CN102683736A - 一种电芯卷绕方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电芯卷绕方法及设备，该方法通过对卷绕前正负极片的加热，可以使极片应力充分释放，卷绕时极片在拉力的作用下会有一定程度的延长，卷绕结束后，冷却过程中极片可以随隔离膜一同收缩，从而改善电芯的变形。该设备包括机架，设置在机架内的电机，分别与所述机架固定连接的正极片送料机构、负极片送料机构、隔离膜送料机构、卷绕机构，所述机架还连接有正极片加热机构和负极片加热机构。该技术方案的有益效果：方法简单、实用，可应用于自动化连续生产中；设备操作简便，加热机构简易，便于大批量制造。

Description

一种电芯卷绕方法及设备
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特指一种电芯卷绕方法及设备。 
背景技术
随着现代社会的不断发展，移动设备如智能手机，笔记本电脑，摄像机以及EV(电动汽车)等将得到越来越广泛的应用，从而形成了对电池的大量需求。 
卷绕是电池生产过程中非常重要的工序，随着科技的发展，卷绕工序的自动化程度越来越高。在自动化的卷绕过程中，必须对极片和隔离膜施加较大的拉力，以确保正极片和负极片以及隔离膜和正极片之间的整齐程度。然而，卷绕过程中的拉力会使隔离膜在走带方向(Mechanical Direction，MD)被延长，卷绕结束后由于拉力的释放，隔膜又会在MD方向产生一定的收缩，而极片在卷绕前后在MD方向长度变化很小，正是由于卷绕后电芯的隔离膜严重挤压极片，从而导致卷绕后的电芯在静置过程中会发生变形。卷绕后的变形电芯结构，即隔离膜严重挤压正极极片和负极极片。变形后的电芯不仅外观差，还会存在容量低、循环性能差、自放电快等质量问题。 
行业内现有的改善卷绕后电芯变形的方法主要就是对卷绕前的隔膜进行烘烤，使其在卷绕前充分收缩，但此方法主要用在手动卷绕的生产中。由于自动化连续卷绕使用的是成卷的隔膜，成卷的隔膜收缩及其困难，而且即使隔膜有一定程度收缩，由于自动卷绕时拉力较大，隔离膜还会再次被延长，因而此方法很难应用到自动化连续卷绕生产中。 
现阶段，自动化卷绕后电芯变形的问题是行业内的难题。 
发明内容
本发明的第一个目的在于，针对现有技术的不足，提供一种电芯卷绕方法，通过该方法可以改善自动化连续卷绕出来的电芯的变形问题，进而确保电芯的性能。 
为了实现第一个发明目的，本发明提供了一种新型的电芯卷绕方法，通过对卷绕前正负极片的加热，可以使极片应力充分释放，卷绕时极片在拉力的作用下会有一定程度的延长，卷绕结束后，冷却过程中极片可以随隔离膜一同收缩，从而改善电芯的变形。 
作为本发明电芯卷绕方法的一种改进，所述卷绕的步骤具体为： 
第一步，极片及隔离膜备料：将正极片、负极片和隔离膜制备成连续的卷料，并分别安装在正极片送料机构、负极片送料机构和隔离膜送料机构上； 
第二步，正极片和负极片的加热：启动电机及正极片加热机构和负极片加热机构，加热正极片和负极片； 
第三步，卷绕：将加热后的正负极片和隔离膜卷绕成电芯，卷绕时，正极片和负极片受到的拉力大于隔离膜受到的拉力； 
第四步，冷却：将第三步所得电芯在室温下自然冷却。 
所述第二步中启动正极片加热机构、负极片加热机构之前可以同时启动正极片送料机构、负极片送料机构和隔离膜送料机构，进行边卷绕边加热。 
作为本发明电芯卷绕方法的一种改进，所述正极片加热机构内的温度设置为80～130℃，负极片加热机构内的温度设置为60～100℃。在保证隔离膜不受损伤的情况下，尽量让极片的应力释放。 
作为本发明电芯卷绕方法的一种改进，所述对正极片和负极片的加热方式包括电阻加热、红外加热和微波加热。 
相对于现有技术，本发明的电芯卷绕方法有以下优势： 
该方法通过对卷绕前正负极片的加热，可以使极片应力充分释放，卷绕时极片在拉力的作用下会有一定程度的延长，卷绕结束后，冷却过程中极片可以 随隔离膜一同收缩，从而改善电芯的变形。该方法简单、实用，可应用于自动化连续生产中。 
本发明的另一个目的在于提供一种电芯卷绕设备，通过该设备可以连续卷绕电芯，并可改善连续卷绕中电芯变形问题。该设备的技术方案如下： 
一种电芯卷绕设备，该设备包括机架，设置在机架内的电机，分别与所述机架固定连接的正极片送料机构、负极片送料机构、隔离膜送料机构、卷绕机构，所述机架还连接有正极片加热机构和负极片加热机构。 
本发明的工作原理：通过加热机构对卷绕前正负极片的加热，可以使其应力充分释放，卷绕时极片在拉力的作用下会有一定程度的延长，卷绕结束后，冷却过程中极片可以随隔离膜一同收缩，从而改善电芯的变形。 
所述正极片送料机构、负极片送料机构和隔离膜送料机构上依次设置有正极片拉力调节轴、负极片拉力调节轴和隔离膜拉力调节轴，以调节卷绕过程中极片受到的拉力。 
所述正极片加热机构和负极片加热机构外壳上依次设置有正极片加热机构绝热层和负极片加热机构绝热层，以防止热量流失，使加热机构内温度恒定。 
所述正极片加热机构包绕所述的正极片送料机构；所述的负极片加热机构包绕所述负极片送料机构。所述正极片加热机构和负极片加热机构分别将整卷正极片和负极片容纳其中，对整卷正极片和负极片同时进行加热，这样操作效率较高。 
所述正极片加热机构设置在正极片送料机构与卷绕机构之间；所述的负极片加热机构设置在负极片送料机构与卷绕机构之间。所述正极片加热机构和负极片加热机构分别设置于整卷正极片和负极片之外，对卷绕前的单个正极片和负极片进行加热，这样可以使极片受热更加均匀。 
相对于现有技术，本发明的电芯卷绕设备有以下优势： 
一种电芯卷绕设备，该设备包括机架，设置在机架内的电机，分别与所述 机架固定连接的正极片送料机构、负极片送料机构、隔离膜送料机构、卷绕机构，该设备的特别之处在于：所述机架还连接有正极片加热机构和负极片加热机构。该设备可以对卷绕前正负极片进行加热，使极片的应力充分释放，卷绕时极片在拉力的作用下会有一定程度的延长，之后再进行卷绕。卷绕结束后，冷却过程中极片可以随隔离膜一同收缩，从而改善了电芯的变形。该设备操作简便，加热机构简易，便于大批量制造。 
附图说明
图1为本发明中电芯卷绕设备实施例1示意图。 
图2为本发明中电芯卷绕设备实施例2示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明。 
实施例1 
请参阅图1，本发明一种电芯卷绕设备，该设备包括机架1，设置在机架1内的电机2，分别与所述机架固定连接的正极片送料机构31、负极片送料机构41、隔离膜送料机构5、卷绕机构6，还包括正极片加热机构32，负极片加热机构42。 
正极片送料机构31、负极片送料机构41、隔离膜送料机构5分布于卷绕机构6的周围，以便于物料集中到一处，完成卷绕动作。 
正极片送料机构31、负极片送料机构41、隔离膜送料机构5上依次设置有正极片拉力调节轴30、负极片拉力调节轴40、隔离膜拉力调节轴50，此拉力调节轴可以控制卷绕过程中极片和隔离膜各自的拉力，以确保正极片和负极片以及隔离膜和正极片之间的整齐程度，可适当加大极片卷绕时的拉力。 
正极片加热机构32和负极片加热机构42外壳依次设置有正极片加热机构 绝热层320和负极片加热机构绝热层420，此绝热层的目的是防止热量流失，使加热机构内温度恒定。 
正极片加热机构32和负极片加热机构42的加热方式是电阻加热，此电阻的大小可根据温度的要求适当调节。 
所述正极片加热机构32包绕所述的正极片送料机构31；所述的负极片加热机构42包绕所述负极片送料机构41。正极片加热机构32和负极片加热机构42将整卷极片容纳其中，对整卷极片同时进行加热。 
实施例2 
请参阅图2，本发明一种电芯卷绕设备，正极片加热机构32和负极片加热机构42的加热方式是红外加热。正极片加热机构32和负极片加热机构42设置于整卷极片之外，对卷绕前的单个极片进行加热，这样可以使极片受热更加均匀。其它与实施例1相同，这里不再赘述。 
电芯卷绕方法的步骤具体为： 
第一，极片及隔离膜备料，极片及隔离膜要制备成连续的卷料，以便于连续生产，然后安装极片及隔离膜，安装极片时，要根据极片走带方向及拉力调节方式定向安装；第二，启动电机及正负极片加热机构，正极片加热机构内的温度设置在80-130℃，负极片加热机构内的温度设置在60-100℃，并保持半小时，确保加热机构温度恒定；第三，卷绕，卷绕时要根据电芯的设置结构确定极片及隔离膜的裁片长度，并适当加大卷绕时对阴阳极片的拉力，使对阴阳极片的拉力大于对隔离膜的来历。第四，卷绕后冷却，卷绕后要将电芯在室温下自然冷却，使极片及隔离膜缓慢收缩，卷绕结束后，对电芯进行外观检查。 
根据上述说明书的揭示和指导，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 (9)

1.一种电芯卷绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，极片及隔离膜备料：将正极片、负极片和隔离膜制备成连续的卷料，并分别安装在正极片送料机构、负极片送料机构和隔离膜送料机构上；
第二步，正极片和负极片的加热：启动正极片加热机构、负极片加热机构，加热正极片和负极片；
第三步，卷绕：将加热后的正负极片和隔离膜卷绕成电芯，卷绕时，正极片和负极片受到的拉力大于隔离膜受到的拉力；
第四步，冷却：将第三步所得电芯在室温下自然冷却。
2.根据权利要求1所述的电芯卷绕方法，其特征在于：所述第二步中启动正极片加热机构、负极片加热机构之前可以同时启动正极片送料机构、负极片送料机构和隔离膜送料机构，进行边卷绕边加热。
3.根据权利要求1所述的电芯卷绕方法，其特征在于：第二步所述正极片加热机构内的温度设置为80～130℃，负极片加热机构内的温度设置为60～100℃。
4.根据权利要求1所述的电芯卷绕方法，其特征在于：所述对正极片和负极片的加热方式包括电阻加热、红外加热和微波加热。
5.一种权利要求1-4任意一项所述电芯卷绕方法用设备，包括机架(1)，设置在机架(1)内的电机(2)，分别与所述机架(1)固定连接的正极片送料机构(31)、负极片送料机构(41)、隔离膜送料机构(5)和卷绕机构(6)，其特征在于：所述机架(1)还连接有正极片加热机构(32)和负极片加热机构(42)。
6.根据权利要求5所述的电芯卷绕方法用设备，其特征在于：所述正极片送料机构(31)、负极片送料机构(41)和隔离膜送料机构(5)上依次设置有正极片拉力调节轴(30)、负极片拉力调节轴(40)和隔离膜拉力调节轴(50)。 
7.根据权利要求5所述的电芯卷绕方法用设备，其特征在于：所述正极片加热机构(32)和负极片加热机构(42)外壳上依次设置有正极片加热机构绝热层(320)和负极片加热机构绝热层(420)。
8.根据权利要求5所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于：所述正极片加热机构(32)包绕所述的正极片送料机构(31)；
所述的负极片加热机构(42)包绕所述负极片送料机构(41)。
9.根据权利要求5所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于：所述正极片加热机构(32)设置在正极片送料机构(31)与卷绕机构(6)之间；
所述的负极片加热机构(42)设置在负极片送料机构(41)与卷绕机构(6)之间。 
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