一种多极耳卷绕电芯及其制备方法

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，具体涉及一种多极耳卷绕电芯及其制备方法。

背景技术

现有的多极耳电芯会因激光模切精度、极片投入位置波动、阴/阳极极片和隔膜厚度的变化、卷针周长难以保持一致性等因素的影响，使得多个极耳错位严重，造成多个极耳对电芯的头部空间占用过大，并且，还会导致需要进一步增加裁切极耳的修正工序，从而对电芯的生产和品质均造成严重不良的影响，可见，这无疑增加了电芯的制备难度，降低了电芯的优率，因此，亟需一种新型的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种多极耳卷绕电芯的制备方法，其能够从电芯的结构根源上设计出极耳对齐度高的卷绕电芯，不仅有效地避免了极耳出现错位的情况，还有效地提高了电芯的生产效率和电芯的品质。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多极耳卷绕电芯的制备方法，包括以下步骤：

S1、设定电芯的卷绕每圈的厚度增量ΔT≤0.002mm，设定卷绕了n圈的电芯中的同一极片的其中两个相邻极耳的最大间距ΔL满足关系式：ΔL＝1/2×2π×n×ΔT，n≥2，并设定同一极片的多个极耳的最大宽度差ΔW满足关系式：ΔW≥2×ΔL；

S2、根据ΔL和ΔW确定第一预设数列W＝{W

S3、使第一极片和第二极片的多个极耳的顶端分别对齐，或使多个极耳的顶端的间距不大于预设值ΔX，得到所需的多极耳卷绕电芯。

优选的，S1步骤中的ΔL≤0.1mm。

优选的，S2步骤中还包括：使第一极片和第二极片中切出多个极耳满足宽度逐渐变小的约束关系，并使W

优选的，S2步骤中还包括：根据第二预设数列D＝{D

优选的，S2步骤中还包括：使高度最短的极耳超出隔膜的最小高度为X1，使隔膜超出各个极片的最小高度为X2，高度最短的极耳的高度≥X1+X2，并确保第一极片和第二极片中的各个极耳的错位的位置都不会超出首个极耳的尺寸。

优选的，S2步骤中还包括：根据第三预设数列H＝{H

优选的，S2步骤中还包括：使第一极片和第二极片中切出多个极耳满足高度逐渐变小的约束关系，并且使第一极片和第二极片的靠近最后一个极耳的一端作为卷绕起始端。

优选的，S3步骤中还包括：将同一极片的多个极耳沿同一方向归拢形成堆叠段，将转接极耳焊接于多个极耳的堆叠段。

本发明的目的之二在于：提供一种多极耳卷绕电芯，所述电芯由上述的制备方法制备而成。

优选的，所述电芯包括依次卷绕的第一极片、隔膜和第二极片，所述第一极片和所述第二极片分别具有多个沿电芯的厚度方向排布的极耳，电芯的卷绕圈数为n，同一极片中的其中两个相邻极耳的最大间距ΔL满足关系式：ΔL＝1/2×2π×n×ΔT，n≥2，同一极片的多个极耳的最大宽度差ΔW满足关系式：ΔW≥2×ΔL。

优选的，所述ΔL≤0.1mm。

本发明的有益效果在于：1)本发明的逐层减小宽度的箔材极耳可以避免由于激光模切精度、极片投入位置波动、来料中的阴/阳极极片和隔膜厚度对极耳错位的影响，不仅使得多个极耳的对齐程度更高，还能够减少卷绕电芯的头部空间的损失；2)本发明对极耳尺寸的运算精度高，能够更精准可控地制出无需返工修正的极耳对齐度高的多极耳卷绕电芯，有效地提高了电芯的生产效率和电芯的品质。

附图说明

图1为本发明的实施例1的第一极片的展开示意图。

图2为本发明的实施例1的第二极片的展开示意图。

图3为本发明的实施例1的电芯的结构示意图。

图4为本发明的实施例2的电芯的结构示意图。

其中：1、第一极片；2、第二极片；3、转接极耳；4、卷芯；W

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图1～4和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

一种多极耳卷绕电芯的制备方法，参见图1～3，包括以下步骤：

S1、设定电芯的卷绕每圈的厚度增量ΔT≤0.002mm，设定卷绕了n圈的电芯中的同一极片的其中两个相邻极耳的最大间距ΔL满足关系式：ΔL＝1/2×2π×n×ΔT，n≥2，并设定同一极片的多个极耳的最大宽度差ΔW满足关系式：ΔW≥2×ΔL；

S2、根据ΔL和ΔW确定第一预设数列W＝{W

S3、使第一极片1和第二极片2的多个极耳的顶端分别对齐，或使多个极耳的顶端的间距不大于预设值ΔX，多个极耳的顶端的间距ΔX的值可以为0.05mm～0.06mm、0.06mm～0.07mm、0.07mm～0.08mm、0.08mm～0.09mm、0.09mm～0.1mm，得到所需的多极耳卷绕电芯。

优选的，S1步骤中的ΔL≤0.1mm。

优选的，S2步骤中还包括：使第一极片1和第二极片2中切出多个极耳满足宽度逐渐变小的约束关系，并使W

由于卷绕电芯可简化为两侧半圆和中间长方形的结构，因中间长度为定长，则可以进一步简化为圆形模型，当厚度变化为ΔT时，错位量最大的第n圈最外层两个相邻极耳间距可以看作是ΔL＝1/2×2π×n×ΔT，n≥2，即可以按电芯两侧的半圆精准地计算出容错尺寸。

具体验证实例如下表1，其中，表1中的实例1为含极耳圈数n为14圈、极耳数N为28的多极耳卷绕电芯，该电芯的首个极耳的宽度设置为W

表1

优选的，S2步骤中还包括：根据第二预设数列D＝{D

优选的，S2步骤中还包括：使高度最短的极耳超出隔膜的最小高度为X1，使隔膜超出各个极片的最小高度为X2，高度最短的极耳的高度≥X1+X2，并确保第一极片1和第二极片2中的各个极耳的错位的位置都不会超出首个极耳的尺寸。

优选的，S3步骤中还包括：将同一极片的多个极耳沿同一方向归拢形成堆叠段，将转接极耳3焊接于多个极耳的堆叠段。

其中，X1过小会使焊接时最外层箔材应力过大，导致极耳容易断裂；X1过大会使箔材极耳高度超过转接极耳3的极耳胶，导致最终的封装出现失效的情况。并且，本方案的所有的数列均可以由严密的精算模拟程序或软件进行计算生成。

与常规卷绕多极耳结构相比，卷芯4的逐层减小宽度的箔材极耳可以避免由于激光模切精度、极片投入位置波动、来料的阴/阳极极片和隔膜厚度对极耳错位的影响，减少了电芯头部空间损失。

实施例2

与实施例1不同的是，S2步骤中还包括：根据第三预设数列H＝{H

优选的，S2步骤中还包括：使第一极片1和第二极片2中切出多个极耳满足高度逐渐变小的约束关系，并且使第一极片1和第二极片2的靠近最后一个极耳的一端作为卷绕起始端，使最后一个极耳超出隔膜的最小高度为X

如图4所示，当焊接工序的卷芯4朝上时，最短的极耳要在最下方，若最后一个为偶数极耳为最下层极耳，则该极耳的高度为X

与常规卷绕多极耳结构相比，卷芯4的渐变高度的箔材极耳可以减少在转接焊中的裁切极耳和预焊极耳的工序，提高了生产效率及产品优率。

其他步骤均与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

一种多极耳卷绕电芯，包括依次卷绕的第一极片1、隔膜和第二极片2，第一极片1和第二极片2分别具有多个沿电芯的厚度方向排布的极耳，电芯的卷绕圈数为n，同一极片中的其中两个相邻极耳的最大间距ΔL满足关系式：ΔL＝1/2×2π×n×ΔT，n≥2，同一极片的多个极耳的最大宽度差ΔW满足关系式：ΔW≥2×ΔL。

优选的，ΔL≤0.1mm，并且，在第一极片1和第二极片2的多个极耳中，同一极片的多个极耳满足宽度逐渐变小的约束关系，同一极片的多个极耳满足高度逐渐变小的约束关系，该多极耳卷绕电芯可以为软包多极耳卷绕电芯结构，其提供了一种渐变宽度和渐变高度的箔材极耳群，可有效减小电芯头部空间、有效地避免了极耳出现错位的情况及减少预焊和裁切的返工修正的工艺流程。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。