一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法、设备及电芯技术

本发明专利技术提供了一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法、电芯制备设备以及电芯，正极片和负极片的经过注胶封边的部分进入卷绕工位进行卷绕，与此同时，正极片和负极片的未封边的部分进入封边工位进行注胶封边，经过封边后的部分再进入卷绕工位卷绕并且未封边的部分再进入封边工位封边，直至全部电极片经封边后连同隔离层卷绕形成卷绕式电芯。通过边注胶封边、边卷绕的方式，可以避免电极片全部封边之后再进行卷绕所导致的电极片内的各层之间的错位、褶皱、电极材料层厚度分布不均匀以及正极片与负极片之间无法紧密贴合的缺陷，使得电极片在卷绕之后保持平整并且电极材料层厚度一致，卷绕后保持平整的正极片与负极片能够紧密贴合。密贴合。密贴合。

【技术实现步骤摘要】
一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法、设备及电芯


[0001]本专利技术涉及锂浆料电池领域，具体地涉及一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法、电芯制备设备以及锂浆料电池的电芯。

技术介绍

[0002]锂浆料电池是一种新型的锂电池。锂浆料电池的电极片中含有电极活性导电材料层，其中，电极活性导电材料含有一定比例在电解液中悬浮或沉淀的导电颗粒，当电池受到外部冲击或震荡时，由于此部分导电颗粒没有粘接固定，因此可以在电解液中局部移动，形成动态的导电网络，由此可以避免传统锂电池电极材料脱落或松动造成的电池容量下降问题和循环寿命衰减等问题。
[0003]为保证电池的安全，锂浆料电池制造过程中需要对电极片进行封边，以确保不会因电池正、负极片内的导电颗粒泄露而导致电池短路。对于卷绕式锂浆料电池来讲，由于锂浆料电池的电极片比较厚，先封边再卷绕容易造成电极片上下表面的错位和变形，导致电极材料层厚度分布不均匀以及正、负极片之间的错位等，从而劣化了电池性能，甚至会引发安全问题。

技术实现思路

[0004]针对以上存在的问题，本专利技术提供一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法、电芯制备设备以及锂浆料电池的电芯，封边工位位于卷绕工位的上游，正极片和负极片的经过注胶封边的部分进入卷绕工位进行卷绕，与此同时，正极片和负极片的未封边的部分进入封边工位进行注胶封边，经过封边后的部分再进入卷绕工位卷绕并且未封边的部分再进入封边工位封边，直至全部电极片经封边后连同隔离层卷绕形成卷绕式电芯。通过边注胶封边、边卷绕的方式，可以避免电极片全部封边之后再进行卷绕所导致的电极片内的各层之间的错位、褶皱、电极材料层厚度分布不均匀以及正极片与负极片之间无法紧密贴合的缺陷，使得电极片在卷绕之后保持平整并且电极材料层厚度一致，卷绕后保持平整的正极片与负极片能够紧密贴合。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]根据本专利技术提供一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法，该制备方法包括：
[0007](a)起卷步骤，在卷绕工位将第一隔离层、未封边的正极片、第二隔离层和未封边的负极片的起始端固定于用于电芯卷绕的卷绕装置的卷绕部；
[0008](b)封边步骤，封边工位位于卷绕工位的上游，将用于注胶封边的注胶部的注胶管的端口伸至未封边的正极片的边缘处和未封边的负极片的边缘处进行注胶，从而将经过注胶的正极片的部分和负极片的部分分别进行封边；
[0009](c)卷绕步骤，将第一隔离层、完成封边的正极片的部分、第二隔离层和完成封边的负极片的部分在封边工位下游的卷绕工位进行卷绕，一边在封边工位对正极片和负极片封边并且一边在卷绕工位对第一隔离层、完成封边的正极片、第二隔离层和完成封边的负
极片进行卷绕直至第一隔离层、完成封边的正极片、第二隔离层和完成封边的负极片全部卷绕形成卷绕式电芯。
[0010]在进行卷绕式电芯的制备之前，首先要准备第一隔离层、正极片、第二隔离层和负极片。其中，正极片包括由单个或多个正极集流体、单个或多个正极材料层等层叠构成的多层结构，正极片的沿其长度方向的边缘未封边；负极片包括由单个或多个负极集流体、单个或多个负极材料层等层叠构成的多层结构，负极片的沿其长度方向的边缘未封边。优选地，从侧面观察，以卷绕装置的卷绕部的进料处为重叠点，第一隔离层与正极片之间分隔一定角度，正极片与第二隔离层之间分隔一定角度，第二隔离层与负极片之间分隔一定角度，分隔的角度没有特定的限制，只是为了便于正极片和负极片的封边操作，使得正极片的边缘与注胶管的一端口对准并且负极片的边缘与注胶管的另一端口对准。
[0011]在起卷步骤中，例如先将电芯的卷芯套接于卷绕装置的卷绕部上并相对固定，将第一隔离层卷绕在卷芯上预卷绕，然后将正极片置于第一隔离层外侧进行预卷绕，接下来将第二隔离层置于正极片外侧进行预卷绕，最后将负极片置于第二隔离层外侧进行预卷绕，从而完成起卷步骤。此处应当指出，隔离层和电极片的叠置顺序并不限于如上顺序。
[0012]在封边步骤之前可包括预加热步骤，对用于存储熔胶的储胶部和用于注胶的注胶部进行预加热，预加热的温度可以为90～110℃，预加热的目的是为了使得熔胶在进入储胶部和注胶部中之后不会冷却凝固。
[0013]在封边步骤中，在熔胶部中将胶条进行加热，熔胶部的加热温度可以为120～150℃。胶条选择耐电解液且可在热熔后凝固定型的材料，胶条的材料例如可以为乙烯/醋酸乙烯(EVA)类热熔胶、聚氨酯(PU)类热熔胶、聚酰胺(PA)类热熔胶等，胶条的熔化温度的范围可以为80～150℃。胶条可以为棒状的胶条或者可以为成卷的胶条等。采用低温热熔胶不会造成电池隔离层变形收缩，且耐电解液、凝固速度快，完全凝固后封边固定效果好。在熔胶部中熔化的熔胶可以直接进入注胶部中对电极片进行注胶封边，或者在熔胶部中熔化的熔胶可以先储存在储胶部中然后再进入注胶部中对电极片进行注胶封边。当熔胶储存在储胶部中时，可通过向储胶部中注入气体来控制熔胶的流量和流速，从而可以使得熔胶以预定的流量和流速均匀地进入注胶部中。注入储胶部内的气体的压力可以大于等于0.1MPa。通过在注胶部设置控制阀也可以实现熔胶流量的控制。另外，还可通过液泵、螺杆挤出等方式将储胶部中的熔胶输送到注胶部中。
[0014]在封边步骤之后、卷绕步骤之前还可包括熔胶冷凝步骤，例如通过风冷的方式对电极片的注胶封边的部分进行冷却，使得熔胶快速冷凝，从而确保电极片内的各层之间不再发生相对位移。另外，热熔胶在封边的同时在电极片边缘形成光滑保护层，防止边缘毛刺刺破隔离层，从而降低了电池短路风险。
[0015]在卷绕步骤中，卷芯卷绕的速度与封边工位至卷绕工位的距离以及与熔胶的冷凝速度相关，即，电极片的封边部分从封边工位出来之后，待熔胶接近冷凝之时，电极片的已封边的部分即可进入卷绕工位进行卷绕。
[0016]根据本专利技术还提供了一种用于操作如上所述的卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法的电芯制备设备，该电芯制备设备可包括工作台、注胶封边装置和卷绕装置，注胶封边装置位于卷绕装置的上游。注胶封边装置可包括：底座，该底座能够固定于工作台上或者沿设置于工作台上的轨道移动；注胶部，该注胶部连接于底座，注胶部设有注胶管，注胶管的
端口用于伸至电极片的边缘进行注胶封边；熔胶部，该熔胶部设有熔胶管和加热部，加热部连接于熔胶管用于对熔胶管和插入熔胶管中的胶条进行加热，熔胶管与注胶管流体连通。加热部可以为加热块，至少一个加热块连接于熔胶管的侧壁上；或者，加热部可以为加热丝，加热丝缠绕在熔胶管的侧壁上。卷绕装置包括：卷绕支架，该卷绕支架固定于工作台上；卷绕部，该卷绕部安装于卷绕支架上，卷绕部将第一隔离层、正极片、第二隔离层和负极片的起始端固定并进行卷绕；卷绕部驱动装置，该卷绕部驱动装置能够驱动卷绕部进行转动。也就是说，注胶封边装置位于封边工位，卷绕装置位于卷绕工位，利用注胶封边装置对电极片进行注胶封边并且利用卷绕装置对隔离层和电极片进行卷绕。优选地，在工作台上设有轨道，注胶封边装置的底座可以在轨道上滑动，使得注胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(a)起卷步骤，在卷绕工位将第一隔离层、未封边的正极片、第二隔离层和未封边的负极片的起始端固定于用于电芯卷绕的卷绕装置的卷绕部；(b)封边步骤，封边工位位于所述卷绕工位的上游，将用于注胶封边的注胶部的注胶管的端口伸至所述未封边的正极片的边缘处和所述未封边的负极片的边缘处进行注胶封边，从而将经过注胶的所述正极片的部分和所述负极片的部分进行注胶封边；(c)卷绕步骤，将所述第一隔离层、完成注胶封边的正极片的部分、所述第二隔离层和完成注胶封边的负极片的部分在所述封边工位下游的所述卷绕工位进行卷绕，一边在所述封边工位对所述正极片和负极片注胶封边并且一边在所述卷绕工位对所述第一隔离层、完成注胶封边的正极片、第二隔离层和完成注胶封边的负极片进行卷绕直至所述第一隔离层、完成注胶封边的正极片、第二隔离层和完成注胶封边的负极片全部卷绕形成卷绕式电芯。2.根据权利要求1所述的卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法，其中，在所述封边步骤中，在用于熔化胶条的熔胶部中，所述熔胶部的加热温度为120～150℃。3.根据权利要求1所述的卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法，其中，在所述封边步骤之前包括预加热步骤，在所述预加热步骤中，先对用于存储熔胶的储胶部和用于注胶的注胶部进行预加热，预加热的温度为90～110℃。4.根据权利要求3所述的卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法，其中，在所述封边步骤中，注入所述储胶部内的气体的压力≥0.1 MPa。5.一种用于操作如权利要求1至4中任一项所述的卷绕式锂浆料电池的电芯的制备方法的电芯制备设备，其特征在于，所述电芯制备设备包括工作台、注胶封边装置和卷绕装置，所述注胶封边装置位于所述卷绕装置的上游，所述注胶封边装置包括：底座，所述底座能够固定于所述工作台上或者沿设置于所述工作台上的轨道移动；注胶部，所述注胶部连接于所述底座，所述注胶部设有注胶管，所述注胶管的端口用于伸至正极片或负极片的边缘进行注胶封边；熔胶部，所述熔胶部设有熔胶管和加热部，所述加热部连接于所述熔胶管用于对所述熔胶管和插入熔胶管中的胶条进行加热，所述熔胶管与所述注胶管流体连通；所述卷绕装置包括：卷绕支架，所述卷绕支架固定于所述工作台上；卷绕部，所述卷绕部安装于所述卷绕支架上，所述卷绕部将第一隔离层、正极片、第二隔离层和负极片的起始端固定并进行卷绕；卷绕部驱动装置，所述卷绕部驱动装置能够驱动所述卷绕部进行转动。6.根据权利要求5所述的电芯制备设备，其中，所述注胶管包括第一注胶管和第二注胶管，所述第一注胶管的端口和第二注胶管的端口能够分别对正极片和负极片进行注胶封边；或者，所述注胶管的端口包括第一端口和第二端口，所述第一端口和第二端口能够分别对正极片和负极片进行注胶封边。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高维成，何颖源，张彬，陈永翀，
申请(专利权)人：北京好风光储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：