基于四元体系的锂离子电芯的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四元体系的锂离子电芯制造方法，本方法是采用由Ni//Co/Fe/Mn四种元素共聚形成的一种结构稳定的LiNiCoFeMnO2化合物做为正极材料，在极片制程中加入热处理工序，消除正负极片中的应力，使正负极片在制程中得到充分的延展，降低隔膜热收缩带来的电芯变形影响，另外本发明专利技术还通过对隔膜进行加热升温处理，使隔膜材料在放卷前有一定收缩量，从而进一步降低隔膜收缩对电芯变形的影响；还同时在隔膜的双面涂覆胶粘剂形成若干呈矩形网状结构，通过均匀的对隔膜的局部位置与正负极片进行固定，从而使隔膜的收缩影响均匀分散，从而降低甚至消除隔膜收缩带来的电芯形变问题。电芯形变问题。

【技术实现步骤摘要】
基于四元体系的锂离子电芯的制造方法


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体的，涉及一种基于四元体系的锂离子电芯制造方法。

技术介绍

[0002]锂离子电芯结构包括正极片、负极片、正极片与负极片之间的隔膜、电解液以及外包的电池外壳，其中正极片与负极片均为在对应的集流体上对应涂覆正极材料或负极材料，在电芯充电时，两极的电势会使正极的活性化合物释放锂离子，嵌入负极分子排列成片状结构的碳中，放电时，锂离子重新析出，正极的化合物结合，从而达到循环充放电的效果；
[0003]四元电池电芯是一种在原有的NCM三元体系中添加其它材料，通过提升镍元素使用量的同时引入铁元素，来获得活性物质较高容量比，同时增强该种化合物各分子间的化合键的键能，增加微观结构的稳定性，克服三元锂电池的安全性缺陷，相较于三元锂电池电芯，其耐高温性能会更好，因此在使用时能够在一定范围内降低散热要求，并且能够在温度较高环境中进行使用，但是由于其相较于三元电池电芯在生产上的区别主要在于正负极材料，对于隔膜的处理工艺变化较小，此时三元体系中的隔膜收缩影响无法在四元体系中充分消除，为了适应四元体系锂电池，保证长时间在安全范围内的高温环境中进行工作依旧不会由于隔膜收缩造成变形，本专利技术提供了以下技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于四元体系的锂离子电芯制造方法，解决现有技术中四元体系锂电池在高温环境中进行工作时，隔膜收缩严重容易引发电芯变形，影响电芯使用安全性的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]基于四元体系的锂离子电芯制造方法，包括如下步骤：
[0007]第一步、制备正极片卷料与负极片卷料；
[0008]第二步，将分切后的正极片卷料、负极片卷料与隔膜材料放卷后按照正极片
‑
隔膜
‑
负极片的顺序经过卷绕机卷成电芯初产品，在隔膜材料进入卷绕片机之前，通过涂布装置在隔膜上涂布胶粘材料；
[0009]胶粘材料的涂布方法为：
[0010]在隔膜的两面上，沿着隔膜的传输方向在隔膜的两侧涂覆横向胶粘区，沿着垂直于隔膜的传输方向在隔膜上每隔预设距离涂覆纵向胶粘区，隔膜两面上的纵向胶粘区位置一一正对应，隔膜同一面上相邻两个纵向胶粘区之间的距离为(Z
‑
z)/n，其中Z为单个电芯所用隔膜的长或宽，z为纵向胶粘区的宽度；
[0011]隔膜在相邻两个纵向胶粘区之间的位置上等距设置有多个平行于纵向胶粘区的辅助胶粘区，隔膜在两个横向胶粘区之间的位置上等距设置有多个平行于横向胶粘区的辅助胶粘区域；
[0012]第三步，通过切割设备将电芯初产品按照电芯尺寸要求进行切割截断，形成未卷绕的电芯片，切割的时候沿着纵向胶粘区垂直于隔膜传输方向的对称轴进行切割；
[0013]第四步、经过焊接极耳、封装、注液、化成与抽气封边后，得到成品的电芯结构。
[0014]作为本专利技术的进一步方案，正极片与负极片的制备方法包括如下步骤：
[0015]S1、分别配置正极材料与负极材料；
[0016]S2、将正极材料涂覆在正极集流体上，将负极材料涂覆在负极集流体上，经过干燥、辊压处理，使正极材料与负极材料在对应的集流体上形成预设厚度；
[0017]其中正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔；
[0018]S3、对经上述步骤处理的正极片卷料与负极片卷料进行分切，获取到预设尺寸的正极片卷料与负极片卷料。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，所述分切后的正极片卷料与负极片卷料在经过卷绕机处理前加入温度为60℃
‑
90℃的环境中加热处理预设时间t1；
[0020]所述隔膜材料在经过卷绕机处理前加入温度为60℃
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80℃的环境中加热处理预设时间t2。
[0021]作为本专利技术的进一步方案，所述胶粘材料为羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶乳液的混合物，其中羧甲基纤维素钠的重量比为45％
‑
55％，丁苯橡胶乳液的重量比为45％
‑
55％；
[0022]作为本专利技术的进一步方案，所述纵向胶粘区、横向胶粘区以及辅助胶粘区在隔膜的两面均形成有若干个未涂覆有胶粘材料的矩形的空白区，处于隔膜边缘的空白区靠近隔膜边缘的一侧对应的胶粘区上设置有连通外部的空白通道，处于中间的空白区的至少两个边上对应的胶粘区上设置有连通其它空白区的空白通道；空白通道为未涂覆胶粘材料的隔膜区域。
[0023]作为本专利技术的进一步方案，第三步中所述未卷绕的电芯片在进入第四步之前，放置在表面平整的水平面上，通过一个下表面平整的平面结构下压对电芯片进行挤压，压力范围为0.3MPa
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2MPa，保压时间为20
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300s。
[0024]作为本专利技术的进一步方案，所述未卷绕的电芯片在挤压处理时处于一个密封空间中，挤压过程中通过抽真空处理，密闭空间中的真空度为 0.02MPa
‑
0.1MPa。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026](1)本专利技术通过对正极片与负极片进行升温加热处理，从而有效消除正负极片中的应力，从而使正负极片在第三步中放卷的过程中得到充分的延展，从而适应后续隔膜的热收缩，降低隔膜热收缩带来的电芯变形影响，另外本专利技术还通过对隔膜进行加热升温处理，使隔膜材料在放卷前有一定收缩量，从而进一步降低隔膜收缩对电芯变形的影响；
[0027](2)本专利技术通过在隔膜的两面上涂覆胶粘剂形成若干呈矩形网状结构，通过均匀的对隔膜的局部位置与正负极片进行固定，从而使隔膜的收缩影响均匀分散，从而降低甚至消除隔膜收缩带来的电芯形变问题；
[0028](3)本专利技术通过联通每个空白区与外部，在加工过程中通过在真空环境中对正极片
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隔膜
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负极片之间形成的复合结构进行挤压，使其中的气体排出，避免正极片与隔膜之间以及负极片与隔膜之间有空气残留形成空腔，从而提升电芯的安全性；
[0029](4)本专利技术通过设置网状的胶粘区，能够降低胶粘剂对隔膜性能的影响。
具体实施方式
[0030]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]一种基于四元体系的锂离子电芯制造方法，包括如下步骤：
[0032]第一步、制备正极片卷料与负极片卷料；
[0033]正极片与负极片的制备方法包括如下步骤：
[0034]S1、分别配置正极材料与负极材料；
[0035]所述正极材料采用由Ni//Co/Fe/Mn四种元素共聚形成的一种结构稳定的LiNiCoFeMnO2化合物，其中LiNiCoFeMnO2化合物中Ni:Co:Mn:Fe 成分比为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于四元体系的锂离子电芯制造方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、制备正极片卷料与负极片卷料；第二步，将分切后的正极片卷料、负极片卷料与隔膜材料放卷后按照正极片
‑
隔膜
‑
负极片的顺序经过叠片机叠成电芯初产品，在隔膜材料进入叠片机之前，通过涂布装置在隔膜上涂布胶粘材料；胶粘材料的涂布方法为：在隔膜的两面上，沿着隔膜的传输方向在隔膜的两侧涂覆横向胶粘区，沿着垂直于隔膜的传输方向在隔膜上每隔预设距离涂覆纵向胶粘区，隔膜两面上的纵向胶粘区位置一一正对应，隔膜同一面上相邻两个纵向胶粘区之间的距离为(Z
‑
z)/n，其中Z为单个电芯所用隔膜的长或宽，z为纵向胶粘区的宽度；隔膜在相邻两个纵向胶粘区之间的位置上等距设置有多个平行于纵向胶粘区的辅助胶粘区，隔膜在两个横向胶粘区之间的位置上等距设置有多个平行于横向胶粘区的辅助胶粘区域；第三步，通过切割设备将电芯初产品按照电芯尺寸要求进行切割截断，形成未卷绕的电芯片，切割的时候沿着纵向胶粘区垂直于隔膜传输方向的对称轴进行切割；第四步、经过焊接极耳、封装、注液、化成与抽气封边后，得到成品的电芯结构。2.根据权利要求1所述的基于四元体系的锂离子电芯制造方法，其特征在于，正极片与负极片的制备方法包括如下步骤：S1、分别配置正极材料与负极材料；S2、将正极材料涂覆在正极集流体上，将负极材料涂覆在负极集流体上，经过干燥、辊压处理，使正极材料与负极材料在对应的集流体上形成预设厚度；其中正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔；S3、对经上述步骤处理的正极片卷料与负极片卷料进行分切，获取到预设尺寸的正极片卷料与负极片卷料。3.根据权利要求2所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩光鑫，张娟，
申请(专利权)人：安徽国洁新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：