一种四极耳软包电芯及其制作方法和应用与流程

本发明属于锂离子电池检测技术领域，具体涉及一种四极耳软包电芯及其制作方法和应用。

背景技术：

随着人们对环境要求的提高，铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制，因此需要寻找新的可替代传统铅酸电池和镍镉电池的可充电电池。锂离子二次电池因具有工作电压高、能量密度大(重量轻)、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，自然成为有力的候选者之一。锂离子电池研发过程中涉及大量原材料，如正负极材料、隔膜、绝缘膜、电解液、铝壳、盖板等等，每一种材料都有大量的性能指标，隔膜的击穿电压就是其中之一。在分容之后的电芯短路中有部分是由于隔膜击穿所致，如果隔膜能在电池使用仍保持良好的耐电性，就可减少电池短路的风险，因此隔膜击穿电压的测量对隔膜生产有重要的指导意义。

目前隔膜的击穿电压主要是通过单独测量隔膜而得到，而实际上隔膜在做成卷芯，注入电解液后，经过离子来回穿透，其耐电强度与纯隔膜已发生变化，且极片表面并非光滑，还存在尖端放电现象，若隔膜耐电强度下降较大，将直接使电芯失效，因此隔膜在电芯的注液至分容中，击穿电压的变化与电芯安全性能息息相关。而现有的测量方法相对粗糙，需拆解电芯才可测量，不仅浪费人力物力，而且测量结果因隔膜与空气接触还会产生偏差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明有必要提供一种四极耳软包电芯及其制作方法和应用，该四极耳软包电芯可在不拆解电芯的情况下直接测量隔膜在卷芯、组装、注液、化成、老化、分容等工序的击穿电压，测量方法安全便捷，且测量结果准确，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种四极耳软包电芯，所述四极耳软包电芯包括：

电芯本体，所述电芯本体包括依次平行布置的隔膜、侧边留有一负极极耳的负极片和侧边留有一正极极耳的正极片，所述正极极耳和负极极耳位于所述电芯本体的同一侧边，其中，所述隔膜完全覆盖所述负极片，所述负极片完全覆盖所述正极片；所述隔膜相对的两侧边分别设有隔膜极耳，所述隔膜极耳所在侧边与所述正极极耳、负极极耳所在侧边相邻；

内部具有容置腔的铝塑膜，所述电芯本体置于所述容置腔内，所述容置腔内注有电解液，所述铝塑膜的侧边开设有使所述正极极耳、负极极耳和隔膜极耳贯穿的出口。

进一步的，所述隔膜的长度超出所述负极片的宽度54mm以上。

进一步的，所述隔膜极耳与隔膜的连接部分分为上下两片。

进一步的，所述铝塑膜为两片，其尺寸为长300mm、宽160mm；

所述隔膜的尺寸为长150mm、宽131mm；

所述负极片的尺寸为长126mm、宽96mm；

所述正极片的尺寸为长123mm、宽93mm；

所述正极极耳、负极极耳的尺寸为宽28mm、高26mm，距对应极片的边缘均为8mm。

进一步的，所述隔膜为10片，所述负极片为9片，所述正极片为8片。

本发明还提供了一种四极耳软包电芯的制作方法，包括以下步骤：

将切割好的隔膜、负极片、正极片按照顺序依次堆叠后进行热压；

焊接隔膜极耳，制得电芯本体；

将所述电芯本体置于两片铝塑膜形成容置腔内，将正极极耳、负极极耳和隔膜极耳分别贯穿铝塑膜上对应出口，同时将极耳所在的铝塑膜侧边进行热封后进行烘烤至水分小于500ppm；

从铝塑膜未热封的侧边向其中注入电解液后，进行热封封口；

将封口后的软包电芯进行化成、老化、二封后，排出所述软包电芯内的气体和剩余电解液后，切除多余铝塑膜，制得四极耳软包电芯。

本发明还提供了四极耳软包电芯在用于测试隔膜击穿电压中的应用。

具体的，所述四极耳软包电芯在用于测试隔膜击穿电压中的应用，所述测试隔膜击穿电压的方法包括以下步骤：

在电芯化成前，使用绝缘板施加20n-30n的力轻压电芯，测试仪连接隔膜极耳进行测试，其中，设计起始电压100v～1000v，终止电压2000v，步幅电压50v～100v，充电时间500ms，间隔时间500ms；

电芯化成后，将隔膜电极采用绝缘胶带贴胶后，将隔膜极耳清理干净，使用绝缘板施加20n-30n的力轻压电芯，测试仪连接隔膜极耳进行测试，设计起始电压50v-300v，终止电压2000v，步幅电压10～30v，充电时间500ms，间隔时间500ms；

进一步的，所述将隔膜极耳清理干净的步骤具体为：采用酒精将所述隔膜极耳清理干净。

本发明中的四极耳软包电芯采用隔膜外包极片，隔膜两侧留隔膜极耳的结构，将隔膜极耳作为测试极耳，从而可实现在不拆解电芯且不影响电芯内部结构的情况下，随时测试击穿电压，实现原位测量隔膜击穿电压，测量结果准确度高，测量成本低，为生产高耐电性隔膜及隔膜鉴别提供数据支持，同时弥补了电芯内部隔膜击穿电压测试的空白。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例中四极耳软包电芯中负极片20的结构示意图；

图2为本发明一较佳实施例中四极耳软包电芯中正极片30的结构示意图；

图3为本发明一较佳实施例中四极耳软包电芯中隔膜10的结构示意图；

图4为隔膜极耳101的连接侧视图；

图5为本发明一较佳实施例中四极耳软包电芯的整体结构示意图。

图中：10-隔膜、20-负极片、30-正极片、40-铝塑膜、101-隔膜极耳、201-负极极耳、301-正极极耳。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明实施例中首先公开了一种四极耳软包电芯，其结构如图5中所示的，包括电芯本体，所述电芯本体由隔膜10、负极片20和正极片30构成，具体来说，其由隔膜10、负极片20和正极片30依次堆叠构成，隔膜10、负极片20和正极片30的片数可以不做具体的限定，可根据电芯的使用要求进行调整，在本实施例中，隔膜10为10片，负极片20为9片，正极片30为8片，按照隔膜10、负极片20和正极片30的顺序依次进行堆叠。

进一步的，隔膜10完全覆盖负极片20，负极片20完全覆盖正极片30，其尺寸在满足前述要求的前提下，可根据电芯的使用要求进行调整，需要说明的是，隔膜10的长度超出负极片20的宽度54mm以上，及叠片后负极片20的两侧隔膜10各露出27mm以上，从而以确保隔膜极耳101不接触极片。在本实施例中，隔膜10的尺寸为长150mm、宽131mm；负极片20的尺寸为长126mm、宽96mm；正极片30的尺寸为长123mm、宽93mm。进一步的，负极片20和正极片30的结构如图1和图2中所示的，在负极片20和正极片30的其中一侧边分别留有负极极耳201和正极极耳301，负极极耳201和正极极耳301的尺寸大小可根据电芯的要求和负极片20、正极片30的大小进行调整，在本实施例中，负极极耳201、正极极耳301的尺寸均为宽28mm、高26mm，距对应极片的边缘均为8mm，且负极极耳201和正极极耳301均位于电芯本体的同一侧边。进一步的，如图3中所示的，在隔膜10相对的两侧边分别设有隔膜极耳101，隔膜极耳101在电芯本体所在的侧边分别于负极极耳201、正极极耳301所在的侧边相邻，隔膜极耳101的尾部分为上下两片，可表面焊接隔膜极耳101时隔膜10损坏。

进一步的，电芯本体通过铝塑膜40包裹，具体的如图5中所示的，铝塑膜40的内部具有容置腔，电芯本体置于所述容置腔内，在容置腔内注有电解液。铝塑膜40的侧边分别开设有开口，所述开口用于电芯本体的极耳贯穿伸出，因此，其开口的设置与电芯本体上极耳的设置对应。如图5中所示的，隔膜极耳101相对设置，负极极耳201和正极极耳301位于统一侧边，与隔膜极耳101所在的侧边相邻。进一步的，铝塑膜40的尺寸大小根据电芯的使用要求和电芯本体的大小进行调整，因此可不做具体的限定，在本实施例中，其尺寸为长300mm、宽160mm。

本发明中还公开了实施例中所示的四极耳软包电芯的制作方法，包括以下步骤：

按照设计尺寸将隔膜10、负极片20和正极片30切割好以后，按照顺序依次对堆叠后热压，这里的热压为本领域中的常规工艺，可根据隔膜10、负极片20和正极片30的片数等进行调整，在本实施例中，采用80℃热压板对堆叠后的电芯进行热压塑性；

在隔膜10的相对的两侧边焊接隔膜极耳101，在本实施例中，隔膜极耳101焊接在隔膜侧边的中间，如图3中所示，可以理解的是，这里的焊接可采用本领域中常规的焊接工艺，本实施中采用超声波焊接机焊接隔膜极耳101，且使用低功率焊接(能量：20j,时间:0.5s,压力：25psi)，制得电芯本体；

将电芯本体置于两片铝塑膜40形成容置腔内，将正极极耳301、负极极耳201和隔膜极耳101分别贯穿铝塑膜40上对应出口，同时将极耳所在的铝塑膜40的侧边于温度185℃，时间6s，气压0.2mpa进行热封，将没有极耳的侧边暂不封口，从而留做电解液的注液口，将三边热封后将电芯放入烘箱中抽真空至-90kpa后，加热至80℃，每隔1小时冲氮气5分钟，之后再抽真空10分钟，循环36h进行烘烤至水分小于500ppm；

从铝塑膜40未热封的侧边向其中注入25g电解液后，进行热封封口，可以理解的是，这里电解液的注入量可根据软包电芯的使用要求进行设计，在本实施例中注入25g；

将封口后的软包电芯进行化成、老化、二封后，排出所述软包电芯内的气体和剩余电解液后，切除多余铝塑膜，制得四极耳软包电芯，可以理解的是，这里的化成、老化、二封、排出气体和电解液均为本领域中的常规工艺，因此这里不再具体阐述。

本发明中的四极耳软包电芯可在不拆解电芯的情况下，进行原位测量隔膜的击穿电压，具体的测量方法为：

以负极极耳201和正极极耳301作为充放电极耳，以隔膜极耳101作为测试极耳，在电芯化成前，隔膜10未受损伤，使用绝缘板施加20n-30n的力轻压电芯，测试仪连接隔膜极耳101进行测试，其中，设计起始电压100v～1000v，终止电压2000v，步幅电压50v～100v，充电时间500ms，间隔时间500ms，在隔膜10未遭受离子穿透时，采用高起始电压，低步幅电压，从而快速准确的测得此时隔膜10的击穿电压；

电芯化成后，隔膜10经过离子穿透，耐电强度下降，将隔膜极耳101采用绝缘胶带贴胶后，将隔膜极耳101用酒精清理干净，使用绝缘板施加20n-30n的力轻压电芯，测试仪连接隔膜极耳进行测试，设计起始电压50v-300v，终止电压2000v，步幅电压10～30v，充电时间500ms，间隔时间500ms，在隔膜10遭受离子穿透后，采用低起始电压，低步幅电压，可准确测得此时隔膜10的击穿电压。

由上述可知，本发明中的四极耳软包电芯采用隔膜外包极片，隔膜两侧留隔膜极耳的结构，将隔膜极耳作为测试极耳，从而可实现在不拆解电芯且不影响电芯内部结构的情况下，随时测试击穿电压，实现原位测量隔膜击穿电压，测量结果准确度高，测量成本低，为生产高耐电性隔膜及隔膜鉴别提供数据支持，同时弥补了电芯内部隔膜击穿电压测试的空白。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。