圓柱形鋰離子電池電芯裝配的保形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圓柱形鋰離子電池單體制作技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圓柱形鋰離子 電池電芯裝配的保形方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在目前圓柱形鋰離子電池單體制作環(huán)節(jié)，圓柱電芯制備采用卷繞成形，即依次將 極板a、隔膜a，極板b，隔膜b組成的多層材料（從內(nèi)側(cè)到外側(cè)）卷繞在芯骨上。各材料以 等速（阿基米德）螺線的曲線形成近似圓柱體的電堆，到達一定的尺寸（或容量）后，再 以隔膜ab纏繞數(shù)圈，接縫處黏貼膠帶后形成電芯體，等待置入殼體裝配。由于電芯最外層 輪廓不是標準圓形，電池單體組裝時，殼體內(nèi)通過預留出電芯滿足置入殼體的余量，憑借注 液、化成后其自身的膨脹特性，達到填充不同裝配間隙的效果。而圓柱形鋰離子電池的殼體 通常選用硬殼類金屬管材，內(nèi)壁較為接近標準的圓形（可測、可控）。所以，目前的工藝技術(shù) 路線將會造成電芯圓周不同轉(zhuǎn)角區(qū)域的松緊度差異較大（與之對應微觀物理特性是內(nèi)應 力的分布），降低了極板電流密度和極耳的布置效果，加大了電池單體性能的離散度，影響 電池的電化學反應。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，提供了一種保證裝配到電池殼中的圓 柱形電芯為標準圓形，降低電芯不同轉(zhuǎn)角區(qū)域松緊度的差異，提高極板電流密度的一致性 和極耳布置效果，減小電池單體性能的離散度，提高電池電化學反應，并且工藝簡單的圓柱 形鋰離子電池電芯裝配的保形方法。
[0004] 本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：
[0005] 圓柱形鋰離子電池電芯裝配的保形方法，其特點是：包括以下制作步驟：
[0006] 步驟1 :卷繞電芯
[0007] ⑴分別制出一片內(nèi)側(cè)極板、內(nèi)側(cè)隔膜、外側(cè)極板和外側(cè)隔膜；所述內(nèi)側(cè)極板和外側(cè) 極板中有一片作為正極片、另一個作為負極片；
[0008] ⑵沿軸向方向，自內(nèi)至外同時將內(nèi)側(cè)極板、內(nèi)側(cè)隔膜、外側(cè)極板、外側(cè)隔膜卷繞成 一體構(gòu)成柱形電芯，所述柱形電芯中極板或隔膜各自端面的形狀均為阿基米德螺線狀； [0009] 步驟2 :柱形電芯的調(diào)整過程
[0010] 步驟1⑵制成的柱形電芯置入電池殼前或置入電池殼過程中，通過復數(shù)種襯層作 為填充材料，將置入電池殼后的柱形電芯調(diào)整至標準圓柱狀，完成本發(fā)明圓柱形鋰離子電 池電芯裝配的保形過程。
[0011] 本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：
[0012] 所述步驟2中復數(shù)種襯層包括兩條寬度不同的膠帶雙襯層、一條硬膜單襯層、兩 條寬度不同的金屬箔雙襯層和一條柔性膜單襯層。
[0013] 所述柱形電芯調(diào)整的過程為：
[0014] ⑴以所述柱形電芯的軸心線為回轉(zhuǎn)中心，以柱形電芯卷繞的最終結(jié)束點開始，沿 卷繞方向，在柱形電芯上先后黏貼小寬度、大寬度的兩條膠帶雙襯層，兩條膠帶雙襯層的長 度方向沿柱形電芯軸向方向的中心對稱，圓周上膠帶的結(jié)束棱邊分別對應角度為84°和 120。；
[0015] ⑵在所述硬膜單襯層兩端黏貼631S膠帶，形成"H"形結(jié)構(gòu)，以所述柱形電芯的軸 心線為回轉(zhuǎn)中心，以柱形電芯中內(nèi)側(cè)極板的結(jié)束點開始作為〇°，沿卷繞方向，將硬膜單襯 層兩端黏貼在柱形電芯上，硬膜單襯層兩端與柱形電芯兩端對齊，圓周上硬膜單襯層寬度 中心對應角度為313° ;
[0016] ⑶電池單體殼體清洗完成后，在所述殼體內(nèi)壁先后黏貼小寬度、大寬度的兩條金 屬箔雙襯層，黏貼的位置為以設(shè)定柱形電芯置入殼體的位置為基準，以金屬箔雙襯層長度 方向偏置柱形電芯負極耳端5-8mm，柱形電芯的軸心線為回轉(zhuǎn)中心，從內(nèi)側(cè)極板結(jié)束點開始 作為0°，沿卷繞方向，小寬度的金屬箔雙襯層起始棱邊對應的轉(zhuǎn)角為50°、大寬度的金屬 箔雙襯層中心對應轉(zhuǎn)角45° ;
[0017] ⑷按照所述設(shè)定柱形電芯置入殼體的位置將柱形電芯置入殼體，以柱形電芯的軸 心線為回轉(zhuǎn)中心，從內(nèi)側(cè)極板結(jié)束點開始作為〇°，沿卷繞方向，在柱形電芯與電池單體殼 體之間的縫隙里置入所述柔性膜單襯層，柔性膜單襯層的結(jié)束棱邊對應角度為180°，裁去 柔性膜單襯層裸露的部分，即完成柱形電芯調(diào)整的過程。
[0018] 所述內(nèi)側(cè)極板為正極板，正極板的基材為鋁箔，鋁箔上的活性材料為鈷酸鋰，鋁箔 的長X寬X厚=4350mmX 133mmX 145 μ m ;所述外側(cè)極板為負極板，負極板的基材為銅 箔，銅箔上的活性材料為MCMB，銅箔的長X寬X厚=4460mmX138mmX143ym;所述內(nèi) 側(cè)隔膜和外側(cè)隔膜的基材均為PP/PE/PP的Celgard三層復合膜，內(nèi)側(cè)隔膜和外側(cè)隔膜的 長X寬X厚相同，并且均大于5250_^15511111^38以111;所述膠帶雙襯層為兩條6313聚 酰亞胺膠帶，其中一條膠帶雙襯層的尺寸為長X寬X厚=145mmX7mmX50um、另一條膠 帶雙襯層的長X寬X厚=145mmX22mmX50um;所述硬膜單襯層為一條長X寬X厚= 155mmX4mmX25um的Kapton CR25聚酰亞胺薄膜；所述金屬箱雙襯層為兩條亞化D84純錯 箔膠帶，其中一條金屬箔雙襯層的尺寸為長X寬X厚=150mmX6mmX80um、另一條金屬箔 雙襯層的尺寸為長X寬X厚=150mmX8mmX80um ;所述柔性膜單襯層為一條長X寬X 厚=190_X25_X 10um 的 LLD-PE-10 保鮮膜。
[0019] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果：
[0020] 1、本發(fā)明在電池單體置入殼體前或過程中，通過有選擇性的在柱形電芯外圓周或 殼體內(nèi)，將不同厚度、不同寬度、不同層數(shù)的襯層材料作為填充材料置于電芯與殼體之間的 縫隙中，調(diào)整柱形電芯局部與殼體內(nèi)壁的間隙值，起到支撐、定位的雙重作用，修正了柱形 電芯輪廓上不完善的區(qū)域，調(diào)整的位置點趨近于理想包絡(luò)圓，保證了裝配到電池殼中的柱 形電芯為標準的圓柱形電芯；
[0021 ] 2、采用本發(fā)明裝配成電池后，可規(guī)劃、調(diào)整電芯膨脹的變化方向、最終大小，控制 了電池工作時內(nèi)應力的分布，有效降低了電芯不同轉(zhuǎn)角區(qū)域的松緊度差異，減小了電池極 板在長度上的電化學反應周期性波動，提高了極板電流密度的一致性和極耳布置的效果， 減小了電池單體性能的離散度，最終提高了電池的電化學反應。
[0022] 3、本發(fā)明工藝簡單、可靠，通過微調(diào)有效提高了批次電池單體質(zhì)量的一致性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明制作的圓柱形鋰離子電池電芯的軸向端面示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明制作的圓柱形鋰離子電池電芯三維徑向剖視示意圖。
[0025] 圖中的標號分別為：1 -內(nèi)側(cè)極板；2-內(nèi)側(cè)隔膜；3-外側(cè)極板；4-外側(cè)隔膜；5-圓 柱形電芯；6-膠帶雙襯層；7-硬膜單襯層；8-金屬箔雙襯層；9-柔性膜單襯層。
【具體實施方式】
[0026] 為能進一步公開本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，特例舉以下實例詳細說明如下。
[0027] 圓柱形鋰離子電池電芯裝配的保形方法，步驟包括：
[0028] 步驟1:卷繞柱形電芯
[0029] ⑴分別制出一片內(nèi)側(cè)極板、內(nèi)側(cè)隔膜、外側(cè)極板和外側(cè)隔膜；所述內(nèi)側(cè)極板和外側(cè) 極板中有一片作為正極片、另一個作為負極片；
[0030] ⑵沿軸向方向，自內(nèi)至外同時將內(nèi)側(cè)極板、內(nèi)側(cè)隔膜、外側(cè)極板、外側(cè)隔膜卷繞成 一體構(gòu)成柱形電芯，所述柱形電芯中極板或隔膜各自端面的形狀均為阿基米德螺線狀。
[0031 ] 本發(fā)明的創(chuàng)新點包括步驟2 :
[0032] 步驟2 :柱形電芯的調(diào)整過程
[0033] 步驟1⑵制成的柱形電芯置入電池殼前或置入電池殼過程中，通過復數(shù)種襯層作 為填充材料，將置入電池殼后的柱形電芯調(diào)整至標準圓柱狀，完成本發(fā)明圓柱形鋰離子電 池電芯裝配的保形過程。
[0034] 本發(fā)明的創(chuàng)新點還包括以下過程：
[0035] 所述步驟2中復數(shù)種襯層包括兩條寬度不同的膠帶雙襯層、一條硬膜單襯層、兩 條寬度不同的金屬箔雙襯層和一條柔性膜單襯層；
[0036] 所述柱形電芯調(diào)整的過程為：
[0037] ⑴以所述柱形電芯的軸心線為回轉(zhuǎn)中心，以柱形電芯卷繞的最終結(jié)束點開始，沿 卷繞方向，在柱形電芯上先后黏貼小寬度、大寬度的兩條膠帶雙襯層，兩條膠帶雙襯層的長 度方向沿柱形電芯軸向方向的中心對稱，圓周上膠帶的結(jié)束棱邊分別對應角度為84°和 120。；
[0038] ⑵在所述硬膜單襯層兩端黏貼631S膠帶，形成"H"形結(jié)構(gòu)，以所述柱形電芯的軸 心線為回轉(zhuǎn)中心，以柱形電芯中內(nèi)側(cè)極板的結(jié)束點開始作為〇°，沿卷繞方向，將硬膜單襯 層兩端黏貼在柱形電芯上，硬膜單襯層兩端與柱形電芯兩端對齊，圓周上硬膜單襯層寬度 中心對應角度為313° ;
[0039] ⑶電池單體殼體清洗完成后，在所述殼體內(nèi)壁先后黏貼小寬度、大寬度的兩條金 屬箔雙襯層，黏貼的位置為以設(shè)定柱形電芯置入殼體的位置為基準，以金屬箔雙襯層長度 方向偏置柱形電芯負極耳端5-8mm，柱形電芯的軸心線為回轉(zhuǎn)中心，從內(nèi)側(cè)極板結(jié)束點開始 作為0°，沿卷繞方向，小寬度的金屬箔雙襯層起始棱邊對應的轉(zhuǎn)角為50°、大寬度的金屬 箔雙襯層中心對應轉(zhuǎn)角45° ;
[0040] ⑷按照所述設(shè)定柱形電芯置入殼體的位置將柱形電芯置入殼體，以柱形電芯的軸 心線為回轉(zhuǎn)中心，從內(nèi)側(cè)極板結(jié)束點開始作為0°，沿卷繞方向，在柱形電芯與電池單體殼 體之間的縫隙里置入所述柔性膜單襯層，柔性膜單襯層的結(jié)束棱邊對應角度為180°，裁去 柔性膜單襯層9裸露的部分，即完成柱形電芯調(diào)整的過程。
[0041] 所述內(nèi)側(cè)極板為正極板，正極板的基材為鋁箔，鋁箔上的活性材料為鈷酸鋰，鋁箔 的長X寬X厚=4350mmX 133mmX 145 μ m ;所述外側(cè)極板為負極板，負極板的基材為銅 箔，銅箔上的活性材料為MCMB，銅箔的長X寬X厚=4460mmX138mmX143ym;所述內(nèi) 側(cè)隔膜和外側(cè)隔膜的基材均為PP/PE/PP的Celgard三層復合膜，內(nèi)側(cè)隔膜和外側(cè)