CN103825056A - 一种锂电池卷芯的卷绕方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池卷芯的卷绕方法，用于解决现有卷绕锂电池卷芯卷绕工艺极耳位置误差大，导致生产如蓝牙电池等小尺寸电池生产效率低，产品合格率低的问题。本发明包括：1）在正、负极极片的端部分别焊接上正极极耳和负极极耳；2）将负极极片铺设在两层隔膜之间，并将负极极片通过胶带与隔膜进行固定；3）将正极极片铺设在隔膜的上方；以负极极耳的位置作为参照，调整正极极片的位置至正极极耳与负极极耳之间的中心距满足工艺要求；然后将正极极片通过胶带与隔膜进行固定；4）开始卷绕制作卷芯。本发明能够提高极耳中心距的精度，提高生产效率和产品品质。

Description

一种锂电池卷芯的卷绕方法
技术领域
本发明属于锂电池卷芯的制作工艺，具体涉及一种锂电池卷芯的卷绕方法。 
背景技术
软包装锂离子电池采用铝塑复合膜为外壳，电池大小、电池形状可根据需要任意设计；同时软包装电池具有自动泄压的功能，在短路、针刺、撞击等极端条件下，不会像钢壳、铝壳电池有爆炸风险，因此具有良好的本征安全性。基于上述原因，软包装电池广泛应用于各个领域，大到动力汽车，储能电站；中到智能手机、平板电脑、笔记本等智能终端连接设备；小到蓝牙耳机，智能卡片等。
随着蓝牙无线通信技术的发展，以及人们对高品质生活的不断追求，蓝牙耳机电池的应用范围越来越大。蓝牙电池等小尺寸锂电池，通常采用极耳外定位，即正极极耳、负极极耳在卷芯的收尾位置。传统的卷绕工艺，是先将隔膜套在卷针上，然后插入正负极极片，再将极片和隔膜卷绕成卷芯。
如申请号为201210425935.5的发明专利公开了一种多级片锂电池卷芯的卷绕方法，一种多极片锂电池卷芯的卷绕方法，包括以下步骤：
1）、将多条隔膜完全重叠，重叠好的隔膜穿过U 型卷针中间间隙，重叠好的隔膜套紧U 型卷针一侧，并对折绷紧，U 型卷针转动半圈；
2）、将第一正极片插入第一层隔膜与第二层隔膜之间，第一正极片的极耳露出，U 型卷针转动半圈；
3）、将第一负极片插入第二层隔膜与第三层隔膜之间，第一负极片的极耳露出，U 型卷针转动半圈；
4）、将第二正极片插入第三层隔膜与第四层隔膜之间，第二正极片的极耳露出，U 型卷针转动半圈，第二正极片的极耳与第一正极片的极耳重叠；
5）、将第二负极片插入第四层隔膜与第五层隔膜之间，第二负极片的极耳露出，U 型卷针转动半圈，第二负极片的极耳与第一负极片的极耳重叠；
6）、将第三正极片插入第五层隔膜与第六层隔膜之间，第三正极片的极耳露出，U 型卷针转动半圈，第三正极片的极耳与第一正极片、第二正极片的极耳重叠；
7）、将第三负极片插入第六层隔膜与第七层隔膜之间，第三负极片的极耳露出，U 型卷针转动半圈，第三负极片的极耳与第一负极片、第二负极片的极耳重叠；
依据上述步骤，将N 对正极片、负极片交叉依次插入到隔膜，并通过U 型卷针转动卷绕，得到电池卷芯。
采用传统的卷绕工艺加工而成的卷芯，极耳位置受诸多因素影响。极片长度的误差，极耳焊接位置的误差，操作人员卷绕的松紧度等都会影响极耳的位置。按照行业一流水准计算，极片长度误差±0.50mm, 极耳焊接位置的误差±0.25mm, 操作人员卷绕插片公差±0.25mm，卷绕松紧度误差±0.50mm，根据公差累计原则，极耳位置的误差在±1.5mm。即便是如此严格控制的情况下，也很难保证卷绕后电芯的极耳位置和极耳的间距。
如果生产的电池极耳位置偏移或极耳间距太大或太小，则电池可能短路或不能组装，导致电池的报废或降级。
为了解决极耳间距的问题，通常通过极片长度筛选，降低卷绕速度，卷绕后挪动极片来实现。但这些方法不但影响卷芯卷绕的整体效率，而且产生了很多不良品，更为严重的是，极片挪动容易对电芯产生破坏，导致对位不齐，电芯自放电等问题。
发明内容
本发明为了解决现有锂电池卷芯卷绕工艺极耳位置误差大，导致生产如蓝牙电池等小尺寸电池生产效率低，产品合格率低的问题，而提供一种锂电池卷芯的卷绕方法，能够提高锂电池极耳对位的精度，提高生产如蓝牙电池等小尺寸电池卷芯的生产效率，提高产品的品质。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种锂电池卷芯的卷绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在正、负极极片的端部分别焊接上正极极耳和负极极耳；
2）将负极极片铺设在两层隔膜之间，并将负极极片通过胶带与隔膜进行固定；
3）将正极极片铺设在隔膜的上方；以负极极耳的位置作为参照，调整正极极片的位置至正极极耳与负极极耳之间的中心距满足工艺要求；然后将正极极片通过胶带与隔膜进行固定；由于不同尺寸卷芯对正、负极极耳之间的中心距要求不一样，所以在进行本步骤的时候，正、负极极耳之间的距离根据该产品的工艺要求进行确定，本领域的技术人员都能明白和理解；
4）开始卷绕制作卷芯，由于对于如蓝牙电池等小尺寸电池的极耳都是采用极耳外定位，即正极极耳、负极极耳在卷芯的收尾位置；因此起卷的位置是在以极耳安放位置相对的另一端。
进一步地，负极极片的起卷位置通过胶带与隔膜进行固定，正极极片的起卷位置通过胶带与隔膜进行固定。
进一步地，正、负极极耳上设有极耳保护胶带。
进一步地，所述隔膜的基材为聚乙烯、聚丙烯中的一种或者两种的组合。
进一步地，所述胶带的基材为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或者聚酯。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过对正、负极极耳预定位置的设置，正极极耳和负极极耳的相对位置得以固定，极耳的位置不受极片长度、焊接位置的公差影响，受卷绕人员的操作影响也较小。从而，提高了外定位软包装锂离子电池的正、负极极耳位置的精度，提高了产品的品质；同时相对于采用通过极片长度筛选、降低卷绕速度、卷绕后挪动极片来调整正、负极极片之间的中心距的现有卷绕工艺，提高了生产的效率。
附图说明
图1是本发明负极极片与隔膜定位示意图；
图2是本发明正极极片与隔膜定位示意图；
图3是实施例一和对比例1所制作电池极耳中心距的对比数据曲线图。
图4是实施例二和对比例2所制作电池极耳中心距的对比数据曲线图。
图中标记：C01-正极极耳，C02-正极极耳保护胶带，C03-正极极片，C04-正极与隔膜固定胶带，A01-负极极耳保护胶带，A02-负极极耳，A03-负极极片，A04-负极与隔膜固定胶带，S01-隔膜。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明的锂电池卷芯的卷绕方法，包括以下步骤：
1）在正、负极极片的端部分别焊接上正极极耳和负极极耳；
2）将负极极片铺设在两层隔膜之间，并将负极极片通过胶带与隔膜进行固定；
3）将正极极片铺设在隔膜的上方；以负极极耳的位置作为参照，调整正极极片的位置至正极极耳与负极极耳之间的中心距满足工艺要求；然后将正极极片通过胶带与隔膜进行固定；由于不同尺寸卷芯对正、负极极耳之间的中心距要求不一样，所以在进行本步骤的时候，正、负极极耳之间的距离根据该产品的工艺要求进行确定，本领域的技术人员都能明白和理解。同时本领域的技术人员都明白，正极片和负极片需要通过隔膜进行分离，因此本步骤中讲述的正极极片铺设在隔膜的上方指的是：将正极极片铺设位置在最上面一层的隔膜的上方；同时正极极片的长度位置不一致，在铺设正极极片的时候只考虑正极极耳与负极极耳之间的中心距离。实际上极片长度的误差较小，因此正极极片的另一端与负极极片的起卷位置的距离有多长不会影响本发明的效果，而本发明消除了极片长度带来的误差，从而提高了产品品质。
4）开始卷绕制作卷芯。卷绕一般都是在卷针上进行，由于对于如蓝牙电池等小尺寸电池的极耳都是采用极耳外定位，即正极极耳、负极极耳在卷芯的收尾位置；因此起卷的位置是在以极耳安放位置相对的另一端。
进一步地，负极极片的起卷位置通过胶带与隔膜进行固定，正极极片的起卷位置通过胶带与隔膜进行固定，便于提高卷绕的工作效率。一般情况下，负极极片起卷位置与隔膜的端部相齐平，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。
进一步地，正、负极极耳上设有极耳保护胶带，从而提高极耳的稳固性。
进一步地，所述隔膜的基材为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）中的一种或者两种的组合，采用干法或者湿法工艺制备而成，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。
进一步地，所述胶带的基材为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰亚胺（PI）或者聚酯（PET）。
通过对正、负极极耳预定位置的设置，正极极耳和负极极耳的相对位置得以固定，极耳的位置不受极片长度、焊接位置的公差影响，受卷绕人员的操作影响也较小。从而，提高了外定位软包装锂离子电池的正、负极极耳位置的精度，提高了产品的品质；同时相对于采用通过极片长度筛选、降低卷绕速度、卷绕后挪动极片来调整正、负极极片之间的中心距的现有卷绕工艺，提高了生产的效率。
实施例一
电池型号为351123/50mAh，采用本发明的卷芯卷绕方法进行电芯的制作，极耳中心距规格（即该型号的锂电池极耳中心距的工艺要求）为5.0±0.5mm。
作为该实施例的对比例1，电池型号为351123/50mAh，采用普通的工艺进行电芯的制作，极耳中心距规格为5.0±0.5mm。
实施例一和对比例1所制作电池极耳中心距的对比数据曲线图如图3所示。
    电池极耳的中心距如下表所示。
实施例二
电池型号为621518/90mAh，采用本发明的卷芯卷绕方法进行电芯的制作，极耳中心距规格为（即该型号的锂电池极耳中心距的工艺要求）5.0±0.5mm。
作为该实施例的对比例2，电池型号为621518/90mAh，采用普通的工艺进行电芯的制作，极耳中心距规格为5.0±0.5mm。
实施例二和对比例2所制作电池极耳中心距的对比数据曲线图如图4所示。
电池极耳的中心距如下表所示：
所有试验组别电池的极耳中心距数据如下：
序号 组别说明 极耳中心距的标准偏差(σ,mm) 极耳中心距良率(Yield) 样本数(n)
实施例一 351123/50mAh，卷芯预定位结构 0.167 100% 1000
实施例二 621518/90mAh，卷芯预定位结构 0.169 100% 1000
对比例1 351123/50mAh，普通工艺 0.450 64% 1000
对比例2 621518/90mAh，普通工艺 0.507 46% 100
采用本发明的方法电池的极耳中心距的标准偏差比普通工艺小，提高产品的品质，特别适用于如蓝牙电池等小尺寸锂电池卷芯的制作。

Claims (5)

1.一种锂电池卷芯的卷绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 在正、负极极片的端部分别焊接上正极极耳和负极极耳；
2) 将负极极片铺设在两层隔膜之间，并将负极极片通过胶带与隔膜进行固定；
3) 将正极极片铺设在隔膜的上方；以负极极耳的位置作为参照，调整正极极片的位置至正极极耳与负极极耳之间的中心距满足工艺要求；然后将正极极片通过胶带与隔膜进行固定；4）开始卷绕制作卷芯。
2.根据权利要求1所述的锂电池卷芯的卷绕方法，其特征在于，所述负极极片的起卷位置通过胶带与隔膜进行固定，正极极片的起卷位置通过胶带与隔膜进行固定。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池卷芯的卷绕方法，其特征在于，正、负极极耳上设有极耳保护胶带。
4.根据权利要求3所述的锂电池卷芯的卷绕方法，其特征在于，所述隔膜的基材为聚乙烯、聚丙烯中的一种或者两种的组合。
5.根据权利要求4所述的锂电池卷芯的卷绕方法，其特征在于，所述胶带的基材为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或者聚酯。
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