CN115954432A - 一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，冲切金属锂负极片：冲压引出极耳本体，极耳胶下方压出粗糙表面；裁切锂带窄条，包覆在粗糙表面周边，制成锂带窄条包覆层；压实锂带窄条包覆层，并压出粗糙表面，制成引出极耳；将引出极耳置于叠加的多层金属锂负极片中间，引出极耳与金属锂负极片对应的连接耳贴合，压实引出极耳与多层叠加负极片，完成负极多层叠片式结构。本发明不仅从根本上解决了电池厚度尺寸不一致的情况，而且负极集流的可靠性得到了有效保证，同时提升了生产效率。

Description

一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法

技术领域

本发明属于锂一次电池技术领域,尤其涉及一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法。

背景技术

锂一次电池主要是用于其它电池不能应用的领域，广泛应用于电脑主板、便携电子设备、应急电源、芯片电源、植入式医疗设备和军工航天等领域。高能锂一次电池产品具有比能量高，寿命长，适用温度范围广的优点；随着现代社会提倡节能降耗、安全环保和智能化的发展，将广泛应用于各类智能表计(包括电表、水表、气表和热表等)，并已逐步拓展到汽车胎压监测***(TPMS)、烟雾报警器和射频识别(RFID)等相关领域。

相较于锂一次卷绕结构电池，叠片结构电池具有更小的内阻，在充放电过程中，由于多个极耳的集流，电池内部极片之间的电流密度更加均匀，反应程度更加一致。多个极耳集流的存在，使得离子迁移距离变短，降低了充放电过程中电池的产热情况，同时提高了电池的导热能力，这种优势在倍率放电时表现的尤为突出，但如何保证多极耳集流的可靠性是业内研究的一个问题。

组成锂一次电池的金属锂负极要求越来越薄是当前生产面临的主要困难。目前一般在0.05-0.1mm之间。由于金属锂较柔软极易变形甚至断裂，传统叠片电池为每层负极金属锂带转接一片铜箔，再将多片铜箔与最终引出极耳连接，对外形成电池输出负极。由于每层负极均增加了一个极耳的厚度，导致最终电池负极的总厚度端高于正极端的厚度，且层数越多越明显，这不仅影响电池正负极片之间的贴合，还会影响电池的正负极片反应的均匀性，同时也对后期电池装配产生影响。

申请公布号为CN109841788的专利文献公开了一种叠片式锂一次电池负极结构，所述叠片式锂一次电池的电芯由多个锂一次电池叠加而成；每个锂一次电池包括正极、负极和隔膜；所述隔膜位于正极和负极之间；所述负极包括锂带和极耳；其特征在于：每个锂一次电池还包括锂片；所述极耳压接于锂带和锂片之间；所述锂带和锂片的厚度相同。方案中虽通过极耳处局部增厚的办法解决了传统叠片电池本体厚度不一致的问题，但仍然是传统理念，即每片负极锂带通过转接引出负极耳，对于多层来说，上述现有技术仍然要确保每一片负极片引出极耳的连接可靠性也是有困难的，且锂带越薄越不易直接连接，一层失效都会影响电池最终性能，而且并未给出每片转接的负极耳如何引出成电池最终的负极。

由于金属锂本身特性决定其容易发生拉伸变形，甚至断裂，特别是应对锂带越用越薄的设计，多层锂带之间以及多层锂带和引出极耳之间，在锂带不发生变形的情况下实现连接是困难所在。锂一次电池生产亟待解决每片负极耳转接以及转接后的负极耳如何连接引出成电池最终的负极耳问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，不仅从根本上解决了电池厚度尺寸不一致的情况，而且负极集流的可靠性得到了有效保证。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、使用冲床冲切若干片金属锂负极片：每片金属锂负极片上侧边设有引出极耳的连接耳；

步骤二、冲压引出极耳本体，在引出极耳本体的极耳胶下方采用压力设备压出粗糙表面；

步骤三、裁切锂带窄条，将预制的锂带窄条手工包覆在引出极耳本体的极耳胶下方粗糙表面周边，制成锂带窄条包覆层；

步骤四、采用压力设备压实锂带窄条包覆层，并压出粗糙表面，制成引出极耳；

步骤五、将引出极耳置于叠加的多层金属锂负极片中间，引出极耳与金属锂负极片对应的连接耳贴合，采用压力设备压实引出极耳与多层叠加负极片，完成负极多层叠片式结构。

进一步地，步骤一所述金属锂负极片的厚度为0.05mm-0.1mm。

进一步地，步骤二所述引出极耳本体采用镍、铜或钢中的一种或几种组合材料。

进一步地，步骤三所述锂带窄条包覆层局限在极耳胶下方区域，锂带窄条不能超出极耳胶。

进一步地，步骤三所述极耳胶下方区域的长度L2及宽度W2与连接耳的长度L1及宽度W1相等。

进一步地，步骤三所述锂带窄条厚度为0.06-0.1mm，锂带窄条长度L3与引出极耳长度L2相等，锂带窄条宽度W3等于2倍的极耳胶下方区域宽度W2。

进一步地，步骤5所述多层金属锂负极片为4-50层复合。

进一步地，所述压力设备采用超声波焊机或气动压力机，压力调节范围为2-7PSI，保持时间为0.5s-2s。

进一步地，所述粗糙表面通过压力设备的上、下压头压制而成，所述上、下压头相对表面均布0.1mm-0.5mm的凸起。

进一步地，所述粗糙表面压制时，上、下压头之间附着PVC膜，所述PVC膜厚度为0.1mm。

有益效果：本发明不仅从根本上解决了电池厚度尺寸不一致的情况，而且负极集流的可靠性得到了有效保证，同时提升了生产效率。

附图说明

图1是单片金属锂负极片的结构示意图；

图2是引出极耳本体的结构示意图；

图3是锂带窄条的结构示意图；

图4是本发明的工艺流程图；

图5是引出极耳的制作流程图。

图中：1、金属锂负极片，1-1、连接耳，2、引出极耳本体，2-1、极耳胶，2-2、粗糙表面，3、锂带窄条，3-1、锂带窄条包覆层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。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，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。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。

在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

详见附图，本实施例提供了一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、使用冲床冲切若干片金属锂负极片1：每片金属锂负极片上侧边设有引出极耳的连接耳1-1；所述金属锂负极片的厚度为0.05mm-0.1mm。

步骤二、冲压引出极耳本体2，在引出极耳本体的极耳胶2-1下方采用压力设备压出粗糙表面2-2；所述引出极耳本体采用镍、铜或钢中的一种或几种组合材料。

步骤三、裁切锂带窄条3，将预制的锂带窄条包覆在引出极耳本体的极耳胶下方粗糙表面周边，制成锂带窄条包覆层3-1；所述锂带窄条手工包覆层局限在极耳胶下方区域，锂带窄条不能超出极耳胶。所述极耳胶下方区域的长度L2及宽度W2与连接耳的长度L1及宽度W1相等。所述锂带窄条厚度为0.06-0.1mm，本实施例选用厚度0.08mm。锂带窄条长度L3与引出极耳长度L2相等，锂带窄条宽度W3等于2倍的极耳胶下方区域宽度W2。

步骤四、采用压力设备压实锂带窄条包覆层，并压出粗糙表面，制成引出极耳；

步骤五、本实施例以40层金属锂负极片叠加为例，将引出极耳置于叠加的20层/20层金属锂负极片中间，将引出极耳放在金属锂负极片对应的连接耳位置并贴合，采用压力设备压实多层叠加负极片并将引出极耳同时压实，完成负极多层叠片式结构。所述多层金属锂负极片为4-50层复合。

本实施例优选方案是，所述压力设备采用超声波焊机或气动压力机，压力调节范围为2-7PSI，保持时间为0.5s-2s。本实施例利用超声波焊机，不必发生超声波，只是利用该机的上下移动的压头产生的压力功能。

本实施例优选方案是，所述粗糙表面通过压力设备(超声波焊机)的上、下压头压制而成，所述上、下压头相对表面均布0.1mm-0.5mm的凸起。所述粗糙表面压制时，上、下压头之间附着PVC膜，所述PVC膜厚度为0.1mm。

工作原理

该工艺方式解决了一次电池传统工艺厚度不平整的问题；引出极耳预冲压出粗糙表面增加了锂带和引出极耳的粘结力。现有技术：由于锂带很薄,多层锂带和引出极耳直接压合需要的压力很大，使锂带拉伸变形严重极易断裂，且锂带层数越多两者越不易连接在一起，从而影响电池性能。由于锂和锂之间相对具有容易粘接的特性，本方法提前包裹锂带窄条，使锂和锂粘接，既保证了多层锂带和引出极耳的连接力，又可使压合压力大大降低，进而避免了锂带的拉伸变形。

上述参照实施例对一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：具体步骤如下：

步骤一、使用冲床冲切若干片金属锂负极片：每片金属锂负极片上侧边设有引出极耳的连接耳；

步骤二、冲压引出极耳本体，在引出极耳本体的极耳胶下方采用压力设备压出粗糙表面；

步骤三、裁切锂带窄条，将预制的锂带窄条手工包覆在引出极耳本体的极耳胶下方粗糙表面周边，制成锂带窄条包覆层；

步骤四、采用压力设备压实锂带窄条包覆层，并压出粗糙表面，制成引出极耳；

步骤五、将引出极耳置于叠加的多层金属锂负极片中间，引出极耳与金属锂负极片对应的连接耳贴合，采用压力设备压实引出极耳与多层叠加负极片，完成负极多层叠片式结构。

2.根据权利要求1所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：步骤一所述金属锂负极片的厚度为0.05mm-0.1mm。

3.根据权利要求1所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：步骤二所述引出极耳本体采用镍、铜或钢中的一种或几种组合材料。

4.根据权利要求1所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：步骤三所述锂带窄条包覆层局限在极耳胶下方区域，锂带窄条不能超出极耳胶。

5.根据权利要求1或4所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：步骤三所述极耳胶下方区域的长度L2及宽度W2与连接耳的长度L1及宽度W1相等。

6.根据权利要求5所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：步骤三所述锂带窄条厚度为0.06mm-0.1mm，锂带窄条长度L3与引出极耳长度L2相等，锂带窄条宽度W3等于2倍的极耳胶下方区域宽度W2。

7.根据权利要求1所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：步骤五所述多层金属锂负极片为4-50层复合。

8.根据权利要求1所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：所述压力设备采用超声波焊机或气动压力机，压力调节范围为2-7PSI，保持时间为0.5s-2s。

9.根据权利要求1所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：所述粗糙表面通过压力设备的上、下压头压制而成，所述上、下压头相对表面均布0.1mm-0.5mm的凸起。

10.根据权利要求9所述的锂一次电池多层叠片式结构负极的制备方法，其特征是：所述粗糙表面压制时，上、下压头之间附着PVC膜，所述PVC膜厚度为0.1mm。

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