CN112510267A - 电芯极片的卷绕方法及电芯制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电芯极片的卷绕方法及电芯制备方法。上述的电芯极片的卷绕方法包括以下步骤：将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上；牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上；对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上；将所述极片卷材冷却至常温；对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。在极片卷材传送的过程中，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电池加工制造技术领域，特别是涉及一种电芯极片的卷绕方法及电芯制备方法。
背景技术
锂电池在日常生活中广泛应用，锂电池主要包括两个品种，即叠片式锂电池和卷绕式锂电池，其中，卷绕式锂电池由于具有更大的电能储备量及更小巧的外形而成为主流的锂电池品种。
卷绕式锂电池的电芯极片在完成制备和分切后，通过在电芯卷绕机中与其他极片以及隔膜进行卷绕形成电芯，对电芯进行注液及封装后即可得到电池，电芯极片在进行涂布和干燥后，需要对电芯极片进行冷压成型，在干燥后的冷压成型以及对电芯极片进行卷绕时，电芯极片容易沾染空气中的水汽，使得卷绕后的电芯的水分含量较高，当卷绕后的电芯含有较高水分时，将会影响电解液与极片的接触浸润效果，并且在电芯化成处理时，电池内部较高的水分会使得电解液失效，影响极片上SEI膜的形成，甚至造成电池的胀气，进而导致电池性能以及寿命的下降。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电芯含水量较低、电芯的电能储备量较高，电芯的安全性以及寿命较高的电芯极片的卷绕方法及电芯制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电芯极片的卷绕方法，包括以下步骤：
将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上；
牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上；
对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上；
将所述极片卷材冷却至常温；
对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。
在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤中，所述加热烘干操作的烘干温度为90℃～95℃。
在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行加热烘干操作的步骤中，采用热风机对所述极片卷材进行加热烘干操作。
在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤具体为：
对所述极片卷材进行卷绕预热操作，并对预热后的所述极片卷材进行电芯卷绕操作。
在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：
采用加热辊轴对所述极片卷材进行卷绕预热操作。
在其中一个实施例中，所述加热辊轴与电芯卷绕机的卷绕轴相邻设置。
在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：所述预热的温度为45℃～50℃。
在其中一个实施例中，在将所述极片卷材冷却至常温的步骤中：采用冷却辊轴以及风冷机对所述极片卷材进行冷却。
在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤中，所述电芯卷绕操作在无尘环境中进行。
一种电芯制备方法，所述电芯制备方法包括上述任一实施例中所述的电芯极片的卷绕方法。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、在极片卷材传送的过程中，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，经过加热烘干的极片带体被重新收卷至收料轴上，水汽难以从极片卷材的缝隙中进出并接触极片的作用面，因此在进行电芯卷绕操作时，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。
2、由于极片卷材在加热烘干的过程中，极片卷材通过卷材传送机进行重新收卷，使得极片卷材在加热烘干的过程中被张开，极片在加热烘干的过程中具有更大的热量交换面积，有助于使得极片的烘干效果更加均匀，水分被除去的更加彻底，同时，由于极片为张开状态，有助于提升加热烘干的速度，进而提升电芯的加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一实施例中电芯极片的卷绕方法的流程图；
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施例的电芯极片的卷绕方法包括以下步骤：将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上；牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上；对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上；将所述极片卷材冷却至常温；对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。
在本实施例中，在极片卷材传送的过程，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，经过加热烘干的极片带体被重新收卷至收料轴上，水汽难以从极片卷材的缝隙中进出并接触极片的作用面，因此在进行电芯卷绕操作时，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性；由于极片卷材在加热烘干的过程中，极片卷材通过卷材传送机进行重新收卷，使得极片卷材在加热烘干的过程中被张开，极片在加热烘干的过程中具有更大的热量交换面积，有助于使得极片的烘干效果更加均匀，水分被除去的更加彻底，同时，由于极片为张开状态，有助于提升加热烘干的速度，进而提升电芯的加工效率。
如图1所示，为了更好的理解上述的电芯极片的卷绕方法，以下对电芯极片的卷绕方法作进一步的解释说明，本实施例的电芯极片的卷绕方法用于电芯极片进行卷绕。电芯极片的卷绕方法包括以下步骤：
S100：将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上。极片卷材为长条状的极片带体卷绕而成的卷状结构，在该步骤中，将极片卷材的的中心孔套设在卷材传送机的放料轴上，使得极片卷材能够随着放料轴的旋转而转动。
S200：牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上。在该步骤中，首先牵引极片卷材的伸出端，并拉长极片卷材的伸出端直至伸出端与卷材传送机的收料轴接触，然后将极片卷材的伸出端与收料轴进行固定，使得极片卷材的伸出端能够随着收料轴的旋转而进行卷绕。
S300：对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上。在该步骤中，控制卷材传送机的放料轴和收料轴进行同步转动，使得极片卷材逐渐从放料轴上转移至收料轴上，在极片卷材传送的过程中，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，经过加热烘干的极片带体被重新收卷至收料轴上，水汽难以从极片卷材的缝隙中进出并接触极片的作用面，因此在进行电芯卷绕操作时，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。另外，极片卷材在加热烘干的过程中，极片卷材通过卷材传送机进行重新收卷，使得极片卷材在加热烘干的过程中被张开，极片在加热烘干的过程中具有更大的热量交换面积，有助于使得极片的烘干效果更加均匀，水分被除去的更加彻底，同时，由于极片为张开状态，有助于提升加热烘干的速度，进而提升电芯的加工效率。
S400：将所述极片卷材冷却至常温。加热烘干极片卷材后，需要将极片卷材冷却至常温，使得后续的电芯卷绕操作中便于将极片卷芯套设在电芯卷绕机的放料轴上。
S500：对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。将极片卷材冷却至常温后，通过电芯卷绕机对极片卷材以及其他电芯材料进行卷绕，以形成电芯。通过对极片进行干燥后，电芯内部的含水量得到下降，能够起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。
在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤中，所述加热烘干操作的烘干温度为90℃～95℃。在加热烘干的操作中，加热的温度对于极片的烘干程度和烘干效率有较大的影响，在本实施例中，加热烘干操作的温度为90℃～95℃，在该温度范围接近水的沸腾温度，水汽在该温度下能够被迅速的汽化，使得极片卷材被快速的烘干，进而提高极片卷材的烘干效率，同时，该温度范围对极片材料的影响较小，极片材料在该温度范围内能够避免发生材料失效的现象，保证了加热烘干过程的可靠性。
在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行加热烘干操作的步骤中，采用热风机对所述极片卷材进行加热烘干操作。为了增加加热烘干的效果以及效率，在本实施例中，采用热风机对极片卷材进行加热烘干操作，热风机对张开后的极片带体进行加热烘干，烘干过程中，风机的出风口朝向极片带体的表面，风机的吹拂作用能够增加极片带体的表面空气流速，使得被烘干汽化的水分子被迅速的吹离极片带体表面，以防止水分子再次附着在极片带体的表面，进而增加其烘干的效率。
在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤具体为：对所述极片卷材进行卷绕预热操作，并对预热后的所述极片卷材进行电芯卷绕操作。为了提高电芯卷绕的成型质量，在本实施例中，电芯卷绕前还对极片卷材进行卷绕余热操作，在极片卷材的极片带体被传送至卷绕机的卷绕部之前，对极片带体进行卷绕前的预热操作，进行预热后，能够起到软化极片的作用，便于卷绕机对极片进行卷绕，进而提高卷绕的流畅度和稳定性，减少卷绕时发生故障的概率；由于热胀冷缩原理，预热后的极片的体积将在略微增大，完成卷绕的电芯在冷却后，由于极片的体积略微缩小，不同圈层的极片之间将形成一定的间隙，该间隙为极片的应力释放提供空间，避免电芯卷绕过紧导致电芯质量下降，同时该间隙能够为电解液的渗入提供空间，进而提高电解液对极片的浸润效果，使得电池具有更佳的性能。
在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：采用加热辊轴对所述极片卷材进行卷绕预热操作。在本实施例中，极片卷材套设在电芯卷绕机的放料轴上，极片的伸出端固定在电芯卷绕机的卷绕部上，卷绕部与放料轴之间的极片带体通过加热辊轴进行预热，加热辊轴相对于热风机，能够更加均匀地与极片带体进行接触，对极片带体的热传递效果更加均匀和稳定，同时能够避免热风加热时极片带体的晃动，使得极片带体预热过程中更加稳定，进而避免了极片卷绕前出现褶皱的情况，同时，加热辊轴在对极片带体进行预热时，还能同时起到张紧及传送极片带体的效果，一物多用，起到了简化加工设备的效果。
进一步地，在对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：采用多个加热辊轴对所述极片卷材进行卷绕预热操作，多个所述加热辊轴分为两排设置，所述极片卷材的极片带体分别交错设置在多个加热辊轴上。在本实施例中，通过多个加热辊轴对极片进行卷绕前的预热，极片带体被多个加热辊轴传送时，极片带体的两个表面将分别与两排的加热辊轴表面接触并进行热交换，能够均匀地对极片的两个表面进行预热，使得极片的两个表面能够均匀受热，防止极片两个表面受热不均而造成的表面张力不相等的情况，进而避免因极片两个表面张力不均而导致的出现褶皱的情况，有助于提高极片的表面质量。
在其中一个实施例中，所述加热辊轴与电芯卷绕机的卷绕轴相邻设置。极片被预热后，预热后的极片无时无刻不在进行热量的流失，而热量流失速度不可控，为了使极片在最佳预热温度范围时进行卷绕，在本实施例中，加热辊轴设置在电芯卷绕机的卷绕部的相邻位置，使得极片带体在经过加热辊轴的预热作用后能够立即被传送至电芯卷绕机的卷绕部中进行卷绕，能够最大程度的避免预热后的热量流失，使得极片能够在接近预热温度值的温度状态下进行卷绕，如此，便能够较为精准的调控极片卷绕时的温度，进而使得极片卷绕而成的电芯具有更佳的性能。
在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：所述预热的温度为45℃～50℃。对极片卷材进行卷绕前预热的目的为软化极片以便于卷绕、为卷绕后的电芯提供应力释放空间以及提高电解液对极片的浸润效果，因此对极片的预热温度无需过高，以防止过热的极片在卷绕时因温度过高而造成对共同卷绕的隔膜的损坏，在本实施例中，极片进行卷绕前预热的温度为45℃～50℃，极片被预热至该温度范围时，具有较好的软化效果及膨胀率，能够较好地达到便于卷绕、为卷绕后的电芯提供应力释放空间以及提高电解液对极片的效果的目的，即能够在提升电池性能的基础上，同时还能够防止极片卷绕时温度过高造成隔膜损坏的情况。
在其中一个实施例中，在将所述极片卷材冷却至常温的步骤中：采用冷却辊轴以及风冷机对所述极片卷材进行冷却。在本实施例中，对极片卷材进行冷却时，通过冷却辊轴对极片卷材进行传送，同时在传送的过程中，还通过风冷机吹拂极片带体的表面，通过冷却辊轴传送和冷却极片带体，能够使得极片带体的热交换较为均匀，同时还能起到张紧极片带体的作用，避免极片因温度改变时表面张力变化引起极片表面的褶皱，风冷机能够加开极片带体表面的空气流速，使得热量的交换速率加快，进而提高极片的冷却速度。
在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤中，所述电芯卷绕操作在无尘环境中进行。卷绕时，极片的表面容易沾染上灰尘和杂质，导致电芯的夹层之间夹杂有灰尘，灰尘阻碍极片与电解液的接触，进而降低电芯的电能储存量以及电流传输效率，为了避免上述不良影响，以提高电芯的性能，在本实施例中，电芯卷绕的过程在无尘环境中进行，以起到防止极片沾染灰尘的效果，进而最大程度的减少电芯的内部杂质，提升电芯的质量以及性能。
然而，极片在进行涂布和干燥后，需要进行冷压成型，最大化的降低极片厚度，以减小卷绕后的电芯的体积，而在冷压过程中，极片将会积聚较多的内应力，该内应力在化成阶段以及后续的电池使用阶段将会逐渐释放，内应力的释放将导致极片变形，造成电解液与极片表面接触的不均匀，进而降低锂离子在正负极之间的流转速率以及流转空间，导致电池的电源储备量的快速下降。为避免电池的电源储备粮的快速下降的问题，在其中一个实施例中，对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤在低于大气气压的环境中进行。极片卷材在进行加热烘干时，高温将提高极片的表面涂层分子以及集流体分子的活跃程度，分子活跃程度提高时能促进极片快速的释放内部积聚的内应力，避免内应力积聚导致的电池性能下降的问题；极片的加热烘干过程位于低于大气气压的环境进行，低压环境有助于使得促使分子间间隙的扩大，使得内应力的释放空间增大，进而有助于提高内应力的释放速度，加快对极片的加工效率。
为了使极片在加热烘干过程获得较好的干燥程度以及内应力释放效果，在其中一个实施例中，在所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤中：所述极片卷材的任一部分极片带体从所述放料轴运动至所述收料轴的时间大于2min。即任意一处的极片带体从放卷到被收卷的过程所需要的时间大于2min，极片被放卷后至被收卷前，该阶段的极片由于未被卷绕，极片的两表面直接裸露在空气中，具有较好的热量交换效率，极片在该状态下进行至少2min的加热烘干，能够有足够的时间除去极片上的水汽，内应力同时也获得足够的释放的时间，进而获得干燥程度较好、内应力较低及结构较为稳定的极片卷材。
然而，极片进行加热烘干后，极片的涂层及集流体的内应力得到释放，并且极片的涂层在加热过程中也产生了细微的膨化，由于涂层分子的热运动是无序的，因此极片涂层的膨化将增加极片表面的不平整程度，使得极片与电解液的接触浸润不佳，导致电池的电气性能较差，为解决电池的电气性能较差的问题，在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤之后，以及在将加热烘干操作后的所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤之前，所述电芯极片的卷绕方法还包括步骤：对所述极片卷材的极片带体进行辊压，并在辊压的过程中对所述极片卷材进行加热。对极片带体进行辊压，能够起到增加极片表面平整度的效果，有助于电解液充分浸润极片；在进行辊压的同时，还对极片进行加热，加热有助于软化极片，使得辊压过程更加顺畅，提高辊压的效率；并且在加热过程中进行辊压，由于极片受热，分子活性较高，有助于内应力的释放，因此避免在辊压的过程中积聚内应力。
此外，极片卷材在进行加热烘干操作后，此时极片的温度较高，软化程度较高，若立即对极片进行辊压，容易造成辊压过度，导致对极片涂层的损坏。为避免极片涂层的损坏的问题，在其中一个实施例中，在对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤之后，以及在对所述极片卷材的极片带体进行辊压，并在辊压的过程中对所述极片卷材进行加热的步骤之前，所述电芯极片的卷绕方法还包括步骤：将加热烘干操作后的所述极片卷材冷却至55℃～60℃。该温度范围的极片涂层仍具有一定的软化性，能够满足增加增加辊压流畅度的效果，并且将极片冷却至55℃～60℃后，极片涂层的物理状态较为稳定，有助于避免辊压过度而导致极片过薄的现象，进而能够提高辊压成型的质量。
在辊压的过程中，辊压轴将对极片涂层进行做功使得涂层表面平整，而该过程将使得涂层内部积聚内应力，为避免涂层内部积聚内应力的问题，在其中一个实施例中，对所述极片卷材的极片带体进行辊压，并在辊压的过程中对所述极片卷材进行加热的步骤在低于大气气压的环境中进行。即在低压环境中对所述极片卷材的极片带体进行辊压，并在辊压的过程中对所述极片卷材进行加热，有助于增加极片材料的分子间间隙，促进极片的内应力释放以及增加涂层材料的膨化程度，因此极片涂层在进行表面压平后能够及时的释放内应力，避免内应力积聚造成的不良影响；涂层材料的膨化能够使得极片涂层的密度下降，涂层的结构致密度下降，有助于减小对极片涂层的辊压阻力，能够起到便于辊压轴对极片涂层进行辊压整型的效果。在低压环境下有助于促进涂层膨化，膨化下的涂层分子向外扩张，而辊压轴则对涂层分子进行紧压，因此有助于使得极片涂层分子与辊压轴的接触更加紧密，进而提升辊压轴对极片表面的整平效果。
本申请还提供一种电芯制备方法，所述电芯制备方法包括上述任一实施例中所述的电芯极片的卷绕方法。在其中一个实施例中，电芯极片的卷绕方法包括以下步骤：将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上；牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上；对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上；将所述极片卷材冷却至常温；对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。
在本实施例中，在极片卷材传送的过程，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，经过加热烘干的极片带体被重新收卷至收料轴上，水汽难以从极片卷材的缝隙中进出并接触极片的作用面，因此在进行电芯卷绕操作时，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性；由于极片卷材在加热烘干的过程中，极片卷材通过卷材传送机进行重新收卷，使得极片卷材在加热烘干的过程中被张开，极片在加热烘干的过程中具有更大的热量交换面积，有助于使得极片的烘干效果更加均匀，水分被除去的更加彻底，同时，由于极片为张开状态，有助于提升加热烘干的速度，进而提升电芯的加工效率。
为了更好的理解上述的电芯极片的卷绕方法，以下对电芯极片的卷绕方法作进一步的解释说明，本实施例的电芯极片的卷绕方法用于电芯极片进行卷绕。电芯极片的卷绕方法包括以下步骤：
S100：将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上。极片卷材为长条状的极片带体卷绕而成的卷状结构，在该步骤中，将极片卷材的的中心孔套设在卷材传送机的放料轴上，使得极片卷材能够随着放料轴的旋转而转动。
S200：牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上。在该步骤中，首先牵引极片卷材的伸出端，并拉长极片卷材的伸出端直至伸出端与卷材传送机的收料轴接触，然后将极片卷材的伸出端与收料轴进行固定，使得极片卷材的伸出端能够随着收料轴的旋转而进行卷绕。
S300：对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上。在该步骤中，控制卷材传送机的放料轴和收料轴进行同步转动，使得极片卷材逐渐从放料轴上转移至收料轴上，在极片卷材传送的过程中，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，经过加热烘干的极片带体被重新收卷至收料轴上，水汽难以从极片卷材的缝隙中进出并接触极片的作用面，因此在进行电芯卷绕操作时，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。另外，极片卷材在加热烘干的过程中，极片卷材通过卷材传送机进行重新收卷，使得极片卷材在加热烘干的过程中被张开，极片在加热烘干的过程中具有更大的热量交换面积，有助于使得极片的烘干效果更加均匀，水分被除去的更加彻底，同时，由于极片为张开状态，有助于提升加热烘干的速度，进而提升电芯的加工效率。
S400：将所述极片卷材冷却至常温。加热烘干极片卷材后，需要将极片卷材冷却至常温，使得后续的电芯卷绕操作中便于将极片卷芯套设在电芯卷绕机的放料轴上。
S500：对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。将极片卷材冷却至常温后，通过电芯卷绕机对极片卷材以及其他电芯材料进行卷绕，以形成电芯。通过对极片进行干燥后，电芯内部的含水量得到下降，能够起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、在极片卷材传送的过程中，对极片卷材进行加热烘干操作，使得极片的含水量得到下降，经过加热烘干的极片带体被重新收卷至收料轴上，水汽难以从极片卷材的缝隙中进出并接触极片的作用面，因此在进行电芯卷绕操作时，能够有效降低电芯的含水量，起到提高电解液对极片的浸润效果、促进极片形成稳定的SEI膜的效果，并且电芯含水量较低时，有助于避免电芯工作时电解液与水发生反应产生气体的现象，即有效降低电池发生胀气的概率，进而提高电芯的电能储备量和可靠性。
2、由于极片卷材在加热烘干的过程中，极片卷材通过卷材传送机进行重新收卷，使得极片卷材在加热烘干的过程中被张开，极片在加热烘干的过程中具有更大的热量交换面积，有助于使得极片的烘干效果更加均匀，水分被除去的更加彻底，同时，由于极片为张开状态，有助于提升加热烘干的速度，进而提升电芯的加工效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电芯极片的卷绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
将极片卷材套设于卷材传送机的放料轴上；
牵引所述极片卷材的伸出端，并将所述极片卷材的伸出端固定于卷材传送机的收料轴上；
对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转，使得极片卷材从所述放料轴上转移至所述收料轴上；
将所述极片卷材冷却至常温；
对所述极片卷材进行电芯卷绕操作。
2.根据权利要求1所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，在对所述极片卷材进行加热烘干操作，并控制所述卷材传送机的放料轴及收料轴旋转的步骤中，所述加热烘干操作的烘干温度为90℃～95℃。
3.根据权利要求1所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，在对所述极片卷材进行加热烘干操作的步骤中，采用热风机对所述极片卷材进行加热烘干操作。
4.根据权利要求1所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，对所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤具体为：
对所述极片卷材进行卷绕预热操作，并对预热后的所述极片卷材进行电芯卷绕操作。
5.根据权利要求4所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，在对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：
采用加热辊轴对所述极片卷材进行卷绕预热操作。
6.根据权利要求5所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，所述加热辊轴与电芯卷绕机的卷绕轴相邻设置。
7.根据权利要求4所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，对所述极片卷材进行卷绕预热操作的步骤中：所述预热的温度为45℃～50℃。
8.根据权利要求1所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，在将所述极片卷材冷却至常温的步骤中：采用冷却辊轴以及风冷机对所述极片卷材进行冷却。
9.根据权利要求1所述的电芯极片的卷绕方法，其特征在于，对所述极片卷材进行电芯卷绕操作的步骤中，所述电芯卷绕操作在无尘环境中进行。
10.一种电芯制备方法，其特征在于，所述电芯制备方法包括权利要求1至9中任意一项所述的电芯极片的卷绕方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113299968A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-24 | 湖北佑德惠新能源科技有限公司 | 一种锂电池卷芯的智能加工装置 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102024980A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-04-20 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 电芯卷绕装置 |
| WO2012089134A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Byd Company Limited | Battery |
| CN102683736A (zh) * | 2012-03-07 | 2012-09-19 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电芯卷绕方法及设备 |
| CN103256792A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-08-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种动力锂离子电池极片的真空烘箱及其烘干方法 |
| US20150280226A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Method for manufacturing electrode for battery, apparatus for manufacturing electrode for battery and electrode composite |
| CN106328886A (zh) * | 2015-06-15 | 2017-01-11 | 河南比得力高新能源科技有限公司 | 动力锂离子电池极片制备装置及其制备工艺 |
| CN206163605U (zh) * | 2016-11-07 | 2017-05-10 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片冷压干燥装置 |
| CN206619646U (zh) * | 2017-03-08 | 2017-11-07 | 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 | 一种极片烘干成型机 |
| CN108199092A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-06-22 | 浙江衡远新能源科技有限公司 | 一种锂电池卷绕装置及卷绕工艺 |
| CN108675039A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-19 | 深圳市赢合科技股份有限公司 | 一种对锂电池极片实现零速打孔并自动贴胶的收卷工艺 |
| CN109638235A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-16 | 清华大学 | 金属锂表面保护方法及设备、负极极片和锂电池 |
| CN110690506A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-14 | 深圳君耀投资合伙企业(有限合伙) | 一种锂离子电池组装方法及锂离子电池 |
| CN110867328A (zh) * | 2018-08-28 | 2020-03-06 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | 卷芯及超级电容器的制备方法、卷芯生产设备 |
| CN112038567A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-04 | 北京化工大学 | 一种电极的连续生产装置及其生产工艺 |
-
2020
- 2020-12-24 CN CN202011573570.1A patent/CN112510267B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102024980A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-04-20 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 电芯卷绕装置 |
| WO2012089134A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Byd Company Limited | Battery |
| CN102683736A (zh) * | 2012-03-07 | 2012-09-19 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电芯卷绕方法及设备 |
| CN103256792A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-08-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种动力锂离子电池极片的真空烘箱及其烘干方法 |
| US20150280226A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Method for manufacturing electrode for battery, apparatus for manufacturing electrode for battery and electrode composite |
| CN106328886A (zh) * | 2015-06-15 | 2017-01-11 | 河南比得力高新能源科技有限公司 | 动力锂离子电池极片制备装置及其制备工艺 |
| CN206163605U (zh) * | 2016-11-07 | 2017-05-10 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片冷压干燥装置 |
| CN206619646U (zh) * | 2017-03-08 | 2017-11-07 | 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 | 一种极片烘干成型机 |
| CN108199092A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-06-22 | 浙江衡远新能源科技有限公司 | 一种锂电池卷绕装置及卷绕工艺 |
| CN108675039A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-19 | 深圳市赢合科技股份有限公司 | 一种对锂电池极片实现零速打孔并自动贴胶的收卷工艺 |
| CN110867328A (zh) * | 2018-08-28 | 2020-03-06 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | 卷芯及超级电容器的制备方法、卷芯生产设备 |
| CN109638235A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-16 | 清华大学 | 金属锂表面保护方法及设备、负极极片和锂电池 |
| CN110690506A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-14 | 深圳君耀投资合伙企业(有限合伙) | 一种锂离子电池组装方法及锂离子电池 |
| CN112038567A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-04 | 北京化工大学 | 一种电极的连续生产装置及其生产工艺 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113299968A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-24 | 湖北佑德惠新能源科技有限公司 | 一种锂电池卷芯的智能加工装置 |
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| Publication number | Publication date |
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