叠片型锂离子电池及其制作方法与流程

本发明涉及二次聚合物锂电池技术领域，更具体的说是涉及一种改善叠片电池安全性能的方法，尤其关于叠片型锂离子电池及其制作方法。

背景技术：

从90年代锂离子电池商业化至今，锂离子电池技术逐步走向成熟，锂离子电池在新能源领域越来越占据重要位置。随着电子产品的不断升级，对电池的倍率与容量要求越来越高，促使行业内许多企业将制作重点转向于叠片电池。

叠片型锂离子电池主要由多个正极片和多个负极片分别用多层隔离膜分开层叠而成。正负极极片通过涂布的方式涂成一定宽度和长度的极片，然后通过模切的方式裁成一定尺寸的正负极极片。部分正负极极片存在涂布和模切不良，模切后待叠片的正负极极片常有断极耳、极耳露黑的情况，这些不良的极片通过人工挑选的方法通常很难完全挑选出来，一旦这些不良极片流入到叠片电池中，将直接影响电池的容量并很可能引发电池低压、着火等异常。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于叠片电池在叠片过程中混入断极耳、极耳露黑等极片不良，引起电池低容、短路等问题，因此有必要提供一种叠片型锂离子电池的制作方法。

本发明所采用的技术方案是：一种叠片电池，该叠片电池包括设在壳体中的电池芯，所述的电池芯由正极片、负极片和隔膜层叠而成，所述的正、负极极片在叠片过程中通过光纤感应挑出断极耳、极耳露黑的极片。

光纤感应器的发射器通过发射一束光纤到极片的极耳上，极耳会反射一定的光，反射光通过光纤感应器的接收器，通过接收器的信号强弱，可准确判断极片极耳是否良好。正常情况下，极耳位置的铜箔和铝箔可反射一定强度的光到光纤感应器的接收器上，叠片机正常工作；当极片出现断极耳的情况，发射出去的光无法反射回至光纤感应器的接收器上，叠片机停在工作，从而挑出断极耳的极片；当极片出现黑极耳的情况，反射光强度变弱，光纤感应器无法接受到信号，叠片机停止工作。光纤感应器的发射光强度和以及发射器发射至感应物体的距离将决定光纤感应器接收器接收信号的强弱。一定距离内，如果光纤感应器的发射光强度太强，反射光的强度增强，容易把黑极耳的片当正常片，光纤感应器的发射光强度太弱，反射光的强度减弱，容易把正常片当黑极耳的不良片；一定发射光强度，距离太近，反射光强度增加，容易把黑极耳的极片当正常片，距离太远，反射光强度减弱，容易把正常片当黑极耳的不良片。

进一步地：光纤感应探头分别置于叠片机极片校正区上下两侧对应极耳位置，感应断极耳极片，极耳上有粉料极片。优选的：光纤感应探头距离极耳上下两端的距离分别为2-20mm。

再进一步地：上述叠片电池，正极体系包含但不限于：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料中的至少一种。所述负极体系包括天然石墨、人造石墨中、复合类石墨的至少一种。所述的正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。所述电解液的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种，所述电解液的溶质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双-草酸硼酸酯锂中的至少一种。

本发明通过光纤感应挑出不良极片后的正极片、负极片与聚烯烃高分子隔膜以叠层方式组合成电池芯，再在装有电池芯的壳体中注入非水有机锂盐电解液后封口，制成本发明的聚合物锂离子叠片电池。

本发明与现有技术的区别在于：现有的叠片电池正负极极片主要通过人工挑选挑出极耳不良片，本发明在叠片机极片校正区安装光纤感应探头，可自动挑出断极耳、极耳露黑的极片。

实施本发明的技术方案，具有以下有益技术效果：

1、通过光纤感应的方法，可以完全挑出断极耳、极耳露黑的极片，比人工挑选的精度更高。

2、通过光纤感应的方法挑出极耳不良的极片，比人工挑选的效率更高，可减少人工成本。

3、更重要的，通过光纤感应的方法挑出极耳不良的极片，可避免因极耳不良导致叠片电池低容、低压、着火的问题。

附图说明

图1是叠片电池多层单片电芯示意图；

图2是单向出极耳叠片电池示意图；

图3是双向出极耳叠片电池示意图；

图4是叠片机极片校正区光纤感应器感应极耳示意图；

图5是光纤感应器结构示意图；

图6是断极耳极片示意图；

图7是极耳露黑极片示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，材料中各个原材料的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。

实施例1：单向出极耳叠片电池的制作

1)、极片制作

将钴酸锂、炭黑、聚四氟乙烯以质量比95:3.5:1.5的比例倒入搅拌缸，加入分散剂n-甲基吡咯烷酮，真空高速搅拌均匀，制成正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆于铝箔上，涂覆后的极片经烘干、碾压、模切后制成一定尺寸的正极极片。

将人工石墨、炭黑、羧甲基纤维素、丁苯橡胶以质量比94:2:1.5：2.5的比例倒入搅拌缸，加入分散剂去离子水，真空高速搅拌均匀，制成负极浆料。将负极浆料均匀地涂覆于铜箔上，涂覆后的极片经烘干、碾压、模切后制成一定尺寸的负极极片。

2)、电芯装配

将正极片11、负极片13以及隔膜12以如图1所示的形式叠成电池芯10，每一正极片11两侧设置有负极片13且通过隔膜12相隔，同理，每一负极片13两侧设置有正极片11且通过隔膜12相隔。正极片11、负极片13在叠片过程中通过如图4所示光纤感应装置20挑出不良的极片。不良极片包括如图6所示断极耳、如图7极耳露黑等不良的极片。光纤感应装置20包括控制台21、极片平台22、极片平台移动杆23、以及二光纤感应探头24。极片平台22通过极片平台移动杆23可移动地设置在控制台21上，极片平台22上安装有极片(图示如正极片11)，并且极片的上下表面露出，二光纤感应探头24上下相对地设置在极片平台22的一端，通过极片平台22移动，使得极片移送至二光纤感应探头24之间，从而二光纤感应探头24发出的光线可探照极片的上下表面。每一光纤感应探头24具有发射器与接收器，光线照射到极片表面后反射回接收器。光纤感应探头24至极片的距离l为5mm，探照效果最佳。光纤感应器结构如图5所示，光纤感应器结构设置有电位器指针表1、调节电位器按钮3以及电源指示灯5，光纤感应器正常工作时，电源指示灯5显示绿色，调节电位器按钮3，使电位器指针表的指针1在2～3档(总计有8个档位)位置，正极或负极极片输送至校正区(检测区)时，光纤感应探头24发射器发射光至极片表面，然后反射回光纤感应探头24的接收器，接收器输出以检测型号。极片极耳111正常时，电源指示灯5输出黄色指示灯，叠片机正常工作；极片出现断极耳，则光纤感应探头24发射的光无法反射回接收器，电源指示灯不亮，叠片机停止工作；极片出现黑极耳时，光纤感应器接收的光强比正常极耳的光强弱，电源指示灯5不亮，叠片机停止工作。隔膜采用pp或pe单层或双层隔膜。

叠片型锂离子电池包括外壳，设置在外壳内的电解液，以及层叠设置在外壳内的正极片、负极片，相邻正极片、负极片之间设置有隔膜。电解液的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。电解液的溶质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双-草酸硼酸酯锂中的至少一种。电芯叠片成如图2所示的单向出极耳的叠片电池示。

实施例2双向出极耳叠片电池的制作

1)、极片制作

将钴酸锂、炭黑、聚四氟乙烯以质量比95:3.5:1.5的比例倒入搅拌缸，加入分散剂n-甲基吡咯烷酮，真空高速搅拌均匀，制成正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆于铝箔上，涂覆后的极片经烘干、碾压、模切后制成一定尺寸的正极极片。

将人工石墨、炭黑、羧甲基纤维素、丁苯橡胶以质量比94:2:1.5：2.5的比例倒入搅拌缸，加入分散剂去离子水，真空高速搅拌均匀，制成负极浆料。将负极浆料均匀地涂覆于铜箔上，涂覆后的极片经烘干、碾压、模切后制成一定尺寸的负极极片。

2)、电芯装配

将正极片、负极片和隔膜以如图1所示的形式叠成电池芯，正负极极片在叠片的过程通过如图4所示光纤感应装置挑出如图6断极耳、如图7极耳露黑等不良的极片。光纤感应器结构示意图如图5所示，光纤感应器安装在距离正负极极耳位置为5mm位置。光纤感应器正常工作时，电源指示灯5显示绿色，调节电位器按钮3至电位器指针1在2～3档位置，正负极极片在极片放置区输送至校正区时，光纤感应探头24的光纤发射与接收器输出检测型号。极片极耳正常时，电源指示灯5输出黄色指示灯，叠片机正常工作；极片出现断极耳，光纤发射器发射的的光无法反射回接收器，电源指示灯5不亮，叠片机停止工作；极片出现黑极耳时，光纤感应装置20接收的光强比正常极耳的光强弱，电源指示灯5不亮，叠片机停止工作。隔膜为pp或pe单层或双层隔膜。

制成的叠片型锂离子电池中，电解液的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种，所述电解液的溶质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双-草酸硼酸酯锂中的至少一种。电芯叠片成如图3所示的单向出极耳的叠片电池示。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。