專利名稱：一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種卷繞式方形動力鋰離子電池。
背景技術(shù)：
用能量密度更高的鋰離子電池運用于汽車領(lǐng)域正成為一項核心技術(shù)，它具有重量輕、儲能大、功率大、無污染、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬泛等特點，是電動自行車、電動摩托車、電動小轎車、電動大貨車等較為理想的車用蓄電池。在現(xiàn)有的電池制造工藝中，卷繞具有效率高的特點，廣泛應(yīng)用于圓柱形電池和方形電池中。圓柱電池具有一致性好，便于大批量生產(chǎn)的特點，但單體電池的容量有限，而且散熱性能受到影響，因而大型動力鋰離子電池一般采用方形結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在方形鋰離子電池電芯卷繞針為雙層向心擺動式設(shè)計，由于卷針重復(fù)使用，多達(dá)數(shù)十萬次，此類雙層結(jié)構(gòu)卷針其總厚度亦需要一定尺寸維持其強(qiáng)度。卷繞過程中，將正極片、負(fù)極片和隔膜纏繞在卷針上卷繞成型，然后將卷針拔出，對卷芯平壓成型。卷芯成品在壓平工序中因雙層卷針留下之間隙太大，造成電芯壓平后出現(xiàn)內(nèi)外圈材料不協(xié) 調(diào)問題而變形，甚至產(chǎn)生S形，同時卷芯內(nèi)層極片在折彎處由于高曲率，出現(xiàn)活性物質(zhì)脫落現(xiàn)象。大型動力鋰離子電池為提高電池的放電特性，需采用多極耳的方式，極耳往往堆疊后焊接，極耳處占據(jù)較多空間。雖然在極耳處增加了絕緣墊片起絕緣與固定作用，但在外部劇烈振動時，卷芯仍有活動可能性，存在安全隱患。同時，在卷芯制作及入殼過程中，隔膜橫向端面邊角處存在損傷隱患而無法完全檢出，在入殼及電芯劇烈振動過程中，隔膜橫向端面均存在擠壓可能性，使電池存在安全隱
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■/Q1、O綜上所述，當(dāng)前卷繞式動力鋰離子電池至少有以下幾方面的缺陷:( I)電芯的一致性較差；(2)卷芯內(nèi)部空隙大，需要大量電解液填充，增加了電池的成本；(3)卷繞針拔出后極片無張力，循環(huán)后卷芯變形加大，使電芯鼓脹，進(jìn)而影響到電化學(xué)性能和尺寸控制；(4)平壓成型后內(nèi)層極片折彎處活性物質(zhì)脫落，增大了電池的自放電。(5)卷芯極耳占據(jù)較多空間，降低了電池體積能量密度。(6)卷芯有活動可能性，存在安全隱患。(7)隔膜橫向端面邊角處損傷導(dǎo)致安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種卷繞式方形動力鋰離子電池，解決了已有技術(shù)的問題，消除卷芯變形與活性物質(zhì)脫落的現(xiàn)象，固定卷芯，增大電芯內(nèi)部空間利用率，提高電池的安全性能。[0017]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，包括卷芯，其特征是:卷針的兩端分別安裝擋板，擋板上設(shè)有極耳槽，卷芯纏繞在卷針上，卷芯的兩側(cè)引出極耳，極耳穿過極耳槽。根據(jù)所述的一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，其特征在于:所述卷針內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋。本實用新型的優(yōu)點效果在于:本技術(shù)方案中，通過采用薄形卷針并且卷針不拔出，卷芯內(nèi)部沒有明顯空隙，卷芯不需平壓而且卷芯不變形，提高了電芯的一致性。本技術(shù)方案中，卷針留在卷芯內(nèi)部而且卷針邊緣呈弧形，增加了電極片的曲率半徑，消除了高曲率造成卷繞式電芯活性物質(zhì)脫落的技術(shù)問題。本技術(shù)方案中，卷針留在卷芯內(nèi)部，使電極片存在張力，降低了循環(huán)后電極片的變形，消除了方形電芯的鼓脹現(xiàn)象，提高了電芯電化學(xué)性能與安全性能。本技術(shù)方案中，不同卷芯的極耳焊接在蓋板極耳連接片的不同位置，避免了極耳堆疊,極耳占據(jù)空間小。本技術(shù)方案中，卷針將卷芯固定在電芯內(nèi)部，即使劇烈振動也使其無法活動，提高了電芯安全性。本技術(shù)方案中，卷針擋板與絕緣墊片共同保護(hù)隔膜橫向端面避免受到擠壓與損傷，提高了電芯安全性。本實用新型的另一有益之處是，卷繞緊密平整，卷芯內(nèi)部無明顯空隙，而且在循環(huán)后無鼓脹現(xiàn)象，因此不需要大量電解液進(jìn)行填充，大大節(jié)約了電解液用量。同時電解液用量減少還提高了電芯的安全性能。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為卷芯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為卷針的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中:1、卷芯；2、絕緣墊片；3、極耳；4、卡槽；5、擋板；6、極耳槽；7、卷針；
8、加強(qiáng)筋。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明:本實用新型如圖1、2、3所示，一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，包括卷芯1，其特征是:卷針7的兩端分別安裝擋板5，擋板5上設(shè)有極耳槽6，卷芯I纏繞在卷針7上，卷芯I的兩側(cè)引出極耳3，極耳3穿過極耳槽6。根據(jù)所述的一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，其特征在于:所述卷針7內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋8。本實用新型包括卷芯1，其特征是:卷針7的兩端分別安裝擋板5，擋板5上設(shè)有極耳槽6，卷芯I纏繞在卷針7上，卷芯I的兩側(cè)引出極耳3，極耳3穿過極耳槽6 ;蓋板的兩側(cè)設(shè)有極耳連接片，極耳連接片上設(shè)有小槽，極耳3從極耳連接片的小槽引出；所述的卷芯I與蓋板裝入電池外殼。所述卷針7與加強(qiáng)筋8交錯排列，加強(qiáng)筋8穿過擋板5的部分為卡槽4。所述卷針7與卷芯I疊加起來，卷針7與卷芯I的兩側(cè)安裝絕緣墊片2，卷針7、卷芯I與絕緣墊片2都轉(zhuǎn)入電池外殼。所述的極耳連接片上設(shè)有小槽，卡槽4從所述的小槽中引出。所述絕緣墊片2為“凹”字型，其內(nèi)側(cè)間距與卷針7的擋板5外側(cè)緊密配合。所述極耳3焊接在極耳連接片的不同位置上。本實用新型的使用原理如下所示，本實用新型所述卷針7為一種單片式薄形卷針，其材質(zhì)為絕緣材料，其內(nèi)部有金屬加強(qiáng)筋8，其兩端有絕緣擋板5與卡槽4。所述卷針7其兩端有擋板5，所述擋板5其作用在于固定隔膜與極片位置及保護(hù)隔膜作用，消除隔膜損傷的隱患，同時用作絕緣片。所述卷針7其兩端擋板5外側(cè)有卡槽4，所述卡槽4其作用在于連接卷繞設(shè)備，固定電池蓋板極耳連接片，固定極耳絕緣墊片。所述卷針7兩端卡槽4之間的寬度與電芯外殼內(nèi)部寬度緊密配合，卷芯入殼后完全固定。本實用新型所述裝配方式其特征在于提供了一種絕緣墊片2與蓋板以及卷芯并聯(lián)堆積方式。所述絕緣墊片2為“凹”字型，其內(nèi)側(cè)間距與卷針擋板5外側(cè)緊密配合，起固定卷芯I作用。所述蓋板其極耳連接片分別從蓋板兩個側(cè)邊方向引出。其特征在于極耳連接片上開有小槽，其作用在于與卷針卡槽4固定，并使卷芯極耳從小槽中引出。所述卷芯極耳3焊接在極耳連接片不同位置，避免了極耳堆疊造成空間浪費。所述卷芯并聯(lián)堆積方式可分為前后堆積并聯(lián)、上下堆積并聯(lián)與前后上下混合堆積并聯(lián)。本實用新型還提供了卷芯的制作方法，操作步驟如下:A、準(zhǔn)備卷芯的制作材料，包括正、負(fù)極片及隔離膜兩卷；B、卷繞時，將兩卷隔膜左右對齊，將隔膜的頭部燙焊在一起，將卷針轉(zhuǎn)至水平并穿插入隔膜之間，用薄形壓片壓住卷針上方的隔膜；C、將正極片或負(fù)極片插入卷針與下方隔膜之間，卷繞規(guī)定的圈數(shù)后，將卷針轉(zhuǎn)至水平，拔出薄形壓片，再在卷針與上方隔膜之間插入對應(yīng)的負(fù)極片或正極片，極片的極耳與第一次插入的極片的極耳在不同的方向，轉(zhuǎn)動卷針卷繞剩余的圈數(shù)。D、卷繞結(jié)束后將卷針連同卷芯從卷繞設(shè)備上拔下。E、將若干個卷芯并聯(lián)，并用兩個絕緣墊片分別固定卷芯上部與下部。
F、將蓋板正極耳連接片固定在卷芯正極耳一側(cè)的卡槽上，并將卷芯正極耳從蓋板正極耳連接片小槽中引出。將蓋板負(fù)極耳連接片固定在卷芯負(fù)極耳一側(cè)的卡槽上，并將卷芯負(fù)極耳從蓋板負(fù)極耳連接片小孔中引出。G、將卷芯正極耳焊接在蓋板正極耳連接片相應(yīng)位置，卷芯負(fù)極耳焊接在蓋板負(fù)極耳連接片相應(yīng)位置。H、將側(cè)部絕緣墊片分別固定在正、負(fù)極耳連接片外側(cè)的卡槽上。1、將卷芯入殼，激光焊接外殼，灌注電解液直至化成,制作完成電芯。制作36230210A型號鋰離子電池，極片組的材料與現(xiàn)有卷繞工藝材料一致，包括正、負(fù)極片各一卷以及隔離正負(fù)極片的隔離膜。電池卷芯的制作方法如下:首先進(jìn)行卷繞,選擇厚度為1.2mm,寬度為180mm的卷針一片，而現(xiàn)有雙片式卷針的厚度為8mm。卷針長度方向的兩端為卡槽。在卷繞機(jī)上對極片組進(jìn)行卷繞，按照本實用新型所提供的卷芯制作方法制作卷芯:先插入負(fù)極片，負(fù)極耳朝向卷針上銅連接片一端，卷繞
1.5圈后插入正極片，正極耳朝向卷針另一端。完成卷繞后將卷針連同卷芯從卷繞設(shè)備上拔下。將5個卷芯并聯(lián)，并用兩個絕緣墊片分別固定卷芯上部與下部。將蓋板正極耳連接片固定在卷芯正極耳一側(cè)的卡槽上，并將卷芯正極耳從蓋板正極耳連接片小槽中引出。將蓋板負(fù)極耳連接片固定在卷芯負(fù)極耳一側(cè)的卡槽上，并將卷芯負(fù)極耳從蓋板負(fù)極耳連接片小孔中引出。將卷芯正極耳焊接在蓋板正極耳連接片相應(yīng)位置，卷芯負(fù)極耳焊接在蓋板負(fù)極耳連接片相應(yīng)位置。將側(cè)部絕緣墊片分別固定在正、負(fù)極耳連接片外側(cè)的卡槽上。將卷芯入殼，激光焊接外殼，灌注電解液直至化成，得到36230210A電芯。[0041]實驗對比:采用上述方形卷芯制作方法制作100只36230210A型號鋰離子電池作為實驗例，測量電芯電解液量、自放電、配組率、循環(huán)性能。采用常規(guī)的電芯卷繞方式，即雙層結(jié)構(gòu)卷針卷繞，卷繞后拔出卷針平壓成型，制作同樣型號的100只鋰離子電池做為對比例，測量電芯電解液量、自放電、配組率、循環(huán)性能。具體對比結(jié)果如表1、表2所示:表I
權(quán)利要求1.一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，包括卷芯(1)，其特征是:卷針(7)的兩端分別安裝擋板(5)，擋板(5)上設(shè)有極耳槽(6)，卷芯(I)纏繞在卷針(7)上，卷芯(I)的兩側(cè)引出極耳(3)，極耳(3)穿過極耳槽(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，其特征在于:所述卷針(7)內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng) 筋(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種卷繞式方形動力鋰離子電池卷針，包括卷芯，卷針的兩端分別安裝擋板，擋板上設(shè)有極耳槽，卷芯纏繞在卷針上，卷芯的兩側(cè)引出極耳，極耳穿過極耳槽。用于鋰電池，解決了以往技術(shù)中的問題，節(jié)約資源，成本較低。
文檔編號H01M2/26GK203103445SQ20132000223
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者王宏棟, 方振華, 王嘯, 李飛, 李闖 申請人:山東久力電子科技有限公司