非矩形叠片电芯的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种非矩形叠片电芯的制备方法，其包括步骤：制备k种叠片电芯单元，在k种叠片电芯单元中，至少有两种叠片电芯单元制备中所采用的极片元件在形状和/或大小上不同；将k种叠片电芯单元按照预定的顺序叠置，得到非矩形叠片电芯。第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤：设置叠片堆：叠片堆包括个叠片组，各叠片组包括mi个在形状及大小上均相同的极片元件，ni≥2，mi≥2，叠片堆的全部叠片组的极片元件和相邻的叠片组之间的垫片沿堆叠方向依次均位于成Z形的隔离膜中；在各垫片的位于隔离膜中的一端处使隔离膜断开，以得到各叠片组中的极片元件和相应的隔离膜形成的相应的叠片电芯单元。
【专利说明】非矩形叠片电芯的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电化学储能器件【技术领域】，尤其涉及一种非矩形叠片电芯的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池作为新能源领域最具代表性的电化学储能器件，在移动电子设备、电 动汽车、储能等领域得到了越来越广的应用。由于移动电子设备中很多电子元器件的排布 经常呈现出阶梯形状或其它不规则的形状，因此留给电池的放置空间并不总是规则的长方 体，而现有的锂离子电池一般都是规则的长方体形，使用在移动电子设备中通常会造成内 部空间的部分闲置浪费。为此，业界提出将电池设计为非矩形，以提升电池部分在移动电子 设备中的空间利用率，使相同外形尺寸的移动电子设备获得更大的体积与能量发挥。然而， 上述非矩形电池因为形状特殊，所以其制备工艺复杂且低效。
[0003] 目前非矩形锂离子电芯的制备工艺有如下两种：
[0004] (1)叠片型电芯，即将正极极片和负极极片分切为预定的大小和/或形状不同的 片状，然后在分切后的正极极片和负极极片之间插入隔离膜，从而得到非矩形叠片电芯，这 里所述的隔离膜可以为与极片相应的片状、Z形或卷绕形。
[0005] (2)卷绕型电芯，即将正极极片和负极极片切割出预定的形状，然后采用卷绕工艺 得到非矩形锂离子电芯。
[0006] 其中在传统的非矩形叠片型电芯的制备工艺中，需要按照预定的顺序堆叠大小和 /或形状不同的正极极片和负极极片，操作较繁琐，生产效率有待提高，且对设备的校准等 功能要求较高。
【发明内容】
[0007] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种非矩形叠片电芯的制备 方法，其能极大地提高制备非矩形叠片电芯的效率。
[0008] 为了实现上述目的，本发明提供了一种非矩形叠片电芯的制备方法，其包括步骤： 制备k种叠片电芯单元，在k种叠片电芯单元中，至少有两种叠片电芯单元制备中所采用的 极片元件在形状和/或大小上不同；制备非矩形叠片电芯：将k种叠片电芯单元按照预定 的顺序叠置，以得到非矩形叠片电芯。第i α = 1，2···. k)种叠片电芯单元的制备包括子步 骤：设置叠片堆：叠片堆包括个叠片组，各叠片组包括叫个在形状及大小上均相同的极片 元件且各叠片组所包括的极片元件的数量相同或不同，其中2,相邻的叠片组之 间设置有垫片，叠片堆的全部叠片组的极片元件和相邻的叠片组之间的垫片沿堆叠方向依 次均位于成Z形的隔离膜中，垫片将与其相邻的隔离膜的上下部分隔开；以及形成叠片电 芯单元：在各垫片的位于隔离膜中的一端处使隔离膜断开，以使各垫片与各叠片组彼此能 够分离，以得到各叠片组中的极片元件和相应的隔离膜形成的相应的叠片电芯单元，其中 各叠片电芯单元包括正极极片以及负极极片、或者单体电芯、或者单体电芯与正极极片和/ 或负极极片的组合，其中正极极片、负极极片、单体电芯统称为极片元件，单体电芯由正极 极片、负极极片、以及间隔在正极极片和负极极之间的另一隔离膜构成，且正极极片带有正 极极耳，负极极片带有负极极耳，在与叠片堆的堆叠方向和成Z形的隔离膜的折叠方向均 垂直的方向上，各叠片电芯单元的正极极耳负极极耳设置处于同一侧或不同侧。
[0009] 本发明的有益效果如下：
[0010] 制备k种叠片电芯单元且在第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的制备中，通过采 用垫片，可以在一个叠片堆中设置多个叠片组，在各垫片的位于隔离膜中的一端处使隔离 膜断开，以使各垫片与各叠片组彼此能够分离，从而形成多个叠片电芯单元，这样可以节省 辅助时间，由此极大地提高了采用Z形的隔离膜制备叠片电芯单元的效率，通过将得到的 叠片电芯单元按照预定的顺序进行叠置以得到非矩形叠片电芯，从而极大地提高了制备非 矩形叠片电芯的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 通过结合附图参考下面的具体实施例，可以更好地理解本文在结构和操作上的组 织及方式以及更多的目的和优点，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
[0012] 图1示出根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法的示意图，其中（l)-(k)示出 第1至第k种叠片电芯单元的制备过程，其中处于最上方的为各叠片电芯单元制备中所采 用的极片元件的示意图；
[0013] 图2示出通过图1获得的非矩形叠片电芯；
[0014] 图3为形成的具有三个叠片电芯单元（即k = 3)的非矩形叠片电芯的俯视图；
[0015] 图4为根据图1制备的非矩形叠片电芯的其他结构示意图（k = 2);
[0016] 图5示出根据本发明一实施例的第i种叠片电芯单元的制备的示意图，其中 (a)-(d)示出各个步骤；
[0017] 图6示出根据本发明另一实施例的第i种叠片电芯单元的制备的示意图，其中 (a)-(g)示出各个步骤；
[0018] 图7示出图6制备的叠片电芯单元的一实施例，其中正极极耳和负极极耳处于同 一侧，同时为了便于示出垫片与隔离膜、极片元件的相对尺寸关系，示出了垫片，其中（a) 示出垫片，而（b)示出叠片电芯单元；
[0019] 图8示出图6制备的叠片电芯单元的一实施例，其中正极极耳和负极极耳处于相 对侧；
[0020] 图9示出图5的（c)图的替代实施例，其中采用热板使隔离膜断开；
[0021] 图10示出根据本发明的叠片电芯单元的制备的一实施例，其中极片元件采用单 体电芯；
[0022] 图11示出图10采用的单体电芯的结构；以及
[0023] 图12示出不同形状和/或大小的极片元件。
[0024] 其中，附图标记说明如下：
[0025] SPnSPf.SPi，...SPk 叠片堆 SQ，SCf SCV.. SCk 叠片电芯
[0026] SGd SG2,…SGi，…SGk叠片组 BC单体电芯
[0027] S堆叠方向 P正极极片
[0028] GI\，GT2... GTi，... GTk 垫片 N 负极极片
[0029] Lm长度 TP正极极耳
[0030] wm宽度 τΝ负极极耳
[0031] SEp SE2-SEi，…SEk隔离膜 PS施加机构
[0032] F折叠方向 R辊
[0033] WSEi宽度 HP热板
[0034] SE' i隔离膜 CT切刀
【具体实施方式】
[0035] 下面具体的说明描述多个示范性实施例且不意欲限制到明确公开的组合。因此， 除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多 个另外组合。
[0036] 参照图1至图12,根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法包括步骤：制备k种 叠片电芯单元，在k种叠片电芯单元SCpSQ、···.、SC k中，至少有两种叠片电芯单元制备中 所采用的极片元件在形状和/或大小上不同；制备非矩形叠片电芯：将k种叠片电芯单元 SQ、SC2、….、SCk按照预定的顺序叠置，以得到非矩形叠片电芯。
[0037] 第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤：设置叠片堆：叠片堆SPJ 包括叫个叠片组SGp各叠片组Sh包括叫个在形状及大小上均相同的极片元件且各叠片 组SGi所包括的极片元件的数量相同（参照图5、图6、图10)或不同，其中叫彡2,1?彡2, 相邻的叠片组SGi之间设置有垫片GTp叠片堆SPi的全部叠片组SGi的极片元件和相邻的 叠片组SGi之间的垫片GTi沿堆叠方向S依次均位于成Z形的隔离膜SEi中，垫片GTi将与 其相邻的隔离膜SE i的上下部分隔开（参照图5和图6);以及形成叠片电芯单元：在各垫 片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处（在图5中处于右侧，而在图6中处于左侧）使隔离膜 SEi断开，以使各垫片GTi与各叠片组Sh彼此能够分离，以得到各叠片组Sh中的极片元件 和相应的隔离膜SEi形成的相应的叠片电芯单元SQ，其中各叠片电芯单元SQ包括正极极 片P以及负极极片N、或者单体电芯BC、或者单体电芯BC与正极极片P和/或负极极片N 的组合，其中正极极片P、负极极片N、单体电芯BC统称为极片元件，单体电芯BC由正极极 片P、负极极片N、以及间隔在正极极片P和负极极片N之间的另一隔离膜SE'，构成（参照 图11)，且正极极片P带有正极极耳T P，负极极片N带有负极极耳TN，在与叠片堆SPi的堆叠 方向S和成Z形的隔离膜SEi的折叠方向F均垂直的方向上，各叠片电芯单元SQ的正极极 耳Tp和负极极耳T N设置处于同一侧（参照图7)或不同侧（参照图8)。
[0038] 在此需要说明的是，在实际生产中，由于隔离膜SEi会存在着连续放卷的情况，所 以对于这种情况，可以在设置叠片堆SPi完成之后，在叠片堆SPi的堆叠尾端处将隔离膜SEi 切断；当然不限于此，如果隔离膜SEi的长度设置得精确，则无需在叠片堆SPi的堆叠尾端处 将隔离膜SEi切断，换句话说，隔离膜SEi的长度正好满足叠片堆SPi的要求。
[0039] 此外，为了使得叠片堆SPi的叠片组Sh不松散，优选地，极片元件和垫片GTi沿折 叠方向F的位于成Z形的隔离膜SEi中的端部均接触隔离膜SEi即所述端部被隔离膜SEi包 围且接触。当然不限于此，可以视实际生产情况，极片元件和垫片GTi沿折叠方向F的位于 成Z形的隔离膜SEi中的端部可不接触隔离膜即所述端部被隔离膜SEi包围但不接触（参 照图5和图6)。
[0040] 在根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法中，通过采用垫片GTi，可以在叠片堆 SPi中设置多个叠片组SGi，在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使隔离膜SEi断开， 以使各垫片GTi与各叠片组Sh彼此能够分离，从而形成多个叠片电芯单元SQ，由此极大地 提高了采用Z形的隔离膜SEi制备叠片电芯单元SQ的效率。在这里需要说明的是，只要在 各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使隔离膜SEi断开就可以使各垫片GTi与各叠片组 SGi彼此能够分离，而无需将各垫片GTi抽出。
[0041] 按照Z形的隔离膜SEi的形成方式的不同，在第i(i = 1，2···Α)种叠片电芯单元 的制备的设置叠片堆的步骤中，设置叠片堆的方式可包括下面的两种方式。
[0042] 在一实施例中，参照图5,在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设 置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为：设置第一个叠片组Sh :将第一个叠片组SGJA 第一个极片元件（在图5中，第一个极片元件为正极极片P)放在隔离膜SEi的一个端部， 将隔离膜SEi翻折并附在第一个叠片组Sh的第一个极片元件上，再将第一个叠片组Sh的 第二个极片元件（在图5中，第二个极片元件为负极极片N)置于翻折后的隔离膜SEi上， 将隔离膜SEi再次翻折并附在第一个叠片组Sh的第二个极片元件上，如此反复，直至在隔 离膜SEi上放上第叫个极片元件（在图5中，第一个叠片组Sh的极片元件的数量为3个， 即 mi = 3)并翻折隔离膜SEi ;将垫片GTi置于隔离膜SEi上并将隔离膜SEi翻折；设置第二 个叠片组SGi :在翻折在垫片GTi上的隔离膜SEi上放置第二个叠片组SGi的第一个极片元 件（在图5中第一个极片元件为正极极片P)，将隔离膜SEi翻折并附在第二个叠片组Sh 的第一个极片元件上，再将第二个叠片组Sh的第二个极片元件（在图5中第二个极片元 件为负极极片N)置于翻折后的隔离膜SEi上，将隔离膜SEi再次翻折并附在第二个叠片组 Sh的第二个极片元件上，直至在隔离膜SEi上放上第二个叠片组Sh的第叫个极片元件并 将隔离膜SEi翻折（在图5中，第二个叠片组SGi的极片元件的数量为3个，即叫=3);将 另一垫片GTi置于隔离膜SEi上并将隔离膜SEi翻折；以及如此反复，直至设置第叫个叠片 组SGi (在图5中，叠片组SGi从下至上为4个，即叫=4)。
[0043] 在一实施例中，参照图6,在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设 置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为：将隔离膜SEi使用多个辊R撑成Z形；将垫片 GTi以及各叠片组Sh的极片元件对应插入成Z形的隔离膜SEp以使叠片堆SPi的全部叠片 组Sh的极片元件和相邻的叠片组Sh之间的垫片GTi依次均位于成Z形的隔离膜SEi中； 以及将所述多个辊R抽出。本实施例可以使得叠片电芯单元SQ的制备过程的效率更高， 因为在将隔离膜SEi使用多个辊R撑成Z形后，可以利用机械装置（例如机械手）将全部 垫片GTi以及各叠片组Sh的极片元件同时对应插入成Z形的隔离膜SE it)当然，也可以分 多次将叠片堆SPi的全部叠片组SGi的极片元件和相邻的叠片组SGi之间的垫片GTi插入Z 形的隔离膜SEi*。
[0044] 在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的 子步骤中，不同叠片组Sh所包括的极片元件的堆叠顺序相同（参照图5、图6)或不同。
[0045] 图12给出了不同形状和/或大小的极片元件，其中三角形的极片元件为单体电芯 且带有两个极耳，而其他极片元件为正极极片或负极极片且仅带有一个极耳。
[0046] 在一实施例中，参照图5,在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设 置叠片堆的子步骤中，各叠片组SGi中的处于最外两侧的极片元件均为正极极片P。
[0047] 在一实施例中，参照图6,在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设 置叠片堆的子步骤中，各叠片组Sh中的处于最外两侧的极片元件分别为正极极片P和负 极极片N。
[0048] 在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，隔离 膜SEi的材质可选自乙烯基聚合物及其共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、纤维素衍生物、 聚砜类中的至少一种。当隔离膜SEi的材质为乙烯基聚合物及其共聚物时，隔离膜SEi可以 为PP隔离膜、PE隔离膜或PP/PE/PP三层复合隔离膜。
[0049] 在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤制备的设置叠片 堆的子步骤中，隔离膜SEi的至少一个面上可具有粘结性涂层。在一实施例中，所述粘结性 涂层含有聚偏氟乙烯PVDF)。在一实施例中，所述粘结性涂层还含有无机颗粒。无机颗粒可 为 A1203 或 Si02。
[0050] 在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤制备的设置叠片 堆的子步骤中，垫片GTi的材质的刚度可为50GPa?300GPa，当然不限于此，只要使得各垫 片GTi具有在承受后面所述的施加机构PS的压力时不产生塑性变形的强度即可。在一实 施例中，垫片GTi的材质可为金属或有机树脂。金属可选自铝（A1)或不锈钢。有机树脂可 为亚克力树脂。
[0051] 在一实施例中，参照图5、图6、图7、图9、图10,在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片 电芯单元的制备步骤的设置叠片堆的子步骤中，各垫片GTi的长度Lm可不小于隔离膜SEi 的宽度WSEi，各垫片GTi的宽度WCTi可不小于上下两个相邻叠片组Sh的极片元件的最大宽 度。这样可以使得在隔离膜SEi的至少一个面上具有粘结性涂层的情况下，各垫片GTi能有 效地将与其相邻的隔离膜SEi的上下部分隔开并防止所述上下部分粘接到一起。
[0052] 当然不限于此，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的制备步骤的设置叠 片堆的子步骤中，各垫片GTi的长度Lm可小于隔离膜SEi的宽度W SEi，各垫片GTi的WCTi可 小于上下两个相邻叠片组Sh的极片元件的最大宽度，只要各垫片GTi将与其相邻的隔离膜 SEi的上下部分隔开即可。
[0053] 在一实施例中，参照图5、图6、图7、图9、图10,在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片 电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片GTi的宽度WCTi大于上下两个相 邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度时，可采用切割例如（在图5、图6中采用切刀CT)和 /或热烫方式使各垫片GTi处的隔离膜SEi断开。进一步地，参照图9,在形成叠片电芯的子 步骤中，各垫片GTi的宽度W m大于上下两个相邻叠片组Sh的极片元件的最大宽度且在叠 片堆SPi沿折叠方向F的对应一侧突出上下两个相邻叠片组Sh的最大宽度的极片元件相 同的尺寸时，在沿折叠方向F的对应一侧采用热烫方式在全部垫片GTi的位于隔离膜SEi中 的一端处一次性使隔离膜SEi断开。进一步地，参照图9,在制备第i(i = 1，2···Α)种叠 片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，在沿折叠方向F的对应一侧采用热烫 方式在全部垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处一次性使隔离膜SEi断开利用热板HP来 实现。在一实施例中，在在第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的制备的形成叠片电芯单元 的子步骤中，热板HP的温度为70°C?200°C。在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···.1〇种 叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片GTi的宽度WCTi等于上下两 个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度时，采用切割方式在各垫片GTi的位于隔离膜SEi 中的一端处使隔离膜SEi断开。在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元 的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片GTi的宽度WCTi小于上下两个相邻叠片组 Sh的极片元件的最大宽度时，采用切割方式在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使 隔离膜SEi断开。在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的形成 叠片电芯单元的子步骤中，切割可为激光切割或机械切割。
[0054] 在根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法中，参照图5和图6,制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤还包括在设置叠片堆和形成叠片电芯单元之间的子步骤： 压制叠片堆：利用施加机构PS沿堆叠方向S对叠片堆SPi施压，以使叠片堆SPi的各叠片组 SGi中的极片元件与相应的隔离膜SEi贴合在一起，其中各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之 间不贴合在一起。采用压制叠片堆的子步骤，一方面可对各叠片组Sh进行结构固定和整 形，防止极片元件发生移动和错位；另一方面，当各垫片GTi的长度L m设置为不小于隔离 膜SEi的宽度WSEi且垫片GTi的Wm设置为不小于上下两个相邻叠片组Sh的极片元件的最 大宽度时，在压制叠片堆SPi后，各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不贴合在一起，且各垫 片GTi将与其相邻的隔离膜SEi的上下部分隔开，隔离膜SEi的所述上下部分也不贴合在一 起，从而便于各垫片GTi与各叠片电芯单元SQ彼此分离。
[0055] 在一实施例中，在制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的压制叠片堆的 子步骤中，施加机构PS为热压机构，利用热压机构对叠片堆SPi热压。在一实施例中，热压 机构采用的热压温度为50°C?200°C、采用的热压的压力为0. IMPa?1. 5MPa、热压时间为 Is?120s。进一步地，当隔离膜SEi的至少一个面上具有粘接性涂层时，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的压制叠片堆的子步骤中，施加机构PS沿堆叠方向S对 叠片堆SPi施压时，使叠片堆SPi的各叠片组Sh中的极片元件与相应的隔离膜SEi通过粘 接性涂层中的粘接剂粘接而贴合在一起，但各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi以及粘接性涂层 中的粘接剂之间彼此不粘接，从而各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不贴合在一起。基于 粘接性涂层，压制后各叠片组Sh的结构更加稳固，因而也更加便于各垫片GTi与相邻的隔 离膜SEi彼此分离，以得到各叠片电芯单元SQ，且便于对得到的各叠片电芯单元SQ进行抓 取操作。优选地，为了更好地保证各垫片61\与相邻的隔离膜SEi以及粘接性涂层中的粘接 剂之间彼此不粘接，在一实施例中，各垫片GTi的上下两面可具有防粘涂层。
[0056] 在这里需要说明的是，所述"贴合"是指叠片堆SPi的各叠片组Sh中的极片元件 与相应的隔离膜SEi相互结合在一起而不脱离，从而使得各叠片组Sh的结构规整并稳固。 "不贴合"则是指各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不结合在一起，从而便于各垫片GTi与 相邻的隔离膜SEi彼此分离，以分开各叠片组SG it)
[0057] 在根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法中，制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电 芯单元的步骤还在形成叠片电芯单元之后包括子步骤：利用热压机构对得到的叠片电芯单 元SQ进行热压。进一步地，热压机构采用的热压温度为50°C?200°C、采用的热压的压力 为0. IMPa?1. 5MPa、热压时间为Is?120s，以使叠片电芯单元SCi的结构稳固。
[0058] 本文以具体实施例及示范性实施例说明了各个特征。本领域技术人员在阅读本文 后将作出处于随附权利要求的范围和精神内的许多其它的实施例、修改、以及变形。
【权利要求】
1. 一种非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，包括步骤： 制备k种叠片电芯单元，其中第i α = 1，2···. k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤： 设置叠片堆：叠片堆（SPi)包括叫个叠片组（SGi)，各叠片组（SGi)包括叫个在形状 及大小上均相同的极片元件且各叠片组（SGJ所包括的极片元件的数量相同或不同，其中 化彡2,彡2,相邻的叠片组（SGD之间设置有垫片（GTD，叠片堆（SPD的全部叠片组（SGJ 的极片元件和相邻的叠片组（SGJ之间的垫片（GTJ沿堆叠方向（S)依次均位于成Z形的 隔离膜（SEJ中，垫片（GTJ将与其相邻的隔离膜（SEJ的上下部分隔开；以及 形成叠片电芯单元：在各垫片（GTJ的位于隔离膜（SEJ中的一端处使隔离膜（SED断 开，以使各垫片（GTJ与各叠片组（SGJ彼此能够分离，以得到各叠片组（SGJ中的极片元 件和相应的隔离膜（SEJ形成的相应的叠片电芯单元（SQ)，其中各叠片电芯单元（SQ)包 括正极极片（P)以及负极极片（N)、或者单体电芯（BC)、或者单体电芯（BC)与正极极片（P) 和/或负极极片（N)的组合，其中正极极片（P)、负极极片（N)、单体电芯（BC)统称为极片 元件，单体电芯（BC)由正极极片（P)、负极极片（N)、以及间隔在正极极片（P)和负极极片 (N)之间的另一隔离膜（SE\)构成，且正极极片⑵带有正极极耳（T P)，负极极片（N)带有 负极极耳（ΤΝ)，在与叠片堆（SPJ的堆叠方向（S)和成Ζ形的隔离膜（SEJ的折叠方向（F) 均垂直的方向上，各叠片电芯单元（SCJ的正极极耳（T P)和负极极耳（TN)设置处于同一侧 或不同侧； 其中，在k种叠片电芯单元（SCi、SC2、……、SCk)中，至少有两种叠片电芯单元制备中 所采用的极片元件在形状和/或大小上不同； 制备非矩形叠片电芯：将k种叠片电芯单元（SQ、SC2、……、SCk)按照预定的顺序叠 置，以得到非矩形叠片电芯。
2. 根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为： 设置第一个叠片组（SGJ :将第一个叠片组（SGJ的第一个极片元件放在隔离膜（SEJ 的一个端部，将隔离膜（SEJ翻折并附在第一个叠片组（SGJ的第一个极片元件上，再将第 一个叠片组（SGJ的第二个极片元件置于翻折后的隔离膜（SEJ上，将隔离膜（SEJ再次翻 折并附在第一个叠片组（SGJ的第二个极片元件上，如此反复，直至在隔离膜（SEJ上放上 第叫个极片元件并翻折隔离膜（SED ; 将垫片（GTJ置于隔离膜（SEJ上并将隔离膜（SEJ翻折； 设置第二个叠片组（SGJ :在翻折在垫片（GTJ上的隔离膜（SEJ上放置第二个叠片组 (SGJ的第一个极片元件，将隔离膜（SEJ翻折并附在第二个叠片组（SGJ的第一个极片元 件上，再将第二个叠片组（SGJ的第二个极片元件置于翻折后的隔离膜（SEJ上，将隔离膜 (SEJ再次翻折并附在第二个叠片组（SGJ的第二个极片元件上，直至在隔离膜（SEJ上放 上第二个叠片组（SGJ的第叫个极片元件并将隔离膜（SEJ翻折； 将另一垫片（GTJ置于隔离膜（SEJ上并将隔离膜（SEJ翻折；以及 如此反复，直至设置第叫个叠片组（SGD。
3. 根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为： 将隔离膜（SEJ使用多个辊（R)撑成Z形； 将垫片（Gig以及各叠片组（SGi)的极片元件对应插入成Z形的隔离膜（SEi)中，以使 叠片堆（SPJ的全部叠片组（SGJ的极片元件和相邻的叠片组（SGJ之间的垫片（GTJ依次 均位于成Z形的隔离膜（SEJ中；以及 将所述多个辊（R)抽出。
4. 根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中， 隔离膜（SEJ的至少一个面上具有粘结性涂层。
5. 根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中， 垫片（GTJ的材质的刚度为50GPa?300GPa。
6. 根据权利要求1或4所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i =1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，各垫片（GTD的长度（Lm) 不小于隔离膜（SED的宽度（W SEi)，各垫片（GTJ的宽度（WCTi)不小于上下两个相邻叠片组 (SGJ的极片元件的最大宽度。
7. 根据权利要求6所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中， 当各垫片（GTJ的宽度（WCTi)大于上下两个相邻叠片组（SGJ的极片元件的最大宽 度时，采用切割和/或热烫方式在各垫片（GTJ的位于隔离膜（SEJ中的一端处使隔离膜 風）断开； 当各垫片（GTJ的宽度（WCTi)等于上下两个相邻叠片组（SGJ的极片元件的最大宽度 时，采用切割方式在各垫片（GTJ的位于隔离膜（SED中的一端处使隔离膜（SEJ断开。
8. 根据权利要求7所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片（GTJ的宽度 (Wm)大于上下两个相邻叠片组（SGJ的极片元件的最大宽度且在叠片堆（SPJ沿折叠方向 (F)的对应一侧突出上下两个相邻叠片组（SGJ的最大宽度的极片元件相同的尺寸时，在沿 折叠方向（F)的对应一侧采用热烫方式在全部垫片（GTJ的位于隔离膜（SEJ中的一端处 一次性使隔离膜（SED断开。
9. 根据权利要求1或4所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，制备第i (i =1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤还包括在设置叠片堆和形成叠片电芯单元之间的子步 骤： 压制叠片堆：利用施加机构（PS)沿堆叠方向（S)对叠片堆（SPJ施压，以使叠片堆 (SPJ的各叠片组（SGJ中的极片元件与相应的隔离膜（SEJ贴合在一起，其中各垫片（GTJ 与相邻的隔离膜（SEJ之间不贴合在一起。
10. 根据权利要求9所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i (i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤的压制叠片堆的子步骤中，施加机构（PS)为热压机构。
11. 根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，制备第i(i = 1，2···. k)种叠片电芯单元的步骤还在形成叠片电芯单元之后包括子步骤： 利用热压机构对得到的叠片电芯单元（SCJ进行热压。
【文档编号】H01M10/0583GK104051792SQ201410313608
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】李聪, 何平, 林业立, 史仲, 周华利, 方宏新, 程文强 申请人:宁德新能源科技有限公司