CN117199493A - 极组松卷装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种极组松卷装置及其使用方法，所述极组松卷装置，包括松卷主体、驱动机构和抽气进气组件，所述松卷主体的一端用于伸入待松卷极组的中心孔内，另一端与所述驱动机构和所述抽气进气组件均连接，所述松卷主体被配置为在所述抽气进气组件的作用下对所述待松卷极组进行抽气，并在所述驱动机构的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组的卷绕方向相反的方向。通过松卷主体、驱动机构及抽气进气组件的配合，可以使待松卷极组被卷松，进而改善圆柱电池的循环性能，提升了安全性，同时也不会增加电池自重。

Description

极组松卷装置及其使用方法

技术领域

本申请涉及电池相关设备技术领域，尤其涉及一种极组松卷装置及其使用方法。

背景技术

在圆柱电池充放电循环过程中，负极材料会有不同程度的体积膨胀，负极材料的反复膨胀会导致电池极组的中心孔发生塌陷或褶皱，降低了圆柱电池的循环性能及安全性。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种极组松卷装置及其使用方法。

基于上述目的，本申请第一方面提供了一种极组松卷装置，包括：松卷主体、驱动机构和抽气进气组件，所述松卷主体的一端用于伸入待松卷极组的中心孔内，另一端与所述驱动机构和所述抽气进气组件均连接，所述松卷主体被配置为在所述抽气进气组件的作用下对所述待松卷极组进行抽气，并在所述驱动机构的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组的卷绕方向相反的方向。

可选地，所述松卷主体包括松卷棒和安装部，所述安装部与所述驱动机构和所述抽气进气组件均连接，所述松卷棒用于伸入待松卷极组的中心孔内，所述松卷棒的轴向方向上设置有至少一个通气环，所述通气环包括至少一个通气孔。

可选地，所述松卷棒的轴向方向上设置有一个通气环，在所述松卷棒的轴向方向上，所述通气环的长度大于或等于所述待松卷极组的长度；或，所述松卷棒的轴向方向上设置有多个间隔设置的通气环，在所述松卷棒的轴向方向上，多个所述通气环的长度之和大于或等于所述待松卷极组的长度。

可选地，所述通气环包括多个间隔设置的通气孔，同一个所述通气环中，至少两个所述通气孔的中心位置不在同一平面内，和/或至少两个所述通气孔的尺寸不同。

可选地，所述通气环包括多个间隔设置的通气孔，相邻两个所述通气环中，各个通气孔交错设置。

可选地，所述抽气进气组件包括密封盒，所述安装部与所述驱动机构的输出轴在所述密封盒内连接，所述密封盒与所述抽气进气组件连接。

可选地，所述抽气进气组件还包括旋转接头，所述安装部通过所述旋转接头与所述驱动机构的输出轴连接，所述旋转接头与所述驱动机构的输出轴的连接位置位于所述密封盒内。

可选地，所述抽气进气组件还包括连接管、真空发生器和电磁阀，所述连接管的一端与所述密封盒连接，所述连接管的另一端与所述真空发生器连接，所述真空发生器还与所述电磁阀连接，所述电磁阀用于与外部供气管道连接。

可选地，还包括进料机构，所述进料机构包括支架，所述支架上设有滑轨，所述滑轨上设有与所述滑轨滑动配合的滑块，所述滑块的顶部设有夹持部，所述夹持部用于夹持所述待松卷极组，所述夹持部与所述松卷棒的设置位置对应，以使所述松卷棒可以伸入所述待松卷极组的中心孔内。

本申请第二方面提供了一种上述第一方面任一项所述的极组松卷装置的使用方法，包括：

将待松卷极组固定，并将松卷主体的一端伸入待松卷极组的中心孔内；

启动抽气进气组件的抽气电磁阀，使抽气进气组件对所述待松卷极组进行抽气，以使所述待松卷极组的内壁与所述松卷主体的外壁贴紧；同时或一段时间后启动驱动机构，使所述松卷主体在所述驱动机构的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组的卷绕方向相反的方向；

关闭驱动机构和抽气电磁阀，打开抽气进气组件的进气电磁阀，使抽气进气组件向所述待松卷极组内进气，以使所述待松卷极组的内壁与所述松卷主体的外壁脱离，取出所述待松卷极组，完成所述待松卷极组的松卷。

从上面所述可以看出，本申请提供的极组松卷装置及其使用方法，在使用时，松卷主体的一端用于伸入待松卷极组的中心孔内，松卷主体与待松卷极组是活动连接，当需要松卷时，将松卷主体的一端伸入待松卷极组的中心孔内，当不需要松卷时，将松卷主体与待松卷极组脱离，如此不会增加电池自重，不降低电池能量密度；同时，松卷主体的另一端与所述驱动机构和所述抽气进气组件均连接，松卷主体能在所述抽气进气组件的作用下对所述待松卷极组进行抽气，使得待松卷极组的内壁与松卷主体的外壁贴紧，然后在所述驱动机构的驱动下沿着第一方向旋转，待松卷极组在转动的松卷主体的带动下被卷松，释放了待松卷极组内部的挤压应力，在电池充放电循环过程中为负极片的膨胀位移和变形提供了一定空间，避免在正极片剪切端处形成褶皱，也避免中心孔发生塌陷，进而改善了圆柱电池的循环性能，提升了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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的附图。

图1A~1C为圆柱电池充放电循环后极组芯部的z形褶皱的实物图，其中，图1B为图1A中方框处的局部放大示意图，图1C为图1B中圆圈处的局部放大示意图；

图2为本申请实施例的极组松卷装置的结构示意图；

图3为本申请实施例的极组松卷装置的透视图；

图4为本申请实施例的松卷主体的第一种结构示意图；

图5为本申请实施例的松卷主体的第二种结构示意图；

图6为本申请实施例的进料机构的结构示意图；

图7A~图7C为未卷松极组的电池充放电循环库伦效率测试图，图中的1-001#、1-002#、1-003#代表的测试时的电池序号；

图7D~图7F为卷松后的极组的电池充放电循环库伦效率测试图，图中的2-001#、2-002#、2-003#代表的测试时的电池序号；

图8为电池充放电循环后的CT扫描图，其中，A和B为未卷松极组的电池充放电循环后的CT扫描图，C和D为卷松后极组的电池充放电循环后的CT扫描图。

图中，1、松卷主体；11、安装部；12、松卷棒；121、通气孔；2、抽气进气组件；21、电磁阀；22、真空发生器；23、连接管；24、密封盒；241、气管接头；25、旋转接头；3、驱动机构；4、支撑块；5、待松卷极组；6、进料机构；61、支架；62、电机；63、滑轨；64、滑块；65、支撑架；66、夹持部；661、夹持件；7、供气管道接口；8、箱体；81、控制面板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

圆柱型锂离子电池具有较高的能量密度和良好的耐用性，被广泛应用于便携式电子设备和动力电池领域。圆柱电池的极组由正极片、负极片、隔膜卷绕而成，之后经极组入壳、注液、焊接、封口等工序装配为成品电池。圆柱电池的正极片通常采用切浆料结构来降低电池内阻、减少材料浪费、提高极组的空间利用率，负极片采用切箔结构，保证负极容量和极组包覆。

在圆柱电池充放电循环过程中，负极材料会有不同程度的体积膨胀，对于固定型号的圆柱电池，极组的径向的体积变化易造成极片变形，在极组芯部的中心孔处形成塌陷。材料膨胀率较大时，极组芯部的负极片向内挤压，但由于芯部负极耳的限制，无法释放应力，以致负极片变形严重，在强度更高的正极片剪切端形成的台阶处挤压，出现Z字形褶皱，甚至断裂，造成芯部析锂（参见图1A、图1B和图1C所示）。同时，由于负极材料的反复膨胀会导致隔膜被反复摩擦，隔膜经过反复摩擦也容易穿孔造成内短路，最终导致电池循环性能下降，引发安全问题。

相关技术中，采用在极组芯部的中心孔处插入中心针或其他支撑结构来避免圆柱电池芯部出现塌陷，但是这种方式会增加电池自重，在一定程度上会降低电池能量密度。

因此，如何在不增加电池自重，不降低电池能量密度的前提下，避免极组芯部的负极片发生褶皱以及极组中心孔出现塌陷，从而改善圆柱电池循环性能及安全性。

基于此，本申请提供了一种极组松卷装置及其使用方法，通过松卷主体、驱动机构及抽气进气组件的配合，对待松卷极组进行卷松，进而改善圆柱电池的循环性能，提升了安全性，同时也不会增加电池自重。

参见图2和图3，本申请提供了一种极组松卷装置，包括：松卷主体1、驱动机构3和抽气进气组件2，所述松卷主体1的一端用于伸入待松卷极组5的中心孔内，另一端与所述驱动机构3和所述抽气进气组件2均连接，所述松卷主体1被配置为在所述抽气进气组件2的作用下对所述待松卷极组5进行抽气，并在所述驱动机构3的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组5的卷绕方向相反的方向。

具体地，所述松卷主体1的一端用于伸入待松卷极组5的中心孔内，但是松卷主体1与待松卷极组5是活动连接的，当需要松卷时，将松卷主体1的一端伸入待松卷极组5的中心孔内，当不需要松卷时，将松卷主体1与待松卷极组5脱离，如此使得松卷主体1的设置不会增加电池自重，不降低电池能量密度。

所述松卷主体1的另一端与所述驱动机构3和所述抽气进气组件2均连接，具体地，所述松卷主体1的另一端可以通过连接件来实现同时与驱动机构3和抽气进气组件2的连接。示例性地，所述松卷主体1的另一端可通过中空旋转接头来实现同时与驱动机构3和抽气进气组件2的连接。

所述松卷主体1的另一端与所述驱动机构3和所述抽气进气组件2均连接，使得松卷主体1能在所述抽气进气组件2的作用下对所述待松卷极组5进行抽气，使得待松卷极组5的内壁与松卷主体1的外壁贴紧，同时还可以在所述驱动机构3的驱动下沿着第一方向旋转。由于第一方向与所述待松卷极组5的卷绕方向相反，因此，当松卷主体1在所述驱动机构3的驱动下沿着第一方向旋转时，松卷主体1会带动与其贴紧的待松卷极组5沿着与卷绕方向相反的方向旋转，进而使得待松卷极组5被卷松，释放了待松卷极组5内部的挤压应力，在电池充放电循环过程中为负极片的膨胀位移和变形提供了一定空间，避免在正极片剪切端处形成褶皱，也避免中心孔发生塌陷，进而改善了圆柱电池的循环性能，提升了安全性。

所述驱动机构3可选为伺服电机，所述抽气进气组件2既可以向松卷主体1提供正压以充气，也可以对松卷主体1提供负压以抽气，以实现松卷主体1与待松卷极组5的贴紧与脱离。

具体实施时，正负极片分别焊接极耳后，用卷绕机将隔膜、负极片、正极片按照设计要求通过卷针卷绕成圆柱极组，下料时卷针抽出，留下中心孔，此时极组芯部为张紧状态，此时的极组即为待松卷极组5。

极片卷绕成极组后，将松卷主体1的一端插入待松卷极组5的中心孔内，将松卷主体1的另一端与驱动机构3和抽气进气组件2连接。开启抽气进气组件2的抽气功能，对松卷主体1持续抽气，抽气过程中通过驱动机构3带动松卷主体1逆极组卷绕方向旋转，在负压作用下，待松卷主体1的内层隔膜与松卷主体1贴紧固定，通过松卷主体1旋转，使得待松卷极组5被卷松，如此能够提前释放待松卷极组5芯部极片的挤压应力，在电池充放电循环过程中为芯部负极片的位移和变形提供一定空间，减少重复充放电时负极片的变形，避免在正极片剪切端处形成褶皱，进而改善圆柱电池的循环性能，降低安全风险。

在一些实施例中，参见图4和图5，所述松卷主体1包括松卷棒12和安装部11，所述安装部11与所述驱动机构3和所述抽气进气组件2均连接，所述松卷棒12用于伸入待松卷极组5的中心孔内，所述松卷棒12的轴向方向上设置有至少一个通气环，所述通气环包括多个间隔设置的通气孔121。

具体地，所述松卷主体1为中空的棒状结构，中空的结构一方面方便在抽气进气组件2的作用下对待松卷极组5进行抽气，方便气体流通；另一方面降低松卷主体1的自重，便于实际安装和使用。

所述松卷主体1包括松卷棒12和安装部11，所述松卷棒12和所述安装部11一体成型，所述安装部11的外径大于所述松卷棒12，使得安装部11便于与驱动机构3和抽气进气组件2连接。

所述安装部11为两端贯通的中空壳状结构，所述安装部11的一端与所述驱动机构3连接，所述安装部11的另一端与所述松卷棒12的开口端连通。

所述松卷棒12为中空圆柱状结构，所述松卷棒12的开口端与所述安装部11连通，所述松卷棒12不与安装部11连接的端部为封闭端，所述封闭端为圆角结构，一方面方便松卷棒12伸入待松卷极组5的中心孔内，另一方面避免松卷棒12对待松卷极组5造成破坏。

所述松卷棒12的材质可选为不锈钢，能够有效防止长期重复使用时松卷棒12变形或破损，同时重量较轻，便于操作。

所述松卷棒12的外径可选为2.5~3.5mm（小于对应的待松卷极组5的中心孔直径），壁厚可选为0.1~0.5mm，长度可选为70-90mm，如此设置，使得松卷棒12的厚度及长度均适中，松卷棒12不与安装部11连接的端部可以伸出中心孔外，确保对待松卷极组5的各个部分均能有效松卷，避免由于厚度或长度不合适导致松卷棒12不适用于待松卷极组5。

若松卷棒12的壁厚小于0.1mm，此时松卷棒12厚度太薄，强度不够；若松卷棒12的壁厚大于0.5mm，会导致厚度太厚，以致重量太重，不方便使用。若松卷棒12的长度太小，导致松卷棒12不与安装部11连接的端部无法伸出中心孔外，松卷作用略差。

所述松卷棒12的轴向方向上设置有至少一个通气环，示例性地，所述松卷棒12的轴向方向上可以仅设置有一个通气环，也可以间隔设置有多个通气环。

当松卷棒12的轴向方向上仅设置一个通气环时，在所述松卷棒12的轴向方向上，所述通气环的长度大于或等于所述待松卷极组5的长度；当所述松卷棒12的轴向方向上间隔设置有多个通气环时，多个所述通气环的长度之和大于或等于所述待松卷极组5的长度，如此设置，使得通气环可以分布在待松卷极组5的各个部位，便于对待松卷极组5的各个部位进行抽气和松卷，使得松卷效果更好更均匀。

所述通气环包括至少一个通气孔121，所述通气环由环绕设置的至少一个通气孔121形成。示例性地，所述通气环可以包括一个环形的通气孔121，也可以包括多个间隔设置的通气孔121，多个间隔设置的通气孔121环绕设置，形成所述通气环。所述通气孔121可以为圆形孔、方形孔、椭圆形孔等，所有通气孔121的边缘均打磨为光滑的边缘，避免毛刺划伤待松卷极组5的内部隔膜或引入金属异物。

同一个所述通气环中，至少两个所述通气孔121的中心位置不在同一平面内，和/或至少两个所述通气孔121的尺寸不同，如此使得至少两个所述通气孔121在松卷棒12的轴向方向上的高度是错开的，保证了松卷棒12的强度，同时也可以使得抽气更加均匀。

相邻两个所述通气环中，各个通气孔121交错设置，如此保证了松卷棒12的强度，同时通气孔121可以分布在待松卷极组5的各个位置，便于对待松卷极组5的各个位置进行均匀抽气，使得抽气更加均匀，保证松卷效果。

当松卷棒12的轴向方向上仅设置一个通气环时，通气环内的通气孔121可以为方形孔，参见图5所示，示例性地，方形孔沿松卷棒12的周向方向均匀分布4~6个，相邻方形孔顶端在高度上错开，轴向方向上为方形孔的长边，长边尺寸可选为30~50mm，短边尺寸可选为0.5~1.5mm，短边倒圆角。

当松卷棒12的轴向方向上间隔设置有多个通气环时，如图4所示，示例性地，每个通气环内沿周向均匀分布4~6个圆形孔，圆孔直径0.5~1.5mm。松卷棒12沿轴向方向共均匀设置10~15层通气环，最下层通气环距松卷棒12远离安装部11的底面的距离可选为5mm，最上层通气环距安装部11的距离可选为10mm，最上层或最下层通气环与底面及安装部11的合适距离，可保证抽气时方便旋转，同时便于观察松卷棒12的插入及卷松情况。

在一些实施例中，继续参见图3，所述抽气进气组件包括密封盒24，所述安装部11与所述驱动机构3的输出轴在所述密封盒24内连接，所述密封盒24与所述抽气进气组件2连接。

具体地，所述安装部11与所述驱动机构3的输出轴连接，使得所述驱动结构3可以带动所述安装部11及松卷棒12进行转动。

所述密封盒24与所述抽气进气组件2连接，使得在抽气时，密封盒24内部可以形成负压区域，进而使得安装部11处于一个负压环境内，这个负压环境会进一步对安装部11进行抽气，使得安装部11及松卷棒12内部均形成负压区域，以对待松卷极组5进行抽气，使得待松卷极组5在负压的作用下贴紧松卷棒12，如此当松卷棒12在驱动机构3的带动下沿着与卷绕方向相反的方向转动时，可以带动待松卷极组5也沿着卷绕方向相反的方向进行转动，进而实现对待松卷极组5的卷松，以释放其内部应力。

可选地，所述抽气进气组件2还包括旋转接头25，所述安装部11通过所述旋转接头25与所述驱动机构3的输出轴连接，所述旋转接头25与所述驱动机构3的输出轴的连接位置位于所述密封盒24内。

具体地，所述旋转接头25与所述安装部11的连接位置可以位于所述密封盒24内，也可以位于所述密封盒24侧壁上的旋转孔内。当所述旋转接头25与所述安装部11的连接位置位于所述密封盒24侧壁上的旋转孔内时，所述旋转接头25与所述旋转孔的内壁转动连接，既保证密封盒24的密封性，以确保密封盒24内可以形成负压环境，又避免密封盒24对旋转接头25的旋转起到限制作用，此时密封盒24的侧壁起到了支撑旋转接头25及安装部11的作用，提高了安装部11在转动过程中的稳定性。

可选地，所述旋转接头25内设有气流通道，所述气流通道与所述安装部11的内部空腔连通及所述密封盒24内部均连通，当所述密封盒24内形成负压时，气流通道的设置使得安装部11内部可以快速形成负压区域，提升抽气效率。

示例性地，所述旋转接头24可选为轴承，也可选为深圳市森瑞普电子有限公司的3402004系列气管旋转接头，还可选为默孚龙科技有限公司的MT系列过孔式滑环。

在不影响驱动机构3、安装部11和旋转接头25转动的前提下，所述旋转接头25与所述安装部11的连接位置以及所述旋转接头25与所述密封盒24的连接位置均设置密封圈，以确保密封效果，提升抽气和充气的效率。

在一些实施例中，继续参见图3，所述抽气进气组件2还包括连接管23、真空发生器22和电磁阀21，所述连接管23的一端与所述密封盒24连接，所述连接管23的另一端与所述真空发生器22连接，所述真空发生器22还与所述电磁阀21连接，所述电磁阀21用于与外部供气管道连接。

具体地，所述真空发生器22是利用正压气源产生负压的一种新型、高效、清洁、经济、小型的真空元器件，其是利用压缩空气的流动而形成一定真空度的气动元件，其使得在有压缩空气的地方，或在一个气动系统中同时需要正负压的地方获得负压变得十分容易和方便，真空发生器22的真空的产生和解除快，宜从事流量不大的间歇工作。示例性地，本申请的真空发生器22可选为施迈茨公司的型号为SEG或SBP的真空发生器。

所述真空发生器22与所述电磁阀21连接，所述电磁阀21的供气管道接口7用于与外部供气管道连接，外部供气管道用于连接压缩气源。真空发生器22用于产生压力差完成抽气与抽气后赋正压。

所述电磁阀21包括抽气电磁阀和进气电磁阀。所述真空发生器22和电磁阀21均由控制器控制。当抽气电磁阀开启时，控制器控制真空发生器22产生负压，使得与真空发生器22连接的连接管23、与连接管23连接的密封盒24内、部分位于密封盒24内的安装部11（或者旋转接头25）以及和安装部11连通的松卷棒12内部均产生负压，在负压的作用下实现抽气，使得待松卷极组5内部的隔膜被吸紧在松卷棒12上。待松卷完成后，关闭抽气电磁阀，打开进气电磁阀，此时控制器控制真空发生器22产生正压，在正压的作用下实现进气，使得待松卷极组5内部的隔膜与松卷棒12脱离。

在一些实施例中，继续参见图2和图3，所述松卷装置还包括箱体8。所述真空发生器22、连接管23、旋转接头25、驱动机构3均位于所述箱体8内，所述电磁阀21的部分或全部也位于所述箱体8内。

所述箱体8侧壁设有支撑块4，所述支撑块4上开有安装孔，所述松卷主体1的安装部11位于所述箱体8内，所述松卷主体1的松卷棒12穿过所述安装孔后伸出所述箱体8外部，所述松卷棒12伸出所述箱体8外部的部分用于伸入待松卷极组5的中心孔内。

所述支撑块4的设置，可以对松卷棒12起到支撑和限位的作用，避免松卷棒12在转动过程中发生偏移，以致影响对待松卷极组5的卷松效果。

在一些实施例中，参见图6，所述松卷装置还包括进料机构6，所述进料机构6包括支架61，所述支架61上设有滑轨63，所述滑轨63上设有与所述滑轨63滑动配合的滑块64，所述滑块64的顶部设有夹持部66，所述夹持部66用于夹持所述待松卷极组5，所述夹持部66与所述松卷棒12的设置位置对应，以使所述松卷棒12可以伸入所述待松卷极组5的中心孔内。

具体地，所述夹持部66包括相对设置的两个夹持件661，两个所述夹持件661限定出用于容纳所述待卷松极组5的容纳空间。两个所述夹持件661相对的内侧具有朝向容纳空间的圆柱面，两个所述夹持件661的圆柱面所在圆的轴线重合，限定出所述容纳空间。

所述圆柱面还设置有柔性垫片，可增大摩擦力，同时对夹持起到缓冲作用，防止待松卷极组5发生变形。

所述滑块64的顶部设有支撑架65，所述支撑架65的顶部设有导轨，两个所述夹持件661的底部均与所述导轨滑动连接，两个所述夹持件661分别与一个驱动电机连接（图中未示出），驱动电机62驱动两个所述夹持件661沿着所述导轨互相靠近或互相远离，以实现对待松卷极组5的夹紧或释放。驱动电机与控制器连接，控制器控制驱动电机62的启动及关闭。

所述滑块64与电机62连接，所述电机62由控制器控制。滑块64在控制器的控制下沿着滑轨63滑动，以带动所述夹持部66靠近或远离所述松卷棒12。

所述滑轨63为直线型滑轨63，固定于支架61上，滑轨63两侧设置有限位块，用于限制滑块64的移动范围，避免待松卷极组5跌落或损坏。滑轨63上还设置有限位传感器，能够实时检测滑块64的位置信息并反馈显示在控制面板81（集成于箱体8外壁）上，从而精准控制滑块64的运动，将松卷棒12精准插入待松卷极组5的中心孔内。

具体实施时，进行待松卷极组5的卷松操作时，将待松卷极组5置于夹持部66中，夹紧，移动滑块64将待松卷极组5送至合适位置，使松卷棒12的通气孔121位于待松卷极组5的中心孔内。控制器控制抽气电磁阀及驱动机构3打开，在驱动机构3的带动下松卷棒12逆待松卷极组5的卷绕方向旋转，持续抽气2~5s，以在各方向上充分卷松待松卷极组5。抽气完成后关闭抽气电磁阀打开进气电磁阀，赋正压使松卷棒12与待松卷极组5分离，然后移出待松卷极组5，松开夹持部66，目检待松卷极组5的卷松效果，再流入下一工序。

可选地，所述控制器可集成在控制面板81上，由控制面板81即可控制电磁阀21、驱动机构3等的开启或关闭。

本申请还提供了一种极组松卷方法，包括：

S1、将松卷主体1的一端伸入待松卷极组5的中心孔内；

S2、对松卷主体1进行抽气，以使待松卷极组5的内壁与松卷主体1的外壁贴紧，同时或一段时间后控制松卷主体1沿着第一方向旋转，所述第一方向为与待松卷极组5的卷绕方向相反的方向；

S3、停止抽气，对松卷主体1进行进气，待所述待松卷极组5的内壁与所述松卷主体1的外壁脱离后，将松卷主体1的端部移出所述待松卷极组5的中心孔，完成所述待松卷极组5的松卷。

本申请中，通过使用松卷主体1对待松卷极组5的内部卷松，可以减小待松卷极组5的内部应力，避免充放电循环过程中负极片褶皱和中心孔塌陷带来的性能下降和安全风险，整个松卷过程易于操作。

本申请还提供了一种极组松卷装置的使用方法，包括：

步骤S100、将待松卷极组5固定，并将松卷主体1的一端伸入待松卷极组5的中心孔内；

步骤S200、启动抽气进气组件2的抽气电磁阀，使抽气进气组件2对所述待松卷极组5进行抽气，以使所述待松卷极组5的内壁与所述松卷主体1的外壁贴紧；同时或一段时间后启动驱动机构3，使所述松卷主体1在所述驱动机构3的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组5的卷绕方向相反的方向；

步骤S300、关闭驱动机构3和抽气电磁阀，打开抽气进气组件2的进气电磁阀，使抽气进气组件2向所述待松卷极组5内进气，以使所述待松卷极组5的内壁与所述松卷主体1的外壁脱离，取出所述待松卷极组5，完成所述待松卷极组5的松卷。

本申请中，通过使用极组松卷装置对待松卷极组5的内部卷松，可以减小待松卷极组5的内部应力，避免充放电循环过程中负极片褶皱和中心孔塌陷带来的性能下降和安全风险。

以下结合实施例及对比例来进一步论述本申请的技术效果。

实施例

正负极片分别焊接极耳后，利用自动卷绕机将极片和隔膜卷绕成圆柱极组（即待松卷极组5）。将极组固定在极组卷松装置的夹持部66上，通过滑轨63及滑块64移动圆柱极组使松卷棒12插入圆柱极组的中心孔内，并部分伸出中心孔。

打开抽气电磁阀，松卷棒12上的通气孔121内产生负压，使圆柱极组最内圈的隔膜紧贴在松卷棒12上，然后控制驱动机构3使松卷棒12按照相对卷绕方向相反的方向旋转一定角度，旋转的过程中始终保持抽气状态，将圆柱极组充分卷松。

卷松完成后，关闭抽气电磁阀打开进气电磁阀，使松卷棒12上的通气孔121产生正压，使圆柱极组的隔膜与松卷棒12脱离，再通过滑块64的移动移出圆柱极组，松开夹持部66并下料。确认圆柱极组的卷松状态且无隔膜破损、褶皱之后完成极组入壳、焊接、注液、化成等，得到成品圆柱电池（为了测试更加准确，装配了多个成品圆柱电池，以备测试使用）。

对比例

对比例与实施例的区别仅在于，圆柱极组直接装配成电池，不使用松卷装置对其进行卷松操作（为了测试更加准确，装配了多个成品圆柱电池，以备测试使用）。

将实施例与对比例分别制成的多个圆柱电池进行常温充放电循环性能测试，并对循环测试后的电池进行CT扫描。

充放电循环过程库伦效率结果参见图7A~图7F所示，图7A~图7C表明，未进行极组卷松的三块电池的充放电循环在50圈内就出现明显的库伦效率异常，可能是负极片断裂或隔膜破损导致电池发生了内短。图7D~7F表明，卷松极组的4个电池循环500次库伦效率仍然正常，循环性能明显改善。

循环测试后的电池进行CT扫描的结果参见图8所示，由图8的A和B所示，未卷松极组的电池充放电循环后芯部负极片在正极剪切端处褶皱严重，中心孔塌陷，有刺穿隔膜从而发生内短路的风险，而卷松极组的电池循环后芯部状态显著改善，负极片无明显变形，中心孔保留完好，表明卷松极组能有效减少电池内短路风险，改善圆柱电池的循环性能和安全性。

综上，经充放电循环库伦效率测试及循环后电池CT扫描，表明极组芯部卷松能有效避免电池芯部的负极片褶皱，降低电池内短路风险，明显改善圆柱电池循环性能和安全性。

需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极组松卷装置，其特征在于，包括：松卷主体、驱动机构和抽气进气组件，所述松卷主体的一端用于伸入待松卷极组的中心孔内，另一端与所述驱动机构和所述抽气进气组件均连接，所述松卷主体被配置为在所述抽气进气组件的作用下对所述待松卷极组进行抽气，并在所述驱动机构的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组的卷绕方向相反的方向。

2.根据权利要求1所述的极组松卷装置，其特征在于，所述松卷主体包括松卷棒和安装部，所述安装部与所述驱动机构和所述抽气进气组件均连接，所述松卷棒用于伸入待松卷极组的中心孔内，所述松卷棒的轴向方向上设置有至少一个通气环，所述通气环包括至少一个通气孔。

3.根据权利要求2所述的极组松卷装置，其特征在于，所述松卷棒的轴向方向上设置有一个通气环，在所述松卷棒的轴向方向上，所述通气环的长度大于或等于所述待松卷极组的长度；或，所述松卷棒的轴向方向上设置有多个间隔设置的通气环，在所述松卷棒的轴向方向上，多个所述通气环的长度之和大于或等于所述待松卷极组的长度。

4.根据权利要求3所述的极组松卷装置，其特征在于，所述通气环包括多个间隔设置的通气孔，同一个所述通气环中，至少两个所述通气孔的中心位置不在同一平面内，和/或至少两个所述通气孔的尺寸不同。

5.根据权利要求3所述的极组松卷装置，其特征在于，所述通气环包括多个间隔设置的通气孔，相邻两个所述通气环中，各个通气孔交错设置。

6.根据权利要求2所述的极组松卷装置，其特征在于，所述抽气进气组件包括密封盒，所述安装部与所述驱动机构的输出轴在所述密封盒内连接，所述密封盒与所述抽气进气组件连接。

7.根据权利要求6所述的极组松卷装置，其特征在于，所述抽气进气组件还包括旋转接头，所述安装部通过所述旋转接头与所述驱动机构的输出轴连接，所述旋转接头与所述驱动机构的输出轴的连接位置位于所述密封盒内。

8.根据权利要求6所述的极组松卷装置，其特征在于，所述抽气进气组件还包括连接管、真空发生器和电磁阀，所述连接管的一端与所述密封盒连接，所述连接管的另一端与所述真空发生器连接，所述真空发生器还与所述电磁阀连接，所述电磁阀用于与外部供气管道连接。

9.根据权利要求2所述的极组松卷装置，其特征在于，还包括进料机构，所述进料机构包括支架，所述支架上设有滑轨，所述滑轨上设有与所述滑轨滑动配合的滑块，所述滑块的顶部设有夹持部，所述夹持部用于夹持所述待松卷极组，所述夹持部与所述松卷棒的设置位置对应，以使所述松卷棒可以伸入所述待松卷极组的中心孔内。

10.一种权利要求1~9任一项所述的极组松卷装置的使用方法，其特征在于，包括：

将待松卷极组固定，并将松卷主体的一端伸入待松卷极组的中心孔内；

启动抽气进气组件的抽气电磁阀，使抽气进气组件对所述待松卷极组进行抽气，以使所述待松卷极组的内壁与所述松卷主体的外壁贴紧；同时或一段时间后启动驱动机构，使所述松卷主体在所述驱动机构的驱动下沿着第一方向旋转，所述第一方向为与所述待松卷极组的卷绕方向相反的方向；

关闭驱动机构和抽气电磁阀，打开抽气进气组件的进气电磁阀，使抽气进气组件向所述待松卷极组内进气，以使所述待松卷极组的内壁与所述松卷主体的外壁脱离，取出所述待松卷极组。