CN108987820A - 锂电芯卷绕装置及其卷针 - Google Patents

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贺四清
李根发
罗二天
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Abstract

一种锂电芯卷绕装置及其卷针，该卷针的截面具有四个承载面和四个端头，其中，该承载面为直面或者曲率半径大于50毫米的连续曲面，相对的两个端头为尖角，相对的另外两个端头为向外突出的曲面的过渡面，所述过渡面为圆弧面、椭圆面或抛物面。本发明能够大大提升电芯的品质和卷绕线速度。

Description

锂电芯卷绕装置及其卷针
技术领域
本发明涉及一种卷绕装置，尤其涉及一种卷针。
背景技术
参见图1和图2，现有的一种锂电芯卷绕装置的卷针10a大致呈扁的六边形，具体包括四条斜边1a、3a、4a和6a，连接在两条斜边1a与3a之间的直边2a，以及连接在两条斜边4a与6a之间的直边5a。其中，斜边1a与6a相交成一尖角；类似地，斜边3a与4a相交成一尖角。这种卷针结构存在一些问题：由于比较扁，卷绕时，极片的卷绕线速度波动大，致使施加于极片上的张力变化较大，并且料带运动过程中抖动较大，进而容易影响到电芯的品质；另外，由于比较扁，四条斜边1a、3a、4a和6a提供的承载面面积较小，对多极耳极片进行卷绕时，在斜边1a、3a与直边2a的连接处，由于设置有弧形过渡拐角，容易引起极耳80a翘边, 进而容易影响到电芯的品质。
参见图3，现有的另一种锂电芯卷绕装置的卷针10a大致呈圆形，这种卷针结构，由于曲率半径较小，容易引起极耳80a翘边，并且电芯压扁时易导致极耳位置不准，进而容易影响到电芯的品质。
参见图4，现有的又一种锂电芯卷绕装置的卷针10a大致呈椭圆形，这种卷针结构，相对图3的圆形卷针而言，虽然曲率半径有所增大，但是由于两端是弧形过渡拐角，而不是图1那样的尖角结构，电芯难以压扁成形, 进而容易影响到电芯的品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术所存在的不足，而提出一种锂电芯卷绕装置的卷针，能够大大提升电芯的品质和卷绕线速度。
本发明针对上述技术问题提出一种锂电芯卷绕装置的卷针，该卷针的截面具有四个承载面和四个端头，其中，该承载面为直面或者曲率半径大于50毫米的连续曲面，相对的两个端头为尖角，相对的另外两个端头为向外突出的曲面的过渡面，所述过渡面为圆弧面、椭圆面或抛物面。
在一些实施例中，该卷针呈菱形，其厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值范围在0.2至1之间。
在一些实施例中，该卷针的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值大于0.5。
在一些实施例中，该卷针呈方形，其厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值范围在0.2至1之间。
在一些实施例中，该卷针的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值在0.5。
在一些实施例中，该卷针呈橄榄形，所述过渡面与其两旁的承载面在同一个曲面上。
在一些实施例中，该卷针呈矩形，所述过渡面两旁的承载面是不等面积的。
在一些实施例中，所述尖角范围在20度至110度之间。
在一些实施例中，所述尖角范围在45度至90度之间。
本发明针对上述技术问题还提出一种锂电芯卷绕装置，其包括如上所述的卷针。
与现有技术相比，本发明的卷针通过巧妙设计，使得卷针的截面具有四个直面的或者近似直面的承载面；并且，具有四个端头，两个相对的端头为尖角，另外两个相对的端头为向外突出的曲面的过渡面，能够大大提升电芯的品质和卷绕线速度。
附图说明
图1是现有的一种锂电芯卷绕装置的卷针的截面结构示意。
图2是采用图1的卷针卷绕多极耳极片的截面结构示意。
图3是采用现有的另一种卷针卷绕多极耳极片的截面结构示意。
图4是采用现有的又一种卷针的截面结构示意。
图5是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针的截面结构示意。
图6是采用图5的卷针卷绕多极耳极片的截面结构示意。
图7是图5的卷针的侧视结构示意。
图8是图5的卷针的俯视结构示意。
图9是本发明的锂电芯卷绕装置的工作原理的截面示意。
图10是图9中的正极片的结构示意。
图11是图9中的负极片的结构示意。
图12是图9中的隔膜的结构示意。
图13是图5的卷针卷绕多极耳极片的俯视示意。
图14是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第一种变形设计的截面结构示意。
图15是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第二种变形设计的截面结构示意。
图16是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第三种变形设计的截面结构示意。
图17是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第四种变形设计的截面结构示意。
其中，附图标记说明如下:现有技术 10a 卷针80a 极耳 1a 斜边 2a 直边 3a 斜边 4a 斜边 5a 直边 6a 斜边；本发明 100锂电芯卷绕装置 10 卷针 20 辅助压辊 30 隔膜 40 负极多极耳极片 60 正极多极耳极片 80 极片 1、2、3、4 承载面 7、8 过渡面 9 尖角。
具体实施方式
以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。
参见图5至图8，图5是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针的截面结构示意。图6是采用图5的卷针卷绕多极耳极片的截面结构示意。图7是图5的卷针的侧视结构示意。图8是图5的卷针的俯视结构示意。本发明提出一种锂电芯卷绕装置的卷针10，该卷针10呈菱形，包括四个承载面1、2、3、4，连接在承载面1与2之间的过渡面7以及接在承载面3与4之间的过渡面8。其中，承载面1与4相交形成尖角9；承载面2与3相交形成尖角9。过渡面8是向外突出的连续曲面。在本实施例中，该尖角9大于75度。在其他实施例中，根据实际应用的需要，该尖角9的选择范围可以为20度至110度，较佳地，该尖角9的选择范围为45度至90度。
这种的卷针结构，比较厚（也即厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值较大，例如：大于0.5），厚宽比越大，极片80的卷绕线速度变化越小，有利于提升电芯的品质。承载面1、2、3、4为面积较大的直面，不会引起极耳80翘边，有利于提升电芯的品质。另外，两端有尖角9，电芯易于压扁成形，有利于提升电芯的品质；过渡面7、8为曲面，易于将电芯从卷针10上取下，有利于提升电芯的品质。举例而言，过渡面7、8的曲面可以是圆弧面、椭圆面、抛物面，或其它近似圆弧面的曲面（曲率半径大于50毫米）。
值得一提的是，根据实际应用的需要，该卷针10的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值范围可以在0.2至1之间选取，较佳地，该卷针10的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值范围在0.5至1之间选取。另外，这里所称的厚度方向的尺寸是指菱形的横向与纵向中的一个较小值，而这里所称的宽度方向的尺寸是指菱形的横向与纵向中的一个较大值；换言之，图5和图6中的卷针10旋转90度后的情形，不会对该卷针10的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值造成影响。
参见图9至图13，图9是本发明的锂电芯卷绕装置的工作原理的截面示意。图10是图9中的正极片的结构示意。图11是图9中的负极片的结构示意。图12是图9中的隔膜的结构示意。图13是图5的卷针卷绕多极耳极片的俯视示意。本发明提出一种锂电芯卷绕装置100，其大致包括：卷针10和辅助压辊20。该锂电芯卷绕装置100能够对隔膜30、负极多极耳极片40和正极多极耳极片60进行卷绕。其中，负极多极耳极片40和正极多极耳极片60上均设有突伸出长条状的极片本体侧面的多极耳80。隔膜30呈长条状，与负极多极耳极片40和正极多极耳极片60的形状相匹配。
参见图14，图14是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第一种变形设计的截面结构示意。这种的卷针10与前述图5和图6的卷针10 的差异之处主要在于：承载面1、2、3、4为曲率半径较大的曲面（近似直面，例如：曲率半径大于50毫米）。
参见图15，图15是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第二种变形设计的截面结构示意。这种的卷针10与前述图5和图6的卷针10 的差异之处主要在于：呈方形，也就是说：更厚（也即厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值，更加地接近于1）。在本实施例中，该尖角9大致为90度。
参见图16，图16是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第三种变形设计的截面结构示意。这种的卷针10与前述图5和图6的卷针10 的差异之处主要在于：呈橄榄形，也就是说：承载面1、2、3、4为曲率半径较大的曲面（近似直面，例如：曲率半径大于50毫米）。并且，承载面1、2、3、4与过渡面7、8有机地结合成一体，也即：承载面1、2与过渡面7在同一个曲面上，承载面3、4与过渡面8在同一个曲面上。在本实施例中，该尖角9大致为90度。
参见图17，图17是本发明的锂电芯卷绕装置的卷针第四种变形设计的截面结构示意。这种的卷针10与前述图5的卷针10 的差异之处主要在于：呈矩形，也就是说：承载面1和承载面2的面积不等，承载面3和承载面4的面积不等。前述各种卷针10结构均为对称结构，这种的卷针10是非对称结构。在本实施例中，该尖角9大致为90度。
与现有技术相比，本发明的锂电芯卷绕装置100及其卷针10，通过巧妙地使得卷针10的截面具有四个直面的或者近似直面的承载面1、2、3、4；并且，具有四个端头，两个相对的端头为尖角9，另外两个相对的端头为向外突出的曲面的过渡面7、8，能够大大提升电芯的品质和卷绕线速度。
上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锂电芯卷绕装置的卷针，其特征在于，该卷针的截面具有四个承载面和四个端头，其中，该承载面为直面或者曲率半径大于50毫米的连续曲面，相对的两个端头为尖角，相对的另外两个端头为向外突出的曲面的过渡面，所述过渡面为圆弧面、椭圆面或抛物面。
2.依据权利要求1所述的卷针，其特征在于，该卷针呈菱形，其厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值范围在0.2至1之间。
3.依据权利要求2所述的卷针，其特征在于，该卷针的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值大于0.5。
4.依据权利要求1所述的卷针，其特征在于，该卷针呈方形，其厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值范围在0.2至1之间。
5.依据权利要求4所述的卷针，其特征在于，该卷针的厚度方向的尺寸与宽度方向的尺寸之间的比值大于0.5。
6.依据权利要求1所述的卷针，其特征在于，该卷针呈橄榄形，所述过渡面与其两旁的承载面在同一个曲面上。
7.依据权利要求1所述的卷针，其特征在于，该卷针呈矩形，所述过渡面两旁的承载面是不等面积的。
8.依据权利要求1所述的卷针，其特征在于，所述尖角范围在20度至110度之间。
9.依据权利要求8所述的卷针，其特征在于，所述尖角范围在45度至90度之间。
10.一种锂电芯卷绕装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的卷针。
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