專利名稱：鋰電池極芯的卷繞方法及用于該方法的卷針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池極芯的巻繞方法，尤其是涉及一種使極芯的巻繞 第一彎折處隔膜與極片間相對距離變大，緩解隔膜承受正負極片的壓力的鋰 電池極芯的巻繞方法。本發(fā)明還涉及一種用于巻繞鋰電池極芯的巻針，尤其是涉及一種使鋰電 池極芯的巻繞第一彎折處隔膜與極片間相對距離變大，緩解隔膜承受正負極 片的壓力的巻針。
背景技術(shù)：
自20世紀90年代鋰離子電池商品化以來，鋰離子電池以其高比能量、高 電壓、能量密度高等優(yōu)點已成為移動通訊、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的 主要電源之一?，F(xiàn)有的鋰電池按其形狀，主要分為平板型鋰電池和圓柱型鋰 電池。鋰電池極芯由正極極片、負極極片以及隔膜通過巻繞而成?，F(xiàn)有的平板型鋰電池極芯的巻繞方法為(1 )將下巻針固定在巻繞機的巻針固定座 上；(2 )將隔膜的中端平鋪在下巻針的夾持面上；(3 )將上巻針固定在巻繞機的巻針固定座上，使上、下巻針夾持隔膜；(4)巻針固定座順時針 旋轉(zhuǎn)一定角度，使隔膜與上巻針之間可插入負極片；(5 )將負極片巻繞首 端插入隔膜與上巻針之間；(6 )將正極片巻繞首端插入隔膜與下巻針之 間；(7 )巻針固定座繼續(xù)巻繞設(shè)定的圈數(shù)，使巻繞成的極芯符合所需的尺 寸；(8卩從巻針上取下巻繞完成的極芯。采用上述巻繞方法巻繞成的極 芯，巻繞第一彎折處的曲率是極芯曲率最大的位置，也是隔膜承受正極片和 負極片壓力最大的地方，極芯在此處易彎折成角，電池如果在濫用條件下所 形成的鋰枝晶在此處極易刺穿隔膜引發(fā)短路，導(dǎo)致熱失控，這也是鋰離子電 池潛在的安全性問題。中國實用新型專利200520000866. 9說明書公開了一種鋰離子電池的電極 片芯及包括該電極片芯的鋰離子電池，提出在巻繞第一彎折處增加隔膜的方 法，但增加的隔膜會使得極芯的厚度增加，從而使體積變大，造成體積能量
密度變低。中國實用新型專利200420105442. 4說明書公開了鋰電池極芯巻針，其橫向上具有兩端部及位于該兩端部之間的中間部，至少一個端部的厚度小于中 間部的厚度。這種巻針使巻繞出的極芯的第一彎折處的曲率得到改善，但是第一彎折處的隔膜承受正極片和負極片壓力最大的狀況沒有得到改善。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種使極芯的巻繞第一彎折處的隔膜承 受正極片和負極片壓力小的鋰電池極芯的巻繞方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的鋰電池極芯的巻繞方法，其步驟包括 (1 )將第一下巻針固定在巻繞機的巻針固定座上；(2 )將隔膜的中端平鋪在第一下巻針的夾持面上；(3 )將第一上巻針固定在巻繞機的巻針固定座上，使第 -上、第一下 巻針夾持隔膜；(4)巻針固定座旋轉(zhuǎn)一定角度，使該隔膜與第一上巻針之間可插入負極片；(5 )將負極片的巻繞首端插入隔膜與第一上巻針之間；(6 )將正極片的巻繞首端插入隔膜與第一下巻針之間；(7 )巻針固定座繼續(xù)巻繞設(shè)定的圈數(shù)，使巻繞成的極芯符合所需的尺寸；(8 :)從巻針上取下巻繞完成的極芯；其中，在所述步驟(5 )與步驟(6 )之間還包括以下步驟A. 將第二上巻針固定在巻針固定座上，使第一上巻針與該第二上巻針夾持隔膜和負極片的巻繞首端。作為本發(fā)明的一種改進，其中，在所述步驟(6 )和步驟(7 )之間還包括以下步驟B. 將第二下巻針固定在巻針固定座上，使第一下巻針與該第二下巻針夾持隔膜和正極片的巻繞首端。作為本發(fā)明的另一種改進，其中，其步驟包括 (1 )將第一下巻針固定在巻繞機的巻針固定座上； (2 )將隔膜的中端平鋪在第一下巻針的夾持面上；(3 )將第一上巻針固定在巻繞機的巻針固定座上，使第--上、第一下 巻針夾持隔膜；(4 )巻針固定座順時針旋轉(zhuǎn)90度至180度；(5 )將負極片的巻繞首端插入隔膜與第一上巻針之間；(6 )將正極片的巻繞首端插入隔膜與第一下巻針之間；(7 )巻針固定座繼續(xù)巻繞設(shè)定的圈數(shù)，使巻繞成的極芯符合所需的尺寸；(8)從巻針上取下巻繞完成的極芯； 其中，在所述步驟(6 )與步驟(7 )之間還包括以下步驟C. 將第二下巻針固定在巻針固定座上，使第一下巻針與該第二下巻針夾 持隔膜和正極片的巻繞首端。作為本發(fā)明的一種改進，其中，在所述步驟(5 )和步驟(6 )之間還包括以下步驟D. 將第二上巻針固定在巻針固定座上，使第一上巻針與該第二上巻針夾持隔膜和負極片的巻繞首端。本發(fā)明的鋰電池極芯的巻繞方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在將負極片的巻 繞首端插入隔膜與第一上巻針之間后，將第二上巻針固定在巻針固定座上， 使第一上巻針與第二上巻針夾持隔膜和負極片的巻繞首端，因此，巻繞成的 鋰電池極芯的中間較松，緩解了在巻繞第一彎折處隔膜承受正負極片的壓 力，同時外圍的電極片仍然貼實緊密，并不會影響電池的性能。本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種使鋰電池極芯的巻繞第一彎折處 的隔膜承受正極片和負極片壓力小的巻針。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于上述巻繞方法的巻針，包括第一上巻 針、第一下巻針，該第一上、第一下巻針的橫截面呈梯形，且該第一上、第一下巻針的橫截面形狀為上下對稱；該第一上、第一下巻針固定在巻針固定 座上后，該第一上、第一下巻針可夾持極芯隔膜；其中，還包括第二上巻 針；該第二上巻針的下邊與所述第一上巻針的上邊長度相等；該第二上巻針 的橫截面呈兩端部厚度小于中間部厚度的形狀，其外側(cè)輪廓與該第一上巻針 的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡；該第二上巻針與該第一上巻針固定在該巻針固 定座上后，可夾持極芯的隔膜和負極片的巻繞首端。作為本發(fā)明的一種改進，其中，所述第二上巻針的橫截面的外側(cè)輪廓呈弧型。作為本發(fā)明的一種改進，其中，所述第二上巻針的橫截面的外側(cè)輪廓呈三角形。作為本發(fā)明的一種改進，其中，其還包括第二下巻針，該第二下巻針的 上邊與所述第一下巻針的上邊長度相等，使該第二下巻針的截面的呈弧型外 側(cè)輪廓與該第一下巻針的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡；該第二下巻針與該第一 下巻針固定在該巻針固定座上后，可夾持極芯的隔膜和正極片的巻繞首端。作為本發(fā)明的一種改進，其中，所述第二下巻針的橫截面的外側(cè)輪廓呈 弧型。作為本發(fā)明的一種改進，其中，所述第二下巻針的橫截面的外側(cè)輪廓呈三角形。作為本發(fā)明的一種改進，其中，所述第一上、第--下巻針的梯形橫截面 的兩側(cè)邊呈弧型。本發(fā)明的用于上述巻繞方法的巻針與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于其還包括第二 上巻針，第二上巻針的下邊與第一上巻針的上邊長度相等，使第二上巻針的 橫截面的呈兩端部厚度小于中間部的厚度的形狀，其外側(cè)輪廓與該第一上巻 針的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡。因此，用本發(fā)明的巻針巻繞成的鋰電池極芯 的中間較松，緩解了在巻繞第一彎折處隔膜承受正負極片的壓力，同時外圍 的電極片仍然貼實緊密，并不會影響電池的性能。


下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1至圖6是本發(fā)明鋰電池極芯的巻繞方法的巻繞過程示意圖。圖7是本發(fā)明用于鋰電池極芯的巻繞方法的巻針的第一實施例的橫向截面示意圖。圖8是本發(fā)明用于鋰電池極芯的巻繞方法的巻針的第二實施例的橫向截面示意圖。圖9是本發(fā)明用于鋰電池極芯的巻繞方法的巻針的第三實施例的橫向截 面示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1至圖6 ，本發(fā)明鋰電池極芯的巻繞方法的第一實施例的步驟如下(1 )將第一下巻針2固定在巻繞機的巻針固定座(圖中未示出)上；(2 )將隔膜5的中端平鋪在第一下巻針2的夾持面上；(3 )將第一上巻針1固定在巻繞機的巻針固定座上，使第一上、第--下巻針1 、 2夾持隔膜5 ;(4 )巻針固定座順時針旋轉(zhuǎn)90度至180度；(5 )將負極片6的巻繞首端插入隔膜5與第一上巻針1之間；(6 )將第二上巻針3固定在巻針固定座上，使第一上巻針1與該第二上巻針3夾持隔膜5和負極片6的巻繞首端；(7 )將正極片7的巻繞首端插入隔膜5與第 一下巻針2之間；(8 )將第二下巻針4固定在巻針固定座上，使第--下巻針2與該第二下巻針4夾持隔膜5和正極片7的巻繞首端；(9 )巻針固定座繼續(xù)巻繞設(shè)定的圈數(shù)，使巻繞成的極芯符合所需的尺、 (10)從巻針上取下巻繞完成的極芯。當然，在步驟(4)中，巻針固定座只要旋轉(zhuǎn)一定的角度，使該隔膜與 第一上巻針之間可插入負極片，也可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明鋰電池極芯的巻繞方法的第二實施例，在第一實施例的基礎(chǔ)上省略步驟(6 )。本發(fā)明鋰電池極芯的巻繞方法的第三實施例，在第一實施例的基礎(chǔ)上省略步驟(8 )。請參閱圖7 ，本發(fā)明用于上述鋰電池極芯的巻繞方法的巻針的第一實施 例，包括第一上巻針1 、第二上巻針3 、第一下巻針2 、第二下巻針4 。第一上巻針1的橫截面呈梯形，第一下巻針2的橫截面也呈梯形，且該 第一上、第一下巻針l、 2的橫截面形狀為上下對稱，使第一上、第一下巻 針1 、 2的最長邊拼合后的截面成扁平狀的平行六邊行；第二上巻針3的下 邊與第一上巻針l的上邊(即與最長邊相對的邊)長度相等，使第二上巻針 3的截面的呈弧型外側(cè)輪廓與第一上巻針1的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡；第 二下巻針4的上邊與第一下巻針2的下邊(即與最長邊相對的邊)長度相 等，使第二下巻針4的截面的呈弧型外側(cè)輪廓與第一下巻針2的梯形側(cè)邊可
形成光滑過渡；該第二上巻針3與第一上巻針1固定在該巻針固定座上后， 該第二上巻針3的下邊與第一上巻針1的上邊(即與最長邊相對的邊)可夾 持隔膜5和負極片6的巻繞首端；該第二下巻針4與第-一下巻針2固定在該 巻針固定座上后，該第二下巻針4的上邊與第一下巻針2的下邊(即與最長 邊相對的邊)可夾持隔膜5和正極片7的巻繞首端。當然，第一上巻針l的橫截面的側(cè)邊也可以是弧型；第一下巻針2橫截 面的側(cè)邊也可以是弧型；第二上巻針3的橫截面也可三角形、梯形等其橫截 面的兩端部厚度小于中間部厚度的形狀；第二下巻針4的橫截面也可三角 形、梯形等其橫截面的兩端部厚度小于中間部厚度的形狀；請參閱圖8 ，本發(fā)明用于上述鋰電池極芯的巻繞方法的巻針的第二實施 例，在上述第一實施例的基礎(chǔ)上，省去第二下巻針4，只包括第一上巻針 1、第二上巻針3、第一下巻針2。請參閱圖9 ，本發(fā)明用于上述鋰電池極芯的巻繞方法的巻針的第二實施 例，在上述第一實施例的基礎(chǔ)上，省去第二上巻針3，只包括第-上巻針 1 、第一下巻針2 、第二下巻針4 。下面通過試驗進行比較，實驗中電池所用的材料完全相同，只有巻繞方 閥和使用的巻針不同。實例i采用本方面的巻針中的第一實施，利用采用本方面的巻繞方法第一實施 例所述的方法巻繞。 實例2采用本方面的巻針中的第二實施，利用采用本方面的巻繞方法第二實施 例所述的方法巻繞。 對比例1以現(xiàn)有的只包括第一上、第一下巻針l、 2的巻針巻繞，如背景技術(shù)中 所述的巻繞方法巻繞。 對比例2以現(xiàn)有的只包括第一上、第一下巻針l、 2的巻針巻繞，以專利 200520000866. 9說明書提到的通過增加隔膜的方式進行巻繞。對以上方法巻繞制作的電池進行內(nèi)部短路檢測，每種選取10000只采用 分選儀分揀，然后將發(fā)生短路的電池拆開，分析其發(fā)生短路的原因，主要是
由于巻繞第一彎折處所引起的電池內(nèi)部短路的具體測試結(jié)果如表1所示。 表l短路率實例10. 02%實例20. 05%對比例11%對比例20. 05%對比例2中的電池的短路率也較低，但由于其增加了隔膜，厚度增加了 相當于4 6層隔膜的厚度，使電池的體積能量密度變低。為了比較以上方法巻繞制作的電池安全性，每種選取100個進行過充測 試，過充規(guī)則先以0.2C滿充至4.2V，再進行1C5V過充，測試結(jié)果如表2所示。表2爆炸率膨脹率實例12%15%實例23%40%對比例110%100%對比例25%75%通過以上的實驗可以證明，采用本發(fā)明鋰電池極芯的巻繞方法及用于該 方法的巻針，可以明顯減少由于巻繞第一彎折處隔膜承受正負極片的壓力所 導(dǎo)致的電池內(nèi)部短路問題，并大大提高了電池的安全性。
權(quán)利要求
1. 一種鋰電池極芯的卷繞方法，其步驟包括(1)將第一下卷針固定在卷繞機的卷針固定座上；(2)將隔膜的中端平鋪在第一下卷針的夾持面上；(3)將第一上卷針固定在卷繞機的卷針固定座上，使第一上、第一下卷針夾持隔膜；(4)卷針固定座旋轉(zhuǎn)一定角度，使該隔膜與第一上卷針之間可插入負極片；(5)將負極片的卷繞首端插入隔膜與第一上卷針之間；(6)將正極片的卷繞首端插入隔膜與第一下卷針之間；(7)卷針固定座繼續(xù)卷繞設(shè)定的圈數(shù)，使卷繞成的極芯符合所需的尺寸；(8)從卷針上取下卷繞完成的極芯；其特征在于在所述步驟(5)與步驟(6)之間還包括以下步驟A.將第二上卷針固定在卷針固定座上，使第一上卷針與該第二上卷針夾持隔膜和負極片的卷繞首端。
2. 如權(quán)利要求l所述的鋰電池極芯的巻繞方法，其特征在于在所述步 驟(6 )和步驟(7 )之間還包括以下步驟B. 將第二下巻針固定在巻針固定座上，使第一下巻針與該第二下巻針夾持隔膜和正極片的巻繞首端。
3. —種鋰電池極芯的巻繞方法，其步驟包括(1 )將第一下巻針固定在巻繞機的巻針固定座上； (2 )將隔膜的中端平鋪在第一下巻針的夾持面上；(3 )將第一上巻針固定在巻繞機的巻針固定座上，使第 -上、第一下巻針夾持隔膜；(4 )巻針固定座順時針旋轉(zhuǎn)90度至180度；(5 )將負極片的巻繞首端插入隔膜與第一上巻針之間； (6 )將正極片的巻繞首端插入隔膜與第一下巻針之間；(7 )巻針固定座繼續(xù)巻繞設(shè)定的圈數(shù)，使巻繞成的極芯符合所需的尺寸；(8 )從巻針上取下巻繞完成的極芯 其特征在于在所述步驟(6 )與步驟(7 )之間還包括以下步驟C. 將第二下巻針固定在巻針固定座上，使第一下巻針與該第二下巻針夾持隔膜和正極片的巻繞首端。
4. 如權(quán)利要求3所述的鋰電池極芯的巻繞方法，其特征在亍在所述步驟(5 )和步驟(6 )之間還包括以下步驟D. 將第二上巻針固定在巻針固定座上，使第一上巻針與該第二上巻針夾 持隔膜和負極片的巻繞首端。
5. 用于權(quán)利要求1所述的鋰電池極芯的巻繞方法的巻針，包括第一上巻針、第一下巻針，該第一上、第一下巻針的橫截面呈梯形，且該第一上、第一下巻針的橫截面形狀為上下對稱；該第一上、第一下巻針固定在巻針固定 座上后，該第一上、第一F巻針可夾持極芯隔膜；其特征在于其還包括第 二上巻針；該第二上巻針的下邊與所述第一上巻針的上邊長度相等；該第二 上巻針的橫截面呈兩端部厚度小于中間部厚度的形狀，其外側(cè)輪廓與該第一 上巻針的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡；該第二上巻針與該第一上巻針固定在該 巻針固定座上后，可夾持極芯的隔膜和負極片的巻繞首端。
6. 如權(quán)利要求5所述的巻針，其特征在于所述第二上巻針的橫截面的外側(cè)輪廓呈弧型。
7. 如權(quán)利要求5所述的巻針，其特征在于所述第二上巻針的橫截面的 外側(cè)輪廓呈三角形。
8. 如權(quán)利要求5所述的巻針，其特征在于其還包括第二下巻針，該第 二下巻針的上邊與所述第一下巻針的上邊長度相等，使該第二 F巻針的截面 的呈弧型外側(cè)輪廓與該第一下巻針的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡；該第二下巻 針與該第一下巻針固定在該巻針固定座上后，可夾持極芯的隔膜和正極片的 巻繞首端。
9. 如權(quán)利要求8所述的巻針，其特征在于所述第二下巻針的橫截面的 外側(cè)輪廓呈弧型。
10.如權(quán)利要求8所述的巻針，其特征在于所述第二下巻針的橫截面 的外側(cè)輪廓呈三角形。
11.如權(quán)利要求5至10中任一項所述的巻針，其特征在于所述第一 上、第一下巻針的梯形橫截面的兩側(cè)邊呈弧型。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種鋰電池極芯的卷繞方法及用于該方法的卷針，其方法包括將負極片插入隔膜與第一上卷針之間；將第二上卷針固定在卷針固定座上并與第一上卷針夾持隔膜和負極片的卷繞首端；將正極片插入隔膜與第一下卷針之間；卷繞到設(shè)定的圈數(shù)后，從卷針上取下卷繞完成的極芯。其卷針包括第一上卷針、第一下卷針、第二上卷針，第二上卷針的下邊與第一上卷針的上邊長度相等，第二上卷針的橫截面的呈兩端部厚度小于中間部的厚度的形狀，其外側(cè)輪廓與第一上卷針的梯形側(cè)邊可形成光滑過渡；第二上卷針與第一上卷針可夾持極芯的隔膜和負極片的卷繞首端。用上述方法及卷針卷繞成的極芯中間較松，緩解了卷繞第一彎折處隔膜承受正負極片的壓力。
文檔編號H01M10/40GK101212069SQ200610064659
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者周耀華, 菁 金, 黃志娟 申請人:比亞迪股份有限公司