CN109148931A - 一种卷绕隔膜的控制方法、装置及电池 - Google Patents

一种卷绕隔膜的控制方法、装置及电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卷绕隔膜的控制方法、装置及电池，该方法包括：确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差；根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。本发明的方案，可以克服现有技术中残卷浪费量大、制造成本高和生产效率低等缺陷，实现残卷浪费量小、制造成本低和生产效率高的有益效果。

Description

一种卷绕隔膜的控制方法、装置及电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种卷绕隔膜的控制方法、装置及电池，尤其涉及一种卷绕隔膜利用率提升方法、与该方法对应的装置、以及基于该装置卷绕制成的电池。
背景技术
以手工或机器方式将电池正极、负极、隔膜纸组合成型的工站或工位称为卷绕工位。以卷绕方式组合成形的电芯所组成的电池，称为卷绕电池；卷绕电池也称为电芯，电池业内人士称为卷芯。
现有动力电池卷芯卷绕时采用上、下两卷隔膜同长度卷绕，卷绕时单层内、外隔膜因极片厚度导致存在长度差，最终导致上、下卷隔膜不能同时使用完，以致存在残卷浪费现象，增加电芯制造成本。
现有技术中，存在残卷浪费量大、制造成本高和生产效率低等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种卷绕隔膜的控制方法、装置及电池，以解决现有技术中动力电池卷芯卷绕时采用上、下两卷隔膜同长度卷绕导致残卷浪费量大的问题，达到减少残卷浪费量的效果。
本发明提供一种卷绕隔膜的控制方法，包括：确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差；根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。
可选地，确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，包括：确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，并确定单卷芯隔膜的预设卷绕圈数；将所述单圈内外圈隔膜长度差的所述预设卷绕圈数倍，确定为所需的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。
可选地，确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，包括：确定单卷芯隔膜的隔膜厚度、单卷芯隔膜中内圈隔膜与外圈隔膜之间的极片的极片厚度、以及单卷芯隔膜的预设卷绕松紧度；确定所述隔膜厚度与所述极片厚度之和与所述预设卷绕松紧度的比值，并将该比值的预设系数倍确定为单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差。
可选地，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，包括：根据预设规则，规范内圈隔膜与外圈隔膜的使用位置；和/或，来料时，对内圈隔膜与外圈隔膜进行长度标识区分。
可选地，所述动力电池卷芯的卷绕结构，包括：圆形卷绕结构或椭圆形卷绕结构。
与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种卷绕隔膜的控制装置，包括：确定单元，用于确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差；控制单元，用于根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。
可选地，所述确定单元确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，包括：确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，并确定单卷芯隔膜的预设卷绕圈数；将所述单圈内外圈隔膜长度差的所述预设卷绕圈数倍，确定为所需的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。
可选地，所述确定单元确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，包括：确定单卷芯隔膜的隔膜厚度、单卷芯隔膜中内圈隔膜与外圈隔膜之间的极片的极片厚度、以及单卷芯隔膜的预设卷绕松紧度；确定所述隔膜厚度与所述极片厚度之和与所述预设卷绕松紧度的比值，并将该比值的预设系数倍确定为单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差。
可选地，所述控制单元控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，包括：根据预设规则，规范内圈隔膜与外圈隔膜的使用位置；和/或，来料时，对内圈隔膜与外圈隔膜进行长度标识区分。
可选地，所述动力电池卷芯的卷绕结构，包括：圆形卷绕结构或椭圆形卷绕结构。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电池，所述电池使用以上所述的卷绕隔膜的控制装置进行隔膜卷绕。
本发明的方案，通过确定产品单位在实际卷绕过程上、下卷隔膜产生的长度差，并根据确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，可以提高隔膜利用率。
进一步，本发明的方案，通过根据确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，可以减少卷绕时隔膜残卷剩余料量，降低材料成本。
进一步，本发明的方案，通过根据确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，减少隔膜接带次数，提高生产效率。
由此，本发明的方案，通过确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，并根据该内外圈隔膜长度差控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，解决现有技术中动力电池卷芯卷绕时采用上、下两卷隔膜同长度卷绕导致残卷浪费量大的问题，从而，克服现有技术中残卷浪费量大、制造成本高和生产效率低的缺陷，实现残卷浪费量小、制造成本低和生产效率高的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的卷绕隔膜的控制方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明的方法中确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差的一实施例的流程示意图；
图3为本发明的方法中确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差的一实施例的流程示意图；
图4为本发明的卷绕隔膜的控制装置的一实施例的结构示意图；
图5为本发明的电池中卷绕隔膜长度差示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
11-第一隔膜(例如：内圈隔膜)；12-第二隔膜(例如：外圈隔膜)；13-第三隔膜；2-第一极片；3-第二极片；102-确定单元；104-控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种卷绕隔膜的控制方法，可应用于动力电池卷绕结构领域。如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图，该卷绕隔膜的控制方法可以包括：
在步骤S110处，确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。
例如：本申请提供一种卷绕隔膜利用率提升技术，具体可以包括：需根据长度差及卷芯松紧度确定产品单位在实际卷绕过程上、下卷隔膜产生的长度差。
其中，所述动力电池卷芯的卷绕结构，可以包括：圆形卷绕结构或椭圆形卷绕结构。
例如：该卷绕隔膜利用率提升技术，对椭圆卷绕结构动力型电池同样适用。
由此，通过对多种卷绕结构的动力型电池卷芯的内外圈隔膜来料时的卷料长度进行控制，可以减少卷绕时隔膜残卷剩余料量，降低材料成本；还可以减少隔膜接带次数，提高生产效率。
在一个可选例子中，可以结合图2所示本发明的方法中确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差的一实施例的流程示意图，进一步说明步骤S110中确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差的具体过程。
步骤S210，确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，并确定单卷芯隔膜的预设卷绕圈数。
可选地，可以结合图3所示本发明的方法中确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差的一实施例的流程示意图，进一步说明步骤S210中确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差的具体过程。
步骤S310，确定单卷芯隔膜的隔膜厚度、单卷芯隔膜中内圈隔膜与外圈隔膜之间的极片的极片厚度、以及单卷芯隔膜的预设卷绕松紧度。
步骤S320，确定所述隔膜厚度与所述极片厚度之和与所述预设卷绕松紧度的比值，并将该比值的预设系数倍确定为单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差。
例如：参见图5所示的例子，设隔膜(例如：第一隔膜11、第二隔膜12和第三隔膜13)的厚度为D，第一极片2的厚度为d、卷绕松紧度为w；那么内外圈隔膜长度差L为：L＝(3.14*2*R3-3.14*2*R1+3.14*2*R)/w＝3.14*2*(D+R)/w。
由此，通过依据隔膜的厚度、极片的厚度以及卷绕松紧度确定单层内外圈隔膜长度差，确定方式简便，确定结果精准性好。
步骤S220，将所述单圈内外圈隔膜长度差的所述预设卷绕圈数倍，确定为所需的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。
例如：设卷绕圈数为N；则有：单卷芯隔膜内、外圈隔膜长度差△L＝N*L。
由此，通过依据卷绕圈数和单层内外圈隔膜长度差确定单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，可以得到精准而可靠的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，有利于提升对内外圈隔膜来料时卷料长度控制的精准性和可靠性，进而提升隔膜利用率，节约材料并提升生产效率。
在步骤S120处，根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。
例如：通过确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，以提高隔膜利用率。
由此，通过确定单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，并根据该内外圈隔膜长度差控制内外圈隔膜来料时的卷料长度，可以减小残料剩余量，节约材料，提高隔膜利用率。
在一个可选例子中，步骤S120中控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，可以包括：根据预设规则，规范内圈隔膜与外圈隔膜的使用位置；和/或，来料时，对内圈隔膜与外圈隔膜进行长度标识区分。
例如：实施时需要规范隔膜使用位置，来料时需对隔膜进行长度标识区分。
由此，通过多种方式控制内外圈隔膜来料时的卷料长度，可以提升对卷绕隔膜长度控制的精准性和便捷性。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过确定产品单位在实际卷绕过程上、下卷隔膜产生的长度差，并根据确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，可以提高隔膜利用率。
根据本发明的实施例，还提供了对应于卷绕隔膜的控制方法的一种卷绕隔膜的控制装置。如图4所示本发明的装置的一实施例的结构示意图，该卷绕隔膜的控制装置可以包括：确定单元102和控制单元104。
在一个可选例子中，确定单元102，可以用于确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。该确定单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
例如：本申请提供一种卷绕隔膜利用率提升技术，具体可以包括：需根据长度差及卷芯松紧度确定产品单位在实际卷绕过程上、下卷隔膜产生的长度差。
其中，所述动力电池卷芯的卷绕结构，可以包括：圆形卷绕结构或椭圆形卷绕结构。
例如：该卷绕隔膜利用率提升技术，对椭圆卷绕结构动力型电池同样适用。
由此，通过对多种卷绕结构的动力型电池卷芯的内外圈隔膜来料时的卷料长度进行控制，可以减少卷绕时隔膜残卷剩余料量，降低材料成本；还可以减少隔膜接带次数，提高生产效率。
可选地，所述确定单元102确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，可以包括：确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，并确定单卷芯隔膜的预设卷绕圈数。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤S210。
更可选地，所述确定单元102确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，可以包括：确定单卷芯隔膜的隔膜厚度、单卷芯隔膜中内圈隔膜与外圈隔膜之间的极片的极片厚度、以及单卷芯隔膜的预设卷绕松紧度该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤S310。
更可选地，所述确定单元102确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，还可以包括：确定所述隔膜厚度与所述极片厚度之和与所述预设卷绕松紧度的比值，并将该比值的预设系数倍确定为单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤S320。
例如：参见图5所示的例子，设隔膜(例如：第一隔膜11、第二隔膜12和第三隔膜13)的厚度为D，第一极片2的厚度为d、卷绕松紧度为w；那么内外圈隔膜长度差L为：L＝(3.14*2*R3-3.14*2*R1+3.14*2*R)/w＝3.14*2*(D+R)/w。
由此，通过依据隔膜的厚度、极片的厚度以及卷绕松紧度确定单层内外圈隔膜长度差，确定方式简便，确定结果精准性好。
可选地，所述确定单元102确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，还可以包括：将所述单圈内外圈隔膜长度差的所述预设卷绕圈数倍，确定为所需的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤S220。
例如：设卷绕圈数为N；则有：单卷芯隔膜内、外圈隔膜长度差△L＝N*L。
由此，通过依据卷绕圈数和单层内外圈隔膜长度差确定单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，可以得到精准而可靠的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，有利于提升对内外圈隔膜来料时卷料长度控制的精准性和可靠性，进而提升隔膜利用率，节约材料并提升生产效率。
在一个可选例子中，控制单元104，可以用于根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤S120。
例如：通过确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，以提高隔膜利用率。
由此，通过确定单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，并根据该内外圈隔膜长度差控制内外圈隔膜来料时的卷料长度，可以减小残料剩余量，节约材料，提高隔膜利用率。
可选地，所述控制单元104控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，可以包括：根据预设规则，规范内圈隔膜与外圈隔膜的使用位置；和/或，来料时，对内圈隔膜与外圈隔膜进行长度标识区分。
例如：实施时需要规范隔膜使用位置，来料时需对隔膜进行长度标识区分。
由此，通过多种方式控制内外圈隔膜来料时的卷料长度，可以提升对卷绕隔膜长度控制的精准性和便捷性。
由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图3所示的方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过根据确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，可以减少卷绕时隔膜残卷剩余料量，降低材料成本。
根据本发明的实施例，还提供了对应于卷绕隔膜的控制装置的一种电池。该电池使用以上所述的卷绕隔膜的控制装置进行隔膜卷绕。
在一个可选实施方式中，针对现有技术存在的缺陷，本申请提供一种卷绕隔膜利用率提升技术，具体可以包括：需根据长度差及卷芯松紧度确定产品单位在实际卷绕过程上、下卷隔膜产生的长度差。
进一步地，通过确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，以提高隔膜利用率。
可见，该卷绕隔膜利用率提升技术，可降低人工、材料成本、提升生产效率，具体可以如下：
⑴可以减少卷绕时隔膜残卷剩余料量，以降低材料成本。
⑵可以减少隔膜接带次数，提高生产效率。
⑶实施时需要规范隔膜使用位置，来料时需对隔膜进行长度标识区分。
在一个可选例子中，本申请的卷绕隔膜利用率提升技术，与增加单卷隔膜长度、极片卷料长度配合，可减少劵绕过程中换卷频次的叠加，提高生产效率。另外，该卷绕隔膜利用率提升技术，对椭圆卷绕结构动力型电池同样适用。
参见图5所示的例子，设隔膜(例如：第一隔膜11、第二隔膜12和第三隔膜13)的厚度为D，第一极片2的厚度为d、内圈隔膜层以内卷芯半径为R，内圈隔膜的圆半径为R1，第一极片的圆半径为R2、外圈隔膜的圆半径为R3；卷绕松紧度为w；则有：
R1＝R+D/2；
R2＝R1+d/2＝R+(D+d)/2；
R3＝R2+D/2＝R+3D/2+d。
那么内外圈隔膜长度差L为：
L＝(3.14*2*R3-3.14*2*R1+3.14*2*R)/w＝3.14*2*(D+R)/w。
设卷绕圈数为N；则有：
单卷芯隔膜内、外圈隔膜长度差△L＝N*L。
另外，图5所示的电池中，还可以包括第二极片3。
可见，采用本申请的技术方案，可解决上、下隔膜卷绕时隔膜最终长度差问题，以节约隔膜材料成本，同时也可以提高生产效率。
由于本实施例的电池所实现的处理及功能基本相应于前述卷绕隔膜的控制装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过根据确定的长度差控制上、下隔膜来料时卷料长度，减少隔膜接带次数，提高生产效率。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种卷绕隔膜的控制方法，其特征在于，包括：
确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差；
根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，包括：
确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，并确定单卷芯隔膜的预设卷绕圈数；
将所述单圈内外圈隔膜长度差的所述预设卷绕圈数倍，确定为所需的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，包括：
确定单卷芯隔膜的隔膜厚度、单卷芯隔膜中内圈隔膜与外圈隔膜之间的极片的极片厚度、以及单卷芯隔膜的预设卷绕松紧度；
确定所述隔膜厚度与所述极片厚度之和与所述预设卷绕松紧度的比值，并将该比值的预设系数倍确定为单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，包括：
根据预设规则，规范内圈隔膜与外圈隔膜的使用位置；和/或，
来料时，对内圈隔膜与外圈隔膜进行长度标识区分。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述动力电池卷芯的卷绕结构，包括：圆形卷绕结构或椭圆形卷绕结构。
6.一种卷绕隔膜的控制装置，其特征在于，包括：
确定单元，用于确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差；
控制单元，用于根据确定的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定动力电池卷芯卷绕时单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差，包括：
确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，并确定单卷芯隔膜的预设卷绕圈数；
将所述单圈内外圈隔膜长度差的所述预设卷绕圈数倍，确定为所需的单卷芯隔膜的内外圈隔膜长度差。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差，包括：
确定单卷芯隔膜的隔膜厚度、单卷芯隔膜中内圈隔膜与外圈隔膜之间的极片的极片厚度、以及单卷芯隔膜的预设卷绕松紧度；
确定所述隔膜厚度与所述极片厚度之和与所述预设卷绕松紧度的比值，并将该比值的预设系数倍确定为单卷芯隔膜的单圈内外圈隔膜长度差。
9.根据权利要求6-8之一所述的装置，其特征在于，所述控制单元控制内圈隔膜与外圈隔膜来料时的卷料长度，包括：
根据预设规则，规范内圈隔膜与外圈隔膜的使用位置；和/或，
来料时，对内圈隔膜与外圈隔膜进行长度标识区分。
10.根据权利要求6-9之一所述的装置，其特征在于，所述动力电池卷芯的卷绕结构，包括：圆形卷绕结构或椭圆形卷绕结构。
11.一种电池，其特征在于，所述电池使用如权利要求6-10任一所述的卷绕隔膜的控制装置进行隔膜卷绕。
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