專利名稱：一種折疊式卷繞以及制造該折疊式卷繞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種折疊式卷繞以及制造該卷繞的方法，尤其指一種應(yīng)用于電池領(lǐng)域中折疊式卷繞以及制造該折疊式卷繞的具體方法。
背景技術(shù)：
近年來，二次鋰電池飛速發(fā)展，聚合物、軟包裝電池的市場份額不斷的擴(kuò)大，其進(jìn)入的市場領(lǐng)域也越來越多，其中手機(jī)、DVD、筆記本電腦等。請參考圖1、2所示，一種卷針式卷繞，其包括正極片1、負(fù)極片2、置于正負(fù)極片上正負(fù)導(dǎo)電極柱3、置于正負(fù)極片之間隔膜4以及包裹在上述卷繞外部軟包裝5；如采用傳統(tǒng)的卷針卷繞方式，其電芯拐角6面積過大，容量發(fā)揮不穩(wěn)定，且經(jīng)過多次循環(huán)后，電芯拐角6處容易壞死，失去作用，導(dǎo)致循環(huán)性能差；另外，由于電芯里層極片層與層之間的膨脹為累計(jì)式膨脹，且電芯拐角處膨脹方向不一致，所以很容易導(dǎo)致電池鼓脹或變形，不耐高溫，尤其是軟包裝5聚合物電池，其次，因傳統(tǒng)卷針卷繞的電芯配上方形的外殼包裝，其空隙率太大或不緊湊，容易殘余有氣體，導(dǎo)致電池鼓狀、變形或其他性能下降。因此，傳統(tǒng)的卷針卷繞方式不能滿足上述市場領(lǐng)域要求，而容易導(dǎo)致對電池的容量穩(wěn)定性不穩(wěn)定，循環(huán)性能差，耐高溫性能差。
另一方面，如果采用傳統(tǒng)的矩形正極片、電解液、負(fù)極片交替層疊，經(jīng)熱壓等方式形成層疊式電芯，也可有效利用空間，由正負(fù)極片折疊而成的正負(fù)極層，但其正極層與正極層、負(fù)極層與負(fù)極層之間是不連續(xù)的，所以制作工藝繁瑣，不利于批量生產(chǎn)，現(xiàn)還只局限于實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明的主要目的是提供一種可以提高容量穩(wěn)定性，循環(huán)性能，耐高溫的折疊式卷繞。
本發(fā)明的次要目的是提供一種易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)性、自動化的生產(chǎn)的折疊式卷繞。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種折疊式卷繞，其包括負(fù)極片、正極片、焊接在負(fù)正極片上的負(fù)正極耳導(dǎo)電柱、置于正負(fù)極片之間隔膜、置于上述正負(fù)極片以及隔膜外部電解液間的電解液，包覆好的正負(fù)極片及隔膜一起設(shè)置“S”字形層疊式。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述正極片是由含有鋰化合物活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體鋁箔上并加熱構(gòu)成；所述負(fù)極片是由含有石墨碳質(zhì)材料、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體銅箔上并加熱構(gòu)成；所述隔膜是一種能讓上述電解液中電離子自由滲透的塑膠材料加工的絕緣隔膜，所述隔膜有預(yù)留長度，待電芯折疊完后，預(yù)留隔膜在最外層包裹住電芯。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電劑為乙炔黑導(dǎo)電材料；所述導(dǎo)電劑為乙炔黑導(dǎo)電材料；所述粘接劑為聚偏氟乙烯或羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯膠乳(SBR)或羧甲基纖維素鈉(CMC)與丁苯膠乳(SBR)的混合物；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述“S”字形層疊式可以為“Z”字形層疊式或“之”字形層疊式或“W”字形層疊式或“U”字形層疊式。
一種制造上述折疊式卷繞方法，其包括如下步驟首先，制作正極片將由含有鋰化合物活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體鋁箔上，并加熱去除鋁箔上多余的溶劑，再用輥壓機(jī)壓成一定厚度，裁成所需尺寸的長條形極片，將正極耳導(dǎo)電柱固定連接長條形極片上，即構(gòu)成正極片；接著，制作負(fù)極片由含有石墨碳質(zhì)材料、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體銅箔上，并加熱去除銅箔上多余的溶劑；先裁剪成所需長度負(fù)極片，再按照銅箔在里層而活性物質(zhì)在外層方式對負(fù)極片對折，再用輥壓機(jī)壓成一定厚度，并裁成與正極片匹配的長條形極片，將負(fù)極耳導(dǎo)電柱固定連接長條形極片上，即構(gòu)成負(fù)極片；接著，將上述隔膜裁成與正負(fù)極片匹配的長條形薄膜片，即構(gòu)成隔膜；接著，將上述一隔膜置于上述一負(fù)極片上面，再將上述正極片置于上述一隔膜上面，再將另一隔膜置于上述正極片上面，再將另一負(fù)極片置于另一隔膜上面，即達(dá)到負(fù)極層、隔膜層、正極層交替而成層疊式卷組；接著，將上述層疊式卷組按照折疊方式進(jìn)行來回折疊而折成半成品折疊式卷繞；接著，將上述半成品折疊式卷繞置于鋁膜已沖殼成型腔內(nèi)，并進(jìn)行入殼動作、封焊動作、注電解液、小電流化成活化，分容檢測電池質(zhì)量好壞，即構(gòu)成電池板。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述固定連接方式可以為激光焊接、超聲波焊接、鉚接、熱阻焊接。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述折疊方式可以為采用插片方式、來回折疊方式、滑動拉升方式、齒輪對輥方式、間歇涂布空缺式。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述負(fù)極耳導(dǎo)電柱鉚焊優(yōu)選在極片中間；所述涂覆好的負(fù)極片優(yōu)選為對折后背靠背輥壓。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述采用插片方式包括移動平臺、置于移動平臺上層疊式卷組、置于移動平臺上部上插片刀、置于移動平臺下部下插片刀，其動作主要由帶有間隔距離的上下插片刀沿著移動平臺上層疊式卷組邊緣上下移動進(jìn)行折疊。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述來回折疊方式是先預(yù)設(shè)規(guī)定距離寬度的層疊式卷組采用“之”字形方式進(jìn)行折疊。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述滑動拉升方式包括工作臺、拉升刀，主要由滑動輪帶動拉升刀前進(jìn)、后退動作來回折疊上述層疊式卷組。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述齒輪對輥方式是利用主動齒輪上滾齒與從動齒輪上滾齒相互齒合而輥壓上述層疊式卷組，上述滾齒上齒頂與齒根之間距離等于層疊式卷組所需要折疊寬度。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述間歇涂布空缺式是在上述層疊式卷組上涂覆一層條紋，然后沿著層疊式卷組條紋位置出進(jìn)行折疊，述所述條紋與條紋之間距離為層疊式卷組所需要折疊寬度。
因上述各自正負(fù)極片折疊采用“S”字形折疊，使得電芯拐角面積很小，對各自正負(fù)極片之間電流阻礙影響很小，甚至可以忽略不記，導(dǎo)致上述折疊式卷繞內(nèi)部儲藏電流容量發(fā)揮充分穩(wěn)定；同時，也使得各自電芯拐角處不容易損壞，導(dǎo)致循環(huán)性能好；另外，因電芯里層極片采用層疊式，使得拐角處膨脹系數(shù)和方向一致，導(dǎo)致整個折疊式卷繞能夠耐高溫。
由于采用上述折疊式方法以后，使得正極層與正極層、負(fù)極層與負(fù)極層之間是連續(xù)的，并且，使得加工流程制作方便、操作簡單，以便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)性、自動化的生產(chǎn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種折疊式卷繞圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中卷針卷繞方式的截面示意圖；圖3為本發(fā)明中折疊式卷繞截面示意圖；圖4為本發(fā)明另一種折疊式卷繞截面示意圖；圖5為本發(fā)明的插片方式示意圖；圖6為本發(fā)明的來回折疊方式流程示意圖；圖7為本發(fā)明的滑動拉升方式結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
請參考圖3、4所示，一種折疊式卷繞，其包括負(fù)極片7、正極片8、焊接在負(fù)正極片上的負(fù)正極耳導(dǎo)電柱、置于正負(fù)極片之間隔膜9、置于上述正負(fù)極片以及隔膜外部電解液；所述正極片7是由83wt％的鋰鈷氧化物活性物質(zhì)(LiCoO2)、8wt％的乙炔黑導(dǎo)電材料、4wt％的聚偏氟乙烯粘合劑(PVDF)、5wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑配置而成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體鋁箔雙面上并加熱構(gòu)成。所述負(fù)極片8是由90wt％的天然石墨碳質(zhì)材料、5wt％的聚偏氟乙烯粘合劑(PVDF)、5wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑配置而成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體銅箔一面上并加熱構(gòu)成。所述隔膜9是一種能讓上述電解液中電離子自由滲透的塑膠材料加工的絕緣隔膜，所述隔膜9有預(yù)留長度，待電芯折疊完后，預(yù)留隔膜在最外層包裹住電芯；將上述包覆好的正負(fù)極片7、8及隔膜9一起并按照“S”字形層疊式進(jìn)行折疊。所述“S”字形層疊式可以為“Z”字形層疊式或“之”字形層疊式或“W”字形層疊式或“U”字形層疊式。
由于上述各自正負(fù)極片折7、8疊采用“S”字形折疊以后，使得折疊后的正負(fù)極片每一層寬度保持一致，且每一層正負(fù)極片與每一層正負(fù)極片之間的產(chǎn)生拐角10范圍縮小，使得電芯拐角10面積很小，對各自正負(fù)極片之間電流阻礙影響很小，甚至可以忽略不記，導(dǎo)致上述折疊式卷繞內(nèi)部儲藏電流容量發(fā)揮充分穩(wěn)定。又因膨狀率減少，且處于拐角10處活性物質(zhì)減少，也使得各自電芯拐角10處不容易損壞，導(dǎo)致循環(huán)性能好。另外，因電芯里層極片采用層疊式，使得拐角10處膨脹系數(shù)和方向一致，導(dǎo)致整個折疊式卷繞能夠耐高溫。
為了制作上述折疊式卷繞，而采用如下工藝流程首先，制作正極片7將83wt％的鋰鈷氧化物活性物質(zhì)(LiCoO2)、8wt％的乙炔黑導(dǎo)電材料、4wt％的聚偏氟乙烯粘合劑(PVDF)、5wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑混合在一指定容器內(nèi)，并攪拌一起充分溶解而成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體鋁箔雙面上，加熱去除鋁箔上多余的溶劑，再用輥壓機(jī)壓成一定厚度，裁成所需尺寸的長條形極片，將正極耳導(dǎo)電柱固定連接長條形極片上；即構(gòu)成正極片。
接著，制作負(fù)極片8將90wt％的天然石墨碳質(zhì)材料、5wt％的聚偏氟乙烯粘合劑(PVDF)、5wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑混合在一指定容器內(nèi)，并攪拌一起充分溶解而成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體銅箔上的一面上，加熱去除銅箔上多余的溶劑；先裁剪成所需長度負(fù)極片8，再按照銅箔在里層而活性物質(zhì)在外層方式對負(fù)極片8對折，再用輥壓機(jī)壓成一定厚度，并裁成與正極片7匹配的長條形極片，將負(fù)極耳導(dǎo)電柱固定連接長條形極片上，即構(gòu)成負(fù)極片；所述負(fù)極耳導(dǎo)電柱鉚焊優(yōu)選在極片中間；所述涂覆好的負(fù)極片優(yōu)選為對折后背靠背輥壓。
接著，將上述隔膜9裁成與正負(fù)極片匹配的長條形薄膜片，即構(gòu)成隔膜。
接著，將一隔膜9置于上述一負(fù)極片8上面，再將上述正極片7置于上述一隔膜9上面，再將另一隔膜9置于上述正極片7上面，再將另一負(fù)極片8置于上述另一隔膜9上面，即達(dá)到負(fù)極層、隔膜層、正極層交替而成層疊式卷組；接著，將上述層疊式卷組按照折疊方式進(jìn)行來回折疊而折成半成品折疊式卷繞。
接著，將上述半成品折疊式卷繞置于鋁膜成型腔內(nèi)，并進(jìn)行沖殼動作，入殼動作、封焊動作、汪電解液、化成活化小電流，分容檢測電池質(zhì)量好壞，最后加工成成品折疊式卷繞，即構(gòu)成電池板。
由于采用上述折疊式方法以后，使得正極層與正極層、負(fù)極層與負(fù)極層之間是連續(xù)的，并且，使得加工制作流程方便、操作簡單；另外，因負(fù)極采用了單層涂覆，增加了單個電池的銅箔用量，使得銅箔恰好可以填補(bǔ)電芯拐角10的空間，使得電池變得更為緊湊，減少氣體的含量，導(dǎo)致電池不容易變形，并且上述卷繞整體是連續(xù)的；以便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)性、自動化的生產(chǎn)。
本發(fā)明上述固定連接方式可以采用為激光焊接、超聲波焊接、鉚接、熱阻焊接。
本發(fā)明上述折疊方式可以采用為采用插片方式、來回折疊方式、滑動拉升方式、齒輪對輥方式、間歇涂布空缺式。
請參考圖5所示，所述采用插片方式包括移動平臺11、置于移動平臺11上層疊式卷組12、置于移動平臺11上部上插片刀13、置于移動平臺11下部下插片刀14，其動作主要由帶有間隔距離的上下插片刀13、14沿著移動平臺11上層疊式卷組12邊緣上下移動進(jìn)行折疊。
請參考圖6所示，所述來回折疊方式是先預(yù)設(shè)規(guī)定距離寬度的層疊式卷組15采用“之”字形方式進(jìn)行折疊。
請參考圖7所示，所述滑動拉升方式包括工作臺16、拉升刀17，主要由滑動輪帶動拉升刀17前進(jìn)、后退動作來回折疊上述層疊式卷組。
所述齒輪對輥方式是利用主動齒輪滾齒與從動齒輪上滾齒相互齒合而輥壓上述層疊式卷組，上述滾齒上齒頂與齒根之間距離等于層疊式卷組所需要折疊寬度。
所述間歇涂布空缺式是在上述層疊式卷組上涂覆一層條紋，然后沿著層疊式卷組條紋位置出進(jìn)行折疊，述所述條紋與條紋之間距離為層疊式卷組所需要折疊寬度。
總上所述，本發(fā)明中所涉及到導(dǎo)電劑可以為乙炔黑導(dǎo)電材料代替；所述粘接劑可以為聚偏氟乙烯或羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯膠乳(SBR)或羧甲基纖維素鈉(CMC)與丁苯膠乳(SBR)的混合物代替；所述溶劑可以為N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水代替，上述技術(shù)特征簡單替換，在所屬技術(shù)領(lǐng)域中對于一般技術(shù)人員來說是顯而易見不需要進(jìn)行創(chuàng)造性勞動。
權(quán)利要求
1.一種折疊式卷繞，其包括負(fù)極片、正極片、焊接在正負(fù)極片上的正負(fù)極耳導(dǎo)電柱、置于正負(fù)極片之間隔膜、置于上述正負(fù)極片以及隔膜間的電解液，其特征在于包覆好的正負(fù)極片及隔膜一起設(shè)置“S”字形層疊式。
2.如權(quán)利要求1所述一種折疊式卷繞，其特征在于所述正極片是由含有鋰化合物活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體鋁箔上并加熱構(gòu)成；所述負(fù)極片是由含有石墨碳質(zhì)材料、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體銅箔上并加熱構(gòu)成；所述隔膜是一種能讓上述電解液中電離子自由滲透的塑膠材料加工的絕緣隔膜。
3.如權(quán)利要求2所述一種折疊式卷繞，其特征在于所述導(dǎo)電劑為乙炔黑導(dǎo)電材料；所述粘接劑為聚偏氟乙烯或羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯膠乳(SBR)或羧甲基纖維素鈉(CMC)與丁苯膠乳(SBR)的混合物；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水。
4.如權(quán)利要求1所述一種折疊式卷繞，其特征在于所述“S”字形層疊式可以為“Z”字形層疊式或“之”字形層疊式或“W”字形層疊式或“U”字形層疊式。
5一種制造如權(quán)利要求1所述折疊式卷繞方法，其包括如下步驟首先，制作正極片將由含有鋰化合物活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體鋁箔上，并加熱去除鋁箔上多余的溶劑，再用輥壓機(jī)壓成一定厚度，裁成所需尺寸的長條形極片，將正極耳導(dǎo)電柱固定連接長條形極片上，即構(gòu)成正極片；接著，制作負(fù)極片由含有石墨碳質(zhì)材料、導(dǎo)電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料涂覆在集流體銅箔上，并加熱去除銅箔上多余的溶劑；先裁剪成所需長度負(fù)極片，再按照銅箔在里層而活性物質(zhì)在外層方式對負(fù)極片對折，再用輥壓機(jī)壓成一定厚度，并裁成與正極片匹配的長條形極片，將負(fù)極耳導(dǎo)電柱固定連接長條形極片上，即構(gòu)成負(fù)極片；接著，將上述隔膜裁成與正負(fù)極片匹配的長條形薄膜片，即構(gòu)成隔膜；接著，將上述一隔膜置于上述一負(fù)極片上面，再將上述正極片置于上述一隔膜上面，再將另一隔膜置于上述正極片上面，再將另一負(fù)極片置于另一隔膜上面，即達(dá)到負(fù)極層、隔膜層、正極層交替而成層疊式卷組；接著，將上述層疊式卷組按照折疊方式進(jìn)行來回折疊而折成半成品折疊式卷繞；接著，將上述半成品折疊式卷繞置于鋁膜已沖殼成型腔內(nèi)，并進(jìn)行入殼動作、封焊動作、注電解液、小電流化成活化，分容檢測電池質(zhì)量好壞，即構(gòu)成電池板。
6.如權(quán)利要求5所述一種制造折疊式卷繞方法，其特征在于所述固定連接方式可以為激光焊接、超聲波焊接、鉚接、熱阻焊。
7.如權(quán)利要求5所述一種制造折疊式卷繞方法，其特征在于所述折疊方式可以為采用插片方式、來回折疊方式、滑動拉升方式、齒輪對輥方式、間歇涂布空缺式。
8.如權(quán)利要求5所述一種制造折疊式卷繞方法，其特征在于所述隔膜有預(yù)留長度，待電芯折疊完后，預(yù)留隔膜在最外層包裹住電芯；所述負(fù)極耳導(dǎo)電柱鉚焊優(yōu)選在極片中間；所述涂覆好的負(fù)極片優(yōu)選為對折后背靠背輥壓。
9.如權(quán)利要求5或7所述一種制造折疊式卷繞方法，其特征在于所述采用插片方式包括移動平臺、置于移動平臺上層疊式卷組、置于移動平臺上部上插片刀、置于移動平臺下部下插片刀，其動作主要由帶有間隔距離的上下插片刀沿著移動平臺上層疊式卷組邊緣上下移動進(jìn)行折疊；所述來回折疊方式是先預(yù)設(shè)規(guī)定距離寬度的層疊式卷組采用“之”字形方式進(jìn)行折疊；所述滑動拉升方式包括工作臺、拉升刀，主要由滑動輪帶動拉升刀前進(jìn)、后退動作來回折疊上述層疊式卷組；所述齒輪對輥方式是利用主動齒輪上滾齒與從動齒輪上滾齒相互齒合而輥壓上述層疊式卷組，上述滾齒上齒頂與齒根之間距離等于層疊式卷組所需要折疊寬度。
10.如權(quán)利要求5或7所述一種制造折疊式卷繞方法，其特征在于所述間歇涂布空缺式是在上述層疊式卷組上涂覆一層條紋，然后沿著層疊式卷組條紋位置出進(jìn)行折疊，述所述條紋與條紋之間距離為層疊式卷組所需要折疊寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種折疊式卷繞，其包括負(fù)極片、正極片、焊接在正負(fù)極片上的正負(fù)極耳導(dǎo)電柱、置于正負(fù)極片之間隔膜、置于上述正負(fù)極片以及隔膜間的電解液，包覆好的正負(fù)極片及隔膜一起設(shè)置“S”字形層疊式；因上述各自正負(fù)極片折疊采用“S”字形折疊以后，使得上述折疊式卷繞內(nèi)部儲藏電流容量發(fā)揮充分穩(wěn)定、導(dǎo)致循環(huán)性能好、耐高溫之效果；另外，由于采用上述折疊式方法以后，使得正極層與正極層、負(fù)極層與負(fù)極層之間是連續(xù)的，并且，使得加工流程制作方便、操作簡單，以便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)性、自動化的生產(chǎn)。
文檔編號H01M6/00GK1731619SQ20051010244
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者梁百勝 申請人:深圳市邦凱電子有限公司