[发明专利]一种方形二次电池电芯的卷绕方法

说明书

本发明涉及一种方形二次电池电芯的卷绕方法，属于二次电池制备技术领域。本发明的方形二次电池电芯的卷绕方法，包括以下步骤：将正极片、隔膜、负极片堆叠后进行卷绕；卷绕过程中，控制施加在正极片、隔膜、负极片上的张力独立地进行多次衰减；每相邻两次张力衰减之间，所述正极片、隔膜、负极片各自至多卷绕1圈。本发明的方形二次电池电芯的卷绕方法，通过在卷绕过程中分别减小施加在正极片、负极片和隔膜上的张力可以减少电芯中外圈极片与隔膜对内圈的束缚，为后续负极片膨胀以及隔膜收缩的产生的应力提供释放渠道，减弱电芯因反弹产生的形变，提高了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及一种方形二次电池电芯的卷绕方法，属于二次电池制备技术领域。

背景技术

对于方形锂离子电池卷绕，由于采用方形或菱形的卷针结构，当卷针恒角速度转动时，在极片的行进方向上将产生类似正弦去向的速度分量，造成了电池极片和隔膜卷绕过程中的张力波动，使得电池卷绕过程中极片易拉断，从而限制了电池卷绕速度，影响电池生产效率。更重要的是电池卷绕过程中张力的松弛变化，容易产生电芯变形，特别是电芯烘烤后容易产生如图8的“S”变形，进而带来安全隐患。

现有的解决方法主要有加厚卷针、卷绕过程中插片等。加厚卷针，虽然能减小卷绕过程中张力波动幅度和线速度波动幅度，但对电芯形变改善的效果不明显；采用卷绕过程插片法会较大的改善电芯的形变，但插片造成的间隙会影响电芯的能量密度及循环寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种方形二次电池电芯的卷绕方法，能够在不影响电芯能量密度及循环寿命的前提下较好地解决电芯在后续加工过程中因反弹引起的形变问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种方形二次电池电芯的卷绕方法，包括以下步骤：

将正极片、隔膜、负极片堆叠后进行卷绕；卷绕过程中，控制施加在正极片、隔膜、负极片上的张力独立地进行多次衰减；每相邻两次张力衰减之间，所述正极片、隔膜、负极片各自至多卷绕1圈。

本发明的方形二次电池电芯的卷绕方法，通过在卷绕过程中分别减小施加在正极片、负极片和隔膜上的张力可以减少电芯外圈极片与隔膜对内圈的束缚，为后续负极片膨胀以及隔膜收缩的产生的应力提供释放渠道，减弱了电芯因反弹产生的形变，提高了电池的安全性能。

本发明中的“至多卷绕1圈”是指卷绕不大于1圈的任何圈数，如1圈、1/2圈、1/10圈、1/300圈、1/10000圈等。

初始卷绕过程中，卷绕半径较小，第一次张力衰减较大时，容易使极片和隔膜之间产生间隙。优选的，卷绕过程中，所述正极片、隔膜、负极片独立地在各自卷绕第1～9圈的过程中进行张力的第一次衰减；施加在正极片、负极片上的张力的第一次衰减均不大于0.67N/m；施加在隔膜上的张力的第一次衰减不大于0.34N/m。正极片、负极片、隔膜的卷绕圈数以各自开始卷绕时计数。

合适的张力衰减梯度能够保证卷绕过程中正极片、负极片及隔膜的对齐程度，防止因对齐不良引发的电池安全风险。优选的，施加在正极片、隔膜、负极片上的张力独立地进行多次衰减的过程中，正极片、负极片的张力衰减均不大于0.67N/m/圈；隔膜的张力衰减不大于0.34N/m/圈。

由于卷绕过程中，张力衰减量过小则减小电芯的形变量有限，过大则容易使正负极片与隔膜之间产生间隙，影响电芯的能量密度及循环寿命。因此，进一步优选的，施加在正极片、隔膜、负极片上的张力独立地进行多次衰减的过程中，正极片的张力衰减为0.27～0.67N/m/圈；负极片的张力衰减为0.27～0.67N/m/圈；隔膜的张力衰减为0.07～0.34N/m/圈。

优选的，施加在正极片、隔膜、负极片上的张力独立地进行多次衰减的过程中，正极片、隔膜、负极片均每卷绕1圈进行一次张力的衰减。