电极层叠组件的制造方法以及电极层叠组件与流程

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电极层叠组件的制造方法以及采用该制造方法制造的电化学装置的电极层叠组件。

背景技术：

锂离子电池具有比能量高，寿命长，安全，环保等优点，已经广泛应用在笔记本电脑、手机、数码相机、电动汽车、储能等领域。随着电脑、手机、电动汽车等需求的不断发展，要求电池具有更高的能量密度。

目前，锂离子电池的电芯制备方法主要有卷绕和堆叠两种。在圆柱形和方形锂离子电池普遍采用卷绕方式，而堆叠方式主要在软包电池生产中使用及在部分方形电池上使用。在空间利用率上，堆叠式电芯比卷绕式电芯具有更高的利用率，因此可以获得更高的能量密度。

卷绕是将正极片、隔离膜、负极片对齐后，共同卷绕在一起。其极片数量少，效率高，卷绕速度可达到几十ppm(pagesperminute-生产数量)。但卷绕式电芯在充放电过程中存在受力不均，电芯易发生变形，导致电池性能恶化，甚至出现安全隐患。另外，卷绕式电芯的电极片长度较长，极耳引出的数量少，因此卷绕式电芯的内阻较高。

堆叠是将多片正极片、隔离膜、负极片交替堆叠在一起，目前叠片工艺大多采用“z”叠片工艺，叠片后电池直接进行封装入壳，传统叠片后电池直接封装，这样电池在使用过程中内部各层之间会发生错位，对电池安全造成影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种电极层叠组件的制造方法，以解决电池生产效率的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电极层叠组件的制造方法，包括以下步骤：制造第一基本单元步骤：在隔离膜的第一表面按照第一极片和第一极片的顺序反复排布所述第一极片，在所述隔离膜的第二表面按照空位区和第二极片的顺序或第二极片和空位区的顺序反复排布所述第二极片，每隔两个所述第一极片切割所述隔离膜，再折叠所述隔离膜以形成第一极片、隔离膜、第二极片、隔离膜和第一极片层叠设置的第一基本单元；制造第二基本单元步骤：在隔离膜的第一表面按照第二极片和第二极片的顺序反复排布所述第二极片，在所述隔离膜的第二表面按照空位区和第一极片的顺序或第一极片和空位区的顺序反复排布所述第一极片，每隔两个所述第二极片切割所述隔离膜，再折叠所述隔离膜以形成第二极片、隔离膜、第一极片、隔离膜和第二极片层叠设置的第二基本单元；叠片步骤：隔着隔离膜反复配置所述第一基本单元和所述第二基本单元；热压步骤：对叠片后的所述隔离膜、所述第一基本单元和所述第二基本单元加压，形成电极层叠组件。

进一步地，所述叠片步骤包括：隔离膜按照z字形折叠并反复配置所述第一基本单元和所述第二基本单元。

进一步地，所述叠片步骤包括：在隔离膜的第一表面按照第一基本单元和空位区的顺序反复排布所述第一基本单元，在所述隔离膜的第二表面按照第二基本单元和空位区的顺序反复排布所述第二基本单元，所述隔离膜按照z字形折叠。

进一步地，所述叠片步骤包括：在隔离膜的第一表面按照第一基本单元和空位区的顺序反复排布所述第一基本单元，在所述隔离膜的第二表面按照空位区和第二基本单元的顺序反复排布所述第二基本单元，所述隔离膜按照z字形折叠。

进一步地，所述制造第一基本单元步骤和所述制造第一基本单元步骤均包括：将所述第一极片的极耳和所述第二极片的极耳同侧或异侧布置。

进一步地，所述叠片步骤还包括：隔离膜折叠后绕设层叠后的结构一圈且收尾端被固定。

进一步地，所述制造第一基本单元步骤和所述制造第一基本单元步骤均包括：粘接步骤：所述隔离膜带有热熔胶，热压所述隔离膜、所述第一极片和所述第二极片，直至所述热熔胶熔化并粘接所述第一极片和所述第二极片。

进一步地，所述制造第一基本单元步骤和所述制造第一基本单元步骤均包括：采用负极作为第一极片。

进一步地，在所述叠片步骤之后且在所述热压步骤之前还包括：预热步骤：所述隔离膜带有热熔胶，对叠片后的所述隔离膜、所述第一基本单元和所述第二基本单元加热至所述热熔胶熔化。

相对于现有技术，本发明所述的电极层叠组件的制造方法具有以下优势：

由此，按照上述步骤所形成的层叠结构制造效率高，而且不易出错，第一极片和第二极片的位置固定性较好。

本发明的另一目的在于提出一种电化学装置的电极层叠组件。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电化学装置的电极层叠组件，采用所述的电极层叠组件的制造方法制造。

所述电化学装置的电极层叠组件与上述电极层叠组件的制造方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的制造第一基本单元步骤示意图；

图2为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的制造第二基本单元步骤示意图；

图3为第一基本单元的示意图；

图4为第二基本单元的示意图；

图5为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的叠片步骤的示意图；

图6为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法中的热压步骤的示意图；

图7和图8分别为不同类型的电极层叠组件的示意图；

图9为本发明实施例所述的电极层叠组件的制造方法的步骤示意图。

附图标记说明：

电极层叠组件10；

第一极片1；第二极片2；隔离膜3；第一表面31；第二表面32；第一基本单元4；第二基本单元5；热压机20。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明实施例的电极层叠组件的制造方法。

如图9所示，根据本发明实施例的电极层叠组件的制造方法可以包括以下步骤：制造第一基本单元步骤、制造第二基本单元步骤、叠片步骤和热压步骤。

如图1和图2所示，制造第一基本单元步骤和制造第二基本单元步骤可以同时进行，例如，制造第一基本单元步骤和制造第二基本单元步骤可以在不同的制造设备上同步进行，当然，制造第一基本单元步骤和制造第二基本单元步骤也可以按照先后顺序依次进行，例如，在同一设备上，先制造第一基本单元4，在完成之后，再制造第二基本单元5。

如图1和图3所示，制造第一基本单元步骤为在隔离膜3的第一表面31按照第一极片1和第一极片1的顺序反复排布第一极片1，或者说，在隔离膜3的第一表面31不断且反复排布第一极片1。其中，第一极片1为负极片，第二极片2为正极片，或者，第一极片1为正极片，第二极片2为负极片。

在隔离膜3的第二表面32按照空位区和第二极片2的顺序或第二极片2和空位区的顺序反复排布第二极片2，也就是说，在隔离膜3的第二表面32上，两个位置之间仅放置一个第二极片2，另外一个位置空置，然后按照此方式反复排布。当然，第二极片2和空位区可以自行选择。

每隔两个第一极片1切割隔离膜3，这样，在切割后的隔离膜3的第一表面31有两个第一极片1，在第二表面32有一个第二极片2。如图3所示，再折叠隔离膜3以形成第一极片1、隔离膜3、第二极片2、隔离膜3和第一极片1层叠设置的第一基本单元4。折叠方式可以使得空位区和第二极片2相对应，这样也可以使得两个第一极片1正好位于第二极片2的两侧。

如图2和图4所示，制造第二基本单元步骤为在隔离膜3的第一表面31按照第二极片2和第二极片2的顺序反复排布第二极片2，或者说，在隔离膜3的第一表面31不断且反复排布第二极片2。

在隔离膜3的第二表面32按照空位区和第一极片1的顺序或第一极片1和空位区的顺序反复排布第一极片1，也就是说，在隔离膜3的第二表面32上，两个位置之间仅放置一个第一极片1，另外一个位置空置，然后按照此方式反复排布。当然，第一极片1和空位区可以自行选择。

每隔两个第二极片2切割隔离膜3，这样，在切割后的隔离膜3的第一表面31有两个第二极片2，在第二表面32有一个第一极片1。如图3所示，再折叠隔离膜3以形成第二极片2、隔离膜3、第一极片1、隔离膜3和第二极片2层叠设置的第二基本单元5。折叠方式可以使得空位区和第一极片1相对应，这样也可以使得两个第二极片2正好位于第一极片1的两侧。

由此，第一基本单元4和第二基本单元5对于第一极片1和第二极片2的排布顺序相反，第一基本单元4按照第一极片1、第二极片2和第一极片1的方式排布，第二基本单元5按照第二极片2、第一极片1和第二极片2的顺序排布。

对于在第一基本单元4和第二基本单元5的制造过程中，极耳的方向不做限定，如图7所示，将第一极片1的极耳和第二极片2的极耳同侧布置。或者，如图8所示，将第一极片1的极耳和第二极片2的极耳异侧布置。

其中，制造第一基本单元步骤和制造第一基本单元步骤均包括：粘接步骤：隔离膜3带有热熔胶，热压隔离膜3、第一极片1和第二极片2，直至热熔胶熔化并粘接第一极片1和第二极片2。采用热熔胶的粘接固定方式可以使得第一极片1和第二极片2的粘接固定简单且可靠，而且不会影响电池的充放电性能。

如图5所示，叠片步骤为隔着隔离膜3反复配置第一基本单元4和第二基本单元5。由于第一基本单元4和第二基本单元5的端部极片均未对应设置隔离膜3，所以隔着隔离膜3，可以较好地隔离第一基本单元4和的基本单元，从而可以保证电池的安全性能。

其中，隔离膜3的布置方式不限于一种，下面举例描述。

例如，隔离膜3按照z字形折叠并反复配置第一基本单元4和第二基本单元5。z字形的折叠方式可以简单且成熟，并且该隔离膜3可以有效隔离开第一基本单元4和第二基本单元5的端部极片，防止两者之间直接接触，从而可以保证电池的安全性能。

又如，在隔离膜3的第一表面31按照第一基本单元4和空位区的顺序反复排布第一基本单元4，在隔离膜3的第二表面32按照第二基本单元5和空位区的顺序反复排布第二基本单元5，隔离膜3按照z字形折叠。采用此种方式区别于上述的隔离膜3直接z字形折叠，此种折叠方式可以使得第一基本单元4和第二基本单元5在隔离膜3上固定可靠，从而可以避免出现极片错位或错层的问题，可以提升电池的安全性能。

再如，在隔离膜3的第一表面31按照第一基本单元4和空位区的顺序反复排布第一基本单元4，在隔离膜3的第二表面32按照空位区和第二基本单元5的顺序反复排布第二基本单元5，隔离膜3按照z字形折叠。此种折叠方式可以使得第一基本单元4和第二基本单元5在隔离膜3上固定可靠，从而可以避免出现极片错位或错层的问题，可以提升电池的安全性能。

还有，如图5所示，隔离膜3折叠后绕设层叠后的结构一圈，而且隔离膜3的收尾端被固定。也就是说，在第一基本单元4和第二基本单元5随着隔离膜3折叠完成后，隔离膜3仍留有预定长度，这样隔离膜3还可以围绕层叠机构绕设一圈，如此设置的层叠机构结构更加稳定，第一极片1和第二极片2的位置固定性更好。其中，隔离膜3的收尾端可以粘接固定在未对应设置极片的隔离膜3上。

在叠片步骤之后且在热压步骤之前还包括：预热步骤：隔离膜3带有热熔胶，对叠片后的隔离膜3、第一基本单元4和第二基本单元5加热至热熔胶熔化。预热步骤可以使得热熔胶熔化，这样可以有利于层叠结构的各层之间牢靠粘接。

在该步骤中，采用预热烘箱对叠片后的隔离膜3、第一基本单元4和第二基本单元5加热。预热烘箱的效果较好，而且能够有效容纳层叠结构。

如图6所示，热压步骤：对叠片后的隔离膜3、第一基本单元4和第二基本单元5加压，形成电极层叠组件。可以理解的是，加热可以使得第一极片1和第二极片2通过热熔胶牢靠粘接在隔离膜3上，从而可以使得电极层叠组件形成一个整体，换言之，电极层叠组件中的每层之间均通过热熔胶进行了粘接固定，这样可以提高电极层叠组件的抗震动和抗冲击能力，进而可以提高电极层叠组件的安全性能。还有，采用此种方式固定极片和隔离膜3之间的相对位置,可以使隔离膜3和极片之间的缝隙减小,可以增加离子传导的效率，可以提升电化学装置的性能。

其中，在热压步骤，还可以同时对多组预热后的第一基本单元4、第二基本单元5和隔离膜3加压。由此，在同一时间，可以同时形成多组电极层叠组件，从而可以有效提升该制造方法的制造效率。

热压步骤可以采用热压机20，热压机20可以包括至少两个热压板，例如，两个，两个热压板可以相互加压，从而形成电极层叠组件。当然，热压板超过两个时，这样热压机20可以对多组层叠结构进行加压，同时得到多组电极层叠组件。

如图7和图8所示，根据本发明实施例的电化学装置的电极层叠组件，采用上述实施例的电极层叠组件的制造方法制造。其中，电化学装置可以为电池，也可以为电容器等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。