CN101483259A - 锂离子电池的裸电芯扩孔方法及使用此方法的卷绕机 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其包括以下步骤：用两瓣卷针将待卷绕的隔离膜和正负极片卷绕为裸电芯；用夹持装置夹住裸电芯将其固定，并抽出其中的一瓣卷针；旋转另一瓣未抽出的卷针而对裸电芯进行扩孔；从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针。本发明利用未抽出的卷针直接对裸电芯进行扩孔，从而省去了将扩孔针插入裸电芯的内孔进行扩孔的步骤，有效避免了扩孔针插入对裸电芯造成的损伤。

Description

锂离子电池的裸电芯扩孔方法及使用此方法的卷绕机

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的裸电芯扩孔方法及使用此方法的卷绕机，尤其是一种圆柱锂离子电池的裸电芯扩孔方法及使用此方法的卷绕机。

背景技术

在圆柱锂离子电池的制造过程中，需要用卷绕机把间隔叠加的隔离膜和正负极片一起卷绕成圆柱裸电芯，之后再把裸电芯的负极焊接在圆柱钢壳端部或把正极焊接在铝壳端部。裸电芯的卷绕过程是：首先，用两瓣卷针夹住待卷绕隔离膜后旋转，把正负极片的一端咬入，之后向某一方向同步旋转两瓣卷针，直至卷绕成所需直径的裸电芯，在卷绕完毕的裸电芯最外侧贴上终止胶带，最后抽出两瓣卷针即可。

请参阅图1，以上述卷绕方法生产的裸电芯10的内孔12中会留下一个横向的隔膜14，即卷绕时夹持于两瓣卷针之间的隔离膜。由于隔膜14的存在，在焊接裸电芯10的负极时，焊针无法直接插入内孔12中进行焊接，因此焊接前需要先对裸电芯10进行扩孔操作。现有技术中的卷绕机都是在抽出卷针后，再对裸电芯10进行定位并将扩孔针插到裸电芯10的内孔12中进行扩孔。但是，由于存在定位精度的问题，扩孔针难以完全准确地插入裸电芯10的内孔12中，加之扩孔针与隔膜14之间的粘性，这样的扩孔方法无可避免地会对裸电芯10造成一定比例的损伤。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种简单可靠的锂离子电池的裸电芯扩孔方法及使用此方法的卷绕机，以避免扩孔针扩孔对裸电芯造成的损伤。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其包括以下步骤：用两瓣卷针将待卷绕的隔离膜和正负极片卷绕为裸电芯；用夹持装置夹住裸电芯将其固定，并抽出其中的一瓣卷针；旋转另一瓣未抽出的卷针而对裸电芯进行扩孔；从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针。

所述另一瓣卷针在裸电芯中旋转扩孔时，其旋转角度可由程序任意设定，但是不能小于将裸电芯的内孔扩成圆形的最小角度。

所述另一瓣卷针在裸电芯中旋转扩孔时，其旋转方向与卷绕裸电芯时的旋转方向相同或相反。

在进行所述从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针这一步骤之前，还需要先进行将用于扩孔的卷针旋回原点位置这一步骤。

在进行完所述从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针这一步骤之后，还要进行将用于扩孔的卷针旋回原点位置这一步骤。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种卷绕机，用于实现以上段落中所述的锂离子电池的裸电芯扩孔方法，所述卷绕机上设有固定裸电芯的夹持装置和两瓣卷针，所述两瓣卷针共同夹住待卷绕膜层而旋转卷绕裸电芯，其中一瓣卷针抽出后，另一瓣卷针还能旋转而对裸电芯进行扩孔。

所述两瓣卷针的横截面合成完整的圆形，且所合成圆形的圆周由两瓣卷针的侧壁共同构成。

所述两瓣卷针的横截面都是半圆形、扇形或者弓形。

所述两瓣卷针同向伸出或异向相对伸出。

所述卷绕机还设有两个卷针导套，每一卷针导套上分别开设可供两瓣卷针同时插入的卷针孔。

相对于现有技术，本发明利用未抽出的卷针直接对裸电芯进行扩孔，从而省去了将扩孔针插入裸电芯的内孔进行扩孔的步骤，有效避免了扩孔针插入对裸电芯造成的损伤。

附图说明

下面结合附图和各个具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明，由于本发明不涉及裸电芯内部的膜层排布结构，因此所有附图中的裸电芯都未单独表示出正负极片和隔离膜，仅以一层膜层表示待卷绕的膜层。其中：

图1为以现有技术生产的、扩孔前的裸电芯示意图。

图2为本发明卷绕机的第一实施方式卷绕完裸电芯时的剖视图。

图3为沿图2中A-A线的剖视放大图。

图4为本发明卷绕机的第一实施方式的一瓣卷针抽出后的剖视图。

图5为沿图4中B-B线的剖视放大图。

图6为图5中未抽出的卷针对裸电芯进行旋转扩孔的示意图。

图7为以本发明卷绕机扩孔完成后的裸电芯的示意图。

图8为本发明卷绕机的第二实施方式卷绕完裸电芯时的剖视图。

具体实施方式

首先需要说明，由于本发明不涉及裸电芯内部的膜层排布结构，因此所有附图中的裸电芯都未单独表示出正负极片和隔离膜，仅以一层膜层表示待卷绕的膜层，事实上，此待卷绕膜层的大部分区域是以正负极片和隔离膜间隔叠加而成，部分区域如两端部，则可能仅为单层隔离膜、单层正/负极片或以上三者之中某两者的双层叠加结构。另外，附图中也未示出裸电芯的终止胶带或其他固定、绝缘胶带。

请参阅图2至图3，本发明卷绕机第一实施方式的两瓣卷针40、42向同侧伸出，且二者的横截面都是半圆形。卷绕机上在裸电芯20卷绕位置处的两端，分别设有一个卷针导套80，卷针导套80上都开设了与卷针40、42相适配的卷针孔82(请参阅图4)。卷绕裸电芯20时，卷针40、42的两端都插入卷针孔82并在其中旋转，从而保证卷针40、42的旋转方向不会偏移，提高裸电芯20的卷绕质量。

以本发明卷绕机卷绕裸电芯20的过程是：首先，用两瓣卷针40、42夹住待卷绕的隔离膜，之后向某一方向同步旋转两瓣卷针40、42使正负极片咬入，之后继续旋转卷针40、42，直至将待卷绕膜层卷绕成所需直径的裸电芯20，并在卷绕完毕后的裸电芯20的最外侧贴上终止胶带(图未示)。此时，裸电芯20中存在一个隔膜24，即卷绕时夹在两瓣卷针40、42之间的隔离膜。

请参阅图4至图7，裸电芯20卷绕完成后，用卷绕机上设有的夹持装置60夹住裸电芯20的外壁而将其固定，然后抽出其中的一瓣卷针40，再将另一瓣未抽出的卷针42沿箭头R的方向旋转一定角度，从而将裸电芯20的内孔22扩成圆形，原来的隔膜24在卷针42的作用下贴紧裸电芯20的内壁。最后，将卷针42旋回原点位置(即最初尚未开始卷绕裸电芯20时，卷针42所在的位置)，并从裸电芯20中抽出，即可得到如图7所示的裸电芯20。此时，裸电芯20的内孔22中已不存在隔膜，因此无需另外扩孔即可直接进行后续的负极或正极焊接工作。

请参阅图8，为本发明卷绕机的第二实施方式卷绕完裸电芯20′时的剖视图。与第一实施方式不同的是，此实施方式中的两瓣卷针40′、42′是异向相对伸出的。与第一实施方式相同，本实施方式的卷绕机同样设有两个带孔的卷针导套80′。

第二实施方式生产裸电芯20′的过程与第一实施方式基本相同：用两瓣卷针40′、42′夹住待卷绕的隔离膜，之后向某一方向同步旋转两瓣卷针40′、42′使正负极片咬入，之后继续旋转卷针40′、42′，直至将待卷绕膜层卷绕成所需直径的裸电芯20′，并在卷绕完毕后的裸电芯20′的最外侧贴上终止胶带(图未示)。此时，裸电芯20′中存在一个隔膜24′，即卷绕时夹在两瓣卷针40′、42′之间的隔离膜。然后用夹持装置(图未示)夹住裸电芯20′，抽出一瓣卷针40′，旋转另一瓣卷针42′为裸电芯20′扩孔，最后将卷针42′旋回原点并抽出。

需要说明的是，以上实施方式中的卷针40、42、40′、42′的横截面都是直径相同的半圆形，但是在其他实施方式中，卷针40、42、40′、42′的横截面也可以是其他角度的扇形，或者是弓形，甚至是不规则的形状，只要一起使用的两瓣卷针40、42或40′、42′的横截面能合成完整的圆形，并且所合成圆形的圆周没有完全落在一瓣卷针40、40′或42、42′上，而是由两瓣卷针40、42或40′、42′的侧壁共同构成即可。

另外，在旋转卷针42、42′而为裸电芯20、20′扩孔时，卷针42、42′的旋转方向可以自由选择，与卷绕裸电芯20、20′时的旋转方向相同或相反均可；卷针42、42′的旋转角度也可由程序任意设定，只要不小于能将裸电芯20、20′的内孔22扩成圆形的最小角度即可。如果卷针42、42′预设旋转角度的大小使其旋转后能正好落在原点位置，那么还可以省去旋回原点的步骤，扩孔后即可直接将卷针42、42′从裸电芯20、20′中抽出。

由于卷针42、42′旋回原点只是为下次卷绕做准备，因此，即使卷针42、42′的预设旋转角度使其旋转后没有落在原点位置，也可以先从裸电芯20、20′中抽出卷针42、42′，再将其旋回原点。

当然，本发明能够用于生产不同直径的裸电芯20、20′，只要根据所需要生产的电池规格调整隔离膜和正负电极的卷绕圈数即可。

综上所述，本发明的卷绕机利用未抽出的卷针42、42′直接对裸电芯20、20′进行扩孔，从而省去了将扩孔针插入裸电芯20、20′的内孔22进行扩孔的步骤，有效避免了扩孔针插入对裸电芯20、20′造成的损伤。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1、一种锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

用两瓣卷针将待卷绕的隔离膜和正负极片卷绕为裸电芯；

用夹持装置夹住裸电芯将其固定，并抽出其中的一瓣卷针；

旋转另一瓣未抽出的卷针而对裸电芯进行扩孔；

从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针。

2、根据权利要求1所述的锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其特征在于：所述另一瓣卷针在裸电芯中旋转扩孔时，其旋转角度可由程序任意设定，但是不能小于将裸电芯的内孔扩成圆形的最小角度。

3、根据权利要求1所述的锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其特征在于：所述另一瓣卷针在裸电芯中旋转扩孔时，其旋转方向与卷绕裸电芯时的旋转方向相同或相反。

4、根据权利要求1所述的锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其特征在于：在进行所述从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针这一步骤之前，还需要先进行将用于扩孔的卷针旋回原点位置这一步骤。

5、根据权利要求1所述的锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其特征在于：在进行完所述从裸电芯的内孔中抽出用于扩孔的卷针这一步骤之后，还要进行将用于扩孔的卷针旋回原点位置这一步骤。

6、一种卷绕机，用于实现权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池的裸电芯扩孔方法，其特征在于：所述卷绕机上设有固定裸电芯的夹持装置和两瓣卷针，所述两瓣卷针共同夹住待卷绕膜层而旋转卷绕裸电芯，其中一瓣卷针抽出后，另一瓣卷针还能旋转而对裸电芯进行扩孔。

7、根据权利要求6所述的卷绕机，其特征在于：所述两瓣卷针的横截面合成完整的圆形，且所合成圆形的圆周由两瓣卷针的侧壁共同构成。

8、根据权利要求7所述的卷绕机，其特征在于：所述两瓣卷针的横截面都是半圆形、扇形或者弓形。

9、根据权利要求6所述的卷绕机，其特征在于：所述两瓣卷针同向伸出或异向相对伸出。

10、根据权利要求6所述的卷绕机，其特征在于：所述卷绕机还设有两个卷针导套，每一卷针导套上分别开设可供两瓣卷针同时插入的卷针孔。

Images