圆柱形锂离子电池电芯装配的保形方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于圆柱形锂离子电池单体制作技术领域，特别是涉及一种圆柱形锂离子 电池电芯装配的保形方法。
【背景技术】
[0002] 在目前圆柱形锂离子电池单体制作环节，圆柱电芯制备采用卷绕成形，即依次将 极板a、隔膜a，极板b，隔膜b组成的多层材料（从内侧到外侧）卷绕在芯骨上。各材料以 等速（阿基米德）螺线的曲线形成近似圆柱体的电堆，到达一定的尺寸（或容量）后，再 以隔膜ab缠绕数圈，接缝处黏贴胶带后形成电芯体，等待置入壳体装配。由于电芯最外层 轮廓不是标准圆形，电池单体组装时，壳体内通过预留出电芯满足置入壳体的余量，凭借注 液、化成后其自身的膨胀特性，达到填充不同装配间隙的效果。而圆柱形锂离子电池的壳体 通常选用硬壳类金属管材，内壁较为接近标准的圆形（可测、可控）。所以，目前的工艺技术 路线将会造成电芯圆周不同转角区域的松紧度差异较大（与之对应微观物理特性是内应 力的分布），降低了极板电流密度和极耳的布置效果，加大了电池单体性能的离散度，影响 电池的电化学反应。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决【背景技术】中存在的技术问题，提供了一种保证装配到电池壳中的圆 柱形电芯为标准圆形，降低电芯不同转角区域松紧度的差异，提高极板电流密度的一致性 和极耳布置效果，减小电池单体性能的离散度，提高电池电化学反应，并且工艺简单的圆柱 形锂离子电池电芯装配的保形方法。
[0004] 本发明包括如下技术方案：
[0005] 圆柱形锂离子电池电芯装配的保形方法，其特点是：包括以下制作步骤：
[0006] 步骤1 :卷绕电芯
[0007] ⑴分别制出一片内侧极板、内侧隔膜、外侧极板和外侧隔膜；所述内侧极板和外侧 极板中有一片作为正极片、另一个作为负极片；
[0008] ⑵沿轴向方向，自内至外同时将内侧极板、内侧隔膜、外侧极板、外侧隔膜卷绕成 一体构成柱形电芯，所述柱形电芯中极板或隔膜各自端面的形状均为阿基米德螺线状； [0009] 步骤2 :柱形电芯的调整过程
[0010] 步骤1⑵制成的柱形电芯置入电池壳前或置入电池壳过程中，通过复数种衬层作 为填充材料，将置入电池壳后的柱形电芯调整至标准圆柱状，完成本发明圆柱形锂离子电 池电芯装配的保形过程。
[0011] 本发明还可以采用如下技术措施：
[0012] 所述步骤2中复数种衬层包括两条宽度不同的胶带双衬层、一条硬膜单衬层、两 条宽度不同的金属箔双衬层和一条柔性膜单衬层。
[0013] 所述柱形电芯调整的过程为：
[0014] ⑴以所述柱形电芯的轴心线为回转中心，以柱形电芯卷绕的最终结束点开始，沿 卷绕方向，在柱形电芯上先后黏贴小宽度、大宽度的两条胶带双衬层，两条胶带双衬层的长 度方向沿柱形电芯轴向方向的中心对称，圆周上胶带的结束棱边分别对应角度为84°和 120。；
[0015] ⑵在所述硬膜单衬层两端黏贴631S胶带，形成"H"形结构，以所述柱形电芯的轴 心线为回转中心，以柱形电芯中内侧极板的结束点开始作为〇°，沿卷绕方向，将硬膜单衬 层两端黏贴在柱形电芯上，硬膜单衬层两端与柱形电芯两端对齐，圆周上硬膜单衬层宽度 中心对应角度为313° ;
[0016] ⑶电池单体壳体清洗完成后，在所述壳体内壁先后黏贴小宽度、大宽度的两条金 属箔双衬层，黏贴的位置为以设定柱形电芯置入壳体的位置为基准，以金属箔双衬层长度 方向偏置柱形电芯负极耳端5-8mm，柱形电芯的轴心线为回转中心，从内侧极板结束点开始 作为0°，沿卷绕方向，小宽度的金属箔双衬层起始棱边对应的转角为50°、大宽度的金属 箔双衬层中心对应转角45° ;
[0017] ⑷按照所述设定柱形电芯置入壳体的位置将柱形电芯置入壳体，以柱形电芯的轴 心线为回转中心，从内侧极板结束点开始作为〇°，沿卷绕方向，在柱形电芯与电池单体壳 体之间的缝隙里置入所述柔性膜单衬层，柔性膜单衬层的结束棱边对应角度为180°，裁去 柔性膜单衬层裸露的部分，即完成柱形电芯调整的过程。
[0018] 所述内侧极板为正极板，正极板的基材为铝箔，铝箔上的活性材料为钴酸锂，铝箔 的长X宽X厚=4350mmX 133mmX 145 μ m ;所述外侧极板为负极板，负极板的基材为铜 箔，铜箔上的活性材料为MCMB，铜箔的长X宽X厚=4460mmX138mmX143ym;所述内 侧隔膜和外侧隔膜的基材均为PP/PE/PP的Celgard三层复合膜，内侧隔膜和外侧隔膜的 长X宽X厚相同，并且均大于5250_^15511111^38以111;所述胶带双衬层为两条6313聚 酰亚胺胶带，其中一条胶带双衬层的尺寸为长X宽X厚=145mmX7mmX50um、另一条胶 带双衬层的长X宽X厚=145mmX22mmX50um;所述硬膜单衬层为一条长X宽X厚= 155mmX4mmX25um的Kapton CR25聚酰亚胺薄膜；所述金属箱双衬层为两条亚化D84纯错 箔胶带，其中一条金属箔双衬层的尺寸为长X宽X厚=150mmX6mmX80um、另一条金属箔 双衬层的尺寸为长X宽X厚=150mmX8mmX80um ;所述柔性膜单衬层为一条长X宽X 厚=190_X25_X 10um 的 LLD-PE-10 保鲜膜。
[0019] 本发明具有的优点和积极效果：
[0020] 1、本发明在电池单体置入壳体前或过程中，通过有选择性的在柱形电芯外圆周或 壳体内，将不同厚度、不同宽度、不同层数的衬层材料作为填充材料置于电芯与壳体之间的 缝隙中，调整柱形电芯局部与壳体内壁的间隙值，起到支撑、定位的双重作用，修正了柱形 电芯轮廓上不完善的区域，调整的位置点趋近于理想包络圆，保证了装配到电池壳中的柱 形电芯为标准的圆柱形电芯；
[0021 ] 2、采用本发明装配成电池后，可规划、调整电芯膨胀的变化方向、最终大小，控制 了电池工作时内应力的分布，有效降低了电芯不同转角区域的松紧度差异，减小了电池极 板在长度上的电化学反应周期性波动，提高了极板电流密度的一致性和极耳布置的效果， 减小了电池单体性能的离散度，最终提高了电池的电化学反应。
[0022] 3、本发明工艺简单、可靠，通过微调有效提高了批次电池单体质量的一致性。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明制作的圆柱形锂离子电池电芯的轴向端面示意图；
[0024] 图2为本发明制作的圆柱形锂离子电池电芯三维径向剖视示意图。
[0025] 图中的标号分别为：1 -内侧极板；2-内侧隔膜；3-外侧极板；4-外侧隔膜；5-圆 柱形电芯；6-胶带双衬层；7-硬膜单衬层；8-金属箔双衬层；9-柔性膜单衬层。
【具体实施方式】
[0026] 为能进一步公开本发明的
【发明内容】
、特点及功效，特例举以下实例详细说明如下。
[0027] 圆柱形锂离子电池电芯装配的保形方法，步骤包括：
[0028] 步骤1:卷绕柱形电芯
[0029] ⑴分别制出一片内侧极板、内侧隔膜、外侧极板和外侧隔膜；所述内侧极板和外侧 极板中有一片作为正极片、另一个作为负极片；
[0030] ⑵沿轴向方向，自内至外同时将内侧极板、内侧隔膜、外侧极板、外侧隔膜卷绕成 一体构成柱形电芯，所述柱形电芯中极板或隔膜各自端面的形状均为阿基米德螺线状。
[0031 ] 本发明的创新点包括步骤2 :
[0032] 步骤2 :柱形电芯的调整过程
[0033] 步骤1⑵制成的柱形电芯置入电池壳前或置入电池壳过程中，通过复数种衬层作 为填充材料，将置入电池壳后的柱形电芯调整至标准圆柱状，完成本发明圆柱形锂离子电 池电芯装配的保形过程。
[0034] 本发明的创新点还包括以下过程：
[0035] 所述步骤2中复数种衬层包括两条宽度不同的胶带双衬层、一条硬膜单衬层、两 条宽度不同的金属箔双衬层和一条柔性膜单衬层；
[0036] 所述柱形电芯调整的过程为：
[0037] ⑴以所述柱形电芯的轴心线为回转中心，以柱形电芯卷绕的最终结束点开始，沿 卷绕方向，在柱形电芯上先后黏贴小宽度、大宽度的两条胶带双衬层，两条胶带双衬层的长 度方向沿柱形电芯轴向方向的中心对称，圆周上胶带的结束棱边分别对应角度为84°和 120。；
[0038] ⑵在所述硬膜单衬层两端黏贴631S胶带，形成"H"形结构，以所述柱形电芯的轴 心线为回转中心，以柱形电芯中内侧极板的结束点开始作为〇°，沿卷绕方向，将硬膜单衬 层两端黏贴在柱形电芯上，硬膜单衬层两端与柱形电芯两端对齐，圆周上硬膜单衬层宽度 中心对应角度为313° ;
[0039] ⑶电池单体壳体清洗完成后，在所述壳体内壁先后黏贴小宽度、大宽度的两条金 属箔双衬层，黏贴的位置为以设定柱形电芯置入壳体的位置为基准，以金属箔双衬层长度 方向偏置柱形电芯负极耳端5-8mm，柱形电芯的轴心线为回转中心，从内侧极板结束点开始 作为0°，沿卷绕方向，小宽度的金属箔双衬层起始棱边对应的转角为50°、大宽度的金属 箔双衬层中心对应转角45° ;
[0040] ⑷按照所述设定柱形电芯置入壳体的位置将柱形电芯置入壳体，以柱形电芯的轴 心线为回转中心，从内侧极板结束点开始作为0°，沿卷绕方向，在柱形电芯与电池单体壳 体之间的缝隙里置入所述柔性膜单衬层，柔性膜单衬层的结束棱边对应角度为180°，裁去 柔性膜单衬层9裸露的部分，即完成柱形电芯调整的过程。
[0041] 所述内侧极板为正极板，正极板的基材为铝箔，铝箔上的活性材料为钴酸锂，铝箔 的长X宽X厚=4350mmX 133mmX 145 μ m ;所述外侧极板为负极板，负极板的基材为铜 箔，铜箔上的活性材料为MCMB，铜箔的长X宽X厚=4460mmX138mmX143ym;所述内 侧隔膜和外侧隔膜的基材均为PP/PE/PP的Celgard三层复合膜，内侧隔膜和外侧