上压板，所述上压板的周边设有至少四个呈矩形或梯形的第二凸出部，且当所述的上压板安置于下压板的矩形通孔内时，所述第一凸出部与第二凸出部一一对应相接形成至少四个贴胶孔；S3、将隔膜置于底座模板的矩形凹槽内，再将下压模板通过定位孔配合定位柱安装于底座模板上，矩形通孔与矩形凹槽完全重叠，同时矩形通孔各边的第一凸出部压住隔膜；再将正极片或负极片放入矩形通孔内，正极片或负极片的四边分别与对应的第一凸出部相接，正极片或负极片被限制于定位区域内；然后将上压模板安置于矩形通孔内，上压模板将正极片或负极片压住的同时，各第二凸出部与对应的第一凸出部相接形成贴胶孔，然后透过贴胶孔贴胶带，将正极片或负极片与隔膜粘贴在一起；S4、依次将上压模板、下压模板拆除，然后将隔膜连同粘贴在一起的正极片或负极片翻面再次放入矩形凹槽内，然后将剩下的负极片或正极片按S3操作与隔膜粘贴；S5、对双面分别粘贴正极片和负极片的隔膜进行封铝塑膜，组装成单面叠片软包电池。...

【技术特征摘要】
1.一种单面叠片软包电池的模板化制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按预设的标准尺寸制作隔膜、正极片和负极片；S2、制作底座模板、下压模板和上压模板；所述底座模板包括底板，设置于底板表面的与隔膜的标准尺寸一致的矩形凹槽，以及设置于底板上的至少两个定位柱；所述下压模板包括下压板，所述下压板表面设有矩形通孔和至少两个定位孔，所述定位柱与定位孔一一对应配合；所述矩形通孔的尺寸与隔膜的标准尺寸一致，且矩形通孔的四边内侧分别设有至少一个呈矩形或梯形的第一凸出部，各所述的第一凸出部构成与正极片和负极片的标准尺寸一致的定位区域；所述上压模板包括上压板，所述上压板的周边设有至少四个呈矩形或梯形的第二凸出部，且当所述的上压板安置于下压板的矩形通孔内时，所述第一凸出部与第二凸出部一一对应相接形成至少四个贴胶孔；S3、将隔膜置于底座模板的矩形凹槽内，再将下压模板通过定位孔配合定位柱安装于底座模板上，矩形通孔与矩形凹槽完全重叠，同时矩形通孔各边的第一凸出部压住隔膜；再将正极片或负极片放入矩形通孔内，正极片或负极片的四边分别与对应的第一凸出部相接，正极片或负极片被限制于定位区域内；然后将上压模板安置于矩形通孔内，上压模板将正极片或负极片压住的同时，各第二凸出部与对应的第一凸出部相接形成贴胶孔，然后透过贴胶孔贴胶带，将正极片或负极片与隔膜粘贴在一起；S4、依次将上压模板、下压模板拆除，然后将隔膜连同粘贴在一起的正极片或负极片翻面再次放入矩形凹槽内，然后将剩下的负极片或正极片按S3操作与隔膜粘贴；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：江海波，蔡桂凡，石永倩，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34