CN102403530A - 一种软包装锂离子电池及其加工方法 - Google Patents

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李世隆
刘文俊
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Abstract

本发明提供了一种软包装锂离子电池及其加工方法，所述软包装锂离子电池，包括膜壳、极耳和置于所述膜壳中的电芯及电解液，所述膜壳上设有薄片单向阀，所述薄片单向阀一端***电芯内部，另一端露在电芯外，用于将所述软包装锂离子电池内部的气体排出。所述软包装锂离子电池的加工方法，包括如下步骤：A.免气囊冲壳；B.将电芯卷入膜壳中；C.沿上下模腔对折，并进行顶封和侧封，同时在所述膜壳上封入薄片单向阀；D.注液，静置至电解液吸收完全后抽真空；E.对注液侧进行封装；F.化成。通过在顶部设置薄片单向阀，能够及时排出化成时产生的气体，冲壳时可省去气囊及气囊右侧部分，节省了原料及加工工序，提升了封装效果及电池的安全性。

Description

一种软包装锂离子电池及其加工方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池及其加工方法，尤其涉及一种软包装锂离子电池及其加工方法。
背景技术
自从锂离子电池诞生以来，由于其比容量高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、清洁环保等优点得到迅速发展和广泛的应用，目前锂离子电池在小电池领域已经得到了推广普及。但其生产成本较高，安全性较差等问题制约了锂离子电池的进一步发展。
目前，软包装锂离子电池的封装工艺中，冲壳普遍采用的是带有气囊式的冲壳方式，如图1所示，是冲壳之后的结构示意图，包括上下两个模腔1、气囊2和膜壳3。其中的气囊2用以储存化成时产生的气体，封装时先在气囊2右侧进行一次封装，化成后再在气囊2左侧进行二次封装。整个封装工艺的流程图如图2所示。该现有技术的工艺存在以下缺陷：1. 二次封装后右侧材料及气囊需全部剪掉舍弃，所以该法铝塑膜用量大、浪费多。2. 注液一侧封装时要经过一次封装和二次封装，需要的工序和工时多，不经济。3. 二次封装位置注液后不能立即封装，之后的工序中会继续与电解液接触，封装处与电解液接触时间较长会导致封装拉力减小、封装效果降低。4. 化成后可能产生的有害气体与电池内部长时间接触也会造成电池性能的下降。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种软包装锂离子电池，包括膜壳、极耳和置于所述膜壳中的电芯及电解液，所述膜壳上设有薄片单向阀，所述薄片单向阀一端***电芯内部，另一端露在电芯外，用于将所述软包装锂离子电池内部的气体排出。
优选的，所述薄片单向阀通过极耳胶密封设置在所述膜壳的顶端。
进一步优选的，所述膜壳是铝塑膜壳。
本发明还提供一种软包装锂离子电池的加工方法，其包括如下步骤：
A. 免气囊冲壳；
B. 将电芯卷入膜壳中；
C. 沿上下模腔对折，并进行顶封和侧封，同时在所述膜壳上封入薄片单向阀；
D. 注液，静置至电解液吸收完全后抽真空；
E. 对注液侧进行封装；
F. 化成。
优选的，所述封入薄片单向阀是在所述膜壳的顶部。
进一步优选的，所述封入薄片单向阀是通过极耳胶与铝塑膜内部PP层熔化粘连实现。
本发明的有益效果是：
通过在顶部设置薄片单向阀，能够及时排出化成时产生的气体，冲壳时可省去气囊及气囊右侧部分，在注液、静置、抽真空后可直接在膜壳右侧一次封装到位，可以节约20%-40%的铝塑膜，大大降低原料成本。同时，与原有的封装工艺相比减少了一道侧面封装的封装工序，节约一个工位和一定工时，降低了生产成本，提高了生产效率。再者，减少了封装处与电解液接触的时间，提高了封装效果。另外，薄片单向阀可以在化成时或化成之后（如使用过程中）产生的气体如HF等及时排除，将气体的影响降到最低，并提高电池的安全性。
附图说明
    图1是现有封装工艺中冲壳之后注液之前产品的结构示意图。
图2是现有封装工艺流程图。
图3是本发明一个实施例的封装工艺流程图。
图4是本发明一个实施例的封装工艺中冲壳之后注液之前产品的结构示意图。
图5是本发明一个实施例的软包装锂离子电池的结构示意图及局部放大图。
图6是图2与图4的工艺封装后产品的封装拉力对比曲线图。
具体实施方式
    本发明提供的一种软包装锂离子电池的冲壳与封装工艺适用于所有的软包装锂离子电池，在此本发明具体实施例中采用的是软包装液态锂离子电池，正极采用钴酸锂油性配方，负极采用人造石墨水性配方，电解液为EC/EMC/PC/DMC/DEC等有机溶剂添加0.5～2mol/L的LiPF6。以型号为704570P的软包装电池为例（其中，电芯厚度7.0mm，电芯宽度45mm，电芯高度70mm，P代表软包锂离子电池），并结合附图进行分析。
实施例
如图3所示，是该实施例的加工方法流程图，该加工方法包括如下步骤：
A. 免气囊冲壳，即冲壳时，无需在铝塑膜壳中保留气囊结构；
B. 将电芯卷入铝塑膜壳中；
C. 沿上下模腔对折，并进行顶封和侧封，同时在所述膜壳上封入薄片单向阀；
D. 注液，静置至电解液吸收完全后抽真空；
E. 对注液侧进行封装；
F. 化成。
其中，优选将所述薄片单向阀被封入所述膜壳的顶部，在极耳胶处，通过极耳胶与铝塑膜内部PP层熔化粘连实现，以保证更好的封装效果。薄片单向阀用于将电池内部的气体导出，其露出电芯长度较短，这样即使保留在最终产品中也不会影响电池的使用。
如图4所示，是该实施例的加工方法中冲壳之后注液之前产品的结构示意图，包括两个模腔1和膜壳3，模腔1置于膜壳3的内部，一上一下。其与现有技术冲壳之后产品的结构方面的区别是不含气囊2（见图1），且膜壳3整体宽度相对较小。
如图5所示，是通过该实施例的加工方法得到的软包装锂离子电池的结构示意图及局部放大图，其包括铝塑膜壳3、电芯4、电芯4的正负极极耳5、薄片单向阀6，薄片单向阀6的中间部位为极耳胶7。
由于顶封时增加了薄片单向阀6可及时排出电池内部产生的气体，所以铝塑膜冲壳时无需气囊结构，只保留10mm的封装距离（该距离根据具体的封装设备及需要而定）即可，电池注液、静置至电解液吸收完全后进行抽真空，然后在注液一侧直接进行封装即可，之后无需再次封装。化成时产生的气体可从顶端设置的薄片单向阀6排出，从而最小化有害气体的影响。而且成品电池使用不当时产生的气体也可以通过薄片单向阀6及时排出，防止了由于电池内压过大导致的***等事故的发生，提高了电池使用的安全性。同时注液侧封装可一步到位，省去一个工位，节约一定工时，降低了生产成本，提高了生产效率。
封装工序一步到位，还避免了现有工艺中以下不良情况的发生：二次封装位置与电解液的长时间接触，电解液渗透到铝塑膜内部PP层中，导致铝塑膜内部PP熔化封装效果不佳，甚至是铝塑膜分层等。
比较例
铝塑膜冲壳时保有气囊结构，卷芯入壳后，膜壳沿上下模腔中间对折，再将膜壳上侧和左侧进行顶侧封，只留下气囊的一侧等待注液；注液静置、抽真空后在气囊的右侧先进行一次封装；静置待电解液充分浸润卷芯后上夹板化成，化成时产生的气体将被挤压至气囊中保存，以免气体残留在电池内部造成影响，且有利于后面的二次抽气封装；化成后划破气囊，抽真空，然后在上下模腔右侧、气囊左侧位置进行二次封装，最后将二次封装部位右侧剪掉，即剪除起辅助加工作用的气囊和多余的铝塑膜。
前述本发明实施例中使用的铝塑膜总宽度为63.5mm，而比较例中使用的铝塑膜总宽度为98.5mm。对比可知，相对原有加工工艺，该型号电池的加工可节约铝塑膜（1-63.50/98.50）=35.5%，同时，本领域技术人员可知，随着电池不同型号的宽度不同，节约的量也会不同，比如电池的宽度越小，可节约的铝塑膜越多。
如图6所示，是现有技术与本发明实施例的加工工艺封装后产品的封装拉力对比曲线图，很明显，本发明制得的产品的封装拉力远高于现有技术的产品的封装拉力。
    以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种软包装锂离子电池，包括膜壳、极耳和置于所述膜壳中的电芯及电解液，其特征在于：所述膜壳上设有薄片单向阀，所述薄片单向阀一端***电芯内部，另一端露在电芯外，用于将所述软包装锂离子电池内部的气体排出。
2.如权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述薄片单向阀通过极耳胶密封设置在所述膜壳的顶端。
3.如权利要求1或2所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述膜壳是铝塑膜壳。
4.一种软包装锂离子电池的加工方法，其特征在于包括如下步骤：
A. 免气囊冲壳；
B. 将电芯卷入膜壳中；
C. 沿上下模腔对折，并进行顶封和侧封，同时在所述膜壳上封入薄片单向阀；
D. 注液，静置至电解液吸收完全后抽真空；
E. 对注液侧进行封装；
F. 化成。
5.如权利要求4所述的软包装锂离子电池的加工方法，其特征在于：所述封入薄片单向阀是在所述膜壳的顶部。
6.如权利要求5所述的软包装锂离子电池的加工方法，其特征在于：所述封入薄片单向阀是通过极耳胶与铝塑膜内部PP层熔化粘连实现。
7.如权利要求4或5或6所述的软包装锂离子电池的加工方法，其特征在于：所述膜壳是铝塑膜壳。
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