CN114361380A - 便于揉平的极片及卷芯成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及便于揉平的极片及卷芯成型方法，极片包括金属箔，所述金属箔沿长度方向绕制成卷，所述金属箔的宽度沿其卷绕方向逐渐增加，所述金属箔中部沿长度方向涂覆有活性浆料形成料区，所述料区两侧为极耳连接片，所述极耳连接片的宽度沿金属箔的卷绕方向逐渐增加。卷芯采用上述极片卷绕成型，采用旋压的方式对两端进行揉平。本发明通过设置宽度沿卷绕方向增加的极耳连接片，使得极片卷绕后两端能够形成倒锥形，揉平后各层连接紧密。本发明的卷芯成型方法，从外向内旋压进行揉平，极耳连接片仅受一个方向的力，压倒后的极耳连接片能够保持平整且不破损，提高了卷芯的安全性能及过流能力。
Description
技术领域
本发明涉及电池加工技术领域，尤其是指便于揉平的极片及卷芯成型方法。
背景技术
电池的电芯结构有多种，其中一种是由若干隔膜和铝膜相间包裹而成的圆柱电芯。电芯在未经揉平处理时，电芯的端部的极耳不平整，可能会出现翻边与较多的毛刺，并相对于电芯本体还在同心度上存在一定程度的外偏，因此需要对极耳进行揉平处理。极耳揉平工序是将原本直立的极耳压倒，使各极耳相互接触，以起到更好的集流作用。同时，揉平后的极耳处于同一平面内，也方便后续的集流盘焊接工作。
目前，极耳揉平方式主要分为机械揉平和超声波揉平两种方式。其中，现有的机械揉平方式大多是通过轴向进给的方式揉平极耳。该方式会导致极耳压倒的方向不一致，极耳变形，容易造成材料外翻，一旦外翻后的极耳入壳后，极耳外翻的边缘会对电池外壳造成刮伤，并与电池外壳短路，引起电池故障，无法达到安全标准。超声波揉平的方式会导致极耳被震碎，尤其是正极铝箔，碎屑进入电池会影响安全性能。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中极耳揉平不齐整、碎屑多的缺陷，提供一种便于揉平的极片及揉平方法，减少揉平后的金属屑，提高极耳表面厚度的一致性。
为解决上述技术问题，本发明提供了便于揉平的极片，包括金属箔，所述金属箔沿长度方向绕制成卷，所述金属箔的宽度沿其卷绕方向逐渐增加，所述金属箔中部沿长度方向涂覆有活性浆料形成料区，所述料区两侧为极耳连接片，所述极耳连接片的宽度沿金属箔的卷绕方向逐渐增加。
在本发明的一个实施例中，所述料区为矩形，所述极耳连接片第一端的宽度L1小于第二端的宽度L2的梯形。
在本发明的一个实施例中，所述极耳连接片第一端的宽度L1＝D1/4，第二端的宽度L2＝D2/4+1.5，其中，D1为所述金属箔卷绕的内径，D2为所述金属箔卷绕后的外径。
在本发明的一个实施例中，所述金属箔分别为铝箔和铜箔，所述铝箔上的活性浆料包括钴酸锂、三元、磷酸铁锂或锰酸锂活性物质，所述铜箔上的活性浆料包括石墨或石墨改性物。
卷芯成型方法，包括如下步骤：
将上述的极片与隔膜依序叠设；
以极片宽度较窄的一端为中心沿预设方向螺旋卷绕形成卷芯，使卷芯两端形成倒锥形；
沿卷芯径向由外向内旋转推压极耳连接片，使极耳连接片向卷芯中心翻倒；
持续旋压极耳连接片，对极耳连接片进行保压定型。
在本发明的一个实施例中，极耳连接片完全翻倒后，继续对极耳连接片至少旋压一周。
在本发明的一个实施例中，在卷绕前对极片进行检测；在保压定型后，对极组进行短路检测；合格品即为卷芯成品。
在本发明的一个实施例中，所述隔膜的宽度大于所述料区的宽度且小于所述金属箔各处的宽度。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的便于揉平的极片，通过设置宽度沿卷绕方向增加的极耳连接片，使得极片卷绕后两端能够形成倒锥形，从而在从外向内旋压揉平时，各层极耳连接片能够紧密接触。
本发明的卷芯成型方法，采用卷绕后两端形成倒锥形的极片，从外向内旋压进行揉平，极耳连接片仅受一个方向的力，极耳连接片压到方向一致，压倒后的极耳连接片能够保持平整且不破损，提高了卷芯的安全性能及过流能力。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明极片结构示意图；
图2是本发明的卷芯揉平前结构示意图；
图3是本发明的卷芯揉平前剖视图；
图4是本发明中卷芯揉平后示意图。
说明书附图标记说明：10、极片；11、金属箔；12、料区；13、连接片；20、卷芯；21、倒锥形。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，为本发明的便于揉平的极片。本发明的极片包括金属箔11，所述金属箔11沿长度方向绕制成卷，所述金属箔11的宽度沿其卷绕方向逐渐增加，所述金属箔11中部沿长度方向涂覆有活性浆料形成料区12，所述料区12两侧为极耳连接片13，所述极耳连接片13的宽度沿所述金属箔11的卷绕方向逐渐增加。
在本实施例中，当极片10卷绕后，卷绕的两端能够形成向卷绕中心凹陷的倒锥形21，此时将极耳连接片13由外向内压倒揉平，由于外层极耳连接片13内侧有多层极耳连接片13，在外层极耳连接片13宽度较窄的情况下，无法保证外层极耳连接片13与内层极耳连接片13的接触效果。而在极耳连接片13宽度沿金属箔11卷绕方向增加的情况下，外层的极耳连接片13宽度大于内层的极耳连接片13宽度，即使内层极耳连接片13层数较多，不易压倒，也能保证外层极耳连接片13与内层极耳连接片13的接触效果。在由外向内压倒的基础上，内层极耳连接片13由于内侧无阻挡，因此容易从与料区12的连接处产生弯曲，故内层的极耳连接片13宽度无需设置过宽。而外层的极耳连接片13宽度持续增加，因此可以保证与内层极耳连接片13的接触。由此极耳连接片13的整体宽度都小于机械揉平的极耳宽度，从而减少了金属箔11的使用，降低了电池的材料成本。
作为本发明的优选实施例，所述料区12为矩形，方便涂布，保证工作时，料区12都浸没在电解液中，而对极耳连接片13位置无影响。所述极耳连接片第一端的宽度L1小于第二端的宽度L2的梯形。根据极耳卷绕后直径的不同，极耳两端宽度之间的差值也不相同。当极耳连接片13卷绕后的直径较小时，由于位于外层的极耳连接片13内侧的极耳连接片13层数较少，从而极耳连接片13从外向内压倒时，外层的极耳连接片13弯折的曲率半径增加较少，两端的极耳连接片13的宽度无需增加过多。当极耳连接片13卷绕后的直径较大时，由于外层的极耳连接片13内侧的极耳连接片13层数较多，从而极耳连接片13从外向内压倒时，外层的极耳连接片13弯折的曲率半径增加较多，两端的极耳连接片13的宽度之间差值较大。
在本实施例中，对极片10进行卷绕时，当极片10中心一周卷绕的半径确定，则极片10每再卷绕一周，增加的半径确定，相邻两周之间极耳连接片13增加的宽度也确定。当卷绕的直径小，则极耳连接片13增加的宽度小，第二端的宽度L2与第一端的宽度L1之间的差值较小。当卷绕的直径大，则极耳连接片13增加的宽度大，第二端的宽度L2与第一端的宽度L1之间的差值较大。
进一步的，所述极耳连接片13第一端的宽度L1＝D1/4，第二端的宽度L2＝D2/4+1.5，其中，D1为所述金属箔卷绕的内径，D2为所述金属箔卷绕后的外径。极耳连接片13的宽度根据金属箔卷绕的尺寸确定，保证外侧的极耳连接片13在压倒后能够与内侧的极耳连接片13接触的同时，确保极耳连接片13的宽度不会过宽，减少金属箔11的使用，降低极片10的成本。
作为本发明优选的实施例，所述金属箔11分别为铝箔和铜箔，所述铝箔上的活性浆料包括钴酸锂、三元、磷酸铁锂或锰酸锂活性物质，所述铜箔上的活性浆料包括石墨或石墨改性物。铝箔作为正极集流体，钴酸锂、三元、磷酸铁锂或锰酸锂等活性物质具有高能量密度、功率密度，较好的循环性能及可靠的安全性能，活性物质与粘结剂、导电剂等混合形成正极活性浆料涂覆于铝箔表面，并在干燥后进行辊压和切片，得到正极片10。铜箔作为负极集流体，石墨或石墨改性物作为负极活性材料，具有高能量密度，不易粉化与铜箔脱落，大幅提升循环性能，且质量可靠价格合理等特性，负极活性材料与粘结剂、导电剂等混合形成负极活性浆料，涂覆于铜箔表面，并在干燥后进行辊压和切片，得到负极片10。
参照图2、图3和图4所示，为本发明的卷芯20成型方法示意图。本发明的成型方法，包括如下步骤：
制作上述极片10，将上述极片10与隔膜依序叠设；
以极片10宽度较窄的一端为中心沿预设方向螺旋卷绕形成卷芯20，使卷芯20两端形成倒锥形21；
沿卷芯20径向由外向内旋转推压极耳连接片13，使极耳连接片13向卷芯20中心翻倒；
持续旋压极耳连接片13，对极耳连接片13进行保压定型。
本实施例中，极片10制作完成后，首先进行检测，当检测无缺陷后，具体依照正极片10、隔膜、负极片10和隔膜的顺序依次层叠。隔膜将正、负极片10分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。因此所述隔膜的宽度大于所述料区12的宽度且小于所述金属箔11各处的宽度。既将料区12分隔开来，又使得极耳连接片13支架能够接触。
为不影响极耳连接片13揉平后极耳之间的相互接触，隔膜和料区12均设置为矩形，从而卷绕后，料区12所在的位置形成两端为平面的圆柱；而极耳连接片13为直角梯形，卷绕后，极耳连接片13一端与料区12相连，另一端形成倒锥形21。
参照图4所示，从外向内旋转压倒极耳连接片13，极耳连接片13仅受到一个方向的作用力，从而极耳连接片13只向一个方向倾倒，使得压倒后的极耳连接片13依然较为平整，从而极耳连接片13之间接触的更加紧实，极耳表面厚度一致性好。同时避免了对极耳连接片13反复揉搓，造成极耳连接片13破碎产生金属屑，提升注液速率以及电池浸润效果，提升电芯循环性能以及电池寿命。
作为本发明优选的实施例，极耳连接片13完全翻倒后，继续对极耳连接片13至少旋压一周。对极耳连接片13的各部分均再次旋压，以实现保压定型，使得各层极耳连接片13相互之间接触的更加紧实。进一步的，在保压定型后，对极组进行短路检测；合格品即为卷芯20成品。以防止在旋压揉平的过程中极耳连接片13变形不当，最终影响电池的质量，不合格品则直接报废等待回收利用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.便于揉平的极片，其特征在于：包括金属箔，所述金属箔沿长度方向绕制成卷，所述金属箔的宽度沿其卷绕方向逐渐增加，所述金属箔中部沿长度方向涂覆有活性浆料形成料区，所述料区两侧为极耳连接片，所述极耳连接片的宽度沿金属箔的卷绕方向逐渐增加。
2.根据权利要求1所述的便于揉平的极片，其特征在于：所述料区为矩形，所述极耳连接片第一端的宽度L1小于第二端的宽度L2的梯形。
3.根据权利要求1所述的便于揉平的极片，其特征在于：所述极耳连接片第一端的宽度L1＝D1/4，第二端的宽度L2＝D2/4+1.5，其中，D1为所述金属箔卷绕的内径，D2为所述金属箔卷绕后的外径。
4.根据权利要求1所述的便于揉平的极片，其特征在于：所述金属箔分别为铝箔和铜箔，所述铝箔上的活性浆料包括钴酸锂、三元、磷酸铁锂或锰酸锂活性物质，所述铜箔上的活性浆料包括石墨或石墨改性物。
5.卷芯成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
将权利要求也1-4任一项所述的极片与隔膜依序叠设；
以极片宽度较窄的一端为中心沿预设方向螺旋卷绕形成卷芯，使卷芯两端形成倒锥形；
沿卷芯径向由外向内旋转推压极耳连接片，使极耳连接片向卷芯中心翻倒；
持续旋压极耳连接片，对极耳连接片进行保压定型。
6.根据权利要求5所述的卷芯成型方法，其特征在于：极耳连接片完全翻倒后，继续对极耳连接片至少旋压一周。
7.根据权利要求5所述的卷芯成型方法，其特征在于：在卷绕前对极片进行检测；在保压定型后，对极组进行短路检测；合格品即为卷芯成品。
8.根据权利要求5所述的卷芯成型方法，其特征在于：所述隔膜的宽度大于所述料区的宽度且小于所述金属箔各处的宽度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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