CN110034338A - 一种改善锂离子电池层间间隙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种改善锂离子电池层间间隙的方法是通过公式计算出电池膨胀所需要的间隙，再通过调整优化卷绕设备的控制软件，使控制凸点辊的压力值逐渐减小，制备出凸起高度逐渐降低的极片，相对于现有技术中具有相同高度的凸起的极片，在卷绕时可以根据凸起的高度调整张力的大小使电芯层间间隙更加均匀，再通过热压整形使得调所述裸电芯层间间隙更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及新能源动力电池单体制造工艺领域，尤其涉及一种改善锂离子电池层间间隙的方法。
背景技术
目前动力电池的电芯制造工艺主要有卷绕和叠片两种，圆柱和方形电池主要采用卷绕工艺生产，软包电池主要采用叠片工艺生产，而圆柱和方形电池是当前技术发展中的主流，主要采用卷绕工艺生产。电芯在工作时极片受热会发生膨胀，因而在卷绕时，为了容纳极片的膨胀度，一般采用凸点辊在正极片表面制造凸点，使得卷绕后的裸电芯极片间间隙变大，现有技术中，凸点辊的压力值设定为固定不变的，制造的凸点高度一致，这虽然提供了极片的膨胀空间，但是由于在卷绕时拐角内圈和外圈半径存在差异，卷绕过程中张力呈逐渐衰减的趋势，导致裸电芯热压后内圈和外圈层拐角间隙不一致，从而引发因间隙不均匀导致的界面问题，进而影响循环寿命和安全可靠性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种改善锂离子电池层间间隙的方法，其技术方案为：
步骤1，根据材料在循环过程中的膨胀反弹特性，以及循环前后周长不变的原理，计算出循环膨胀所需的间隙值；其具体计算过程为：，其中为热压后X方向的增加量，为热压后Y方向的减小量；
步骤2，调制卷绕设备，设置凸点辊的初始压力值，再根据圈数以一定的压力值逐圈递减，从而制备出凸起高度逐渐降低的极片；
步骤3，将步骤2中制备出的极片通过卷绕机进行卷绕，制备出裸电芯；
步骤4，将步骤3中制备的裸电芯进行热压整形，进一步调整所述裸电芯层间间隙均匀；
进一步的，所述凸点辊的初始压力值为0.1-2MPa，所述逐圈递减的一定压力值为0.2Mpa-0.05Mpa。
进一步的，正极材料的膨胀反弹率为3%~5%；负极材料的膨胀反弹率为25%~35%；
进一步的，上述热压整形过程中，对大面进行热压的同时，使用测压板对其拐角进行侧压；
有益效果
本发明提供的一种改善锂离子电池层间间隙的方法是通过公式计算出电池膨胀所需要的间隙，再通过调整优化卷绕设备的控制软件，控制凸点辊的压力值逐渐减小，制备出凸起高度逐渐降低的极片，相对于现有技术中具有相同高度的凸起的极片，在卷绕时可以根据凸起的高度调整张力的大小使电芯层间间隙更加均匀，再通过热压整形使得调所述裸电芯层间间隙更加均匀。
附图说明
图1为A方案的极片截面示意图
图2为B方案的极片截面示意图
图3为对比实施例（A方案）的裸电芯的俯视图
图4为实施例（B方案）的裸电芯的俯视图
图5为A方案与B方案的电芯拐角CT截面图
图6为A方案与B方案的电芯循环寿命对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和技术效果更清晰明了，下面将结合附图对本发明的技术方案做进一步详细的说明，需要注意的是，下述实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
为了能更好的区分和描述，本文对实施例1的方案记为B方案，对对比实施例的方案记为A方案。
极片制备
将极片材料充分搅拌混合均匀，经过涂布、辊压、模切分条等工艺制备出极片；
1、 卷绕
步骤1，根据材料在循环过程中的膨胀反弹特性，以及循环前后周长不变的原理，计算出循环膨胀所需的间隙值；其具体计算过程为：Y方向极片膨胀 =35um，为满足Y方向的极片膨胀，X方向所需要的间隙=20um，同时X方向极片膨胀35um，故单层极片间隙值为20+35=55um；
步骤2，调整卷绕设备，优化凸点辊的控制软件，使凸点辊的初始压力值设为0.1Mpa再以 0.2Mpa的力逐圈递减，从而制备出凸起高度逐渐降低的极片，如图2所示；
步骤3，将步骤2中制备出的极片投入到卷绕机进行卷绕，制备出裸电芯A；
3、步骤4，将步骤3中制备的裸电芯A进行热压整形，将裸电芯放置于热压整形装置中，对裸电芯的大面进行热压整形的同时，使用侧压板对其拐角进行侧压，使得因大面热压增加至拐角的GAP均匀化，其中，对大面整形的压力值范围为2000kg-6000kg，侧边整形压力值范围为10-200kg，
4、装配、注液、化成、分容，将上述卷绕好的裸电芯进行装配，注液，化成，分容等步骤制备成电芯B；
5、检测电芯层间间隙表征
针对上述制备好的电芯B做电芯层间间隙表征检测，对拐角处进行CT扫描，如图5所示电芯拐角CT截面图，可以看出电芯层间间隙均匀分布；
6、进行循环寿命测试
将上述制备好的电芯B进行循环寿命测试，如图6所示，
对比实施例
1、 极片制备
将极片材料充分搅拌混合均匀，经过涂布、辊压、模切分条等工艺制备出极片；
2、 卷绕
调整卷绕设备，设置凸点辊的压力值设为0.1Mpa，在极片表面制造出高度一致的极片，如图1所示；将步上述极片投入到卷绕机进行卷绕，制备出裸电芯B；
3、将裸电芯B进行热压整形，将裸电芯B放置于热压整形装置中，对裸电芯B的大面进行热压整形的同时，使用侧压板对其拐角进行侧压，使得因大面热压增加至拐角的GAP均匀化，其中，对大面整形的压力值范围为2000kg-6000kg，侧边整形压力值范围为10-200kg。
4、装配、注液、化成、分容，将上述卷绕好的裸电芯进行装配，注液，化成，分容等步骤制备成电芯B；
5、检测电芯层间间隙表征
针对上述制备好的电芯B做电芯层间间隙表征检测，对拐角处进行CT扫描，如图5所示电芯拐角CT截面图，可以看出电芯层间间隙均匀分布；
6、进行循环寿命测试
将上述制备好的电芯B进行循环寿命测试，如图6所示。
结合图5所示，在电芯层间间隙方面，利用本发明的改善锂离子电池层间间隙的方法制备出的电芯A相较于采用现有技术制备出的电芯B，电芯层间间隙及拐角处间隙分布更均匀，如图6所示，在循环寿命方面，利用本发明的改善锂离子电池层间间隙的方法制备出的电芯A相较于采用现有技术制备出的电芯B循环寿命增加500CL。
以上具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明精神范围内的等效替换或变形均在本发明权利保护范围内。
Claims (4)
1.一种改善锂离子电池层间间隙的方法，其特在于，主要步骤如下：
步骤1，根据材料在循环过程中的膨胀反弹特性，以及循环前后周长不变的原理，计算出循环膨胀所需的间隙值；其具体计算过程为：，其中为热压后X方向的增加量，为热压后Y方向的减小量；
步骤2，设置卷绕设备，设置凸点辊的初始压力值，再根据圈数以一定的压力值逐圈递减，从而制备出凸起高度逐渐降低的极片；
步骤3，将步骤2中制备出的极片投入到卷绕机进行卷绕，制备出裸电芯；
步骤4，将步骤3中制备的裸电芯进行热压整形，进一步调整所述裸电芯层间间隙均匀。
2.如权利要求1所述的一种改善锂离子电池层间间隙的方法，其特征在于，所述凸点辊的初始压力值为0.1-2MPa，所述逐圈递减的一定压力值为0.2Mpa-0.05Mpa。
3.如权利要求1所述的一种改善锂离子电池层间间隙的方法，其特征在于，正极材料的膨胀反弹率为3%~5%；负极材料的膨胀反弹率为25%~35%。
4.如权利要求1所述的一种改善锂离子电池层间间隙的方法，其特征在于，上述热压整形过程中，对大面进行热压的同时，使用测压板对其拐角进行侧压。
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| CN201910332426.XA CN110034338A (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种改善锂离子电池层间间隙的方法 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN110034338A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112018331A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-01 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂电池极片表面处理装置 |
| CN112331928A (zh) * | 2019-08-05 | 2021-02-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种负极补锂极片及锂离子电池 |
| WO2023185251A1 (zh) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件、电池单体、电池及用电装置 |
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2019
- 2019-04-24 CN CN201910332426.XA patent/CN110034338A/zh active Pending
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