卷芯的制作方法和卷芯技术

本发明专利技术公开了一种卷芯的制作方法和卷芯，其中，卷芯的制作方法中，调整所述负极极耳在所述负极极片上的位置，直至卷绕后所述负极极耳与所述卷绕框架的第一方向的夹角为15～165°，避免了负极极耳在卷芯的长轴方向叠加，能够在保证紧缚率的前提下降低卷芯的直径，使卷芯顺利进入外壳。

【技术实现步骤摘要】
卷芯的制作方法和卷芯
本专利技术涉及圆柱形电池
，特别涉及一种卷芯的制作方法和卷芯。
技术介绍
目前，市场对锂离子电池能量密度的要求越来越高，尤其是车载动力电池市场。对于圆柱锂离子电池，由于目前主流型号(18650/21700/26650)单体卷芯的体积较小，单体卷芯包括圆柱形外壳和位于外壳内的卷芯，圆柱形外壳一般选用钢制外壳。要提升能量密度需要对圆柱型外壳内的空间有更充分的利用。卷芯作为圆柱电池的容量提供来源，一般地，电池的能量密度与紧缚率有关，在外壳内空间被充分利用的前提下，紧缚率越大(紧缚率＝卷芯直径的最大值/外壳内径)，电池的能量密度也就越大。通常，卷芯的实际形状为椭圆形柱体，而不是圆柱体，由于一般卷针(亦指第一卷针和第二卷针合针形成的卷绕框架)具有长轴方向，不考虑正极极耳和负极极耳的叠加影响，卷芯的最大直径与卷针的长轴方向重合，若卷绕过程中正极极耳和负极极耳在卷针的长轴方向叠加，卷芯的最大直径值会更大，特别是负极极耳，由于负极极耳的材质较硬，卷绕时负极极耳若离卷芯的最大直径处过近，负极极耳会在卷芯的最大直径处形成如图1所示的凸角41。此时，紧缚率虽然较大，但卷芯进入外壳困难，甚至无法入壳。为了解决卷芯入壳的问题，目前一些厂商只能通过降低紧迫率来保证生产的稳定性，这种方式不仅外壳内的空间无法充分利用，还降低了电池的能量密度。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种卷芯的制作方法和卷芯。本专利技术实施例中卷芯的制作方法能够在不影响电池性能的前提下，减小卷芯的直径，降低了卷芯的入壳难度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种卷芯的制作方法，所述制作方法包括步骤：S10、第一卷针和第二卷针将极片组的一端夹住，其中，所述极片组至少包括负极极片、正极极片、以及位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述正极极片上设有正极极耳，所述负极极片上设有负极极耳；S20、以所述第一卷针和所述第二卷针为卷绕框架，旋转所述卷绕框架，将所述极片组卷绕在所述卷绕框架外周；S30、卷绕过程中，调整所述负极极耳在所述负极极片上的位置，直至卷绕后所述负极极耳方向与所述卷绕框架的第一方向的夹角为15～165°；S40、将所述极片组卷绕至预设尺寸后，抽出所述卷绕框架。上述方案中，所述步骤S10还包括：用所述第一卷针和所述第二卷针将所述隔膜的一端夹住。上述方案中，所述步骤S30还包括：将所述正极极耳固定在所述正极极片上；调整所述隔膜的一端在所述卷绕框架上的预卷周数，直至所述正极极耳方向与所述卷绕框架的第一方向的夹角为10～170°。上述方案中，所述步骤S10或所述步骤S20还包括：将所述负极极片设置在所述正极极片的外侧。上述方案中，所述第一卷针和所述第二卷针的横截面均为拱形。本专利技术实施例还提供了一种卷芯，所述卷芯为极片组从一端卷绕形成的柱状卷芯，所述极片组至少包括正极极片、负极极片、以及位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔膜，所述正极极片上设有正极极耳，所述负极极片上设置有负极极耳，所述负极极耳方向与所述卷芯的第一方向的夹角为15～165°。上述方案中，所述正极极耳方向与所述卷芯的第一方向的夹角为10～170°。上述方案中，所述隔膜的长度分别大于所述负极极片和所述正极极片的长度，所述隔膜的一端设有凸出于所述负极极片和所述正极极片的预卷部。上述方案中，所述负极极片位于所述正极极片的外侧；或/和所述负极极耳和所述正极极耳分别向所述卷芯的两个端部引出。上述方案中，所述正极极片包括具有活性涂层的正极活性区和正极空白区，所述正极极耳焊接在所述正极空白区；所述负极极片包括具有活性涂层的负极活性区和负极空白区，所述负极极耳焊接在所述负极空白区。本专利技术实施例提供了一种卷芯的制作方法和卷芯，卷绕时，通过不断调整负极极耳在负极极片上的连接位置，使负极极耳方向与卷绕框架的第一方向的夹角为15～165°，一般地，卷绕框架的第一方向与卷芯的长轴方向一致，如此，避免了负极极耳在卷芯的长轴方向叠加，能够在保证紧缚率的前提下降低卷芯的直径，使卷芯顺利进入外壳。本专利技术实施例中的卷芯紧缚率可以达到98.5％，且不影响卷芯入壳，充分利用了壳体空间，使能量密度达到最大化。附图说明图1为本专利技术实施例卷绕过程中，负极极耳与正极极耳在卷芯中一个可选的结构示意图；图2为本专利技术实施例中极片组的组成结构示意图；图3为本专利技术实施例中卷芯与外壳配合时一个可选的端面结构示意图；图4为本专利技术实施例中卷芯与外壳配合时另一个可选的端面结构示意图。附图标记：卷芯10；隔膜11；预卷部111；负极极片12；负极活性区121；负极空白区122；正极极片13；正极活性区131；正极空白区132；卷绕框架20；第一卷针21；第二卷针22；正极极耳30；负极极耳40；凸角41；外壳50。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。本专利技术实施例中的卷芯10适用于圆柱形电池，包括但不限于三元电池、磷酸铁锂等锂离子电池，如18650、21700和26650型号的圆柱电池。电池包括卷芯10和与卷芯10相连的正极极耳30和负极极耳40。图1、图3和图4仅示意性地示出了卷芯10和卷绕框架20，以及卷芯10、正极极耳30和负极极耳40和外壳50的位置关系，并不代表其真实结构。参照图1和图2，本专利技术示出的实施例中，卷芯的制作方法包括以下步骤：S10、用第一卷针21和第二卷针22将极片组的一端夹住；极片组与第一卷针21和第二卷针22相连的一端为靠近卷芯10中心的一端，为了描述方便，将极片组与第一卷针21和第二卷针22相连的一端称为第一端，另一端称为第二端。卷绕中心为卷芯10长轴和短轴的交点处。如图2所示，本专利技术示出的实施例中，极片组包括负极极片12、正极极片13、以及位于负极极片12和正极极片13之间的隔膜11。正极极片13上设有一个正极极耳30，正极极耳30更靠近正极极片13的第一端和卷绕中心。负极极片12上设有一个负极极耳40，负极极耳40更靠近负极极片12远离卷绕中心的第二端。隔膜11的长度大于正极极片13的长度和负极极片12的长度，隔膜11的第一端凸出于负极极片12和正极极片13的部分为预卷部111，如图2所示，预卷部111的长度用H表示。此时，用第一卷针21和第二卷针22将极片组的一端夹住即指第一卷针21和第二卷针22将隔膜11的第一端夹住，在隔膜11的第一端设置预卷部111不仅避免了第一卷针21和第二卷针22对正极极片13和负极极片12造成损伤，还便于后续卷绕过程中对正极极耳30方向和负极极耳40方向等卷绕参数的调节。S20、旋转卷绕框架20，将极片组卷绕在卷绕框架20外周；如图1所示，第一卷针21和第二卷针22的横截面均为拱形，合针时，第一卷针21和第二卷针22的平面部分相互贴合，合针形成卷绕框架20，卷绕框架20的截面为椭圆形或近似的椭圆形，椭圆形的长轴方向(亦指卷绕框架20的第一方向，参见图1、图3和图4中虚线C)与最终形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卷芯的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：S10、第一卷针和第二卷针将极片组的一端夹住，其中，所述极片组至少包括负极极片、正极极片、以及位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述正极极片上设有正极极耳，所述负极极片上设有负极极耳；S20、以所述第一卷针和所述第二卷针为卷绕框架，旋转所述卷绕框架，将所述极片组卷绕在所述卷绕框架外周；S30、卷绕过程中，调整所述负极极耳在所述负极极片上的位置，直至卷绕后所述负极极耳方向与所述卷绕框架的第一方向的夹角为15～165°；S40、将所述极片组卷绕至预设尺寸后，抽出所述卷绕框架。

【技术特征摘要】
1.一种卷芯的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：S10、第一卷针和第二卷针将极片组的一端夹住，其中，所述极片组至少包括负极极片、正极极片、以及位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述正极极片上设有正极极耳，所述负极极片上设有负极极耳；S20、以所述第一卷针和所述第二卷针为卷绕框架，旋转所述卷绕框架，将所述极片组卷绕在所述卷绕框架外周；S30、卷绕过程中，调整所述负极极耳在所述负极极片上的位置，直至卷绕后所述负极极耳方向与所述卷绕框架的第一方向的夹角为15～165°；S40、将所述极片组卷绕至预设尺寸后，抽出所述卷绕框架。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S10还包括：用所述第一卷针和所述第二卷针将所述隔膜的一端夹住。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S30还包括：将所述正极极耳固定在所述正极极片上；调整所述隔膜的一端在所述卷绕框架上的预卷周数，直至所述正极极耳方向与所述卷绕框架的第一方向的夹角为10～170°。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S10或所述步骤S20还包括：将所述负极极片设置在所述正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，吴军，
申请(专利权)人：中兴高能技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42