一种扣式锂电池负极、制备方法及设备

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及扣式电池的锂片结构及制备。

背景技术

锂离子扣式电池通常是由正极壳、正极片、隔膜、电解液、锂片、垫片、弹片和负极壳组成。目前市面上锂离子扣式电池的组装方法如图1所示，是先在正极壳上依次放入正极片、隔膜、电解液、锂片、垫片、弹片和负极壳，然后将整个电池放入封口机进行封口处理，利用正极壳的上边缘将负极壳沿密封圈包住，完成锂离子扣式电池的组装。

其中使用的锂片是事先制备好的，由于锂金属片质地较软，具有良好的黏粘性，传统制备锂片并保存运输的过程中，锂片需要堆叠，极其容易发生弯折扭曲等现象，在取用过程中镊子与锂片接触部分会发生变形，且多个锂片发生粘连，导致取用时不便，降低了锂片的利用率。而且，由于在扣式电池封口的过程中，锂片是由人工或机器放置到垫片上， 锂片容易偏离电池中心，导致锂片与正极壳接触，造成电池短路等问题。

中国专利文献CN201936941U公开了一种制备低成本、接触性好的扣式电池负极片。该负极片取消了连接网，成本降低，生产工序简化，但是，运输过程中外力的挤压仍然会导致负极片变形，同时在组装电池时用镊子取用也会导致负极片报废率增加。

中国专利文献CN109659490A公开了一种直接将锂片固定在负极壳上的方法，成型后的锂金属片被碾压呈与定位凹腔一致的外形，并黏合在负极顶的底盖上，可避免成型后的锂金属片出现偏位的情况，但是，组装电池时需再次加压，导致锂金属片延展并扩散至整个扣式电池内部，且锂金属片的表面不平整，造成枝晶问题严重及回收处理锂金属片操作复杂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种扣式锂电池负极、制备方法及设备，目的在于解决传统锂片存储时出现弯折扭曲等现象，导致锂片报废的问题，进一步避免锂片表面变形、组装时位移导致与垫片接触不良或短路等问题，有效提高扣式电池锂片的利用率。

为实现以上发明目的的至少之一，本申请采用的技术方案如下：

在第一方面，本申请提供一种扣式锂电池负极，其包括锂片和垫片，其改进在在于，所述锂片和垫片是被制作成一个整体组件，所述锂片被切割压制于垫片的中心位置，并与垫片紧密贴合，所述锂片和垫片作为整体，上下由塑封膜塑封成为一体。

采用上述结构的扣式锂电池负极，可以使锂片运输保存过程中不变形，不粘连。并且在组装过程中，还可以有效改善扣式电池内容物移位及再次加压时，锂金属片延展不超过垫片大小，不会造成短路风险。另外，在回收处理时锂片操作也更简化。

在第二方面，本申请还提供一种扣式锂电池负极的制备方法，用于制备第一方面所述的扣式锂电池负极，所述方法包括：

在传送带上铺下层塑封膜，垫片置于下层塑封膜上；将锂带布置在第一辊轮组上，并穿过切片机的切割位置；将上层塑封膜通过第二辊轮组布置在热封机下方。

制备时，通过传送带传送垫片，同时第一辊轮组带动锂带。

当垫片被传送至切片机下方时，切片机14将位于其切割位置的锂带切割出所需形状大小的锂片，并压制后与下方的垫片贴合，使锂片位于垫片的中心位置。

当贴合有锂片的垫片继续被传送至热封机下方时，通过第二辊轮组将上层塑封膜覆盖在锂片上，同时热封机进行下压将上、下层塑封膜进行塑封，即得到完整的锂电池负极。

进一步地，所述方法的所有操作都在真空环境下进行。

采用以上制备的扣式锂电池负极，可有效保持锂片平整且易运输储存取用。通过该方法，将锂片与垫片紧密贴合，制备成功后的锂片位于垫片的中心位置，使锂片运输保存过程中不变形，不粘连，并与垫片接触良好。采用该方法制得的扣式锂电池负极，在组装过程中，便于取用，并可有效改善扣式电池内容物移位及再次加压时，锂金属片延展不超过垫片大小，不容易造成短路风险。由此，可以提高锂离子扣式电池组装时锂片的利用程度。

在本申请的第三方面，还提供一种制备扣式锂电池负极的设备，其包括传送带、第一、二辊轮组、切片机和热封机。

所述传送带用于传送垫片，并铺设下层塑封膜。

在传送带上方，沿传送方向依次布置切片机和热封机，并在切片机附近设置第一辊轮组，在热封机附近设置第二辊轮组，第一辊轮组用于传送锂带，第二辊轮组用于传送上层塑封膜。

所述切片机用于当垫片被传送至其下方时，将位于其切割位置的锂带切割出所需形状大小的锂片，并压制后与下方的垫片贴合，使锂片位于垫片的中心位置。

所述热封机用于当贴合有锂片的垫片被传送至其下方时，进行下压将上、下层塑封膜进行塑封，得到完整的锂电池负极。

采用上述设备，可以制得本申请的一方面所述的扣式锂电池负极，扣式锂电池负极结构与普通扣式锂电池负极不同，具有前述优点，可有效保持锂片平整且易运输储存取用，提高锂离子扣式电池组装时锂片的利用程度。

附图说明

图1是普通锂离子扣式电池的示意图。

图2是根据本申请的一个实施方案展示的扣式锂电池负极的示意图。

图3是根据本申请的一个实施方案的制备扣式锂电池负极的设备在切片机未进行切片压制时的状态图。

图4是根据本申请的一个实施方案的制备扣式锂电池负极的设备在切片机在切片压制时的状态图。

图5是切片压制部分的俯视图。

图6是切片压制部分的剖视图。

图中标记说明如下：

1-正极壳；2-正极片；3-隔膜；4-原锂片；5-原垫片；6-弹片；7-负极壳；

8-传送带；9A-上层塑封膜；9B-下层塑封膜；10-垫片；11-锂片；12-锂带；13A-第一辊轮组；13B第二辊轮组；14-切片机；15-热封机；16-切片筒；17-模具筒；18A-上支撑板；18B-上支撑板；19-油压机；20-底座；21-滑杆；22-动梁；23-切片槽，24-弹簧。

具体实施方式

为了使本申请的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰。以下结合附图和实施例对本申请进行进一步详细说明。

其中，附图仅用于实例说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本申请的限制；未来更好地说明本申请的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1：

根据本申请的一个实施例，本申请的扣式锂电池负极可以参见图2， 该扣式锂电池负极包括锂片11、垫片10以及上层塑封膜9A和下层塑封膜9B。所述锂片11和垫片10是被制作成一个整体组件，制作好后可以运输储存，在组装扣式锂电池时被取用。其结构是，锂片11被切割压制于垫片10的中心位置，并与垫片10紧密贴合，锂片11和垫片10作为一个整体，上下由上层和下层塑封膜9A和9B塑封成为一体。由于锂片11是事先与垫片10制作到一起，并通过塑封形成了一个整体组件，这样可以使锂片11运输保存过程中不变形，不粘连。同时在组装过程中，还可以有效改善扣式电池内容物移位及再次加压时，锂金属片延展不超过垫片大小，不会造成短路风险。

实施例2：

如图3和图4所示，本实施例展示制备本申请的扣式电池负极的一种设备，该设备包括传送带8、第一辊轮组13A、第二辊轮组13B、切片机14和热封机15。

所述传送带8用于传送垫片10，并铺设下层塑封膜9B，工作时，传送带8的上放置有下层塑封膜9B，下层塑封膜9B上有不锈钢垫片10。

在传送带8上方，沿传送方向依次布置切片机14和热封机15，并在切片机14附近设置第一辊轮组13A，在热封机15附近设置第二辊轮组13B，第一辊轮组13A用于传送锂带12，锂带12要穿过切片机14的中部的切割工作位置。第二辊轮组13B用于传送上层塑封膜9A。

在本实施例中，所述切片机14用于当垫片10被传送至其下方时，将位于其切割位置的锂带12切割出所需形状大小的锂片11，并压制后与下方的垫片10贴合，使锂片位于垫片的中心位置。

在本实施例中，所述热封机15用于当贴合有锂片11的垫片10被传送至其下方时，即此时，不锈钢垫片10的顶部中心有切割成圆片的锂片11，锂片11上方有上层塑封膜9A，在上层塑封膜9A上方有加热的热封机15，此时热封机15进行下压将上、下层塑封膜进行塑封，即可以得到完整的锂电池负极。

在本实施例中，所述切片机14包括切片组件、支撑固定组件和油压机19、滑杆21和动梁22和弹性件，均直接或间接安装于底座20上。

所述油压机19的工作端连接切片组件，带动切片组件运动，对锂带进行切割；所述支撑固定组件位于切片组件的运动路径上，其上设置与切片组件适配的切片槽23，所述支撑固定组件对锂带进行支撑，并在切割时固定锂带，使切片组件与切片槽23配合将锂带切割成所需形状的锂片。

所述动梁22连接在所述油压机19的工作端，由工作端带动，所述动梁22连接并带动所述切片组件。所述动梁22装在滑杆21上，可相对于滑杆移动。所述滑杆21安装于油压机19的壳体与底座20之间。

在本实施例中，具体地，所述切片组件包括切片筒16和模具筒17，所述模具筒17位于切片筒16内部，模具筒17是实心柱体，所述切片筒16将锂带切割形成锂片时，由模具筒17向下进行脱离压制，使锂片4与垫片10结合。

所述油压机19的工作端连接切片筒16和模具筒17的共同顶部，切片筒16和模具筒17的底部延伸至支撑固定组件，与切片槽23位置相对。所述切片槽23的形状大小与切片筒16的形状大小均相互匹配。

在本实施例中，具体地，所述支撑固定组件包括上支撑板18A和上支撑板18B，所述上支撑板穿过滑杆21，可移动地安装于底座20上，下支撑板18B固定于底座上，下支撑板18B之上支撑锂带12，上支撑板18A在工作时向下移动与下支撑板18B一起夹紧锂带12，所述上支撑板18A和下支撑板18B的中部均形成有所述切片槽23，所述切片组件工作时穿过所述切片槽23，将锂带切割成所需形状的锂片。从图5可见，切片槽23位于支撑板(例如图中是上支撑板18A)的中部，与支撑板一体。

在本实施例中，弹性件可以采用弹簧24，或者其它等同功能的结构件。所述弹簧24连接在上支撑板18A与动梁22之间，由动梁22带动弹簧24对上支撑板18A进行高度调节.在油压机19带动动梁22下压过程中，弹簧24收缩并带动上支撑板18A下移至与下支撑板18B接触，对锂带12进行固定。

如图3所示，是以上制备扣式锂电池负极的设备在切片机未进行切片压制时状态。

工作时，切片机14在油压机19工作带动切片筒16下压,过程中上、下支撑板18A和18B对锂带12进行固定后，可以通过切片筒16切割形成圆形锂片，同时由切片筒16内部的模具筒17向下进行脱离压制后与垫片10结合，从图6可见，在切片压制时，切片筒和模具筒在穿过切片槽后，将锂片切割并通过模具筒轧制在垫片上。

在油压机19收回后，切片筒16和模具筒17失去作用力并回收，弹簧24带动上、下支撑板18A和18B分开，锂片11与垫片10贴合，通过传送带8到热封机15下，同时上层塑封膜9A通过第二辊轮组13B覆盖至锂片11上，热封机15在机器的操作下进行下压过程中，将上、下层塑封膜9A和9B进行塑封，即可得到完整的锂电池负极，相比传统的锂片在使用过程中需调控中心位置的问题，同时也减少了取用和运输保存过程中锂片互相粘连，外力导致变形。如图4所示，是以上设备在切片机在切片压制时的状态图。

实施例3

本实施例提供一种扣式锂电池负极的制备方法，方法包括：

在起动设备工作前，在切片组件的底部涂覆防粘剂，垫片的顶部进行预处理。在传送带8上铺下层塑封膜9B，将垫片10置于下层塑封膜9B上。将锂带12布置在第一辊轮组13A上，并穿过切片机14的切割位置，即穿过上、下支撑板18A和18B的切割位置之间。另外，还要将上层塑封膜9A通过第二辊轮组13B布置在热封机15下方。

制备时，通过传送带8传送垫片10，同时第一辊轮组13A带动锂带12。

当垫片10被传送至切片机14下方时，切片机14将位于其切割位置的锂带12切割出所需形状大小的锂片11，并压制后与下方的垫片10贴合，使锂片位于垫片10的中心位置。

当贴合有锂片11的垫片10继续被传送至热封机15下方时，通过第二辊轮组13B将上层塑封膜9A覆盖在锂片11上，同时热封机15进行下压将上、下层塑封膜9Ahe 9B进行塑封，即得到完整的锂电池负极。

本实施例中，更好的选择是，先要在模具筒17的底部要涂覆防粘剂，对垫片10的顶部要进行预处理，这样可保证锂片11能贴合在垫片10上方。

本实施例中，更好的选择是，所有操作都在真空环境下进行。

以上所述本申请的具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限定。任何根据本申请的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本申请权利要求的保护范围内。