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CN110364659A - 卷绕式电池的制造方法 - Google Patents

卷绕式电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种卷绕式电池的制造方法。此方法包括以下步骤：对集流体(current collector)进行表面电浆处理；将电极浆料涂布于集流体的表面以形成电极箔片；对隔离膜进行表面电浆处理，以提升隔离膜的亲水性；将多个金属导电柄排放并电性连接于电极箔片，这些电极箔片区分为多段，各段电极箔片对应至电芯卷；以及将隔离膜与电极箔片卷绕以形成电池。透过本发明所提供的卷绕式电池的制造方法，可以有效降低电芯卷的内部阻抗，同时维持卷绕式电池制程所具有的高良率、低成本的优点。

Description

卷绕式电池的制造方法
技术领域
本案是有关于一种软包电池的制造方法，尤其是关于一种卷绕式电池的制造方法。
背景技术
软包电池内部的电芯卷，主要由正负极片、隔离膜及电解液组成。
正负极片在电池内的排列与制作方式，分为卷绕式与叠片式两种制程，卷绕使电池制作流程较简易，电池良率高，价格便宜。缺点是电池内阻高，容易发热，充放电速度慢。若需要降低阻抗，大多选择流程较复杂，良率低，价格相对高的叠片式制程。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种卷绕式电池的制造方法，可有效降低电芯卷的内部阻抗，同时维持卷绕式电池制程的优点
本发明提供一种卷绕式电池的制造方法。此方法包括以下步骤：对一集流体(current collector)进行表面电浆处理；将一电极浆料涂布于集流体的表面以形成一电极箔片；对一隔离膜进行表面电浆处理，以提升隔离膜的亲水性；将多个金属导电柄排放并电性连接于电极箔片，这些电极箔片区分为多段，各段电极箔片对应至一电芯卷；以及将隔离膜与电极箔片卷绕以形成电池。
如前述，本发明所提供的卷绕式电池的制造方法是在卷绕式电池的制程中，对于集流体进行表面电浆处理以改善集流体与正(负)极材料间的接触阻抗；同时对于隔离膜进行表面电浆处理，以提升隔离膜的亲水性，降低隔离膜的离子阻抗；此外，并调整金属导电柄的设置方式缩短电子传递距离，以降低电子阻抗。因此，透过本发明所提供的卷绕式电池的制造方法，可以有效降低电芯卷的内部阻抗，同时维持卷绕式电池制程所具有的高良率，低成本的优点。
本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及图式作进一步说明。
附图说明
图1是本发明卷绕式电池的制造方法一实施例的流程图。
图2A至2F是本发明卷绕式电池的制造方法中，电极箔片的制造流程一实施例的示意图。
图3是图2A至2F的制造流程所制造的电极箔片一实施例的俯视示意图。
图4是本发明卷绕式电池的制造方法中，金属导电柄的设置方式第一实施例的示意图。
图5是本发明卷绕式电池的制造方法中，金属导电柄的设置方式第二实施例的示意图。
图6是本发明卷绕式电池的制造方法中，将隔离膜与电极箔片卷绕形成电池的制造步骤的示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和申请专利范围，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，图式均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的
图1是本发明卷绕式电池的制造方法一实施例的流程图。如图中所示，此方法包括以下步骤。
如步骤S1所示，首先，对集流体进行表面电浆处理；随后，如步骤S2所示，将电极浆料涂布于集流体的表面以形成电极箔片。前述电极箔片的制造流程在后续对应于图2A至2F的段落会有更详细的说明。
然后，如步骤S3所示，将多个金属导电柄排放并电性连接于电极箔片，这些电极箔片区分为多段，各段电极箔片对应至电芯卷。此金属导电柄设置步骤在后续对应于图4与图5的段落会有更详细的说明。
另一方面，如步骤S4所示，对一隔离膜进行表面电浆处理，以提升隔离膜的亲水性。最后，如步骤S5所示，将隔离膜与电极箔片卷绕以形成电池。前述对于隔离膜进行表面电浆处理的步骤与最后卷绕形成电池的步骤在后续对应于图6的段落会有更详细的说明。
图2A至2F是本发明卷绕式电池的制造方法中，电极箔片的制造流程一实施例的示意图。本实施例可适用于正极电极箔片或是负极电极箔片的制造流程。
如图2A所示，首先，对集流体(current collector)120进行表面电浆处理(surface plasma treatment)。此集流体120可以是铜箔或是铝箔。此表面电浆处理的步骤是利用大气电浆(atmosphere plasma)对集流体表面进行清洁，以降低集流体120与后续涂布的电极材料间的接口上的接触阻抗，并提升集流体120与电极材料的接合强度。大气电浆制程不需在密闭腔体内进行，并且可以直接整合在生产在线，有利于降低制造成本与时间。
接下来，如图2B所示，将电极浆料130涂布于集流体的表面。电极材料的构成成分为本技术领域所习知，在此不予赘述。随后，如图2C所示，执行烘烤步骤移除电极浆料130内的溶液，留下电极材料132。接下来，如图2D与图2E所示，利用滚轮逐步压实电极材料134,136，以形成电极箔片110。此电极箔片110由集流体120与形成于集流体120上的电极材料136构成。
本实施例的电极材料经过两道辗压步骤(对应于图2D与图2E)，以形成电极箔片110。不过，本发明并不限于此。依据实际状况与需求(如电极箔片厚度、电极材料特性等)，本发明的制造方法亦可只对于电极材料施以一道辗压步骤，或是使用更多道辗压步骤。
随后，如图2F所示，在完成前述辗压步骤后，随即对电极箔片110进行表面电浆处理，以清洁其表面。如此，即完成电极箔片110的准备工作。
图3是前述图2A至2F的制造流程所制造的电极箔片一实施例的俯视示意图。如图中所示，此电极箔片110的电极材料136分段形成于集流体120上，而将电极箔片110区分为多段112，而每段电极箔片112对应至一个电芯卷。也就是说，每段电极箔片112会被裁切卷绕至各个电芯卷。
进一步来说，就制程上而言，前述图2B的电极浆料涂布步骤是采间歇涂布的方式。也就是在涂布过程中，每次间隔一定距离或一定时间，就会暂停供应电极浆料130，以形成每段电极材料136间的空白区114。
其次，虽然图2A至2F仅显示单面涂布电极材料的制造流程，不过，本发明并不限于此。此电极箔片110可以是单面涂布，亦可以采双面涂布。若需要双面涂布，可利用图2A与图2B的步骤，先完成单面的表面电浆处理与电极浆料涂布步骤后，再进行另一面的步骤；若是设备许可，也可以同时进行双面电浆处理与双面涂布步骤。
图4是本发明卷绕式电池的制造方法中，金属导电柄的设置方式一第一实施例的示意图。如图中所示，在完成如图3所示的电极箔片110的制造流程后，随即将多个金属导电柄140以一默认顺序重复地排放于电极箔片110的空白区114，并使这些金属导电柄140电性连接于电极箔片110。就一实施例而言，可利用超音波焊接或熔接制程，将金属导电柄140电性连接至电极箔片110的集流体120。
一实施例中，为了降低金属导电柄140与电极箔片110(特别是集流体120)间的接触阻抗，提升其接合强度，在执行焊接或熔接制程前，可先对电极箔片110进行表面电浆处理以清洁集流体120表面。
在本实施例中，各段电极箔片112上设置有二个金属导电柄140，分别位于各段电极箔片112前端与后端的空白区114。不过，本发明并不限于此。在其他实施例中，依据实际需要，各段电极箔片112上可以设置更多数量的金属导电柄140，以缩短集流体120上的电子流动至金属导电柄140的距离，以降低电子阻抗。此外，这些金属导电柄140也不限于设置在各段电极箔片112的前端与后端位置。举例来说，如图5所示，在本发明的金属导电柄140设置方式的第二实施例中，各段电极箔片112除了原本具有的空白区114外，在电极材料236的中间部分还形成额外二个空白区214以设置金属导电柄140，缩短集流体120上的电子流动至金属导电柄140的距离。
一实施例中，这两个空白区214可以形成于各段电极箔片112长度方向的1/3与2/3处，或是形成于各段电极箔片112长度方向的1/4与3/4处，以缩短集流体120上的电子流动至金属导电柄140的距离。
图6是本发明卷绕式电池的制造方法中，将隔离膜150与电极箔片110a,110b卷绕以形成电池100的制造步骤的示意图。如图中左侧所示，在进行卷绕程序前，此制造流程会对隔离膜150进行表面电浆处理，以提升隔离膜150的亲水性，藉以降低隔离膜150的离子阻抗；同时，此制造流程也会利用大气电浆对电极箔片110a,110b进行表面清洁，以降低接触阻抗。
在本实施例中，前述对于隔离膜150进行表面电浆处理的步骤，以大气电浆制程对隔离膜150进行表面电浆处理，增加隔离膜150的表面粗糙度，以提升隔离膜的亲水性。在本实施例中，此隔离膜150可以是高分子膜。而依据实际需要，在隔离膜的表面可以额外覆盖胶层或是陶瓷材料层。
如图中右侧所示，隔离膜150与设置有金属导电柄140a,140b的电极箔片110a,110b卷绕形成电池100。具体来说，此制造步骤使用二个隔离膜150与二个电极箔片110a,110b(一个正极膜片与一个负极膜片)交替堆叠卷绕，并在卷绕至预定尺寸后，进行裁切、固定步骤，以形成电池100。此外，设置于电极箔片110a,110b上的多个金属导电柄140a,140b会再进行连接，以构成电池100的正极与负极。此电池100可用于锂离子电池，或是其他适合使用卷绕式制程的电池。
如前述，本发明所提供的卷绕式电池的制造方法在卷绕式电池的制程中，对于集流体进行表面电浆处理以改善集流体与正(负)极材料间的接触阻抗；同时对于隔离膜进行表面电浆处理，以提升隔离膜的亲水性，降低隔离膜的离子阻抗；此外，并调整金属导电柄的设置方式缩短电子传递距离，以降低电子阻抗。因此，透过本发明所提供的卷绕式电池的制造方法，可以有效降低电芯卷的内部阻抗，同时维持卷绕式电池制程所具有的高良率、低成本的优点。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种卷绕式电池的制造方法，其特征在于，包含：
对集流体进行表面电浆处理；
将电极浆料涂布于上述集流体的表面以形成电极箔片；
对隔离膜进行表面电浆处理；
将多个金属导电柄排放并电性连接于上述电极箔片，上述电极箔片区分为多段，各段上述电极箔片对应至电芯卷；以及
将上述隔离膜与上述电极箔片卷绕以形成电池。
2.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，对上述集流体进行表面电浆处理的步骤是以大气电浆制程对上述集流体表面进行清洁。
3.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，将上述这些金属导电柄排放并电性连接于上述电极箔片的步骤，是将多个上述金属导电柄以默认顺序重复地排放于上述电极箔片的多段，并且各段上述电极箔片上设置有至少二个上述金属导电柄。
4.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，对上述隔离膜进行表面电浆处理的步骤是以大气电浆制程对上述隔离膜进行表面电浆处理。
5.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，上述电极箔片是正极电极箔片或是负极电极箔片。
6.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，在将上述电极浆料涂布于上述集流体表面的步骤后，还包括烘烤及压实上述电极浆料，以形成上述电极箔片。
7.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，对上述隔离膜进行表面电浆处理的步骤是以大气电浆制程增加上述隔离膜的表面粗糙度。
8.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，上述卷绕式电池是锂离子电池。
9.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，上述集流体是铜箔或是铝箔。
10.根据权利要求1所述的卷绕式电池的制造方法，其特征在于，上述隔离膜是高分子膜。
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