CN104466262A - 方形锂电池卷针 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了方形锂电池卷针，包括针芯和外壳；针芯的两侧为突出的锐角呈剑鞘状，针芯内部中空且侧壁均布通孔，针芯基部设有与针芯内部相通的进气孔；外壳为包裹在针芯外周的薄壳层；薄壳层设有贯通的条形槽。本发明稳定性高，卷绕效果好，大大提高了卷绕精度和电池产品的质量，卷绕过程电芯报废率低于10%，有效地减小了陶瓷隔膜卷绕过程中的报废率。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池生产设备，尤其涉及一种适于陶瓷隔膜卷绕的方形锂电池卷针。
背景技术
在锂电池制造工艺中，卷绕作为圆柱电池和方形电池的制备过程中的关键步骤，其对电池一致性，使用寿命及安全性能都有着非常重要的影响。
现有的卷绕机多采用两半式卷针，卷绕前两个半式卷针为分离状态，两个半式卷针中间留有缝隙供隔膜穿入，随隔膜穿入后两个半式卷针将合并为一个整体并夹紧隔膜一起卷绕。
在卷绕过程中，随着卷径的逐步增大，卷针将被逐渐缠绕挤压，卷绕完成后卷针从卷芯中间抽将会面临较大的阻力。这种现象在使用陶瓷隔膜的锂电池体系中更加明显，由于陶瓷隔膜表面的陶瓷涂层较粗糙，与卷针表面直接接触时由于产生的滑动摩擦力过大，使得卷针从卷芯中间拔出困难，甚至会带出卷芯内层隔膜，破坏卷芯的对齐度造成卷芯报废。同时采用金属材质制成的两半卷针在合并时会产生较大的机械力，容易对内层的隔膜造成损伤，增大了卷芯短路的风险。这些问题的存在会大幅度降低使用陶瓷隔膜的锂离子电池的卷绕合格率，使用普通两半式卷针进行陶瓷隔膜卷绕时的报废率高达30%以上，造成不必要的物料浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种方形锂电池卷针，适于陶瓷隔膜的卷绕。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：方形锂电池卷针，包括针芯和外壳；针芯的两侧为突出的锐角呈剑鞘状，针芯内部中空且侧壁均布通孔，针芯基部设有与针芯内部相通的进气孔；外壳为包裹在针芯外周的薄壳层；薄壳层设有用于导气的贯通的条形槽。
作为优选，针芯为不锈钢制成。
作为优选，外壳的厚度为2～5mm。
作为优选，条形槽的宽度为1～3mm。
作为优选，外壳用聚四氟乙烯或聚氨酯制成。
本发明的有益效果是：
采用本发明的卷针进行卷绕时，卷绕完成后，卷针从卷芯中间抽出前开始向卷针供气，气流由卷针进气口进入中空的卷针针芯，通过卷针针芯表面的气孔吹出，流经卷针外壳的导气槽对卷芯内部形成气胀，同时，卷针外壳导气槽减小了内层隔膜与卷针直接接触面积，降低了接触产生的滑动摩擦力，进而使得卷针能够顺利地从卷芯内部抽出。卷针的剑鞘型设计能够减小上下卷针合并夹紧隔膜时与内层隔膜的接触面积，同时保护层外壳可减小上下卷针合并时机械力对隔膜造成的破坏，降低了卷芯短路的风险。本发明稳定性高，卷绕效果好，大大提高了卷绕精度和电池产品的质量，卷绕过程电芯报废率低于10%，有效地减小了陶瓷隔膜卷绕过程中的报废率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明用于方形锂电池卷针实施例的结构示意图。
图2是本发明用于方形锂电池卷针实施例的剖面图。
图3是本发明用于方形锂电池卷针实施例的结构分解图。
图中，1-上卷针，2-下卷针，3-针芯，4-外壳，5-进气口，6-出气孔，7-导气槽。
具体实施方式
一种适于陶瓷隔膜卷绕的方形锂电池卷针，是由配对使用的上卷针1和下卷针2组合而成。
如图1所示，上卷针1和下卷针2具有同样的结构与形状。上卷针1和下卷针2均由针芯3和外壳4两个部分组成。
针芯3由不锈钢制成，针芯的外形设计为两侧呈突出锐角的剑鞘状（图2），针芯内部中空，针芯侧壁有均匀分布的出气孔6。在针芯的基部设计有与针芯中空内部连通的进气口5和安装柄，安装柄上设有安装用的螺孔。
如图3所示，外壳4为包裹在针芯表面的保护层，其由厚度为2～5mm的聚四氟乙烯或者聚氨酯制成，外壳上设有若干条贯通的长条形的导气槽7，导气槽的宽度为1～3mm。
由于针芯侧壁均布出气孔，总有若干出气孔与外壳上导气槽7的条形槽孔重合，这样从基部进气孔进入的气流可以通过出气孔沿导气槽流出。
导气槽的作用：首先便于气流在槽内聚集，如出气孔直接与卷芯表面接触容易造成出气不畅，这样出气的压力就要加大才行；二是导气槽的存在减小了外壳表面与卷芯的接触面积，有利于形成气胀。
由于在针芯外周包裹了一层厚度为2～5mm的聚四氟乙烯层或者聚氨酯层，相应减小了卷针与卷芯的摩擦力。
使用方法：
本实施例更适用于采用陶瓷隔膜的方形锂电池卷绕，在卷绕前先对卷针和陶瓷隔膜进行除静电处理。
采用两个配对的上下卷针夹住陶瓷隔膜进行卷绕，卷绕完成后，上下卷针留在卷芯中间并向上下卷针内部供气，气流由上下卷针基部的进气口进入中空的针芯，并通过针芯表面的气孔吹出，流经上下卷针外壳的导流槽对卷芯内部充气形成气胀，使得卷绕完成的卷芯内层隔膜与卷针表面发生分离，使得卷针能够顺利的从卷芯内部抽出，避免了陶瓷隔膜卷芯由于陶瓷涂层摩擦系数较大造成的卷针拔出时带出隔膜使得卷芯报废的风险。同时，卷针的外壳导气槽减小了内层隔膜与卷针直接接触面积，降低了接触产生的滑动摩擦力，进而使得卷针能够顺利地从卷芯内部抽出。
卷针的剑鞘型设计能够减小上下卷针合并夹紧隔膜时与内层隔膜的接触面积，同时保护层外壳可减小上下卷针合并时机械力对隔膜造成的破坏，降低了卷芯短路的风险。本实施例的稳定性高，卷绕效果好，大大提高了卷绕精度和电池产品的质量，能够有效减小陶瓷隔膜卷绕过程中的报废率。
由本实施方式制成的方形锂电池卷针，在应用陶瓷隔膜的锂电池体系中，卷绕过程电芯报废率低于10%，相对于采用普通卷针进行陶瓷隔膜卷绕时高达30%以上的报废率相比，能够大幅度降低物料浪费。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.方形锂电池卷针，其特征在于：包括针芯和外壳；所述针芯的两侧为突出的锐角呈剑鞘状，针芯内部中空且侧壁均布通孔，针芯基部设有与针芯内部相通的进气孔；所述外壳为包裹在针芯外周的薄壳层；薄壳层设有贯通的条形槽。
2.根据权利要求1所述的方形锂电池卷针，其特征在于：所述针芯为不锈钢制成。
3. 根据权利要求1所述的方形锂电池卷针，其特征在于：所述外壳的厚度为2～5mm。
4. 根据权利要求1或3所述的方形锂电池卷针，其特征在于：所述条形槽的宽度为1～3mm。
5. 根据权利要求1或3所述的方形锂电池卷针，其特征在于：所述外壳用聚四氟乙烯或聚氨酯制成。
6. 根据权利要求4所述的方形锂电池卷针，其特征在于：所述外壳为聚四氟乙烯或聚氨酯制成。
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