一種卷繞式鋰離子電池極耳及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種卷繞式鋰離子電池極耳及其制造方法，包含兩層隔膜和正極、負(fù)極極片繞卷芯卷繞至少兩圈，每一圈分別從正極、負(fù)極極片引出極耳，每一圈極耳位于相近位置經(jīng)刀模沖壓成型，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序計(jì)算極耳寬度及間距，以控制同組中極耳寬度不相等而相鄰極耳間距相等，降低了設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間，并且能更加精確控制尺寸；每組極耳可以用同一種刀模沖壓成型，大幅度降低了設(shè)備成本和設(shè)備復(fù)雜度，具有很強(qiáng)的兼容功能性，只需要多加一把刀模即可兼容更寬的極耳和更多的卷繞圈數(shù)。
【專利說明】
一種卷繞式鋰離子電池極耳及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電池極耳，具體涉及一種卷繞式鋰離子電池極耳及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池極片有疊片和卷繞兩種方式，卷繞式鋰離子電池由于擁有更快速的制備過程和更低的自放電率獲得了更多廠商的采用，但是卷繞式極片每圈周長(zhǎng)不一致，導(dǎo)致每圈極耳出現(xiàn)偏差，需要不同刀模進(jìn)行切割，增加了成本和過程復(fù)雜性，為此，亟需開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的卷繞式鋰離子電池極耳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種卷繞式鋰離子電池極耳及其制造方法，將極耳寬度設(shè)計(jì)成不相等，保證了每一圈相鄰極耳間距在展開后相等，節(jié)省設(shè)備成本，降低工藝復(fù)雜度，增加可靠性。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種卷繞式鋰離子電池極耳，其包含:
依次疊設(shè)的第一電極極片、第一層隔膜、第二電極極片、第二層隔膜，繞卷芯卷繞至少兩圈；
所述第一電極極片和第二電極極片之中的每一電極極片，各自引出有至少一組極耳；每一電極極片的任意一組極耳中，卷繞后位于后一圈的極耳寬度超過在其之前一圈的極耳寬度，卷繞后的各圈極耳重疊，且各圈極耳的一端錯(cuò)開呈梯田狀，而另一端對(duì)齊；
其中，所述第一電極極片是正極極片，所述第二電極極片是負(fù)極極片；
或者，所述第一電極極片是負(fù)極極片，所述第二電極極片是正極極片。
[0005]優(yōu)選地，每一電極極片引出有兩組以上極耳；
每組中在卷繞后位于后一圈的極耳寬度超過在其之前一圈的極耳寬度，各圈極耳重疊，且一端錯(cuò)開呈梯田狀，而另一端對(duì)齊；
這兩組以上的極耳中，在卷繞后位于后一組的極耳與其之前一組的極耳重疊，后一組與前一組中處在相同圈數(shù)的極耳大小相同且在卷繞后的位置對(duì)應(yīng)重疊。
[0006]優(yōu)選地，第一電極極片和第二電極極片在兩者之間的中部位置相互隔開；
每一電極極片的任意一組極耳中，各圈極耳錯(cuò)開的一端靠近所述中部位置，各圈極耳對(duì)齊的另一端遠(yuǎn)離所述中部位置。
[0007]優(yōu)選地，每一電極極片的任意一組中各圈極耳錯(cuò)開的一端沿對(duì)角線折疊，以保持該電極極片的極耳與另一電極極片的極耳之間，留有足夠防止短路的安全距離。
[0008]優(yōu)選地，每一電極極片展開時(shí)任意一組中相鄰極耳的間距相同。
[0009]優(yōu)選地，每一電極極片展開時(shí)每組中相鄰極耳的間距相同；后一組中相鄰極耳的間距，與前一組中相鄰極耳的間距不相同。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種卷繞式鋰離子電池極耳的制造方法:通過走帶控制設(shè)備對(duì)展開的一個(gè)電極極片進(jìn)行移動(dòng)，通過刀模沖壓成型得到該電極極片的至少一組極耳；
其中，對(duì)所述電極極片的同一組極耳，使用同一個(gè)刀模沖壓;所述刀模的寬度與這一組中相鄰極耳的間距S相同，并且使相鄰極耳中后一極耳的寬度大于前一極耳的寬度；
制造所述電極極片的任意一組極耳時(shí)，從i=l開始，循環(huán)執(zhí)行步驟3%:
a、使電極極片沿走帶方向移動(dòng)與第i極耳寬度L1相等的距離；
b、在距第i極耳前端L1處，使用寬度為W的刀模沖壓；
C、使電極極片沿走帶方向移動(dòng)與刀模寬度W相等的距離；
d、令i=i+l；
e、判斷步驟d的數(shù)值i=i+l是否超過該組極耳的設(shè)定數(shù)量:若超過，跳出循環(huán);若沒有超過，貝1J以步驟d的數(shù)值i=i+1來執(zhí)行下一循環(huán)的步驟a。
[0011]優(yōu)選地，在實(shí)際應(yīng)用中，第i極耳的步驟c與第i+ Ι極耳的步驟a的電極極片移動(dòng)操作，可以是連續(xù)執(zhí)行的。
[0012]優(yōu)選地，所述電極極片是第一電極極片或第二電極極片中的任意一個(gè)電極極片；第一電極極片與第二電極極片的疊放方向與走帶方向相同；其中，所述第一電極極片是正極極片，所述第二電極極片是負(fù)極極片；或者，所述第一電極極片是負(fù)極極片，所述第二電極極片是正極極片；
在所述制造方法中，進(jìn)一步將依次疊設(shè)的第一電極極片、第一層隔膜、第二電極極片、第二層隔膜，繞卷芯卷繞至少兩圈；
在卷繞后的每一電極極片的任意一組中，相鄰極耳中的后一極耳在前一極耳的之后一圈與該前一極耳重疊，并使后一極耳的第一端與前一極耳的第一端錯(cuò)開呈梯田狀，而后一極耳的第二端與前一極耳的第二端對(duì)齊；
各極耳的第一端靠近于將第一電極極片與第二電極極片隔開的中部位置，第二端遠(yuǎn)離所述中部位置。
[0013]優(yōu)選地，對(duì)每一電極極片使用M個(gè)寬度不同的刀模沖壓成型，對(duì)應(yīng)得到該電極極片的M組極耳，M多I;其中，第η個(gè)刀模的寬度，與第η組極耳中相鄰極耳的間距Sn相同，且第η組內(nèi)相鄰極耳中后一極耳的寬度大于前一極耳的寬度;并且使得每一電極極片的各組極耳中處在相同排列次序的極耳的大小相同且在卷繞后的位置對(duì)應(yīng)重疊；
制造所述電極極片的M組極耳時(shí)，從η=1開始，循環(huán)執(zhí)行步驟A~E:
A、使用寬度等于間距Sn的刀模，循環(huán)執(zhí)行步驟a~e，來制造第η組中的所有極耳；
B、判斷η的數(shù)值是否等于Μ:若等于Μ，跳出步驟Α~Ε的循環(huán);若小于Μ，繼續(xù)執(zhí)行步驟C;
C、使電極極片沿走帶方向移動(dòng)第η組中最后一個(gè)極耳的寬度；
D、使用寬度等于間距Sn+1的下一個(gè)刀模，在距第η組最后一個(gè)極耳前端距離為L(zhǎng)的位置進(jìn)行沖壓；
Ε、令η=η+1ο
[0014]優(yōu)選地，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序，預(yù)先計(jì)算各電極極片中每一組的各極耳寬度及相鄰極耳間距，以及計(jì)算各電極極片中相鄰兩組極耳的間距；
再根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序的計(jì)算結(jié)果，來對(duì)所述走帶控制設(shè)備所述移動(dòng)電極極片的走帶長(zhǎng)度及走帶方向進(jìn)行控制。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明中使用不等寬度的極耳，保證了極片展平后每一組中相鄰極耳間距相等，極耳卷繞后位于相近的位置，極耳重疊部分面積為第一圈極耳的面積。因此，可以使用一把刀模沖壓成型，降低了工藝和設(shè)備復(fù)雜度，并具有很強(qiáng)的靈活性。
[0016]當(dāng)極耳寬度增加或卷繞圈數(shù)增加時(shí)，正負(fù)極之間的中部安全距離減小，此時(shí)通過增加一把刀模來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)中部安全距離達(dá)到設(shè)定值時(shí)，更換寬度更大的刀模來增加間距，使得后一組卷繞時(shí)對(duì)應(yīng)圈數(shù)的極耳與前一組對(duì)應(yīng)圈數(shù)的極耳的大小相等，并且位置重疊。
[0017]本發(fā)明中通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序CAD等計(jì)算極耳寬度及間距，降低了設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間，并且能更加精確控制尺寸。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明中極片卷繞后的示意圖；
圖2為圖1中I處結(jié)構(gòu)的放大示意圖；
圖3為圖1中II處結(jié)構(gòu)的放大示意圖；
圖4為圖1中極耳錯(cuò)開部分折疊的放大示意圖；
圖5為本發(fā)明中正極極片展平后及對(duì)應(yīng)刀模的示意圖；
圖6、圖7分別為本發(fā)明中第一、第二正極刀模的參數(shù)示例圖；
圖8為本發(fā)明中負(fù)極極片展平后及對(duì)應(yīng)刀模的示意圖；
圖9、圖10分別為本發(fā)明中第一、第二負(fù)極刀模的參數(shù)示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)具體采用兩把刀模的較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0020]如圖1?圖4所示，一種卷繞式鋰離子電池極片，包含兩層隔膜和正極極片1、負(fù)極極片2，以一層隔膜、一層(正極或負(fù)極)極片、另一層隔膜、另一層(負(fù)極或正極)極片的方式布置后一起繞卷芯卷繞至少兩圈，每一圈分別從正極極片和負(fù)極極片引出極耳(本例中為正負(fù)極耳 1.1?1.14，2.1?2.14)。
[0021 ] 如圖4所示，極耳引出位置靠近兩端，極耳位置呈現(xiàn)梯田形狀，每一圈極耳靠近兩端位置(1.17，2.17)重疊，靠近中部位置(1.15，2.15)錯(cuò)開;可將錯(cuò)開的部分，分別沿對(duì)角線(1.16，2.16)、以箭頭1.18和2.18所示方向折疊，使得正負(fù)極耳之間有足夠的安全距離防止短路。
[0022]如圖5?圖7所示，本例中正極極片對(duì)應(yīng)1.1-1.14共14個(gè)極耳，第一組極耳(1.1?1.7)寬度:30mm，31.82mm，33.64mm，35.46mm，37.28mm，39.10mm，40.92mm;第二組極耳(1.8~1.14)寬度:30mm，31.82mm，33.64mm，35.46mm，37.28mm，39.10mm，40.92mm。該不例中，每一組中任意一圈極耳的寬度超出同組中在其之前一圈極耳的寬度的數(shù)值(1.82mm)是相同的，但在其他示例中也可以將其設(shè)計(jì)為不相同。
[0023]正極極片的每個(gè)極耳(1.1?1.14)被兩把刀模沖壓成型，其中極耳(1.1?1.7)之間的第一間距是通過第一把正極刀模31沖壓成型得到，極耳(1.7?1.14)之間的第二間距是通過第二把正極刀模32沖壓成型得到。并且，極片展平后相鄰極耳間距只有兩種Xl和x2，第一間距xl和第二間距x2也分別等于兩把正極刀模的寬度，本例中該寬度分別為218.80mm和231.60mmο
[0024]正極的第一組第一圈極耳(1.1)和第二組第一圈極耳(1.8)的大小相同且卷繞后的位置對(duì)應(yīng)，第一組第二圈極耳(1.2)和第二組第二圈極耳(1.9)的大小相同且卷繞后的位置對(duì)應(yīng)，以此類推。通過設(shè)備走帶長(zhǎng)度來控制每一圈極耳寬度，使得正極的各圈極耳位于相近位置，便于焊接，極耳重疊部分面積為第一圈極耳的面積。
[0025]如圖8?圖10所示，本例中負(fù)極極片對(duì)應(yīng)2.1?2.14共14個(gè)極耳，第二組極耳(2.1?2.7)寬度:30mm，31.82mm，33.64mm，35.46mm，37.28mm，39.10mm，40.92mm;第一組極耳(2.8?2.14)寬度:30mm，31.82mm，33.64mm，35.46mm，37.28mm，39.10mm，40.92mm。該不例中，每一組中任意一圈極耳的寬度超出同組中在其之前一圈極耳的寬度的數(shù)值(1.82mm)是相同的，但在其他示例中也可以將其設(shè)計(jì)為不相同。
[0026]負(fù)極極片的每個(gè)極耳(2.1?2.14)被兩把刀模沖壓成型，其中極耳(2.14?2.7)之間的第三間距是通過第一把負(fù)極刀模41沖壓成型得到；極耳(2.7?2.1)之間的第四間距是通過第二把負(fù)極刀模42沖壓成型得到。極片展平后相鄰極耳間距只有兩種yl和y2，第四間距y I和第三間距y2也分別等于兩把負(fù)極刀模的寬度，本例中該寬度分別為218.80mm和231.60mmο
[0027]負(fù)極的第二組第一圈極耳(2.1)和第一組第一圈極耳(2.8)的大小相同且卷繞后的位置對(duì)應(yīng)，第二組第二圈極耳(2.2)和第一組第二圈極耳(2.9)的大小相同且卷繞后的位置對(duì)應(yīng)，以此類推。通過設(shè)備走帶長(zhǎng)度控制每一圈極耳寬度，使得負(fù)極的各圈極耳位于相近位置，便于焊接，極耳重疊部分面積為第一圈極耳的面積。
[0028]本例中正負(fù)極耳的相應(yīng)參數(shù)數(shù)值(如極耳寬度、間距)一致，而走帶方向、兩刀模的布置方向、極耳制成順序等相反，但在其他示例中也可以根據(jù)情況相應(yīng)調(diào)整參數(shù)或方向。
[0029]此外，本實(shí)例中，相鄰極耳間距相等的情況下，每只極耳的寬度可以通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序(如CAD)計(jì)算得出，不僅結(jié)果更加精確，同時(shí)便于調(diào)整以減少設(shè)計(jì)時(shí)間。后續(xù)再由設(shè)備控制極片走帶長(zhǎng)度來控制，但本發(fā)明并不否定以其他的方式，來對(duì)極耳寬度進(jìn)行計(jì)算和控制。
[0030]本發(fā)明中不相等的極耳寬度，使得同組中相鄰極耳之間間距相等，可以用一種刀模沖壓成型，大幅度降低了設(shè)備成本和設(shè)備復(fù)雜度，并且該方式具有很強(qiáng)的兼容功能性，只需要多加一把刀模即可兼容更寬的極耳和更多的卷繞圈數(shù)。
[0031]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種卷繞式鋰離子電池極耳，其特征在于，包含: 依次疊設(shè)的第一電極極片、第一層隔膜、第二電極極片、第二層隔膜，繞卷芯卷繞至少兩圈； 所述第一電極極片和第二電極極片之中的每一電極極片，各自引出有至少一組極耳；每一電極極片的任意一組極耳中，卷繞后位于后一圈的極耳寬度超過在其之前一圈的極耳寬度，卷繞后的各圈極耳重疊，且各圈極耳的一端錯(cuò)開呈梯田狀，而另一端對(duì)齊； 其中，所述第一電極極片是正極極片，所述第二電極極片是負(fù)極極片； 或者，所述第一電極極片是負(fù)極極片，所述第二電極極片是正極極片。2.如權(quán)利要求1所述的卷繞式鋰離子電池極耳，其特征在于， 每一電極極片引出有兩組以上極耳； 每組中在卷繞后位于后一圈的極耳寬度超過在其之前一圈的極耳寬度，各圈極耳重疊，且一端錯(cuò)開呈梯田狀，而另一端對(duì)齊； 這兩組以上的極耳中，在卷繞后位于后一組的極耳與其之前一組的極耳重疊，后一組與前一組中處在相同圈數(shù)的極耳大小相同且在卷繞后的位置對(duì)應(yīng)重疊。3.如權(quán)利要求1或2所述的卷繞式鋰離子電池極耳，其特征在于， 第一電極極片和第二電極極片在兩者之間的中部位置相互隔開； 每一電極極片的任意一組極耳中，各圈極耳錯(cuò)開的一端靠近所述中部位置，各圈極耳對(duì)齊的另一端遠(yuǎn)離所述中部位置。4.如權(quán)利要求3所述的卷繞式鋰離子電池極耳，其特征在于， 每一電極極片的任意一組中各圈極耳錯(cuò)開的一端沿對(duì)角線折疊，以保持該電極極片的極耳與另一電極極片的極耳之間，留有足夠防止短路的安全距離。5.如權(quán)利要求1所述的卷繞式鋰離子電池極耳，其特征在于， 每一電極極片展開時(shí)任意一組中相鄰極耳的間距相同。6.如權(quán)利要求2所述的卷繞式鋰離子電池極耳，其特征在于， 每一電極極片展開時(shí)每組中相鄰極耳的間距相同；后一組中相鄰極耳的間距，與前一組中相鄰極耳的間距不相同。7.一種卷繞式鋰離子電池極耳的制造方法，其特征在于， 通過走帶控制設(shè)備對(duì)展開的一個(gè)電極極片進(jìn)行移動(dòng)，并通過刀模沖壓成型得到該電極極片的至少一組極耳； 其中，對(duì)所述電極極片的同一組極耳，使用同一個(gè)刀模沖壓;所述刀模的寬度W與這一組中相鄰極耳的間距S相同，并且使這一組內(nèi)的相鄰極耳中后一極耳的寬度大于前一極耳的寬度； 制造所述電極極片的任意一組極耳時(shí)，從i=l開始，循環(huán)執(zhí)行步驟3%: a、使電極極片沿走帶方向移動(dòng)與第i極耳寬度L1相等的距離； b、在距第i極耳前端L1處，使用寬度為W的刀模沖壓； C、使電極極片沿走帶方向移動(dòng)與刀模寬度W相等的距離； d、令i=i+l； e、判斷步驟d的數(shù)值i=i+l是否超過該組極耳的設(shè)定數(shù)量:若超過，跳出循環(huán);若沒有超過，貝1J以步驟d的數(shù)值i=i+1來執(zhí)行下一循環(huán)的步驟a。8.如權(quán)利要求7所述卷繞式鋰離子電池極耳的制造方法，其特征在于， 所述電極極片是第一電極極片或第二電極極片中的任意一個(gè)電極極片;第一電極極片與第二電極極片的疊放方向與走帶方向相同；其中，所述第一電極極片是正極極片，所述第二電極極片是負(fù)極極片;或者，所述第一電極極片是負(fù)極極片，所述第二電極極片是正極極片; 在所述制造方法中，進(jìn)一步將依次疊設(shè)的第一電極極片、第一層隔膜、第二電極極片、第二層隔膜，繞卷芯卷繞至少兩圈； 在卷繞后的每一電極極片的任意一組中，相鄰極耳中的后一極耳在前一極耳的之后一圈與該前一極耳重疊，并使后一極耳的第一端與前一極耳的第一端錯(cuò)開呈梯田狀，而后一極耳的第二端與前一極耳的第二端對(duì)齊； 各極耳的第一端靠近于將第一電極極片與第二電極極片隔開的中部位置，第二端遠(yuǎn)離所述中部位置。9.如權(quán)利要求8所述卷繞式鋰離子電池極耳的制造方法，其特征在于， 對(duì)每一電極極片使用M個(gè)寬度不同的刀模沖壓成型，對(duì)應(yīng)得到該電極極片的M組極耳，M多I;其中，第η個(gè)刀模的寬度，與第η組極耳中相鄰極耳的間距Sn相同，且第η組內(nèi)相鄰極耳中后一極耳的寬度大于前一極耳的寬度;并且使得每一電極極片的各組極耳中處在相同排列次序的極耳的大小相同且在卷繞后的位置對(duì)應(yīng)重疊； 制造所述電極極片的M組極耳時(shí)，從η=1開始，循環(huán)執(zhí)行步驟六4: A、使用寬度等于間距Sn的刀模，循環(huán)執(zhí)行步驟a~e，來制造第η組中的所有極耳； B、判斷η的數(shù)值是否等于Μ:若等于Μ，跳出步驟Α~Ε的循環(huán);若小于Μ，繼續(xù)執(zhí)行步驟C; C、使電極極片沿走帶方向移動(dòng)第η組中最后一個(gè)極耳的寬度L; D、使用寬度等于間距Sn+1的下一個(gè)刀模，在距第η組最后一個(gè)極耳前端距離為L(zhǎng)的位置進(jìn)行沖壓； Ε、令η=η+1ο10.如權(quán)利要求9所述卷繞式鋰離子電池極耳的制造方法，其特征在于， 通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序，預(yù)先計(jì)算各電極極片中每一組的各極耳寬度及相鄰極耳間距，以及計(jì)算各電極極片中相鄰兩組極耳的間距； 再根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序的計(jì)算結(jié)果，來對(duì)所述走帶控制設(shè)備移動(dòng)所述電極極片的走帶長(zhǎng)度及走帶方向進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H01M2/26GK106058137SQ201610630031
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月3日
【發(fā)明人】沈向東, 侯敏, 劉嬋, 曹輝, 王剛慶, 王緒向
【申請(qǐng)人】上海航天電源技術(shù)有限責(zé)任公司