CN101984515B - 一种低容量二次电池的卷绕模具及组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低容量二次电池的卷绕模具及组装方法，该卷绕模具由卷绕针(1)和内衬套管(2)组成，卷绕针(1)的横截面呈十字形，内衬套管(2)的中心孔的横截面呈十字形，卷绕针(1)安装在内衬套管(2)的中心孔内构成卷绕模具；组装方法包括以下步骤：首先将上述卷绕针(1)安装到电池卷绕机上，然后将内衬套管(2)套装在卷绕针(1)上形成卷绕模具，其次将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开后卷绕在内衬套管外形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜以及内衬套管，接着将电极组套装入电池壳体内，最后经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。本发明的电池制作难度低，卷绕短路率小，减少电池内阻，改善电池大电流放电性能。

Description

一种低容量二次电池的卷绕模具及组装方法
技术领域
本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种低容量二次电池的卷绕模具及组装方法。
背景技术
目前低容量二次电池的组装方法主要有两种：电池壳体底部加衬底和电极组内部加内衬。
电池壳体底部加衬底是先将衬底放入电池壳体内，正极片和负极片用隔膜分开后卷绕成电极组，电极组套装入已放入衬底的电池壳体内，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。这种方法会造成电池中的电解液渗透到电极组下部的衬底内，电极组内电解液变少，电池内阻升高，电池寿命变短。
电极组内部加内衬是先用卷绕针将正极片和负极片用隔膜分开后卷绕成电极组，电极组套装入电池壳体内，再将内衬放入电极组中间，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。这种方法后放入内衬，会造成电极组内部预留直径要大于内衬直径，使电极组和内衬之间留有多余空间，电极组在吸收电解液后正负极片要向内衬方向发生膨胀，这样正极片与隔膜之间、隔膜和负极片之间、负极和壳体之间的接触内阻增大，电池大电流放电性能降低。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种低容量二次电池的卷绕模具及组装方法，采用该卷绕模具组装的低容量二次电池的制作难度低，制造成本小，电池内阻少，有效改善电池大电流放电性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该卷绕模具由卷绕针和内衬套管组成，卷绕针的横截面呈十字形，内衬套管的中心孔的横截面呈十字形，卷绕针安装在内衬套管的中心孔内构成卷绕模具。
其中，内衬套管的外壁上分布若干凸棱，凸棱防止卷绕时隔膜发生打滑。
其中，组装方法包括以下步骤：首先，将上述卷绕针安装到电池卷绕机上；然后，将内衬套管套装在卷绕针上形成卷绕模具；其次，将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开后卷绕在内衬套管外形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜以及内衬套管；接着，将电极组套装入电池壳体内；最后，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。
本发明具有以下有益效果：降低电池制作工艺难度、电池制造成本、卷绕短路率，减小电池内阻，提高电池大电流放电性能。
附图说明
图1为本发明的卷绕模具的结构示意图。
图中：1卷绕针，2内衬套管，3凸棱。
具体实施方式
如图1所示，该卷绕模具由卷绕针1和内衬套管2组成，卷绕针1的横截面呈十字形，内衬套管2的中心孔的横截面呈十字形，卷绕针1安装在内衬套管2的中心孔内构成卷绕模具。
其中，内衬套管2的外壁上分布若干凸棱3，凸棱3防止卷绕时隔膜发生打滑。
其中，组装方法包括以下步骤：首先，将上述卷绕针安装到电池卷绕机上；然后，将内衬套管套装在卷绕针上形成卷绕模具；其次，将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开后卷绕在内衬套管外形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜以及内衬套管；接着，将电极组套装入电池壳体内；最后，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。
下面结合具体实施例详细说明本发明的技术解决方案，实施例不能理解为是对技术方案的限制。
以金属氢化物-镍二次电池为实施例和比较例，本发明也可用其它二次电池如镍镉电池、锂离子二次电池等为例说明。
实施例：
以圆柱Ni-MH SC1.5Ah电池为例。正极活性物质为：92％的Ni(OH)2H和7％CoO，基体为泡沫镍；负极活性物质为：贮氢合金粉，基体为铜网。
将压制成型的正负极片裁切成工艺要求尺寸，将隔膜裁切成工艺要求尺寸，准备好电池壳体、盖帽、密封圈等配件。
正极片：长度150.0mm，宽度29.5mm，厚度0.49mm。
负极片：长度215.0mm，宽度30.0mm，厚度0.21mm。
隔膜PP：长度380.0mm，宽度33.5mm，厚度0.18mm。
电池壳体：直径22.0mm，高度43mm，壁厚0.4mm。
卷绕针：外径8.0mm。
内衬套管：直径12.5mm，高度30mm。
电解液为：KOH、NaOH和LiOH的三元碱性水溶液，添加量是3.9-4.0g。
组装电池：首先，将上述卷绕针安装到电池卷绕机上；然后，将内衬套管套装在卷绕针上形成卷绕模具；其次，将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开，按照隔膜/正极/隔膜/负极的顺序放置正负极片和隔膜，且保证正极与负极正对，启动卷绕电机开始卷绕，在内衬套管外形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜以及内衬套管；接着，将电极组套装入电池壳体内；最后，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。
比较例1：
以圆柱Ni-MH SC1.5Ah电池为例。正极活性物质为：92％的Ni(OH)2H和7％CoO，基体为泡沫镍；负极活性物质为：贮氢合金粉，基体为铜网。
将压制成型的正负极片裁切成工艺要求尺寸，将隔膜裁切成工艺要求尺寸，准备好电池壳体、底衬、盖帽、密封圈等配件。
正极片：长度235.0mm，宽度19.5mm，厚度0.49mm。
负极片：长度295.0mm，宽度20.0mm，厚度0.21mm。
隔膜PP：长度540.0mm，宽度23.5mm，厚度0.18mm。
电池壳体：直径22.0mm，高度43mm，壁厚0.4mm。
卷绕针：外径6.0mm。
底衬：直径21.0mm，高度10mm。
电解液为：KOH、NaOH和LiOH的三元碱性溶液，添加量是3.9-4.0g。
组装电池：首先，将上述卷绕针安装到电池卷绕机上；其次，将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开，按照隔膜/正极/隔膜/负极的顺序放置正负极片和隔膜，且保证正极与负极正对，启动卷绕电机开始卷绕形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜；接着，将电极组套装入电池壳体内；最后，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。
比较例2：
以圆柱Ni-MH SC1.5Ah电池为例。正极活性物质为：92％的Ni(OH)2H和7％CoO，基体为泡沫镍；负极活性物质为：贮氢合金粉，基体为铜网。
将压制成型的正负极片裁切成工艺要求尺寸，将隔膜裁切成工艺要求尺寸，准备好电池壳体、内衬、盖帽、密封圈等配件。
正极片：长度150.0mm，宽度29.5mm，厚度0.49mm。
负极片：长度215.0mm，宽度30.0mm，厚度0.21mm。
隔膜PP：长度380.0mm，宽度33.5mm，厚度0.18mm。
电池壳体：直径22.0mm，高度43mm，壁厚0.4mm。
卷绕针：外径12.5mm。
内衬：直径11.5mm，高度30mm。
电解液为：KOH、NaOH和LiOH的三元碱性溶液，添加量是3.9-4.0g。
组装电池：首先，将上述卷绕针安装到电池卷绕机上；其次，将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开，按照隔膜/正极/隔膜/负极的顺序放置正负极片和隔膜，且保证正极与负极正对，启动卷绕电机开始卷绕形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜；接着，将电极组套装入电池壳体内；最后，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。
上述实施例和比较例的低容量二次电池的生产效率、报废率、短路率如表1：
表1
  生产效率(只/小时)   报废率/％   短路率/％
 实施例1   200   0.5   0.2
 比较例1   180   2.0   1.5
 比较例2   185   1.2   0.6
容量测试：
在温度20±5℃，相对湿度65±20％的条件下，将实施例和比较例电池分别以1.0C充电72min，搁置30min后，以1.0C放电至1.0V；测试电池以1.0C放电至1.0V的容量；测试结果如表2所示。
内阻测试：
在温度20±5℃，相对湿度65±20％的条件下，将实施例和比较例电池分别以1.0C充电72min，搁置30min后，以1.0C放电至1.0V；用内阻测试仪BK-300测试电池放电态内阻；测试结果如表2所示。
大电流放电性能测试：
在温度20±5℃，相对湿度65±20％的条件下，对于实施例和比较例电池分别进行大电流放电性能测试，C5C/C1.0C是指：以1.0C充电72min，搁置30min后，以5.0C放电至0.8V的放电容量与以1.0C充电72min，搁置30min后，以1.0C放电至1.0V的放电容量的比值；C10C/C1.0C是指：以1.0C充电72min，搁置30min后，以10.0C放电至0.8V的放电容量与以1.0C充电72min，搁置30min后，以1.0C放电至1.0V的放电容量的比值；不同倍率大电流放电性能测试结果如表2所示。
表2
  1.0C容量/Ah  电池内阻/m Ω   C5C/C1.0C(％) C10C/C1.0C(％)
 实施例1   1.5   10.0   98.6 97.0
 比较例1   1.5   14.5   97.3 95.8
 比较例2   1.5   13.0   97.5 95.1
本发明的低容量二次电池的组装方法，在卷绕前将内衬套管直接安装在卷绕针上，内衬套管的作用使得起卷部位的曲率变小，极片起卷的弯曲度小，极片起卷部位的裂纹小，不易出现隔膜被刺穿的电极组短路现象；卷绕后电极组和内衬套管之间的接触很紧密，使得电池内部极片和隔膜之间接触内阻降低；内衬套管中空，电解液就可以通过隔膜吸收渗透到电极组中，离子在正负极间的迁移提供了足够的空间，传质阻力减小，电化学反应的速率加快，电池大电流放电性能提高。

Claims (3)

1.一种低容量二次电池的卷绕模具，其特征是：该卷绕模具由卷绕针（1）和内衬套管（2）组成，卷绕针（1）的横截面呈十字形，内衬套管（2）的中心孔的横截面呈十字形，卷绕针（1）安装在内衬套管（2）的中心孔内构成卷绕模具。
2.根据权利要求1所述的一种低容量二次电池的卷绕模具，其特征是：内衬套管（2）的外壁上分布若干凸棱（3），凸棱（3）防止卷绕时隔膜发生打滑。
3.采用权利要求1所述的卷绕模具组装低容量二次电池的方法，其特征是组装方法包括以下步骤：首先，将上述卷绕针（1）安装到电池卷绕机上；然后，将内衬套管（2）套装在卷绕针（1）上形成卷绕模具；其次，将已经裁切后的电池正极片和负极片用隔膜分开后卷绕在内衬套管外形成电极组，电极组包括正极片、负极片、隔膜以及内衬套管；接着，将电极组套装入电池壳体内；最后，经滚槽、加注电解液、点焊盖帽、封口、制作成二次电池。
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Contract record no.: X2024980016179

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Granted publication date: 20130102

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Assignor: Jiangsu Sanzheng new energy Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A winding mold and assembly method for low capacity secondary batteries

Granted publication date: 20130102

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Denomination of invention: A winding mold and assembly method for low capacity secondary batteries

Granted publication date: 20130102

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