一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺的制作方法

一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺
【技术领域】
1.本技术涉及一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，属于动力电池技术领域。

背景技术：

2.在动力电池中，常规有软包电池、方壳电池和圆柱形电池三种。其中软包电池可做到厚度较薄的程度，厚度可以做到5mm-12mm。而非常规的电池，如刀片电池。其采用传统铝壳包装，长度方向为1000mm左右、宽度方向为120mm左右、厚度在10mm左右，外观为长条形，形式刀片。由于刀片电池的单体比能量高、散热效果好、空间利用率高，因此刀片电池在高比能、高倍率的放电模式下运用越来越有市场。
3.但在现有技术中，刀片电池的尺寸受电芯的工艺限制，大尺寸电芯以现有的结构和生产方式易在生产过程中发生弯曲，导致界面层被破坏，因此刀片电池在宽度方向不能做到任意大尺寸。而其他的传统电池，也只能做到a4纸大小，厚度一般为9mm-15mm，无法满足市场对于大尺寸动力电池的需求。
4.因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种适用于大尺寸超薄方片形高分子动力电池的含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺。
6.本技术的目的是通过以下技术方案实现：一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，适用于制备大尺寸超薄方片形高分子动力电池的电芯，包括：
7.制作包括第一非极性隔膜和位于所述第一非极性隔膜两侧的第一正极导电高分子界面管理层膜的正极高分子界面管理层膜；
8.制作包括第二非极性隔膜和位于所述第二非极性隔膜两侧的第二负极导电高分子界面管理层膜的负极高分子界面管理层膜；
9.将正极活性物质、正极粘合剂、正极导电剂制成的阴极浆料单面涂覆在所述正极高分子界面管理层膜上制成正极膜；
10.将负极活性物质、负极粘合剂、负极导电剂制成的阳极浆料单面涂覆在所述负极高分子界面管理层膜上制成负极膜；
11.将所述正极膜涂覆有所述正极活性物质的一侧、正极极流体铝网、及另一个所述正极膜涂覆有所述正极活性物质的一侧热复合压合成正极单元卷，之后切割极耳，制成正极单元；
12.将所述负极膜有所述负极活性物质的一侧、负极极流体铜网、及另一个所述负极膜有所述负极活性物质一侧热复合压合成负极单元卷，之后切割极耳，制成负极单元；
13.通过叠片机机械手抓片，将若干所述正极单元和所述负极单元交错反向堆叠在一起组成电芯；
14.将堆叠集成后的所述电芯进行包胶、热平压。
15.进一步地，所述第一非极性隔膜和所述第二非极性隔膜的材质为pe、pp、pet、peo、pan、pa、pi、芳纶中的至少一种。
16.进一步地，所述正极单元卷在所述热复合压合过程中依次通过第一加热区、第二加热区、及第三加热区；
17.所述第一加热区温度为60℃～90℃，所述第二加热区温度为90℃～110℃，所述第三加热区温度为110℃～120℃。
18.进一步地，所述正极膜中的所述正极活性物质、所述正极导电剂和所述正极粘合剂的组分比为94：4：2。
19.进一步地，所述正极极流体铝网的厚度为0.01mm～0.015mm。
20.进一步地，所述负极单元卷在所述热复合压合过程中依次通过第四加热区、第五加热区、及第六加热区；
21.所述第四加热区温度为90℃～110℃，所述第五加热区温度为110℃～125℃，所述第六加热区温度为125℃～130℃。
22.进一步地，所述负极膜中的所述负极活性物质、所述负极导电剂和所述负极粘合剂的组分比为95：3：2。
23.进一步地，所述负极极流体铜网的厚度为0.06mm～0.015mm。
24.进一步地，所述第三加热区上设有正极压辊，所述正极压辊设置有两个，两个所述正极压辊之间形成用于供所述正极单元卷穿过的第一间隙，所述正极压辊的温度为110℃～120℃；
25.所述第六加热区上设有负极压辊，所述负极压辊设置有两个，两个所述负极压辊之间形成用于供所述负极单元卷穿过的第二间隙，所述负极压辊的温度为125℃～130℃。
26.进一步地，所述电芯在进行所述热平压时，依次通过第七加热区、第八加热区、及第九加热区；
27.所述第七加热区温度为80℃～100℃，所述第八加热区温度为100℃～120℃，所述第九加热区温度为120℃～140℃。
28.与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术通过正极高分子界面管理层膜和负极高分子界面管理层膜之间产生高分子聚合粘化反应使整个电芯热固化形成一个平整板状且具有械强度和刚性的整体，整个电芯的界面层性能稳定。使得电芯各界面高度融合固化不易发生界面脱落，且不易在电池的充放电时产生电芯各界面分离的问题，为大尺寸电池的制作提供了电芯的技术条件，使得使用该电芯制作出的电池能量密度更高、性能更安全。
【附图说明】
29.图1是实施例中一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺的流程示意图。
30.图2是图1所示实施例中电芯的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.1-正极单元，11-正极高分子界面管理层膜，111-第一正极导电高分子界面管理层膜，112-第一非极性隔膜，113-正极活性物质；
33.2-负极单元，21-负极高分子界面管理层膜，211-第二非极性隔膜，212-第二负极导电高分子界面管理层膜，213-负极活性物质。
【具体实施方式】
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本技术的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
35.本技术中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
37.请参阅图1至图2所示，本技术实施例公开一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，适用于制备大尺寸超薄方片形高分子动力电池的电芯，包括：
38.s1：制作包括第一非极性隔膜112和位于所述第一非极性隔膜112两侧的第一正极导电高分子界面管理层膜111的正极高分子界面管理层膜11：
39.具体的，准备第一非极性隔膜112，第一非极性隔膜1125由pe、pp、pet、peo、pan、pa、pi、芳纶中至少一种组分制成，本实施例中第一非极性隔膜112由pe制成，将第一正极导电高分子浆料涂覆在第一非极性隔膜112两侧形成第一正极导电高分子界面管理层膜111，第一正极导电高分子界面管理层膜111由pvdf-hfp、固态电解质、第三粘合剂、第三导电剂、纳米氧化物组成，第三粘合剂选用pvdf，其为极性高分子骨架相；pvdf-hfp为极性非晶相导电高分子组，以连续状态存在于第一非极性隔膜112表面和粘合剂的微孔中。固态电解质包括但不限于勃姆石、llzo、镶嵌有氟化锂的pim-1、li0.33la0.56tio3等。固态电解质以连续状态存在于第一非极性隔膜112表面和微孔内。其中，第三导电剂包括但不限于vfcf、spuer-li、s－o、ks－6、ks－15、sfg－6、sfg－15、350g、乙炔黑(ab)、科琴黑(kb)、气相生长碳纤维(vgcf)、碳纳米管(cnt)中的任意一种，vfcf可通过改性或引入其他离子，如在vgcf表面引入氟离子，通过化学反应使其与活性材料和极流体之间具有更好的相容性。spuer-li可以替换成如科琴黑ecp、乙炔黑、碳纳米管、ks-6、等；或不替换，选用其中超过两种的第三导电剂。
40.在本实施例中，第一非极性隔膜112的厚度为0.005mm，第一正极导电高分子浆料的涂覆厚度为0.0015mm，正极高分子界面管理层膜11的厚度为0.008mm。
41.s2：制作包括第二非极性隔膜211和位于所述第二非极性隔膜211两侧的第二负极导电高分子界面管理层膜212的负极高分子界面管理层膜21：
42.准备第二非极性隔膜211，第二非极性隔膜211由pe、pp、pet、peo、pan、pa、pi、芳纶
中至少一种组分制成，本实施例中，第二非极性隔膜21116由pe制成。
43.将第二负极导电高分子浆料涂覆在第二非极性隔膜211两侧形成第二负极导电高分子界面管理层膜212，第二负极导电高分子界面管理层膜212由第四粘合剂、第四导电剂、及纳米氧化物组成。其中第四导电剂包括但不限于vfcf、spuer-li、导电炭黑sp、科琴黑ecp、乙炔黑、碳纳米管、sfg-6中的任意一种，
44.在本实施例中，第二非极性隔膜211的厚度为0.005mm，第二正极导电高分子浆料的涂覆厚度为0.0015mm，负极高分子界面管理层膜21的厚度为0.008mm。
45.s3：将正极活性物质113、正极粘合剂、正极导电剂制成的阴极浆料单面涂覆在所述正极高分子界面管理层膜11上制成正极膜：
46.具体的，将正极活性物质113、正极粘合剂、正极导电剂制成的阴极浆料涂覆在正极高分子界面管理层膜11单面涂布，制成含有正极活性物质113的正极高分子界面管理层膜11。
47.其中，正极活性物质113选用磷酸铁锂lfp，正极导电剂选用导电炭黑，正极粘合剂选用pvdf，正极活性物质113、正极导电剂和正极粘合剂以94：4：2比例，在nmp(n一甲基吡咯烷酮)中制成阴极浆料，再将阴极浆料用辊涂的方式均匀涂布于正极高分子界面管理层膜11上，在120摄氏度下真空干燥16h，制成正极膜。
48.s4：将负极活性物质213、负极粘合剂、负极导电剂制成的阳极浆料单面涂覆在所述负极高分子界面管理层膜21上制成负极膜；
49.将负极活性物质213、负极粘合剂、负极导电剂制成的阳极浆料涂覆在负极高分子界面管理层膜21单面涂布，制成含有负极活性物质213的负极高分子界面管理层膜21。
50.其中，负极活性物质213选用中间相碳微球mcmb，负极导电剂选用导电炭黑，负极粘合剂选用pvdf，负极活性物质213、负极导电剂和负极粘合剂以95：3：2比例，在nmp(n一甲基吡咯烷酮)中制成阳极浆料，采用单面涂布工艺，将阳极浆料用辊涂的方式均匀涂布于负极高分子界面管理层膜21单面上，在120摄氏度下真空干燥16h，后辊压成负极膜。
51.s5：将所述正极膜涂覆有所述正极活性物质113的一侧、正极极流体铝网、及另一个所述正极膜涂覆有所述正极活性物质113的一侧热复合压合成正极单元卷，之后切割极耳，制成正极单元1：
52.具体的，将含有正极高分子界面管理层膜11的正极膜有活性物质的一面、正极极流体铝网、及另一个含有正极高分子界面管理层膜11的正极膜有活性物质的一面三者在热复合机上热复合压合成正极单元卷，之后切割极耳，并切割成正极单元1。
53.正极高分子界面管理层膜11、正极极流体铝网、及另一个正极高分子界面管理层膜11在热复合时，依次通过热复合机上的第一加热区、第二加热区、及第三加热区，在本实施例中，第一加热区的温度为60℃～90℃，第二加热区的温度为90℃～110℃，第三加热区的温度为110℃～120℃。并且第三加热区设有正极压辊，正极压辊设有两个，且两个正极压辊之间形成了用于供正极单元1卷穿过的第一间隙，正极压辊温度为110℃～120℃，以通过正极压辊来辊涂压合正极单元卷。
54.正极极流体铝网采用网状结构的目的在于，正极极流体铝网两侧的正极膜可以通过网状结构的空隙更好的与正极极流体铝网贴合在一起，保证热复合的效果。
55.在本实施例中，正极极流体铝网的厚度为0.01mm～0.015mm。
56.s6：将所述负极膜有所述负极活性物质213的一侧、负极极流体铜网、及另一个所述负极膜有所述负极活性物质213一侧热复合压合成负极单元卷，之后切割极耳，制成负极单元2：
57.将含有负极高分子界面管理层膜21的负极膜有活性物质的一面、负极极流体铜网、及含有负极高分子界面管理层膜21的负极膜有活性物质的一面三者在热复合机上热复合压合成负极单元卷，之后切割极耳，并切割成负极单元2。
58.负极高分子界面管理层膜21、负极极流体铜网、及另一个负极高分子界面管理层膜21在热复合时，依次通过热复合机上的第四加热区、第五加热区、及第六加热区，在本实施例中，第四加热区温度为90℃～110℃，第五加热区温度为110℃～125℃，第六加热区温度为125℃～130℃，并且在第六加热区设有负极压辊，负极压辊设有两个，且两个负极压辊之间形成了用于供负极单元卷穿过的第二间隙，负极压辊温度为125℃～130℃，以通过负极压辊来辊涂压合负极单元卷。
59.负极极流体铜网采用网状结构的目的在于，负极极流体铝网两侧的负极膜可以通过网状结构的空隙更好的与负极极流体铜网贴合在一起，保证热复合的效果。
60.在本实施例中，负极极流体铜网的厚度为0.06mm～0.015mm。
61.s7：通过叠片机机械手抓片，将若干所述正极单元1和所述负极单元2交错反向堆叠在一起组成电芯。
62.s8：将堆叠集成后的所述电芯进行包胶、热平压：
63.具体的，在电芯热平压时，依次通过第七加热区、第八加热区、第九加热区。在本实施例中，第七加热区温度为80℃～100℃，第八加热区温度为100℃～120℃，第九加热区温度为120℃～140。
64.在热平压后，电芯经一级活化，干燥后装入铝塑复合袋或电池外壳内，再进行二级活化及封口。
65.上述仅为本技术的一个具体实施方式，其它基于本技术构思的前提下做出的任何改进都视为本技术的保护范围。

技术特征：

1.一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，适用于制备大尺寸超薄方片形高分子动力电池的电芯，其特征在于，包括：制作包括第一非极性隔膜和位于所述第一非极性隔膜两侧的第一正极导电高分子界面管理层膜的正极高分子界面管理层膜；制作包括第二非极性隔膜和位于所述第二非极性隔膜两侧的第二负极导电高分子界面管理层膜的负极高分子界面管理层膜；将正极活性物质、正极粘合剂、正极导电剂制成的阴极浆料单面涂覆在所述正极高分子界面管理层膜上制成正极膜；将负极活性物质、负极粘合剂、负极导电剂制成的阳极浆料单面涂覆在所述负极高分子界面管理层膜上制成负极膜；将所述正极膜涂覆有所述正极活性物质的一侧、正极极流体铝网、及另一个所述正极膜涂覆有所述正极活性物质的一侧热复合压合成正极单元卷，之后切割极耳，制成正极单元；将所述负极膜有所述负极活性物质的一侧、负极极流体铜网、及另一个所述负极膜有所述负极活性物质一侧热复合压合成负极单元卷，之后切割极耳，制成负极单元；通过叠片机机械手抓片，将若干所述正极单元和所述负极单元交错反向堆叠在一起组成电芯；将堆叠集成后的所述电芯进行包胶、热平压。2.根据权利要求1所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述第一非极性隔膜和所述第二非极性隔膜的材质为pe、pp、pet、peo、pan、pa、pi、芳纶中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述正极单元卷在所述热复合压合过程中依次通过第一加热区、第二加热区、及第三加热区；所述第一加热区温度为60℃～90℃，所述第二加热区温度为90℃～110℃，所述第三加热区温度为110℃～120℃。4.根据权利要求3所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述正极膜中的所述正极活性物质、所述正极导电剂和所述正极粘合剂的组分比为94：4：2。5.根据权利要求4所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述正极极流体铝网的厚度为0.01mm～0.015mm。6.根据权利要求5所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述负极单元卷在所述热复合压合过程中依次通过第四加热区、第五加热区、及第六加热区；所述第四加热区温度为90℃～110℃，所述第五加热区温度为110℃～125℃，所述第六加热区温度为125℃～130℃。7.根据权利要求6所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述负极膜中的所述负极活性物质、所述负极导电剂和所述负极粘合剂的组分比为95：3：2。
8.根据权利要求7所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述负极极流体铜网的厚度为0.06mm～0.015mm。9.根据权利要求6所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述第三加热区上设有正极压辊，所述正极压辊设置有两个，两个所述正极压辊之间形成用于供所述正极单元卷穿过的第一间隙，所述正极压辊的温度为110℃～120℃；所述第六加热区上设有负极压辊，所述负极压辊设置有两个，两个所述负极压辊之间形成用于供所述负极单元卷穿过的第二间隙，所述负极压辊的温度为125℃～130℃。10.根据权利要求6所述的一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，其特征在于，所述电芯在进行所述热平压时，依次通过第七加热区、第八加热区、及第九加热区；所述第七加热区温度为80℃～100℃，所述第八加热区温度为100℃～120℃，所述第九加热区温度为120℃～140。

技术总结

本申请涉及一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺，包括：制作正极高分子界面管理层膜；制作负极高分子界面管理层膜；将阴极浆料单面涂覆在正极高分子界面管理层膜上制成正极膜；将阳极浆料单面涂覆在负极高分子界面管理层膜上制成负极膜；将正极膜、正极极流体铝网、及另一个正极膜热复合成正极单元；将负极膜、负极极流体铜网、及另一个负极膜热复合成负极单元；将若干正极单元和负极单元交错反向堆叠在一起组成电芯；将堆叠集成后的电芯进行包胶、热平压，从而使得电芯各界面高度融合固化，不易在电池的充放电时产生电芯各界面分离的问题，为大尺寸电池的制作提供了电芯的技术条件，使用该电芯制作出的电池能量密度更高、性能更安全。性能更安全。性能更安全。