锂金属电池纯锂负极极耳组装结构的制作方法

本实用新型特别涉及一种锂金属电池纯锂负极极耳组装结构，属于电池技术领域。

背景技术：

锂金属电池包括极片和极耳，纯锂作为锂金属电池的负极，由于其具有很大的粘性，故不能采取传统的方法直接冲片，亦不能直接将其与镍极耳超声波焊接在一起。

现有的锂金属负极片制备方法是，用透明的pe膜包裹住锂片于冲片机上冲切，虽然可以顺利完成锂金属负极的制片，然而pe膜与金属锂之间在刀口的结合处粘结性较强，不易剥离，阻碍工作进度，且容易损伤锂的表面；现有的锂金属负极极耳焊接方法是把铜条平行压在锂带上，在锂负极上的铜条的垂直方向上点焊一条铜条作为引出端，再与镍极耳焊接。这种方法适用于卷绕电芯，然而压在锂带上的铜条为非电化学活性区域，损失了锂负极的有效面积，且铜的密度大，组装电池后增加了重量，降低了电池的能量密度。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种能够提高生产效率并降低成本的锂金属电池纯锂负极片的冲片方法、锂金属电池纯锂负极极耳组装结构，进而克服现有技术中的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种锂金属电池纯锂负极极耳组装结构，其包括两个以上锂极片以及与锂极片连接的负极极耳，所述负极极耳包括至少一第二极耳以及两个以上的第一极耳，所述第一极耳与锂极片连接，所述第二极耳连接设置在相邻两个第一极耳之间。

本实用新型实施例还提供了一种锂金属电池纯锂负极极耳组装方法，其包括：提供两个以上锂极片、两个以上第一极耳以及至少一第二极耳，使所述第一极耳与锂极片连接，将所述第二极耳设置在相邻两个第一极耳之间，并使所述第二极耳分别与两个所述第一极耳连接结合。

在一些较为具体的实施方案中，所述的锂锂金属电池纯锂负极极耳组装方法包括：采用不粘薄膜覆盖于锂金属片的正面和背面，对所述覆盖有不粘薄膜的锂金属片进行冲切形成锂极片。

与现有技术相比，本实用新型采用pp膜包裹锂金属制备锂负极极片的方法，有效解决了由于锂金属的粘性粘刀的问题，且pp膜可使用数次，节省物料；以及，本实用新型采用镍极耳与锂负极片压合的组装方法，有效解决了因金属锂的粘性导致而不能直接与镍极耳进行超声波焊接的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中锂金属负极制片流程示意图；

图2是本实用新型实施例2中锂金属电池锂金属电池纯锂负极极耳组装方法流程示意图；

图3是本实用新型实施例2中对镍基片的粗化处理流程示意图；

图4是本实用新型实施例2中一种锂金属电池锂金属电池纯锂负极极耳组装结构示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型实施例提供了一种锂金属电池纯锂负极极耳组装结构，其包括两个以上锂极片以及与锂极片连接的负极极耳，所述负极极耳包括至少一第二极耳以及两个以上的第一极耳，所述第一极耳与锂极片连接，所述第二极耳连接设置在相邻两个第一极耳之间。

进一步的，所述的锂金属电池纯锂负极极耳组装结构包括：两个极片单元，每个所述极片单元包括两个以上锂极片，与同一极片单元的锂极片连接的第一极耳之间依次连接，与第二极耳连接的两个第一极耳分别与不同极片单元的锂极片连接。

进一步的，两个所述极片单元叠层设置，同一极片单元的两个以上所述的锂极片叠层设置。

进一步的，每一锂极片与一第一极耳对应连接，与同一极片单元的锂极片连接的第一极耳之间压合连接。

进一步的，所述第二极耳与第一极耳压合连接。

进一步的，两个极片单元包含的锂极片数量相同。

进一步的，两个所述第一极耳的第一区域分别与第二极耳的第二区域、第三区域对应连接，所述第一极耳的第一区域为表面经抛光处理后的区域，所述第二极耳的第二区域、第三区域为表面经粗化处理后的区域，所述第二区域和第三区域位于第二极耳的一端部，并且所述第二区域和第三区域背对设置。

进一步的，所述第一区域的面积大于第二区域或第三区域的面积，所述第一极耳的第一区域完全覆盖第二极耳的第二区域或第三区域。

进一步的，所述第二极耳的第二区域或第三区域与第一极耳的长度之比为1:1-2。

进一步的，所述锂极片与第一极耳一体成型设置，所述第一极耳为锂极耳，所述第二极耳为镍极耳。

进一步的，所述锂极片为纯锂极片，所述纯锂极片的厚度为30-500μm。

进一步的，所述镍极耳的厚度为0.05-0.2mm。

本实用新型实施例还提供了一种锂金属电池纯锂负极极耳组装方法，其包括：提供两个以上锂极片、两个以上第一极耳以及至少一第二极耳，使所述第一极耳与锂极片连接，将所述第二极耳设置在相邻两个第一极耳之间，并使所述第二极耳分别与两个所述第一极耳连接结合。

在一些较为具体的实施方案中，所述的锂锂金属电池纯锂负极极耳组装方法包括：提供两个极片单元，每个所述极片单元包括两个以上锂极片，将与同一极片单元的锂极片连接的第一极耳依次连接，将所述第二极耳设置在相邻两个第一极耳之间，并使所述第二极耳分别与两个所述第一极耳连接结合；其中与所述第二极耳连接的两个第一极耳分别与不同极片单元的锂极片连接。

进一步的，每一锂极片与一第一极耳对应连接，与同一极片单元的锂极片连接的第一极耳之间压合连接。

进一步的，两个极片单元包含的锂极片数量相同。

进一步的，所述第一极耳与锂极片一体成型设置。

进一步的，所述第一极耳为锂极耳，所述第二极耳为镍极耳。

在一些较为具体的实施方案中，所述的锂锂金属电池纯锂负极极耳组装方法包括：对所述第一极耳表面的第一区域的进行抛光处理，对所述第二极耳表面的第二区域、第三区域进行粗化处理，并使两个所述第一极耳的第一区域分别与第二极耳的第二区域、第三区域对应结合。

进一步的，所述第二区域和第三区域位于第二极耳的一端部，并且所述第二区域和第三区域背对设置。

进一步的，所述第一区域的面积大于第二区域或第三区域的面积，所述第一极耳的第一区域完全覆盖第二极耳的第二区域或第三区域。

进一步的，所述第二极耳的第二区域或第三区域与第一极耳的长度之比为1:1-2。

进一步的，所述的锂金属电池纯锂负极极耳组装方法包括：对所述第一极耳和/或第二极耳施加压力使所述第一极耳与第二极耳压合连接。

进一步的，所述施加的压力大小为0.3-0.5mpa，时间为1-3s。

在一些较为具体的实施方案中，所述的锂锂金属电池纯锂负极极耳组装方法包括：采用不粘薄膜覆盖于锂金属片的正面和背面，对所述覆盖有不粘薄膜的锂金属片进行冲切形成锂极片。

在一些较为具体的实施方案中，所述锂金属电池纯锂负极极耳组装方法具体包括：

1)提供第一不粘薄膜，并在第一不粘薄膜上形成极片模型；

2)提供锂金属片，并将所述锂金属片设置在所述第一不粘薄膜上，并使第一不粘薄膜完全覆盖所述极片模型；

3)提供第二不粘薄膜，并使所述第二不粘薄膜完全覆盖锂金属片，并对所述锂金属片进行冲切。

进一步的，所述第一不粘薄膜和第二不粘薄膜的厚度为6-20μm；

进一步的，所述不粘薄膜为聚丙烯膜

进一步的，所述锂金属片的厚度为30-500μm。

进一步的，所述锂金属电池纯锂负极极耳组装方法具体包括：在冲切形成所述的锂极片时同时冲切形成所述的第一极耳，所述第一极耳设置在所述锂极片的一端。

进一步的，所述锂极片和第一极耳由同一锂金属片冲切形成。

如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

在一些较为具体的实施方案中，锂金属电池纯锂负极片的冲片方法是，采用pp膜(聚丙烯膜)包裹锂金属冲片，所述锂片的厚度为30～500μm；聚丙烯(pp)是非极性高分子，其表面能低，表面只能形成较弱的色散力，缺少取向力和诱导力，因而粘附性能较差，在塑料中与外物附着力属最差之一，聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，耐冲击性优异，机械性质强韧。

具体地，锂金属电池纯锂负极片的冲片方法包括：

1)将一张适当尺寸的pp膜放置于冲片板上，并完全盖住冲出的模型，置于冲片机槽中冲出极片模型，并用胶带将pp膜粘在冲片板上固定；pp膜的尺寸略大于锂片的尺寸，所述pp膜的厚度为6～20μm；每完成5～10片锂负极冲片更换一次pp膜；

2)将剪好的锂片贴在固定的pp膜上完全盖住冲出的模型；锂片的尺寸略大于冲模的尺寸；

3)另取一张适当尺寸的pp膜完全盖住锂片上表面，推进冲槽，完成锂金属负极片裁切；pp膜的尺寸略大于锂片的尺寸，每完成5～10片锂负极冲片更换一次pp膜。

具体的，一种锂金属电池纯锂负极极耳组装方法可以是采用镍极耳与冲片机冲出的锂负极片的锂极耳部分压合组装；锂极耳和锂极片是冲片机冲压出的一个整体。

更为具体地，一种锂金属电池纯锂负极极耳组装方法可以包括：

1)将多个冲片机冲出的锂负极片叠片形成裸电芯，并将裸电芯的金属锂负极片的锂极耳按数量两等分，并通过气缸压合使两部分的锂极耳分别粘合在一起；其中，气缸的压强调节为0.3～0.5mpa，压合加载时间1～3s；

2)分别将两部分中的贴合镍极耳一面的锂金属负极片的锂极耳的部分的表面经物理抛光；物理抛光所用器具为目数大于1000的砂纸抛光块，具体包括：将抛光块贴着置于平板上的锂极耳沿水平方向上滑移，至锂极耳表面均匀光亮；镍极耳与锂极耳连接区域经表面粗化处理，镍极耳端部表面粗化的目的在于，增大比表面积和粗糙度，使锂极耳能与之更牢固的粘合；

3)将所述锂金属负极片的锂极耳包住镍极耳的一端部(即前述经表面粗化处理后的区域)，用镊子在锂极耳处按压，增强锂极耳与镍极耳的粘结性；其中，所属镍极耳与锂极耳的连接部分为锂极耳长度的50％～100％；

4)用辊轮辊压锂极耳与镍极耳的结合处，使两者牢固压合在一起，完成锂金属负极极耳组装，形成的锂金属负极极耳组装结构如图4所示，多个锂负极片(亦可称之为锂极片)1叠片形成裸电芯，每个锂负极片1的一端具有一体成型设置的锂极耳2，多个锂极耳2等分为两个部分，每个部分的锂极耳依次压合连接呈一体，镍极耳3的一端连接设置在该两部分锂极耳2之间，以及，锂负极片1上还连接有正极耳4(正极耳的材质、尺寸可以采用本领域技术人员已知的材质和尺寸)；其中，镍极耳3与锂极耳2对应的连接区域为经表面粗化处理后的区域，锂极耳2与镍极耳3对应的连接区域为经表面抛光处理后的区域。

图1为锂金属负极制片流程示意图，其中，模刀刀面的尺寸为：长×宽＝79*54+15*10(单位：mm)；pp膜的尺寸为：长×宽×厚＝110*70*0.012(单位：mm)；从锂带上所裁剪的锂片的尺寸为长×宽×厚＝100*60*0.1(单位：mm)。

图2为锂金属电池纯锂负极极耳组装示意图。其中，金属锂片的尺寸为：长×宽×厚＝79*54*0.05+15*10*0.05(单位：mm)；镍极耳的尺寸为长×宽×厚＝(20+15)*4*0.1(单位：mm)；极耳胶(即图3中黑色的部分)的尺寸为长×宽×厚＝5*5*0.15(单位：mm)。

实施例1：如图1所示，将尺寸为长×宽×厚＝110*70*0.012(单位：mm)的pp膜置于冲模上，冲出尺寸为长×宽＝79*54(单位：mm)的模型；然后将尺寸为长×宽×厚＝100*60*0.1(单位：mm)的锂片贴在pp膜所冲出的模型上并将其完全盖住；最后将尺寸为长×宽×厚＝110*70*0.012(单位：mm)的pp膜盖住锂片，用模刀冲切，即得所述的锂金属负极片，所述的锂金属负极片包括锂极片以及一体成型在锂极片一端的锂极耳。

实施例2：图2所示的为用叠片方式组装的锂金属电芯(3片双面正极片+4片锂金属负极片)锂负极极耳组装示意图，图3所示的为镍极耳的端部表面粗化过程示意图；图4是组装形成的锂金属电池锂金属电池纯锂负极极耳组装结构示意图。

具体的，首先，将电芯中4片锂金属负极片1的锂极耳2等分成两部分，并用压合设备将每一部分的锂极耳2压合在一起；其次，两部分压合后的锂极耳连接镍极耳3的一面用抛光棒机械抛光，然后，将端部经过表面粗化的镍极耳3置于两部分锂极耳2之间，并使锂极耳经抛光处理后的区域与镍极耳经表面粗化处理后的区域31对应贴合，使镍极耳的极耳胶下边缘与锂极耳上边缘之间的距离为2～3mm，用pp膜包住锂极耳部分；之后用压合设备使镍极耳与锂极耳粘合在一起，此即完成锂金属负极片的极耳组装。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。