电芯和制备电芯的装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，尤其是涉及一种电芯和制备电芯的装置。


背景技术：

2.锂离子电池具有比能量高、寿命长、安全和环保等优点，已经广泛应用在笔记本电脑、手机、数码相机、电动汽车、储能等领域。随着电脑、手机、电动汽车等需求的不断发展，要求电池具有更高的能量密度。
3.相关技术中电芯的制备可通过制袋式叠片工艺，即先在制袋工位处，对运送至制袋工位的裁切成片状的正极极片进行隔膜封装、热压，形成正极极片袋，然后将制袋后的多个正极极片袋放入物料盒中，随后将物料盒搬运至叠片机的指定的物料盒位置处，对物料盒中待叠片的物料进行逐个抓取，最后在叠片平台上通过叠置定位后的正极极片袋和负极极片来制备叠片电芯。此种方式形成的极片袋密封性不好，当电芯受到振荡或者发生碰撞时，极片袋内部的极片容易在极片袋内漏出，对电池安全造成影响。本技术旨在设计一种电芯，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电芯，该电芯极片两侧具有隔膜，隔膜上至少一侧具有粘结胶层，使极片和隔膜牢固连接，并且隔膜是先与正极片或负极片形成封闭固定的单元，再与负极片或者正极片进行复合，完成电芯的制作，此电芯结构更稳定，即使受到外力冲击或剧烈震动，极片也可稳定的存在于隔膜形成的极片袋内，不容易升温起火，安全性更高。
5.本实用新型还提出一种制备上述电芯的装置。
6.本实用新型提出了一种电芯，包括：极片，所述极片包括第一极片和第二极片，所述第一极片与所述第二极片均构造为多个且在厚度方向上堆叠设置；隔膜，所述隔膜包覆于每个所述第一极片/或每个所述第二极片在厚度方向上的两侧；其中所述隔膜在厚度方向上的至少一侧形成有粘接胶层，在所述粘接胶层内形成有多个彼此间隔设置的粘接块。
7.本实用新型涉及的电芯，电芯极片两侧具有隔膜，隔膜上至少一侧具有粘结胶层，使极片和隔膜牢固连接，并且隔膜是先与正极片或负极片进行制袋，再与负极片或者正极片进行复合，完成电芯的制作，此电芯结构更稳定，即使受到外力冲击或剧烈震动，极片也可稳定的存在于隔膜形成的极片袋内，更不容易升温起火，安全性更高。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述粘接块构造为在第一方向上延伸且在第二方向上间隔设置的多个，多个所述粘接块彼此平行设置，所述第一方向与所述第二方向正交。
9.根据本实用新型的一些实施例，多个所述粘接块在所述隔膜的长度方向延伸且在宽度方向上彼此间隔设置，邻近所述隔膜边缘的所述粘接块与所述隔膜边缘之间的最小距离为a，且满足：0.5mm≤a≤2mm。
10.根据本实用新型的一些实施例，相邻两个所述粘接块之间的最小距离为d，且满
足：d≥0.5mm。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述粘接块构造为多个且每个所述粘接块的边缘与所述隔膜的至少部分边缘贴合。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述粘接块设置于所述隔膜彼此正对的边缘。
13.根据本实用新型的一些实施例，每个所述粘接块的宽度为c，且满足：c≥0.5mm，每个所述粘接块的厚度为e，且满足：1μm≤e≤3μm。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述粘接块构造为在第一方向上延伸的直线段、曲线段。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述隔膜与所述第一极片或所述第二极片的长度比为f，f满足：1.01≤f≤1.06。
16.本实用新型还提出了一种制备前述电芯的装置，包括制袋机构，所述制袋机构包括第一隔膜放卷装置、第二隔膜放卷装置以及第一极片放卷装置，所述第一极片放卷装置设置于所述第一隔膜放卷装置与所述第二隔膜放卷装置之间，所述第一极片放卷装置所放卷的所述第一极片位于所述第一隔膜放卷装置所放卷的所述隔膜与所述第二隔膜放卷装置所放卷的所述隔膜之间；热复合机构，所述热复合机构设置于所述制袋机构的下游，用于将包覆于所述第一极片两侧的所述隔膜热复合以形成极片袋；制片机构，所述制片机构用于裁切第二极片卷形成所述第二极片；叠片台，所述叠片台用于交替叠置所述极片袋和所述第二极片。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是本实用新型一个实施例的极片袋的结构示意图；
20.图2是本实用新型一个实施例的粘结胶层的结构示意图；
21.图3是本实用新型一个实施例的粘结胶层的结构示意图；
22.图4是本实用新型一个实施例的粘结胶层的结构示意图；
23.图5是本实用新型一个实施例的电芯极组的结构示意图；
24.图6是本实用新型一个实施例的极片袋的制备流程示意图；
25.图7本实用新型一个实施例的极片裁切工艺示意图。
26.附图标记：
27.100：第一极片；200：第二极片；300：隔膜；310：粘结块；400：第一极片卷；500：第二极片卷；600：粘结胶层；700：第一隔膜放卷装置；800：第二隔膜放卷装置。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的
限制。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.相关技术中，通过制袋式叠片制备电芯的过程中，隔膜与极片之间的封装仅通过热压进行，热压形成的极片袋热压处连接不牢固，形成的极片袋密封性不好，当电芯受到振荡或者发生碰撞时，极片袋内部的极片容易在极片袋内漏出，对电池安全造成影响。本技术旨在设计一种电芯，以解决上述问题。
34.下面参考图1-图7描述根据本实用新型实施例的电芯。
35.本实用新型提出了一种电芯，参考图5，电芯包括：极片和隔膜300，其中，极片包括第一极片100和第二极片200，第一极片100与第二极片200均构造为多个且在厚度方向上堆叠设置，隔膜300包覆于每个第一极片100/或每个第二极片200在厚度方向上的两侧(参考图1)，隔膜300在厚度方向上的至少一侧形成有粘接胶层600，在粘接胶层600内形成有多个彼此间隔设置的粘接块310。根据本实用新型的一些实施例，可以仅在隔膜300的一侧形成有粘结胶层600，例如，当隔膜300包覆第一极片100时，可以仅在隔膜300与第一极片100接触的表面形成有粘结胶层600，或者仅在隔膜300与第二极片200接触的表面形成有粘结胶层600，需要说明的是，由于包覆极片需要两层隔膜300，当在每层隔膜300上设置一个粘结胶层600时，上层隔膜300可以是在与第一极片100接触的表面形成有粘结胶层600，而下层隔膜300可以是在与第二极片200接触的表面形成有粘结胶层600，或者，上层隔膜300可以是在与第二极片200接触的表面形成有粘结胶层600，而下层隔膜300可以是在与第一极片100接触的表面形成有粘结胶层600，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。根据本实用新型的另一些具体实施例，可以在隔膜300的两侧均形成有粘结胶层600，即每一层隔膜
300与第一极片100和第二极片200接触的表面均形成有粘结胶层600。
36.本实用新型涉及的电芯，电芯的一个极片两侧具有隔膜300，隔膜300上至少一侧具有粘结胶层600，使极片和隔膜300牢固连接，并且隔膜300是先与正极片或负极片进行制袋，再与负极片或者正极片进行复合，完成电芯的制作，此电芯结构更稳定，即使受到外力冲击或剧烈震动，极片也可稳定的存在于隔膜300形成的极片袋内，不容易升温起火，安全性更高，同时，粘结胶层600为非连续的，可以减小电芯内粘结胶层600的面积，降低成本，提高隔膜300的透气性，减小粘结胶层600对电芯性能的影响。
37.根据本实用新型的一些实施例，隔膜300与第一极片100或第二极片200的长度比为f，f满足：1.01≤f≤1.06。也就是说，当隔膜300用于包覆第一极片100时，隔膜300的长度大于所包覆的极片的长度，当极片袋与极片进行堆叠时，隔膜300的长度同样大于未被隔膜300包覆的极片的长度，由此，隔膜300既能起到固定极片的作用，又能保护极片，防止极片在制备电芯的过程中受到物理损伤。
38.根据本实用新型的一些实施例，当隔膜300包覆的极片为负极片时，隔膜300的边缘超出负极片的边缘2～4mm，以保护负极片，密封方式可以采用激光密封或热烫密封，密封区域在0.5～3mm。需要说明的是，参考图6，此处所指的密封区域是指制袋过程中上下隔膜300热复合之后、裁断之前相邻第一极片100之间的距离。
39.根据本实用新型的一些实施例，完成制袋的负极单元与正极片进行堆叠时，负极片对正极片的包覆量为1～3mm，隔膜300对正极片的包覆量在3～7mm。需要说明的是，此处所指的负极片对正极片的包覆量是指，负极片的一侧边缘超出正极片同侧边缘的距离，此处所指的隔膜300对正极片的包覆量是指隔膜300一侧的边缘超出正极片同侧边缘的距离。
40.根据本实用新型的一些实施例，当隔膜300包覆的极片为正极片时，隔膜300的边缘超出正极片的边缘3～7mm，同样进行制袋密封，密封区域在0.5～3mm。需要说明的是，由于正极片的长度比负极片小，当对正极片制袋后，为了使叠片后隔膜能够保护负极片，用于对正极片制袋的隔膜的边缘超出正极片的长度较长，以使贴片后隔膜边缘能与负极片的边缘对齐。
41.根据本实用新型的一些实施例，粘结胶层600中胶的种类不受特别限制，均为本领域的常规选择，例如，粘结胶层600中的溶质包括但不限于pvdf、ptef、cmc、la132、la133、la136d和sbr中一种或多种，粘结胶层600的溶剂可以为水或nmp。
42.根据本实用新型的一些实施例，负极制袋过程中需要进行热压复合，例如，可以通过辊压覆合和平压覆合，复合过程中极片与隔膜300的贴合力为5～50n/m。
43.根据本实用新型的一些实施例，粘结块310的形状以及位置不受特别限制，例如，粘接块可以构造为在第一方向上延伸且在第二方向上间隔设置的多个，多个粘接块彼此平行设置，第一方向与第二方向正交。具体地，粘结块310的延伸方向可以与隔膜300的边缘平行，也可以与隔膜300的边缘相交；在第一方向上延伸的粘结块310的长度可以相同也可以不同；间隔且平行设置的粘结块310之间的距离不受限制，可以相同也可以不同；相邻粘结块310的形状以及面积可以相同也可以不同，只要能使极片与隔膜300粘结牢固即可，由此，粘结块310的多样化选择使其可以适用不同的极片制袋方式，而且还可根据生产成本以及粘结块310对隔膜300透气性、对电芯电性能的影响进行选择和设计。
44.根据本实用新型的一些实施例，参考图2，当隔膜300为矩形时，多个粘结块310可
以构造为在隔膜300的长度方向上延伸，在隔膜300的宽度方向上间隔设置，邻近隔膜300边缘的粘接块与隔膜300边缘之间的最小距离为a，且满足：0.5mm≤a≤2mm。由此，由于隔膜300的边缘没有极片，在隔膜300的边缘不设置粘结胶层600能在一定程度上降低生产成本。
45.根据本实用新型的一些实施例，相邻两个粘接块之间的最小距离为d，且满足：d≥0.5mm，如果相邻两个粘结块310之间的距离太小，对涂胶的工艺要求较高，而且距离太近，失去了间隔设置粘结块310的意义，会增加生产成本，在一定程度上影响电芯的性能。
46.根据本实用新型的一些实施例，粘接块310构造为多个且每个粘接块310的边缘与隔膜300的至少部分边缘贴合。具体地，粘结块310可以仅形成于电芯极耳两侧的边缘区域，或者形成于电芯除极耳侧的其他三个侧边区域。由此，仅在隔膜300的边缘区域形成有粘结胶层600，既能使隔膜300与极片粘结牢固，又能在一定程度上减小粘结胶层600对隔膜300透气性能的影响，避免隔膜300影响电芯的性能。
47.根据本实用新型的一些实施例，参考图3和图4，粘接块310设置于隔膜300彼此正对的边缘。由此，相当于仅在隔膜300的边缘形成有粘结胶层600，由于隔膜300包覆于极片在厚度方向上的两侧，隔膜300具有粘结块310的边缘密封，当电芯受到外力或震动时，能够防止极片的位置发生改变，使极片稳定的存在于隔膜300形成的极片袋内。
48.根据本实用新型的一些实施例，每个粘接块310的宽度为c，且满足：c≥0.5mm。具体地，当隔膜300仅在边缘形成有粘结胶层600时，由于隔膜300的中心区域没有粘结胶层600，每个粘结块310的宽度可以适当增大，例如，粘结块310的宽度可以为3mm～20mm，使隔膜300与极片粘结更牢固。
49.根据本实用新型的一些实施例，每个粘接块310的厚度为e，且满足：1μm≤e≤3μm，由此，粘结块310的厚度处于此范围内，既能使极片和隔膜300粘结牢固，保证电芯在振荡或者受到外力时，极片不会发生位置的改变，又能减小粘结胶层600对隔膜300透气性能的影响，避免影响电芯的性能。
50.根据本实用新型的一些实施例，参考图6和图7，电芯可以按照以下步骤进行制作：
51.s100：制袋
52.参考图6，在第一极片100的两侧分别布置有隔膜300供应装置，第一极片卷400放卷，第一极片100经过裁切后变成单片的极片，单片的极片在其两侧均被隔膜300包覆，经过热复合辊被辊压成一体，变成连续的第一极片袋，连续的第一极片袋经过裁切后变成单个第一极片袋，备用；
53.s200：制备第二极片
54.参考图7，第二极片卷500放卷，连续的第二极片200经过裁切后变成单片的第二极片200；
55.s300:叠片
56.第一搬运装置同时吸取多个第一极片袋，第二搬运装置同时吸取相同数量的多个第二极片200，在叠片台将相同数量的第一极片袋与第二极片200同时叠片，形成一个大的电芯极组(参考图5)，此过程中可采用uvw对极片的位置进行纠正，以使第一极片袋和第二极片200对齐。
57.根据本实用新型的一些实施例，上述电芯极组的制备过程中所指的第一极片100可以使正极片也可以是负极片，当第一极片100为正极片时，第二极片200为负极片；当第一
极片100为负极片时，第二极片200为正极片。
58.根据本实用新型的一些实施例，整个电芯层数最多可堆叠200层，最大可进行30mm厚度的电芯叠片，同时可进行16个电芯极组同时叠片。由此，通过此方式制备电芯时，既能提升电芯的安全性能，又能提高生产效率。
59.综上所述，本实用新型涉及的电芯，通过在隔膜300的上形成有粘结胶层600，使隔膜300与极片之间牢固连接，避免电芯受到外力或振荡时极片位置发生改变，提高电芯的安全性。同时，隔膜300上粘结胶层600的形成方式可以进行多种选择，使粘结胶层600在满足牢固连接极片和隔膜300的基础上，又能在一定程度上减小粘结胶层600对隔膜300透气性能的影响，降低生产成本，减小粘结胶层600对电芯性能的影响，而且，本技术中在隔膜300上形成粘结胶层600可在现有电芯叠片设备的基础上进行，无需开发新的设备，具有普适性。
60.本实用新型还提出了一种制备前述电芯的装置，包括制袋机构(参考图6)、制片机构(参考图7)、热复合机构(图中未示出)和叠片台(图中未示出)，制袋机构，包括第一隔膜放卷装置700、第二隔膜放卷装置800以及第一极片放卷装置(图中未示出)，第一极片放卷装置设置于第一隔膜放卷装置700与第二隔膜放卷装置800之间，第一极片放卷装置所放卷的第一极片100位于第一隔膜放卷装置700所放卷的隔膜300与第二隔膜放卷装置800所放卷的隔膜300之间，热复合机构设置于制袋机构的下游，用于将包覆于第一极片100两侧的隔膜300热复合以形成极片袋，制片机构用于裁切第二极片卷形成第二极片200，叠片台用于交替叠置极片袋和第二极片200。具体地，第一极片10两侧布置有第一隔膜放卷装置700和第二隔膜放卷装置800，第一极片100经过裁切后变成单片极片，单片极片在其两侧均被隔膜300包覆，经过热复合辊被辊压成一体变成连续的第一极片单元片，连续的第一级片单元片经过裁切后变成单个第一极片袋，连续的第二极片200经过裁切后变成单片第二极片200，制备电芯的装置还包括搬运装置(图中未示出)，搬运装置可以同时吸取多个第一极片袋，另一个搬运装置同时吸取相同数量的第二极片200单元片，并将多个第一极片袋与多个第二极片200移动至叠片台，叠片台适于将相同数量的第一极片袋与第二极片200单元片同时叠片，以形成电池单体，单体电池内的第一极片袋和第二极片200单元片相互交替层叠。
61.在一些实施例中，一个极组包括81层第一极片袋以及80层第二极片200，第一极片袋与第二极片200层叠形成电池单体。进一步的，可以把电池单体做成电池模组和电池包，再装车使用。需要说明的是，制袋机构也可以用于将隔膜300包覆第二极片200以形成极片袋，此时，制片机构用于裁切第一极片卷400形成第一极片100，具体地，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
63.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。