CN113745631A - 一种电池卷芯揉平方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种电池卷芯揉平方法。该方法主要包括以下步骤：S1、将电池卷芯放置在恒温箱中储存；S2、将S1中的电池卷芯从恒温箱中取出，对电池卷芯的端部进行揉平；S3、对S2中揉平后的电池卷芯的端部进行汇流盘的焊接。本发明的电池卷芯揉平方法能够减少揉平过程中的金属屑的产生，降低电池短路风险，电池卷芯结构变得更加密实，降低焊接汇流盘时电池卷芯被焊穿的风险，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种电池卷芯揉平方法。
背景技术
随着工业的发展、科技的进步，新能源汽车中的动力电池和储能电池对电池能量密度的需求越来越大。目前新能源汽车中所使用的电池大多数是由若干个圆柱形电池通过串联和/或并联的形式连接。在这些圆柱形电池的生产加工过程中，其正、负极通常是采用全极耳式正、负极，也就是说，在正极集流体(通常为铝箔)上涂布正极浆料时在一端边缘预留一部分不涂布浆料的区域(正极白边)，在负极集流体(通常为铜箔)上涂布负极浆料时在一端边缘预留一部分不涂布浆料的区域(负极白边)。然后按照正集流体、隔膜、负集流体的顺序堆叠在一起，通过卷绕机卷绕形成卷芯，正极白边和负极白边需与汇流盘焊接在一起，以便电池的电流从汇流盘导出。由于卷芯端部的正极白边和负极白边厚度较薄、容易变形、直接在正极白边和/或负极白边施加压力的话，会导致正极白边和/或负极白边变形，进而无法与汇流盘进行焊接，以此在汇流盘焊接之前对正极白边和/或负极白边进行揉平工艺显得尤为重要。
现有技术中的揉平工艺在对卷芯端部揉平的过程中会产生很多金属屑，且金属屑会残留在电池内部，进而会造成电池短路的风险；且揉平后的正极集流体(通常为铝箔)和负极集流体(通常为铜箔)之间会产生缝隙，进而无法确保汇流盘能够稳定地焊接在正极白边和/或负极白边上，导致接触不良等现象，降低产品合格率。
因此，亟需设计一种电池卷芯揉平方法来解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电池卷芯揉平方法，该方法能够在卷芯揉平的过程中降低金属屑的产生，且能够使得正极集流体和负极集流体紧密贴合，提高卷芯的致密性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种电池卷芯揉平方法，包括以下步骤：
S1：将电池卷芯放置在恒温箱中储存；
S2：将S1中的所述电池卷芯从恒温箱中取出，对所述电池卷芯的端部进行揉平；
S3：对S2中揉平后的所述电池卷芯的端部进行汇流盘的焊接。
作为一种可选方案，S1中所述恒温箱的温度为80℃-100℃。
作为一种可选方案，S1中所述电池卷芯在所述恒温箱中储存时间为30min-40min。
作为一种可选方案，S1中的所述恒温箱为鼓风烘箱。
作为一种可选方案，S2中采用揉平机对所述电池卷芯的所述端部进行揉平。
作为一种可选方案，所述揉平机包括至少两组揉平轮，采用所述揉平机对所述电池卷芯的所述端部进行揉平包括：
将所述揉平轮与所述电池卷芯的所述端部抵接；
控制旋转机构带动所述揉平轮进行转动的同时，控制所述揉平轮沿所述电池卷芯的轴线方向进给。
作为一种可选方案，控制所述揉平轮进行转动的同时，控制所述揉平轮沿所述电池卷芯的轴线方向进给包括：
通过电机驱动所述旋转机构进行转动，并通过气缸驱动所述电机以预设的进给速度沿所述电池卷芯的轴线方向进给。
作为一种可选方案，所述揉平轮的转速为2500r/min-3500r/min，所述揉平轮的进给速度为2mm/s-5mm/s。
作为一种可选方案，在所述电池卷芯揉平完成的预设时间内，对所述电池卷芯的端部进行所述汇流盘的焊接。
作为一种可选方案，S3中采用超声焊、电阻焊、氩弧焊、激光焊等方式中的任意一种或多种焊接方式，将所述电池卷芯的端部与所述汇流盘进行焊接。
本发明的有益效果在于：本发明通过在揉平电池卷芯端部之前对电池卷芯进行一定时间的加热恒温储存，进而降低电池卷芯的硬度，使得在后续揉平工序时，有利于减少电池卷芯的端部金属屑的产生，从而降低金属屑掉入电池卷芯内部引起电池短路的风险。同时，经过升温后的电池卷芯的结构变得更加紧致、致密，从而能够有效的降低焊接汇流盘时，电池卷芯被焊穿的风险，节约成本，提高电池生产的工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电池卷芯揉平方法的工艺流程示意图；
图2为S1中电池卷芯在恒温箱储存的结构示意图；
图3为S2中电池卷芯的端部揉平结构示意图，图中两个箭头分别表示电池卷芯的两个端部的揉平方向；
图4为S3中电池卷芯的端部焊接汇流盘的结构示意图。
附图标记：
1-恒温箱；2-电池卷芯；21-端部；3-汇流盘。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在电池制造的工序中，往往需要将汇流盘3(也叫集流盘)焊接在电池卷芯2的端部21，以使电池中的电流能够从汇流盘3导出。但是由于电池卷芯2的两个端部21，即正极白边和负极白边通常是不平整的，如果直接进行汇流盘3的焊接，或导致汇流盘3与正极白边、负极白边接触不良，甚至焊穿等风险，因此需要在汇流盘3焊接之前对电池卷芯2的两个端部21进行揉平。如图1所示，本实施例中提供一种电池卷芯的揉平方法，该方法可以用于将电池卷芯2的端部21进行揉平，从而达到满足汇流盘3与电池卷芯2的端部21的焊接要求。该方法主要包括以下步骤：
S1：将电池卷芯2放置在恒温箱1中储存。
优选地，在本实施例中采用鼓风烘箱对电池卷芯2进行恒温储存，鼓风烘箱可以选用红外加热源、电磁加热源、电阻丝加热源等方式中的一种或多种组合进行恒温加热。由于电池卷芯2中含有正极集流体和负极集流体，且正极集流体通常是由铝箔制作而成，负极集流体是由铜箔制作而成，然而铝箔在室温25℃下的硬度约为33HV(HV，维氏硬度，单位kg/mm2)，在100℃时的硬度约为20HV；铜箔在室温25℃下的硬度约为68HV，在100℃时的硬度约为60HV。因此设置鼓风烘箱的温度为80℃-100℃，即鼓风烘箱的温度可以设置为80℃、85℃、95℃、100℃等诸多情况。进而将电池卷芯2放置在鼓风烘箱进行升温后，电池卷芯2的硬度会降低，这样在进行后续揉平工序时，有利于降低揉平机与电池卷芯2的两个端部21之间的变形抵抗力，进而使得在揉平电池卷芯2的两个端部21的过程中，减少金属屑的产生，从而避免了在揉平过程中产生金属屑过多，导致金属屑掉入电池卷芯2内部引起电池短路的风险。
进一步地，电池卷芯2在鼓风烘箱中保温存储后，铝箔和铜箔变得较软，这样当揉平机对电池卷芯2的端部21揉平后，铝箔和铜箔的回弹性会减弱，进而减少铝箔和铜箔之间缝隙，也就是说，经过升温后的电池卷芯2的结构变得更加紧致、致密，从而能够有效的降低焊接汇流盘3时，电池卷芯2被焊穿的风险。
更进一步地，本实施例中设定电池卷芯2在鼓风烘箱中的储存时间为30min-40min，即保温时间可以设定为30min、34min、36min、38min、40min等温度情况。如果电池卷芯2在鼓风烘箱中的储存时间过短，例如小于30min，这样很容易使得电池卷芯2受热不均匀，也就是说，此时电池卷芯2中的铝箔和铜箔的硬度还没有降低到所需硬度的范围内，这样如果进行汇流盘3焊接，有可能导致由于电池卷芯2的硬度不均匀，使得汇流盘3与电池卷芯2的端部21接触不良，进而导致电池产品不合格；如果电池卷芯2在鼓风烘箱中的储存时间过长，例如大于40min，这样无疑会造成能源的浪费，不利于节约成本，同时储存时间过长也会降低电池的生产效率。因此设定电池卷芯2在鼓风烘箱中的储存时间为30min-40min，不仅能够使电池卷芯2达到所需要的硬度，进而降低后续汇流盘3焊接过程中金属屑的产生，降低揉平机与电池卷芯2的端部21的变形抵抗力，而且能够节约成本，提高电池生产效率。
S2：将S1中的电池卷芯2从恒温箱1中取出，对电池卷芯2的端部21进行揉平。
示例性地，S2中采用揉平机对电池卷芯2的端部21进行揉平，且揉平机包括至少两组揉平轮。优选地，本实例选取两组揉平轮，且两组揉平轮设置在电池卷芯2所在的轴线上，两组揉平轮正对设置。这样两组揉平轮同时沿着电池卷芯2轴线的方向揉平电池卷芯2的两个端部21，进而提高揉平效率，也使得在揉平的过程中电池卷芯2受力均匀，避免电池卷芯2发生变形。
进一步地，本实施例还可以将揉平轮与电池卷芯2的端部21抵接，之后通过旋转机构带动揉平轮进行转动，且揉平轮沿电池卷芯2的轴线方向进给。这样揉平轮能够一边对电池卷芯的端部进行旋转揉平，一边沿着电池卷芯2的轴线方向进给，进而使得电池卷芯2的端部21更加平整、均匀，电池卷芯2的两个端面更加密实，进而有利于后续工序中的汇流盘3的焊接。
示例性地，通过电机驱动旋转机构进行转动；通过气缸驱动电机以预设的进给速度沿电池卷芯2的轴线方向进给。电机的输出轴与旋转机构连接，旋转机构的旋转轴连接于揉平轮，这样当电机启动后，电机的输出轴能够带动旋转机构进行转动，进而旋转机构的旋转轴带动揉平轮进行旋转。电机的尾端与气缸固接，当气缸通电后，气缸能够带动电机沿着电池卷芯2的轴线方向进给运动，进而使得电机带动旋转机构、旋转机构带动揉平轮沿着电池卷芯2的轴线方向进给。从而实现揉平轮一边旋转一边进给的目的。此外，本实施例也可以选取其他驱动装置来代替气缸，只要能够实现电机沿着电池卷芯2的轴线方向运动即可。
优选地，本实施例设定两组气缸、两组电机、两组旋转机构分别于两组揉平轮一一对应，进而实现两组揉平轮同时对电池卷芯2的两个端部21进行揉平。优选地，电机控制揉平轮的转速为2500r/min-3500r/min，气缸控制揉平轮的进给速度为2mm/s-5mm/s。
S3：对S2中揉平后的电池卷芯2的端部21进行汇流盘3的焊接。
进一步地，S2中揉平后的电池卷芯2与S3中完成汇流盘3焊接的预设时间的间隔小于或等于5min。如果S2中揉平电池卷芯2的端部21与S3中完成汇流盘3的焊接预设时间的间隔大于5min时，电池卷芯2的温度会随着时间的延长慢慢降低，最终降低至与室温保持一致。这样随着电池卷芯2温度的降低，其铝箔和铜箔的硬度也会逐渐增加，进而会导致后续揉平机揉平电池卷芯2的端部21时产生金属屑，同时铝箔和铜箔的回弹力增加，使得铝箔和铜箔之间产生缝隙，造成焊接汇流盘3时电池卷芯2被焊穿的风险。因此本实施例要控制电池卷芯2的端部21揉平后与完成汇流盘3焊接的预设时间的间隔不能超过5min，从而不仅能够降低揉平电池卷芯2的端部21所产生的变形抵抗力，进而避免产生金属屑；而且能够使得电池卷芯2更加密实、致密，减少焊接汇流盘3的过程中焊穿电池卷芯2的风险。
优选地，在本实施例中，S3中可以采用超声焊、电阻焊、氩弧焊、激光焊等方式中的任意一种或多种焊接方式，将电池卷芯2的两个端部21分别与两个汇流盘3进行焊接，进而提高汇流盘3与电池卷芯2的端部21连接的稳定性和可靠性，有利于电池将电流从汇流盘3中导出。除了以上本实施例中的焊接方法，其他焊接方法也均适用于汇流盘3与电池卷芯2的端部21的焊接，只要能够确保汇流盘3与电池卷芯2的端部21稳固连接即可
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将电池卷芯放置在恒温箱中储存；
S2：将S1中的所述电池卷芯从所述恒温箱中取出，对所述电池卷芯的端部进行揉平；
S3：对S2中揉平后的所述电池卷芯的端部进行汇流盘的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，S1中所述恒温箱的温度为80℃-100℃。
3.根据权利要求1所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，S1中所述电池卷芯在所述恒温箱中储存时间为30min-40min。
4.根据权利要求1所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，S1中的所述恒温箱为鼓风烘箱。
5.根据权利要求1所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，S2中采用揉平机对所述电池卷芯的所述端部进行揉平。
6.根据权利要求5所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，所述揉平机包括至少两组揉平轮，采用所述揉平机对所述电池卷芯的所述端部进行揉平包括：
将所述揉平轮与所述电池卷芯的所述端部抵接；
控制旋转机构带动所述揉平轮进行转动的同时，控制所述揉平轮沿所述电池卷芯的轴线方向进给。
7.根据权利要求6所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，控制所述揉平轮进行转动的同时，控制所述揉平轮沿所述电池卷芯的轴线方向进给包括：
通过电机驱动所述旋转机构进行转动，并通过气缸驱动所述电机以预设的进给速度沿所述电池卷芯的轴线方向进给。
8.根据权利要求7所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，所述揉平轮的转速为2500r/min-3500r/min，所述揉平轮的进给速度为2mm/s-5mm/s。
9.根据权利要求1所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，在所述电池卷芯揉平完成的预设时间内，对所述电池卷芯的端部进行所述汇流盘的焊接。
10.根据权利要求1所述的一种电池卷芯揉平方法，其特征在于，S3中采用超声焊、电阻焊、氩弧焊、激光焊等方式中的任意一种或多种焊接方式，将所述电池卷芯的端部与所述汇流盘进行焊接。
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