一种锂电池生产工艺的制作方法

本发明属于锂电池生产技术领域，具体的说是一种锂电池生产工艺。

背景技术：

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

现有技术中也出现了一些关于锂电池压扁的技术方案，如申请号为2016109981613的一项中国专利公开了一种锂电池生产工艺用电芯压扁设备，包括包括有工作台、底板、小皮带轮、第一转轴、第一轴承座、蜗杆、右架、旋转电机、涡轮、第一安装座、平皮带等；底板顶部中间通过螺栓连接的方式连接有工作台，底板顶部右端焊接有右架，右架顶部焊接有顶板。本发明达到了压扁到位、结构新颖、工作量小的效果，且本设备发挥的重要作用不仅有良好的压扁效果，还提高了工作效率，安全性高；但现有技术中通过底部为平面的压块直接对电芯进行挤压，使得电芯内部的空气不能完全被排出，进而使得电芯压扁后从压扁模具中取出时，电芯内的空气膨胀并鼓起，影响电芯的生产质量，造成电芯实际容量不达标，电芯内电解质分布不均匀的问题。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中通过底部为平面的压块直接对电芯进行挤压，使得电芯内部的空气不能完全被排出，进而使得电芯压扁后从压扁模具中取出时，电芯内的空气膨胀并鼓起，影响电芯的生产质量，造成电芯实际容量不达标，电芯内电解质分布不均匀的问题，本发明提出的一种锂电池生产工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种锂电池生产工艺，包括以下步骤：

s1、将正、负极固态电池材料进行充分研磨，研磨后粉料大于20000目，之后想研磨后的粉料中加入电解液和溶剂，放入真空搅拌机中充分搅拌形成浆料，之后通过振动去除浆料中的气泡；

s2、将s1中所述的浆料通过摊铺设备均匀摊铺在基膜上，控制摊铺厚度，保证基膜边缘处浆料与基膜中部浆料厚度均匀；

s3、将s2中摊铺好浆料的基膜通过真空冷冻法进行冷冻干燥，冷冻温度为-170-185℃，干燥时间1-3h，之后放入干燥室中恢复至室温；

s4、将s3中干燥后的基膜进行裁切，使得基膜呈等腰梯形状，之后对切好的基膜进行称重分组，使得重量相近的基膜形成一组，保证电池的均匀性；之后通过卷绕机构对基膜进行卷绕形成电芯，同时将正极耳和负极耳于基膜安装到位；所述基膜卷绕时从等腰梯形下底边开设卷绕，使得卷绕之后的电芯边缘自然形成倒角；

s5、将s4中卷绕完成的电芯通过压扁设备进行压扁定型，之后进行包装并检测电池电量和充放电参数；检测合格即可出厂；

其中s5中所述压扁设备包括工作台；所述工作台上固连有倒置的l形的支架，支架顶部设有驱动气缸；所述工作台上固连的安装台上设有压扁模具，支架底部与压扁模具对应位置设有压紧单元，压紧单元通过驱动气缸驱动；所述压紧单元底部固连有气囊，气囊底部为弧形结构，通过气囊挤压电芯挤出电芯内的空气，增加电芯压扁质量；使用时，将电芯放置在压扁模具上，之后通过驱动气缸带动压紧单元，进而带动气囊向下运动，使得气囊接触并压紧电芯，现有技术中通过底部为平面的压块直接对电芯进行挤压，使得电芯内部的空气不能完全被排出，进而使得电芯压扁后从压扁模具中取出时，电芯内的空气膨胀并鼓起，影响电芯的生产质量，造成电芯实际容量不达标，此时通过气囊挤压电芯，由气囊底部为弧形结构，使得电芯中部最先受到挤压，电芯中部的空气慢慢向周围排出，最后在压紧单元对电芯进行保压定型时完全排出电芯内的空气，进而增加电芯的生产质量。

优选的，所述气囊两侧设有薄壁部，通过薄壁部的变形减少气囊的横向偏移，进一步增加电芯压扁质量；当气囊受到挤压之后，气囊中的空气受到挤压，使得气囊底部紧贴电芯表面，此时气囊中的空气优先膨胀薄壁部，使得薄壁部膨胀后向外突起，进而减少气囊底部的膨胀不均匀引起的电芯横向位移，造成电芯质量卷绕层的偏移，降低电芯质量，同时向外膨胀的薄壁部包裹电芯边缘，进一步减少电芯的横向错位，增加电芯的生产质量。

优选的，所述气囊内设有顶板，顶板与压紧单元固连；所述顶板靠近气囊的一侧与气囊内壁之间设有一组拉绳，拉绳呈交叉状布置，拉绳用于进一步减少气囊横向偏移；通过拉绳控制气囊的变形，进而使得气囊处于垂直变形状态，同时通过拉绳的限位，减少气囊的横向变形的偏移，保证电芯正常压扁，当气囊受压后内壁完全贴合顶板，此时通过顶板增加气囊的支撑力，保证电芯压扁之后表面的平整度，进一步提高电芯的压扁质量。

优选的，所述压紧单元包括凸台，凸台内开设有滑孔，滑孔中滑动连接有压块和滑块，压块与滑块均与滑孔滑动密封连接；所述压块底部与气囊固连，滑块顶部与驱动气缸的伸缩杆固连；所述压块与滑块之间的滑孔内壁开设有一号孔，一号孔通过限压阀与外界大气连通；通过限压阀控制滑孔内的气压，方便适应不同压紧要求的电芯；通过驱动气缸带动滑块向下运动，滑块挤压滑孔中的空气，进而间接驱动压块向下移动，带动气囊压扁电芯，通过调节一号孔中的限压阀，即可快速调节滑孔内的最大气压，进而使得超过限压阀限定气压的空气经限压阀排出，避免滑孔内空气压力过大，进而对电芯进行过度压扁，降低电芯质量，同时通过限压阀快速调节滑孔的空气压力，进而使得压块带动气囊对电芯施加不同的压力，增加压扁设备对不同种类电芯的适应性，提高压扁设备的使用效率。

优选的，所述凸台上与一号孔对应位置设有凸块，凸块内竖直方向开设有二号孔，二号孔底端与外界大气连通，二号孔顶端通过限压阀与一号孔连通；通过二号孔喷出废气加速凸台散热，减少压块受热变形；通过二号孔引导一号孔排出的废气的方向，使得废气吹向凸台外表面，增加凸台表面的空气流速，进而加快凸台的散热，减少滑孔中空气受压后产生热量对压块的影响，减少压块受热变形对电芯表面平整度的影响，保证电芯的尺寸精度。

优选的，所述凸台上与二号孔对应位置设有导风槽，导风槽两侧设有对称布置的弧形的翅片，翅片下方的凸台表面设有一组散热片；通过导风槽配合翅片增加凸台表面的空气流速，进一步减少压块的温升变形；通过导风槽引导二号孔喷出的气流的流向，配合导风槽两侧设有对称布置的弧形的翅片，从导风槽中快速喷出的气流引导导风槽与翅片之间的气流，进而增加空气流过翅片的效率，增加翅片附近的空气流速，进一步增加翅片与空气的热交换效率，减少压块的受热变形，进一步增加电芯的尺寸精度。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种锂电池生产工艺，通过气囊挤压电芯，由气囊底部为弧形结构，使得电芯中部最先受到挤压，电芯中部的空气慢慢向周围排出，最后在压紧单元对电芯进行保压定型时完全排出电芯内的空气，进而增加电芯的生产质量。

2.本发明所述的一种锂电池生产工艺，通过拉绳控制气囊的变形，进而使得气囊处于垂直变形状态，同时通过拉绳的限位，减少气囊的横向变形的偏移，保证电芯正常压扁，当气囊受压后内壁完全贴合顶板，此时通过顶板增加气囊的支撑力，保证电芯压扁之后表面的平整度，进一步提高电芯的压扁质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明中压扁设备的立体图；

图3是本发明中压扁设备的剖视图；

图4是图2中a处局部放大图；

图5是图3中b处局部放大图；

图6是图3中c处局部放大图；

图中：工作台1、支架11、驱动气缸12、安装台13、压扁模具14、压紧单元2、气囊21、薄壁部22、顶板23、拉绳24、凸台25、滑孔26、压块27、滑块28、一号孔29、限压阀30、凸块31、二号孔32、导风槽33、翅片34、散热片35。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，本发明所述的一种锂电池生产工艺，包括以下步骤：

s1、将正、负极固态电池材料进行充分研磨，研磨后粉料大于20000目，之后想研磨后的粉料中加入电解液和溶剂，放入真空搅拌机中充分搅拌形成浆料，之后通过振动去除浆料中的气泡；

s2、将s1中所述的浆料通过摊铺设备均匀摊铺在基膜上，控制摊铺厚度，保证基膜边缘处浆料与基膜中部浆料厚度均匀；

s3、将s2中摊铺好浆料的基膜通过真空冷冻法进行冷冻干燥，冷冻温度为-170-185℃，干燥时间1-3h，之后放入干燥室中恢复至室温；

s4、将s3中干燥后的基膜进行裁切，使得基膜呈等腰梯形状，之后对切好的基膜进行称重分组，使得重量相近的基膜形成一组，保证电池的均匀性；之后通过卷绕机构对基膜进行卷绕形成电芯，同时将正极耳和负极耳于基膜安装到位；所述基膜卷绕时从等腰梯形下底边开设卷绕，使得卷绕之后的电芯边缘自然形成倒角；

s5、将s4中卷绕完成的电芯通过压扁设备进行压扁定型，之后进行包装并检测电池电量和充放电参数；检测合格即可出厂；

其中s5中所述压扁设备包括工作台1；所述工作台1上固连有倒置的l形的支架11，支架11顶部设有驱动气缸12；所述工作台1上固连的安装台13上设有压扁模具14，支架11底部与压扁模具14对应位置设有压紧单元2，压紧单元2通过驱动气缸12驱动；所述压紧单元2底部固连有气囊21，气囊21底部为弧形结构，通过气囊21挤压电芯挤出电芯内的空气，增加电芯压扁质量；使用时，将电芯放置在压扁模具14上，之后通过驱动气缸12带动压紧单元2，进而带动气囊21向下运动，使得气囊21接触并压紧电芯，现有技术中通过底部为平面的压块27直接对电芯进行挤压，使得电芯内部的空气不能完全被排出，进而使得电芯压扁后从压扁模具14中取出时，电芯内的空气膨胀并鼓起，影响电芯的生产质量，造成电芯实际容量不达标，此时通过气囊21挤压电芯，由气囊21底部为弧形结构，使得电芯中部最先受到挤压，电芯中部的空气慢慢向周围排出，最后在压紧单元2对电芯进行保压定型时完全排出电芯内的空气，进而增加电芯的生产质量。

作为本发明的一种实施方式，所述气囊21两侧设有薄壁部22，通过薄壁部22的变形减少气囊21的横向偏移，进一步增加电芯压扁质量；当气囊21受到挤压之后，气囊21中的空气受到挤压，使得气囊21底部紧贴电芯表面，此时气囊21中的空气优先膨胀薄壁部22，使得薄壁部22膨胀后向外突起，进而减少气囊21底部的膨胀不均匀引起的电芯横向位移，造成电芯质量卷绕层的偏移，降低电芯质量，同时向外膨胀的薄壁部22包裹电芯边缘，进一步减少电芯的横向错位，增加电芯的生产质量。

作为本发明的一种实施方式，所述气囊21内设有顶板23，顶板23与压紧单元2固连；所述顶板23靠近气囊21的一侧与气囊21内壁之间设有一组拉绳24，拉绳24呈交叉状布置，拉绳24用于进一步减少气囊21横向偏移；通过拉绳24控制气囊21的变形，进而使得气囊21处于垂直变形状态，同时通过拉绳24的限位，减少气囊21的横向变形的偏移，保证电芯正常压扁，当气囊21受压后内壁完全贴合顶板23，此时通过顶板23增加气囊21的支撑力，保证电芯压扁之后表面的平整度，进一步提高电芯的压扁质量。

作为本发明的一种实施方式，所述压紧单元2包括凸台25，凸台25内开设有滑孔26，滑孔26中滑动连接有压块27和滑块28，压块27与滑块28均与滑孔26滑动密封连接；所述压块27底部与气囊21固连，滑块28顶部与驱动气缸12的伸缩杆固连；所述压块27与滑块28之间的滑孔26内壁开设有一号孔29，一号孔29通过限压阀30与外界大气连通；通过限压阀30控制滑孔26内的气压，方便适应不同压紧要求的电芯；通过驱动气缸12带动滑块28向下运动，滑块28挤压滑孔26中的空气，进而间接驱动压块27向下移动，带动气囊21压扁电芯，通过调节一号孔29中的限压阀30，即可快速调节滑孔26内的最大气压，进而使得超过限压阀30限定气压的空气经限压阀30排出，避免滑孔26内空气压力过大，进而对电芯进行过度压扁，降低电芯质量，同时通过限压阀30快速调节滑孔26的空气压力，进而使得压块27带动气囊21对电芯施加不同的压力，增加压扁设备对不同种类电芯的适应性，提高压扁设备的使用效率。

作为本发明的一种实施方式，所述凸台25上与一号孔29对应位置设有凸块31，凸块31内竖直方向开设有二号孔32，二号孔32底端与外界大气连通，二号孔32顶端通过限压阀30与一号孔29连通；通过二号孔32喷出废气加速凸台25散热，减少压块27受热变形；通过二号孔32引导一号孔29排出的废气的方向，使得废气吹向凸台25外表面，增加凸台25表面的空气流速，进而加快凸台25的散热，减少滑孔26中空气受压后产生热量对压块27的影响，减少压块27受热变形对电芯表面平整度的影响，保证电芯的尺寸精度。

作为本发明的一种实施方式，所述凸台25上与二号孔32对应位置设有导风槽33，导风槽33两侧设有对称布置的弧形的翅片34，翅片34下方的凸台25表面设有一组散热片35；通过导风槽33配合翅片34增加凸台25表面的空气流速，进一步减少压块27的温升变形；通过导风槽33引导二号孔32喷出的气流的流向，配合导风槽33两侧设有对称布置的弧形的翅片34，从导风槽33中快速喷出的气流引导导风槽33与翅片34之间的气流，进而增加空气流过翅片34的效率，增加翅片34附近的空气流速，进一步增加翅片34与空气的热交换效率，减少压块27的受热变形，进一步增加电芯的尺寸精度。

使用时，将电芯放置在压扁模具14上，之后通过驱动气缸12带动压紧单元2，进而带动气囊21向下运动，使得气囊21接触并压紧电芯，现有技术中通过底部为平面的压块27直接对电芯进行挤压，使得电芯内部的空气不能完全被排出，进而使得电芯压扁后从压扁模具14中取出时，电芯内的空气膨胀并鼓起，影响电芯的生产质量，造成电芯实际容量不达标，此时通过气囊21挤压电芯，由气囊21底部为弧形结构，使得电芯中部最先受到挤压，电芯中部的空气慢慢向周围排出，最后在压紧单元2对电芯进行保压定型时完全排出电芯内的空气，进而增加电芯的生产质量；当气囊21受到挤压之后，气囊21中的空气受到挤压，使得气囊21底部紧贴电芯表面，此时气囊21中的空气优先膨胀薄壁部22，使得薄壁部22膨胀后向外突起，进而减少气囊21底部的膨胀不均匀引起的电芯横向位移，造成电芯质量卷绕层的偏移，降低电芯质量，同时向外膨胀的薄壁部22包裹电芯边缘，进一步减少电芯的横向错位，增加电芯的生产质量；通过拉绳24控制气囊21的变形，进而使得气囊21处于垂直变形状态，同时通过拉绳24的限位，减少气囊21的横向变形的偏移，保证电芯正常压扁，当气囊21受压后内壁完全贴合顶板23，此时通过顶板23增加气囊21的支撑力，保证电芯压扁之后表面的平整度，进一步提高电芯的压扁质量；通过驱动气缸12带动滑块28向下运动，滑块28挤压滑孔26中的空气，进而间接驱动压块27向下移动，带动气囊21压扁电芯，通过调节一号孔29中的限压阀30，即可快速调节滑孔26内的最大气压，进而使得超过限压阀30限定气压的空气经限压阀30排出，避免滑孔26内空气压力过大，进而对电芯进行过度压扁，降低电芯质量，同时通过限压阀30快速调节滑孔26的空气压力，进而使得压块27带动气囊21对电芯施加不同的压力，增加压扁设备对不同种类电芯的适应性，提高压扁设备的使用效率；通过二号孔32引导一号孔29排出的废气的方向，使得废气吹向凸台25外表面，增加凸台25表面的空气流速，进而加快凸台25的散热，减少滑孔26中空气受压后产生热量对压块27的影响，减少压块27受热变形对电芯表面平整度的影响，保证电芯的尺寸精度；通过导风槽33引导二号孔32喷出的气流的流向，配合导风槽33两侧设有对称布置的弧形的翅片34，从导风槽33中快速喷出的气流引导导风槽33与翅片34之间的气流，进而增加空气流过翅片34的效率，增加翅片34附近的空气流速，进一步增加翅片34与空气的热交换效率，减少压块27的受热变形，进一步增加电芯的尺寸精度。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图2为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。