(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011458879.6
(22)申请日 2020.12.11
(71)申请人 湖北亿纬动力有限公司
地址 448000 湖北省荆门市荆门高新区掇
刀区荆南大道68号
(72)发明人 陈金苹 赵仕绪 吴磊 杜双龙
吕正中 刘金成
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
11332
代理人 胡彬
(51)Int.Cl.
H01M 10/0587(2010.01)
H01M 10/052(2010.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种改善锂电池负极片褶皱
参数，且对电芯进行卷绕；S2：对卷绕完成的电芯
进行热压：其中：卷绕张力参数包括正极片初始
张力X 0、负极片初始张力Y 0、隔膜初始张力Z 0、正
极变张力系数X k 、负极变张力系数Y k 及膈膜变张
力系数Z k ，且X k 、Y k 及Z k 满足关系式：|Y K |≥|X K |＞
4|Z K |。该方法采用调整卷绕张力参数的方式，无
需更改电池制程过程，无需改善设备及更换负极
材料，就可以达到改善负极片褶皱的目的，较好
地控制了整个电芯的厚度，并且控制了电池的制
造成本。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 112510266 A 2021.03.16
C N 112510266
A
1.一种改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，包括：
S1：调整卷绕机的卷绕张力参数，且对电芯进行卷绕；
S2：对卷绕完成的所述电芯进行热压；
其中：所述卷绕张力参数包括正极片初始张力X 0、负极片初始张力Y 0、隔膜初始张力Z 0、正极变张力系数X k 、负极变张力系数Y k 及膈膜变张力系数Z k ，且X k 、Y k 及Z k 满足关系式：|Y K |≥|X K |＞4|Z K |。
2.根据权利要求1所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，‑20≥Y K ≥‑25，‑20≥X k ≥‑25，且X k ＝Y k 。
3.根据权利要求2所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，‑5≥Z k ≥‑6。
4.根据权利要求1所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，X 0、Y 0及Z 0满足关系式：1.5X 0＞Y 0≥X 0，Z 0＜0.5X 0。
5.根据权利要求4所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，1000g≤X 0≤1200g，
1000g≤Y 0≤1200g，且X 0＝Y 0。6.根据权利要求5所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，350g≤Z 0≤500g。
7.根据权利要求1‑6中任一项所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，在步骤S1中，调整卷绕张力参数时需要保证卷绕后锂电池的卷芯无抽芯现象，且正极片及负极片无断裂现象。
8.根据权利要求1‑6中任一项所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，在步骤S2中，热压完成后所述电芯的宽度尺寸为H1，103.3mm≤H1≤103.9mm。
9.根据权利要求1‑7中任一项所述的改善锂电池负极片褶皱的方法，其特征在于，在步骤S2中，热压完成后所述电芯的厚度尺寸为H2，14.3mm≤H2≤14.9mm。
权 利 要 求 书1/1页CN 112510266 A
一种改善锂电池负极片褶皱的方法技术领域
[0001]本发明涉及电池生产工艺技术领域，尤其涉及一种改善锂电池负极片褶皱的方法。
背景技术
[0002]在卷绕式锂电池的生产过程中，会遇到电池在化成后出现负极片褶皱的现象，且褶皱主要集中在电池的内圈。褶皱严重的甚至导致电池厚度超差或鼓胀，同时极片褶皱在一定程度上也会影响电池的性能。
[0003]目前改善负极片褶皱的方法主要有以下几种：①增大极片的膨胀空间：卷绕张力优化、使用圆形卷针、半自动卷绕插片；②减小膨胀：低膨胀负极、负压夹具化成；③减小过程变形：减小张力波动、
采用热压工序减少极片后期反弹、减小烘烤时长(减小隔膜热收缩)、注液方式(三次注液减小冲击等)；④减少隔膜变形：卷针上贴铁氟龙胶布、机切刀改善内圈隔膜褶皱、应用涂胶隔膜。
[0004]但是，更改制程过程、改善设备、更换负极材料和使用涂胶隔膜的方式成本较高，提升了电池了生产成本。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提出一种改善锂电池负极片褶皱的方法，该方法能够较好地改善锂电池负极片出现褶皱的现象，并且该方法较为容易实现，无需更改电池制程过程，无需改善设备及更换负极材料。
[0006]为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
[0007]本发明公开了一种改善锂电池负极片褶皱的方法，包括：S1：调整卷绕机的卷绕张力参数，且对电芯进行卷绕；S2：对卷绕完成的所述电芯进行热压：其中：所述卷绕张力参数包括正极片初始张力X 0、负极片初始张力Y 0、隔膜初始张力Z 0、正极变张力系数X k 、负极变张力系数Y k 及膈膜变张力系数Z k ，且X k 、Y k 及Z k 满足关系式：|Y K |≥|X K |＞4|Z K |。
[0008]在一些可选的实施例中，‑20≥Y K ≥‑25，‑20≥X k ≥‑25，且X k ＝Y k 。
[0009]在一些可选的实施例中，‑5≥Z k ≥‑6。
[0010]在一些实施例中，X 0、Y 0及Z 0满足关系式：1.5X 0＞Y 0≥X 0，Z 0＜0.5X 0。
[0011]在一些可选的实施例中，1000g≤X 0≤1200g，1000g≤Y 0≤1200g，且X 0＝Y 0。
[0012]在一些可选的实施例中，350g≤Z 0≤500g。
[0013]在一些可选的实施例中，在步骤S1中，调整卷绕张力参数时需要保证卷绕后锂电池的卷芯无抽芯现象，且正极片及负极片无断裂现象。
[0014]在一些可选的实施例中，在步骤S2中，热压完成后所述电芯的宽度尺寸为H1，103.3mm≤H1≤103.9mm。
[0015]在一些可选的实施例中，在步骤S2中，热压完成后所述电芯的厚度尺寸为H2，14.3mm≤H2≤14.9mm。
[0016]本发明的改善锂电池负极片褶皱的方法的有益效果：由于采用调整卷绕张力参数
的方式，并且将正极变张力系数X
k 、负极变张力系数Y
k
及膈膜变张力系数Z
k
，控制在满足|Y
K
|≥|X
K |＞4|Z
K
|的关系范围内，无需更改电池制程过程，无需改善设备及更换负极材料，就
可以达到改善负极片褶皱的目的，较好地控制了整个电芯的厚度，并且控制了电池的制造成本。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0018]图1是本发明实施例的改善锂电池负极片褶皱的方法的流程图。
[0019]图2是采用本发明实施例的改善锂电池负极片褶皱的方法进行电芯卷绕时，卷绕张力的变化示意图。
[0020]图3是采用本发明实施例的改善锂电池负极片褶皱的方法生产的电芯分容满充后负极片的界面状态图。
[0021]图4是采用现有技术生产的电芯分容满充后负极片的界面状态图。
[0022]图5是采用本发明实施例的改善锂电池负极片褶皱的方法生产的电芯分容满充后的整体状态图。
[0023]图6是采用现有技术生产的电芯分容满充后的整体状态图。
具体实施方式
[0024]为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0025]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。[0026]此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028]下面参考图1‑图2描述本发明实施例的改善锂电池负极片褶皱的方法的具体流程。
[0029]本发明公开了一种改善锂电池负极片褶皱的方法，如图1所示，该方法包括：S1：调整卷绕机的卷绕张力参数，且对电芯进行卷绕；S2：对卷绕完成的电芯进行热压，其中：卷绕
张力参数包括正极片初始张力X
0、负极片初始张力Y
、隔膜初始张力Z
、正极变张力系数X
k
、
负极变张力系数Y
k 及膈膜变张力系数Z
k
，且X
k
、Y
k
及Z
k
满足关系式：|Y
K
|≥|X
K
|＞4|Z
K
|。
[0030]可以理解的是，在实际卷绕过程中，正极变张力系数代表卷绕过程中，第n圈到第n +1圈的正极片
的张力变化值，负极变张力系数代表卷绕过程中，第n圈到第n+1圈的负极片的张力变化值，隔膜变张力系数代表卷绕过程中，第n圈到第n+1圈的隔膜的张力变化值。正极变张力系数、负极变张力系数以及隔膜变张力系数决定了卷绕过程中，正极片、负极片及隔膜张力的变化，如果正极片、负极片及隔膜张力变化过大极易出现正极片、负极片或者隔膜断裂的现象，而如果正极片、负极片及隔膜张力变化过小则容易出现极片褶皱或者电芯抽芯的现象。在本发明中，正极变张力系数、负极变张力系数以及隔膜变张力系数满足关系
式，|Y
K |≥|X
K
|＞4|Z
K
|，也就是说，在实际卷绕过程中，隔膜的张力相对这正极片和负极片
的张力较小，电芯化成过程中，隔膜的厚度不会发生变化，因此隔膜的张力不需要过大来抵消化成过程
中的尺寸变化，也就是说隔膜的张力相对较小能够避免隔膜褶皱的现象发生，而电芯化成过程中，伴随着锂离子嵌入负极片，负极片厚度会增加，负极片的张力相对较大能够抵消掉增加的那部分厚度，确保负极片的表面较为平整，从而将整个电芯的厚度控制在指定范围内。
[0031]本发明的改善锂电池负极片褶皱的方法，由于采用调整卷绕张力参数的方式，并
且将正极变张力系数X
k 、负极变张力系数Y
k
及膈膜变张力系数Z
k
，控制在满足|Y
K
|≥|X
K
|＞4
|Z
K
|的关系范围内，无需更改电池制程过程，无需改善设备及更换负极材料，就可以达到改善负极片褶皱的目的，较好地控制了整个电芯的厚度，并且控制了电池的制造成本。
[0032]在一些可选的实施例中，‑20≥Y
K ≥‑25，‑20≥X
k
≥‑25，且X
k
＝Y
k
。可以理解的是，
在实际选择过程中，X
k 和Y
k
可以为‑20、‑21、‑22、‑23、‑24、‑25。具体来说，在实际卷绕过程
中，电芯的尺寸不同就需要不同的正极变张力系数X
k 和负极变张力系数Y
k
，本实施例中给出
的范围基本能够满足常规尺寸的电芯的需要。当然，正极变张力系数X
k 和负极变张力系数Y
k
的具体数值可以根据实际的卷绕工艺选择，并不限于本实施例的范围。而正极变张力系数
X k 和负极变张力系数Y
k
相等能够较好地保证正极片和负极片在卷绕过程中张力变化相同，
从而提升了卷绕完成后正极片和负极片的尺寸一致性。
[0033]在一些可选的实施例中，‑5≥Z
k ≥‑6。可以理解的是，在实际选择过程中，Z
k
可以
为‑5或者‑6，在实际卷绕过程中，电芯的尺寸不同就需要不同的膈膜变张力系数Z
k
，本实施
例中给出的范围基本能够满足常规尺寸的电芯的需要。当然，膈膜变张力系数Z
k
的具体数值可以根据实际的卷绕工艺选择，并不限于本实施例的范围。
[0034]在一些实施例中，X
0、Y
及Z
满足关系式：1.5X
＞Y
≥X
，Z
＜0.5X
。可以理解的是，
在实际卷绕过程中，即便正极变张力系数X
k 、负极变张力系数Y
k
及膈膜变张力系数Z
k
处于较
为合理的范围，但是如果正极片初始张力X
0、负极片初始张力Y
、隔膜初始张力Z
的数值不
合理，则还是有可能导致极片褶皱或者电芯抽芯的现象发生。在本实施例中，X
0、Y
及Z
满足
关系式：1.5X
0＞Y
≥X
，Z
＜0.5X
，这样限定了正极变张力系数X
k
、负极变张力系数Y
k
及膈
膜变张力系数Z
k
之间的关系，进一步保证了在卷绕过程中，正极片和负极片以及隔膜处于较为合适张力状态，从而进一步改善了极片褶皱或者极片抽芯的现象。
[0035]在一些可选的实施例中，1000g≤X
0≤1200g，1000g≤Y
≤1200g，且X
＝Y
。可以理
解的是，在实际选择过程中，X
0和Y
可以为1000g、1050g、1100g、1150g、1200g。具体来说，在
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