專利名稱：一種層疊式電池極片定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊式電池，尤其涉及一種層疊式電池極片定位的方法。
背景技術(shù)：
層疊式電池的制備方法如下將正極片、隔膜和負(fù)極片交錯(cuò)疊置在一起 或者將負(fù)極片、隔膜和正極片交錯(cuò)疊置在一起制成電芯，然后將電芯裝入電 池外殼中制成電池。由于層疊式結(jié)構(gòu)的電池可以適合各種型號(hào)和容量的電池 的生產(chǎn)，因此這種結(jié)構(gòu)的電池得到了廣泛的應(yīng)用，如鋰離子二次電池領(lǐng)域。 由于層疊式電池是將正極片、隔膜和負(fù)極片交錯(cuò)疊置在一起而成，所以這種 結(jié)構(gòu)的電池涉及電池中極片定位的問題，如果正、負(fù)極片沒有定位或定位不 好，則會(huì)導(dǎo)致正、負(fù)極片的竄動(dòng)，使正、負(fù)極片接觸，從而導(dǎo)致電池的短路， 進(jìn)而引起發(fā)熱、爆炸等一系列安全隱患。
現(xiàn)有的極片定位方法主要有以下三種方法l、如圖1所示，將疊置好 的電芯1用夾緊具2夾住，使正極片、隔膜和負(fù)極片的相對(duì)位置固定，從而 使極片定位。該方法可以獲得好的定位效果，但是由于夾緊具2占去了電池
的部分空間，所以不利于電池的能量密度的提高。方法2、如圖2所示，在 疊置好的電芯1的外表面上套上粘膠紙3，使粘膠紙3對(duì)電芯1產(chǎn)生張緊力， 從而使極片與隔膜間產(chǎn)生摩擦力，定位電芯l中正、負(fù)極片的相對(duì)位置。該 方法中的張緊力不易掌控，導(dǎo)致極片與隔膜間的摩擦力不足以牢固定位極 片，所以極片定位效果不好。方法3、在隔膜的表面上涂敷預(yù)定圖案的粘合 劑，利用粘合劑將正極片、隔膜和負(fù)極片粘合在一起，從而定位正、負(fù)極片。 該方法可以獲得好的定位效果，但該方法操作相對(duì)繁瑣，且粘合劑也會(huì)占去 電池的部分空間，所以不利于電池的能量密度的提高，此外，粘合劑還會(huì)導(dǎo)
致電池性能變差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡便易行、定位效果好，且不影響電池的能量 密度的極片定位方法。
本發(fā)明提供了一種用于層疊式電池的極片定位方法，其中，該方法包括 對(duì)疊置好的電芯的與極片平行的一個(gè)平面或兩個(gè)平面均勻地施加垂直于所 述平面的壓力。
由于本發(fā)明提供的極片定位方法是借助壓力，而不是借助夾緊具、粘膠 紙或粘合劑來定位極片，所以采用本發(fā)明提供的極片定位方法定位極片，可 以使定位好的電芯占據(jù)電池較小的空間，從而提高了電池的能量密度。由于 本發(fā)明提供的極片定位方法通過在電芯的與極片平行的平面上施加壓力，從 而在隔膜與極片間形成致密層，使隔膜與極片間具有較強(qiáng)的粘敷力，所以保 證了極片間的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)了極片的良好定位。此外，本發(fā)明提供的極片 定位方法操作簡單、易于實(shí)施。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的極片定位方法的示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的極片定位方法的示意圖； 圖3是本發(fā)明的極片定位方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)的說明。 本發(fā)明提供了一種用于層疊式電池的極片定位方法，其中，該方法包括 對(duì)疊置好的電芯的與極片平行的一個(gè)平面或兩個(gè)平面均勻地施加垂直于所
述平面的壓力。
可以直接在電芯的與極片平行的平面上施加壓力，也可以借助壓板對(duì)電 芯間接施加壓力，為了能夠?qū)﹄娦镜呐c極片平行的平面均勻地施加壓力，優(yōu) 選為借助壓板對(duì)電芯施加壓力，如圖3所示，優(yōu)選地，該方法包括將疊置好
的電芯1置于兩塊平行放置的壓板4之間，并使電芯1的與極片平行的兩個(gè) 平面分別與兩塊壓板4完全接觸，然后在其中一塊壓板4上或同時(shí)在兩塊壓 板4上施加垂直于電芯1的所述平面的壓力。
所述壓板4可以為任意形狀的壓板，只要具備一個(gè)平面即可，如所述壓 板4可以為任意形狀的柱狀體，如長方體、正方體或圓柱體。所述壓板4的 厚度可以為任意大小，如所述壓板4的厚度可以為5-30毫米。所述壓板4 的與電芯1接觸的平面的面積應(yīng)當(dāng)大于或等于電芯1的與極片平行的平面的 面積。為了保證電芯1受力均勻，優(yōu)選地，所述壓板4的與電芯1接觸的平 面為光滑的平面。所述壓板4可以為任意壓板，只要具備足夠的剛度即可， 如鐵板、不銹鋼板、銅板、鋁板或PVC板。
優(yōu)選地，在壓板4對(duì)電芯1施加壓力的過程中，使壓板4保持恒溫。所 述壓板4的溫度可以為室溫-150攝氏度，為了提高壓板4的壓合效果，優(yōu)選 地，所述壓板4的溫度為60-150攝氏度。如果壓板4需要在高于常溫的溫 度下工作，則需要對(duì)壓板4加熱，并對(duì)壓板4的溫度進(jìn)行控制。所述壓板4 的加熱方式為本領(lǐng)域所公知，如可以采用本領(lǐng)域公知的各種加熱器對(duì)壓板4 加熱，如可以將加熱器置于壓板4的內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓板4的加熱。所述 溫度的控制方式為本領(lǐng)域所公知，如可以采用本領(lǐng)域公知的各種溫度傳感器 和溫度控制器對(duì)溫度進(jìn)行控制，如可以將溫度傳感器置于壓板4的內(nèi)部，使 溫度控制器分別與加熱器和溫度傳感器電連接。為了使壓板4受力均勻，優(yōu) 選地，在壓板4的中部對(duì)壓板4施加壓力。
所述壓力的大小可以為49-2723牛頓/平方厘米，為了使極片與隔膜充分
地粘附在一起，又不損壞隔膜與極片，優(yōu)選地，所述壓力的大小為816-1361 牛頓/平方厘米。所述壓力的作用時(shí)間可以為0.1-120秒，為了節(jié)省時(shí)間，又 能使極片獲得好的定位效果，優(yōu)選地，所述壓力的作用時(shí)間為1-10秒?？?以采用本領(lǐng)域公知的各種可以施加壓力的設(shè)備作為壓力設(shè)備5，對(duì)電芯1施 加壓力，如沖床、氣缸或油壓缸。
下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例以層疊式鋰離子電池的極片定位為例說明本發(fā)明提供的極片 定位方法。
1、首先按照下述方法制備正極片和負(fù)極片。
(1) 正極片的制備
將1000克正極活性物質(zhì)LiCo02、 30克粘合劑PVDF、 50克導(dǎo)電劑乙炔 黑加入到600克溶劑NMP中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌，形成穩(wěn)定、均-一 的分散正極漿料。將該漿料均勻地間歇涂布在寬幅鋁箔(寬度為500毫米、 厚度為20微米)的兩個(gè)面上，然后，12(TC烘干，在輥軋機(jī)上輥軋成厚度為 120微米的極片，利用沖片機(jī)沖壓出長200毫米、寬150毫米、厚120微米 的正極片和長30毫米、寬15毫米的正極導(dǎo)電端子。正極片中正極活性成分 UCo02的含量為10克。所述正極導(dǎo)電端子與正極片為一體結(jié)構(gòu)，所述:iH極 導(dǎo)電端子位于正極片的一端的一側(cè)。
(2) 負(fù)極片的制備
將1500克負(fù)極活性物質(zhì)天然石墨、90克粘合劑PTFE加入到溶劑去離 子水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成穩(wěn)定、均一的分散負(fù)極漿料。將該漿 料均勻地間歇涂布在寬幅銅箔(寬度為550毫米、厚度為12微米)的兩個(gè) 面上，然后，12(TC烘干，在輥軋機(jī)上輥軋成厚度為120微米的薄片，在沖 片機(jī)上沖壓成長205毫米、寬155毫米、厚120微米的負(fù)極片和長30毫米、
寬15毫米的負(fù)極導(dǎo)電端子。負(fù)極片中負(fù)極活性成分天然石墨的含量為5克。 所述負(fù)極導(dǎo)電端子與負(fù)極片為一體結(jié)構(gòu)，所述負(fù)極導(dǎo)電端子位于負(fù)極片的一 端的-側(cè)。
2、 電芯的制備
采用如(1)所述的方法制備117片正極片，采用如(2)所述的方法制 備118片負(fù)極片。選用20微米厚的聚丙烯離子交換膜作為隔膜，使隔膜依 次纏繞正極片和負(fù)極片，將正極片、隔膜和負(fù)極片交錯(cuò)疊置在一起，制成電 芯。按照上述方法制備1000個(gè)電芯。
采用游標(biāo)卡尺分別對(duì)制得的電芯的厚度進(jìn)行測量，得到電芯的平均厚度 為43毫米。
3、 極片的定位
分別對(duì)1000個(gè)電芯中的極片進(jìn)行定位，定位方法如下
選用兩塊長250毫米、寬200毫米、厚30毫米的平滑的鋼板作為壓板， 將其中一塊壓板置于平整的工作臺(tái)上，將電芯置于壓板上，并且使電芯的長 邊與壓板的長邊平行，電芯的短邊與壓板的短邊平行，使電芯與壓板完全接 觸，將另外一塊壓板置于電芯上，使該壓板的長邊與電芯的長邊平行，該壓 板的短邊與電芯的短邊平行，且使該壓板與電芯完全接觸，在常溫2(TC下采 用沖床對(duì)不與工作臺(tái)接觸的壓板施加壓力，所述壓力的大小為900牛頓/平方 厘米，壓力作用時(shí)間為3秒。
采用游標(biāo)卡尺分別對(duì)定位后的電芯的厚度進(jìn)行測量，得到電芯的平均厚 度為41.2毫米，電芯的平均厚度減少了4.19。X。
實(shí)施例2
本實(shí)施例以層疊式鋰離子電池的極片定位為例說明本發(fā)明提供的極片 定位方法。
1、按照實(shí)施例1中所述方法制備1000個(gè)電芯，采用游標(biāo)卡尺分別對(duì)制
得的電芯的厚度進(jìn)行測量，得到電芯的平均厚度為43毫米。
2、分別對(duì)1000個(gè)電芯中的極片進(jìn)行定位，定位方法如下 選用兩塊長250毫米、寬200毫米、厚30毫米的平滑的鋼板作為壓板，
將其中一塊壓板置于平整的工作臺(tái)上，將電芯置于壓板上，并且使電芯的長 邊與壓板的長邊平行，電芯的短邊與壓板的短邊平行，使電芯與壓板完全接
觸，將另外一塊壓板置于電芯上，使該壓板的長邊與電芯的長邊平行，該fl;:
板的短邊與電芯的短邊平行，且使該壓板與電芯完全接。在兩塊壓板的內(nèi)部
分別設(shè)置有2000瓦的電加熱棒和PtlOO溫度探頭，并配置有溫控表，使溫 控表與電加熱棒和PtlOO溫度探頭電連接，調(diào)節(jié)電加熱棒的溫度為8(TC，并 使其保持8(TC，從而使壓板的溫度保持80°C。采用氣缸對(duì)不與工作臺(tái)接觸 的壓板施加壓力，所述壓力的大小為1200牛頓/平方厘米，壓力作用時(shí)間為 5秒。
采用游標(biāo)卡尺分別對(duì)定位后的電芯的厚度進(jìn)行測量，得到電芯的平均厚 度為40.6毫米，電芯的平均厚度減少了 5.58%。 實(shí)施例3
本實(shí)施例以層疊式鋰離子電池的極片定位為例說明本發(fā)明提供的極片 定位方法。
1、 按照實(shí)施例1中所述方法制備1000個(gè)電芯，采用游標(biāo)卡尺分別對(duì)制 得的電芯的厚度進(jìn)行測量，得到電芯的平均厚度為43毫米。
2、 分別對(duì)1000個(gè)電芯中的極片進(jìn)行定位，定位方法如下 選用兩塊長250毫米、寬200毫米、厚30毫米的平滑的鋼板作為沐:板，
將其屮一塊壓板置于平整的工作臺(tái)上，將電芯置于壓板上，并且使電芯的長 邊與壓板的長邊平行，電芯的短邊與壓板的短邊平行，使電芯與壓板完全接 觸，將另外一塊壓板置于電芯上，使該壓板的長邊與電芯的長邊平行，該壓 板的短邊與電芯的短邊平行，且使該壓板與電芯完全接。在兩塊壓板的內(nèi)部 分別設(shè)置有2000瓦的電加熱棒和Ptl00溫度探頭，并配置有溫控表，使溫 控表與電加熱棒和PtlOO溫度探頭電連接，調(diào)節(jié)電加熱棒的溫度為9(TC，并 使其保持90。C，從而使壓板的溫度保持90°C。采用油壓缸對(duì)不與工作ft接 觸的壓板施加壓力，所述壓力的大小為1500牛頓/平方厘米，壓力作用時(shí)間 為10秒。
采用游標(biāo)卡尺分別對(duì)定位后的電芯的厚度進(jìn)行測量，得到電芯的平均厚 度為39.2毫米，電芯的平均厚度減少了 8.84。％。
由實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3可以看出，采用本發(fā)明提供的極片定 位方法對(duì)極片進(jìn)行定位，定位后的電芯的厚度得到有效地降低，從而提高了 電池的能量密度。
實(shí)施例4
本實(shí)施例說明采用本發(fā)明提供的極片定位方法對(duì)極片進(jìn)行定位后制成 的電池的抗沖擊性能。
1、 選取長220毫米、寬158毫米、厚45毫米的鋼殼作為外殼，將實(shí)施 例1屮定位好的電芯置于外殼包圍的空間中，將由金屬銅制成的正極極柱和 負(fù)極極柱通過螺栓連接的方式連接在外殼的一個(gè)端蓋上，并使正極導(dǎo)電端子 和負(fù)極導(dǎo)電端子通過螺栓連接的方式與正極極柱和負(fù)極極柱連接。將LiPF6 按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC =1:1的混合溶劑中形成非水電解液，將 該電解液以6g/Ah的量注入電池外殼中，密封，制成鋰離子電池。制得了 1000 個(gè)電池。
2、 對(duì)IOOO個(gè)鋰離子電池進(jìn)行抗沖擊性能測試，測試方法如下 在25±2° C下，對(duì)電池以0.2C充電至3.8伏，截止電流為0.02C,擱
置10分鐘；再以0.2C放電至2.0伏，擱置20分鐘。
對(duì)電池的除了安裝有極柱的面的另外五個(gè)平面各做一次跌落測試，測試 方法為使電池的測試面朝向水泥地面，同時(shí)使電池從3米高處跌落到水泥地
面上。
分別用萬用表測試電池在跌落前后是否發(fā)生短路，得到電池的短路率為
0.2%。
其中，電池短路率二發(fā)生短路的電池?cái)?shù)/被測試電池的總數(shù)x 100%。
實(shí)施例5
本實(shí)施例說明采用本發(fā)明提供的極片定位方法對(duì)極片進(jìn)行定位后制成 的電池的抗沖擊性能。
采用實(shí)施例4中所述的方法制備電池，并對(duì)電池的抗沖擊性能進(jìn)行測試。 不同之處在于本實(shí)施例中所采用的電芯為實(shí)施例2中制得的電芯。得到電池 的短路率為0.1%。
實(shí)施例6
本實(shí)施例說明采用本發(fā)明提供的極片定位方法對(duì)極片進(jìn)行定位后制成 的電池的抗沖擊性能。
采用實(shí)施例4中所述的方法制備電池，并對(duì)電池的抗沖擊性能進(jìn)行測試。 不同之處在于本實(shí)施例中所采用的電芯為實(shí)施例3中制得的電芯。得到電池
的短路率為o.r/。。
由實(shí)施例4、實(shí)施例5和實(shí)施例6可以看出，采用本發(fā)明提供的極片定 位方法對(duì)極片定位后制成的電池具有較好的抗沖擊性能，在電池受不當(dāng)外力 作用時(shí)，不易發(fā)生電池短路問題。因此，采用本發(fā)明提供的極片定位方法對(duì) 極片定位可以獲得好的極片定位效果，有效地防止極片之間的竄動(dòng)，從而防 止正、負(fù)極片接觸，避免電池發(fā)生短路，進(jìn)而防止了發(fā)熱、爆炸等事故的發(fā) 生。
權(quán)利要求
1. 一種用于層疊式電池的極片定位方法，其特征在于，該方法包括對(duì)疊置好的電芯的與極片平行的一個(gè)平面或兩個(gè)平面均勻地施加垂直于所述平面的壓力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法包括將疊置好的電芯(1) 置于兩塊平行放置的壓板(4)之間，并使電芯(1)的與極片平行的兩個(gè)平 面分別與兩塊壓板(4)完全接觸，然后在其中一塊壓板(4)上或同時(shí)在兩 塊壓板(4)上施加垂直于電芯(1)的所述平面的壓力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在壓板(4)對(duì)電芯(1)施加 壓力的過程中，使壓板(4)保持恒溫。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述壓板(4)的溫度為室 溫-150攝氏度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述壓板(4)的溫度為60-150 攝氏度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在壓板(4)的屮部對(duì)壓板(4) 施加壓力。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述壓力的大小為49-2723 牛頓/平方厘米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述壓力的作用時(shí)間為0.1-120秒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于層疊式電池的極片定位方法，其中，該方法包括對(duì)疊置好的電芯的與極片平行的一個(gè)平面或兩個(gè)平面均勻地施加垂直于所述平面的壓力。采用本發(fā)明提供的極片定位方法定位極片，可以實(shí)現(xiàn)極片的良好定位，并且使定位好的電芯占據(jù)電池較小的空間，從而提高了電池的能量密度。此外，本發(fā)明提供的極片定位方法操作簡單、易于實(shí)施。
文檔編號(hào)H01M10/40GK101207226SQ20061016229
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者許教練, 顧洪馳 申請(qǐng)人:上海比亞迪有限公司