叠片电池极片的切割方法、电芯及用电装置与流程

1.本发明涉及用电设备技术领域，具体而言，涉及一种叠片电池极片的切割方法、电芯及用电装置。


背景技术：

2.叠片工艺生产的电池以体积利用率高，结构稳定，内阻小，循环寿命长等优点被许多企业所青睐。
3.叠片电池需要对极片进行数次切断，每一个极片都要经历四刀的切割，形成的断面尺寸比卷绕结构长，掉粉风险增加。目前，叠片结构的极片裁切主要采用模具冲切和激光切割两种方式。模具冲切是采用五金刀切断极片，技术成熟，是目前主流的叠片结构极片裁切方式，但需要定期更换刀具，维护成本高；而激光切割的效率更高，但切割时会产生大量粉尘，导致电芯内部微短路，测试不良率增加，使得电池的自放电增大，从而使电池的安全系数降低，严重时可能会引起起火爆炸。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种叠片电池极片的切割方法、电芯及用电装置，以缓解现有技术中叠片电池极片的切割方法存在缺陷的技术问题。
5.本发明提供了一种叠片电池极片的切割方法，包括：将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体的表面形成具有活性材料区域和切割区域的原料板；
6.沿预设轨迹切割所述集流体，得到叠片电池极片；
7.其中，所述切割区域沿所述活性材料区域的周向分布，并，将所述活性材料区域合围在内；
8.至少一部分所述预设轨迹位于切割区域内。
9.进一步地，沿预设轨迹切割所述集流体的步骤包括：利用激光切割的方式切割所述原料板。
10.进一步地，将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体的表面形成具有活性材料区域和切割区域的原料板的步骤包括：在所述集流体上间歇涂覆所述活性物质浆料，形成所述活性材料区域；
11.同时，在所述集流体上间歇涂覆所述切割保护浆料，形成所述切割区域；
12.未涂覆所述活性物质浆料和所述切割保护浆料的区域为空箔区。
13.进一步地，在所述集流体上间歇涂覆所述切割保护浆料，形成所述切割区域的步骤包括：涂覆形成的所述切割区域的宽度范围为2mm－10mm。
14.进一步地，所述切割保护浆料包括勃姆石、粘结剂和溶剂。
15.进一步地，所述切割保护浆料中：
16.勃姆石的质量：粘结剂的质量＝70％～90％:10％～30％；
17.所述切割保护浆料的固含量在15％～35％之间。
18.进一步地，沿预设轨迹切割所述集流体，得到叠片电池极片的步骤包括：切割任意两个所述活性材料区域之间的切割区域；
19.切割与所述空箔区和所述空箔区相邻的所述切割区域，得到带有极耳的电池极片。
20.进一步地，所述活性物质浆料为正极浆料，或，负极浆料。
21.本发明的目的还在于一种电芯和一种用电装置，具体地，电芯包括隔膜和提供的叠片电池极片的切割方法所制成的极片；
22.所述极片有多个，所述极片包括正极极片和负极极片，所述隔膜，负极极片，隔膜，正极极片依次叠放，组成所述电芯。
23.用电装置，包括提供的电芯。
24.有益效果：
25.本发明提供了一种叠片电池极片的切割方法，包括：将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体的表面形成具有活性材料区域和切割区域的原料板；沿预设轨迹切割集流体，得到叠片电池极片；其中，切割区域沿活性材料区域的周向分布，并，将活性材料区域合围在内；至少一部分预设轨迹位于切割区域内。
26.具体地，本发明所提供的切割方法中，将活性物质浆料涂覆在集流体表面形成活性材料区域，切割保护浆料涂覆在集流体上形成切割区域，且切割区域沿活性材料区域的周向分布并，将活性材料区域合围在内，在切割极片时，沿切割区域进行切割，由于切割区域均为切割保护浆料涂覆后形成，所有的活性材料区域的边缘处均有切割保护浆料进行保护，切割后断面的掉粉问题能够得到改善，此外，本发明中可以采用激光切割的方式替代五金切割，涂覆的切割保护浆料能够防止极片在激光切割时掉粉，从而避免电池的自放电增大、电芯内部微短，进而提高卷绕耐压测试的良品率和电池的安全性能，同时也提升了切割效率。
27.本发明提供的电芯包括隔膜和提供的叠片电池极片的切割方法所制成的极片，因此，电芯具备该方法所制成的极片的有益效果，同理，本发明提供的用电装置包括提供的电芯，同样具备该有益效果，此处不再赘述。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例提供的叠片电池极片的切割方法的流程图；
30.图2为本发明实施例提供的叠片电池极片的切割方法的集流体的结构示意图。
31.图标：
32.100－集流体；
33.200－活性材料区域；
34.300－切割区域
35.400－空箔区；410－极耳。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
41.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
43.参阅图1，本发明提供的叠片电池极片的切割方法包括：
44.s1，将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体100的表面形成具有活性材料区域200和切割区域300的原料板。
45.s2，沿预设轨迹切割集流体100，得到叠片电池极片。
46.参阅图2，其中，切割区域300沿活性材料区域200的周向分布，并，将活性材料区域200合围在内；至少一部分预设轨迹位于切割区域300内。
47.本实施例中的活性物质浆料涂覆在集流体100表面形成活性材料区域200，切割保护浆料涂覆在集流体100上形成切割区域300，且切割区域300沿活性材料区域200的周向分布并将活性材料区域200合围在内，在切割极片时，沿切割区域300进行切割，由于切割区域300均为切割保护浆料涂覆后形成，所有的活性材料区域200的边缘均有切割保护浆料进行保护，切割后，活性材料区域200为极片，而活性材料区域200的边缘均涂覆有切割保护浆料，切割保护浆料能够避免活性材料区域200在切割成极片后边缘断面处掉粉，极片的断面的掉粉问题能够得到改善。
48.并且，涂覆的切割保护浆料能够防止极片在激光切割时掉粉，因此，本发明中可以采用激光切割的方式替代五金切割，从而在提升切割效率的同时，也能够避免电池的自放电增大、电芯内部微短，进而提高卷绕hi－pot测试(耐压测试)的良品率和电池的安全性能。
49.在本实施例中，步骤s2沿预设轨迹切割集流体100具体包括：利用激光切割的方式切割原料板。
50.由于在活性材料区域200的各个边缘处均涂覆有切割保护浆料，激光切割而产生的掉粉问题能够得到改善，因此，本实施例中通过激光切割的方式替代传统方式中的五金切割方式，降低了五金刀因裁切刀口磨损，需定期更换刀具，定期维护带来的高昂成本。
51.其中，在本实施例中，具体地，切割设备为激光切割机。
52.在本实施例中，步骤s1将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体100的表面形成具有活性材料区域200和切割区域300的原料板包括：
53.在集流体100上间歇涂覆活性物质浆料，形成活性材料区域200；同时，在集流体100上间歇涂覆切割保护浆料，形成切割区域300；未涂覆活性物质浆料和切割保护浆料的区域为空箔区400。
54.具体地，本实施例中，活性材料区域200在切割后即为叠片电池的极片，在涂覆时，使用涂布机对活性材料区域200和切割区域300同时进行涂覆，从而在集流体100上形成活性材料区域200、切割区域300和空箔区400。
55.其中，涂覆的方式为间歇涂布，涂布机在对一定面积的集流体100进行涂覆后，暂停涂布，集流体100移动，使涂覆后的集流体100移出涂覆区域，后方需集流体100移入涂覆区域，随后涂布机再次涂覆，涂覆效率高、涂覆完整度高。
56.在本实施例中，步骤s1在集流体100上间歇涂覆切割保护浆料，形成切割区域300包括：涂覆形成的切割区域300的宽度范围为2mm－10mm。
57.具体地，本实施例在切割过程中，激光切割机沿切割区域300的长度方向进行切割，切割线的宽度极小，切割区域300的宽度在为2mm时能够保证对极片边缘的断面实现有效保护。
58.并且，切割区域300的宽度无需过大，切割线的宽度极小，切割区域300的宽度过大时，会造成集流体100的材料浪费，因此，切割区域300的宽度尺寸最多应不大于10mm。
59.在本实施例中，需要说明的是，切割保护浆料包括勃姆石、粘结剂和溶剂。
60.涂覆材料种类主要分为无机涂覆、有机涂覆、有机+无机涂覆三种方式，其中无机涂覆材料以陶瓷、勃姆石为主，有机涂覆材料以聚偏氟乙烯、芳纶为主。本实施例中，以勃姆石为主要材料，通过粘结剂和溶剂与勃姆石混合后形成切割保护浆料，粘结剂能够在涂覆时使切割保护浆料粘黏在集流体100的表面，溶剂能够使勃姆石与粘接剂混合更加充分。
61.具体地，在本实施例的切割保护浆料中：
62.勃姆石的质量：粘结剂的质量＝70％～90％:10％～30％。
63.勃姆石为主要涂覆材料，能够在对集流体100进行切割时有效的保护极片的断面处不易掉粉。
64.另一方面，粘结剂的含量也十分重要，粘结剂过少时，切割保护浆料无法牢固的粘黏在集流体100的表面。
65.经多次实验及计算得知，勃姆石的质量应远大于粘结剂的质量，且粘结剂的含量不应过低。因此，本实施例中，勃姆石的质量：粘结剂的质量＝70％:30％时，能够实现对极片的断面的保护，同时，切割保护浆料能够在涂覆后牢固的粘黏在集流体100的表面，不易脱落。
66.经多次实验与计算测得，勃姆石的质量：粘结剂的质量＝90％:10％时，或介于二者之间的数值时，切割保护浆料同样能够具备相同特质，因此，勃姆石的质量：粘结剂的质量应为70％～90％:10％～30％。
67.并且，切割保护浆料的固含量在15％～35％之间。
68.固含量是乳液或涂料在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数，切割保护浆料中的粘结剂与溶剂均为非固体。因此，经试验与计算得出，切割保护浆料的固含量在15％时，能够实现对极片的保护。
69.此外，在切割保护浆料的固含量过高时，切割保护浆料无法顺利、牢固的以胶体状粘黏在集流体100的表面，在切割保护浆料的固含量大于35％时，切割保护浆料的流动性交叉，无法顺利粘黏，因此，需保证切割保护浆料的固含量在15％～35％之间。
70.在本实施例中，步骤s2沿预设轨迹切割集流体100，得到叠片电池极片的包括：切割任意两个活性材料区域200之间的切割区域300。
71.切割与空箔区400和空箔区400相邻的切割区域300，得到带有极耳410的电池极片。
72.具体地，本实施例中先行对未设置极耳410的极片的边缘进行切割，在切割后，对极耳410以及与极耳410相接的边缘进行切割，从而得到连接有极耳410的电池极片。
73.其中，由于电池的极耳410与极片为一体化结构。极耳410位于空箔区400且表面无需涂覆浆料，而本实施例中的极片为矩形，因此，在进行切割时，可先行对极片的远离极耳410的三边进行切割，在集流体100的长度较长时，可一次性同时对多个极片进行切割，切割效率较高。在对极片的远离极耳410的三边切割后，对极耳410所连接的边进行切割，同时切割线需规避处极耳410的轮廓，使极片在切割成型后，有一边固定连接有极耳410。
74.在本实施例中，活性物质浆料为正极浆料。
75.锂离子电池包括有正、负极极片，其中，正极极片是由正极浆料涂覆在集流体100表面，并进行切割后形成的极片。本实施例中所生产的极片为正极极片，需在集流体100的表面涂覆正极浆料后进行切割。
76.作为一种可实施的方式，活性物质奖励可选用负极浆料。
77.同理，在对电池的负极极片进行生产时，需采用负极浆料作为活性物质浆料，涂覆在集流体100的表面后进行切割，所得极片即为负极极片。
78.本实施例所提供的一种电芯具体包括隔膜和提供的叠片电池极片的切割方法所制成的极片。
79.其中，极片有多个，极片包括正极极片和负极极片，隔膜，负极极片，隔膜，正极极片依次叠放，组成电芯。
80.指单个含有正、负极的电化学电芯，一般不直接使用。区别于电池含有保护电路和外壳，可以直接使用。电芯的质量直接决定了充电电池的质量，本实施例所提供的电芯中，正极极片和负极极片均为本实施例所提供的叠片电池极片的切割方法制成，正、负极极片
的掉粉问题得到改善，能够避免电池的自放电增大、电芯内部微短，进而提高卷绕hi－pot测试的良品率和电池的安全性能。
81.本实施例所提供的用电装置，包括提供的电芯。
82.具体地，本实施例所提供的用电装置为锂离子二次充电电池，由电芯与保护电路板组成。其中，电芯是锂离子二次充电电池中的蓄电部分，该具有上述电芯的有益效果，因此，本实施例所提供的锂离子二次充电电池同样具备此效果，在此不做赘述。
83.需要说明的是，作为一种可实施的方式，用电装置不局限于锂离子二次充电电池，且用电装置内可包括一个或多个电芯。在电芯为多个时，可进行串联、并联或单独使用。
84.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种叠片电池极片的切割方法，其特征在于，包括：将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体(100)的表面形成具有活性材料区域(200)和切割区域(300)的原料板；沿预设轨迹切割所述集流体(100)，得到叠片电池极片；其中，所述切割区域(300)沿所述活性材料区域(200)的周向分布，并，将所述活性材料区域(200)合围在内；至少一部分所述预设轨迹位于切割区域内。2.根据权利要求1所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，沿预设轨迹切割所述集流体(100)的步骤，包括：利用激光切割的方式切割所述原料板。3.根据权利要求1所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体(100)的表面形成具有活性材料区域(200)和切割区域(300)的原料板的步骤，包括：在所述集流体(100)上间歇涂覆所述活性物质浆料，形成所述活性材料区域(200)；同时，在所述集流体(100)上间歇涂覆所述切割保护浆料，形成所述切割区域(300)；未涂覆所述活性物质浆料和所述切割保护浆料的区域为空箔区(400)。4.根据权利要求3所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，在所述集流体(100)上间歇涂覆所述切割保护浆料，形成所述切割区域(300)的步骤，包括：涂覆形成的所述切割区域(300)的宽度范围为2mm－10mm。5.根据权利要求1所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，所述切割保护浆料包括勃姆石、粘结剂和溶剂。6.根据权利要求5所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，所述切割保护浆料中：勃姆石的质量：粘结剂的质量＝70％～90％:10％～30％；所述切割保护浆料的固含量在15％～35％之间。7.根据权利要求3所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，沿预设轨迹切割所述集流体(100)，得到叠片电池极片的步骤，包括：切割任意两个所述活性材料区域(200)之间的切割区域(300)；切割与所述空箔区(400)和所述空箔区(400)相邻的所述切割区域(300)，得到带有极耳(410)的电池极片。8.根据权利要求1所述的叠片电池极片的切割方法，其特征在于，所述活性物质浆料为正极浆料，或，负极浆料。9.一种电芯，其特征在于，包括隔膜和权利要求1－8中任一项所述的叠片电池极片的切割方法所制成的极片；所述极片有多个，所述极片包括正极极片和负极极片，所述隔膜，负极极片，隔膜，正极极片依次叠放，组成所述电芯。10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的电芯。

技术总结
本发明提供一种叠片电池极片的切割方法、电芯及用电装置，叠片电池极片的切割方法包括：将活性物质浆料和切割保护浆料分别涂覆在集流体的表面形成具有活性材料区域和切割区域的原料板；沿预设轨迹切割集流体，得到叠片电池极片；其中，切割区域沿活性材料区域的周向分布，并，将活性材料区域合围在内；至少一部分预设轨迹位于切割区域内。本发明所提供的切割方法中，在切割极片时，沿切割区域进行切割，由于切割区域均为切割保护浆料涂覆后形成，所有的切割处均有切割保护浆料进行保护，切割后断面的掉粉问题能够得到改善，此外，本发明中可以采用激光切割的方式替代五金切割，同时也提升了切割效率。提升了切割效率。提升了切割效率。


技术研发人员：祝佳丽 刘宏勇 于哲勋
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/9/23