一种异形卷芯及其卷绕方法技术

本发明专利技术提供一种异形卷芯及其卷绕方法，包括第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。相比于现有技术，本发明专利技术减少了单面涂层的设置，利用双面涂层以平衡可能出现的翻折或断带问题，通过改善现有的卷绕工艺，不仅解决了常规卷绕工艺中极片易翻折易断带的问题，且生产效率高，适用于工业化的生产。

A special winding core and its winding method

【技术实现步骤摘要】
一种异形卷芯及其卷绕方法
本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种异形卷芯及其卷绕方法。
技术介绍
随着科学技术的发展和生活节奏的加快，传统的形状规则的电池已经无法满足实际的生产需要，锂电池制厂家纷纷开始设计和开发特殊形状的电池，即异形电池。异形电池具有外形灵活、外形可调、弧度小、光薄、容量大等优点，在一些特殊场合急需使用到这些具有特殊形状的异形电池。目前异形电池主要采用叠片的工艺路线进行制备，但叠片工艺还处于初步发展阶段，生产效率较低，且存在较大的毛刺风险。而目前的卷绕工艺发展成熟，工业生产效率高，但常规极片上包括有单面料区和双面料区，当极片上的单面料区切割成异形后，极片会翻折，在过辊时极易断带，限制了其生产应用。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：通过提供一种异形卷芯，解决了现有技术中叠片工艺生产效率低且存在毛刺的风险、卷绕工艺中极片易翻折且过辊时易断带的问题，利用改进后的卷绕工艺也能实现异形电池的制备，提高了生产效率，同时保证了极片切割异形后不易翻折和断带。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种异形卷芯，包括：第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。本专利技术采用双面涂层结构的极片，当极片切割完异形后，不会出现翻折的情况。这主要是因为去掉了传统的单面涂层，使得集流体的两侧能保持平衡，不会因为一侧过厚一侧过薄而导致极片自然卷曲，发生翻折的情况；并且由于厚度相当，在收卷过程中极片的切口角位受力平衡，即使过辊时推压极片也并不会导致极片的切口角位处发生损伤断带的情况。另外，本专利技术的隔膜上还复合有具有单面涂层结构的极片，相当于将单面涂层极片直接复合在隔膜上，避免了单面涂层结构的极片因过辊而出现损伤断带的情况，即使后续卷绕过辊也并不会影响卷芯的稳定；同时该单面涂层结构的极片也能起到提高能量密度的作用。解决了现有技术中叠片工艺存在毛刺的风险、卷绕工艺中极片易翻折且过辊时易断带的问题，本专利技术的异形卷芯不仅可以采用生产效率高的卷绕工艺，同时也不存在卷绕工艺中极片易翻折、过辊时易断带的问题。优选的，所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有切口。优选的，所述第一异形极片的切口、所述第二异形极片的切口、所述第三异形极片的切口和所述第四异形极片的切口的中心均落在同一条直线上，形成连通的缺口。优选的，所述切口的形状为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种。可根据实际的生产需求决定切口的形状。优选的，所述第一异形极片和所述第二异形极片的集流体的双面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。优选的，所述第三异形极片和所述第四异形极片的集流体的单面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。优选的，所述第三异形极片位于所述异形卷芯的最内圈，所述第四异形极片位于所述异形卷芯的最外圈。优选的，所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有单个或多个极耳。优选的，所述第三异形极片的涂层面与所述第一隔膜复合，所述第四异形极片的涂层面与所述第二隔膜复合。将第三异形极片和第四异形极片的涂层面分别与第一隔膜和第二隔膜复合，可以使得极片涂层均有其对应的极性相反的极片涂层，避免了异形电池在后续循环中出现析锂的问题，同时也能提高电池的能量密度。优选的，所述第一异形极片为双面涂层结构的异形正极片或双面涂层结构的异形负极片，所述第二异形极片为双面涂层结构的异形负极片或双面涂层结构的异形正极片，所述第三异形极片和所述第四异形极片均为单面涂层结构的异形正极片或单面涂层结构的异形负极片。第三异形极片和第四异形极片采用同极性的极片可以进一步保证极片上涂层的对应。优选的，所述异形卷芯的厚度为0.5～15mm；所述异形卷芯的宽度为20～200mm；所述异形卷芯的高度为20～200mm；所述第一隔膜在未与所述第三异形极片复合前的厚度小于或等于0.1mm；所述第二隔膜在未与所述第四异形极片复合前的厚度小于或等于0.1mm；所述第一异形极片的厚度为0.04～0.28mm，所述第一异形极片的宽度为20～200mm，所述第一异形极片的长度为0.3～2m；所述第二异形极片的厚度为0.04～0.28mm，所述第二异形极片的宽度为20～200mm，所述第二异形极片的长度为0.3～2m。优选的，所述负极活性材料层包括负极活性物质、导电剂、粘结剂和增稠剂；所述负极活性物质可为石墨、硅、氧化硅和钛酸锂中的至少一种物质，其中，石墨中也可掺加含硅或锂粉等物质；所述导电剂可为炭黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯等物质；所述粘结剂可为丁苯橡胶和/或聚偏氟乙烯；所述增稠剂可为羧甲基纤维素钠。优选的，所述正极活性材料层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂；其中，正极活性物质可为钴酸锂材料、锰酸锂材料、磷酸铁锂材料、镍钴锰三元材料、镍钴锰酸铝材料中的至少一种；导电剂可为炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等物质；粘结剂可为丁苯橡胶和/或聚偏氟乙烯。本专利技术的另一目的在于：提供一种异形卷芯的卷绕方法，包括以下步骤：S1，将具有双面涂层的第一极片进行冲型，形成具有切口的第一异形极片；S2，将具有双面涂层的第二极片进行冲型，形成具有切口的第二异形极片，所述第二异形极片的切口与所述第一异形极片的切口相对应；S3，将具有单面涂层的第三极片和具有单面涂层的第四极片进行冲型，分别形成具有切口的第三异形极片和第四异形极片；S4，将第三异形极片复合在第一隔膜的一端部，将第四异形极片复合在第二隔膜的一端部；S5，将所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠，经卷针卷绕形成异形卷芯。本专利技术采用先复合再卷绕的方法，将切好异形的单面涂层的异形极片直接与隔膜复合，由于单面涂层的异形极片没有预先过辊，即使异形极片上存在单面涂层，切割完异形的极片也不会因此损伤和断带。另外，本专利技术按照第一隔膜、第一异形极片、第二隔膜和第二异形极片的顺序进行卷绕，在第一隔膜的一端复合有第三异形极片，即卷绕的最内层即为第三异形极片，同理，卷绕的最外层即为第四异形极片，而中间即为第一异形极片和第二异形极片间隔卷绕，如此的顺序设置即保证了即使第一异形极片和第二异形极片没有单面涂层，也能保证卷芯的正常工作，是一个完整结构的电芯。优选的，S4步骤中，所述第三异形极片和所述第四异形极片在复合之前均保持整平状态。保证单面涂层的异形极片在复合之前一直保持整平状态，可以进一步保证其可能出现翻折的情况，为后续的卷绕过辊提供良好的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异形卷芯，其特征在于，包括：/n第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；/n第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；/n第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；/n第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；/n其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。/n

【技术特征摘要】
1.一种异形卷芯，其特征在于，包括：
第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；
第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；
第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；
第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；
其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。


2.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有切口。


3.根据权利要求2所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片的切口、所述第二异形极片的切口、所述第三异形极片的切口和所述第四异形极片的切口的中心均落在同一条直线上，形成连通的缺口。


4.根据权利要求2所述的异形卷芯，其特征在于：所述切口的形状为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片和所述第二异形极片的集流体的双面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。


6.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第三异形极片...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏轼，韩冰，纪荣进，郑明清，杨山，陈杰，李载波，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44