CN207800780U - 一种电芯卷绕设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电芯卷绕设备，该电芯卷绕设备，包括正极片放卷机构、负极片放卷机构、隔膜放卷机构一、隔膜放卷机构二、多个传动轴、预热机构一及卷针装置，负极片放卷机构输出的负极片、隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一、所述正极片放卷机构输出的正极片及所述隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二分别通过所述传动轴传输至所述预热机构一进行预热压合处理，形成贴合体。本实用新型的优点是由于设有预热机构一，通过预热机构一将负极片、涂胶隔膜一、正极片及涂胶隔膜二进行预热压合处理，得到贴合体，使涂胶隔膜一、涂胶隔膜二与负极片及正极片的贴合更紧密，防止涂胶隔膜一、涂胶隔膜二的位置偏移，能够有效解决隔膜打皱问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电芯设备领域，特别是涉及一种电芯卷绕设备。
背景技术
随着新能源汽车的持续发展，迅速推进动力锂离子电池产业化进程。锂离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、比能量大、使用寿命长、对环境友好等优点，在电动汽车、电动公交车及电动运输车等新能源汽车领域具有广泛的应用前景，因此锂离子电池的安全性能尤为关键。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，不仅能够防止锂离子电池正负极短路，而且是锂离子在正负极运动的通道，在锂离子电池中起着至关重要的作用。目前为了应对隔膜起皱与电芯松垮而采用涂胶隔膜。
现有电池卷绕电芯方案主要问题为卷绕后对电芯进行热压，热压设备对电芯两侧弧边不起作用，造成电芯两侧弧边与涂胶隔膜贴合不紧密，会造成锂离子由正极脱嵌后嵌入负极过程阻力增大，从而易造成析锂现象，长期循环后形成锂枝晶穿透隔膜造成电芯内部短路，给电池安全带来隐患。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种电芯卷绕设备，以解决电芯两侧弧边贴合不紧密的问题。
技术方案：
一种电芯卷绕设备，包括正极片放卷机构、负极片放卷机构、隔膜放卷机构一、隔膜放卷机构二、多个传动轴、预热机构一及卷针装置，所述负极片放卷机构输出的负极片、所述隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一、所述正极片放卷机构输出的正极片及所述隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二分别通过所述传动轴传输至所述预热机构一进行预热压合处理，形成贴合体，在所述预热机构一之后设有所述卷针装置，通过多个所述传动轴将所述贴合体传输至所述卷针装置；所述预热机构一的长度等于或大于所述贴合体的宽度。由于设有预热机构一，通过预热机构一将负极片、涂胶隔膜一、正极片及涂胶隔膜二进行预热压合处理，得到贴合体，使涂胶隔膜一、涂胶隔膜二与负极片及正极片的贴合更紧密，防止涂胶隔膜一、涂胶隔膜二的位置偏移，能够有效解决隔膜打皱问题。
在其中一个实施例中，所述预热机构一包括相对设置的预热辊一及预热辊二，所述预热辊一位于所述负极片远离所述涂胶隔膜一的一侧，所述预热辊二位于所述涂胶隔膜二远离所述正极片的一侧。
在其中一个实施例中，所述预热机构一的加热温度为50～80℃，所述预热机构一的压力为4～10MPa。
在其中一个实施例中，还包括加热箱，所述贴合体穿过所述加热箱，且所述贴合体在所述加热箱内进行加热。由于设有预热机构及加热箱，可以使贴合体内的涂胶隔膜一、涂胶隔膜二与正极片和/或负极片的贴合更紧密。
在其中一个实施例中，所述加热箱的加热温度为50～100℃。
在其中一个实施例中，还包括热压辊机构，所述热压辊机构包括热压辊一和热压辊二，所述热压辊一和所述热压辊二相对设置，所述热压辊机构位于所述贴合体的传输路径上，且对所述贴合体进行热合处理。由于设有热压辊机构，可以多处对贴合体进行多次热合处理，使贴合体的涂胶隔膜一、涂胶隔膜二分别与负极片及正极片的贴合更紧密。
在其中一个实施例中，所述热压辊机构的加热温度为70～100℃，所述热压辊机构的压力为4～10MPa。
在其中一个实施例中，还包括预热机构二，所述预热机构二位于所述负极片到所述贴合体和/或所述正极片到所述贴合体的传输路径上，所述预热机构二将所述负极片和所述涂胶隔膜一预热压合形成贴合体一，和/或将所述正极片和所述涂胶隔膜二预热压合形成贴合体二，后所述贴合体一和所述贴合体二通过所述预热机构一预热压合形成贴合体。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是上述电芯卷绕设备，由于设有预热机构一，通过预热机构一将负极片、涂胶隔膜一、正极片及涂胶隔膜二进行预热压合处理，得到贴合体，使涂胶隔膜一、涂胶隔膜二与负极片及正极片的贴合更紧密，防止涂胶隔膜一、涂胶隔膜二的位置偏移，能够有效解决隔膜打皱问题。
附图说明
图1为实施例1的电芯卷绕设备的结构示意图；
图2为实施例1中不同压力下涂胶隔膜二与正极片间粘附力的对应关系图；
图3为实施例1中不同压力下涂胶隔膜一与负极片间粘附力的对应关系图；
图4为实施例1中不同温度下涂胶隔膜二与正极片间粘附力的对应关系图；
图5为实施例1中不同温度下涂胶隔膜一与负极片间粘附力的对应关系图；
图6为实施例2的电芯卷绕设备的结构示意图；
图7为实施例1～4及对比例1的涂胶隔膜二与正极片间粘附力对比图；
图8为实施例1～4及对比例1的涂胶隔膜一与负极片间粘附力对比图；
图9为实施例1～4及对比例1得到的电芯容量保持率对比图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1，一种电芯卷绕设备，包括正极片放卷机构、负极片放卷机构、隔膜放卷机构一、隔膜放卷机构二、多个传动轴1、预热机构一2、卷针装置3、加热箱4、热压辊机构5及预热机构二6，负极片放卷机构输出的负极片100、隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一200、正极片放卷机构输出的正极片300及隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二400分别通过传动轴1传输至预热机构一2进行预热压合处理，形成贴合体500，在预热机构一2之后设有卷针装置3，通过多个传动轴1将贴合体传输至卷针装置3。
其中，预热机构一2包括相对设置的预热辊一21及预热辊二22，预热辊一21位于负极片100远离涂胶隔膜一200的一侧，预热辊二22位于涂胶隔膜二400远离正极片300的一侧。预热机构一2的加热温度为50～80℃，预热机构一2的压力为4～10MPa。加热箱4的加热温度为50～100℃。预热辊一21和预热辊二22的长度相同。预热辊一21和预热辊二22的长度都等于或大于贴合体500的宽度。由于预热辊一21和预热辊二22的长度都等于或大于贴合体500的宽度，使隔膜与负极片、正极片的边缘也能够紧密贴合，使卷绕后的电芯两侧弧边不易析锂。本实施例中，预热辊一21和预热辊二22的长度都等于贴合体500的宽度。
加热箱4位于贴合体500的传输路径上，贴合体500穿过加热箱4，且贴合体500在加热箱4内进行加热。
其中，热压辊机构5位于贴合体500的传输路径上，且对贴合体500进行热合处理。热压辊机构5包括热压辊一51和热压辊二52，热压辊一51和热压辊二52相对设置。热压辊机构5的加热温度为70～100℃，热压辊机构5的压力为4～10MPa。优选的，预热机构一2、加热箱4及热压辊机构5的数量可以根据需要设定，本实施例中，预热机构一2的数量为一个，热压辊机构5的数量为三个，加热箱4的数量为一个。传动轴1的数量为多个，分别用于负极片100、涂胶隔膜一200、正极片300、涂胶隔膜二400及贴合体500的传输。
一种电芯卷绕方法，包括以下步骤：
1)将负极片放卷机构输出的负极片100、隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一200、正极片放卷机构输出的正极片300及隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二400分别传输至预热机构一2。
2)预热机构一2将依次层叠的负极片100、涂胶隔膜一200、正极片300及涂胶隔膜二400进行预热压合处理，得到贴合体500。其中，预热机构一2的加热温度为50～80℃，预热机构一2的压力为4～10MPa。
3)贴合体500经过多个热压辊机构5的热合处理及加热箱4的加热处理后，贴合体500通过传动轴1传输至卷针装置3，按照预定层数将贴合体500进行卷绕，得到卷绕电芯，后将卷绕电芯进行热压处理，即得到电芯。
本实施例中，预热机构一2的加热温度为75℃，预热机构一2的压力为5MPa；热压辊机构5的加热温度为85℃，热压辊机构5的压力为7MPa。加热箱4的加热温度为85℃。
影响因素分析
对本实施例中，将预热机构一2和热压辊机构5的加热温度、压力因素对电芯成品的隔膜与正极片/负极片间粘附力影响进行测试分析，结果如图2～5所示。
由图2及图3可知，随着预热机构一2、热压辊机构5的压力增加，隔膜与正/负极片间粘附力也随之增加。
由图4及图5可知，随着预热机构一2、热压辊机构5加热温度的提高，隔膜与正/负极片间粘附力也随之增加。当预热机构一2或热压辊机构5的加热温度达到85℃后，隔膜与正/负极片间增长速率变慢，说明当预热机构一2或热压辊机构5的加热温度达到85℃时，预热机构一2或热压辊机构5的效能最高。
实施例2
请参阅图6，本实施例与实施例1的区别点在于：还设有预热机构二6。其中，预热机构二6位于负极片100到贴合体500和正极片100到贴合体500的传输路径上，预热机构二6将负极片100和涂胶隔膜一200预热压合形成贴合体一600，将正极片300和涂胶隔膜二400预热压合形成贴合体二700，后贴合体一600和贴合体二700通过预热机构一2预热压合形成贴合体500。预热机构二6也包括相对设置的预热辊一21及预热辊二22。预热机构二6与预热机构一2结构一致。预热机构二6的数量为两个。本实施例中，预热机构二6的加热温度为75℃，预热机构二6的压力为6MPa。
一种电芯卷绕方法，包括以下步骤：
1)将负极片放卷机构输出的负极片100、隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一200分别传输至一个预热机构二6，将负极片100和涂胶隔膜一200预热压合形成贴合体一600，将正极片放卷机构输出的正极片300及隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二400分别传输至另一个预热机构二6，将正极片300和涂胶隔膜二400预热压合形成贴合体二700。预热机构二6的加热温度为75℃，预热机构二6的压力为6MPa。
2)将贴合体一600和贴合体二700分别传输至预热机构一2。
3)预热机构一2将依次层叠的负极片100、涂胶隔膜一200、正极片300及涂胶隔膜二400进行预热压合处理，得到贴合体500。其中，预热机构一2的加热温度为75℃，预热机构一2的压力为6MPa。
4)贴合体500经过多个热压辊机构5的热合处理及加热箱4的加热处理后，贴合体500通过传动轴1传输至卷针装置3，按照预定层数将贴合体500进行卷绕，得到卷绕电芯，后将卷绕电芯进行热压处理，即得到电芯。其中，热压辊机构5的加热温度为85℃，热压辊机构的压力为7MPa。加热箱4的加热温度为70℃。
实施例3
请参阅图1，一种电芯卷绕方法，包括以下步骤：
1)将负极片放卷机构输出的负极片100、隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一200、正极片放卷机构输出的正极片300及隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二400分别传输至预热机构一2。
2)预热机构一2将依次层叠的负极片100、涂胶隔膜一200、正极片300及涂胶隔膜二400进行预热压合处理，得到贴合体500。其中，预热机构一2的加热温度为80℃，预热机构一2的压力为10MPa。
3)贴合体500经过多个热压辊机构5的热合处理及加热箱4的加热处理后，贴合体500通过传动轴1传输至卷针装置3，按照预定层数将贴合体500进行卷绕，得到卷绕电芯，后将卷绕电芯进行热压处理，即得到电芯。热压辊机构5的加热温度为100℃，热压辊机构的压力为10MPa。加热箱4的加热温度为100℃。
实施例4
请参阅图6，本实施例与实施例2的区别点在于：本实施例中，预热机构二6的加热温度为50℃，预热机构二6的压力为4MPa。预热机构一2的加热温度为50℃，预热机构一2的压力为4MPa。热压辊机构5的加热温度为70℃，热压辊机构的压力为7MPa。加热箱4的加热温度为50℃。
对比例1
一种电芯卷绕方法，包括以下步骤：
1)将负极片放卷机构输出的负极片、隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一、正极片放卷机构输出的正极片及隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二分别通过传动轴传输至卷针装置，按照预定层数进行卷绕，得到卷绕电芯，后将卷绕电芯进行热压处理，即可得到电芯。
性能测试
1、电芯粘附力性能测试
将实施例1～4及对比例1得到的电芯进行涂胶隔膜二与正极片间、涂胶隔膜一与负极片间粘附力测试，测试结果如图7所示。
由图7可知，本实用新型的实施例1～4得到的电芯的涂胶隔膜二与正极片间粘附力明显高于对比例1的电芯的涂胶隔膜二与正极片间粘附力，说明本实用新型的电芯卷绕方法，能够明显提高正极片/负极片与隔膜之间的粘附力，利于保证卷绕后的电芯性能。
由图8可知，本实用新型的实施例1～4得到的电芯的涂胶隔膜一与负极片间粘附力明显高于对比例1的电芯的涂胶隔膜一与负极片间粘附力，说明本实用新型的电芯卷绕方法，能够明显提高正极片/负极片与隔膜之间的粘附力，利于保证卷绕后的电芯性能。
2、容量保持率性能测试
将实施例1～4及对比例1得到的电芯进行容量保持率测试，在25℃、1C/1C条件下循环600周期后，进行容量保持率对比，对比结果如图8所示。
由图9可知，随着循环周期的增加，对比例1的容量保持率下降较快；而实施例1～4得到的电芯，容量保持率下降较少，说明能够增加电芯的循环寿命。
3、析锂现象对比分析
本实用新型的实施例1～4得到的电芯两侧弧边无析锂现象，而对比例1存在析锂现象，说明本实用新型的电芯卷绕方法得到的电芯，能够有效解决析锂问题。
Claims (8)
1.一种电芯卷绕设备，其特征在于，包括正极片放卷机构、负极片放卷机构、隔膜放卷机构一、隔膜放卷机构二、多个传动轴(1)、预热机构一(2)及卷针装置(3)，所述负极片放卷机构输出的负极片、所述隔膜放卷机构一输出的涂胶隔膜一、所述正极片放卷机构输出的正极片及所述隔膜放卷机构二输出的涂胶隔膜二分别通过所述传动轴(1)传输至所述预热机构一(2)进行预热压合处理，形成贴合体，在所述预热机构一(2)之后设有所述卷针装置(3)，通过多个所述传动轴(1)将所述贴合体传输至所述卷针装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，所述预热机构一(2)包括相对设置的预热辊一(21)及预热辊二(22)，所述预热辊一(21)位于所述负极片远离所述涂胶隔膜一的一侧，所述预热辊二(22)位于所述涂胶隔膜二远离所述正极片的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，所述预热机构一(2)的加热温度为50～80℃，所述预热机构一(2)的压力为4～10MPa。
4.根据权利要求1或2所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，还包括加热箱(4)，所述贴合体穿过所述加热箱(4)，且所述贴合体在所述加热箱(4)内进行加热。
5.根据权利要求4所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，所述加热箱(4)的加热温度为50～100℃。
6.根据权利要求4所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，还包括热压辊机构(5)，所述热压辊机构(5)包括热压辊一(51)和热压辊二(52)，所述热压辊一(51)和所述热压辊二(52)相对设置，所述热压辊机构(5)位于所述贴合体的传输路径上，且对所述贴合体进行热合处理。
7.根据权利要求6所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，所述热压辊机构(5)的加热温度为70～100℃，所述热压辊机构(5)的压力为4～10MPa。
8.根据权利要求6所述的一种电芯卷绕设备，其特征在于，还包括预热机构二(6)，所述预热机构二(6)位于所述负极片到所述贴合体和/或所述正极片到所述贴合体的传输路径上，所述预热机构二(6)将所述负极片和所述涂胶隔膜一预热压合形成贴合体一，和/或将所述正极片和所述涂胶隔膜二预热压合形成贴合体二，后所述贴合体一和所述贴合体二通过所述预热机构一(2)预热压合形成贴合体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 2 Dagang Dashan Road, Zhenjiang New District, Zhenjiang City, Jiangsu Province Patentee after: Lixin (Jiangsu) Energy Technology Co.,Ltd. Address before: No.2, Dagang Dashan Road, New District, Zhenjiang City, Jiangsu Province Patentee before: ETRUST POWER Group Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |