[发明专利]大型极片隔膜顺向层叠超低阻抗热平合方法

说明书

技术领域

本发明属于锂能电池制备技术领域，特别涉及一种大型极片隔膜顺向层叠超低阻抗热平合方法。

背景技术

受化石能源枯竭与环境保护的迫切要求，新型洁净再生能源应运而生，尤其是锂能电源倍受青睐。锂能电源在电动车、移动电站、通讯基站以及在军事武器上的应用更是受到全世界的关注。锂能电源是由单体锂能电芯串并联而成的。锂能电芯的内部导电阻抗决定了电芯的充放电性能、循环寿命以及安全性。电芯的结构、制造方法、极片隔膜接触界面的结合状况都直接影响着锂能电芯的内部导电阻抗。传统的锂能电芯制造方法：一是卷绕的圆柱电芯或方形电芯，二是隔膜连续折叠的Z字型叠片的方形电芯。三是极片隔膜先裁切成型，再层叠的方形电芯。传统方法的共同特点是正负极片和隔膜的接触面没有约束，由此引起的接触内阻增加、电化学极化加重都严重影响着电池性能，尤其是安全性。传统方法中极片的曲率半径变化、连续隔膜的热收缩、大型极片隔膜层叠时隔膜皱褶、气泡、损坏问题都是造成电池内部短路、极化的主要原因和主要安全隐患。

为此，本发明（1）将锂能电池大型正负极片、聚合物隔膜，按正极片、聚合物隔膜、负极片、聚合物隔膜、正极片的顺序沿着隔膜开卷方向层叠起来（见附图1）；（2）将层叠起来的极片隔膜用耐高温塑料薄膜保护起来（见附图3）；（3）将耐高温塑料薄膜保护起来的层叠极片隔膜放在加热的下硬轧辊（或硬模）和加热且可上下移动的上软轧辊之间滚压热平合在一起（见附图4）。制成一个极片和隔膜接触界面非常紧密，而且非常稳定的单片电芯单元（见附图5）。本发明克服了传统电芯制造方法造成的质量缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对传统锂能电芯制造存在的技术质量问题，提出一种大型极片隔膜顺向层叠超低阻抗热平合方法，其特征在于：锂能电池电芯包括锂能电池正负极片、聚合物隔膜，具体制备包括以下步骤：

1）按正极片、聚合物隔膜、负极片、聚合物隔膜、正极片的顺序沿着隔膜卷料的开卷方向层叠起来；

2）在层叠好的极片隔膜组合体的靠近隔膜开卷的一端先行横向热合5~30mm，然后将隔膜前后各长出负极片2~5mm裁断；

3）将局部热合在一起的极片隔膜放置在两层耐高温塑料膜中间保护起来；

4）将步骤3）耐高温塑料膜保护的层叠极片隔膜放在下硬轧辊或模板和上软轧辊或模板之间，下硬轧辊加热到60~110℃，同时在上软轧辊上加热60~110℃并施加下压力100-210Kg/㎡，压下上软轧辊，上下轧辊滚压热平合0.1~5秒钟，将正负极片和隔膜接触界面粘合在一起，制成接触界面稳定的单片电芯单元。

所述隔膜卷料的幅宽与极片尺寸匹配。

所述下硬轧辊辊面硬度为HRC50~65。

所述上软轧辊辊面材质为耐热硅胶。

所述隔膜为两层PP中间夹PE的三层复合膜。

所述正负极片为边长300-1000mm的正方形或矩形。

所述负极片每边尺寸大于正极片每边尺寸1-3mm.

本发明的有益效果是本发明采用下硬轧辊（或模板）和上软轧辊（或模板）加热、滚压的方法，将层叠好的大型正负极片和隔膜放在上下软硬轧辊之间滚压热平合在一起，其正负极片和隔膜接触界面非常紧密的粘合在一起，制成接触界面稳定的单片电芯单元。以此制成的单体电芯阻抗低、循环寿命长、使用安全。

附图说明

图1为单片电芯的正极片、负极片和聚合物隔膜的层叠示意图。

图2为局部横向热合封头的单片电芯示意图。

图3为局部横向热合封头的单片电芯在耐高温塑料膜中间保护示意图。

图4为单片电芯的上下轧辊滚压热平合示意图。

图5为热平合后的单片电芯示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种大型极片隔膜顺向层叠超低阻抗热平合方法，具体涉及锂能电池具有大型正负极片和隔膜热平合的单片电芯的制备方法。上述锂能电池大型极片隔膜包括锂能电池正负极片（尺寸按照锂能电池容量决定）、聚合物隔膜（卷料幅宽与负极片尺寸匹配）。下面结合附图通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述：

实施例1

1）按正极片 3（450mm×450mm×0.18mm的磷酸亚铁锂）、聚合物隔膜5（幅宽456mm的两层PP中间夹PE的三层复合膜浸涂0.002mm厚的pvdf偏聚氟乙烯）、负极片4（452mm×452mm×0.13mm的人造石墨）、聚合物隔膜5、正极片3的顺序沿着隔膜卷料6的开卷的方向层叠起来（如图1中箭头所示）图中1为负极片极耳；2为正极片极耳；