电路板上电池极片的组装工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种电路板上电池极片的组装工艺，属于电池技术领域

【技术实现步骤摘要】
电路板上电池极片的组装工艺


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种电路板上电池极片的组装工艺
。

技术介绍

[0002]全球气候变化和人们对能源日益增长的需求促进了绿色能源特别是电池技术的飞速发展
。
电池的应用领域非常广泛，在现代社会生活中的各个方面发挥着巨大作用
。
[0003]另一方面，
5G
的到来，加速了物联网的发展，对媒体网络
、
移动网络
、
物联网网络
、
数据中心产生巨大的冲击，世界正步入物联网时代，随着物联网技术的逐渐普及，与物联网芯片或终端相匹配的电池需求也在不断增加
。
与传统电器不同，物联网器件大多应用于感应
、
无线连接场景，需要随时支持信号在设备间快速连接，同时物联网器件趋向于小型化
、
微型化，这对芯片及电池的结构设计带来了新的挑战
。
[0004]常规的物联网器件大多分开设计
、
分开制造
、
分开装配，这不仅不利于物联网器件的小型化，更有悖于智能高速制造的发展趋势
。
有鉴于此，需要一种电池与印刷电路板集成设备的一体化制造方法，来实现电池与电路板的一体化流水线生产，提升生产效率的同时实现物联网器件的小型化
、
微型化
。
[0005]202211110603.8
公开了一种芯片与电池一体化集成方法，其包括以下步骤：<br/>(1)
通过化学刻蚀或激光刻蚀等方法，在成品印刷电路板6上制作正极集流体
11、
负极集流体的纹案
10
；
(2)
通过印刷
、
喷涂
、
涂布
、
压制等方法，将电池正极材料置于
11
正极集流体上，其中正极材料可以是单层，亦可以是双层对折或多层叠片；
(3)
在上述正极片上依次放置电解液浸润的隔膜4或固态电解质和负极材料，构成电池“三明治结构”；
(4)
负极材料5通过集流体
、
极耳
、
或金属箔材连接到负极集流体
10
上，连接方式可以是焊接或粘接等方式；
(5)
在封装区域内涂上密封胶，盖上顶盖1完成封装；所述正极材料的浆料由电极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂
、
溶剂制备得到
。
但该方法中，正负极极片是通过涂布或印刷或贴片的方案转移至
PCB
上，生产过程中往往需要使用对环境不友好的溶剂，需要额外的烘干程序，正负极极片在
PCB
上的结合强度偏低，影响电池性能，还存在对生产环境要求高
、
效率不高等问题
。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术的问题，本专利技术提供一种电池极片与
PCB(
印刷电路板
)
的快速组装方案，最大化利用
PCB
电路板空间的同时实现电路板和电池的一体化流水线生产，实现物联网器件的小型化
、
微型化的同时提升生产效率，组装过程无溶剂，省去了电极片烘干的工艺过程，绿色环保，生产效率大幅提升，并且提高电路板和电池结合强度，提升电池性能
。
[0007]本专利技术提供了一种电路板上电池极片的组装工艺，其包括以下步骤：
[0008]A、
在
PCB
上制作正极集流体或负极集流体的纹案以及凹槽；
[0009]B、
将电池电极材料置于
PCB
上，通过热压成膜，使电池电极材料填满
PCB
上的凹槽，并与
PCB
上的集流体紧密贴合，形成榫卯结构，达到目标的压实密度和孔隙率；所述电池电极材料由电极活性物质
、
导电剂和粘结剂，经过固混制得；
[0010]步骤
B
中，所述电极活性物质为正极活性物质或负极活性物质；当为正极活性物质时，选自二氧化锰
、
磷酸铁锂
、
钴酸锂
、
锰酸锂
、NMC(
镍钴锰酸锂
)、NCA(
镍钴铝酸锂
)
或
NCW(
镍钴钨酸锂
)(NMC、NCA
和
NCW
为三元材料
)
中的至少一种；当为负极活性物质时，选自金属锂及其合金
、
钛酸锂
、
石墨或硅碳中的至少一种；
[0011]步骤
B
中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯
(PVDF)
或聚四氟乙烯
(PTFE)
；
[0012]当以二氧化锰为正极活性物质，聚四氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
70
～
200℃
，压力为
0.4
～
0.7ton
，以达到目标压实密度为
1.8
～
3.0g/cm3，目标孔隙率为
48
％～
55
％；
[0013]当以
NMC
为正极活性物质，聚偏氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
150
～
250℃
，压力为
0.5
～
0.8ton
，以达到目标压实密度为
3.25
～
3.75g/cm3，目标孔隙率为
45
％～
55
％；
[0014]当以钴酸锂为正极活性物质，聚偏氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
160
～
250℃
，压力为
0.5
～
0.8ton
，以达到目标压实密度为
3.2
～
3.7g/cm3，目标孔隙率
46
％～
56
％；
[0015]当以
NCA
为正极活性物质，聚偏氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
150
～
260℃
，压力为
0.4
～
0.9ton
，以达到目标压实密度为
3.2
～
3.6g/cm3，目标孔隙率
45
％～
54
％；
[0016]当以石墨为负极活性物质，聚四氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
70
～
150℃
，压力为
0.1
～
0.3ton
，以达到目标压实密度为
1.1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
电路板上电池极片的组装工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、
在
PCB
上制作正极集流体或负极集流体的纹案以及凹槽；
B、
将电池电极材料置于
PCB
上，通过热压成膜，使电池电极材料填满
PCB
上的凹槽，并与
PCB
上的集流体紧密贴合，形成榫卯结构，并达到目标压实密度和孔隙率；所述电池电极材料由电极活性物质
、
导电剂和粘结剂，经过固混制得；步骤
B
中，所述电极活性物质为正极活性物质或负极活性物质；当为正极活性物质时，选自二氧化锰
、
磷酸铁锂
、
钴酸锂
、
锰酸锂
、NMC、NCA
或
NCW
中的至少一种；当为负极活性物质时，选自金属锂及其合金
、
钛酸锂
、
石墨或硅碳中的至少一种；步骤
B
中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；当以二氧化锰为正极活性物质，聚四氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
70
～
200℃
，压力为
0.4
～
0.7ton
，以达到目标压实密度为
1.8
～
3.0g/cm3，目标孔隙率为
48
％～
55
％；当以
NMC
为正极活性物质，聚偏氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
150
～
250℃
，压力为
0.5
～
0.8ton
，以达到目标压实密度为
3.25
～
3.75g/cm3，目标孔隙率为
45
％～
55
％；当以钴酸锂为正极活性物质，聚偏氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
160
～
250℃
，压力为
0.5
～
0.8ton
，以达到目标压实密度为
3.2
～
3.7g/cm3，目标孔隙率
46
％～
56
％；当以
NCA
为正极活性物质，聚偏氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
150
～
260℃
，压力为
0.4
～
0.9ton
，以达到目标压实密度为
3.2
～
3.6g/cm3，目标孔隙率
45
％～
54
％；当以石墨为负极活性物质，聚四氟乙烯为粘结剂时，控制热压成膜的温度为
70
～
150℃
，压力为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高剑，周川冀越，王铭，韩洪川，
申请(专利权)人：四川长虹电子控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：