一种电芯卷针及电芯卷绕机的制作方法

[0001]
本申请涉及锂电池制作技术领域，尤其涉及一种电芯卷针及电芯卷绕机。


背景技术：

[0002]
在锂电池制造过程中，电芯的卷绕是最为关键的步骤，电芯卷绕质量的高低会影响锂电池使用安全性和使用寿命。
[0003]
目前，通常采用卷针对电芯进行卷绕，现有的电芯卷绕机多采用两半式卷针，卷绕前两个半式卷针为分离状态，两个半式卷针中间留有缝隙供隔膜穿入，在隔膜穿入后两个半式卷针将合并为一个整体并夹紧隔膜一起卷绕。
[0004]
现有技术中，卷绕后电芯的中心孔中有隔膜的存在，必须经过烫孔工序，将电芯中心孔里的隔膜从中心位置处理到中心孔的圆周位置，才能进行后续的插针底焊；导致电芯的加工工序复杂。


技术实现要素：

[0005]
本申请提供一种电芯卷针及电芯卷绕机，以解决现有技术中电芯加工工序复杂，且容易导致中心孔堵塞，造成产品的成品率较低的技术问题。
[0006]
根据本申请的第一个方面，提供了一种电芯卷针，包括：手柄和卷针本体；
[0007]
所述卷针本体的一端与所述手柄的端部连接；所述卷针本体包括相对设置的第一针体和第二针体，所述第一针体和所述第二针体间隔设置；
[0008]
其中，所述第一针体朝向所述第二针体的一侧设有凸出部，所述第二针体朝向所述第一针体的一侧设有凹陷部，所述凸出部延伸至所述凹陷部内，并与所述凹陷部的内壁具有间隙；所述间隙用于供隔膜穿入，所述隔膜在所述卷针本体上卷绕后形成电芯。
[0009]
本申请实施例中，通过在第一针体朝向第二针体的一侧设置凸出部，并在第二针体朝向第一针体的一侧设置凹陷部，并让凸出部延伸进入凹陷部内；这样，在卷绕电芯时，由于凹陷部会避让隔膜，而凸出部会抵顶隔膜，因此，中心孔处的隔膜被凸出部抵顶到中心孔的内周壁上，在完成电芯的卷绕后，能够直接进行底焊，不需要对中心孔进行烫孔处理，能够简化电芯的加工工序，提高电芯质量和成品率。
[0010]
在一种可能的设计方式中，在所述第一针体朝向所述第二针体的一侧设有第一引导面，所述第一引导面连接所述第一针体的周壁和所述凸出部；所述第一引导面用于引导所述隔膜穿入所述间隙内。
[0011]
通过设置第一引导面，这样能够减小隔膜在穿入间隙时受到的阻力，能够方便隔膜的穿入，避免了隔膜与凸出部的撞击，有效保护隔膜不被破坏，提高了电芯的成品率。
[0012]
在一种可能的设计方式中，所述第一引导面与所述凸出部的侧壁的夹角大于或等于90
°
。
[0013]
这样，能够避免隔膜在穿入间隙时的行进路径上出现较大的转角，保证了隔膜能够顺利穿入到间隙中。
[0014]
在一种可能的设计方式中，所述第一引导面与所述凸出部圆滑过渡。
[0015]
这样，第一引导面与凸出部的侧壁之间不会有突兀的转角，保证了隔膜能够顺利穿入到间隙中。
[0016]
在一种可能的设计方式中，在所述第二针体上设有第二引导面，所述第二引导面连接所述第二针体的周壁与所述凹陷部；所述第二引导面与所述第一引导面正对设置。
[0017]
在一种可能的设计方式中，所述第一针体的周壁和所述第二针体的周壁合围成圆柱状的卷针本体，所述卷针本体的直径为3.0～4.0mm。
[0018]
在一种可能的设计方式中，所述第一针体与所述凸出部的径向厚度之和为2.3～2.7mm，所述间隙的大小为0.1～0.3mm，所述第二针体的径向厚度为0.6～1.0mm。
[0019]
在一种可能的设计方式中，所述手柄包括第一手柄和第二手柄；所述第二手柄设置在所述第一手柄上；所述第一针体与所述第一手柄连接，所述第二针体与所述第二手柄连接。
[0020]
在一种可能的设计方式中，所述第一手柄的端部具有避让部，所述避让部由所述第一手柄的周壁沿径向凹陷形成，所述第二手柄设置在所述避让部上。
[0021]
这样，第二手柄安装在第一手柄上后，能够与第一手柄构成一个完整的圆柱形手柄结构，保证了手柄整体外观的完整性和观感。
[0022]
根据本申请的第二个方面，提供了一种电芯卷绕机，包括本申请第一个方面任一可能的设计方式提供的电芯卷针。
[0023]
本申请的构造以及它的其他目的及有益效果将会通过结合附图进行详细说明，以保证对优选实施例的描述更加明显易懂。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1是现有技术中卷针卷绕的电芯截面示意图；
[0026]
图2是本申请实施例提供的电芯卷针的整体结构示意图；
[0027]
图3是图2中a处的局部放大视图；
[0028]
图4是本申请实施例提供的电芯卷针的爆炸结构示意图；
[0029]
图5是沿图2中b方向观察的示意图；
[0030]
图6是沿图2中c方向观察的示意图；
[0031]
图7是沿图4中d方向观察的示意图；
[0032]
图8是本申请实施例提供的电芯卷针卷绕的电芯截面示意图。
[0033]
附图标记说明：
[0034]
10-电芯卷针；
[0035]
11-手柄；12-卷针本体；13-间隙；
[0036]
111-第一手柄；112-第二手柄；121-第一针体；122-第二针体；
[0037]
1111-避让部；1211-凸出部；1212-第一引导面；1221-凹陷部；1222-第二引导面；
[0038]
100-电芯；101-隔膜；102-中心孔。
具体实施例
[0039]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]
在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0041]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0042]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0043]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0044]
在锂电池的生产制造过程中，电芯的卷绕时最为关键的步骤，电芯卷绕质量的高低会直接影响锂电池的使用寿命和安全性能。不论是圆柱形锂电池还是方形锂电池均需要卷绕电芯。
[0045]
参照图1所示，图1是现有技术中卷针卷绕的电芯截面示意图。相关技术中，通常采用卷针来对锂电池的电芯进行卷绕，其中，卷针包括两个相对设置的半针，两个半针分别为半圆柱形，两个半针之间留有供隔膜101穿过的间隙，在卷绕电芯时，首先将隔膜101穿入到两个半针之间的间隙中，接着两个半针夹紧隔膜101并旋转，隔膜101就会在两个半针的周壁上卷绕形成电芯100。
[0046]
这样卷绕出来的锂电池电芯100，在将两个半针拔出后，中心孔102处会留有横向隔膜101(例如图1中示出的沿中心孔102直径处的横向隔膜101)，这会导致在对中心孔102进行插针底焊时，插针可能戳破隔膜101，从而导致电芯100报废。因此，在电芯100卷绕完成后，需要对电芯100的中心孔102进行烫孔处理，以将中心孔102内的隔膜101处理到中心孔102的内周壁上，才能进行底焊。这样又增加了电芯100的加工工序，且容易导致中心孔102堵塞，造成产品的成品率较低。
[0047]
针对上述相关技术中加工生产锂电池电芯100存在的技术问题，本申请实施例提供了一种电芯卷针，主要思路是将卷针的两个半针厚度设置成不相等，具体在其中一个半针上设置一个凸出部，另一个半针上设置一个凹陷部；凸出部延伸进入凹陷部，并让凸出部的侧壁与凹陷部的侧壁之间保持一个隔膜可以穿入的间隙，这样在卷绕电芯时，隔膜穿入该间隙中，凸出部会将隔膜抵顶偏离中心孔中心位置，即中心孔中心处的隔膜会偏心向中心孔的内周壁一侧，不会对后续点焊造成影响，能够简化电芯加工工序，提高电芯质量和成品率。
[0048]
第一个方面，参照图2所示，图2是本申请实施例提供的电芯卷针的整体结构示意图。本申请实施例提供了一种电芯卷针10，包括：手柄11和卷针本体12。
[0049]
手柄11可以供卷绕工人手持，也可以安装在电芯卷绕机上。在手柄11上可以设置有固定安装孔，这样手柄11可以通过螺钉、螺杆或者螺栓等固定件安装在电芯卷绕机上。
[0050]
可以理解的是，在手柄11上也可以设置花键槽或者花键，通过花键槽或者花键与电芯卷绕机相对固定安装。
[0051]
卷针本体12的一端与手柄11的端部连接；卷针本体12包括相对设置的第一针体121和第二针体122，第一针体121和第二针体122间隔设置。
[0052]
具体的，卷针本体12可以是与手柄11的端部固定连接，以图2作为示例进行说明，卷针本体12可以是从手柄11的端部沿手柄11的轴向向外延伸形成，即卷针本体12可以是与手柄11一体成型得到。
[0053]
其中，第一针体121朝向第二针体122的一侧设有凸出部1211，第二针体122朝向第一针体121的一侧设有凹陷部1221，凸出部1211延伸至凹陷部1221内，并与凹陷部1221的内壁具有间隙13，间隙13用于供隔膜穿入，隔膜在卷针本体12上卷绕后形成电芯。
[0054]
具体的，凸出部1211与第一针体121可以是同轴心的半圆柱，凸出部1211的半径或直径略小于第一针体1211的半径或者直径。即凸出部1211可以是第一针体1211上从平面上向第二针体122凸出的偏心凸部。而凹陷部1221可以是第二针体122的平面向背离第一针体121一侧凹陷形成。
[0055]
在一些可能的方式中，第二针体122也可以是一弧形薄片，弧形薄片的凹面覆盖在凸出部1211的一侧，并与凸出部1211的侧壁保留间隙13。
[0056]
可选的，本申请实施例中，第一针体121和第二针体122的周壁可以合围成圆柱状的卷针本体12。圆柱状的卷针本体12的周壁可以是经过抛光打磨的光面或者镜面。具体的，第一针体121和第二针体122均可以是不锈钢材质制成，这样能够减小第一针体121和第二针体122与隔膜101之间的摩擦力，方便电芯100卷绕完成后从卷针本体12上卸下。同时，还能够保证第一针体121和第二针体122的强度。
[0057]
在一些可能的示例中，第一针体121和第二针体122的周壁上还可以涂覆纳米材料，通过涂覆纳米材料来减小第一针体121和第二针体122与隔膜101之间的摩擦力。
[0058]
可以理解的是，在凸出部1211和凹陷部1221的侧壁也可以是抛光打磨的光面或者涂覆纳米材料。
[0059]
作为一种具体示例，本申请实施例中，第一针体1211和第二针体1221的表面粗糙度小于或等于1.0μm。当然，凸出部1211和凹陷部1221的表面粗糙度可以与第一针体121或者第二针体122的表面粗糙度相同。
[0060]
本申请实施例中，通过在第一针体121朝向第二针体122的一侧设置凸出部1211，并在第二针体122朝向第一针体121的一侧设置凹陷部1221，并让凸出部1211延伸进入凹陷部1221内；这样，在卷绕电芯100时，由于凹陷部1221会避让隔膜101，而凸出部1211会抵顶隔膜101，因此，中心孔102处的隔膜101被凸出部1211抵顶到中心孔102的内周壁上，在完成电芯100的卷绕后，能够直接进行底焊，不需要对中心孔102进行烫孔处理，能够简化电芯100的加工工序，提高电芯质量和成品率。
[0061]
进一步的，参照图3-图7所示，图3是图2中a处的局部放大视图，图4是本申请实施例提供的电芯卷针的爆炸结构示意图，图5是沿图2中b方向观察的示意图，图6是沿图2中c方向观察的示意图，图7是沿图4中d方向观察的示意图。
[0062]
本申请实施例中，在第一针体121朝向第二针体122的一侧设有第一引导面1212，第一引导面1212连接第一针体121的周壁和所述凸出部1211；第一引导面1212用于引导隔膜穿入间隙13内。
[0063]
具体的，第一引导面1212有两个，两个第一引导面1212分别位于凸出部1211的两侧，并关于凸出部1211对称设置。
[0064]
通过设置第一引导面1212，这样能够减小隔膜101在穿入间隙13时受到的阻力，能够方便隔膜101的穿入，避免了隔膜101与凸出部1211的撞击，有效保护隔膜101不被破坏，提高了电芯的成品率。
[0065]
同时，由于第一引导面1212，穿入间隙13内的隔膜101沿第一引导面1212、凸出部1211的侧壁以及另一个第一引导面1212形成弯折，这样的弯折能够避免隔膜101的脱出，即两个第一引导面1212在卷绕时能够对隔膜101形成支撑，保证了卷绕的顺利进行。
[0066]
进一步的，第一引导面1212与凸出部1211的侧壁的夹角大于或等于90
°
。
[0067]
也就是说，本申请实施例中，第一引导面1212主要是避免隔膜101在穿入间隙13时的行进路径上出现较大的转角，保证了隔膜101能够顺利穿入到间隙13中。
[0068]
在一些可能的示例中，第一引导面1212与凸出部1211圆滑过渡。
[0069]
这样，第一引导面1212与凸出部1211的侧壁之间不会有突兀的转角，保证了隔膜101能够顺利穿入到间隙13中。
[0070]
进一步的，在第二针体122上设有第二引导面1222，第二引导面1222连接第二针体122的周壁与凹陷部1221；第二引导面1222与第一引导面1212正对设置。
[0071]
具体的，第二引导面1222的设置方式可以与第一引导面1212和相同，本申请实施例中对此不再赘述。
[0072]
可选的，第一针体121的周壁和第二针体122的周壁合围成圆柱状的卷针本体12，卷针本体12的直径l1为3.0～4.0mm。
[0073]
进一步的，第一针体121与凸出部1211的径向厚度之和l2为2.3～2.7mm，间隙13的大小为0.1～0.3mm，第二针体122的径向厚度l3为0.6～1.0mm。
[0074]
可以理解的是，卷针本体12的直径、第一针体121与凸出部1211的径向厚度之和、间隙13的大小以及第二针体122的径向厚度可以根据示例生产需要进行调整。
[0075]
在一种具体示例中，以生产18650型号的锂离子电池为例，本申请实施例中的卷针本体12的直径可以是3.5mm；第一针体121与凸出部1211的径向厚度之和为2.5mm；间隙13的大小为0.2mm；第二针体122的径向厚度为0.8mm。
[0076]
可选的，本申请实施例中，手柄11包括第一手柄111和第二手柄112；第二手柄112设置在第一手柄111上；第一针体121与第一手柄111连接，第二针体122与第二手柄112连接。
[0077]
具体的，可以在第一手柄111上开设固定孔；同时在第二手柄112上也开设固定孔，第二手柄112通过螺栓、螺杆或者螺钉等固定在第一手柄111上。
[0078]
在一些可能的方式中，第一手柄111的端部具有避让部1111，避让部1111由第一手柄111的周壁沿径向凹陷形成，第二手柄112设置在避让部111上。
[0079]
这样，第二手柄112安装在第一手柄111上后，能够与第一手柄111构成一个完整的圆柱形手柄结构，保证了手柄11整体外观的完整性和观感。
[0080]
参照图8所示，图8是本申请实施例提供的电芯卷针卷绕的电芯截面示意图。
[0081]
本申请实施例提供的电芯卷针10在具体使用时，首先将隔膜101穿入间隙13，在穿入时，经过第一引导面1212或者第二引导面1222能够方便的穿入到间隙13中，并在第一引导面1212和第二引导面1222的支撑下形成弯折，能够避免隔膜101从间隙13中脱出；然后，转动手柄11，隔膜101在卷针本体12的周壁上卷绕，形成电芯100。在将电芯100从卷针本体12上卸下后，由于凸出部1211和凹陷部1221的共同作用，如图8所示，中心孔102处的隔膜101被抵顶到中心孔102的内周壁上。从而电芯100可以直接进行底焊，不需要对中心孔102进行烫孔处理，能够简化电芯100的生产制造工序，提高电芯100的成品率。
[0082]
第二个方面，本申请实施例还提供了一种电芯卷绕机，包括本申请第一个方面任一可选实施例提供的电芯卷针10。该电芯卷绕机能够简化电芯100的生产制造工序，提高电芯100的成品率。
[0083]
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。