一種方形蓄電池兩側集流內芯的隔膜隔離方法

2023-09-11 06:49:35

專利名稱：一種方形蓄電池兩側集流內芯的隔膜隔離方法
技術領域：
本發明涉及蓄電池隔膜的隔離技術，特別是方形動力蓄電池兩側集流內芯的 隔膜隔離方式，屬於電池領域。 冃爾忟不
隨著電動汽車、電動工具等的興起，對蓄電池的質量和數量均提出了更高 要求。二次電池的性能很大程度取決於電池的內芯性能和結構，通常電池內芯 由正極、負極、隔膜和電解液等四部分組成。電池內芯隔膜的主要作用是隔離 電池正負極板、防止正負極板電子短路，浸潤電解液、提供正負極間的離子傳 輸途徑，起到吸液保液功能。
方形蓄電池在電動市場越來越受到人們的歡迎，而在方形蓄電池中，正負 極板均為矩形且採用疊片的方式組裝電池芯，正、負極板之間用隔膜隔開。在 傳統的方形蓄電池中，電池正、負極板的極耳均位於電池內芯的上端，這樣的 結構存在如下兩個主要的缺陷第一，正、負極極耳均分布在電池內芯的上側， 很容易引起內部短路；第二，此種結構非常不利於矩形平面極板充放電時的均
勻性極化，尤其是在大電流充放電的條件下，其不均勻極化會更加嚴重。為了 克服上述問題以及其他一些不利因素，本發明的研製者之一在"一種用平板電
極疊片製作的方形蓄電池"的專利(公開號CN 1750310A)中提出了正、負極 極板的極耳分別集中於電池內芯相對的兩側的電池內芯結構，該結構在保證兩 側極耳有足夠的電子導電能力的時候能夠很好的克服極板各處極化不均勻的現 象，同時由於不同極性的極耳分別位於電池內芯的兩側，不會存在正負極極耳之間的短路現象。顯然，這種兩側集流的內芯結構的關鍵是極耳處的導電能力 需要足夠強，通常情況下兩側的極耳需要在縱向方向上匯聚以提高電子導電能 力，而且，正、負極板真正重疊的位置僅為填充有活性物質漿料的區域，於是 電池隔膜如何隔離正、負極在該結構電池中顯得尤為重要，簡便、快速、可靠 的隔膜包封方式不僅可以提高電池的生產效率，而且可以提高電池的質量、穩 定性，降低電池的生產成本。
傳統的方形蓄電池內芯隔膜隔離技術有兩種第一，將正極極板裝入用電 池隔膜材料製成的隔膜袋中，然後將帶有隔膜袋的正極極板與負極極板交替疊 片製成電池芯；第二，在每一片正、負極之間用尺寸稍微大於極板尺寸的隔膜 將正、負極板隔離組裝成電池芯。在後一種隔離技術中，其穩定性顯然難以控 制，很容易出現因極板的錯位發生正、負極短路的現象，因此在高端動力型電 池中不予以採納。按照傳統的方形蓄電池內芯結構，其隔膜隔離技術主要採用 上面的第一種方法。然而，如果採用上述專利所述的兩側集流的方形蓄電池內 芯結構，這種傳統的隔膜隔離方式存在如下一些缺陷採用隔膜袋的技術包封 側面集流的極板不外乎兩種方式，即將整個極板和極耳自下而上包封或者是只 包封填充活性物質漿料的區域；如果將極片和極耳全部包封不僅浪費隔膜，而
且不利於包封有隔膜的極板極耳群在端側的匯聚；如果採用只包封填充活性物
質漿料的區域的方式，則不存在隔膜的大量浪費且可以解決包封有隔膜的極板 的極耳群在端側的匯聚問題，但是由於通常情況下只包封一種極性的極板，而 另一相反極性的極板並不需要包封隔膜，則在疊片時很容易發生未包封隔膜的 極板遠離極耳的一側與包封隔膜的極板的極耳接觸而發生短路現象，因而這種 方法可靠性差。
由上面分析可知，在兩側集流內芯的方形蓄電池中，傳統的隔膜隔離方式
存在一些難以彌補的問題。因此尋找新的、更為簡單可靠、更為經濟的隔膜隔
離正負極板的方式以適應新的內芯結構顯得非常重要。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對上面提到的方形蓄電池兩側集流疊片內 芯現有隔膜隔離技術存在的缺陷，提出一種方形蓄電池兩側集流內芯的隔膜隔 離方法，它採用連續摺疊式隔膜隔離方式，對於一個方形蓄電池芯採用一整條 矩形隔膜帶來回摺疊將電池芯的正、負極板填充有活性物質的部分隔開，並在 兩側分別留出正、負極極耳以便容易實現同極性極耳在側端的匯流，從而不僅 可顯著減少隔膜的大量裁減工作、減少隔膜的不必要浪費，同時還能提高電池 的可靠性以及匯流可操作性、有利於電池的大批量連續化穩定生產。
本發明的技術解決方案是，所述方形蓄電池兩側集流內芯的隔膜隔離方 法，按以下步驟實施
a. 根據電池設計，計算一個單體方形電池所需要的總隔膜面積，再按照極 板的高度算出一條用於一個電池的矩形隔膜帶的總長度和寬度數值；
b. 按照上述計算得到的總長度和寬度數值裁剪隔膜，得到一條完整的用於 一個電池的矩形隔膜帶4，該矩形隔膜帶4的寬度大於極板的高度；
c. 如圖2，將所述隔膜帶4平放在操作檯面上，在該隔膜帶4的一端放上一 片A極矩形極板3，該A極矩形極板3的極耳1位於隔膜帶4端部外側，並使隔膜帶4 超出該A極矩形極板3上、下兩端；
d. 如圖3，將所述隔膜帶4摺疊覆蓋在所述A極矩形極板3的上表面，再將一 片B極矩形極板6放在摺疊後的隔膜帶4上，該B極矩形極板6的極耳2對稱地位於 同所述A極矩形極板3的極耳1相對的另一側；並使所放置的上、下兩片矩形極板 的活性物質上漿部分完全重合；
所述A極是指正極或負極中的一種；B極是指與A極相反的極性，即負極或
正極；
f. 又將所述隔膜帶4摺疊覆蓋在所述B極矩形極板6的上表面;再將另一片A 極矩形極板3放在隔膜帶4上面，該矩形極板的極耳與步驟C中的A極矩形極板的 極耳位於同一側，並使該矩形極板與下面一塊矩形極板的活性物質上漿部分完 全重合；
g. 將隔膜帶4摺疊覆蓋在所述另一片A極矩形極板3的上表面;再將另一片 B極矩形極板6放在隔膜帶4上面，該矩形極板的極耳與步驟d中的B極矩形極板 的極耳位於同一側，並使該矩形極板與下面一塊矩形極板的活性物質上漿部分 完全重合；
h. 依次重複上述步驟f 、步驟g ;
i. 多次重複步驟h，直至得到需要的集流體分別在兩側的電池內芯。 以下對本發明做出進一步的說明。
圖l為方形蓄電池內芯各極板為分離狀態的原理結構示意圖，正、負極板相 間(交替)排列，正、負極集流體分別位於內芯相對兩側，正、負極板的重疊 位置為塗覆有活性物質漿料的區域。電池放電時，活性物質反應的電流匯聚在 兩側極耳流向外電路。
在本發明中，通過往復摺疊的隔膜隔離電池內芯的極板，得到如圖3所示的 截面圖；在這種內芯結構中，正、負極極耳分別分布在電池內芯的兩側，隔膜 將填充活性物質的極板區域很好的隔離開來，同時很好地避免了一種極性的極 板遠離極耳的一端與另一種極性的極板的極耳端發生短路的現象，而且，在這 樣的隔膜隔離技術中，隔膜很好的控制了極板之間的相互錯位現象，相當於起 到了極板定位的作用，使得正、負極填充活性物質的區域很好的重疊在一起，
進一步改善電池放電時(尤其是大電流放電)的電流均勻性分布。
在本發明中，兩側的極耳1和2均沒有被隔膜隔離(圖3所示)，這不僅減少了 隔膜的使用量，同時對於需要進行大電流放電的電池，可採用將同極性極耳同 時焊接在一個導電性足夠好的電極上，實現極耳群的有效匯流，以降低極耳上 的電壓降，使得電流在極耳上的一級分布足夠均衡，從而提高電池的輸出功率 特性。而且，這種隔膜隔離技術操作簡易，易於實現連續化、自動化的生產。
由以上可知，本發明為一種方形蓄電池兩側集流內芯的隔膜隔離方法，它 採用連續摺疊式隔膜隔離方式，對於一個方形蓄電池芯採用一整條矩形隔膜帶 來回摺疊將電池芯的正、負極板填充有活性物質的部分隔開，並在兩側分別留 出正、負極極耳以便容易實現同極性極耳在側端的匯流，從而不僅顯著減少了 隔膜的大量裁減工作、減少了隔膜的不必要浪費而提高了隔膜的利用率，同時 大大降低了正、負極短路的可能性而提高了電池的可靠性以及匯流可操作性； 它簡便快速、生產成本低，有利於電池的大批量連續化穩定生產。


圖l是兩側端集流電池極板疊片示意圖(極板為分離狀態)； 圖2是一種實施例的隔膜隔離方法示意圖3是本發明隔膜隔離電池內芯的圖1中A—A向截面結構示意圖。 在圖中
1——-A極(正極或負極)矩形極板的極耳，
2——B極(負極或正極)矩形極板的極耳，
3——A極矩形極板， 4——矩形隔膜帶， 5——隔膜摺疊線， 6—B極矩形極板。
具體實施例方式
本發明中，所述的隔膜隔離方法參見圖2所示。寬度略大於極板高度的矩形 (條狀)隔膜帶4平放在操作檯面上，將一片已經焊接好極耳l的極板放置在隔 膜上面，使極板塗覆活性物質的區域全部放於隔膜上面，使隔膜帶的右端略超 出活性物質塗覆區域，極耳l的大部分不與隔膜重疊；極板放置好後，將隔膜帶 沿著摺疊線5將左邊的隔膜向右摺疊並覆蓋極板，通常摺疊線5與圖2所示極板的
最左端一致;當隔膜帶向右摺疊且將極板覆蓋後，在隔膜帶上反向放置一片極
性與上述極板相反、活性物質填充區域尺寸一致的極板，該極板的極耳位於與 上述極板極耳相對的左端，並使得前後兩片極性相反的極板塗覆活性物質的區 域完全重疊，然後沿著該極板的右端將隔膜向左摺疊並在隔膜上面放置與第一 片極板極性相同的極板，且縱向上與第一片極板完全重疊，這樣反覆的堆放極 板、摺疊隔膜就可以得到滿足需要的電池內芯，並實現正負極的有效隔離。 本發明方法適應於所有採取兩側集流內芯結構的方形蓄電池，它不需要像
傳統的方形蓄電池隔膜熱封方式對每片極板進行隔膜包封；隔膜只將填充活性
物質的正、負極板有效隔離，而兩側同極性的極耳並沒有被隔膜隔離。
權利要求
1、一種方形蓄電池兩側集流內芯的隔膜隔離方法，其特徵是，它的步驟為a.根據電池設計，計算一個單體方形電池所需要的總隔膜面積，再按照極板的高度算出一條用於一個電池的矩形隔膜帶的總長度和寬度數值；b.按照上述計算得到的總長度和寬度數值裁剪隔膜，得到一條完整的用於一個電池的矩形隔膜帶(4)，該矩形隔膜帶4的寬度大於極板的高度；c.將所述隔膜帶(4)平放在操作檯面上，在該隔膜帶(4)的一端放上一片A極矩形極板(3)，該A極矩形極板(3)的極耳(1)位於隔膜帶(4)端部外側，並使隔膜帶(4)超出該A極矩形極板(3)上、下兩端；d.將所述隔膜帶4摺疊覆蓋在所述A極矩形極板(3)的上表面，再將一片B極矩形極板(6)放在摺疊後的隔膜帶(4)上，該B極矩形極板(6)的極耳(2)對稱地位於同所述A極矩形極板(3)的極耳(1)相對的另一側；並使所放置的上、下兩片矩形極板的活性物質上漿部分完全重合；所述A極是指正極或負極中的一種；B極是指與A極相反的極性；f.又將所述隔膜帶(4)摺疊覆蓋在所述B極矩形極板(6)的上表面；再將另一片A極矩形極板(3)放在隔膜帶(4)上面，該矩形極板的極耳與步驟C中的A極矩形極板的極耳位於同一側，並使該矩形極板與下面一塊矩形極板的活性物質上漿部分完全重合；g.將隔膜帶(4)摺疊覆蓋在所述另一片A極矩形極板(3)的上表面；再將另一片B極矩形極板(6)放在隔膜帶(4)上面，該矩形極板的極耳與步驟d中的B極矩形極板的極耳位於同一側，並使該矩形極板與下面一塊矩形極板的活性物質上漿部分完全重合；h.依次重複上述步驟f、步驟g；i.多次重複步驟h，直至得到需要的集流體分別在兩側的電池內芯。
全文摘要
一種方形蓄電池兩側集流內芯隔膜隔離方式，是由一定規格的條狀整體隔膜，採用摺疊式隔膜隔離方式將兩側端集流方形蓄電池內芯的正、負極板填充活性物質漿料的區域隔離開。本發明改進了傳統方形蓄電池隔膜隔離方式所需要的將某一類極板採用隔膜袋獨立包封的繁瑣方式，提高了隔膜的利用率，大大降低了正、負極短路的可能性，提高了生產可靠性。本發明所涉及技術簡便快速、生產成本低，是一種能夠降低方形蓄電池生產成本且適合於大批量連續化生產的隔膜隔離技術。
文檔編號H01M10/04GK101364638SQ20081003200
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月6日 優先權日2008年8月6日
發明者楊毅夫, 譚祖憲 申請人:湖南神舟科技股份有限公司