非矩形疊片電芯的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非矩形疊片電芯的制備方法，其包括步驟：制備k種疊片電芯單元，在k種疊片電芯單元中，至少有兩種疊片電芯單元制備中所采用的極片元件在形狀和/或大小上不同；將k種疊片電芯單元按照預(yù)定的順序疊置，得到非矩形疊片電芯。第i(i＝1,2….k)種疊片電芯單元的制備包括子步驟：設(shè)置疊片堆：疊片堆包括個(gè)疊片組，各疊片組包括mi個(gè)在形狀及大小上均相同的極片元件，ni≥2，mi≥2，疊片堆的全部疊片組的極片元件和相鄰的疊片組之間的墊片沿堆疊方向依次均位于成Z形的隔離膜中；在各墊片的位于隔離膜中的一端處使隔離膜斷開，以得到各疊片組中的極片元件和相應(yīng)的隔離膜形成的相應(yīng)的疊片電芯單元。
【專利說明】非矩形疊片電芯的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電化學(xué)儲(chǔ)能器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種非矩形疊片電芯的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池作為新能源領(lǐng)域最具代表性的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，在移動(dòng)電子設(shè)備、電 動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到了越來越廣的應(yīng)用。由于移動(dòng)電子設(shè)備中很多電子元器件的排布 經(jīng)常呈現(xiàn)出階梯形狀或其它不規(guī)則的形狀，因此留給電池的放置空間并不總是規(guī)則的長方 體，而現(xiàn)有的鋰離子電池一般都是規(guī)則的長方體形，使用在移動(dòng)電子設(shè)備中通常會(huì)造成內(nèi) 部空間的部分閑置浪費(fèi)。為此，業(yè)界提出將電池設(shè)計(jì)為非矩形，以提升電池部分在移動(dòng)電子 設(shè)備中的空間利用率，使相同外形尺寸的移動(dòng)電子設(shè)備獲得更大的體積與能量發(fā)揮。然而， 上述非矩形電池因?yàn)樾螤钐厥猓云渲苽涔に噺?fù)雜且低效。
[0003] 目前非矩形鋰離子電芯的制備工藝有如下兩種：
[0004] (1)疊片型電芯，即將正極極片和負(fù)極極片分切為預(yù)定的大小和/或形狀不同的 片狀，然后在分切后的正極極片和負(fù)極極片之間插入隔離膜，從而得到非矩形疊片電芯，這 里所述的隔離膜可以為與極片相應(yīng)的片狀、Z形或卷繞形。
[0005] (2)卷繞型電芯，即將正極極片和負(fù)極極片切割出預(yù)定的形狀，然后采用卷繞工藝 得到非矩形鋰離子電芯。
[0006] 其中在傳統(tǒng)的非矩形疊片型電芯的制備工藝中，需要按照預(yù)定的順序堆疊大小和 /或形狀不同的正極極片和負(fù)極極片，操作較繁瑣，生產(chǎn)效率有待提高，且對(duì)設(shè)備的校準(zhǔn)等 功能要求較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種非矩形疊片電芯的制備 方法，其能極大地提高制備非矩形疊片電芯的效率。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種非矩形疊片電芯的制備方法，其包括步驟： 制備k種疊片電芯單元，在k種疊片電芯單元中，至少有兩種疊片電芯單元制備中所采用的 極片元件在形狀和/或大小上不同；制備非矩形疊片電芯：將k種疊片電芯單元按照預(yù)定 的順序疊置，以得到非矩形疊片電芯。第i α = 1，2···. k)種疊片電芯單元的制備包括子步 驟：設(shè)置疊片堆：疊片堆包括個(gè)疊片組，各疊片組包括叫個(gè)在形狀及大小上均相同的極片 元件且各疊片組所包括的極片元件的數(shù)量相同或不同，其中2,相鄰的疊片組之 間設(shè)置有墊片，疊片堆的全部疊片組的極片元件和相鄰的疊片組之間的墊片沿堆疊方向依 次均位于成Z形的隔離膜中，墊片將與其相鄰的隔離膜的上下部分隔開；以及形成疊片電 芯單元：在各墊片的位于隔離膜中的一端處使隔離膜斷開，以使各墊片與各疊片組彼此能 夠分離，以得到各疊片組中的極片元件和相應(yīng)的隔離膜形成的相應(yīng)的疊片電芯單元，其中 各疊片電芯單元包括正極極片以及負(fù)極極片、或者單體電芯、或者單體電芯與正極極片和/ 或負(fù)極極片的組合，其中正極極片、負(fù)極極片、單體電芯統(tǒng)稱為極片元件，單體電芯由正極 極片、負(fù)極極片、以及間隔在正極極片和負(fù)極極之間的另一隔離膜構(gòu)成，且正極極片帶有正 極極耳，負(fù)極極片帶有負(fù)極極耳，在與疊片堆的堆疊方向和成Z形的隔離膜的折疊方向均 垂直的方向上，各疊片電芯單元的正極極耳負(fù)極極耳設(shè)置處于同一側(cè)或不同側(cè)。
[0009] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0010] 制備k種疊片電芯單元且在第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的制備中，通過采 用墊片，可以在一個(gè)疊片堆中設(shè)置多個(gè)疊片組，在各墊片的位于隔離膜中的一端處使隔離 膜斷開，以使各墊片與各疊片組彼此能夠分離，從而形成多個(gè)疊片電芯單元，這樣可以節(jié)省 輔助時(shí)間，由此極大地提高了采用Z形的隔離膜制備疊片電芯單元的效率，通過將得到的 疊片電芯單元按照預(yù)定的順序進(jìn)行疊置以得到非矩形疊片電芯，從而極大地提高了制備非 矩形疊片電芯的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 通過結(jié)合附圖參考下面的具體實(shí)施例，可以更好地理解本文在結(jié)構(gòu)和操作上的組 織及方式以及更多的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且在附圖中：
[0012] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的非矩形疊片電芯的制備方法的示意圖，其中（l)-(k)示出 第1至第k種疊片電芯單元的制備過程，其中處于最上方的為各疊片電芯單元制備中所采 用的極片元件的示意圖；
[0013] 圖2示出通過圖1獲得的非矩形疊片電芯；
[0014] 圖3為形成的具有三個(gè)疊片電芯單元（即k = 3)的非矩形疊片電芯的俯視圖；
[0015] 圖4為根據(jù)圖1制備的非矩形疊片電芯的其他結(jié)構(gòu)示意圖（k = 2);
[0016] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的第i種疊片電芯單元的制備的示意圖，其中 (a)-(d)示出各個(gè)步驟；
[0017] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的第i種疊片電芯單元的制備的示意圖，其中 (a)-(g)示出各個(gè)步驟；
[0018] 圖7示出圖6制備的疊片電芯單元的一實(shí)施例，其中正極極耳和負(fù)極極耳處于同 一側(cè)，同時(shí)為了便于示出墊片與隔離膜、極片元件的相對(duì)尺寸關(guān)系，示出了墊片，其中（a) 示出墊片，而（b)示出疊片電芯單元；
[0019] 圖8示出圖6制備的疊片電芯單元的一實(shí)施例，其中正極極耳和負(fù)極極耳處于相 對(duì)側(cè)；
[0020] 圖9示出圖5的（c)圖的替代實(shí)施例，其中采用熱板使隔離膜斷開；
[0021] 圖10示出根據(jù)本發(fā)明的疊片電芯單元的制備的一實(shí)施例，其中極片元件采用單 體電芯；
[0022] 圖11示出圖10采用的單體電芯的結(jié)構(gòu)；以及
[0023] 圖12示出不同形狀和/或大小的極片元件。
[0024] 其中，附圖標(biāo)記說明如下：
[0025] SPnSPf.SPi，...SPk 疊片堆 SQ，SCf SCV.. SCk 疊片電芯
[0026] SGd SG2,…SGi，…SGk疊片組 BC單體電芯
[0027] S堆疊方向 P正極極片
[0028] GI\，GT2... GTi，... GTk 墊片 N 負(fù)極極片
[0029] Lm長度 TP正極極耳
[0030] wm寬度 τΝ負(fù)極極耳
[0031] SEp SE2-SEi，…SEk隔離膜 PS施加機(jī)構(gòu)
[0032] F折疊方向 R輥
[0033] WSEi寬度 HP熱板
[0034] SE' i隔離膜 CT切刀

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面具體的說明描述多個(gè)示范性實(shí)施例且不意欲限制到明確公開的組合。因此， 除非另有說明，本文所公開的各種特征可以組合在一起而形成出于簡明目的而未示出的多 個(gè)另外組合。
[0036] 參照?qǐng)D1至圖12,根據(jù)本發(fā)明的非矩形疊片電芯的制備方法包括步驟：制備k種 疊片電芯單元，在k種疊片電芯單元SCpSQ、···.、SC k中，至少有兩種疊片電芯單元制備中 所采用的極片元件在形狀和/或大小上不同；制備非矩形疊片電芯：將k種疊片電芯單元 SQ、SC2、….、SCk按照預(yù)定的順序疊置，以得到非矩形疊片電芯。
[0037] 第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的制備包括子步驟：設(shè)置疊片堆：疊片堆SPJ 包括叫個(gè)疊片組SGp各疊片組Sh包括叫個(gè)在形狀及大小上均相同的極片元件且各疊片 組SGi所包括的極片元件的數(shù)量相同（參照?qǐng)D5、圖6、圖10)或不同，其中叫彡2,1?彡2, 相鄰的疊片組SGi之間設(shè)置有墊片GTp疊片堆SPi的全部疊片組SGi的極片元件和相鄰的 疊片組SGi之間的墊片GTi沿堆疊方向S依次均位于成Z形的隔離膜SEi中，墊片GTi將與 其相鄰的隔離膜SE i的上下部分隔開（參照?qǐng)D5和圖6);以及形成疊片電芯單元：在各墊 片GTi的位于隔離膜SEi中的一端處（在圖5中處于右側(cè)，而在圖6中處于左側(cè)）使隔離膜 SEi斷開，以使各墊片GTi與各疊片組Sh彼此能夠分離，以得到各疊片組Sh中的極片元件 和相應(yīng)的隔離膜SEi形成的相應(yīng)的疊片電芯單元SQ，其中各疊片電芯單元SQ包括正極極 片P以及負(fù)極極片N、或者單體電芯BC、或者單體電芯BC與正極極片P和/或負(fù)極極片N 的組合，其中正極極片P、負(fù)極極片N、單體電芯BC統(tǒng)稱為極片元件，單體電芯BC由正極極 片P、負(fù)極極片N、以及間隔在正極極片P和負(fù)極極片N之間的另一隔離膜SE'，構(gòu)成（參照 圖11)，且正極極片P帶有正極極耳T P，負(fù)極極片N帶有負(fù)極極耳TN，在與疊片堆SPi的堆疊 方向S和成Z形的隔離膜SEi的折疊方向F均垂直的方向上，各疊片電芯單元SQ的正極極 耳Tp和負(fù)極極耳T N設(shè)置處于同一側(cè)（參照?qǐng)D7)或不同側(cè)（參照?qǐng)D8)。
[0038] 在此需要說明的是，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于隔離膜SEi會(huì)存在著連續(xù)放卷的情況，所 以對(duì)于這種情況，可以在設(shè)置疊片堆SPi完成之后，在疊片堆SPi的堆疊尾端處將隔離膜SEi 切斷；當(dāng)然不限于此，如果隔離膜SEi的長度設(shè)置得精確，則無需在疊片堆SPi的堆疊尾端處 將隔離膜SEi切斷，換句話說，隔離膜SEi的長度正好滿足疊片堆SPi的要求。
[0039] 此外，為了使得疊片堆SPi的疊片組Sh不松散，優(yōu)選地，極片元件和墊片GTi沿折 疊方向F的位于成Z形的隔離膜SEi中的端部均接觸隔離膜SEi即所述端部被隔離膜SEi包 圍且接觸。當(dāng)然不限于此，可以視實(shí)際生產(chǎn)情況，極片元件和墊片GTi沿折疊方向F的位于 成Z形的隔離膜SEi中的端部可不接觸隔離膜即所述端部被隔離膜SEi包圍但不接觸（參 照?qǐng)D5和圖6)。
[0040] 在根據(jù)本發(fā)明的非矩形疊片電芯的制備方法中，通過采用墊片GTi，可以在疊片堆 SPi中設(shè)置多個(gè)疊片組SGi，在各墊片GTi的位于隔離膜SEi中的一端處使隔離膜SEi斷開， 以使各墊片GTi與各疊片組Sh彼此能夠分離，從而形成多個(gè)疊片電芯單元SQ，由此極大地 提高了采用Z形的隔離膜SEi制備疊片電芯單元SQ的效率。在這里需要說明的是，只要在 各墊片GTi的位于隔離膜SEi中的一端處使隔離膜SEi斷開就可以使各墊片GTi與各疊片組 SGi彼此能夠分離，而無需將各墊片GTi抽出。
[0041] 按照Z形的隔離膜SEi的形成方式的不同，在第i(i = 1，2···Α)種疊片電芯單元 的制備的設(shè)置疊片堆的步驟中，設(shè)置疊片堆的方式可包括下面的兩種方式。
[0042] 在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D5,在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè) 置疊片堆的子步驟中，設(shè)置疊片堆的方式為：設(shè)置第一個(gè)疊片組Sh :將第一個(gè)疊片組SGJA 第一個(gè)極片元件（在圖5中，第一個(gè)極片元件為正極極片P)放在隔離膜SEi的一個(gè)端部， 將隔離膜SEi翻折并附在第一個(gè)疊片組Sh的第一個(gè)極片元件上，再將第一個(gè)疊片組Sh的 第二個(gè)極片元件（在圖5中，第二個(gè)極片元件為負(fù)極極片N)置于翻折后的隔離膜SEi上， 將隔離膜SEi再次翻折并附在第一個(gè)疊片組Sh的第二個(gè)極片元件上，如此反復(fù)，直至在隔 離膜SEi上放上第叫個(gè)極片元件（在圖5中，第一個(gè)疊片組Sh的極片元件的數(shù)量為3個(gè)， 即 mi = 3)并翻折隔離膜SEi ;將墊片GTi置于隔離膜SEi上并將隔離膜SEi翻折；設(shè)置第二 個(gè)疊片組SGi :在翻折在墊片GTi上的隔離膜SEi上放置第二個(gè)疊片組SGi的第一個(gè)極片元 件（在圖5中第一個(gè)極片元件為正極極片P)，將隔離膜SEi翻折并附在第二個(gè)疊片組Sh 的第一個(gè)極片元件上，再將第二個(gè)疊片組Sh的第二個(gè)極片元件（在圖5中第二個(gè)極片元 件為負(fù)極極片N)置于翻折后的隔離膜SEi上，將隔離膜SEi再次翻折并附在第二個(gè)疊片組 Sh的第二個(gè)極片元件上，直至在隔離膜SEi上放上第二個(gè)疊片組Sh的第叫個(gè)極片元件并 將隔離膜SEi翻折（在圖5中，第二個(gè)疊片組SGi的極片元件的數(shù)量為3個(gè)，即叫=3);將 另一墊片GTi置于隔離膜SEi上并將隔離膜SEi翻折；以及如此反復(fù)，直至設(shè)置第叫個(gè)疊片 組SGi (在圖5中，疊片組SGi從下至上為4個(gè)，即叫=4)。
[0043] 在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D6,在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè) 置疊片堆的子步驟中，設(shè)置疊片堆的方式為：將隔離膜SEi使用多個(gè)輥R撐成Z形；將墊片 GTi以及各疊片組Sh的極片元件對(duì)應(yīng)插入成Z形的隔離膜SEp以使疊片堆SPi的全部疊片 組Sh的極片元件和相鄰的疊片組Sh之間的墊片GTi依次均位于成Z形的隔離膜SEi中； 以及將所述多個(gè)輥R抽出。本實(shí)施例可以使得疊片電芯單元SQ的制備過程的效率更高， 因?yàn)樵趯⒏綦x膜SEi使用多個(gè)輥R撐成Z形后，可以利用機(jī)械裝置（例如機(jī)械手）將全部 墊片GTi以及各疊片組Sh的極片元件同時(shí)對(duì)應(yīng)插入成Z形的隔離膜SE it)當(dāng)然，也可以分 多次將疊片堆SPi的全部疊片組SGi的極片元件和相鄰的疊片組SGi之間的墊片GTi插入Z 形的隔離膜SEi*。
[0044] 在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的 子步驟中，不同疊片組Sh所包括的極片元件的堆疊順序相同（參照?qǐng)D5、圖6)或不同。
[0045] 圖12給出了不同形狀和/或大小的極片元件，其中三角形的極片元件為單體電芯 且?guī)в袃蓚€(gè)極耳，而其他極片元件為正極極片或負(fù)極極片且僅帶有一個(gè)極耳。
[0046] 在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D5,在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè) 置疊片堆的子步驟中，各疊片組SGi中的處于最外兩側(cè)的極片元件均為正極極片P。
[0047] 在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D6,在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè) 置疊片堆的子步驟中，各疊片組Sh中的處于最外兩側(cè)的極片元件分別為正極極片P和負(fù) 極極片N。
[0048] 在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中，隔離 膜SEi的材質(zhì)可選自乙烯基聚合物及其共聚物、聚酰亞胺、聚酰胺類、聚酯、纖維素衍生物、 聚砜類中的至少一種。當(dāng)隔離膜SEi的材質(zhì)為乙烯基聚合物及其共聚物時(shí)，隔離膜SEi可以 為PP隔離膜、PE隔離膜或PP/PE/PP三層復(fù)合隔離膜。
[0049] 在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟制備的設(shè)置疊片 堆的子步驟中，隔離膜SEi的至少一個(gè)面上可具有粘結(jié)性涂層。在一實(shí)施例中，所述粘結(jié)性 涂層含有聚偏氟乙烯PVDF)。在一實(shí)施例中，所述粘結(jié)性涂層還含有無機(jī)顆粒。無機(jī)顆?？?為 A1203 或 Si02。
[0050] 在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟制備的設(shè)置疊片 堆的子步驟中，墊片GTi的材質(zhì)的剛度可為50GPa?300GPa，當(dāng)然不限于此，只要使得各墊 片GTi具有在承受后面所述的施加機(jī)構(gòu)PS的壓力時(shí)不產(chǎn)生塑性變形的強(qiáng)度即可。在一實(shí) 施例中，墊片GTi的材質(zhì)可為金屬或有機(jī)樹脂。金屬可選自鋁（A1)或不銹鋼。有機(jī)樹脂可 為亞克力樹脂。
[0051] 在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D5、圖6、圖7、圖9、圖10,在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片 電芯單元的制備步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中，各墊片GTi的長度Lm可不小于隔離膜SEi 的寬度WSEi，各墊片GTi的寬度WCTi可不小于上下兩個(gè)相鄰疊片組Sh的極片元件的最大寬 度。這樣可以使得在隔離膜SEi的至少一個(gè)面上具有粘結(jié)性涂層的情況下，各墊片GTi能有 效地將與其相鄰的隔離膜SEi的上下部分隔開并防止所述上下部分粘接到一起。
[0052] 當(dāng)然不限于此，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的制備步驟的設(shè)置疊 片堆的子步驟中，各墊片GTi的長度Lm可小于隔離膜SEi的寬度W SEi，各墊片GTi的WCTi可 小于上下兩個(gè)相鄰疊片組Sh的極片元件的最大寬度，只要各墊片GTi將與其相鄰的隔離膜 SEi的上下部分隔開即可。
[0053] 在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D5、圖6、圖7、圖9、圖10,在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片 電芯單元的步驟的形成疊片電芯單元的子步驟中，當(dāng)各墊片GTi的寬度WCTi大于上下兩個(gè)相 鄰疊片組SGi的極片元件的最大寬度時(shí)，可采用切割例如（在圖5、圖6中采用切刀CT)和 /或熱燙方式使各墊片GTi處的隔離膜SEi斷開。進(jìn)一步地，參照?qǐng)D9,在形成疊片電芯的子 步驟中，各墊片GTi的寬度W m大于上下兩個(gè)相鄰疊片組Sh的極片元件的最大寬度且在疊 片堆SPi沿折疊方向F的對(duì)應(yīng)一側(cè)突出上下兩個(gè)相鄰疊片組Sh的最大寬度的極片元件相 同的尺寸時(shí)，在沿折疊方向F的對(duì)應(yīng)一側(cè)采用熱燙方式在全部墊片GTi的位于隔離膜SEi中 的一端處一次性使隔離膜SEi斷開。進(jìn)一步地，參照?qǐng)D9,在制備第i(i = 1，2···Α)種疊 片電芯單元的步驟的形成疊片電芯單元的子步驟中，在沿折疊方向F的對(duì)應(yīng)一側(cè)采用熱燙 方式在全部墊片GTi的位于隔離膜SEi中的一端處一次性使隔離膜SEi斷開利用熱板HP來 實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，在在第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的制備的形成疊片電芯單元 的子步驟中，熱板HP的溫度為70°C?200°C。在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···.1〇種 疊片電芯單元的步驟的形成疊片電芯單元的子步驟中，當(dāng)各墊片GTi的寬度WCTi等于上下兩 個(gè)相鄰疊片組SGi的極片元件的最大寬度時(shí)，采用切割方式在各墊片GTi的位于隔離膜SEi 中的一端處使隔離膜SEi斷開。在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元 的步驟的形成疊片電芯單元的子步驟中，當(dāng)各墊片GTi的寬度WCTi小于上下兩個(gè)相鄰疊片組 Sh的極片元件的最大寬度時(shí)，采用切割方式在各墊片GTi的位于隔離膜SEi中的一端處使 隔離膜SEi斷開。在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的形成 疊片電芯單元的子步驟中，切割可為激光切割或機(jī)械切割。
[0054] 在根據(jù)本發(fā)明的非矩形疊片電芯的制備方法中，參照?qǐng)D5和圖6,制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟還包括在設(shè)置疊片堆和形成疊片電芯單元之間的子步驟： 壓制疊片堆：利用施加機(jī)構(gòu)PS沿堆疊方向S對(duì)疊片堆SPi施壓，以使疊片堆SPi的各疊片組 SGi中的極片元件與相應(yīng)的隔離膜SEi貼合在一起，其中各墊片GTi與相鄰的隔離膜SEi之 間不貼合在一起。采用壓制疊片堆的子步驟，一方面可對(duì)各疊片組Sh進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定和整 形，防止極片元件發(fā)生移動(dòng)和錯(cuò)位；另一方面，當(dāng)各墊片GTi的長度L m設(shè)置為不小于隔離 膜SEi的寬度WSEi且墊片GTi的Wm設(shè)置為不小于上下兩個(gè)相鄰疊片組Sh的極片元件的最 大寬度時(shí)，在壓制疊片堆SPi后，各墊片GTi與相鄰的隔離膜SEi之間不貼合在一起，且各墊 片GTi將與其相鄰的隔離膜SEi的上下部分隔開，隔離膜SEi的所述上下部分也不貼合在一 起，從而便于各墊片GTi與各疊片電芯單元SQ彼此分離。
[0055] 在一實(shí)施例中，在制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的壓制疊片堆的 子步驟中，施加機(jī)構(gòu)PS為熱壓機(jī)構(gòu)，利用熱壓機(jī)構(gòu)對(duì)疊片堆SPi熱壓。在一實(shí)施例中，熱壓 機(jī)構(gòu)采用的熱壓溫度為50°C?200°C、采用的熱壓的壓力為0. IMPa?1. 5MPa、熱壓時(shí)間為 Is?120s。進(jìn)一步地，當(dāng)隔離膜SEi的至少一個(gè)面上具有粘接性涂層時(shí)，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的壓制疊片堆的子步驟中，施加機(jī)構(gòu)PS沿堆疊方向S對(duì) 疊片堆SPi施壓時(shí)，使疊片堆SPi的各疊片組Sh中的極片元件與相應(yīng)的隔離膜SEi通過粘 接性涂層中的粘接劑粘接而貼合在一起，但各墊片GTi與相鄰的隔離膜SEi以及粘接性涂層 中的粘接劑之間彼此不粘接，從而各墊片GTi與相鄰的隔離膜SEi之間不貼合在一起?；?粘接性涂層，壓制后各疊片組Sh的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，因而也更加便于各墊片GTi與相鄰的隔 離膜SEi彼此分離，以得到各疊片電芯單元SQ，且便于對(duì)得到的各疊片電芯單元SQ進(jìn)行抓 取操作。優(yōu)選地，為了更好地保證各墊片61\與相鄰的隔離膜SEi以及粘接性涂層中的粘接 劑之間彼此不粘接，在一實(shí)施例中，各墊片GTi的上下兩面可具有防粘涂層。
[0056] 在這里需要說明的是，所述"貼合"是指疊片堆SPi的各疊片組Sh中的極片元件 與相應(yīng)的隔離膜SEi相互結(jié)合在一起而不脫離，從而使得各疊片組Sh的結(jié)構(gòu)規(guī)整并穩(wěn)固。 "不貼合"則是指各墊片GTi與相鄰的隔離膜SEi之間不結(jié)合在一起，從而便于各墊片GTi與 相鄰的隔離膜SEi彼此分離，以分開各疊片組SG it)
[0057] 在根據(jù)本發(fā)明的非矩形疊片電芯的制備方法中，制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電 芯單元的步驟還在形成疊片電芯單元之后包括子步驟：利用熱壓機(jī)構(gòu)對(duì)得到的疊片電芯單 元SQ進(jìn)行熱壓。進(jìn)一步地，熱壓機(jī)構(gòu)采用的熱壓溫度為50°C?200°C、采用的熱壓的壓力 為0. IMPa?1. 5MPa、熱壓時(shí)間為Is?120s，以使疊片電芯單元SCi的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。
[0058] 本文以具體實(shí)施例及示范性實(shí)施例說明了各個(gè)特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本文 后將作出處于隨附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的許多其它的實(shí)施例、修改、以及變形。
【權(quán)利要求】
1. 一種非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，包括步驟： 制備k種疊片電芯單元，其中第i α = 1，2···. k)種疊片電芯單元的制備包括子步驟： 設(shè)置疊片堆：疊片堆（SPi)包括叫個(gè)疊片組（SGi)，各疊片組（SGi)包括叫個(gè)在形狀 及大小上均相同的極片元件且各疊片組（SGJ所包括的極片元件的數(shù)量相同或不同，其中 化彡2,彡2,相鄰的疊片組（SGD之間設(shè)置有墊片（GTD，疊片堆（SPD的全部疊片組（SGJ 的極片元件和相鄰的疊片組（SGJ之間的墊片（GTJ沿堆疊方向（S)依次均位于成Z形的 隔離膜（SEJ中，墊片（GTJ將與其相鄰的隔離膜（SEJ的上下部分隔開；以及 形成疊片電芯單元：在各墊片（GTJ的位于隔離膜（SEJ中的一端處使隔離膜（SED斷 開，以使各墊片（GTJ與各疊片組（SGJ彼此能夠分離，以得到各疊片組（SGJ中的極片元 件和相應(yīng)的隔離膜（SEJ形成的相應(yīng)的疊片電芯單元（SQ)，其中各疊片電芯單元（SQ)包 括正極極片（P)以及負(fù)極極片（N)、或者單體電芯（BC)、或者單體電芯（BC)與正極極片（P) 和/或負(fù)極極片（N)的組合，其中正極極片（P)、負(fù)極極片（N)、單體電芯（BC)統(tǒng)稱為極片 元件，單體電芯（BC)由正極極片（P)、負(fù)極極片（N)、以及間隔在正極極片（P)和負(fù)極極片 (N)之間的另一隔離膜（SE\)構(gòu)成，且正極極片⑵帶有正極極耳（T P)，負(fù)極極片（N)帶有 負(fù)極極耳（ΤΝ)，在與疊片堆（SPJ的堆疊方向（S)和成Ζ形的隔離膜（SEJ的折疊方向（F) 均垂直的方向上，各疊片電芯單元（SCJ的正極極耳（T P)和負(fù)極極耳（TN)設(shè)置處于同一側(cè) 或不同側(cè)； 其中，在k種疊片電芯單元（SCi、SC2、……、SCk)中，至少有兩種疊片電芯單元制備中 所采用的極片元件在形狀和/或大小上不同； 制備非矩形疊片電芯：將k種疊片電芯單元（SQ、SC2、……、SCk)按照預(yù)定的順序疊 置，以得到非矩形疊片電芯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中，設(shè)置疊片堆的方式為： 設(shè)置第一個(gè)疊片組（SGJ :將第一個(gè)疊片組（SGJ的第一個(gè)極片元件放在隔離膜（SEJ 的一個(gè)端部，將隔離膜（SEJ翻折并附在第一個(gè)疊片組（SGJ的第一個(gè)極片元件上，再將第 一個(gè)疊片組（SGJ的第二個(gè)極片元件置于翻折后的隔離膜（SEJ上，將隔離膜（SEJ再次翻 折并附在第一個(gè)疊片組（SGJ的第二個(gè)極片元件上，如此反復(fù)，直至在隔離膜（SEJ上放上 第叫個(gè)極片元件并翻折隔離膜（SED ; 將墊片（GTJ置于隔離膜（SEJ上并將隔離膜（SEJ翻折； 設(shè)置第二個(gè)疊片組（SGJ :在翻折在墊片（GTJ上的隔離膜（SEJ上放置第二個(gè)疊片組 (SGJ的第一個(gè)極片元件，將隔離膜（SEJ翻折并附在第二個(gè)疊片組（SGJ的第一個(gè)極片元 件上，再將第二個(gè)疊片組（SGJ的第二個(gè)極片元件置于翻折后的隔離膜（SEJ上，將隔離膜 (SEJ再次翻折并附在第二個(gè)疊片組（SGJ的第二個(gè)極片元件上，直至在隔離膜（SEJ上放 上第二個(gè)疊片組（SGJ的第叫個(gè)極片元件并將隔離膜（SEJ翻折； 將另一墊片（GTJ置于隔離膜（SEJ上并將隔離膜（SEJ翻折；以及 如此反復(fù)，直至設(shè)置第叫個(gè)疊片組（SGD。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中，設(shè)置疊片堆的方式為： 將隔離膜（SEJ使用多個(gè)輥（R)撐成Z形； 將墊片（Gig以及各疊片組（SGi)的極片元件對(duì)應(yīng)插入成Z形的隔離膜（SEi)中，以使 疊片堆（SPJ的全部疊片組（SGJ的極片元件和相鄰的疊片組（SGJ之間的墊片（GTJ依次 均位于成Z形的隔離膜（SEJ中；以及 將所述多個(gè)輥（R)抽出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中， 隔離膜（SEJ的至少一個(gè)面上具有粘結(jié)性涂層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中， 墊片（GTJ的材質(zhì)的剛度為50GPa?300GPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i =1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的設(shè)置疊片堆的子步驟中，各墊片（GTD的長度（Lm) 不小于隔離膜（SED的寬度（W SEi)，各墊片（GTJ的寬度（WCTi)不小于上下兩個(gè)相鄰疊片組 (SGJ的極片元件的最大寬度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的形成疊片電芯單元的子步驟中， 當(dāng)各墊片（GTJ的寬度（WCTi)大于上下兩個(gè)相鄰疊片組（SGJ的極片元件的最大寬 度時(shí)，采用切割和/或熱燙方式在各墊片（GTJ的位于隔離膜（SEJ中的一端處使隔離膜 風(fēng)）斷開； 當(dāng)各墊片（GTJ的寬度（WCTi)等于上下兩個(gè)相鄰疊片組（SGJ的極片元件的最大寬度 時(shí)，采用切割方式在各墊片（GTJ的位于隔離膜（SED中的一端處使隔離膜（SEJ斷開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的形成疊片電芯單元的子步驟中，當(dāng)各墊片（GTJ的寬度 (Wm)大于上下兩個(gè)相鄰疊片組（SGJ的極片元件的最大寬度且在疊片堆（SPJ沿折疊方向 (F)的對(duì)應(yīng)一側(cè)突出上下兩個(gè)相鄰疊片組（SGJ的最大寬度的極片元件相同的尺寸時(shí)，在沿 折疊方向（F)的對(duì)應(yīng)一側(cè)采用熱燙方式在全部墊片（GTJ的位于隔離膜（SEJ中的一端處 一次性使隔離膜（SED斷開。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，制備第i (i =1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟還包括在設(shè)置疊片堆和形成疊片電芯單元之間的子步 驟： 壓制疊片堆：利用施加機(jī)構(gòu)（PS)沿堆疊方向（S)對(duì)疊片堆（SPJ施壓，以使疊片堆 (SPJ的各疊片組（SGJ中的極片元件與相應(yīng)的隔離膜（SEJ貼合在一起，其中各墊片（GTJ 與相鄰的隔離膜（SEJ之間不貼合在一起。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，在制備第i (i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟的壓制疊片堆的子步驟中，施加機(jī)構(gòu)（PS)為熱壓機(jī)構(gòu)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非矩形疊片電芯的制備方法，其特征在于，制備第i(i = 1，2···. k)種疊片電芯單元的步驟還在形成疊片電芯單元之后包括子步驟： 利用熱壓機(jī)構(gòu)對(duì)得到的疊片電芯單元（SCJ進(jìn)行熱壓。
【文檔編號(hào)】H01M10/0583GK104051792SQ201410313608
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】李聰, 何平, 林業(yè)立, 史仲, 周華利, 方宏新, 程文強(qiáng) 申請(qǐng)人:寧德新能源科技有限公司