CN211980812U - 一种用于锂电池极片卷绕压花的工装 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，包括正极片滚筒、负极片滚筒、挡板、气缸、底托板。所述正极片滚筒表面均匀地布满圆柱形凸点，通过所述气缸控制气压可推动所述挡板来回移动，控制所述正极片滚筒和所述负极片滚筒的距离，使所述极片在卷绕时表面形成一定高度且凹凸不平的特殊图案。经所述卷绕压花工装卷绕后，制得的极片表面比表面积增大，极片厚度相对增加，拆解后的正负极极片表面无褶皱且界面平整。相对无卷绕压花工艺极片，可增加活性物质和集流体的依附性，活性物质不易从集流体上脱落，减少极片掉粉现象，而且集流体不容易划伤隔膜而避免电池短路，提高该极片制成的电芯安全性能、电芯的容量和循环性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池生产技术领域，特别涉及一种用于锂电池极片卷绕压花的工装。
背景技术
新能源电池卷绕机能够用于对正极片进行压平，以便于正极片与负极片进行卷绕形成电芯。然而，目前新能源电池卷绕机的正极片表面无任何压痕，较为光滑，如此，在正极片与负极片卷绕形成电芯后，在注液后，由于压力增大，正极片表面会产生褶皱，导致正极片出现掉粉现象，降低活性物和集流体的依附性。而且在注液过程中，由于产生了褶皱，影响电解液的浸润效果，进而影响电芯的容量和电芯的循环性能。
目前各大电池制造企业在增加电芯容量，改进极片技术方面投入了大量精力，如中国专利CN201721562661.9公开了一种花纹电极片及用于制造花纹电极片的冷压辊，通过在辊压时辊筒表面设置凸凹不平的图案层来提高电极片的表面积与浸润性，进而提高电池内电化学反应活性面积，从而降低电芯DCR、提升的电芯功率密度，整体上加工的工序没有明显变化，容易实现，得制作高功率电芯的成本相对更低。由于无法控制凹凸图案的高度，无法有针对性地对不同极片进行调节。
中国专利CN201821747952.X公开了一种正极极片和二次电池，包括正极集流体以及依次设置在集流体表面的第一活性物质层以及第二活性物质层，经冷压后，通过激光刻蚀使极片具有不同形状的凹陷结构改善正极极片的孔隙结构，提高电解液对极片的浸润和极片在长循环过程中对电解液的保液能力，从而改善电芯的功率和循环性能。由于需要活性物质涂布过程中经激光处理，增加了生产制造工序对成本减低不利。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，旨在解决在现有正极片表面会产生褶皱，导致正极片出现掉粉现象，以及由此导致的由于产生了褶皱而影响电解液的浸润效果，进而影响电芯的容量和电芯的循环性能的问题。
本实用新型提供一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，包括正极片滚筒、负极片滚筒、挡板、气缸、底托板。所述正极片滚筒表面均匀地布满圆柱形凸点，通过所述气缸控制气压可推动所述挡板来回移动，控制所述正极片滚筒和所述负极片滚筒的距离，使所述极片在卷绕时表面形成一定高度且凹凸不平的特殊图案。
在极片卷绕工艺中，所述挡板为可活动装置，通过气缸控制气压，使挡板来回移动，推动正极片滚筒来回移动，从而控制极片压花深度，
进一步的，所述气压在0.05-1Mpa之间。
进一步的，所述圆柱形凸点表面向内凹陷的波浪形条纹深度为0.3-0.6 μm。
进一步的，所述圆柱形凸点的高度为0.5-3μm。
进一步的，所述的圆柱形凸点的半径为0.5-3.6mm。
进一步的，所述的圆柱形凸点的密度每平方厘米9-15个均匀分布。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：经所述卷绕压花工装卷绕后，制得的极片表面比表面积增大，极片厚度相对增加，拆解后的正负极极片表面无褶皱且界面平整。相对无卷绕压花工艺极片，可增加活性物质和集流体的依附性，活性物质不易从集流体上脱落，减少极片掉粉现象，而且集流体不容易划伤隔膜而避免电池短路，提高该极片制成的电芯安全性能、电芯的容量和循环性能。
附图说明
图1为本实用新型的卷绕压花的工装侧视图。
图2为本实用新型的卷绕压花的工装的正极片滚筒正视图。
附图标记：1、正极片滚筒；2、负极片滚筒；3、圆柱形凸点；4、挡板； 5、气缸；6、底托板。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，包括正极片滚筒、负极片滚筒、挡板、气缸、底托板。所述正极片滚筒表面均匀地布满圆柱形凸点，通过所述气缸控制气压可推动所述挡板来回移动，控制所述正极片滚筒和所述负极片滚筒的距离，使所述极片在卷绕时表面形成一定高度且凹凸不平的特殊图案。
在极片卷绕工艺中，所述挡板为可活动装置，通过气缸控制气压，使挡板来回移动，推动正极片滚筒来回移动，从而控制极片压花深度，
进一步的，所述气压在0.05-1Mpa之间。
进一步的，所述圆柱形凸点表面向内凹陷的波浪形条纹深度为0.3-0.6 μm。
进一步的，所述圆柱形凸点的高度为0.5-3μm。
进一步的，所述的圆柱形凸点的半径为0.5-3.6mm。
进一步的，所述的圆柱形凸点的密度每平方厘米9-15个均匀分布。
基于本实用新型，对利用本实用新型产生的技术效果进行举例阐述：
实施例1
极片制作：将正极活性物质磷酸铁锂、导电炭黑、聚合物粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)和分散剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按重量比96∶2∶2∶80均匀混合，得到浆料，将该浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，辊压后获得极片厚度为200μm的正极极片。
将负极活性物质人造石墨、导电剂碳黑、粘接剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC)以及分散溶剂去离子水按重量比96∶1∶2∶1∶100均匀混合，得到待涂敷的负极浆料，将负极浆料均匀涂覆在铜箔集流体上，辊压后获得极片厚度为200μm的负极极片。
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜进行卷绕，并使正极片通过正极片滚筒，负极片通过负极片滚筒，通过调节气缸控制气压为 0.05Mpa，通过挡板推动正极片滚筒，控制正极片滚筒和负极片滚筒距离，使压花厚度为1μm，将正负极片进行卷绕得到卷绕后的电芯。
电池制作：将上述电芯放入铝壳内，封装，注入电解液，经过静置、化成和分容等步骤制成锂离子电池。
实施例2
与实施例1不同的是：
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜进行卷绕，并使正极片通过正极片滚筒，负极片通过负极片滚筒，通过调节气缸控制气压为 0.06Mpa，通过挡板推动正极片滚筒，控制正极片滚筒和负极片滚筒距离，使压花厚度为1μm，将正负极片进行卷绕得到卷绕后的电芯。
其余步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是：
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜进行卷绕，并使正极片通过正极片滚筒，负极片通过负极片滚筒，通过调节气缸控制气压为 0.1Mpa，通过挡板推动正极片滚筒，控制正极片滚筒和负极片滚筒距离，使压花厚度为2μm，将正负极片进行卷绕得到卷绕后的电芯。
其余步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例4
与实施例1不同的是
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜进行卷绕，并使正极片通过正极片滚筒，负极片通过负极片滚筒，通过调节气缸控制气压为 0.1Mpa，通过挡板推动正极片滚筒，控制正极片滚筒和负极片滚筒距离，使压花厚度为3μm，将正负极片进行卷绕得到卷绕后的电芯。
其余步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例1
与实施例1不同的是，
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜在现有常规卷绕机中直接进行卷绕，得到正负极片平整的卷绕电芯，将电芯放入铝壳内，封装，注入电解液，经过静置、化成和分容等步骤制成锂离子电池。
其余步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
与对比例1不同的是，
极片制作：正极片和负极片厚度设置为180μm。
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜在现有常规卷绕机中直接进行卷绕，得到正负极片平整的卷绕电芯，将电芯放入铝壳内，封装，注入电解液，经过静置、化成和分容等步骤制成锂离子电池。
其余步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例3
与对比例1不同的是，
极片制作：正极片和负极片厚度设置为160μm。
电芯制作：将制备好的正极片、负极片以及隔膜在现有常规卷绕机中直接进行卷绕，得到正负极片平整的卷绕电芯，将电芯放入铝壳内，封装，注入电解液，经过静置、化成和分容等步骤制成锂离子电池。
其余步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
以上案例得到的锂离子电池测试厚度均值，ACIR、DCIR充电、DCIR 放电、60℃/7D保持率、60℃/7D回复率、放电容量。
表1锂离子电池性能测试结果
注：ACIR：交流电阻；DCIR：直流电阻
分析以上数据可知：实施例为经卷绕压花得到的锂离子电池，表现出了良好的电化学性能，容量发挥正常，经60℃7天老化其保持率和回复率性能更优越。从表1可以看出，实施例较对比例整体的极片厚度增加，放电容量较高。ACIR和DCIR相对较小，即相当于减小了电池的内阻。在高温老化性能方面，经60℃7天老化，实施例的保持率和回复率均较对比例更大，表现出了更佳的老化性能。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不公开本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，其特征在于，所述卷绕压花工装包括正极片滚筒(1)、负极片滚筒(2)、圆柱形凸点(3)、挡板(4)、气缸(5)、底托板(6)；所述正极片滚筒(1)表面均匀地布满所述圆柱形凸点(3)，通过所述气缸(5)控制气压可推动所述挡板(4)来回移动，控制所述正极片滚筒(1)和所述负极片滚筒(2)的距离，使所述极片在卷绕时表面形成一定高度且凹凸不平的特殊图案。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，其特征在于，所述挡板(4)为可活动装置，通过所述气缸(5)控制气压，使所述挡板(4)来回移动，推动所述正极片滚筒(1)来回移动，从而控制极片压花深度，所述气压在0.05-1Mpa之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，其特征在于，所述圆柱形凸点(3)表面向内凹陷的波浪形条纹深度为0.3-0.6μm。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，其特征在于，所述圆柱形凸点(3)的高度为0.5-3μm。
5.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，其特征在于，所述的圆柱形凸点(3)的半径为0.5-3.6mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片卷绕压花的工装，其特征在于，所述的圆柱形凸点(3)的密度为每平方厘米9-15个均匀分布。
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|---|---|---|---|---|
| CN112768631A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-07 | 上海兰钧新能源科技有限公司 | 电池极片及其压花辊压工艺 |
| CN113437367A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-24 | 江西安驰新能源科技有限公司 | 一种方形锂电池外壳固定加工装置及其加工方法 |
| CN115458710A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-09 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 一种极片制作方式 |
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