1.本发明涉及电池制造技术领域，具体为一种全极耳卷绕圆柱
锂电池装配方法。
背景技术：
2.锂电池因其电压高、比能量大、充放电寿命长、放电性能稳定、自放电率低和无污染等优点，在
新能源汽车、
储能等领域得到了广泛的应用，目前圆柱电池在生产时，主要是采用间歇式涂布为辅助极片原料来进行生产，该间歇式涂布由涂覆区、空箔区和涂覆区共同组成，在实际生产时，首先将原料辊压后分切烘烤，并在空箔材区焊接正负极集流体，然后卷绕成卷芯，最后组装入壳。
3.这种传统装配工艺是通过条状极耳来实现连接的，这种工艺在实际使用时，首先要将极耳先焊接到箔材上卷绕，再焊接极耳另一端到盖帽与外壳上，这种工艺在实际操作时，由于工艺较为复杂繁琐，所以导致实际生产效率也较低，此外该工艺在实际操作时，不仅有着易出现焊接事故的问题，还有着组装操作精度要求高，不易组装的问题，这些问题不仅导致锂电池的合格率下降，而且还使得加工效率效率降低，为此提出一种新型装配方式以解决上述存在的问题。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，包括以下步骤：
6.a连续涂布：根据需要在涂布的涂覆区两侧留白；
7.b辊压分切：使用辊压分切一体机，将涂布后的原料进行辊压，然后把涂布切开；
8.c卷绕：采用全极耳自动卷绕的方式，使得留白集流体处在在卷芯的两侧，形成正、负极留白区；
9.d分切揉平：用机械刀片或激光焊将留白极片上集流体部份等份切割开，再用超声揉平设备揉将卷芯留白集流体揉平，揉平后极片上形成焊接位；
10.e激光焊接：用激光把焊接位与圆形集流盘相焊接；
11.f组装入壳：将卷芯放入外壳的内部，并使正极盖帽与正极集流盘焊接，负极盖帽与负极集流盘焊接。
12.更进一步地，所述在超声揉平设备工作前，将隔膜以外的留白集流体等份分割开，使集流体揉平时减小应力，然后对正、负极两端同时揉平或逐一揉平。
13.更进一步地，所述揉平步骤把正负极留白的端面揉成一定长度，使留白集流体高出隔膜一定距离。
14.更进一步地，所述正极集流盘的顶端和负极集流盘的顶端均为圆形平面结构。
15.更进一步地，所述激光焊接集流盘的焊印为连续的圆形焊点。
16.更进一步地，所述超声揉平设备的工作模式为渐进式揉平模式，该模式在工作时，会连续不断的进行多次。
17.更进一步地，所述负极盖帽与负极集流盘的焊接方式为激光穿透焊，所述正极集流盘与正极集流盘的焊接方式为电子束焊。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.该全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，通过使用直接连续式的涂布来代替由间歇式的涂布的方式，实现了以简单的操作工艺，不仅提高了圆柱锂电池的实际生产效率，间接的降低了能源的消耗，还提升了该圆柱锂电池产品的一致性，间接的降低圆柱锂电的生产成本。
20.该全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，通过该圆柱锂电池上的阳极与阴极能和集流片充分接触的设置，实现了该圆柱锂电池在实际使用时能有效的降低阻抗，间接的提高了该圆柱锂电池的倍率性能。
附图说明
21.图1为本发明圆柱锂电池外部的结构装配图；
22.图2为本发明电池内部的卷芯横切面图。
23.图中：1、正极盖帽；2、正极集流盘；3、外壳；4、负极集流盘；5、负极盖帽。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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。
26.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
27.应注意的是，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或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
28.如图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，包括以下步骤：
29.a连续涂布：根据需要在涂布的涂覆区两侧留白；
30.需要说明的是，在本技术提供的实施例中，涂布规格参数如下：箔材厚度：铜箔6μm，铝箔14μm；箔材面密度：铜箔面5.4
±
0.2mg/cm2，铝箔面3.8
±
0.1mg/cm2；箔材宽度：铜箔134.5mm，铝箔133mm；涂覆宽度：负极127mm，正极124mm；涂布走速：30m/min；两条留白宽：正极9mm，负极7.5mm。
31.b辊压分切：使用辊压分切一体机，将涂布后的原料进行辊压，然后把涂布切开；
32.需要说明的是，在本技术提供的实施例中，辊压分切的规格参数如下：辊压速度：小于30m/min；压力：正极60-100t，负极：60-100t；正极：158
±
2μm，负极：107
±
2μm；分切宽度：正极料区+箔材：124mm+9mm，负极料区+箔材：127mm+7.5mm；分切毛刺：小于10μm。
33.c卷绕：采用全极耳自动卷绕的方式，使得留白集流体处在在卷芯的两侧，形成正、负极留白区；
34.d分切揉平：用机械刀片或激光焊将留白极片上集流体部份等份切割开，再用超声揉平设备揉将卷芯留白集流体揉平，揉平后极片上形成焊接位；
35.需要说明的是，在本技术提供的实施例中，机械刀片上两侧气缸压力为1-1.5mpa，功率500w,超声揉平设备揉平时间约为2秒，揉平深度约6mm，揉平涂布后形成正极焊接位和负极焊接位。
36.e激光焊接：用激光把焊接位与圆形集流盘相焊接；
37.需要说明的是，在本技术提供的实施例中，正极焊接位、负极焊接位分别与正极集流盘2、负极集流盘4激光焊接，其中焊接功率约1000w，先焊正极，再焊负极；也可正负极同时焊接。
38.f组装入壳：将卷芯放入外壳3的内部，并使正极盖帽1与正极集流盘2焊接，负极盖帽5与负极集流盘4焊接。
39.需要强调的是，在本技术提供的实施例中，涂布的测试结果如下：
40.一、拉力测试卷芯与圆形集流体焊接后进行拉力测试，测试结果大于50n，符合拉力测试标准，测试参数：速度20mm/min。
41.二、倍率测试内部卷芯设计变更，较传统工艺充电倍率提升约50％，放电倍率提升30％。
42.三、焊接效果卷芯与圆形集流体焊接效果，被揉平后电芯两个端面的材料会向中心收聚，其揉面平整，不会出现外翻的情况，时间快，效率高。
43.需要强调的是，在本技术提供的实施例中，涂布一般是指将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上，并将浆料中的有机溶剂进行烘干的一种工艺，涂布的效果对电池容量、内阻、循环寿命以及安全性有重要影响，涂布方式的选择和控制参数对锂离子电池性能的有重要影响，主要表现在：
44.a.涂布干燥温度控制：若涂布时干燥温度过低，则不能保证极片完全干燥，若温度过高，则可能因为极片内部的有机溶剂蒸发太快，极片表面涂层出现龟裂、脱落等现象。
45.b.涂布面密度：若涂布面密度太小，则电池容量可能达不到标称容量，若涂布面密度太大，则容易造成配料浪费，严重时如果出现正极容量过量，由于锂的析出形成锂枝晶刺穿电池隔膜发生短路，引发安全隐患。
46.c.涂布尺寸大小：涂布尺寸过小或者过大可能导致电池内部正极不能完全被负极包住，在充电过程中，锂离子从正极嵌出来，移动到没有被负极完全包住的电解液中，正极实际容量不能高效发挥，严重的时候，在电池内部会形成锂枝晶，容易刺穿隔膜导致电池内部电路。
47.d.涂布厚度：涂布厚度太薄或者太厚会对后续的极片轧制工艺产生影响，不能保证电池极片的性能一致性。另外极片涂布对电池的安全性有重要意义，此外在涂布之前需
要要做好5s工作，确保涂布过程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中。
48.需要进一步强调的是，在工业生产中，一般选择涂布方法需要从下面几个方面考虑。
49.例如：涂布的层数，湿涂层的厚度，涂布液的流变特性，要求的涂布精度，涂布支持体或基材和涂布的速度等。
50.还需要强调的是，涂布在实际生产中还需要注意静电和清洁度的问题，静电问题常常出现在涂布线上，涂布放卷及经过辊筒时会在基材表面产生很多的静电，产生的静电有很容易吸附空气及辊筒上的灰层，从而造成涂布缺陷，此外静电在放电的过程中，同样在涂布表面上会造成静电状的外观缺陷，更严重的甚至会引起火灾，如果在湿度较低的冬天，涂布线上的静电问题会更凸显严重，为降低这种情况的发生，厂商需要保持车间的环境湿度在一个比较高的状态，此外还需要对涂布线接地，并且装一些抗静电的装置。
51.清洁度问题经常出现在基材表面上，基材表面上的杂质会导致一些物理性的缺陷，如突点，污质等，所以在基材的生产工艺中需要比较好的控制原材料的清洁度，在线的膜清洁辊是一个比较有效的去除基材杂质的方法，虽然并不能去除所有的膜上的杂质，但是可以有效的提高原材料的质量，降低损失。
52.此外还需要注意的是，除上述因素外，还必须结合涂布的具体情况和特点。
53.锂离子电池极片涂布特点有以下几点：
54.a.涂布的种类一般为双面单层涂布。
55.b.实际使用的浆料湿涂层厚度在100～300μm。
56.c.实际使用的浆料为非牛顿型高粘度流体。
57.d.实际使用时的极片涂布精度要求较高，和胶片涂布精度相近。
58.e.该涂布支持体为厚度10～20μm的铝箔和铜箔。
59.f.该涂布和胶片涂布速度相比，极片涂布速度不高。
60.综上因素考虑，一般实验室设备往往采用刮刀式，消费类锂离子电池多采用辊涂转移式，而
动力电池多采用狭缝挤压式方法。
61.需要说明的是，在实际涂布过程中为减少涂布缺陷，提高涂布质量和良品率，降低成本可以采用以下方式。
62.第一、在涂布工序经常出现的问题是头厚尾薄、双侧厚边、点状暗斑、表面粗糙、露箔等缺陷。
63.第二、在头尾厚度可以通过涂布阀或间歇阀的开关时间来调整，厚边问题可以从浆料性质、涂布间隙调整、浆料流速等方面改善。
64.第三、表面粗糙不平整有条纹等可以通过稳定箔材、降低速度、调整风刀角度等改善。
65.需要进一步说明的是，在本技术提供的实施例中，在超声揉平设备工作前，将隔膜以外的留白集流体等份分割开，使集流体揉平时减小应力，然后对正、负极两端同时揉平或逐一揉平。
66.还需要强调的是，在本技术提供的实施例中，通过使用直接连续式的涂布来代替由间歇式的涂布的方式，实现了以简单的操作工艺，不仅提高了圆柱锂电池的实际生产效率，间接的降低了能源的消耗，还提升了该圆柱锂电池产品的一致性，间接的降低圆柱锂电
的生产成本。
67.需要注意的是，在本技术提供的实施例中，揉平步骤把正负极留白的端面揉成一定长度，使留白集流体高出隔膜一定距离。
68.需要进一步说明的是，在本技术提供的实施例中，正极集流盘2的顶端和负极集流盘4的顶端均为圆形平面结构。
69.需要强调的是，在本技术提供的实施例中，激光焊接集流盘的焊印为连续的圆形焊点。
70.需要进一步强调的是在本技术提供的实施例中，超声揉平设备的工作模式为渐进式揉平模式，该模式在工作时，会连续不断的进行多次。
71.还需要强调的是，在本技术提供的实施例中，负极盖帽5与负极集流盘4的焊接方式为激光穿透焊，正极集流盘2与正极集流盘2的焊接方式为电子束焊。
72.需要注意的是，本技术提供的装配方式在实际使用时需要相对应的涂布设备，其中涂布设备主要由收放卷单元、供料单元、张力控制系统、涂布机头、烘箱等部分组成。
73.需要说明的是，在本技术提供实施例中，涂布的种类还可以分为转移式涂布和挤出式涂布两种。
74.转移式涂布：涂辊转动带动浆料，通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量，并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上，按工艺要求，控制涂布层的厚度以达到重量要求，同时，通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂，使固体物质很好地粘结于基材上。
75.需要强调的是，转移式涂布对浆料粘度要求不高，容易调节涂布参数，无堵料等，而这种转移式涂布的不足之处是指，在对于动力电池来说涂布精度较差，无法保证极片的一致性，浆料在辊间暴露于空气中，对浆料的性质有部分影响。
76.挤出式涂布：上料系统将涂料输送给螺杆泵，再将浆料动力输送至挤出头中，通过挤出形式将浆料制成液膜后涂布至移动的集流体上，经过干燥后形成质地均一的涂层。
77.需要强调的是，挤出式涂布涂膜后的极片非常均匀且精度较高，涂层边缘平整度高，密闭操作系统，不受异物影响，适合量产，而这种挤出式涂布涂膜不足之处是指，这种涂布对不仅设备精度要求高，而且对浆料粘度范围要求也高，这种涂布在变换规格时需要更换机器的垫片。
78.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。技术特征：
1.一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：包括以下步骤：(a)连续涂布：根据需要在涂布的涂覆区两侧留白；(b)辊压分切：使用辊压分切一体机，将涂布后的原料进行辊压，然后把涂布切开；(c)卷绕：采用全极耳自动卷绕的方式，使得留白集流体处在在卷芯的两侧，形成正、负极留白区；(d)分切揉平：用机械刀片或激光焊将留白极片上集流体部份等份切割开，再用超声揉平设备揉将卷芯留白集流体揉平，揉平后极片上形成焊接位；(e)激光焊接：用激光把焊接位与圆形集流盘相焊接；(f)组装入壳：将卷芯放入外壳(3)的内部，并使正极盖帽(1)与正极集流盘(2)焊接，负极盖帽(5)与负极集流盘(4)焊接。2.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：所述在超声揉平设备工作前，将隔膜以外的留白集流体等份分割开，使集流体揉平时减小应力，然后对正、负极两端同时揉平或逐一揉平。3.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：所述揉平步骤把正负极留白的端面揉成一定长度，使留白集流体高出隔膜一定距离。4.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：所述正极集流盘(2)的顶端和负极集流盘(4)的顶端均为圆形平面结构。5.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：所述激光焊接集流盘的焊印为连续的圆形焊点。6.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：所述超声揉平设备的工作模式为渐进式揉平模式，该模式在工作时，会连续不断的进行多次。7.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，其特征在于：所述负极盖帽(5)与负极集流盘(4)的焊接方式为激光穿透焊，所述正极集流盘(2)与正极集流盘(2)的焊接方式为电子束焊。
技术总结
本发明公开了一种全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法，涉及电池制造技术领域。包括以下步骤：a连续涂布：根据需要在涂布的涂覆区两侧留白；b辊压分切：使用辊压分切一体机，将涂布后的原料进行辊压，然后把涂布切开；c卷绕：采用全极耳自动卷绕的方式，使得留白集流体处在在卷芯的两侧，形成正、负极留白区；d分切揉平：用机械刀片或激光焊将留白极片上集流体部份等份切割开。本发明通过使用直接连续式的涂布来代替由间歇式的涂布的方式，实现了以简单的操作工艺，不仅提高了圆柱锂电池的实际生产效率，间接的降低了能源的消耗，还提升了该圆柱锂电池产品的一致性，间接的降低圆柱锂电的生产成本。产成本。
技术研发人员：宋辉
受保护的技术使用者：绵阳锂源新能源有限公司
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2023/6/28
声明：
“全极耳卷绕圆柱锂电池装配方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：绵阳锂源新能源有限公司
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2024年05月24日 ~ 26日 
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