一種卷針及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種卷針及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋰電池制造工藝中，電芯通常是通過(guò)卷繞設(shè)備將電池正極極片、負(fù)極極片、隔離膜緊密地卷繞在一起，卷繞過(guò)程是實(shí)現(xiàn)電池高體積能量密度的保障，高峰體積能量密度能夠使電池在有限的空間內(nèi)承載更多的能量。目前，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，車載電源、電動(dòng)汽車等對(duì)電池的高體積能量密度有了更高的要求。卷繞設(shè)備的組件中，卷針的設(shè)計(jì)以及卷繞方式對(duì)制作的電芯性能的很大的影響。
[0003]在現(xiàn)有的卷繞設(shè)備中，通常采用兩個(gè)卷針，將正極極片、隔膜、負(fù)極極片夾在兩個(gè)卷針之間，然后進(jìn)行卷繞。在卷繞過(guò)程中，卷針會(huì)被逐漸纏繞擠壓，卷繞完成后需要將卷針從卷芯中間抽出。但是，在將卷針抽出時(shí)，需要將彈開(kāi)一定的間隙才能順利的抽出，這就給卷芯的緊密程度造成一定的影響。由于卷針表面與卷芯緊密擠壓，所以將卷針從卷芯中間抽出時(shí)會(huì)較為困難，甚至可能會(huì)帶出卷芯的內(nèi)層隔膜，破壞卷芯，造成卷芯報(bào)廢。如果卷芯內(nèi)松外緊就會(huì)使電池在工作過(guò)程容易出現(xiàn)極片斷裂的情況，降低成品率。卷芯抽出后形成的空腔會(huì)使電池在工作過(guò)程中容易引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)塌陷并引起電池極化，降低電池的使用性能。尤其是在制造中空結(jié)構(gòu)的卷繞式電池時(shí)，目前的卷針存在的缺點(diǎn)則更為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)巧妙的卷針，該卷針操作方便，有利于制備結(jié)構(gòu)緊湊、體積能量密度大、且不易斷裂的電芯。
[0005]—種卷針，包括針體和氣囊;氣囊套設(shè)于針體中；氣囊外表面形成有多個(gè)表面粗糙的凸起部;針體形成有多個(gè)可供凸起部伸出的通孔。
[0006]進(jìn)一步地，凸起部為可充氣的鼓包;鼓包與氣囊相通。
[0007]進(jìn)一步地，凸起部為實(shí)心部件。
[0008]進(jìn)一步地，針體與卷針固定部相連接。
[0009]本發(fā)明還提供上述的卷針的使用方法，包括步驟:
在針體外部套上中空管；
對(duì)氣囊進(jìn)行充氣，使氣囊外表的凸起部與中空管的內(nèi)壁緊密接觸；
將制備卷芯的材料對(duì)折并對(duì)齊套在在卷針外部的中空管上，旋轉(zhuǎn)卷針，使中空管與制備卷芯的材料共同形成中空的卷芯；以及
對(duì)氣囊進(jìn)行放氣，將卷針從中空管中抽出；
其中中空管的直徑略大于針體的外徑。
[0010]進(jìn)一步地，制備卷芯的材料包括隔膜、正極片、負(fù)極片。
[0011 ]進(jìn)一步地，凸起部為可充氣的鼓包;鼓包與氣囊相通。
[0012]進(jìn)一步地，凸起部為實(shí)心部件。
[0013]進(jìn)一步地，中空管為薄鋼管。
[0014]本發(fā)明的卷針及使用方法具備以下有益效果:
1)本發(fā)明的卷針結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)氣囊的充氣和放氣，可以控制卷針與卷芯的貼合程度，從而使得卷針在脫離卷芯時(shí)不會(huì)損壞卷芯，從而能夠提高卷繞式電芯的成品率和可靠率；
2)本發(fā)明的卷針尤其適用于制備中空結(jié)構(gòu)的卷芯，卷芯與中空管一體成型，能夠有效地保證卷芯的結(jié)構(gòu)緊湊，從而卷芯不容易出現(xiàn)極片斷裂等現(xiàn)象；
3)本發(fā)明的卷針制備形成中空結(jié)構(gòu)的卷芯，該中空?qǐng)A環(huán)結(jié)構(gòu)的卷芯形成的電池在工作過(guò)程中，其放電熱量能夠更快速地散出，使得電池整體熱量均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象，從而保證電池能夠滿足更大倍率放電、更高的安全性能以及更長(zhǎng)的循環(huán)壽命;并且，該中空?qǐng)A環(huán)結(jié)構(gòu)的電池在組裝成電池組時(shí)將更加方便，例如可以將電池串成鏈狀電池組，形成手鏈、手環(huán)等各種形狀。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為一實(shí)施例的卷針的示意圖。
[0016]圖2為一實(shí)施例的卷針與中空管配合的示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1為針體，2為氣囊，22為凸起部，3為針體固定部，4為中空管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明卷針作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]本發(fā)明的卷針用于卷繞式卷芯的制備。如圖1和圖2所示，一較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的卷針包括針體、可充氣放氣的氣囊和針體固定部。針體的一端與針體固定部連接。在針體的中部開(kāi)設(shè)有容納腔。氣囊套設(shè)于針體的容納腔中。當(dāng)氣囊充滿氣時(shí)，氣囊的外表面擠壓著容納腔的內(nèi)壁。在氣囊的外表面形成有多個(gè)凸起部。凸起部的表面粗糙，或者至少凸起部遠(yuǎn)離氣囊的一面是粗糙的。在針體的外壁形成有多個(gè)可供凸起部伸出的通孔。其中，凸起部的數(shù)量、形狀、材質(zhì)、分布位置均可有多種設(shè)計(jì)。
[0020]凸起部形成為可充氣放氣的鼓包，鼓包與氣囊相通。當(dāng)給氣囊充氣時(shí)，鼓包也會(huì)相應(yīng)鼓起，從針體的通孔伸出。
[0021]在另一實(shí)施例中，凸起部形成為實(shí)心部件，例如實(shí)心橡膠件等。當(dāng)給氣囊充氣時(shí)，凸起部會(huì)從針體的通孔伸出。
[0022]本發(fā)明還提供一種利用上述卷針制備卷繞式卷芯的方法，具體包括以下步驟:
步驟S1:在卷針的針體外部套上中空管；
步驟S2:對(duì)氣囊進(jìn)行充氣，使氣囊外表的凸起部從針體的通孔伸出，并與中空管的內(nèi)壁緊密接觸；
步驟S3:將卷針的卷針固定部固定于用于卷繞的機(jī)器上，將制備卷芯的材料對(duì)折并對(duì)齊套在卷針外部的中空管上，然后旋轉(zhuǎn)卷針，使用于制備卷芯的材料繞著中空管卷繞形成卷芯；
步驟S4:對(duì)氣囊進(jìn)行放氣，使凸起部縮回至針體內(nèi)，再將卷針從中空管中抽出。
[0023]其中，中空管的直徑略大于針體的外徑，中空管優(yōu)選為薄鋼管。制備卷芯的材料包括簿膜、正極極片和負(fù)極極片。
[0024]利用上述方法可制備中空結(jié)構(gòu)的卷繞式卷芯。制備卷芯時(shí)，通過(guò)對(duì)卷針的氣囊充氣可使卷針凸起部的粗糙表面與中空管緊密接觸，使得在卷繞形成的卷芯結(jié)構(gòu)更加緊湊，從而卷芯的極片也不容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，并且還能夠有效地提高卷芯的體積能量密度。卷芯制備完成時(shí)，通過(guò)對(duì)卷針的氣囊放氣可使卷針的凸起部脫離中空管，從而將卷針從中空管中抽出時(shí)非常簡(jiǎn)單方便，不會(huì)對(duì)卷芯造成任何破壞及影響。并且，中空管與卷芯形成為一體結(jié)構(gòu)，中空管能夠起到固定卷芯的中空結(jié)構(gòu)的作用，從而有效地提高了卷芯的成品率。
[0025]利用本發(fā)明的卷針制備的卷芯形成為中空?qǐng)A環(huán)結(jié)構(gòu)，該中空?qǐng)A環(huán)結(jié)構(gòu)的卷芯形成的電池在工作過(guò)程中，其放電熱量能夠更快速地散出，使得電池整體熱量均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象，從而保證電池能夠滿足更大倍率放電、更高的安全性能以及更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。并且，該中空?qǐng)A環(huán)結(jié)構(gòu)的電池在組裝成電池組時(shí)將更加方便例如可以將電池串成鏈狀電池組，形成手鏈、手環(huán)等各種形狀。
[0026]雖然對(duì)本發(fā)明的描述是結(jié)合以上具體實(shí)施例進(jìn)行的，但是，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員能夠根據(jù)上述的內(nèi)容進(jìn)行許多替換、修改和變化、是顯而易見(jiàn)的。因此，所有這樣的替代、改進(jìn)和變化都包括在附后的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種卷針，其特征在于，包括針體和氣囊;所述氣囊套設(shè)于所述針體中；所述氣囊外表面形成有多個(gè)表面粗糙的凸起部;所述針體形成有多個(gè)可供所述凸起部伸出的通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷針，其特征在于，所述凸起部為可充氣的鼓包;所述鼓包與所述氣囊相通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷針，其特征在于，所述凸起部為實(shí)心部件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷針，其特征在于，所述針體與卷針固定部相連接。5.如權(quán)利要求1所述的卷針的使用方法，其特征在于，包括步驟: 在所述針體外部套上中空管； 對(duì)所述氣囊進(jìn)行充氣，使氣囊外表的凸起部與所述中空管的內(nèi)壁緊密接觸； 將制備卷芯的材料對(duì)折并對(duì)齊套在在所述卷針外部的中空管上，旋轉(zhuǎn)所述卷針，使所述中空管與所述制備卷芯的材料共同形成中空的卷芯；以及對(duì)所述氣囊進(jìn)行放氣，將所述卷針從所述中空管中抽出； 其中所述中空管的直徑略大于所述針體的外徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷針，其特征在于，所述制備卷芯的材料包括隔膜、正極片、負(fù)極片。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷針，其特征在于，所述凸起部為可充氣的鼓包;所述鼓包與所述氣囊相通。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷針，其特征在于，所述凸起部為實(shí)心部件。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷針，其特征在于，所述中空管為薄鋼管。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種卷針，包括針體和氣囊；氣囊套設(shè)于針體中；氣囊外表面形成有多個(gè)表面粗糙的凸起部；針體形成有多個(gè)可供凸起部伸出的通孔。本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)巧妙的卷針，該卷針操作方便，有利于制備結(jié)構(gòu)緊湊、體積能量密度大、且不易斷裂的電芯。
【IPC分類】H01M10/04, H01M10/052, H01M10/0587
【公開(kāi)號(hào)】CN105428698
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510901984
【發(fā)明人】李鵬輝, 張智建, 葛輝明, 呂正中, 劉金成
【申請(qǐng)人】惠州億緯鋰能股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日