一种多极耳卷绕电芯的制作方法

1.本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种多极耳卷绕电芯。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种新型环保二次电池，具有比能量高﹑循环寿命长﹑安全性能好﹑自放电小等优点，因此，被广泛的应用于移动设备﹑储能装置﹑电动工具﹑医疗器械等领域。目前，锂离子软包电池结构主要有卷绕式和叠片式。叠片式电池虽然有均匀一致的反应界面，使活性物质的容量得到充分发挥，但其作业效率低，对人员﹑设备等要求高，大规模生产较难。常规卷绕式结构电池，一般采用单一极耳形式，电池放电时极化严重，内阻大，严重影响电池的倍率性能和使用寿命。而多级耳卷绕式电池不仅能降低电池阻抗﹑提高电池各项性能，而且操作简单，生产效率高。
3.多级耳卷绕电芯主要由第一极片﹑第二极片以及隔离膜层叠卷绕形成。其中第一极片涂布时在集流体边缘留有空箔区，经过模切后形成多个阴极极耳；同理，第二极片涂布时在集流体边缘亦留有空箔区，经模切后形成多个阳极极耳。多个阴极极耳和阳极极耳经卷绕后形成阴极极耳组和阳极极耳组。然而由于涂布面密度波动﹑卷绕张力等因素的影响，同极性极耳组之间很容易发生错位，如果错位超出范围，会影响焊接﹑贴胶﹑入壳等工序，甚至造成卷芯报废，影响制成优率。
4.目前，极耳错位主要依赖于人工测量，容易产生误差且不利于自动化生产。鉴于此，确有必要提供一种易实现的多级耳卷芯，用于解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种多级耳卷绕电芯方便ccd相机快速准确检测极耳错位量，旨在改善因人工测量产生的误差造成错判及方便自动化生产，降低生产成本。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种多极耳卷绕电芯，包括电芯本体，所述电芯本体包括第一极片、第二极片和隔离膜；所述第一极片具有第一极耳与多个第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳层叠设置，所述第一极耳与所述第二极耳之间形成有高度差。
8.作为优选，所述第一极耳与所述第二极耳均为等腰梯形。
9.作为优选，所述第一极耳的底角r1与所述第二极耳的底角r2相等，且满足关系式：80
°
≤r1＝r2≤90
°
。
10.作为优选，所述第一极耳设置有第一主体部，所述第一极耳还设置有与所述主体部配合使用的第一延伸部，所述第一延伸部自第一主体部的高度方向向外延伸。
11.作为优选，所述第一延伸部设置有标识，所述标识为打孔标识或刻字标识。
12.作为优选，所述第一延伸部的高度为l，满足l≥1。
13.作为优选，所述第二极片包括第三极耳与多个第四极耳，所述第三极耳和所述第
四极耳层叠设置，所述第三极耳和所述第四极耳之间形成高度差。
14.作为优选，所述第一极耳的模切高度m和第三极耳的模切高度h，第二极耳的模切高度m和第四极耳的模切高度h，满足关系式：0.1≤m-h＝m-h≤2.0。
15.作为优选，所述第一极耳的模切高度m和第三极耳的模切高度h，还满足关系式：t/2+3≤h≤m-0.1，t为电芯本体的厚度。
16.与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：
17.一种多极耳卷绕电芯，包括电芯本体，所述电芯本体包括第一极片、第二极片和隔离膜，所述第一极片、隔离膜和第二极片依次堆叠并卷绕形成所述电芯本体；所述第一极片包括第一极耳与多个第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳层叠设置，所述第一极耳与所述第二极耳之间形成有高度差。当卷绕后极耳发生错位时，以第一极耳为基准，在卷芯宽度水平方向，通过ccd相机捕捉第一极耳与第二极耳在卷芯宽度水平方向的差值，即第一极耳与第二极耳的交点，与第二极耳距离交点的最远点之间的距离可确定极耳错位量，该距离为极耳错位值。通过该方法确认的极耳错位量比人工检测出的错位量更加的精准，能够减少误差。另外，在后段焊接工序，第一极耳本体部及延伸部多余部分和第二极耳多余部分将被切除，不影响电池能量密度。此方法操作简单，提高测量准确率且方便自动化生产。
附图说明
18.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
19.图1为本实用新型中一种多级耳电芯的卷芯俯视图；
20.图2为本实用新型中第一极片的展开结构示意图；
21.图3为本实用新型中第二极片的展开结构示意图；
22.图4为本实用新型中一种多级耳电芯的卷芯主视图；
23.其中，附图标记说明如下：
24.1、电芯本体；2、第一主体部；3、第一延伸部；4、极耳标识；5、第二主体部；6、第二延伸部；11、第一极片；12、第二极片；13、隔离膜；111、第一极耳；112、第二极耳；121、第三极耳；122、第四极耳。
具体实施方式
25.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，硬件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。
26.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在实用新型中，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实用新型中的具体含义。
28.以下结合附图1～4对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
29.实施方式一
30.下面结合附图1～4描述实施方式一
31.一种多极耳卷绕电芯，包括电芯本体1，所述电芯本体1包括第一极片11、第二极片12和隔离膜13；
32.所述第一极片11具有第一极耳111与多个第二极耳112，所述第一极耳111和所述第二极耳112层叠设置，所述第一极耳111与所述第二极耳112之间形成有高度差，通过第一极耳111与第二极耳112之间形成的高度差，以第一极耳111为基准，通过ccd相机捕捉第一极耳111与第二极耳112在电芯本体1的宽度水平方向的差值，即可确定极耳错位量，减少人工判断的误差。
33.在本实施例中，第一极耳111与第二极耳112均为等腰梯形，保证第一极耳111与第二极耳112的形状统一，用以提高ccd测量错位值准确率同时方便后续裁切时接触。
34.在本实施例中，第一极耳111的底角r1与第二极耳112的底角r2相等，且满足关系式：80
°
≤r1＝r2≤90
°
，通过设置第一极耳111与第二极耳112的底角相等且角度满足80
°
≤r1＝r2≤90
°
，目的是为了保证减少第一极耳111与多个第二极耳112之间的错位量与错位率。
35.在本实施例中，第一极耳111设置有第一主体部2，第一极耳111还设置有与主体部配合使用的第一延伸部3，第一延伸部3自第一主体部2的高度方向向外延伸，其目的是为了使第一极耳111突出显示，以第一极耳111与第二极耳112交点为基点，方便ccd照相机检测极耳错位量；
36.当电芯本体1的第一极耳111与第二极耳112存在错位时，第二极耳112的主体部会向第一极耳111的第一主体部2的外部凸出，若第二极耳112的主体部向第一极耳111第一主体部2左端凸出，则说明极耳沿电芯本体1的卷绕方向a的反方向发生错位；当第二极耳112的主体部向第一极耳111的第一主体部2右端凸出，则说明极耳沿电芯本体1的卷绕方向a的方向发生错位；
37.若卷绕后极耳出现错位现象，由于所有极耳一致，影像传感技术(如电荷耦合器件，即ccd相机无法捕捉参考点位，因此无法判断极耳错位量及极耳错位方向，只能识别极耳组的总宽度。因此，本实用新型的多级耳电芯，通过设置第一极耳111和多个第二极耳112不同的高度，当极耳出现错位时，会产生方便于ccd相机捕捉的点p、q，进而确定极耳错位量及错位方向，方便制成前段结合极耳错位量和错位方向及时作出调整，提高制成优率。
38.进一步的，第一延伸部3设置有标识4，标识4为打孔标识或刻字标识，通过标识4明确第一极耳111是首极耳，突出ccd错位测量是以首极耳为参考物，同时方便卷绕机识别首尾极耳切位。
39.进一步的，第一延伸部3的高度为l，满足l≥1，l长度至少为1mm，防止l过短而导致ccd相机无法准确测量极耳错位量。
40.在本实施例中，第二极片12包括第三极耳121与多个第四极耳122，第三极耳121和
第四极耳122层叠设置，第三极耳121和第四极耳122之间形成高度差，通过第三极耳121与第四极耳122之间形成的高度差，以第三极耳121为基准，通过ccd相机捕捉第三极耳121与第四极耳122在电芯本体1的宽度水平方向的差值，即可确定极耳错位量，减少人工判断的误差。
41.进一步的，电芯本体1的厚度为t，第一极耳111的模切高度为m，第三极耳121的模切高度为h；第一极耳111和第三极耳121的模切高度均满足0.1≤m-h≤2.0，保证第一极耳111与第三极耳121的模切高度差距离适中，在能够保证分辨第一极耳111与第三极耳121的同时又不浪费材料。
42.进一步的，第三极耳121的模切高度还满足公式t/2+3≤h，第三极耳121的模切高度与电芯本体1的厚度挂钩，使得第三极耳121的模切高度不会过长。
43.进一步的，第三极耳121的模切高度还满足公式h≤m-0.1，第三极耳121的模切高度与第一极耳111的模切高度挂钩，使第一极耳111的模切高度不会过长于第三极耳121的模切高度。
44.进一步的，电芯本体1的厚度为t，第二极耳112的模切高度为m，第四极耳122的模切高度为h；第二极耳112和第四极耳122的模切高度均满足0.1≤m-h≤2.0，保证第二极耳112与第四极耳122的模切高度差距离适中，在能够保证分辨第二极耳112与第四极耳122的同时又不浪费材料。
45.进一步的，第二极耳112和第四极耳122的模切高度均满足m-h＝m-h，即第一极耳111和第三极耳121的模切高度差与第二极耳112和第四极耳122的模切高度差要相等。
46.进一步的，延伸部的高度为l，满足l＝h-h＝m-m，延伸部的高度l长度不易过长，防止因第一极耳111总长度过长而导致后续极耳焊接异常。
47.需要说明的是，第一极片11为正极极片，第二极片12为负极极片，正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面；正极集流体包括正极涂覆区和连接于正极涂覆区的正极极耳，正极涂覆区涂覆有正极活性物质层，正极极耳未涂覆正极活性物质层或涂覆有小于1mm正极活性物质层。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面；负极集流体包括负极涂覆区和连接于负极涂覆区的负极极耳，负极涂覆区涂覆有负极活性物质层，负极极耳未涂覆负极活性物质层或涂覆有小于1mm负极活性物质层。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝箔、涂炭铝箔等，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极集流体的材料可以为铜箔、涂炭铜箔等，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为pp(polypropylene，聚丙烯)或pe(polyethylene，聚乙烯)等。
48.本实用新型的工作原理是：
49.通过激光模切机将集流体边缘空箔区模切成不同高度的极耳，将卷绕好后的电芯本体1放置测量，在电芯本体1的宽度水平方向上，交点p到点q的距离，若测出该距离大于零则表示极耳错位，其中测量p与q之间的距离n，距离n即为极耳错位量；
50.具体的，若卷绕后极耳如果存在错位，ccd相机通过捕捉第一极耳111与第二极耳112在电芯本体1宽度水平方向的交点p，再通过ccd相机捕捉第二极耳112点q的距离，点p到点q之间的距离即可确定极耳错位量。
51.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型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，本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。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，并不对本实用新型构成任何限制。

技术特征：
1.一种多极耳卷绕电芯，其特征在于：包括电芯本体(1)，所述电芯本体(1)包括第一极片(11)和第二极片(12)；所述第一极片(11)具有第一极耳(111)与多个第二极耳(112)，所述第一极耳(111)和所述第二极耳(112)层叠设置，所述第一极耳(111)与所述第二极耳(112)之间形成有高度差。2.如权利要求1所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳(111)与所述第二极耳(112)均为等腰梯形。3.如权利要求1所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳(111)的底角r1与所述第二极耳(112)的底角r2相等，且满足关系式：80
°
≤r1＝r2≤90
°
。4.如权利要求1所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳(111)设置有第一主体部(2)，所述第一极耳(111)还设置有与所述主体部配合使用的第一延伸部(3)，所述第一延伸部(3)自第一主体部(2)的高度方向向外延伸。5.如权利要求4所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一延伸部(3)设置有标识(4)，所述标识(4)为打孔标识或刻字标识。6.如权利要求4所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一延伸部(3)的高度为l，满足l≥1。7.如权利要求1所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第二极片(12)包括第三极耳(121)与多个第四极耳(122)，所述第三极耳(121)和所述第四极耳(122)层叠设置，所述第三极耳(121)和所述第四极耳(122)之间形成高度差。8.如权利要求7所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳(111)的模切高度m和第三极耳(121)的模切高度h，第二极耳(112)的模切高度m和第四极耳(122)的模切高度h，满足关系式：0.1≤m-h＝m-h≤2.0。9.如权利要求8所述的一种多极耳卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳(111)的模切高度m和第三极耳(121)的模切高度h，还满足关系式：t/2+3≤h≤m-0.1，t为电芯本体的厚度。

技术总结
本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种多极耳卷绕电芯，包括电芯本体，所述电芯本体包括第一极片和第二极片；所述第一极片包括第一极耳与多个第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳层叠设置，所述第一极耳与所述第二极耳之间形成有高度差，当卷绕后极耳发生错位时，以第一极耳为基准，在测量卷芯宽度水平方向，通过CCD相机捕捉第一极耳与第二极耳在卷芯宽度水平方向的差值，即第一极耳与第二极耳的交点，与第二极耳距离交点的最远点之间的距离可确定极耳错位量，该距离为极耳错位量，通过该方法确认的极耳错位量比人工检测出的错位量更加的精准，同时能够减少误差。同时能够减少误差。同时能够减少误差。


技术研发人员：张琪 许光辉 苏鹏元 竹泳俊
受保护的技术使用者：东莞维科电池有限公司
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/9/1