CN112850370A - 一种锂电池隔膜收卷装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池隔膜领域，公开了一种包括收卷管芯和热缩套管的隔膜收卷装置；收卷管芯内侧为圆环型、外侧为等高凸起；热缩套管套设在所述收卷管芯上。热缩套管在65℃～90℃下会受热收缩，使得其热缩套管的外径减少4～10mm。将隔膜卷绕在本发明隔膜收卷装置上收卷完成后，于65℃～90℃下进行加热后，在25℃～45℃中，放置12h～36h，进行时效放置，后再将时效放置后的隔膜进行收卷。热缩套所用材料在室温下是玻璃态，加热后变成高弹态。在实现热缩处理过程中，热缩套内缩，热缩套外径减少。从而可以大大缓解因隔膜内应力释放过程中，因收缩引起的隔膜相互挤压及隔膜挤压卷芯导致隔膜变形、塌边的情况，不会因隔膜内应力释放不均导致产生暴筋、褶皱不良现象。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜领域，具体涉及一种锂电池隔膜收卷装置及工艺。
背景技术
锂离子电池隔膜在生产制造过程中，存在拉伸不均匀，热历史不均等问题，造成锂离子电池隔膜残余内应力不均匀的后果，而隔膜收卷过程中内应力便开始释放，从而产生隔膜形变、塌边、变形、暴筋、褶皱等问题；后续无论隔膜是直接二次分切，还是涂覆都会导致基膜、涂覆产品不合格，造成企业制造成本上升。
虽有采取缓冲棉卷绕在卷芯外层进行隔膜内应力吸收的常规手段，但隔膜受压问题依旧严重，隔膜形变、塌边、变形、暴筋、褶皱等问题依然存在。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种锂电池隔膜收卷装置及工艺，用于解决锂电池隔离膜收卷以及成卷过程中，隔膜受压导致隔膜内应力释放不彻底、不均衡的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明目的在于提供一种锂电池隔膜收卷装置，包括收卷管芯和热缩套管；所述收卷管芯内侧为圆环型、外侧为凸起；所述热缩套管套设在所述收卷管芯上。
进一步地，所述热缩套管在65℃～90℃下会受热收缩，使得其外层至所述收卷管芯内侧圆环型的中心点的距离(即整个收卷装置的外径，下面简述成热缩套管外径)减少4～10mm。
更进一步地，所述热缩套管为单壁热缩套管或双壁热缩套管。单壁热缩套管优选为PVC热缩套管、EVA热缩套管、PET热缩套管。双壁热缩套管优选为含胶层的双壁热缩套管，其外层为聚烯烃，内层为热熔胶。更优选为所述外层聚烯烃为聚烯烃类无卤阻燃材料的含胶层的双壁热缩套管。
进一步地，所述收卷管芯的材质为聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚四氟乙烯、碳纤维、玻璃纤维、尼龙中的一种。
进一步地，所述收卷管芯的外侧凸起为形状包括三角形、半圆、半椭圆、长方形的等高凸起。
本发明另一目的在于提供一种锂电池隔膜收卷工艺，包括如下步骤：
将隔膜卷绕在上述任一种锂电池隔膜收卷装置上；
收卷完成后，于65℃～90℃下进行加热；
加热完成后，在25℃～45℃中，放置12h～36h，进行时效放置；
将时效放置后的隔膜进行收卷。
进一步地，所述隔膜为一次或二次分切后的隔膜或涂布膜。
本发明有益效果如下：
本发明提供一种锂电池隔膜收卷装置及工艺，热缩套所用材料在室温下是玻璃态，加热后变成高弹态。在实现热缩处理过程中，热缩套内缩，热缩套外径减少。从而可以大大缓解因隔膜内应力释放过程中，因收缩引起的隔膜相互挤压及隔膜挤压卷芯导致隔膜变形、塌边的情况，不会因隔膜内应力释放不均导致产生暴筋、褶皱不良现象。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的隔膜收卷装置结构示意图；
元件标号说明
1、热收缩套管；
2、收卷管芯。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明具体实施方式提供一种锂电池隔膜收卷装置，包括收卷管芯和热缩套管；所述收卷管芯内侧为圆环型、外侧为凸起；所述热缩套管套设在所述收卷管芯上。
进一步地，所述热缩套管在65℃～90℃下会受热收缩，使得其外层至所述收卷管芯内侧圆环型的中心点的距离(即整个收卷装置的外径)减少4～10mm。
更进一步地，所述热缩套管为单壁热缩套管或双壁热缩套管。
具体地，单壁热缩套管优选为PVC热缩套管、EVA热缩套管、PET热缩套管。
具体地，双壁热缩套管优选为含胶层的双壁热缩套管，其采用聚烯烃类无卤阻燃材料和热熔胶双层共挤工艺生产。外层为具有柔软、低温收缩、防腐、耐磨等优点的聚烯烃，内层为具有低熔点、流动性好、粘附力好和机械应变缓冲等优点的热熔胶。
这里，本发明加热温度限定为65℃～90℃的原因为：当低于65℃时，上述材质均因温度过低，无法实现受热收缩，当高于90℃将接近聚乙烯的收缩温度，对聚烯烃隔膜存在风险。
进一步地，所述收卷管芯的材质为聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚四氟乙烯、碳纤维、玻璃纤维、尼龙中的一种。
进一步地，所述收卷管芯的外侧凸起为形状包括三角形、半圆、半椭圆、长方形的等高凸起。
这里，什么形状的等高凸起不作限定，只需本发明热缩套管外径减少4mm～10mm的过程中，热缩套管受热收缩，能填充了原等高凸起的卷芯与热缩套管之间空隙即可。
本发明具体实施方式的另一目的在于提供一种锂电池隔膜收卷工艺，包括如下步骤：
将隔膜卷绕在上述任一种锂电池隔膜收卷装置上；
收卷完成后，于65℃～90℃下进行加热；
加热完成后，在25℃～45℃中，放置12h～36h，进行时效放置；
将时效放置后的隔膜进行收卷。
这里，所述隔膜不作限定，可以是一次或二次分切后的隔膜或涂布膜。加热温度无需限定，因为热缩套管短时间内会很快进行收缩，长时间内也会慢慢收缩，优选加热时间为0.2h～0.4h，只需通过温度、时间的整体配合达到本发明要求使得热缩套管外径减少4mm～10mm。
本发明具体实施方式中，热缩套管受热收缩使得热缩套管外径减少4mm～10mm后，热缩套管及隔膜间产生空间，隔膜内应力释放将无阻碍，加速释放隔膜内应力，将大大缓解隔膜相互挤压或隔膜挤压热缩套产生形变的现象，热缩处理后，进行时效放置，等待隔膜内应力释放完全，最终大大缓解隔膜产品的塌边、变形的程度，彻底解决了存在暴筋、褶皱等不良现象。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例和对比例中，性能参数按照如下方法测定：
(1)塌边变形：
将时效后隔膜，悬挂在支撑架上，引膜穿过双模薄膜平整度测量仪DCM2-T2N2-L1600D-20190845，平铺隔膜于定位线，保持隔膜单边与定位线重合，启动闭夹器，固定隔膜，测量长度为6m，配重标准依具M＝(30*宽度mm*长度m)g，悬挂配重，启动测试仪，15s后读数，选取读数最大值mm，在边缘判定为塌边，反之判定为变形。
(2)褶皱暴筋：
以目视及手触判定，凸起为暴筋，有鱼鳞状凹凸为褶皱。
实施例1
如图1所示，一种锂电池隔膜的收卷装置，包括外层有等高规则三角形凸起的收卷管芯2以及包裹在外层的含胶层的双壁热缩套管1；
使用时，步骤S1：隔膜9um，使用170mm外径管芯，一次分切张力为1N，速度30m/min，隔卷绕在含胶层的双壁热缩套管1上，收卷规格为(500mm*2000M)；
S2：收卷完成后，放置在65℃，进行0.4h加热，热缩套受热收缩，内层流动性较好的热熔胶填充了原卷芯与热缩套之间孔隙，使得热缩套管外径减少4mm，同时外径保持圆滑，在隔膜内应力释放无阻碍情况下，加速释放隔膜内应力；
S3：热缩处理后，在25℃中，放置12h，进行时效放置，等待隔膜内应力释放完全；
S4：将时效放置后卷绕在含胶层的双壁热缩套管1的隔膜进行进行测试，测试后进行二次分切，并再次进行测试。
实施例2
如图1所示，一种锂电池隔膜的收卷装置，包括外层有等高规则三角形凸起的收卷管芯2以及包裹在外层的含胶层的双壁热缩套管1；
使用时，步骤S1：隔膜9um，使用210mm外径管芯，一次分切张力为30N，速度120m/min，隔卷绕在含胶层的双壁热缩套管1上，收卷规格为(2000mm*2000M)；
S2：收卷完成后，放置在90℃，进行0.2h加热，热缩套受热收缩，内层流动性较好的热熔胶填充了原卷芯与热缩套之间孔隙，使得热缩套管外径减少10mm，同时外径保持圆滑，在隔膜内应力释放无阻碍情况下，加速释放隔膜内应力；
S3：热缩处理后，在45℃中，放置36h，进行时效放置，等待隔膜内应力释放完全；
S4：将时效放置后卷绕在含胶层的双壁热缩套管1的隔膜进行进行测试，测试后进行二次分切，并再次进行测试。
实施例3
如图1所示，一种锂电池隔膜的收卷装置，包括外层有等高规则三角形凸起的收卷管芯2以及包裹在外层的单壁热缩套管1；
使用时，步骤S1：隔膜9um，使用170mm外径管芯，一次分切张力为1N，速度30m/min，隔卷绕在单壁热缩套管1上，收卷规格为(500mm*2000M)；
S2：收卷完成后，放置在65℃，进行0.4h加热，热缩套受热收缩，内层流动性较好的热熔胶填充了原卷芯与热缩套之间孔隙，使得热缩套管外径减少4mm，同时外径保持圆滑，在隔膜内应力释放无阻碍情况下，加速释放隔膜内应力；
S3：热缩处理后，在25℃中，放置12h，进行时效放置，等待隔膜内应力释放完全；
S4：将时效放置后卷绕在单壁热缩套管1的隔膜进行进行测试，测试后进行二次分切，并再次进行测试。
对比例1
选用常规9um产品，使用170mm外径纸芯，EPE缓冲棉硬度为20HA，一次分切张力为1N，速度30m/min，收卷规格为500mm*2000M，在室温25℃下，时效12h，进行测试，测试后进行二次分切，并进行测试。
对比例2
选用常规9um产品，使用210mm外径纸芯，EPE缓冲棉硬度为80HA，一次分切张力为30N，速度120m/min，收卷规格为2000mm*2000M，在45℃下，时效36h，进行测试，测试后进行二次分切，并进行测试。
将上述实施例1～3与对比例1～2的隔膜性能测试均按照下述方法执行，并将结果记录在下表1内：
表1实施例与对比例成品外观对比
由上表实施例1～3与对比例1～2比较可知，采用本发明隔膜收卷装置及工艺的隔膜成品彻底解决了隔膜褶皱、暴筋的严重问题，且大大缓解了塌边、变形的程度；
实施例1与实施例2的纵向比较，发现加热温度越高、热缩套管外径减少量越大、时效放置时间越长的隔膜成品的外观更佳；
实施例1与实施例3的纵向比较，发现使用单壁热缩套管1时的效果不如使用含胶层的双壁热缩套管1，这是因为使用单壁热缩套管1内填充时，流动性很差，原卷芯与热缩套之间空隙填充不完整，外壁不圆，影响隔膜内应力释放。
以上涉及到公知常识的内容不作详细描述，本领域的技术人员能够理解。
以上所述仅为本发明的一些具体实施例而已，并不用以限制本发明，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保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：包括收卷管芯和热缩套管；所述收卷管芯内侧为圆环型、外侧为凸起；所述热缩套管套设在所述收卷管芯上。
2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：所述热缩套管在65℃～90℃下会受热收缩，使得其外层至所述收卷管芯内侧圆环型的中心点的距离减少4～10mm。
3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：所述热缩套管为单壁热缩套管或双壁热缩套管。
4.根据权利要求3所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：所述单壁热缩套管包括PVC热缩套管、EVA热缩套管、PET热缩套管。
5.根据权利要求3所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：所述双壁热缩套管为含胶层的双壁热缩套管，其外层为聚烯烃，内层为热熔胶。
6.根据权利要求5所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：
所述外层聚烯烃为聚烯烃类无卤阻燃材料。
7.根据权利要求1所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：所述收卷管芯的材质为聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚四氟乙烯、碳纤维、玻璃纤维、尼龙中的一种。
8.根据权利要求1所述的锂电池隔膜收卷装置，其特征在于：所述收卷管芯的外侧凸起为形状包括三角形、半圆、半椭圆、长方形的等高凸起。
9.一种锂电池隔膜收卷工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：
将隔膜卷绕在如权利要求1～6中任一种锂电池隔膜收卷装置上；
收卷完成后，于65℃～90℃下进行加热；
加热完成后，在25℃～45℃中，放置12h～36h，进行时效放置；
将时效放置后的隔膜进行收卷。
10.根据权利要求9所述的锂电池隔膜收卷工艺，其特征在于：所述隔膜为一次或二次分切后的隔膜或涂布膜。
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