一种新型聚合物电池聚合装置的制作方法

本实用新型涉及聚合物锂离子电池技术领域，具体涉及一种聚合物锂离子电池热压聚合、化成聚合的装置。

背景技术：

锂离子以其高能量密度，高工作电压、长循环寿命环保安全等优点，一直以来在便携式电子产品中得到大量普使用。随着电子工业不断发展，便携式消费类电子产品功能越来越完善强大，尤其是智能手机、平板电脑的出现，其功能强大，元器件繁多，对电量需求较大，充放次数频繁，对随机匹配到的电池能量密度，循环寿命，安全性能要求越来越高。

在锂离子电池生产制造过程中，极片制备方法包括含有正极活性物质、导电剂、正极粘结剂、溶剂，负极活性物质、导电剂、负极粘结剂、增稠剂、溶剂的浆料均匀涂覆在集流体上。再经干燥、碾压、分切后制得正极和负极片，与隔离膜一起经卷绕或叠片制备得电池极组，电池极组经入壳封装后烘烤、注液、预充电、排气、封口、分容后制得成品电池。

传统的电池在有电解液后，均选用金属表面加硅胶平板式接触热压聚合或平板式夹压化成聚合。实验发现，采用平板接触方式，很难克服电池卷芯内部厚度不均一等问题，电池内部凹下的部份聚合不完整、使用中充放电循环不均匀现象，电池易变形等状况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种含有电解液的锂离子聚合物电池的垫片装置，采用该装置聚合得到的成品电池厚度稳定、容量分布范围窄、尺寸集中、循环性能好且循环后厚度变化小。

为解决上述技术问题,本实用新型提供的技术方案是：

一种新型聚合物电池聚合装置，包括加热装置、加压装置和垫片装置，所述垫片装置包括上垫装置、下垫装置，所述上垫装置的下表面和下垫装置的上表面分布有圆形凸起；所述加热装置对上垫装置和下垫装置进行加热，所述加压装置向上垫装置、下垫装置之间施加压力；所述圆形凸起高度为0.1mm-2.0mm，圆形凸起的斜边与垂线的夹角为10°-45°，顶端圆形直径为0.1mm-2.0mm；所述上垫装置、下垫装置外侧分别设有金属导热层，内侧分别设有橡胶材料层，所述圆形凸起设于橡胶材料层上。

所述圆形凸起底端圆周直径为0.2mm-3.0mm，相邻圆形凸起底端间距为0.1mm～2.0mm。

所述上垫装置、下垫装置厚度0.2mm-3.0mm，宽度140mm-400mm，长度100mm-1000mm。

所述圆形凸起由硬质硅橡胶材料制成。

所述加热装置包括上加热片和下加热片，所述上加热片设置在上垫装置上侧，所述下加热片设置在下垫装置下侧。

所述加压装置向上垫装置施加压力或向上垫装置、下垫装置共同施加压力。

所述圆形凸起在上垫装置和下垫装置表面均匀分布。

使用过程：将入完壳后的含有电解液聚合物锂离子电池放入聚合装置的上垫装置、下垫装置之间，电池表面贴垫圆形凸起，经过加热装置发热过程和加压装置加压过程，上、下垫片装置表面分布的圆形凸起在压力作用下紧贴锂离子电池本体，使含有电解液的聚合物锂离子电池内部达到充分的热量传递与聚合效果，使成品电池容量尺寸分布较窄、循环一致性好、循环后厚度变化小，操作结束后取出电池除气封口。

有益效果：

1.本实用新型提供锂离子电池在热压聚合或夹压化成聚合时的垫片装置，其装置表面设有特殊凸起，在热压聚合或夹压化成聚合时能有效的填充到电池厚度不均匀、电池内部有空隙的地方，使其充分的发生聚合反应。

2.本实用新型的装置处理后的电池具有容量分布窄，尺寸优良中，循环寿命性能好、循环厚度变化小等特点。

3.本实用新型的装置具有易实现、可操作化、控制简单且稳定、成本价格低廉、适合于工业化生产等特点。

附图说明

图1：新型聚合物电池聚合装置的结构示意图。

图2：下垫装置的俯视图。

图3：下垫装置的侧视图。

图4：图3中A部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种新型聚合物电池聚合装置，包括加热装置、加压装置和垫片装置，所述垫片装置包括上垫装置1、下垫装置2，所述上垫装置1的下表面和下垫装置2的上表面分布有圆形凸起3，含有电解液聚合物锂离子电池放入垫片装置的上垫装置、下垫装置之间；所述加热装置对上垫装置1和下垫装置2进行加热，所述加压装置向上垫装置1、下垫装置2之间施加压力；所述上垫装置、下垫装置外侧分别设有金属导热层4，内侧分别设有橡胶材料层5，所述圆形凸起3均匀分布在橡胶材料层5上，所述圆形凸起3由硬质硅橡胶材料制成。

所述圆形凸起3高度h为0.1mm-2.0mm，圆形凸起的斜边与垂线的夹角α为10°-45°，顶端圆形直径d为0.1mm-2.0mm；所述圆形凸起底端圆周直径D为0.2mm-3.0mm，相邻圆形凸起底端间距s为0.1mm～2.0mm。所述上垫装置、下垫装置厚度0.2mm-3.0mm，宽度140mm-400mm，长度100mm-1000mm

所述加热装置包括上加热片6和下加热片7，所述上加热片6设置在上垫装置1上侧，所述下加热片7设置在下垫装置2下侧。所述加压装置向上垫装置施加压力或向上垫装置、下垫装置共同施加压力。所述圆形凸起3在上垫装置和下垫装置表面均匀分布。所述加热装置和加压装置均可为现有技术中的常规设备，图中加热装置仅示出上加热片和下加热片，加压装置未示出。

以下对含电解液的锂离子电池进行测定，所采用的锂离子电池仅为对本实用新型的装置的使用进行实验测定所举例，并非特别限制，本实用新型的聚合物电池聚合装置可广泛适用于含电解液的锂离子电池。

实施例1

将正极活性物质LiCo2、正极粘结剂PVDF、导电剂碳黑、溶剂NMP以比例100：1.6.1.2：45的配料方式配料混合制得浆料，将浆料采用转移涂布方式均匀涂覆在铝箔集流体上双面并干燥、碾压、分切后制备得正极极片。负极活性物质石墨、负极分散剂CMC、负极粘结剂SBR、导电剂导电碳黑及水溶剂以比例100：2：3：2：90的方式配料混合制得浆料。将浆料采用转移涂布方式均匀涂覆在铜箔集流体上双面并干燥、碾压、分切后制备得负极极片。

将上述制得的正、负极片与隔膜(PP/PE/PP)一起按一定的方式卷绕成一个方型锂离子电芯、入壳(铝塑包装膜形成)、注液后制得得有电解液的锂离子电池。将其放入本实用新型的装置中(锂离子半成品电池367095P-3730mAh)。本例提供的垫片材质为硬质硅橡胶、圆形凸起高度0.15mm、圆形凸起底端圆周直径0.8mm、圆形凸起顶端圆形直径0.5mm、相邻圆形凸起底端间距0.8mm,电池正反面都各接触一块。通过相同压力8kg/cm²及温度60℃和时间2小时后结束后，排气封口、切边、常温静置3天后、分选容量(充电：0.5充电至4.35V，恒压充电至电流小于0.02C，放电以0.5C放电至3.0V)以0.5C充电至3.86V测量其厚度尺寸和容量，制得成品电池。再将成品电池以0.5充充电至4.35V，4.35V恒压充电到截止电流小于0.02C，休眠5分钟，放电以0.5C放电至3.0V，重复以上工步循环500次，尺寸、容量、循环保持数据如表1所示。

实施例2

本实施例与实施例1所采用的原材料，生产步骤、检测方法基本相同，唯一不同之处，本例中圆形凸起高度0.3mm、圆形凸起底端圆周直径0.8mm、圆形凸起顶端圆形直径0.5mm、相邻圆形凸起底端间距0.8mm,得到尺寸、容量、循环保持数据如表1所示。

实施例3

本实施例与实施例1所采用的原材料，生产步骤、检测方法基本相同，唯一不同之处，本例中圆形凸起高度0.4mm、圆形凸起底端圆周直径0.8mm、圆形凸起顶端圆形直径0.5mm、相邻圆形凸起底端间距0.8mm,得到尺寸、容量、循环保持数据如表1所示。

实施例4

本实施例与实施例1所采用的原材料，生产步骤、检测方法基本相同，唯一不同之处，本例中圆形凸起高度0.5mm、圆形凸起底端圆周直径0.8mm、圆形凸起顶端圆形直径0.5mm、相邻圆形凸起底端间距0.8mm,得到尺寸、容量、循环保持数据如表1所示。

实施例5

本实施例与实施例1所采用的原材料，生产步骤、检测方法基本相同，唯一不同之处，本例中圆形凸起高度0.6mm、圆形凸起底端圆周直径0.8mm、圆形凸起顶端圆形直径0.6mm、相邻圆形凸起底端间距0.8mm,得到尺寸、容量、循环保持数据如表1所示。

对比例

本实施例与实施例1所采用的原材料，生产步骤、检测方法基本相同，唯一不同之处在于热压垫片装置采用平面硅胶垫片。

表1实施例1～5及对比例所得电池容量、尺寸、循环测试数据比较表

由表1可知，采用本实用新型制备的锂离子成品电池与对比例中的锂离子电池有较高的容量和更好的容量一致性，采用本明制备的锂离子电池在电池厚度分布较窄，平均低于对比例，采用本实用新型电池在相同次数循环后电池容量保持率较对比例平均高出3～4％，综上述，本实用新型可得到更高容量电池与尺寸优良及循环性能较好锂离子电池。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。