一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构及测试方法与流程

本发明涉及圆柱锂电池冲击测试的，特别是一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构及测试方法。

背景技术：

1、对于圆柱形锂离子电池的使用范围广泛，锂电池在使用过程中电芯会受到外力碰撞或挤压后，产生形变并导致电芯内部短路，如热量无法及时散出，会导致电芯内部热失控，严重时会起火爆炸。因此在圆柱形锂离子电池的生产测试过程中，需要对锂电池进行重物冲击测试，用于测试锂电池电芯的安全性。

2、目前关于改善重物冲击测试的研究主要从结构与材料方面进行改进，如专利cn104882578 b在结构中插入一种新型钢针来解决挤压而导致的内部短路，但会增加电芯成本，降低能量密度；专利cn 206313003 u主要在隔膜上涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯保护层来增加隔膜机械性能，保护电池的内部结构免遭破坏，但其对电芯的电化学性能造成不利影响。目前通过增强结构强度如增强铜铝箔与隔膜强度存在问题，如受材料本身及其工艺限制，在强度提升方面存在临界点；由于电芯通过方式可能存在多种通过方式，会导致通过的不确定性，；新材料的开发会带来成本的极速上升等。

3、锂离子电芯的传统湿法pe隔膜结构，在md纵向与td横向的方向强度差异较小，受外力冲击时，极组不会形成断裂，只有局部几个点形成短路，导致热量聚集而无法及时散开，引起电芯失效；传统干法pp膜缺少内层pe膜，电芯极片无法达到“小而密”的短路状态。本发明主要通过改进电池隔膜的设计，在不改变电池的电化学体系基础上，对电芯安全性能进行提升，从而改善锂离子电池的重物冲击性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构及测试方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构，所述电芯采用第一隔膜材质或第二隔膜材质，所述第一隔膜材质为pp/pe/pp结构，所述第二隔膜材质为pe结构，采用第二隔膜材质时所述电芯的pe膜在控制td方向的强度低于md方向的强度。

3、更进一步的技术方案是，当电芯的隔膜为pp/pe/pp结构时，采用单法干拉工艺。

4、更进一步的技术方案是，当电芯的隔膜为pe结构时，采用湿法工艺，所述电芯的pe膜在td方向的强度为300～800kgf/cm2。

5、一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构的测试方法，包括以下步骤：

6、(1)对圆柱型锂离子电芯卷绕时使用pp/pe/pp隔膜，组装成圆柱18650或21700电芯，进行重物冲击测试，并与传统pp隔膜电芯进行对比测试；

7、(2)对圆柱型锂离子电芯卷绕时使用低td强度的pe隔膜，组装成圆柱18650或21700电芯，进行重物冲击测试，并与传统pe隔膜电芯进行对比测试。

8、本发明具有以下优点：

9、本发明提出一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构及测试方法，通过对电芯隔膜进行优化设计，隔膜材质采用pp/pe/pp结构，使进行重物冲击时，内层pe膜具有一定强度，使电芯极片状态达到“小而密”的短路状态，采用pe结构时，对于pe膜控制td方向强度低于md方向强度，当卷芯受到外力撞击时，极组能够断成两截，短路点均匀分布，使热量能过分散释放，避免热集中，从而通过重物冲击测试。

技术特征：

1.一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构，其特征在于：所述电芯采用第一隔膜材质或第二隔膜材质，所述第一隔膜材质为pp/pe/pp结构，所述第二隔膜材质为pe结构，采用第二隔膜材质时所述电芯的pe膜在控制td方向的强度低于md方向的强度。

2.根据权利要求1所述的一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构，其特征在于：当电芯的隔膜为pp/pe/pp结构时，采用单法干拉工艺。

3.根据权利要求1所述的一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构，其特征在于：当电芯的隔膜为pe结构时，采用湿法工艺，所述电芯的pe膜在td方向的强度为300～800kgf/cm2。

4.根据权利要求1所述的一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种改善重物冲击性能的圆柱锂电池电芯结构及测试方法，所述电芯采用第一隔膜材质或第二隔膜材质，所述第一隔膜材质为PP/PE/PP结构，所述第二隔膜材质为PE结构，采用第二隔膜材质时所述电芯的PE膜在控制TD方向的强度低于MD方向的强度。本发明使进行重物冲击时，如选用第一隔膜，内层PE膜具有一定强度，使电芯极片状态达到“小而密”的短路状态，如选用第二隔膜，通过PE膜控制TD方向强度低于MD方向强度，当卷芯受到外力撞击时，TD方向因为强度较低，使短路点均匀分布，避免热集中，从而通过重物冲击测试。

技术研发人员：李斌青,孙新科,吴正杰
受保护的技术使用者：郑州比克电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15