一種預(yù)防軟包裝卷繞式鋰離子電池變形的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種預(yù)防軟包裝卷繞式鋰離子電池變形 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)碼類產(chǎn)品技術(shù)的日新月異，對(duì)鋰離子電池的容量需求越來越高。數(shù)碼產(chǎn)品 用鋰離子電池大多為軟包裝卷繞式結(jié)構(gòu)，卷芯厚度增加帶來的電池出現(xiàn)"S"型變形的概率 也相應(yīng)升高。"S"型變形的原因包括：（1)卷繞機(jī)在卷繞過程中，為確保正極片、隔膜、負(fù)極 片之間的對(duì)齊度，必須沿走帶方向?qū)O片和隔膜施加較大的拉力。卷繞過程中的拉力會(huì)使 極片和隔膜被拉長(zhǎng)，而卷繞結(jié)束后由于拉力的釋放，極片和隔膜又會(huì)產(chǎn)生一定的收縮。正、 負(fù)極片在卷繞前后長(zhǎng)度變化很小，而隔膜長(zhǎng)度收縮量較大，會(huì)嚴(yán)重?cái)D壓極片，導(dǎo)致卷繞后的 卷芯在靜置過程中發(fā)生"S"型變形；（2)卷繞結(jié)束后，電池還會(huì)經(jīng)過烘烤（目的是去除水 分）、注液、充電等制作工序，而這些工序均會(huì)引起正、負(fù)極片厚度膨脹，卷芯貼有收尾膠帶， 故寬度方向的厚度膨脹受到抑制；卷芯在厚度方向因極片厚度膨脹而受到拉扯，卷芯在寬 度方向和厚度方向受力不均衡而引起卷芯"S"型變形。
[0003] 申請(qǐng)公布號(hào)CN102683736A公開了一種改善電芯變形的卷繞方法，通過對(duì)卷繞前 正、負(fù)極片加熱使極片應(yīng)力釋放，實(shí)現(xiàn)卷繞結(jié)束后極片隨隔膜一同收縮，從而改善電芯變 形。該方法的不足之處在于：（1)該方法只對(duì)正、負(fù)極片進(jìn)行加熱，未對(duì)隔膜加熱，隔膜拉伸 后的明顯收縮仍會(huì)對(duì)極片造成擠壓，從而導(dǎo)致電芯變形；（2)該方法采取邊卷繞邊加熱，不 能使正、負(fù)極片充分膨脹，使得卷繞后的極片還有膨脹的余地而導(dǎo)致電芯變形；（3)卷繞后 的注液、充電等制作工序仍會(huì)致使極片膨脹而導(dǎo)致電芯變形。申請(qǐng)公布號(hào)CN103165942A提 供了一種解決電芯變形的方法，即卷繞前分別對(duì)正極片、負(fù)極片、隔離膜進(jìn)行烘烤，然后依 次進(jìn)行卷繞、封裝、注液等制作工序，得到軟包裝鋰離子電池。將電池充電至3. 9-4.IV后， 用夾具夾緊進(jìn)行烘烤定形。該方法能大幅度降低電芯變形比例，但烘烤過程能耗較高、耗時(shí) 較長(zhǎng)，且采用夾具夾緊會(huì)導(dǎo)致電芯出現(xiàn)劃痕、凹點(diǎn)、漏液等不良后果，影響電芯品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有解決卷芯變形的技術(shù)能耗高、耗時(shí)長(zhǎng)、對(duì)卷芯 有破壞的缺點(diǎn)，提供一種無需對(duì)卷芯組件（例如正極片、負(fù)極片和隔膜）進(jìn)行烘烤預(yù)處理、 且無需對(duì)卷芯進(jìn)行后續(xù)處理的預(yù)防軟包裝卷繞式鋰離子電池變形的方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種預(yù)防軟包裝卷繞式鋰離子電池變形的方法，該鋰離子電池的卷芯包括正極 片、負(fù)極片、內(nèi)外層隔離膜、正極耳、負(fù)極耳以及收尾膠帶，所述正極片和負(fù)極片之間通過外 層隔離膜和內(nèi)層隔離膜進(jìn)行分隔，所述正極耳固定在正極片頭部，所述負(fù)極耳固定在負(fù)極 片頭部，所述正極片的尾部通過收尾膠帶進(jìn)行固定，所述方法包括如下步驟：
[0007] A.測(cè)量卷芯中相鄰兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度，并計(jì)算實(shí)際相鄰兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度的 差值；
[0008] B.調(diào)整卷繞機(jī)參數(shù)，使相鄰兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度的差值滿足以下公式：
[0009] La-Lb^ΔL (1)
[0010] ΔL=正極片厚度+外層隔離膜厚度+負(fù)極片厚度+內(nèi)層隔離膜厚度+ (滿電態(tài)卷 芯厚度-卷繞工序卷芯厚度）/卷繞圈數(shù)+外層隔離膜的長(zhǎng)度X隔離膜受熱收縮率/卷繞 圈數(shù) ⑵
[0011] 式中：
[0012] La是指外圈外層隔離膜的長(zhǎng)度；
[0013] Lb是指內(nèi)圈外層隔離膜的長(zhǎng)度；
[0014] ΔL是指兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度差值的理論值；
[0015] 正極片厚度是指正極集流體和雙面料層的總厚度；
[0016] 負(fù)極片厚度是指負(fù)極集流體和雙面料層的總厚度；
[0017] 滿電態(tài)卷芯厚度是指滿電態(tài)電池不含鋁塑包裝膜的厚度；
[0018] C.按照步驟A復(fù)測(cè)相鄰兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度差值La-Lb。
[0019] 進(jìn)一步的，所述相鄰兩圈外層隔離膜為最外兩圈外層隔離膜。
[0020] 進(jìn)一步的，所述步驟A中測(cè)量最外側(cè)兩圈外層隔離膜的長(zhǎng)度包括如下步驟：
[0021] al.將鋼針垂直扎入卷芯外表面，所述鋼針刺破由外向內(nèi)至少5層內(nèi)外隔離膜，在 外層隔離膜上得到至少3個(gè)針孔；
[0022] a2.取出外層隔離膜平鋪，使用測(cè)量工具測(cè)量由外向內(nèi)第一個(gè)針孔與第二個(gè)針孔 相鄰兩邊緣之間的水平距離即La，測(cè)量第二個(gè)針孔與第三個(gè)針孔相鄰兩邊緣之間的水平距 離即Lb，并計(jì)算差值；
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟al鋼針垂直扎入卷芯的位置為卷芯外表面的平面部分。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟al中鋼針的直徑小于0. 5_。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟a2中測(cè)量工具的測(cè)量精度小于0. 5mm。
[0026] 優(yōu)選的，所述收尾膠帶的寬度為10_20mm。
[0027] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的預(yù)防軟包裝卷繞式鋰離子電池變形的方法具有以 下優(yōu)勢(shì)：
[0028] (1)本發(fā)明所述的方法無需對(duì)卷芯組件（例如正極片、負(fù)極片和隔膜）進(jìn)行烘烤預(yù) 處理以及后續(xù)處理，降低能耗，且避免了產(chǎn)生不良現(xiàn)象，如電芯出現(xiàn)劃痕、凹點(diǎn)、漏液；
[0029] (2)本發(fā)明所述方法充分考慮了導(dǎo)致電池變形的因素：隔離膜收縮以及烘烤、注 液、充電等制作工序引起正、負(fù)極片厚度膨脹，從源頭上（即卷繞工序）對(duì)電池變形進(jìn)行了 有效的預(yù)防；
[0030] (3)操作步驟簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉。
【附圖說明】
[0031] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0032] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的卷芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的步驟A中測(cè)量過程中卷芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 附圖標(biāo)記說明：
[0035] 1-正極片，2-正極耳，3-負(fù)極片，4-負(fù)極耳，5-外層隔離膜，6-內(nèi)層隔離膜，7-收 尾膠帶，8-鋼針，9-第一針孔，10-第二針孔，11-第三針孔。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。
[0037] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0038] 如圖1所示，一種軟包裝卷繞式鋰離子電池的卷芯結(jié)構(gòu)，包括：正極片1、正極耳2、 負(fù)極片3、負(fù)極耳4、外層隔離膜5、內(nèi)層隔離膜6和收尾膠帶7。其中，正極耳2固定于正極 片1的頭部，負(fù)極耳4固定于負(fù)極片3的頭部；正極片1處于卷芯最外層；正極片1和負(fù)極 片3之間通過外層隔離膜5和內(nèi)層隔離膜6進(jìn)行分隔；正極片1的尾部通過收尾膠帶7進(jìn) 行粘貼、固定，收尾膠帶7的寬度為15mm〇
[0039] 一種預(yù)防軟包裝卷繞式鋰離子電池變形的方法，包括如下步驟：
[0040] A.測(cè)量卷芯中相鄰兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度，并計(jì)算實(shí)際相鄰兩圈外層隔離膜長(zhǎng)度的 差值，具體步驟如下：
[0041] al.將圖1所示的卷芯按收尾膠帶7朝下擺放，用一根直徑0. 5mm的鋼針8由上往 下垂直扎入卷芯，扎入的位置應(yīng)避開卷芯左、右兩邊的轉(zhuǎn)角處（即扎入卷芯的平面部分）， 扎入的深度以刺破由外向內(nèi)至少5層內(nèi)外隔離膜為準(zhǔn)（但不可刺破負(fù)極耳4所在的負(fù)極片 3頭部）。
[0042] 扎刺完成后，揭開收尾膠帶7并將卷芯按圖2所示的方式展開，即由上至下依次為 正極片1、外層隔離膜5、負(fù)極片3、內(nèi)層隔離膜6 ;正極片1頭部（即正極耳2所在端）、外 層隔離膜5頭部、負(fù)極片3頭部（即負(fù)極耳4所在端）、內(nèi)層隔離膜6頭部位于左側(cè)；正極 片1尾部、外層隔離膜5尾部、負(fù)極片3尾部、內(nèi)層隔離膜6尾部位于右側(cè)。
[0043] a2.取出外層隔離膜5,按照頭部在左、尾部在右的方式平鋪，使用最小刻度為 〇. 5mm測(cè)量工具（如直尺或千分尺等）測(cè)量由右向左三個(gè)針孔（即第一針孔9、第二針孔10 和第三針孔11)之間的距離（測(cè)量過程中必須保證外層隔離膜5保持平整）。為避免針孔 直徑的影響，將第一針孔9的左邊緣與第二針孔10的右邊緣之間的距離作為最外圈外層隔