CN116895821A - 电芯的制备方法、电芯及储能装置 - Google Patents

电芯的制备方法、电芯及储能装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电芯的制备方法、电芯及储能装置。本申请提供一种电芯的制备方法，包括将正极片、隔膜、负极片叠片后进行卷绕形成圆柱形状的电芯；所述隔膜将所述正极片和所述负极片间隔开；在卷绕过程中进行检测，当隔膜和/或极片出现起皱和/或缺陷的不良段时，暂停卷绕，将所述不良段去除后，继续进行卷绕，卷绕后形成所述隔膜覆盖所述负极片、所述负极片覆盖所述正极片的电芯结构；所述极片包括正极片和负极片。本申请还提供以上述电芯的制备方法制备的电芯及储能装置。

Description

电芯的制备方法、电芯及储能装置
技术领域
本申请涉及一种电芯的制备方法、电芯及储能装置。
背景技术
制作卷绕电芯时，当单个卷绕电芯幅宽较大，隔膜、负极片或正极片长度较长时，因累计误差或设备精度容易在一次性卷绕过程中发生起皱现象。且极片长度较长时，单张极片上存在缺陷的概率增大，从而使电芯良品率降低。
发明内容
为了解决部分或全部上述技术问题。本申请的第一个目的是提供一种电芯的制备方法，包括，将正极片、隔膜、负极片叠片后进行卷绕形成圆柱形状的电芯；所述隔膜将所述正极片和所述负极片间隔开；在卷绕过程中进行检测，当隔膜和/或极片出现起皱和/或缺陷的不良段时，停止卷绕，将所述不良段去除后，继续进行卷绕，卷绕后形成所述隔膜覆盖所述负极片、所述负极片覆盖所述正极片的电芯结构；所述极片包括正极片和负极片。
作为一种实施方式，卷绕过程中，当所述隔膜被检测出所述不良段时，暂停卷绕，然后将隔膜的所述不良段去除；同时，在所述隔膜的厚度方向T上，将与隔膜所述不良段对应的部分正极片段和部分负极片段也去除。
去除(包括裁断等方式)不良段时需停止卷绕设备，此时隔膜、正极片以及负极片，在裁断后尚有剩余部分还未被卷入到电芯上，为保证形成“隔膜覆盖负极片，负极片覆盖正极片”的结构，需控制未被卷入到电芯上的隔膜、负极片以及正极片的余留长度。作为一种实施方式，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将留在所述电芯上但未被卷绕的隔膜、负极片以及正极片的余留长度分别记为L1、L2、L3，其中，L1＞L2＞L3。具体请见附图1所示。
在不良段被裁断后，需要满足“隔膜覆盖负极片，负极片覆盖正极片”的结构，将隔膜和/或极片再次送入进行卷绕。作为一种实施方式，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的隔膜起始边设置为a，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，再次进行卷绕时，按隔膜起始边a、负极片起始边b和正极片起始边c先后顺序进行卷绕。作为另一种实施方式，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的隔膜起始边设置为a，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，将所述隔膜起始边a与留在所述电芯上但未被卷绕的隔膜之间的预设距离设置为D1；将所述负极片起始边b与留在所述电芯上但未被卷绕的负极片之间的预设距离设置为D2；将所述正极片起始边c与留在所述电芯上但未被卷绕的正极片之间的预设距离设置为D3，使D3＞D2＞D1。
作为一种实施方式，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，继续进行卷绕，所述隔膜、所述正极片和所述负极片中至少一个通过粘贴的方式对应设置到已经卷绕的所述隔膜、所述正极片和所述负极片的表面。
如不良段出现在负极片上而未出现在隔膜上时，则无论正极片是否出现不良段，需将正极片和负极片进行裁断，正极片被裁断的位置对应于所述负极片不良段被裁断的位置。此时，隔膜无需进行任何操作。作为一种实施方式，卷绕过程中，当所述隔膜未被检测出所述不良段，且所述负极片上被检测出所述不良段时，要将负极片的所述不良段去除；同时，在所述隔膜的厚度方向T上，将与负极片的所述不良段对应的部分正极片段去除。
去除(包括裁断等方式)不良段时需停止卷绕设备，此时正极片以及负极片，在裁断后尚有剩余部分还未被卷入到电芯上，为保证形成“隔膜覆盖负极片，负极片覆盖正极片”的结构，需控制未被卷入到电芯上的负极片以及正极片的余留长度。作为一种实施方式，去除正极片以及负极片的所述不良段后，将留在所述电芯上但未被卷绕的负极片以及正极片的余留长度分别记为L2、L3，其中，L2＞L3。
在不良段被裁断后，需要满足“隔膜覆盖负极片，负极片覆盖正极片”的结构，将隔膜和/或极片重新送入进行卷绕。作为一种实施方式，去除正极片和负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，再次进行卷绕时，按负极片起始边b、正极片起始边c先后顺序进行卷绕。作为另一种实施方式，去除正极片和负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，将所述负极片起始边b与留在所述电芯上但未被卷绕的负极片之间的预设距离设置为D2；将所述正极片起始边c与所述电芯上但未被卷绕的正极片之间的预设距离设置为D3，使D3＞D2。
作为一种实施方式，卷绕过程中，当所述不良段仅被检测出在所述正极片上时，将正极片的所述不良段进行去除。去除正极片的所述不良段后，再次进行卷绕。此时，负极片和隔膜均无需进行任何操作。且对于正极片裁断不用考虑后续新送入正极片的预设距离和送入次序。
另外，本申请的电芯制备方法既适用于多极耳电芯(如附图1、3、5、7和8所示)，也适用于全极耳电芯(如附图2、4和6所示)。
本申请第二个目的是提供通过上述电芯的制备方法制备的电芯。
本申请第三个目的是提供一种储能装置，包含上述的电芯。
附图说明
图1为本申请某些实施例中多极耳电芯卷绕过程示意图。
图2为本申请某些实施例中全极耳电芯卷绕过程结构示意图。
图3为本申请某些实施例中多极耳电芯卷绕过程结构示意图。
图4为本申请某些实施例中全极耳电芯卷绕过程结构示意图。
图5为本申请某些实施例中多极耳电芯卷绕过程结构示意图。
图6为本申请某些实施例中全极耳电芯的卷绕过程结构示意图。
图7为本申请某些实施例中多极耳电芯卷绕过程结构示意图。
图8为本申请某些实施例中多极耳电芯卷绕过程结构示意图。
图9为本申请某些实施例中电芯隔膜、正极片和负极片叠片结构示意图。
图中，1-隔膜；2-负极片；3-正极片；4-电芯；5-缺陷或起皱。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如附图1至附图8所示，将正极片、隔膜、负极片叠片后进行卷绕形成圆柱形状的电芯；所述隔膜将所述正极片和所述负极片间隔开；如按照正极片3-隔膜1-负极片2-隔膜1的方式叠片，叠片后进行卷绕形成圆柱形状的电芯4。在卷绕过程中，无论是隔膜1还是极片，均有可能出现包含缺陷或起皱5的不良段，即该不良段既会出现在电芯4的隔膜1上，也会出现在电芯4的负极片2上或电芯4的正极片3上。图7是未出现缺陷或起皱5时，正常的卷绕过程。本申请中，附图1至附图8所示的卷绕过程是示意图，正极片3、隔膜1、负极片2之间均拉开间隔距离和角度以方便示意和说明。而实际卷绕中，叠片后示意图如图9所示，包括按照正极片-隔膜-负极片-隔膜的方式叠片(图中只显示了正极片-隔膜-负极片)，在图9中为了显示沿隔膜厚度方向T进行裁段，使正极片、隔膜和负极片之间在厚度方向T间隔开，未接触。而实际叠片过程中，正极片3、隔膜1、负极片2均在厚度方向重叠并接触，即卷绕过程中，在厚度方向是一个整体。
具体的，如附图1和附图2所示，假设电芯4在卷绕过程中，缺陷或起皱5出现在隔膜1上，此时，在隔膜1上检测到该缺陷或起皱5，停止卷绕，需要将包含该缺陷或起皱5所在的区域即不良段，进行裁断去除。同时，无论正极片3或负极片2有无不良段，当隔膜1进行裁断时，均对正极片3和负极片2进行裁断，即在所述隔膜的厚度方向T上，将与隔膜所述不良段对应的部分正极片段和部分负极片段也去除。裁断时，通常沿隔膜1、正极片3和负极片2的宽度方向进行裁断。如图8和图9所示，当不良段出现在隔膜1上时，在隔膜的厚度方向T上，正极片、负极片以及隔膜对应的缺陷或起皱5的位置均去除，即图9所示的虚线区域。
裁断去除不良段后，为了保证裁断后的隔膜1能覆盖负极片2，负极片2能覆盖正极片3。暂停卷绕时，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将留在所述电芯上但未被卷绕的隔膜、负极片以及正极片的余留长度分别记为L1、L2、L3，其中，L1＞L2＞L3。具体请见附图1所示。
裁断去除不良段后，为了保证新送入的隔膜1能覆盖负极片2，负极片2能覆盖正极片3。去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，重新启动卷绕设备再次卷绕时，将未留在所述电芯上的隔膜起始边设置为a，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，再次进行卷绕时，按隔膜起始边a、负极片起始边b和正极片起始边c先后顺序进行卷绕。
在重新送入时，为了保证隔膜1能覆盖负极片2，负极片2能覆盖正极片3。除了选择新送入的隔膜1、负极片2以及正极片3的送入顺序。还可以另外或同时选择将所述隔膜起始边a与留在所述电芯上但未被卷绕的隔膜之间的预设距离设置为D1；将所述负极片起始边b与留在所述电芯上但未被卷绕的负极片之间的预设距离设置为D2；将所述正极片起始边c与留在所述电芯上但未被卷绕的正极片之间的预设距离设置为D3，使D3＞D2＞D1。
另外，去除隔膜、正极片以及负极片的不良段后，继续进行卷绕时，所述隔膜、所述正极片和所述负极片中至少一个通过粘贴的方式对应设置到之前已经卷绕的所述隔膜、所述正极片和所述负极片的表面。也可以直接通过叠加或搭接的方式对应设置到之前已经卷绕的所述隔膜、所述正极片和所述负极片的表面。
作为另一种情况，如附图3和附图4所示，假设电芯4在卷绕过程中，起皱或缺陷出现在负极片2上且未出现在隔膜1上，此时，在负极片2上检测到该起皱或缺陷时，需要将包含该起皱或缺陷的不良段，进行裁断去除。同时，无论正极片3有无不良段，在所述隔膜的厚度方向T上，与负极片的所述不良段对应的部分正极片段也去除。
裁断去除不良段后，为了保证裁断后的隔膜1能覆盖负极片2，负极片2能覆盖正极片3。去除正极片以及负极片的所述不良段后，将留在所述电芯上但未被卷绕的负极片以及正极片的余留长度分别记为L2、L3，其中，L2＞L3。
裁断去除不良段后，为了保证负极片2能覆盖正极片3。去除所述正极片和负极片的不良段后，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，再次进行卷绕时，按负极片起始边b、正极片起始边c先后顺序进行卷绕。或者，在重新送入时，为了负极片2能覆盖正极片3。除了选择新送入负极片2以及正极片3的送入顺序。还可以另外或同时选择将所述负极片起始边b与留在所述电芯上但未被卷绕的负极片之间的预设距离设置为D2；将所述正极片起始边c与所述电芯上但未被卷绕的正极片之间的预设距离设置为D3，使D3＞D2。
作为另一种情况，如附图5和附图6所示，假设电芯4在卷绕过程中，包含起皱或缺陷的不良段仅出现在正极片3上，此时，在正极片3上检测到该起皱或缺陷时，需要将包含该起皱或缺陷的不良段，进行裁断切除。同时，隔膜1和负极片2无需做任何处理。裁断时，通常沿正极片3的宽度方向进行裁断。对于正极片3裁断不用考虑后续新送入正极片的预设距离和送入次序。
另外，本申请的电芯制备方法既适用于附图3的多极耳电芯，也适用于附图4的全极耳电芯。对于附图3的多极耳电芯，包括正极片3、负极片2和隔膜1，其中每个正极片3和/或负极片2包括多个极耳，多个极耳沿极片长度方向的一侧间隔排列。对于附图4的全极耳电芯，其中，每个正极片3和/或负极片2包括一个极耳。
本申请还提供通过上述制备方法制备的电芯以及包含该电芯的储能装置。

Claims (14)

1.一种电芯的制备方法，包括，将正极片、隔膜、负极片叠片后进行卷绕形成圆柱形状的电芯；所述隔膜将所述正极片和所述负极片间隔开；在卷绕过程中进行检测，当隔膜和/或极片出现起皱和/或缺陷的不良段时，停止卷绕，将所述不良段去除后，继续进行卷绕，卷绕后形成所述隔膜覆盖所述负极片、所述负极片覆盖所述正极片的电芯结构；所述极片包括正极片和负极片。
2.如权利要求1所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，卷绕过程中，当所述隔膜被检测出所述不良段时，暂停卷绕，然后将隔膜的所述不良段去除；同时，在所述隔膜的厚度方向T上，将与隔膜所述不良段对应的部分正极片段和部分负极片段去除。
3.如权利要求2所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将留在所述电芯上但未被卷绕的隔膜、负极片以及正极片的余留长度分别记为L1、L2、L3，其中，L1＞L2＞L3。
4.如权利要求2所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的隔膜起始边设置为a，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，再次进行卷绕时，按隔膜起始边a、负极片起始边b和正极片起始边c先后顺序进行卷绕。
5.如权利要求2所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的隔膜起始边设置为a，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，将所述隔膜起始边a与留在所述电芯上但未被卷绕的隔膜之间的预设距离设置为D1；将所述负极片起始边b与留在所述电芯上但未被卷绕的负极片之间的预设距离设置为D2；将所述正极片起始边c与留在所述电芯上但未被卷绕的正极片之间的预设距离设置为D3，使D3＞D2＞D1。
6.如权利要求2所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除隔膜、正极片以及负极片的所述不良段后，继续进行卷绕，所述隔膜、所述正极片和所述负极片中至少一个通过粘贴的方式对应设置到已经卷绕的所述隔膜、所述正极片和所述负极片的表面。
7.如权利要求1所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，卷绕过程中，当所述隔膜未被检测出所述不良段，且所述负极片上被检测出所述不良段时，将负极片的所述不良段去除；同时，在所述隔膜的厚度方向T上，将与负极片的所述不良段对应的部分正极片段去除。
8.如权利要求7所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除正极片以及负极片的所述不良段后，将留在所述电芯上但未被卷绕的负极片以及正极片的余留长度分别记为L2、L3，其中，L2＞L3。
9.如权利要求7所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除正极片以及负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，再次进行卷绕时，按负极片起始边b、正极片起始边c先后顺序进行卷绕。
10.如权利要求7所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除正极片以及负极片的所述不良段后，将未留在所述电芯上的负极片起始边设置为b，将未留在所述电芯上的正极片起始边设置为c，将所述负极片起始边b与留在所述电芯上但未被卷绕的负极片之间的预设距离设置为D2；将所述正极片起始边c与所述电芯上但未被卷绕的正极片之间的预设距离设置为D3，使D3＞D2。
11.如权利要求1所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，卷绕过程中，当所述不良段仅被检测出在所述正极片上时，将正极片的所述不良段进行去除。
12.如权利要求11所述的一种电芯的制备方法，其特征在于，去除正极片的所述不良段后，再次进行卷绕。
13.一种电芯，通过权利要求1至12中任一项所述的电芯的制备方法制备而成。
14.一种储能装置，包含权利要求13所述的电芯。
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