专利名称：用于电池电芯卷绕的卷针装置及与卷针配套使用的中空支撑管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电池电芯卷绕的卷针装置及与卷针配套使用的中空支 撑管，属电池生产设备技术领域。
背景技术：
圆柱锂离子电池电芯的卷绕过程是通过卷绕设备将电池正极、负极极片以及二者 之间间隔的隔离膜以极小的距离卷绕在一起，这个过程是实现电池高体积能量密度的保 障，高的体积能量密度能够在有限的空间内承载更多能量的电池，使得电池在车载电源、 UPS电源、电动工具上的大量使用成为可能。卷绕设备的组件中，卷针的设计以及卷绕方式 对于制作出的电池性能具有很大的影响。在所有已公开的用于手动卷绕、半自动卷绕、全自动卷绕设备的卷针设计中，卷针 均被设计成第一卷针、第二卷针(主针、副针)，两部分组合为一个整体，将两层隔膜或同时 将两层隔膜以及正(负)极极片夹在第一卷针、第二卷针中间，然后将负(正)极片于卷绕外 层之后旋转至两极片被隔膜完全包裹是现有已公开卷针设计的电芯卷绕方式。卷绕完成 后，将卷针抽出时，需要将卷针弹开一定的间隙才能顺利地抽出，这就给卷芯松紧度带来一 定的影响，如果卷芯内松外紧就会使电池在工作过程中出现极片断裂的情况，降低成品率； 卷绕完成后的卷芯内部的空腔会使电池工作过程中由负极极片的体积效应造成内部结构 塌陷并引起电池极化，降低电池的使用性能，因此需要植入中心支撑管来保持卷芯正负极 片的距离一致，中国ZL200820074304. 2专利公开的《圆柱锂离子电池无缝中心支撑管》以 及中国ZL200920096546. 6专利公开的《一种可提高圆柱型锂离子电池安全性能的中心针》 均选择在卷绕后再植入中心支撑管，一方面如果支撑管直径太小，不能起到支撑的作用，其 另一方面如果支撑管太大则容易将卷芯最内部的隔膜挤压变形，造成电池二次损坏，中国 200510020899. 4专利公布的《圆柱形锂离子电池电芯的卷绕方法、电芯以及电池》中涉及一 种卷绕前植入的中心支撑管设计，这种设计仍是选择将隔膜被卷针夹紧后再植入中空支撑 管，操作比较麻烦，影响生产效率。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电芯卷绕方便、松紧度适宜，且结构简单的用于电 池电芯卷绕的卷针装置。本实用新型的另一目的是提供一种能够使卷绕的电池电芯获得支撑的与卷针配 套使用的中空支撑管。其技术方案是一种用于电池电芯卷绕的卷针装置，包括卷针、旋转基座和前端固 定装置，其特征在于所述卷针的中段为截面呈正方形的柱状体，截面呈正方形的柱状体上 固接有根部定位块，卷针的两端为圆柱体，其靠近根部定位块的一端圆柱体与旋转基座套 接并由螺栓连接固定，另一端圆柱体与前端固定装置套接。一种与卷针配套使用的中空支撑管，其特征在于所述中空支撑管的内腔为与卷 针中段的截面呈正方形的柱状体匹配结合的正方形孔，中空支撑管的外形呈圆柱体，圆柱体上轴向粘敷有条状的双面胶带。其技术效果是卷针中段采用截面呈正方形的柱状体，两端采用圆柱体的结构，既 便于其与中空支撑管的匹配安装衔接，又便于其与旋转基座和前端固定装置的安装连接， 还便于电芯的卷绕，避免了卷针与卷芯不同步卷绕的问题，且使电池极片以及隔膜的张力 更加柔和，卷绕出卷芯的松紧度更加精确；同时，在靠近旋转基座一端的截面呈正方形柱状 体的卷针上固接的根部定位块，既有利于在电芯卷绕时对植入的中空支撑管定位，又能够 减少员工在植入中空支撑管定位时的时间耽搁；第三，采用与卷针配套使用的中空支撑管， 使其在电芯卷绕时即植入到卷绕电芯的内部，连同电芯一起卷绕，一方面能有效的防止电 芯在卷绕过程中因隔膜张力不均勻所造成的隔膜褶皱或卷绕不齐的次品出现，有利于提高 成品率；另一方面植入的中空支撑管对卷绕的电芯可起到很好的支撑作用，避免电芯在以 后的工作过程中由于负极的呼吸效应而造成的内部塌陷所引起的极化问题，有效的提高了 电池使用的安全性。另外，本实用新型结构简单，使用方便，适用对电池电芯的手动卷绕、半 自动卷绕和全自动卷绕。
图1是本实用新型用于圆柱电池卷绕的卷针装置的结构示意图；图2是本实用新型与卷针配套使用的中空支撑管的结构示意图；图3是中空支撑管与电池极片隔膜结合卷绕状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本实用新型的实施方式如图1所示，用于电池电芯卷绕的卷针装置，包括卷针、旋转基座和前端固定装 置。卷针4的中段为截面呈正方形的柱状体，截面呈正方形的柱状体上固接有根部定位块 3。卷针的两端为圆柱体，其靠近根部定位块的一端圆柱体与旋转基座2套接并由螺栓1连 接固定，另一端圆柱体与前端固定装置5套接。上述卷针4中段为截面呈正方形的柱状体上固接的根部定位块3，有两种固接方 式一种是在制作时直接卷针中段截面呈正方形的柱状体和根部定位块通过熔铸将二者固 接为一整体；另一种是将根部定位块的内腔孔分成两部分一部分内腔孔设计为与卷针中 段截面呈正方形的柱状体匹配结合的正方形孔，另一部分内腔孔设计为螺纹圆孔。为此，则 需将靠近根部定位块的一端圆柱体设计为螺纹圆柱体，使之与根部定位块内腔的螺纹圆孔 部分匹配固接。上述卷针4和根部定位块3均选用不锈钢材质。如图2、3所示，与卷针配套使用的中空支撑管，中空支撑管6优选聚丙烯(PP)、聚 乙烯(PE)或聚四氟乙烯(PTFE)材质，其内腔为与卷针中段的截面呈正方形的柱状体匹配 结合的正方形孔，中空支撑管的外形呈圆柱体，其上轴向粘敷一条状的双面胶带8。双面胶 带选用耐酸以及有机溶剂浸泡的聚酰亚胺胶系或有机硅胶胶系等材质。 安装时，将旋转基座2的另一端与安装在卷绕设备平行滑轨上的伺服电机输出轴 连接，前端固定装置5安装在卷绕设备的机架上。使用时，固定在旋转基座上的卷针在平行滑轨的带动下向后退缩，使卷针前端的圆柱体退出前端固定装置，将中空支撑管6套入卷针4后，安装在旋转基座上的卷针在平行 滑轨的带动下向前延伸，使卷针前端的圆柱体进入前端固定装置。然后，将隔 膜7粘附在中 空支撑管轴向粘敷的双面胶带8上，盖上压块9使双面胶带与隔膜紧密粘连，即可进行电芯 的卷绕。卷绕结束，重复上述动作，先退出已卷绕的电芯，再植入中空支撑管至卷针上，进行 下一次的卷绕。
权利要求1.一种用于电池电芯卷绕的卷针装置，包括卷针、旋转基座和前端固定装置，其特征在 于所述卷针(4)的中段为截面呈正方形的柱状体，截面呈正方形的柱状体上固接有根部 定位块(3)，卷针的两端为圆柱体，其靠近根部定位块的一端圆柱体与旋转基座(2)套接并 由螺栓(1)连接固定，另一端圆柱体与前端固定装置(5)套接。
2.根据权利要求1所述的用于电池电芯卷绕的卷针装置，其特征在于所述卷针(4)和 根部定位块(3)均为不锈钢材质。
3.一种与卷针配套使用的中空支撑管，其特征在于所述中空支撑管(6)的内腔为与 卷针(1)中段的截面呈正方形的柱状体匹配结合的正方形孔，中空支撑管的外形呈圆柱体， 圆柱体上轴向粘敷有条状的耐腐蚀双面胶带(6)。
4.根据权利要求3所述的与卷针配套使用的中空支撑管，其特征在于所述中空支撑 管(6)为聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯材质。
5.根据权利要求3所述的与卷针配套使用的中空支撑管，其特征在于所述双面胶带 (8 )为耐酸以及有机溶剂浸泡的聚酰亚胺胶系或有机硅胶胶系材质。
专利摘要用于电池电芯卷绕的卷针装置及与卷针配套使用的中空支撑管，属电池生产设备技术领域。用于电池电芯卷绕的卷针装置，其卷针(4)的中段为截面呈正方形的柱状体，柱状体上固接有根部定位块(3)，卷针的两端为圆柱体，其靠近根部定位块的一端与旋转基座(2)套接并由螺栓(1)连接固定，另一端与前端固定装置(5)套接。与卷针配套使用的中空支撑管，其内腔为与卷针(1)中段的截面呈正方形的柱状体匹配结合的正方形孔，其外形呈圆柱体，圆柱体上轴向粘敷有条状的双面胶带(6)。电池电芯在卷绕时即植入中空支撑管，使电芯卷绕方便、松紧度适宜，避免了电池卷芯塌陷等不安全因素，适用对电池电芯的手动、半自动和全自动卷绕。
文档编号H01M10/0587GK201868529SQ20102059442
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月6日 优先权日2010年11月6日
发明者刘成士, 史松君, 宋金保, 宫璐, 王晨旭, 许二超 申请人:合肥国轩高科动力能源有限公司