CN114914590A - 一种圆环电池的制造方法及其圆环电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆环电池的制造方法，包括以下步骤：制备正极片和负极片；制成制袋极片；通过依次层叠或卷绕形式形成电池本体；将电池本体分别与正极耳、负极耳焊接一起；制成圆环电池壳体并装入电池本体；对圆环电池壳体进行一次封装处理；对圆环电池壳体注入电解液；对圆环电池分别进行活化、化成分容和二次封装处理；本发明还公开了一种圆环电池，采用所述圆环电池的制造方法制作成圆环电池，包括圆环电池壳体，装设在圆环电池壳体一侧的正极耳，装设在圆环电池壳体另一侧的负极耳，装设在圆环电池壳体内部的电池本体；本发明的圆环电池的制造方法生产成本低，制程效率高，使得该圆环电池具备可量产性；本发明的圆环电池耐用性和安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及电池和电池制造技术领域，尤其是一种圆环电池的制造方法及其圆环电池。
背景技术
随着人们的生活水平不断提高，人们对各种各样的电子智能产品需求不断提高。电子智能产品为了满足人们的使用需求，不得不往高性能、集成度高、设计小巧和穿戴方便等方向提高，譬如智能手环、智能眼镜和智能笔等。这时，为了达到智能产品的设计精密要求，就需要设计出新的异形电池来满足该要求。
其中，圆环电池作为异形电池的一种，目前，在电子智能产品的市场上存在很大需求。但是，市场上的圆环电池必须通过一系列专用加工设备制造出来，譬如，圆环电池的极片制袋专用设备、一次封装设备和二次封装设备等，通过上述专用加工设备加工出来的圆环电池不仅制造成本高，并且工序繁杂、制程时间长，最终导致圆环电池生产效率过低，不具备可量产性，只能接收小规模订单的定制化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种圆环电池的制造方法及其圆环电池，改进了圆环电池的制造方法，该圆环电池的制造方法降低了圆环电池的制造成本，同时提高了圆环电池的生产效率，并且根据该圆环电池的制造方法生产的圆环电池可具有量产性。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供了一种圆环电池的制造方法，其包括：
S1:制备正极片和负极片；
S2：按照一层隔膜与正极片顶部贴合，同时该正极片底部与另一层隔膜贴合的方式进行制袋，制袋过程中通过隔膜切刀进行切除，最终形成一层制袋极片；
S3:通过电池极片叠片设备将一层负极片与步骤S2的一层制袋极片依次层叠，或通过电池极片卷绕设备将一层负极片和步骤S2的一层制袋极片卷绕一起，层叠或卷绕完成后形成电池本体；
S4:通过焊接设备将电池本体分别与位于电池本体一侧的正极耳焊接一起、与位于电池本体另一侧的负极耳焊接一起；
S5:通过模具加工设备冲压制成圆环电池壳体，将电池本体装入圆环电池壳体内部；
S6：通过弧形封头对装有电池本体的圆环电池壳体进行封装处理，封装完成后形成圆环电池；
S7:通过电池注液设备对圆环电池注入电解液；
S8:通过电池活化设备对圆环电池进行活化处理；
S9:通过电池化成分容设备对圆环电池进行化成分容处理；
S10:通过圆环内切刀对圆环电池内圈进行切边，通过弧形外切刀对圆环电池外圈进行切边，切边后完成圆环电池的二次封装。
作为优选的，步骤S1的所述制备正极片和负极片，包括以下步骤：
通过浆料生产设备分别制备出正极浆料和负极浆料；
通过涂布设备分别将正极浆料涂覆到正极基膜上以及将负极浆料涂覆到负极基膜上；
通过辊压设备分别对正极基膜进行辊压以及对负极基膜进行辊压；
通过电池极片冲压设备分别将正极基膜加工成正极片以及将负极基膜加工成负极片，或通过极片模切设备分别将正极基膜加工成正极片以及将负极基膜加工成负极片。
作为优选的，所述电池极片冲压设备包括分别用于将正极基膜冲压成正极片和用于将负极基膜冲压成负极片的环形切刀；利用环形切刀，可分别快速冲压成一种圆环形的正极片和一种圆环形的负极片。
作为优选的，步骤S5中所述模具加工设备包括圆环型模具；通过圆环型模具，制作出圆环电池壳体。
作为优选的，步骤S8的所述通过电池活化设备对圆环电池进行活化处理，其活化时间的范围为36小时～60小时；该36小时～60小时为实验验证的优选活化时间，可以保证电解液浸润彻底。
第二方面，本发明提供了一种圆环电池，采用权利要求1至6任一项所述的一种圆环电池的制造方法制成，包括圆环电池壳体、装设在圆环电池壳体一侧的正极耳、装设在圆环电池壳体另一侧的负极耳、装设在圆环电池壳体内部的电池本体以及填充在圆环电池壳体内部的电解液，所述电池本体包括若干个正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的排布方式为一层正极片和一层负极片依次层叠形成或一层正极片和一层负极片卷绕形成，每层所述正极片和负极片之间设置有隔膜，所述正极片、负极片和隔膜浸润在电解液环境中，所述正极耳与正极片电连接，所述负极耳与负极片电连接。
作为优选的，所述圆环电池壳体侧壁的结构呈梯台状。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明的步骤S2中提供的隔膜切刀，可以快速制备出制袋极片；本发明的步骤S6中提供的弧形封头，可以快速沿装有电池本体的圆环电池壳体侧壁进行一次封装，本发明的步骤S10中提供的圆环内切刀和弧形外切刀可以快速完成圆环电池的二次封装，通过上述专用的隔膜切刀、弧形封头、圆环内切刀以及弧形外切刀，可以使得该圆环电池的制程效率显著提升，同时简化了生产工艺和降低了生产成本。
2.本发明提供的一种圆环电池的制造方法，提高了圆环电池的生产效率，可实现大批量快速生产圆环电池，使得该圆环电池具备可量产性；本发明提供的一种圆环电池，可以满足一些需要圆环电池结构设计的电子智能产品，并且在该圆环结构上充分利用了圆环电池壳体的有效空间，使电池容量最大化，结构更稳定，耐用性和安全性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种圆环电池的制造方法制造的圆环电池的结构示意图；
图2是本发明提供的电池本体的分解结构示意图；
图3是本发明提供的环形切刀的结构示意图；
图4是本发明提供的隔膜切刀的结构示意图；
图5是本发明提供的圆环型模具的结构示意图；
图6是本发明提供的弧形封头的结构示意图；
图7是本发明提供的圆环内切刀和弧形外切刀的结构示意图；
图8是本发明提供的弧形外切刀的横截面示意图；
图9是本发明提供的制袋极片的结构示意图。
在图中包括有：
1、圆环电池壳体；2、电池本体；3、正极耳；4、负极耳；5、正极片；6、负极片；7、隔膜；8、制袋极片；10、环形切刀；20、隔膜切刀；30、圆环型模具；31、模芯；32、上动模；40、弧形封头；51、圆环内切刀；52、弧形外切刀。
具体实施方式
下面将结合本发明本实施方式中的附图，对本发明本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施方式是本发明的一种实施方式，而不是全部的本实施方式。基于本发明中的本实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他本实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1至图9，本实施例提供了一种圆环电池的制造方法，该圆环电池的电池本体2类型可以是软钴酸锂体系或者三元锂体系，对于体系不做限制。
其中，电池本体2的尺寸和容量可根据电子智能产品所需要的电池充放电能力倍率要求、电压体系和克容量的设计要求而定。
具体而言，根据上述设计要求而得的电池本体2的尺寸和容量，其中还可确认：
1.隔膜7、负极片6和正极片5的OVERHANG，其中OVERHANG的定义是指负极极片长度和宽度方向多出正负极极片之外的部分，从而确认隔膜7、负极片6和正极片5的半径大小；
2.根据上述设计要求可得正极片5的密度和厚度，从而确认负极片6的密度和厚度；
3.N/P比值，其中N/P比值的定义是指在同一阶段内，同一条件下，正对面的负极容量超正极容量的余量；
4.根据上述1、2和3的关系确认电池本体2的厚度。
因此，根据上述1，2，3和4所知，根据实际设计要求可计算出电池本体2的尺寸和容量，本发明的一种圆环电池的制造方法对圆环电池大小不做限制。
其中，为了保证电池本体2充分浸润在电解液环境中，圆环电池壳体1内部的电解液注液系数可设定为6.0，保液系数大于2.0。
一种圆环电池的制造方法包括如下制造步骤：
S1：制备正极片5和负极片6，其中，还包括以下步骤：
一：通过浆料生产设备分别制备出正极浆料和负极浆料。
二:通过涂布设备分别将正极浆料涂覆到正极基膜上以及将负极浆料涂覆到负极基膜上；涂布尺寸可根据隔膜7、负极片6和正极片5的OVERHANG确定，同时应该保证正极涂布不能涂覆到正极耳3焊接端处，而负极涂布尺寸可略大于负极片6直径1～2mm。
三:通过辊压设备分别对正极基膜进行辊压以及对负极基膜进行辊压，辊压厚度根据正极片5、负极片6设计的厚度而定，正极基膜可以进行二次辊压。
四:通过电池极片冲压设备分别将正极基膜加工成正极片5以及将负极基膜加工成负极片6，该正极片5和负极片6为制作层叠形式的电池本体2的材料，或通过极片模切设备分别将正极基膜加工成正极片5以及将负极基膜加工成负极片6，该正极片5和负极片6为制作卷绕形式的电池本体2的材料具体而言，电池极片冲压设备包含环形切刀10和装卸该环形切刀10的装卸环形切刀设备，请参阅图3，图3为环形切刀10的形状，其中，环形切刀10为两种，一种为用于将正极基膜冲压成正极片5的环形切刀10，另一种为用于将负极基膜冲压成负极片6的环形切刀10，这两种环形切刀10均被同一个装卸环形切刀设备进行装卸。
S2:按照一层隔膜7与正极片5顶部贴合，同时该正极片5底部与另一层隔膜7贴合的方式进行制袋，其中，当制袋极片8为制作层叠形式的电池本体2的材料时，请参阅图4，该制袋极片8通过隔膜切刀20切除形成，具体而言，隔膜切刀20为圆环形状的切刀，隔膜切刀20用于将与同一个正极片5贴合的上层隔膜7和下层隔膜7进行对齐，并制成制袋极片8。正极片5化学性质活跃，制袋极片8可避免正极片5外露空气中发生氧化反应或造成污染。
S3:通过电池极片叠片设备将一层负极片6与步骤S2的一层制袋极片8依次层叠，或通过电池极片卷绕设备将一层负极片6和步骤S2的一层制袋极片8卷绕在一起，层叠或卷绕完成后形成电池本体2，电池本体2的层叠厚度或卷绕厚度根据电池本体2设计的厚度而定，通过终止胶带对电池本体2进行加固处理。终止胶带可以为绿胶胶布，终止胶带的作用是将圆环形的电池本体2的外表面缠绕起来，能起到固定电池本体2的作用和耐电解液腐蚀性的作用，但是终止胶带缠绕同时需要考虑电池本体2的厚度设计。还有，在层叠或卷绕过程中，需考虑正极耳3、负极耳4焊接端的定位，需要验证层叠或卷绕后的电池本体2是否满足正极耳3、负极耳4的安装位置和角度的设计要求，正极耳3、负极耳4焊接端的安装位置和角度可通过电池本体2的尺寸和容量得出。
S4:通过焊接设备将电池本体2分别与位于电池本体2一侧的正极耳3焊接一起，与位于电池本体2另一侧的负极耳4焊接一起，焊接完成后，正极耳3与电池本体2的正极片5电连接，负极耳4与电池本体2的负极片6电连接。
S5:通过模具加工设备冲压制成圆环电池壳体1，圆环电池壳体1内装设有电池本体2；圆环电池壳体1的冲壳厚度根据设计要求而定，在本实施例中，圆环电池壳体1为铝塑膜材料，于其他实施例中，圆环电池壳体1可以为钢壳、铁壳或铝壳。圆环电池壳体1的材料为铝塑膜时，在备料时需要考虑铝塑膜宽度，铝塑膜宽度根据电池本体2总体尺寸确定，电池本体2总体尺寸包括正极耳3、负极耳4的耳胶外露尺寸，上述的耳胶外露尺寸根据设计要求而定。
其中，模具加工设备包括圆环型模具30，请参阅图5，圆环型模具30包括上动模32和模芯31，模芯31为圆环型，上动模32的凹槽里包括一圆柱体，通过上动模32和模芯31压合，使铝塑膜压合出圆环电池壳体1的形状。
S6：通过弧形封头40对装有电池本体2的圆环电池壳体1进行一次封装处理，一次封装完成后形成圆环电池。请参阅图4，图4为弧形封头40的形状，弧形封头40对步骤S6内置有电池本体2的圆环电池壳体1的侧壁进行封装，弧形封头40具有热封和冷封两种形式。
S7:通过电池注液设备对圆环电池壳体1内部注入电解液，初步形成圆环电池，注入电解液过程中，圆环电池可以多吸附2～3次，防止预封时电解液造成污染，预封正常封装在圆环电池的气囊袋顶端。
S8：通过电池活化设备对圆环电池进行活化处理，活化时间可以在36小时～60小时之间，保证圆环电池内部的电池本体2充分浸润在电解液环境中。
S9：通过电池化成分容设备对圆环电池进行化成分容处理，根据设计要求和现实生产需要对圆环电池进行不同情况的化成处理,接着可分析出电池容量大小和内阻等电池参数，从而确定电池的质量等级，其中圆环电池的化成和分容处理步骤可以分开操作，也可以同时操作。
S10:二次封装步骤前需要对电池进行排气处理，接着通过圆环内切刀51对圆环电池内圈进行切边，通过弧形外切刀52对圆环电池外圈进行切边，切边后完成圆环电池的二次封装。请参阅图7，图7包含圆环内切刀51、弧形外切刀52和放置底板，其中弧形外切刀52的内壁呈倾斜状，可用于切除圆环电池外壁多余的铝塑壳，减少不必要的体积，使得结构更美观。当圆环内切刀51对圆环电池内圈进行切边，通过弧形外切刀52对圆环电池外圈进行切边完成后，即完成圆环电池的二次封装，接着可选择手工对圆环电池侧壁进行折边，最终，圆环电池侧壁的结构呈梯台状。
当圆环电池完成二次封装后，圆环电池已经制成。此时，可以选择对圆环电池进行电芯电性能测试，即通过OCV测试设备对圆环电池进行OCV测试处理，OCV测试设备可持续测得圆环电池的各项性能数据，从而区分电池的不良品和良品。
综上所述，一种圆环电池的制造方法，每项步骤保证了圆环电池生产的安全可靠性和稳定性，该制造方法中专用的隔膜切刀20、弧形封头40、圆环内切刀51以及弧形外切刀52提高了圆环电池的生产效率，降低了生产成本，可实现大批量快速生产圆环电池。
实施例2：
请参阅图1和图2，本实施例提供了一种以实施例1中所述的一种圆环电池的制造方法制作成圆环电池，该圆环电池包括圆环电池壳体1，正极耳3，负极耳4和电池本体2。具体而言，圆环电池壳体1一侧装设有正极耳3，圆环电池壳体1另一侧装设有负极耳4，圆环电池壳体1的密封内部空间装设有电池本体2和填充在该圆环电池壳体1密封内部的电解液，电池本体2包括若干个正极片5、负极片6和隔膜7，正极片5、负极片6和隔膜7的排布方式为一层正极片5和一层负极片6依次层叠形成，每层所述正极片5和负极片6之间均设置有隔膜7。
正极片5、隔膜7和负极片6浸润在电解液环境中，正极片5与正极耳3电连接，负极片6与负极耳4电连接。
综上所述，一种圆环电池，该圆环电池结构，不仅适合与镍镉、锂电池等二次电池的制作，也同样适合用于镍氢圆环电池结构的制作，圆环电池壳体1还可以是钢壳、铁壳或铝壳制造。该圆环电池的圆环结构上充分利用了圆环电池壳体1的有效空间，使电池容量最大化，结构更稳定，耐用性和安全性更高。
实施例3：
本实施例提供了一种以实施例1中所述的一种圆环电池的制造方法制作成圆环电池，同时本实施例与实施例2中的圆环电池的不同之处：本实施例的圆环电池的电池本体2包括若干个正极片5、负极片6和隔膜7，正极片5、负极片6和隔膜7的排布方式为一层正极片5和一层负极片6卷绕形成，每层所述正极片5和负极片6之间均设置有隔膜7。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种圆环电池的制造方法，其特征在于，其包括：
S1:制备正极片(5)和负极片(6)；
S2：按照一层隔膜(7)与正极片(5)顶部贴合，同时该正极片(5)底部与另一层隔膜(7)贴合的方式进行制袋，制袋过程中通过隔膜切刀(20)进行切除，最终形成一层制袋极片(8)；
S3:通过电池极片叠片设备将一层负极片(6)与步骤S2的一层制袋极片(8)依次层叠，或通过电池极片卷绕设备将一层负极片(6)和步骤S2的一层制袋极片(8)卷绕一起，层叠或卷绕完成后形成电池本体(2)；
S4:通过焊接设备将电池本体(2)分别与位于电池本体(2)一侧的正极耳(3)焊接一起、与位于电池本体(2)另一侧的负极耳(4)焊接一起；
S5:通过模具加工设备冲压制成圆环电池壳体(1)，将电池本体(2)装入圆环电池壳体(1)内部；
S6：通过弧形封头(40)对装有电池本体(2)的圆环电池壳体(1)进行封装处理，封装完成后形成圆环电池；
S7:通过电池注液设备对圆环电池注入电解液；
S8:通过电池活化设备对圆环电池进行活化处理；
S9:通过电池化成分容设备对圆环电池进行化成分容处理；
S10:通过圆环内切刀(51)对圆环电池内圈进行切边，通过弧形外切刀(52)对圆环电池外圈进行切边，切边后完成圆环电池的二次封装。
2.根据权利要求1所述的一种圆环电池的制造方法，其特征在于，步骤S1的所述制备正极片(5)和负极片(6)，包括以下步骤：
通过浆料生产设备分别制备出正极浆料和负极浆料；
通过涂布设备分别将正极浆料涂覆到正极基膜上以及将负极浆料涂覆到负极基膜上；
通过辊压设备分别对正极基膜进行辊压以及对负极基膜进行辊压；
通过电池极片冲压设备分别将正极基膜加工成正极片(5)以及将负极基膜加工成负极片(6)，或通过极片模切设备分别将正极基膜加工成正极片(5)以及将负极基膜加工成负极片(6)。
3.根据权利要求2所述的一种圆环电池的制造方法，其特征在于，所述电池极片冲压设备包括分别用于将正极基膜冲压成正极片(5)和用于将负极基膜冲压成负极片(6)的环形切刀(10)。
4.根据权利要求1所述的一种圆环电池的制造方法，其特征在于，步骤S5中所述模具加工设备包括圆环型模具(30)。
5.根据权利要求1所述的一种圆环电池的制造方法，其特征在于，步骤S3中所述圆环电池壳体(1)的外表面贴覆有终止胶带。
6.根据权利要求1所述的一种圆环电池的制造方法，其特征在于，步骤S8的所述通过电池活化设备对圆环电池进行活化处理，其活化时间的范围为36小时～60小时。
7.一种圆环电池，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的一种圆环电池的制造方法制成，包括圆环电池壳体(1)、装设在圆环电池壳体(1)一侧的正极耳(3)、装设在圆环电池壳体(1)另一侧的负极耳(4)、装设在圆环电池壳体(1)内部的电池本体(2)以及填充在圆环电池壳体(1)内部的电解液，所述电池本体(2)包括若干个正极片(5)、负极片(6)和隔膜(7)，所述正极片(5)、负极片(6)和隔膜(7)的排布方式为一层正极片(5)和一层负极片(6)依次层叠形成或一层正极片(5)和一层负极片(6)卷绕形成，每层所述正极片(5)和负极片(6)之间设置有隔膜(7)，所述正极片(5)、负极片(6)和隔膜(7)浸润在电解液环境中，所述正极耳(3)与正极片(5)电连接，所述负极耳(4)与负极片(6)电连接。
8.根据权利要求7所述的一种圆环电池，其特征在于，所述圆环电池壳体(1)侧壁的结构呈梯台状。
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