[发明专利]一种新型超薄电池及其制备工艺

权利要求书

1.一种新型超薄电池，包括电池的正极基材、负极基材、正极颗粒材料、负极颗粒材料、隔膜、电池的正极耳和负极耳，其特征在于，所述正极颗粒材料和负极颗粒材料分别涂覆在正极基材和负极基材上，正极基材和负极基材之间使用所述隔膜进行阻隔，所述正极耳和负极耳分别焊接在所述正极基材、负极基材上，所述正极基材、负极基材、正极颗粒材料、负极颗粒材料、隔膜、正极耳和负极耳均使用铝塑膜包装并灌注电解液，并采用高温压力化成进行活化整形。

2.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于，所述正极基材为10μm铝箔，所述负极基材为6μm铜箔，所述正极颗粒材料/负极颗粒材料由粘接胶分别粘在正极基材/负极基材上制成正极片/负极片，所述正极颗粒材料为钴酸锂/锰酸锂/镍钴锰/磷酸铁锂中的一种或多种混合材料，所述负极颗粒材料为石墨/硅粉/硅碳/钛酸锂的一种或多种混合材料，所述正极颗粒和所述负极颗粒材料的涂层厚度均为5微米-70微米。

3.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于，所述隔膜作为正极基材和负极基材之间的隔离板，防止正极活性物质和负极活性物质相互接触产生短路，在电化学反应时，保持必要的电解液，形成离子移动的通道，所述隔膜表面涂覆有聚偏氟乙烯层，所述聚偏氟乙烯层的涂覆厚度为9微米-12微米。

4.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于，所述电解液为液态电解液。

5.根据权利要求1-4所述的一种新型超薄电池的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、正/负极制浆：

正极配料：

1.PVDF溶液的配制，按浓度5％配制。称取NMP加入料缸，称取PVDF分1-3次加入料缸，每次间隔10分钟。

2.抽真空，真空度为-0.08～-0.10MPa。

3.搅拌公转30分钟转自转30分钟。

4.加入正极颗粒材料搅拌，先公转35分钟再转为自转30分钟，浆料温度＜35℃。

负极配料：

1.CMC溶液的配制，按浓度1.6％配制。称取去离子水加入料缸，称取CMC分1～3次加入料缸，每次间隔10分钟。

2.抽真空，真空度为-0.08～-0.10MPa。

3.搅拌公转30分钟转自转30分钟。

4.加入负极颗粒材料搅拌，先公转35分钟再转为自转30分钟，浆料温度＜35℃。

S2、正/负极涂布：

正极涂布：

1.将正极基材单面加热段一温度：100±5℃，加热段二温度：110±5℃，加热段三温度：120±5℃，加热段四温度：120±5℃，加热段五温度：150±5℃，加热段六温度：90±5℃。

2.将正极基材双面加热段一温度：100±5℃，加热段二温度：110±5℃，加热段三温度：120±5℃，加热段四温度：120±5℃，加热段五温度：120±5℃，加热段六温度：90±5℃。

3.采用涂布机将制备的正极配料均匀涂布在正极基材表面，制备正负极片，涂布机气压0.4～0.6MPa，前张力气压0.08～0.12MPa，后张力气压0.10～0.14MPa，走速5.0～6.0m/min。

负极涂布：

1.将负极基材单面加热段一温度：90±10℃，加热段二温度：110±10℃，加热段三温度：120±10℃，加热段四温度：120±10℃，加热段五温度：120±10℃，加热段六温度：90±10℃。

2.将负极基材双面加热段一温度：90±10℃，加热段二温度：110±10℃，加热段三温度：120±10℃，加热段四温度：120±10℃，加热段五温度：120±10℃，加热段六温度：90±10℃；

3.采用涂布机将制备的负极配料均匀涂布在负极基材表面，制备负极片，涂布机气压0.4～0.6MPa，前张力气压0.10～0.16MPa，后张力气压0.12～0.18MPa，走速4.5～5.5m/min。

S3、连续辊压：

正极辊压：

1.在放卷端装上整卷制备的正极片，用气胀轴固定，并将极片牵引至收卷端固定。

2.轧片速度≤35HZ,工作气压控制在0.5～0.7MPa。

负极辊压：

1.在放卷端装上整卷制备的负极片，用气胀轴固定，并将极片牵引至收卷端固定。

2.轧片速度≤35HZ,工作气压控制在0.6～0.8MPa。

S4、裁片：

正极裁片：

1.将正极片的带卷装入送料轴，穿极片到辊轮处。

2.调整好切带尺寸72mm*53mm。

3.确保切带不偏斜后开始裁片。

4.检查裁出小片尺寸在合格范围内。

负极裁片

1.将负极片的带卷装入送料轴，穿极片到辊轮处。

2.调整好切带尺寸142mm*54mm。

3确保切带不偏斜后开始裁片。

4.检查裁出小片尺寸在合格范围内。

S5、极耳焊接：

1.将2mm的正负极极耳分别置于正/负极片的顶端，留出11.0±1.0mm长度金属带；

2.用超声波焊接机，用0.3Mpa气压和额定功率将正/负极的极耳分别焊接在正/负极片上；

3.检查正/负极的极耳在不易轻易脱落之后，将合格极耳极片转接至贴胶。

S6、贴极耳胶：

1.用贴胶机器将L56mm*W5mm*Th0.04mm极耳胶贴在正极极耳金属带与金属箔的焊接处，以防金属箔与他物接触导致的短路；

2.用贴胶机器将L55mm*W5mm*Th0.04mm极耳胶贴在负极极耳金属带与金属箔的焊接处，以防金属箔与他物接触导致的短路；

3.检查确保极耳胶将金属带与金属箔区完全覆盖之后，转入下一道工序卷绕。

S7、卷绕：

1.将裁切好定长的宽56mm*0.012μm隔膜固定于宽37.0mm卷针上。

2.把负极片插入隔膜内，并且要插到位保证隔膜包住极片，利用倒卷方式，卷针逆时针卷一圈。

3.把正极片插入隔膜内，隔膜包住极片，负极包住正极逆时针收卷，不露片不螺旋。

4用数码胶纸贴住收尾处，制得卷芯。

5.利用夹具比对出极耳之间距离，确保卷芯达到客户标准间距要求后转入下一道工序包转。

S8、包装：

1.把卷芯放入冲压成型好的铝塑包装膜内。

2.利用顶封机进行铝塑包装膜的顶封作业，顶封机设置上铜模温度180°，下铜模温度250°，气缸压强为0.3Mpa气压后，测试温度；

3.用顶封机进行顶部封装后进入至侧封作业；

4.侧封机设置温度上下铜模180°，气压0.3Mpa；

5.用温度气压合格的侧封机封装包装膜侧封边，制得封装好的电芯；

6.确认电芯封装封边严密封死不会流入空气后，转入烘烤；

S9、烘烤：

1.将电芯放入烤箱内。

2.关闭烤箱，抽真空真空度：≤-0.08MPa。

3.加热至85℃±5℃之内。

4.烘烤时间24小时。

S10、注液：

1.将烘烤后电芯进入露点在-36℃以下手套箱内。

2.用海拔泵向电芯内注入1.0G电解液。

3.放入真空箱抽真空，真空度数为-85Kpa，使电解液完全渗入电芯内部后，转向一次封装；

4.利用真空封装设备，在真空状态下，用温度为180°铜模封实电芯注液口；

5.检查确保电解液不会外溢流出后，转入高温压力化成作业。

S11、高温压力化成：

1.将压力化成柜参数调至全程80℃，3步压力步骤：0.6kg/c㎡压10min后0.80kg/c㎡压48min，最后1.0kg/c㎡压20min；

2将电芯顶端正极对准正极电流输出口，负极对准负极电流输出口，电芯平放于设备上；

3.设置化成工步，具体工步参数见下表：

4.打开设备进行化成，化成结束后，检查电池电压，挑选出电压≥3.4V的电芯转入下一步工序抽气封装。

S12、抽气封装：

1.将设备调至真空度-80Mpa，封头温度180℃；

2.将已充电的电芯气囊扎破后，气囊向外放入设备进行抽气封装；

3.将封装后的电芯气囊部分用裁切机裁切掉，保留2mm封边以防止漏液；

S13、分容：

1.设置分容工步，具体分容工步参数见下表：

2.将电芯顶端正极对准正极电流输出口，负极对准负极电流输出口，电芯平放于设备上，进行充放电分选容量。

3.设置检查标准容量＞180mAh；

4.用容量标准筛选出电压合格电芯，转入复检工序。

S13、复检：

1.将分容后的电芯用目测检查其外观，是否有气体，是否有划伤，是否有鼓包现象；

2.将目测合格的电芯用电压测试仪测量其电压确保电压在3.95V以上；

3.将电压测试合格电芯移送至pack按客户要求进行进一步加工。