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、隔膜和負極片交錯疊置在一起 或者將負極片、隔膜和正極片交錯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、隔膜和負極片交錯疊置在一起而成，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、負極片沒有定位或定位不 好，則會導(dǎo)致正、負極片的竄動，使正、負極片接觸，從而導(dǎo)致電池的短路， 進而引起發(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、隔膜和負極片的相對位置固定，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、負極片的相對位置。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、隔膜和負極片粘合在一起，從而定位正、負極片。 該方法可以獲得好的定位效果，但該方法操作相對繁瑣，且粘合劑也會占去 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 對疊置好的電芯的與極片平行的一個平面或兩個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的粘敷力，所以保 證了極片間的相對位置，實現(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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細的說明。 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 對疊置好的電芯的與極片平行的一個平面或兩個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 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，則需要對壓板4加熱，并對壓板4的溫度進行控制。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壓板4 加熱，如可以將加熱器置于壓板4的內(nèi)部，從而實現(xiàn)對壓板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 和溫度控制器對溫度進行控制，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。所述壓力的作用時間可以為0.1-120秒，為了節(jié)省時間，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，對電芯1施 加壓力，如沖床、氣缸或油壓缸。
下面的實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例1
本實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)的兩個面上，然后，12(TC烘干，在輥軋機上輥軋成厚度為 120微米的極片，利用沖片機沖壓出長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) 負極片的制備
將1500克負極活性物質(zhì)天然石墨、90克粘合劑PTFE加入到溶劑去離 子水中，然后在真空攪拌機中攪拌形成穩(wěn)定、均一的分散負極漿料。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 面上，然后，12(TC烘干，在輥軋機上輥軋成厚度為120微米的薄片，在沖 片機上沖壓成長205毫米、寬155毫米、厚120微米的負極片和長30毫米、
寬15毫米的負極導(dǎo)電端子。負極片中負極活性成分天然石墨的含量為5克。 所述負極導(dǎo)電端子與負極片為一體結(jié)構(gòu)，所述負極導(dǎo)電端子位于負極片的一 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 次纏繞正極片和負極片，將正極片、隔膜和負極片交錯疊置在一起，制成電 芯。按照上述方法制備1000個電芯。
采用游標卡尺分別對制得的電芯的厚度進行測量，得到電芯的平均厚度 為43毫米。
3、 極片的定位
分別對1000個電芯中的極片進行定位，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 用沖床對不與工作臺接觸的壓板施加壓力，所述壓力的大小為900牛頓/平方 厘米，壓力作用時間為3秒。
采用游標卡尺分別對定位后的電芯的厚度進行測量，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。
實施例2
本實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、按照實施例1中所述方法制備1000個電芯，采用游標卡尺分別對制
得的電芯的厚度進行測量，得到電芯的平均厚度為43毫米。
2、分別對1000個電芯中的極片進行定位，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。采用氣缸對不與工作臺接觸 的壓板施加壓力，所述壓力的大小為1200牛頓/平方厘米，壓力作用時間為 5秒。
采用游標卡尺分別對定位后的電芯的厚度進行測量，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%。 實施例3
本實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、 按照實施例1中所述方法制備1000個電芯，采用游標卡尺分別對制 得的電芯的厚度進行測量，得到電芯的平均厚度為43毫米。
2、 分別對1000個電芯中的極片進行定位，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，壓力作用時間 為10秒。
采用游標卡尺分別對定位后的電芯的厚度進行測量，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。％。
由實施例1、實施例2和實施例3可以看出，采用本發(fā)明提供的極片定 位方法對極片進行定位，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。
實施例4
本實施例說明采用本發(fā)明提供的極片定位方法對極片進行定位后制成 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 負極極柱通過螺栓連接的方式連接在外殼的一個端蓋上，并使正極導(dǎo)電端子 和負極導(dǎo)電端子通過螺栓連接的方式與正極極柱和負極極柱連接。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 個電池。
2、 對IOOO個鋰離子電池進行抗沖擊性能測試，測試方法如下 在25±2° C下，對電池以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。
對電池的除了安裝有極柱的面的另外五個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)生短路的電池數(shù)/被測試電池的總數(shù)x 100%。
實施例5
本實施例說明采用本發(fā)明提供的極片定位方法對極片進行定位后制成 的電池的抗沖擊性能。
采用實施例4中所述的方法制備電池，并對電池的抗沖擊性能進行測試。 不同之處在于本實施例中所采用的電芯為實施例2中制得的電芯。得到電池 的短路率為0.1%。
實施例6
本實施例說明采用本發(fā)明提供的極片定位方法對極片進行定位后制成 的電池的抗沖擊性能。
采用實施例4中所述的方法制備電池，并對電池的抗沖擊性能進行測試。 不同之處在于本實施例中所采用的電芯為實施例3中制得的電芯。得到電池
的短路率為o.r/。。
由實施例4、實施例5和實施例6可以看出，采用本發(fā)明提供的極片定 位方法對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，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 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，從而防 止正、負極片接觸，避免電池發(fā)生短路，進而防止了發(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，該方法包括對疊置好的電芯的與極片平行的一個平面或兩個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，該方法包括對疊置好的電芯的與極片平行的一個平面或兩個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、易于實施。
文檔編號H01M10/40GK101207226SQ20061016229
公開日2008年6月25日 申請日期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 申請人:上海比亞迪有限公司