电池卷芯、电池卷芯制备方法及电池卷芯制备装置与流程 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池卷芯、电池卷芯制备方法及电池卷芯制备装置。背景技术：2.随着锂离子电池技术的快速发展，锂离子电池已经成为主流，锂离子电池主要由阴极、阳极、电解液、隔膜等组成，通常采用热压将阴极、阳极和隔膜热压定型；3.在lfp体系中，电池隔膜一般选择无涂胶隔膜，然而，采用无涂胶隔膜的卷芯在进行热压时，卷芯内部隔膜与极片之间无法粘结。这使极片容易呈波浪形，平整度受到影响，进而导致热压后卷芯厚度一致性差，卷芯蓬松；同时在电池充放电过程中由于芯部极片之间没有有效贴合，容易引起极片褶皱、析锂，严重影响电池的长期循环性能。4.针对lfp体系电池热压界面褶皱问题，部分锂电池制造厂提出了一些解决方案，如热压时对电芯芯部加预热支撑件(例如，热压板)，但这些措施仅保证热压时界面一致性，且存在抽芯的风险，并不能完全解决电池在充电循环过程中芯部出现粘结不牢导致极片出现褶皱、析锂的问题。技术实现要素：5.本技术的目的包括，例如，提供了一种电池卷芯，其有利于改善极片界面褶皱、析锂的问题。6.本技术的目的还包括，提供了一种电池卷芯制备方法，其有利于改善极片界面褶皱、析锂的问题。7.本技术的目的还包括，提供了一种电池卷芯制备装置，其有利于改善极片界面褶皱、析锂的问题。8.本技术的实施例可以这样实现：9.本技术的实施例提供了一种电池卷芯，其包括：10.一阳极极片和一阴极极片，所述阳极极片沿自身长度方向的一端形成有初始卷绕段；11.一胶层，涂覆在所述初始卷绕段；以及12.一第一隔膜、一第二隔膜和一第三隔膜；13.其中，所述第一隔膜、所述阳极极片、所述第二隔膜、所述阴极极片和所述第三隔膜依次叠层并卷绕设置。14.可选的，所述初始卷绕段设有涂胶标记。15.可选的，所述初始卷绕段的长度设定为2-4圈。16.可选的，所述胶层的厚度为2-4μm。17.可选的，所述胶层的材料至少包括聚偏二氟乙烯。18.可选的，所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述第三隔膜均为无涂胶隔膜。19.本技术的实施例还提供了一种电池卷芯制备方法，包括以下步骤：20.对第一隔膜和第二隔膜进行预卷；21.将胶液涂覆在阳极极片的初始卷绕段，形成胶层；22.将所述阳极极片的初始卷绕段插入到所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，之后使所述阳极极片随所述第一隔膜和所述第二隔膜一同卷绕；23.将阴极极片插入到所述第二隔膜和第三隔膜之间进行卷绕，以形成所述电池卷芯。24.可选的，在将胶液涂覆在阳极极片的初始卷绕段步骤之前还包括：在所述阳极极片的初始卷绕段设定涂胶标记；25.在将胶液涂覆在阳极极片的初始卷绕段步骤中，包括：检测并获取涂胶标记，当检测到涂胶标记后，将胶液涂覆在阳极极片的初始卷绕段。26.本技术的实施例还提供了一种电池卷芯制备装置，包括：27.电芯卷绕装置，电芯卷绕装置包括卷针机构，用以对第一隔膜、第二隔膜、第三隔膜、阳极极片和阴极极片按照上述的方法进行卷绕；以及涂胶模头，用以将胶液涂覆在阳极极片的初始卷绕段。28.可选的，还包括光电感应器，用以感应阳极极片上的涂胶标记。29.本技术实施例的电池卷芯、电池卷芯制备方法及电池卷芯制备装置的有益效果包括，例如：为了解决电池在充电循环过程中芯部出现粘结不牢导致极片出现褶皱、析锂的问题，通过在阳极极片沿自身长度方向的一端形成初始卷绕段，并在该初始卷绕段涂覆胶层，最后将第一隔膜、阳极极片、第二隔膜、阴极极片和第三隔膜依次叠层并卷绕设置形成卷芯，由于在阳极极片的初始卷绕段涂覆了胶层，使得成型的卷芯芯部粘结较为牢靠，包含该卷芯的电池在充电循环过程中极片不易出现褶皱、析锂的问题。附图说明30.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。31.图1为本技术实施例中用于展示卷芯卷绕过程的示意图；32.图2为本技术实施例中用于展示阳极极片与涂胶模头、光电感应器之间位置关系的示意图；33.图3为本技术实施例中电池卷芯制备方法的流程图。34.图标：100-卷芯；110-第一隔膜；120-阳极极片；121-涂胶标记；130-第二隔膜；140-阴极极片；150-第三隔膜；200-电池卷芯制备装置；210-卷针机构；220-涂胶模头；230-光电感应器。具体实施方式35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。36.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。38.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。39.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互结合。41.本技术的发明人发现，现有电池隔膜若采用无涂胶隔膜，采用无涂胶隔膜的卷芯在进行热压时，卷芯内部隔膜与极片之间无法粘结，在电池充放电过程中由于芯部极片之间没有有效贴合，容易引起极片褶皱、析锂，严重影响电池的长期循环性能。而若在热压时对电芯芯部加预热支撑件，仅能够保证热压时界面一致性，并不能完全解决电池在充电循环过程中芯部出现粘结不牢导致极片出现褶皱、析锂的问题。为此，本技术的实施例提供了一种电池卷芯、电池卷芯制备方法及电池卷芯制备装置，至少用于解决该技术问题。42.请参考图1-图2，本技术的实施例提供了一种电池卷芯制备装置200，用于制备卷芯100，该电池卷芯制备装置200至少包括电芯卷绕装置、涂胶模头220和光电感应器230；电芯卷绕装置包括卷针机构210，用以对第一隔膜110、第二隔膜130、第三隔膜150、阳极极片120和阴极极片140按照电池卷芯制备方法进行卷绕；涂胶模头220用以将胶液涂覆在阳极极片120的初始卷绕段；光电感应器230用以感应阳极极片120上的涂胶标记121。43.其中，卷针机构210至少包括卷针，卷针能够对第一隔膜110、第二隔膜130、第三隔膜150、阳极极片120和阴极极片140按照电池卷芯制备方法进行卷绕形成卷芯100。44.可以理解的是，在其他实施例中，电芯卷绕装置还可以是除卷针机构210之外的其他能够对极片和隔膜进行卷绕的机构。45.此外，该电池卷芯制备装置200涂胶装置还包括光电感应器230和控制器，光电感应器230、涂胶模头220和卷针依次设置，光电感应器230和涂胶模头220均与控制器电连接，光电感应器230用于检测阳极极片120上的涂胶标记121；当光电感应器230检测到阳极极片120上的涂胶标记121时，控制器控制涂胶模头220对阳极极片120的初始卷绕段涂覆胶液。46.本技术的实施例提供的电池卷芯100包括一阳极极片120、一阴极极片140，阳极极片120沿自身长度方向的一端形成有初始卷绕段；一胶层，涂覆在初始卷绕段；以及一第一隔膜110、一第二隔膜130和一第三隔膜150；其中，第一隔膜110、阳极极片120、第二隔膜130、阴极极片140和第三隔膜150依次叠层并卷绕设置。47.需要说明的是，初始卷绕段为阳极极片120前端的部分极片段，胶层涂覆于该初始卷绕段。48.可选的，胶层位于第一隔膜110和阳极极片120之间，用以粘接第一隔膜110和阳极极片120的初始卷绕段；或，胶层位于第二隔膜130和阳极极片120之间，用以粘接第二隔膜130和阳极极片120的初始卷绕段；或，第一隔膜110和阳极极片120之间和第二隔膜130和阳极极片120之间均涂覆有胶层，阳极极片120的初始卷绕段既与第一隔膜110粘接，又与第二隔膜130粘接。49.为了解决电池在充电循环过程中芯部出现粘结不牢导致极片出现褶皱、析锂的问题，通过在阳极极片120沿自身长度方向的一端形成初始卷绕段，并在该初始卷绕段涂覆胶层，最后将第一隔膜110、阳极极片120、第二隔膜130、阴极极片140和第三隔膜150依次叠层并卷绕设置形成卷芯100，由于在阳极极片120的初始卷绕段涂覆了胶层，即在卷芯100的芯部涂胶，胶层将阳极极片120的初始卷绕段与第一隔膜110和/或第二隔膜130粘接，使得成型的卷芯100芯部粘结较为牢靠，包含该卷芯100的电池在充电循环过程中极片不易出现褶皱、析锂的问题。50.在可选的实施方式中，初始卷绕段设有涂胶标记121。51.需要说明的是，涂胶标记121设置于该初始卷绕段的边缘，当该涂胶标记121被检测到时，在该初始卷绕段涂覆胶层，涂胶标记121的设置，便于确定涂胶时刻。52.在可选的实施方式中，初始卷绕段的长度设定为2-4圈。53.需要说明的是，极片卷绕时会卷绕多圈，初始卷绕段的长度为极片卷绕的前2-4圈；例如，初始卷绕段的长度设定为2圈、3圈或4圈，优选的，初始卷绕段的长度设定为3圈，当初始卷绕段的长度设定为3圈时，胶层涂覆于该3圈的初始卷绕段，该涂覆有胶层的3圈的初始卷绕段既能够起到较好地粘接作用，又控制了胶层的用量，在材料利用和粘接效果之间做到了平衡。54.在可选的实施方式中，胶层的厚度为2-4μm。55.需要说明的是，胶层的厚度指的是胶层覆盖于第一隔膜110或第二隔膜130上的厚度；例如，胶层的厚度为2μm、3μm或4μm，优选的，胶层的厚度为3μm，同样地，当胶层的厚度为3μm时，该3μm的胶层既能够起到较好地粘接作用，又控制了胶层的用量，在材料利用和粘接效果之间做到了平衡。56.在可选的实施方式中，胶层的材料至少包括聚偏二氟乙烯。57.需要说明的是，在初始卷绕段涂覆的胶液中至少包含聚偏二氟乙烯，最终在初始卷绕段上形成含有聚偏二氟乙烯的胶层，聚偏二氟乙烯(pvdf)是锂电池复合电极的标准粘结剂，聚偏二氟乙烯(pvdf)之所以可以用作锂电池复合电极的标准粘结剂是因为其在电池充放电的电势范围内具有化学惰性并且不会与电解质或锂反应。58.在可选的实施方式中，第一隔膜110、第二隔膜130和第三隔膜150均为无涂胶隔膜。59.不在第一隔膜110、第二隔膜130和第三隔膜150上涂覆胶层，而仅在初始卷绕段涂覆胶层，减少了胶液用量，降低了成本，且又能够起到较佳的粘接效果。60.此外，本技术的实施例还提供了一种电池卷芯制备方法，用于通过上述的电池卷芯制备装置200制备电池卷芯100。61.请参考图3，该电池卷芯制备方法包括以下步骤：62.步骤s100、对第一隔膜110和第二隔膜130进行预卷。63.在此步骤中，通过卷针机构210提前对第一隔膜110和第二隔膜130进行预卷。64.步骤s200、将胶液涂覆在阳极极片120的初始卷绕段，形成胶层。65.在此步骤中，将至少含有聚偏二氟乙烯的胶液涂覆在阳极极片120的初始卷绕段，在阳极极片120的初始卷绕段形成胶层，以便阳极极片120的初始卷绕段通过该胶层与第一隔膜110和/或第二隔膜130粘接。为保证阳极极片120长度方向上涂布的连续性，即使阳极极片120的第一圈内圈不参与电池反应，也对其进行涂覆胶液。66.在步骤s200之前还包括：在阳极极片120的初始卷绕段设定涂胶标记121。67.需要说明的是，涂胶标记121可以是任意便于光电感应器230捕捉到的标记，例如，涂胶标记121为在阳极极片120的初始卷绕段边缘开设的标记孔。68.步骤s200还包括：检测并获取涂胶标记121，当检测到涂胶标记121后，将胶液涂覆在阳极极片120的初始卷绕段。69.在此步骤中，当光电感应器230检测到阳极极片120的初始卷绕段上的涂胶标记121后，光电感应器230发送信号至控制器，控制器控制涂胶模头220将胶液涂覆在阳极极片120的初始卷绕段。70.步骤s300、将阳极极片120的初始卷绕段插入到第一隔膜110和第二隔膜130之间，之后使阳极极片120随第一隔膜110和第二隔膜130一同卷绕。71.在此步骤中，若仅在阳极极片120的初始卷绕段的其中一个表面涂覆有胶层，将阳极极片120的初始卷绕段上的胶层朝向第一隔膜110，或将阳极极片120的初始卷绕段上的胶层朝向第二隔膜130；若在阳极极片120的初始卷绕段的相对的两个表面同时涂覆有胶层，将阳极极片120的初始卷绕段上的其中一面胶层朝向第一隔膜110，另一面胶层朝向第二隔膜130，以便阳极极片120的初始卷绕段同时与第一隔膜110和第二隔膜130粘接。72.步骤s400、将阴极极片140插入到第二隔膜130和第三隔膜150之间进行卷绕，以形成电池卷芯100。73.在此步骤中，将阴极极片140插入到第二隔膜130和第三隔膜150之间进行卷绕后，第一隔膜110、阳极极片120、第二隔膜130、阴极极片140和第三隔膜150依次叠层并卷绕设置。74.综上所述，本技术实施例提供了一种电池卷芯100、电池卷芯制备方法及电池卷芯制备装置200，通过在阳极极片120沿自身长度方向的一端形成初始卷绕段，并在该初始卷绕段涂覆胶层，最后将第一隔膜110、阳极极片120、第二隔膜130、阴极极片140和第三隔膜150依次叠层并卷绕设置形成卷芯100，由于在阳极极片120的初始卷绕段涂覆了胶层，即在卷芯100的芯部涂胶，胶层将阳极极片120的初始卷绕段与第一隔膜110和/或第二隔膜130粘接，使得成型的卷芯100芯部粘结较为牢靠，包含该卷芯100的电池在充电循环过程中极片不易出现褶皱、析锂的问题。75.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。









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