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CN111477833B - 一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法 - Google Patents

一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂离子电池生产领域，公开了一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法，该方法包括以下步骤：S1:将有机材料和电池浆料涂覆于金属箔材上得到极片卷料A，所述极片卷料A包括有机材料涂覆区、电池浆料涂覆区和留白区；S2:使用预先设定参数的激光切割设备对步骤S1所得极片卷料A的有机材料涂覆区和留白区进行切割，切割出极耳并产生切割边缘，得到极片卷料B和废料；S3:将步骤S2所得极片卷料B经过对辊工序和极片裁切工序，得到电池极片。该方法操作简单稳定，电池极片制片效率高，含有有机材料涂层与不同方案裁切极耳制备的电池极片有利于加强锂离子电池的安全性能。

Description

一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产领域，具体涉及一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法。
背景技术
锂离子电池是一种性能优异的绿色电池，由正极极片、负极极片、隔膜和电解液组成。由于锂离子电池制作流程和本身结构的原因，正负极极片制作成本一直高居不下。
目前，正负极极片制片生产流程中，对辊工序尤其需要高品质金属箔材，大张力的拉扯以及大压力的辊压会把箔材本身的缺陷放大，当箔材本身强度过低或边缘存在裂口时，很容易造成对辊工序断带。对辊断带除了对本身材料的浪费外还会严重影响日常生产。另外，在极片卷料裁切制备极耳的过程中产生的金属粉末容易造成电池正负极短路，存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的高品质金属箔材成本高，对辊工序容易断带造成材料浪费以及电池安全隐患的问题，提供一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种锂离子电池极片激光裁切制片方法，该方法包括以下步骤：
S1:将有机材料和电池浆料涂覆于金属箔材上得到极片卷料A，所述极片卷料A包括有机材料涂覆区、电池浆料涂覆区和留白区；
S2:使用预先设定参数的激光切割设备对步骤S1所得极片卷料A的有机材料涂覆区和留白区进行切割，切割出极耳并产生切割边缘，得到极片卷料B和废料；
S3:将步骤S2所得极片卷料B经过对辊工序和极片裁切工序，得到电池极片；
其中，在步骤S2中，所述极耳与所述切割边缘连接处产生极耳倒角。
优选地，在步骤S1中，所述有机材料涂覆区位于所述电池浆料涂覆区和所述留白区之间。
优选地，在步骤S1中，所述有机材料涂覆方式为转移式涂布或挤压式涂布。
优选地，在步骤S1中，所述有机材料涂覆和所述电池浆料涂覆同时进行或分步进行。
优选地，在步骤S1中，所述留白区仅外露有金属箔材。
优选地，所述切割边缘在所述有机材料涂覆区内产生。
优选地，所述切割边缘和所述电池浆料涂覆区的间距为0.05-1.5mm。
优选地，在步骤S2中，所述废料需进行回收；更优选地，所述回收在所述激光切割设备切割出极耳的同时进行或完成所述极耳切割后进行。
优选地，在步骤S3中，所述对辊工序和所述极片裁切工序同时进行或所述对辊工序完成后进行所述极片裁切工序。
本发明第二方面提供由上述方法制备得到的电池极片。
本发明所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，通过对辊前增加激光裁切设备对极片卷料进行不同方案的极耳裁切，可降低极耳所受应力，减少对辊工序断带裂边，从而降低锂离子电池生产对于金属箔材高品质的要求，实现生产成本的降低。同时有机材料涂覆区，一方面可以作为绝缘层防止正负极短路，另一方面由于有机材料涂层具有一定韧性，可增加金属箔材强度，减少因极耳裁切导致的极耳强度过低易产生裂口的问题。该方法操作简单稳定，易于改造与切换产品，含有有机材料涂层与不同方案裁切极耳制备的电池极片有利于加强锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1是本发明所述极片卷料A的局部结构示意图；
图2是本发明所述极片卷料B的局部结构示意图；
图3和图4是本发明所述极片卷料B裁切出不同倒角的电池极片的结构示意图。
附图标记说明
1极片卷料A 2有机材料涂覆区
3电池浆料涂覆区 4留白区
5废料 6极耳
7极耳倒角 8极片卷料B
9切割边缘 10电池极片
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种锂离子电池极片激光裁切制片方法，该方法包括以下步骤：
S1:将有机材料和电池浆料涂覆于金属箔材上得到极片卷料A1，所述极片卷料A1包括有机材料涂覆区2、电池浆料涂覆区3和留白区4，如图1所示；
S2:使用预先设定参数的激光切割设备对步骤S1所得极片卷料A1的有机材料涂覆区2和留白区4进行切割，切割出极耳6并产生切割边缘9，得到极片卷料B8和废料5；
S3:将步骤S2所得极片卷料B8经过对辊工序和极片裁切工序，得到电池极片10；
其中，在步骤S2中，所述极耳6与所述切割边缘9连接处产生极耳倒角7。
本发明所述的方法中，所述极耳倒角7没有特殊限定，只要是能使极片卷料B8对辊后极耳无裂口即可。在具体实施方式中，所述极耳倒角7如图2、图3和图4所示。
本发明所述的方法中，所述极耳6与所述电池极片10的制备数量没有特殊限制，只要是能在有限的极片卷料中产生最多的数量和最少的废料即可。
本发明所述的方法中，在步骤S1中，所述有机材料涂覆区2位于所述电池浆料涂覆区3和所述留白区4之间。
本发明所述的方法中，在步骤S1中，所述有机材料涂覆方式可以为本领域常规选择，优选情况下，所述有机材料涂覆方式为转移式涂布或挤压式涂布。
本发明所述的方法中，在步骤S1中，所述有机材料涂覆和所述电池浆料涂覆同时进行或分步进行。
所述有机材料的选择以及有机材料涂覆厚度没有特殊限制，只要是能使极片卷料B8对辊后极耳无裂口即可。
本发明所述的方法中，在步骤S1中，所述留白区4仅外露有金属箔材。
本发明所述的方法中，所述切割边缘9在有机材料涂覆区2内产生。
本发明所述的方法中，所述切割边缘9和所述电池浆料涂覆区3的间距为0.05-1.5mm；优选情况下，所述间距为0.05-1.5mm，具体地，所述间距可以为0.05mm、0.1mm、0.5mm、1mm或1.5mm。所述间距以字母K表示，如图2、图3和图4所示。
所述切割边缘9的形态没有特殊限制，只要是能使极片卷料B8对辊后极耳无裂口即可。在具体实施方式中，所述切割边缘9的形态为直边或斜边。
本发明所述的方法中，在步骤S2中，所述废料5需进行回收；
优选情况下，所述回收在所述激光切割设备切割出极耳6的同时进行或完成所述极耳6切割后进行。
本发明所述的方法中，在步骤S3中，所述对辊工序和所述极片裁切工序的进行顺序没有特殊限定，只要是便于生产的同时降低成本即可。优选情况下，所述对辊工序和所述极片裁切工序同时进行或所述对辊工序完成后进行所述极片裁切工序。
本发明第二方面提供由上述方法制备得到的电池极片。
本发明所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，通过对辊前增加激光裁切设备对极片卷料进行不同方案的极耳裁切，可降低极耳所受应力，减少对辊工序断带裂边，从而降低锂离子电池生产对于金属箔材高品质的要求，实现生产成本的降低。同时有机材料涂覆区，一方面可以作为绝缘层防止正负极短路，另一方面由于有机材料涂层具有一定韧性，可增加金属箔材强度，减少因极耳裁切导致的极耳强度过低易产生裂口的问题。该方法操作简单稳定，易于改造与切换产品，含有有机材料涂层与不同方案裁切极耳制备的电池极片有利于加强锂离子电池的安全性能。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
以下实施例1-4和对比例1-2中，金属箔材为同一等级同一规格的市售品，每卷长度一致，长度允许存在0-1米误差。
实施例1
S1:将电池浆料和有机材料采用挤压式涂布方式，先后涂覆于金属箔材上得到极片卷料A，极片卷料A包括有机材料涂覆区、电池浆料涂覆区和留白区；
S2:使用预先设定参数的激光切割设备对步骤S1所得极片卷料A的有机材料涂覆区和留白区进行切割，切割出至少一片极耳并产生切割边缘，得到极片卷料B和废料，切割边缘在有机材料涂覆区内产生，且切割边缘形态为与卷料B走带方向平行的直边，极耳倒角如图2所示，；
S3:将步骤S2所得极片卷料B在完成对辊工序后进行极片裁切工序，得到至少一块电池极片。
实施例2
按照实施例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述极耳倒角如图3所示。
实施例3
按照实施例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述极耳倒角如图4所示。
实施例4
按照实施例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述电池浆料和有机材料采用转移式涂布方式。
对比例1
按照实施例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述步骤S1不进行有机材料涂覆，只进行电池浆料涂覆，所述切割边缘在留白区内产生。
对比例2
按照实施例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述步骤S1由无机材料代替有机材料涂覆，所述切割边缘在无机材料涂覆区内产生。
对比例3
按照实施例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述步骤S3的对辊工序置于步骤S1中，在完成电池浆料和有机材料涂覆后进行。
对比例4
按照对比例1所述的方法制备电池极片，与之不同的是，所述步骤S3的对辊工序置于步骤S1中，在完成电池浆料涂覆后进行。
测试例
对实施例1-4和对比例1-2进行极片制片效率测试，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002446567800000071
Figure BDA0002446567800000081
通过表1的结果可以看出，采用本发明方法进行锂离子电池极片激光裁切制片，对辊工序没有产生断带，电池极片制片数量多废料少，明显具有更好的制片效率，实现了连续生产成本降低的效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1:将有机材料和电池浆料涂覆于金属箔材上得到极片卷料A（1），所述极片卷料A（1）包括有机材料涂覆区（2）、电池浆料涂覆区（3）和留白区（4）；
S2:使用预先设定参数的激光切割设备对步骤S1所得极片卷料A（1）的有机材料涂覆区（2）和留白区（4）进行切割，切割出极耳（6）并产生切割边缘（9），得到极片卷料B（8）和废料（5）；
S3:将步骤S2所得极片卷料B（8）经过对辊工序和极片裁切工序，得到电池极片（10）；
其中，在步骤S2中，所述极耳（6）与所述切割边缘（9）连接处产生极耳倒角（7）；
在步骤S1中，所述有机材料涂覆区（2）位于所述电池浆料涂覆区（3）和所述留白区（4）之间；
所述切割边缘（9）在所述有机材料涂覆区（2）内产生。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机材料涂覆方式为转移式涂布或挤压式涂布。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机材料涂覆和所述电池浆料涂覆同时进行或分步进行。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，在步骤S1中，所述留白区（4）仅外露有金属箔材。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，所述切割边缘（9）和所述电池浆料涂覆区（3）的间距为0.05-1.5mm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，在步骤S2中，所述废料（5）需进行回收。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，所述回收在所述激光切割设备切割出极耳（6）的同时进行或完成所述极耳（6）切割后进行。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池极片激光裁切制片方法，其特征在于，在步骤S3中，所述对辊工序和所述极片裁切工序同时进行或所述对辊工序完成后进行所述极片裁切工序。
9.权利要求1-8中任意一项所述方法制备得到的电池极片。
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