本发明涉及一种卷绕式电芯的定型方法及定型装置。具体而言，本发明涉及一种使用电流从内部加热卷绕式电芯的定型方法以及相应的定型装置。
背景技术：
随着科学技术的发展，人们对新能源和储能装置的要求也日益提高。锂离子电池由于其优异的能量密度、功率密度、循环性能等优点成为了在便携式移动设备、电动车等相当广泛的领域内的常见且适用的能源。
锂离子电池的电芯由多层交替布置且由隔膜隔开的正、负极形成，一般有卷绕式、叠片式和制袋式的结构，由于生产效率和良品率的原因，卷绕式电芯成为了常见的电芯结构。
卷绕式电芯在制备过程中包括热压定型工艺，即，在卷绕结束后，通过加热加压，使得电芯整体粘合定型。
在常规的热压装置中，加热是通过热压板的热传导、热风对流等方式进行，加热效率低且加热不均匀，导致生产率、良品率低。特别是对于动力电池电芯等大容量、大体积的电芯来说，加热效率更低。
cn206301895u公开了一种热压电芯方法，其通过将电芯置于交变磁场中对电芯进行加热，该方法可以一定程度上减少加热时间，然而在开放的空间内通过感应电流的方式加热，能量利用率不高。
因此，仍然需要快速、方便且效果好的定型方法以进一步提高锂离子电池的生产率。
技术实现要素：
本发明的发明人在仔细考虑了卷绕式锂离子电芯的结构和特点后，发现可以通过通电来加热集流体，并在此基础上完成了本发明。
本发明的一个目的是提供一种使卷绕式电芯定型的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于该定型工艺的定型装置。
根据本发明的一个实施方式，其提供了一种使卷绕式电芯定型的方法，包括：在卷绕式电芯内部的同极集流体上产生电流以加热电芯的同时或之后使电芯定型。
在根据本发明的方法中，在卷绕式电芯内部的同极集流体上产生电流的方法可以如下进行：
在所述卷绕式电芯中，正极集流体和负极集流体各自包括在卷绕前位于集流体两端，且在卷绕后分别位于卷芯中间和最外侧的正极集流体内侧部分21、正极集流体外侧部分22、负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32，
将正极集流体内侧部分21和正极集流体外侧部分22分别与电源的正负极相连；或者将负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32分别与电源的正负极相连；或者将正极集流体内侧部分21和正极集流体外侧部分22分别与电源的正负极相连，同时将负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32分别与电源的正负极相连，以产生电流。
用于产生电流的电源的电压可以根据工艺要求而确定。优选地，所述电源为3-100v的直流电源。在所述电源的电压低于3v的情况下，可能存在加热速度慢，不能有效提高定型效率的问题，在所述电源的电压高于100v的情况下，可能存在加热速度太快导致温度不可控的问题。在根据本发明的方法中，加热电芯的温度可以根据需要而确定，优选将电芯加热到40-100℃的温度。在温度低于40℃的情况下，可能存在加热不充分，不能有效提高定型效率的问题，在温度高于100℃的情况下，可能存在温度太高使得粘合剂熔化的问题。
在根据本发明的方法中，电芯的定型可以用压板进行。
由于本发明的电芯已通过产生电流的方式被加热，因此，压板可以不具有加热作用，或者仅起到辅助加热的作用。
因此，压板的温度可以根据需要而确定，优选可以预先加热至60-100℃。在温度低于60的情况下，可能存在电芯外层被压板降温，而导致电芯外层的定型效果差的问题，在温度高于100℃的情况下，可能存在温度太高使得粘合剂熔化的问题。
所述压板加压的压力可以根据需要而确定，例如可以在1mpa-10mpa的压力下进行。在压力低于1mpa的情况下，可能存在定型不良的问题，即极片与隔膜间粘结力不够，易脱落；在压力高于10mpa的情况下，可能存在隔膜或极片破损的问题。
所述电芯定型进行的时间可以根据需要而确定，例如可以进行5-40秒。
根据本发明的方法还可以包括：在产生电流之后，检测电芯的温度，并在达到报警温度时切断电流。
优选地，所述报警温度是80-100℃。
根据本发明的另一个实施方式，其提供了一种用于定型卷绕式电芯的定型装置，该装置包括：
平行相对布置的第一和第二压板，用于将电芯置于两者之间对电芯加压；
压板驱动装置，其连接至第一和第二压板以驱动压板，和
通电加热装置，其包括电源、控制器和导电件；所述控制器连接至电源，用于控制电源的通断；所述导电件将正极集流体内侧部分21和正极集流体外侧部分22通过控制器分别与所述电源的正负极相连；或者将负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32通过控制器分别与所述电源的正负极相连；或者将正极集流体内侧部分21和正极集流体外侧部分22通过控制器分别与所述电源的正负极相连，同时将负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32通过控制器分别与所述电源的正负极相连。
优选地，所述定型装置还可以包括：
温度探测器，其连接至控制器，并用于探测电芯的温度，
其中，所述温度探测器探测到电芯的温度达到预定温度时向所述控制器发出信号断开所述电源的连接。
优选地，给电芯通电的同时对电芯加压，从而使压力和电流同时施加到电芯。
在一个实施方式中，在第一和/或第二压板上集成了导电件的一部分，从而在压板向下加压时导通由电源、导电件和正/负极集流体组成的电路，从而在加压的同时加热，并且在热压到适当的温度后使压板脱离电芯，则所述电路同时断开，从而停止加热。
有益效果
根据本发明的方法，可以简单快速地使电芯定型，提高生产效率。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式的定型装置的示意图。
图2为根据本发明的另一个实施方式的定型装置的模拟电路图。
图3为本发明中所述的卷绕式电芯的示意图。
附图标记：
100：上压板200：下压板
300：液压机400：通电加热装置
401：电源402：控制器
403：导电件500：温度探测器
10：隔膜20：正极片
21：正极集流体内侧部分22：正极集流体外侧部分
30：负极片31：负极集流体内侧部分
32：负极集流体外侧部分1：电芯
具体实施方式
为使本领域具有普通知识的人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及申请专利范围中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，皆具有本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其他任何类似用语均属于开放性连接词(open-endedtransitionalphrase)，其意欲涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有复数要素的一组合物或制品并不仅限于本文所列出的这些要素而已，而是还可包括未明确列出但却是该组合物或制品通常固有的其他要素。除此之外，除非有相反的明确说明，否则用语“或”是指涵盖性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一种情况均满足条件“a或b”：a为真(或存在)且b为伪(或不存在)、a为伪(或不存在)且b为真(或存在)、a和b均为真(或存在)。此外，在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”的解读应视为已具体公开并同时涵盖“由…所组成”及“实质上由…所组成”等封闭式或半封闭式连接词。
以下具体实施方式本质上仅是例示性，且并不欲限制本发明及其用途。此外，本文并不受前述现有技术或发明内容或以下具体实施方式或实施例中所描述的任何理论的限制。
图3示出了本发明中所述的卷绕式电芯的示意图，其中，正极片20和负极片30各自包括在卷绕前位于集流体两端，且在卷绕后分别位于卷芯中间和最外侧的正极集流体内侧部分21、正极集流体外侧部分22、负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的定型装置的示意图，其中，该装置包括：平行相对布置的上压板100和下压板200，用于将电芯置于两者之间对电芯加压；液压机300，其连接至上压板100，通电加热装置400，其包括彼此电连接的电源401，控制器402和导电件403；所述导电件403将负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32通过控制器402连接到电源401。
虽然图1设置了导电件403的该连接方式，但由于电芯的正负极片是均匀分布，因此，导电件403也可以连接到正极集流体内侧部分21和正极集流体外侧部分22。
所述定型装置还包括位于下压板处的温度探测器500，其连接至控制器，并用于探测电芯的温度，从而在探测到电芯的温度达到预定温度时向所述控制器402发出信号断开与所述电源401的连接。
虽然图1中的温度探测器设置在下压板处，但其并不限于此，还可以在其他位置设置其他形式的温度探测器，只要其可以测得电芯温度并向控制器发出信号即可。例如，可以在任何可观测位置设置红外温度探测器。
图2示出了根据本发明的另一个实施方式的定型装置的模拟电路图，其中，上压板集成了导电件403的一部分，从而在压板向下加压时导通由电源、导电件和正极集流体组成的电路，以及另一条由电源、导电件和负极集流体组成的电路，从而在加压的同时加热。并且在热压到适当的温度后抬起上压板，则所述电路同时断开。
图3给出了本发明所述的卷绕式电芯1的示意性结构图，在所述卷绕式电芯中，正极集流体和负极集流体各自包括在卷绕前位于集流体两端，且在卷绕后分别位于卷芯中间和最外侧的正极集流体内侧部分21、正极集流体外侧部分22、负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32。
以下将根据具体实施例描述本发明，但以下实施例仅用于说明的目的，而不限制本发明的范围。
实施例1
所使用的卷绕式电芯如图3所示。
如图1所示，将电芯1放在定型装置的下压板200上。温度探测器500放置在下压板处以测量电芯1的温度。
定型前，用导电件403将负极集流体内侧部分31和负极集流体外侧部分32通过控制器连接到电源，然后通过控制器使电路连通，从而对负极集流体加热，在温度探测器500检测到温度达到80℃时，其向控制器402发信号使电路断开，停止加热。随后控制液压机300驱动上压板下压，调节加压的压力为3mpa，加压时间为10秒。
实施例2
电芯结构与实施例1中的相同。
如图2所示，将电芯放在定型装置的下压板200上。
定型前，用导电件403将正极集流体内侧部分21和负极集流体内侧部分31分别连接到两组电源的一极，且导电件403的一部分集成在上压板100的与正极集流体外侧部分22和负极集流体外侧部分32相对的位置。
在定型时，启动液压机300驱动上压板下压，从而使得导电件403分别连接到正极集流体外侧部分22和负极集流体外侧部分32，以使两个电路分别连通，从而在加压的同时对集流体(从而对电芯)加热。在3mpa压力下加热15秒后，控制液压机300驱动上压板抬起，两个电路同时断开。
虽然实施例1和实施例2中给出了本发明的示例性的实施方式，但本领域技术人员可以理解，对本发明而言，还可以有许多其他的实施方式。例如，通电加热步骤可以在定型步骤之前完成。又例如，所述压板可以仅对负极集流体电极加热、仅对正极集流体电极加热、或者同时加热正极集流体和负极集流体电极。例如，对于仅在卷芯中有单极耳的电芯来说，所述内侧部分可以是极耳，所述外侧部分可以是卷绕后在外侧的相同电极的任意未涂布的部分，其只要在通电加热时，能够使得电流流过整个电极以均匀加热电芯即可。