电芯封装方法和电芯封装系统与流程

1.本发明涉及一种电芯封装方法和电芯封装系统，尤其涉及一种用于固态软包电池的电芯封装方法和电芯封装系统。


背景技术：

2.软包电池单体通常采用例如构造为铝塑膜的包装膜进行封装。例如，该封装过程依次包括预封装操作、电解液注入操作、完全密封封装操作、电芯化成、气体和电解液排出操作、最终密封操作，其中，气体和电解液排出操作主要是用于将电芯化成之后在电芯中存在的多余的电解液和气体排出，以便保证电芯所在环境的完全气密性。通常，气体和电解液经由不是构造成用于容纳电芯的并且后续可用于密封封装操作的气袋区域（尤其抽气精封区域）排出，在此过程中，一部分电解质会残留在该抽气精封区域处并且在该精封区域产生电解液结晶残留，这会影响电芯的最终密封效果并且由此降低电池封装的合格率。


技术实现要素：

3.根据不同的方面，本发明的目的在于提供一种可改善电芯封装质量的用于软包电池的电芯封装方法和电芯封装系统。
4.此外，本发明还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
5.本发明通过提供一种电芯封装方法来解决上述问题，具体而言， 其包括如下步骤：s100：制备用于封装电芯的电芯包装膜，其包括位于中心的用于容纳电芯的主容纳区域以及位于两侧的气袋区域，在所述气袋区域上相对于其外边缘有间距地分别固定有可去除层；s200：将电芯放置于所述主容纳区域中并且对电芯进行第一封装操作，经由所述第一封装操作将电芯在由电解液浸润的状态下密封地封闭在所述主容纳区域中；s300：经由所述气袋区域对电芯进行抽气操作和电解液排出操作；s400：将所述可去除层从所述气袋区域处移除，并且对所述气袋区域的靠近所述主容纳区域的一侧进行第二密封操作，以用于将电芯完全密封在所述主容纳区域中；其中，在将所述可去除层从所述气袋区域处移除时，对气袋区域的设有所述可去除层的子区域进行切割并且借助所述经切割的子区域将所述可去除层牵引出来。
6.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，所述可去除层粘贴在所述气袋区域处，所述可去除层的外边界与所述气袋区域的外边缘之间具有间隙区域，在所述间隙区域处执行所述第一封装操作。
7.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，所述可去除层本身构造为胶带。
8.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，所述胶带包括可粘贴在所述气袋区域上的两个端部区域以及处于这两个端部区域之间的中间区域，所述中间区域构造为无粘性。
9.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，所述胶带的两个端部区域构造成单面有粘性。
10.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，步骤s400包括如下子步骤：s410：对所述气袋区域的具有可去除层的子区域进行切割操作，经由所述切割操作获得所述气袋区域的切除部；s420：沿背离所述主容纳区域的方向牵引所述切除部，以用于将固定在气袋区域处的可去除层牵引出来。
11.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，所述电芯包装膜构造为铝塑膜并且包括彼此相叠的尼龙层、铝层和pp层，其中，在步骤s410中，对所述气袋区域的具有可去除层的子区域进行激光切割操作。
12.根据本发明的一方面所提出的电芯封装方法，在子步骤s410中，对所述尼龙层和所述pp层进行二氧化碳激光切割操作，并且对所述铝层进行yag激光切割操作。
13.根据本发明的另一方面提供了一种可用于执行上述方法的电芯封装系统，其包括：电芯包装膜制备装置，其配置成用于制备如下电芯包装膜，其包括位于中心的用于容纳电芯的主容纳区域以及位于两侧的气袋区域，在所述气袋区域上相对于其外边缘有间距地分别固定有可去除层；封装装置，其配置成用于对电芯包装膜进行封装操作；抽气装置，其配置成用于对电芯进行抽气操作和电解液排出操作；移除装置，其配置成用于将所述可去除层从所述气袋区域处移除。
14.根据本发明的另一方面所提出的电芯封装系统，所述移除装置包括：切割元件，其配置成用于对所述气袋区域的具有可去除层的子区域进行切割操作，经由所述切割操作获得所述气袋区域的切除部；牵引元件，其配置成用于借助所述切除部沿背离主容纳区域的方向将固定在气袋区域处的可去除层牵引出来。
15.根据本发明的电芯封装方法能够避免或消除由于抽气和电解液排出而引起的在电芯包装膜的抽气精封区域处的电解液结晶残留并且由此消除其对电芯所在环境气密性的影响，而不必对原有封装装置进行较大的改变。
附图说明
16.参考附图，本发明的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，图1示出了根据本发明的一个方面所提出的电芯封装方法的一实施例的主要步骤；图2示出了通过根据本发明的方法所制备的电芯包装膜的立体图示；图3以简图示出了可去除层的移除过程；图4以框图示出了根据本发明的用于执行这样的方法的电芯封装系统的一实施例。
具体实施方式
17.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
18.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。
19.参考图1，其示出了根据本发明的一实施例的电芯封装方法的主要步骤，该方法包括如下步骤：s100：制备用于封装电芯的电芯包装膜，其包括位于中心的用于容纳电芯的主容纳区域以及位于两侧的气袋区域，在所述气袋区域上相对于其外边缘有间距地分别固定有可去除层；s200：将电芯放置于所述主容纳区域中并且对电芯进行第一封装操作，经由所述第一封装操作将电芯在由电解液浸润的状态下密封地封闭在所述主容纳区域中；s300：经由所述气袋区域对电芯进行抽气操作和电解液排出操作；s400：将所述可去除层从所述气袋区域处移除，并且对所述气袋区域的靠近所述主容纳区域的一侧进行第二密封操作，以用于将电芯完全密封在所述主容纳区域中；其中，在将所述可去除层从所述气袋区域处移除时，对气袋区域的设有所述可去除层的子区域进行切割并且借助所述经切割的子区域将所述可去除层牵引出来。
20.在此，通过上述步骤s100制备如图2所示出的电芯包装膜100，其中，该电芯包装膜尚未完成对折操作。在电芯包装膜100的中心设有两个例如冲压成型的容纳凹槽110，这两个容纳凹槽共同构成上述主容纳区域并且适宜地关于电芯包装膜的中心轴线对称地进行布置。该容纳凹槽110的形状与待容纳的电芯的形状相匹配，例如在电芯构造为矩形软包电池单体的情况下，该容纳凹槽110同样构造为矩形并且其尺寸稍微大于电芯的外部尺寸。与此相对地，电芯包装膜100的设置成用于后续的封装工艺而非用于容纳电芯的区域能够被称为气袋区域或封装区域，该区域处于该容纳凹槽110的两侧并且在该区域中能够对电芯进行抽气操作以及最终密封操作。此外，为了实现电芯所在环境的气密性，在电芯容纳凹槽与电芯包装膜的外边缘存在一定的间隙区域，以便在该间隙处进行电芯的侧封和顶封。
21.对于步骤s200中所描述的第一封装操作，具体地，通过电芯包装膜热熔粘合的方式将电芯密封地封装在主容纳区域中，其主要包括如下步骤：s210：将制备好的电芯包装膜沿中心轴线对折并且对电芯进行侧封操作，通过侧封使得主容纳区域以其邻近气袋区域的第一开口端与气袋区域连通；s220：经由所述气袋区域和该第一开口端，将电解液注入到所述主容纳区域中；s230：对电芯进行顶封操作，以用于将由电解液浸润状态下的电芯密封地封装在主容纳区域中。
22.在此，应该说明的是，在附图中所示出的实施例中，“侧封操作”可理解为沿电芯包
装膜的垂直于中心轴线的长度方向，所述中心轴线平行于进行对折操作所沿的方向。与此相对地，“顶封操作”可理解为在电芯包装膜的外边缘处沿平行于该中心轴线的宽度方向。对于其他类型的电芯，上述步骤包括封装方向和封装次序在内还可相应地进行改型。
23.例如对于固态软包电池的电芯来说，为了保证电池的性能，需要使经第一封装操作的电芯进行化成，这通过如下方式来实现，经第一封装操作的电芯在两端分别伸出有正极极耳和负极极耳并且借助于中间件在正、负极极耳之间形成电通路。在该电芯化成操作之后，需要将电芯中的气体和多余的电解液从中排出，该排出过程经由位于两侧的气袋区域实现。该抽气和电解液排出能够手动地或借助于专用器件戳破该气袋区域来实现。
24.为了防止在后续抽气和电解液排出过程中有电解液残留在该气袋区域、尤其抽气精封区域中并且由此影响电芯的密封性，在对电芯进行第一封装操作之前，预先将可除去层120固定在该气袋区域处。通过该可去除层120对液态的电解液以及结晶后的电解质的附着作用，可以避免固化的电解质直接与电芯包装膜内部相接触并且由此消除对电芯所在环境的气密性的影响。
25.具体地，在电芯包装膜构造为铝塑膜的情况下，步骤s400中对可去除层的移除可通过如下子步骤来实现：s410：对所述气袋区域的具有可去除层的子区域进行切割操作，经由所述切割操作获得所述气袋区域的切除部；s420：沿背离所述主容纳区域的方向牵引所述切除部，以用于将固定在气袋区域处的可去除层牵引出来。
26.通常，为了保证电芯的封装气密性，电芯包装膜在长度方面设计有一定的余量，该余量在后续封装过程之前同样需要被切除。基于此，根据本发明的电芯封装方法能够在不需要过多改变原有封装装置的基础上实现，具体地，如图3中所示出的那样，在对具有该可去除层120的子区域进行切割之后，借助于可夹紧在该子区域上下两侧的夹具130将该子区域的切除部包括固定在其之间的可去除层120拉离电芯。在此，图3中所示出的电芯包装膜构造为铝塑膜，其包括有多个材料层，并且为了清除起见各材料层在可除去层120上下两侧分别以分层的方式来示出，然而这对于电芯包装膜的构造方式不具有限制性。此外应该说明的是，在图3中所示出的状态中，位于容纳凹槽两端的两个可去除层120处于彼此相叠布置的状态中。
27.此外优选地，该可去除层120在靠近主容纳区域的抽气精封区域（其可理解为最终密封线所在的区域）中较靠近地或几乎毗邻侧封线地进行设置，该侧封线由上面所阐述的侧封操作所产生。以这种方式能够较优化地防止电解液结晶对电芯气密性的影响。在一具体的实施方式中，可除去层120的沿长度方向的边缘尤其在抽气精封区域中到电芯包装膜的相应外边缘的距离设置为10-12mm。
28.可选地，为了可以较简单的方式移除该可去除层，该可去除层120本身或仅仅以其边缘粘贴在电芯包装膜100处，或该可除去层120本身构造为胶带。该胶带能够构造为单面有粘性，以便在对折操作之后仍为电解液的注入过程和抽气过程提供所需的通道。具体地，能够以如下方式来规划其粘性区域，即所述胶带仅仅在其靠近和远离主容纳区域的两个端部区域中具有粘性，而在两个端部区域之间的用于后续排出电解液的中间区域构造为无粘性。如图2中所示的那样，该可去除层在两侧分别具有两个有粘性的端部区域121，和位于之
间的无粘性的中间区域122。在此，这两个端部区域121能够构造为仅仅单面有粘性，以便保证后续可以较小的力将其从电芯包装膜处去除。
29.可选地，该铝塑膜包括处于外层的尼龙层用于防止铝塑膜发生形变、处于中间的铝层以及位于内部的pp层，这三个层彼此相叠地进行布置，其中，该尼龙层主要用于防止铝塑膜在外形方面发生形变，中间的铝层可用于防止水气渗入电芯，内部的pp层直接与电芯接触并且通过其在高温下可熔化的特性实现对电芯的封装。在如此构造的铝塑膜的情况下，在步骤s410中优选地以激光切割的方式对上述子区域进行切割并且暴露出处于其处的可去除层。考虑到电芯包装膜通常具有多个不同的材质层，通过调整激光的功率能够在切割厚度方面进行较精准的控制。由此，在实现切割电芯包装膜的同时，还能够避免可除去层、尤其胶带被切割。当然，对于电芯包装膜的切割还能够以其他任意可行的方式来实现，例如不排除借助金属刀来实现这一过程。
30.具体地，在一可选的实施例中，首先对外部的尼龙层进行二氧化碳激光切割，其次对中间的铝层进行yag激光切割，在此之后，对外部的pp层进行二氧化碳激光切割。通过以不同类型的激光来切割铝塑膜的金属层和非金属层，能够较精确地控制切割厚度和切割效率。
31.根据本发明的另一方面还提出一种用于执行上述电芯封装方法的电芯封装系统200，其在附图4中以框图模块化地示出，其包括有依次布置的如下子部件：电芯包装膜制备装置210、封装装置220、抽气装置230、移除装置240。该电芯包装膜制备装置210可包括冲压元件以及可去除层安装元件，其中，该冲压元件的冲压模具可用于在电芯包装膜的中心关于中心轴线对称地冲出两个容纳凹槽用于容纳电芯，该可除去层安装元件可用于在该两个容纳凹槽的两侧将上述可去除层分别安置和固定在预设位置处。该封装装置220构造成用于对电芯进行第一封装操作和第二封装操作，尤其通过热熔的方式来进行封装操作。当然，该第一封装操作和第二封装操作在生产线上还能够分别由独立于彼此的两个器件来完成。此外，该抽气装置230构造成用于对电芯进行抽气和电解液排出操作，其例如包括用于戳破该气袋区域的刺破结构。
32.该移除装置240构造成用于将可去除层从所述气袋区域处移除，其可选地包括有切割元件以及牵引元件，其中，该切割元件可用于对气袋区域的具有该可去除层的子区域进行切割并且由此获得切除部，随后，通过该牵引元件的夹具对该切除部的夹紧作用沿远离电芯的方向将该可去除层移除。在该移除过程之后，可借助上述封装装置或另外设置的封装装置对电芯进行二次密封。
33.此外，根据本发明的电芯封装系统200中的各子部件能够根据封装顺序依次排布，电芯以及包裹在其外部的电芯包装膜在相邻子部件之间的传递可以通过例如构造为传送带或机械手的输送装置来实现。
34.应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本发明的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本发明的法律保护范围内。