适用于锂离子电池极片切割的模切设备制造技术

本实用新型专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种适用于锂离子电池极片切割的模切设备，其包括：用于置放待切割的极片的模切台，所述极片包括涂覆区以及箔材区，在所述模切台的正对方向设置有模切刀口，所述模切刀口的刀锋与所述模切台相对，所述模切刀口的刀锋到所述箔材区的距离小于所述模切刀口的刀锋到所述涂覆区的距离。应用该技术方案有利于提高极片的模切效果，避免箔材区的极耳断裂。

Die cutting equipment for cutting lithium ion battery electrode

【技术实现步骤摘要】
适用于锂离子电池极片切割的模切设备
本技术涉及锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池极片模切工艺及模切设备。
技术介绍
锂离子二次电池有着循环寿命长、能量密度高、比容量高和无污染等优点，引起了研究者们的广泛兴趣。在能源危机以及全球日益变暖的状况下，锂离子二次电池作为新型清洁的能源成为了研究热点之一。随着锂离子电池在汽车动力上的应用范围越来越广泛，对能量密度的要求也越来越高，在进行锂离子电池的极片和加工工艺的设计时，（1）增加单位面积箔材上的活性物质的重量，涂覆层的厚度也随之增加，辊压的压力和压实密度也随之增加，对箔材的冷作硬化作用也更加突出，尤其是在涂覆层与空箔的交界区域，机械性能下降比较明显；（2）在箔材满足导电要求的情况下，减小箔材的厚度，增加了单位重量的箔材的面积，可以减少箔材的用量；（3）在工艺方面，一般都在涂覆、辊压后，采用模切的方式，形成导电的极耳，同时去掉不发挥作用的空箔（铜箔或铝箔）。在以上为了提高能量密度的一系列的设计和工艺改进时，生产制造极片的模切工序过程中遇到极耳边缘出现缺口的问题，在单位卷芯的极片上随机发生比例（缺口个数/卷芯的极耳个数）大约50%，缺口尺寸分布在15~500um之间，有缺口的极片在后工序的焊接和装配过程中，开裂的尺寸变大；在使用过程中会继续恶化（振动试验验证），直至断裂；极耳断裂后，改变了正负极电阻的均衡设计，部分极耳断裂影响了电池的内阻和发热等；如果全部极片断裂，就导致电池失去功能。
技术实现思路
本技术实施例的目的之一在于提供一种适用于锂离子电池极片切割的模切设备，应用该技术方案有利于提高极片的模切效果，避免箔材区的极耳断裂。第一方面，本技术实施例提供的一种适用于锂离子电池极片切割的模切设备，包括：用于置放待切割的极片的模切台，所述极片包括涂覆区以及箔材区，在所述模切台的正对方向设置有模切刀口，所述模切刀口的刀锋与所述模切台相对，所述模切刀口的刀锋到所述箔材区的距离小于所述模切刀口的刀锋到所述涂覆区的距离。可选地，所述模切刀口的刀锋从正对所述箔材区到涂覆区方向呈倾斜的直线，其相对所述模切台的距离逐渐变大。由上可见，采用本技术实施例技术方案，先切箔材区，再切涂覆区，可以改变模切过程中箔材内部的力的分布及变化趋势，减小箔材区的受力，保护箔材，避免极片出现缺口，本技术实施例技术方案适用于所有锂离子电池的极片模切制造过程，利用该技术方案可以减少极片的结构支撑件--箔材在切割过程中的力学性能影响；本技术实施例技术方案尤其适用于面密度高（涂层厚度大）、压密大的普强极片（比如箔片厚度为6um）的应用，可以消除极耳区的缺口，特别适用于铜箔负极片。附图说明图1是采用对比例1中的模切刀口对极片进行模切的模切原理示意图；图2是采用对比例2中的模切刀口对极片进行模切的模切原理示意图；图3是采用本技术实施例中的模切刀口对极片进行模切的模切原理示意图。附图标记：101：箔材；102：涂覆层；201：对比例1模切刀口侧面；301：对比例2模切刀口侧面；401：本实施例模切刀口侧面。具体实施方式下面将结合具体附图以及实施例来详细说明本技术，在此本技术的示意性实施例附图以及说明用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。本技术实施例提供了一种锂离子电池极片模切工艺，其包括以下步骤：Step1：将待模切的极片置于模切设备的模切台上。本步骤的极片为已涂覆干燥，且已经过辊压的极片。Step2：模切刀口将极片切割成复数个。本实施的模切设备包括模切台，在与模切台的正对方向设置有模切刀口，模切刀口的刀锋与模切台相对。在切割时，刀口相对于极片发生相对靠近位移，当模切刀口的刀锋到达极片时继续进一步运动即可对刀锋下的极片进行切割，本实施例的极片切割比如，当模切刀口设置在模切台的正上方时，刀口的刀锋位于刀口的下方，当刀口向下压（或者模切台上升）时，刀锋作用于模切台上的极片，实现对极片的切割。本实施例使模切刀口上正对极片上的箔材区的刀锋到达箔材区切割箔材区切割箔材区的时刻先于模切刀口上正对极片上的涂覆区的刀锋到达涂覆区切割涂覆区的时刻。作为本实施例的示意，比如，将本实施例的模切刀口设计成模切刀口的刀锋到极片的箔材区的距离小于模切刀口的刀锋到极片的涂覆区的距离，在控制刀口相对于极片发生相对靠近位移时，模切刀口只需要进行垂直于极片方向的位移，即可在模切时，使极片上的箔材区先被切开，然后极片的涂覆区再被切开。现有技术的模切刀口各处的刀锋一般在一水平线上，当控制模切刀口相对于极片发生相对靠近位移时，由于涂覆区的厚度高于箔材区的厚度，现有技术的模切工艺是先切割涂覆区后切割箔材区。本专利技术人在进行本技术实施例的研究过程中对现有技术极片容易在箔材区出现缺口的现象进行了机理分析，发现现有技术模切过程中，在极片的箔材区出现缺口的原因是：1、辊压极片时，由于极片的涂覆区的厚度大于箔材区的厚度，故而涂覆区的受压程度大于箔材区的受压程度，箔材101在压力状态下发生延展（微量，一般非肉眼可见），即在箔材101内，箔材101的各区域存在箔材平面内的内部作用力，在箔材区，箔材101的延展程度不均匀内部弹性形变力不均匀，离涂覆区较近的区域相对于离涂覆区较远的区域，箔材101的延展程度较大，该区域的内部弹性形变力较大；2、在刀口切割极片的瞬间，刀锋对其接触的极片产生有在箔材平面内的作用力，刀锋切割过程中作用于箔材101的在箔材平面内的作用力与箔材101由于辊压发生的内部形变力相叠加。采用现有技术的切割工艺，在刀锋先到达涂覆区，使箔材区后于涂覆区被切割，在切割涂覆区过程中，箔材区均在切割作用力以及由于辊压导致的内部弹性形变力叠加使其形变加剧，且在切割过程中，箔材区的内部之间的作用力会产生变化。在切割到箔材区时，切割部位由于分离而导致内部形变作用力消失，箔材101有弹性形变回弹的趋势，箔材区的厚度较薄，且靠近涂覆区的箔材区在切割过程中受到的内部形变力较大，延展程度较大，故在切割时，在该靠近涂覆区的箔材区的回缩相对较大（涂覆区由于涂覆层102厚度较厚，基本不可回缩），故容易在箔材区中靠近涂覆区的区域形成缺口（由于箔材101的弹性形变产生）。而采用本实施例技术方案，在极片切割时，使箔材区首先被切开，避免了切割过程中，该处的内部形变力作用，有效避免了在箔材区形成缺口的现象，提高了极片模切效果。为了进一步证明本实施例的效果，本技术采用了以下实现对比。取铜箔厚度为6um，双面涂覆，各涂覆层102的厚度为75um的锂离子电池负极极片作为实验样品，各取样20片，按相同的模切工序进行模切。对比例1：参见图1所示，采用对比例1所示的模切刀口201对极片进行模切，在切割时，使极片向模切刀口靠近，涂覆区先被模切分离，然后再箔材区，其中在箔材区内，按由靠近涂覆区到远离涂覆区的顺序被切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于锂离子电池极片切割的模切设备，其特征是，包括：/n用于置放待切割的极片的模切台，所述极片包括涂覆区以及箔材区，/n在所述模切台的正对方向设置有模切刀口，所述模切刀口的刀锋与所述模切台相对，/n所述模切刀口的刀锋到所述箔材区的距离小于所述模切刀口的刀锋到所述涂覆区的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于锂离子电池极片切割的模切设备，其特征是，包括：
用于置放待切割的极片的模切台，所述极片包括涂覆区以及箔材区，
在所述模切台的正对方向设置有模切刀口，所述模切刀口的刀锋与所述模切台相对，
所述模切刀口的刀锋到所述箔材...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永兴，刘龙波，高旭光，
申请(专利权)人：江西星盈科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36