二次电池电芯制造方法及其二次电池电芯与流程

1.本发明涉及锂离子二次电池生产制造技术领域，特别是涉及一种二次电池电芯制造方法及其二次电池电芯。


背景技术：

2.锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命高、安全性能好、设计灵活等众多优点而成为能源界的新宠儿。目前锂离子电池已被广泛地应用于便携式电子产品、电动汽车、航空航天领域等。
3.随着大众对于锂电行业的关注以及投入的增多，锂电行业近几年突飞猛进地发展，同行业内竞争也愈发激烈，大众对于锂离子电池品质的追求也相应地水涨船高。对于卷绕式电芯，为了避免电池出现析锂现象，一般在设计时会做负极片过量设计，即负极片的尺寸大于正极片的尺寸，正极片完全落入负极片中，这种设计被称为overhang设计。然而，现有技术中隔膜在进行消除静电后会进行过程纠偏、入卷纠偏，而正负极片在这个过程无法保证对齐度，这就导致正极片没有完全落在负极片的范围内，无法确保overhang设计的正常实现。一旦overhang设计失效，锂离子电池便会出现析锂现象，影响锂离子电池性能和安全性能。


技术实现要素：

4.基于此，本发明提供了一种二次电池电芯制造方法及其二次电池电芯，通过对隔膜、负极、正极的复合顺序以及复合位置进行控制，确保正极与负极能够对正，有效防止析锂现象的发生。
5.本发明一方面公开了一种二次电池电芯制造方法，包括以下步骤：
6.将第一隔膜覆盖并复合于负极的一侧，所述第一隔膜宽度方向的两边至所述负极的对应两边的距离相等；
7.将第二隔膜覆盖并复合于所述负极的另一侧，所述第二隔膜的宽度方向的两边至所述负极的对应两边的距离相等；
8.将正极复合于所述第一隔膜或者所述第二隔膜背离所述负极的另一侧，所述第一隔膜或者第二隔膜的宽度方向的两边至所述正极的对应两边的距离相等；
9.将第一隔膜、负极、第二隔膜以及正极四者形成的复合体顺着其延伸方向卷绕成二次电池电芯。
10.在其中部分实施例中，所述第一隔膜的宽度与所述第二隔膜的宽度相同。
11.在其中部分实施例中，所述第一隔膜与所述第二隔膜卷绕方向的端部对齐。
12.在其中部分实施例中，没有与所述正极复合的所述第二隔膜或者所述第一隔膜的卷绕方向的端部，超出与所述正极复合的所述第一隔膜或者所述第二隔膜的卷绕方向的端部。
13.在其中部分实施例中，超出的距离为0.5mm-1mm。
14.在其中部分实施例中，所述复合体向着所述负极一侧的方向卷绕。
15.在其中部分实施例中，所述第一隔膜的边缘至所述负极的对应边缘的距离为1.5mm-3mm，所述第二隔膜的边缘至所述负极的对应边缘的距离为1.5mm-3mm。
16.在其中部分实施例中，所述第一隔膜与所述负极复合时，复合压力小于等于6吨，热压辊温度控制为75℃-100℃，辊缝间隙为20μm-30μm；所述第二隔膜与所述负极复合时，复合压力为2吨-4吨，热压辊温度控制为50℃-75℃，辊缝间隙为20μm-30μm；所述正极与所述第一隔膜或者所述第二隔膜复合时，复合压力小于等于6吨，热压辊温度控制为75℃-100℃，辊缝间隙为20μm-50μm。
17.在其中部分实施例中，二次电池电芯制造方法还包括：在二次电池电芯外包覆第三隔膜。
18.本发明另一方面公开了一种二次电池电芯，通过前述任一所述的二次电池电芯制造方法制得。
19.有益效果
20.本发明的二次电池电芯制造方法，通过严格控制每一步只有两个参与复合的单体，一方面可以使得参与复合的单体的位置可以牢固地设置，第一隔膜、第二隔膜、正极、负极对齐程度高，可以有效解决现有技术中析锂的问题；另一方面，本发明的二次电池电芯制造方法在每一步骤复合后的中间产物都不会出现打皱现象，最终制得的成品二次电池电芯的品质很好。
附图说明
21.图1为本发明的二次电池电芯制造方法在部分实施例中的流程图；
22.图2为本发明的二次电池电芯制造方法在部分实施例中第一隔膜与负极的位置示意图；
23.图3为本发明的二次电池电芯制造方法在部分实施例中第一隔膜、第二隔膜与负极的位置示意图；
24.图4为本发明的二次电池电芯制造方法在部分实施例中第一隔膜、第二隔膜、负极与正极的位置示意图；
25.其中，1为负极，2为第一隔膜，3为第二隔膜，4为正极。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
27.在本发明的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
28.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至少一个该特征。在本发明的描述中，“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。
29.在本发明中，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；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.实施例1
33.在该实施例中，本发明公开了一种二次电池电芯制造方法，如图1所示，所述二次电池电芯制作方法包括以下步骤:
34.(1)将第一隔膜覆盖并复合于负极的一侧，所述第一隔膜宽度方向的两边至所述负极的对应两边的距离相等；
35.(2)将第二隔膜覆盖并复合于所述负极的另一侧，所述第二隔膜的宽度方向的两边至所述负极的对应两边的距离相等；
36.(3)将正极复合于所述第一隔膜或者所述第二隔膜背离所述负极的另一侧形成复合体，所述第一隔膜或者第二隔膜的宽度方向的两边至所述正极的对应两边的距离相等；
37.(4)将复合体顺着其延伸方向卷绕成二次电池电芯。
38.在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法严格限制了每次复合时参与的单体数量。具体的，如图2所示在步骤(1)中各单体的结构图，只有第一隔膜2和负极1这两个参与复合的单体，这就使本发明可以对第一隔膜2以及负极1的相对位置进行精确控制，使第一隔膜2宽度方向的两边至负极1的对应两边的距离相等，即确保负极1位于第一隔膜2的中间位置。不仅如此，由于只有两个参与复合的单元，复合时的相关参数也可以得到精确地调配，确保步骤(1)中负极1能够准确、牢固地复合在第一隔膜2上，在后续复合加工步骤中，负极1不会因为外力干扰而相对第一隔膜2出现位移。并且，由于参与复合的单体只有两个，可以很容易地控制负极1与第一隔膜2的贴合质量，避免现有技术中可能出现的打皱现象。综上，步骤(1)可以制得对齐程度高，不存在打皱问题的高品质的第一覆膜片。
39.在步骤(2)中，如图3所示，第一覆膜片进一步地与第二隔膜3相复合。同样的，步骤
(2)中同样只存在第二隔膜3和第一覆膜片两个单体，这就使本发明的二次电池电芯制造方法可以对第二隔膜3以及第一覆膜片的相对位置进行精确控制。具体来说，就是使第一覆膜片中的负极1的宽度方向的两边至第二隔膜3宽度方向的对应两边的距离相等，即确保负极1处于第二隔膜3的中间位置。至此，第一隔膜2、第二隔膜3、负极1均对正。与步骤(1)类似地，步骤(2)中参与复合的单体也只有两个，复合时的相关参数也可以得到精确地调配，确保步骤(2)中第二隔膜3能够准确、牢固且贴附地复合在所述第一覆膜片上，形成不存在打皱问题的负极覆膜片。
40.在此基础上，如图4所示，步骤(3)中将正极4复合于第一隔膜2或者第二隔膜3背离负极1的另一侧形成复合体，第一隔膜2或者第二隔膜3的宽度方向的两边至正极4的对应两边的距离相等。由于负极覆膜片的对齐度高，步骤(3)中通过控制正极4复合时其宽度方向两边至第一隔膜2或者第二隔膜3的宽度方向的两边的距离相等，实质上就是确保了第一隔膜2、负极1、第二隔膜3以及正极4四者完全对齐。正如背景技术中所述，现有技术中存在析锂问题的原因是因为负极1与正极4无法对齐，而本发明的二次电池电芯制造方法，通过对步骤顺序进行控制，每一步复合中的各单元均有着明确的参照对象，从而使得负极1与正极4可以极高程度地对齐，有效防止了析锂现象的发生。
41.除此以外，步骤(3)有着与步骤(1)、(2)相同的考虑，在步骤(3)中只有负极覆膜片以及正极4这两个参与复合的单体，这就使得正极4与负极覆膜片可以牢固贴合确保位置固定，且二者不会出现打皱。在完成步骤(1)、(2)、(3)之后，本发明便制得了待卷绕的复合片，该复合片的对齐度高，且品质好。
42.最后，步骤(4)中对步骤(3)所得待卷绕的复合片进行卷绕即可得到成品二次电池电芯。
43.综合上述分析，本发明的二次电池电芯制造方法，通过严格控制每一步只有两个参与复合的单体，一方面可以使得参与复合的单体的位置可以牢固地对齐，在完成步骤(1)-(3)后，第一隔膜2、第二隔膜3、正极4、负极1对齐程度很高，可以有效解决现有技术中析锂的问题；另一方面，本发明的二次电池电芯制造方法在每一步骤复合后的中间产物都不会出现打皱现象，最终制得的成品二次电池电芯的品质很好。
44.实施例2
45.可以理解的，本发明的二次电池电芯制造方法主要是针对每一步骤中参与复合的单体数量的控制，因此，本发明实际上对于实施例1中的步骤(1)、(2)、(3)的具体顺序并不明确限制，即对于第一隔膜2、第二隔膜3、正极4、负极1四者的先后复合顺序并不严格限制。
46.容易理解的，正极4和负极1的具体形式也不受到限制，正极4和负极1可以选择为极片形式，也可以选择为带料形式。
47.举例来说，在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法包括以下步骤：
48.(1)将第一隔膜2覆盖并复合于负极1的一侧，第一隔膜2宽度方向的两边至负极1的对应两边的距离相等；
49.(2)将正极4复合于第一隔膜2背离负极1的另一侧，第一隔膜2的宽度方向的两边至正极4的对应两边的距离相等；
50.(3)将第二隔膜3覆盖并复合于负极1的另一侧，第二隔膜3的宽度方向的两边至负极1的对应两边的距离相等；
51.(4)将第一隔膜2、负极1、第二隔膜3以及正极4四者形成的复合体顺着其延伸方向卷绕成二次电池电芯。
52.可以看出，与实施例1不同的是，本实施例中在第一隔膜2与负极1复合后，正极4复合于第一隔膜2背离负极1的另一侧，之后再将第二隔膜3覆盖并复合于负极1的另一侧，最终在将第一隔膜2、负极1、第二隔膜3以及正极4四者形成的复合体顺着其延伸方向卷绕成二次电池电芯。由于该实施例中步骤(1)、(2)、(3)同样遵循了实施例1中的每次复合只有2个单体参与的原则，因此本实施例中同样可以制得对齐程度高且不存在打皱现象的二次电池电芯。
53.类似地，也可以将第一隔膜2先复合在正极4上，再将负极1与第一隔膜2复合，最后在负极1另一侧复合第二隔膜3。或者也可以是其他顺序，本领域技术人员可以根据实际情况对步骤进行调整，只要保证每一步复合中只有两个单体参与复合且两个单体的位置对齐即可，本发明对此不再赘述。
54.实施例3
55.在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法在实施例1或实施例2的基础上，优选地将第一隔膜2与第二隔膜3的宽度设置为相同。如此设置，无论负极1在确定位置时参照的是第一隔膜2还是第二隔膜3，也无论正极4在确定位置时参照的是第一隔膜2还是第二隔膜3，负极1、正极4的参照对象实质上是相同的，从而可以确保负极1、正极4、第一隔膜2、第二隔膜3四者的相对位置固定，使四者具有极高的对齐度。
56.实施例4
57.在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法在实施例1或实施例2的基础上进行了如下设置：所述第一隔膜与所述第二隔膜卷绕方向的端部对齐。如此设置，第一隔膜2和第二隔膜3有了直接的对应关系，从而能够更为容易地使第一隔膜2、第二隔膜3、正极4、负极1相对正。
58.实施例5
59.在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法在实施例1或实施例2的基础上进行了如下设置：没有与所述正极复合的所述第二隔膜或者所述第一隔膜的卷绕方向的端部，超出与所述正极复合的所述第一隔膜或者所述第二隔膜的卷绕方向的端部0.5mm-1mm。举例来说，如图3、图4所示，与正极4复合的第二隔膜3卷绕方向的端部，要短于不与正极4复合的第一隔膜2卷绕方向的端部，第一隔膜2与第二隔膜3端部的距离为l2，l2被设置为0.5mm-1mm。
60.这是因为，在二次电池电芯制造领域，正极4的尺寸通常被设置为小于负极1的尺寸，而正极4至其复合的隔膜的边缘的距离，通常设置为与负极1至其复合的隔膜的边缘的距离相同。因此，如图4所示，只有设置与正极4复合的第二隔膜3的卷绕方向的端部，短于不与正极4复合的第一隔膜2卷绕方向的端部，才可以做到将正极4与负极1对齐，从而进一步提高二次电池电芯的对齐程度和品质。
61.实施例6
62.在该实施例中，如图2-4所示，本发明的二次电池电芯制造方法在实施例1或实施例2的基础上优选将第一隔膜2、负极1、第二隔膜3以及正极4四者形成的复合体向着负极1的一侧的方向卷绕。
63.需要说明的是，负极1相比正极4由于涂覆工艺、涂覆材料的不同，负极1相对地更加容易掉粉，通过将复合体向着负极1一侧卷绕，使得负极1掉落的粉不容易与正极4发生接触，防止负极1与正极4出现交叉污染，从而提高二次电池电芯的品质。
64.实施例7
65.在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法在实施例1或实施例2的基础上对于第一隔膜2、第二隔膜3与负极1的尺寸关系进行了优化设计。具体来说，如图2所示，第一隔膜2的边缘至负极1的对应边缘的距离为l，所述距离l可以为1.5mm-3mm。类似地，第二隔膜3的边缘至负极1的对应两边的距离也为1.5mm-3mm。如此设置，通过本发明的二次电池电芯制造方法制得的二次电池电芯能够同时满足设计容量要求、内阻要求以及安全性要求，综合提升了二次电池电芯的品质。
66.实施例8
67.为了使得本发明的二次电池电芯制造方法中各个复合步骤中，正极、负极与第一隔膜、第二隔膜牢固地复合，优选的，在实施例1或实施例2的基础上，所述第一隔膜与所述负极复合时，复合压力小于等于6吨，热压辊温度控制为75℃-100℃，辊缝间隙为20μm-30μm。类似地，所述第二隔膜在与所述负极复合时，控制复合压力为2吨-4吨，热压辊温度控制为50℃-75℃，辊缝间隙为20μm-30μm。同理，所述正极与所述第一隔膜或者所述第二隔膜复合时，复合压力小于等于6吨，热压辊温度控制为75℃-100℃，辊缝间隙为20μm-50μm。如此设置，可以提高第一隔膜、第二隔膜、负极、正极相互之间的连接率、连接强度还有贴合程度的均匀性，有助于提高二次电池电芯的品质。
68.实施例9
69.在该实施例中，本发明的二次电池电芯制造方法在实施例1或实施例2的基础上还包括以下步骤：在二次电池电芯外包覆第三隔膜。通过在二次电池电芯外部分或者全部地包覆第三隔膜，可以提高二次电池电芯的安全性，举例来说，第三隔膜对于二次电池电芯的包覆，使得二次电池电芯的结构强度得到提高，有效减少二次电池电芯发生碰撞时所受到的影响，并且由于第三隔膜本身具有一定程度抗穿刺的性能，从而可以降低异物穿透极片导致二次电池电芯发生短路的可能性。
70.实施例10
71.在该实施例中，本发明公开了一种二次电池电芯，通过前述任一实施例所述的二次电池电芯制造方法制得。由于二次电池电芯制造方法的具体步骤、注意要点、技术原理和功能效果在前述实施例中已经详细阐述，任何有关二次电池电芯制造方法的技术内容均可以参考前述实施例，本发明在此不再重复赘述。相比现有技术中的二次电池电芯，本发明的所述二次电池电芯对齐程度更高，品质更好。
72.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。
73.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。