CN206921959U - 动力电池卷针 - Google Patents

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黄标
陈绍宇
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王衍滨
方宏新
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Abstract

本实用新型公开了一种动力电池卷针，包括：卷针组件，其包括卷针架和安装于卷针架内的感应线圈，感应控制组件，其包括控制器、感应电源和冷水机，控制器控制感应电源和冷水机分别对感应线圈进行供电和冷却；其中，卷针组件在卷绕过程中位于电芯的内部。相对于现有技术，本实用新型动力电池卷针在卷针架的内部集成感应线圈，能同时对电芯进行卷绕和加热，再到下一步整形过程中热板加热电芯，两次不同的加热可以达到内外圈的高低温度补偿，使得电芯的温度内外均匀，提升了电池的工作性能。此外，极片能够把热量传递给隔膜，当卷绕完成后可以直接去整形，能够省去电芯的预热工序和预热设备，降低了制造成本，提升了电池产能。

Description

动力电池卷针
技术领域
本实用新型属于电池领域，更具体地说，本实用新型涉及一种动力电池卷针。
背景技术
在锂离子电池的生产过程中，热压整形是一个非常重要的工艺：首先将电芯加热到指定温度，然后施加一定的压力并保持压力至规定时间，以达到整形要求。电芯整形效果的好坏对电芯入壳、电芯充放电界面和循环寿命都非常重要。
目前，电芯热压整形分成两个工序：预热和整形，而预热主要是单独工序来完成。对于预热工序，一般采用感应加热来提升加热效率，但其设备成本占据了绝大部分电芯制造成本，降低电芯制造成本主要采取精简设备结构或降低其它成本的方法。此外，在预热完成后，电芯温度是外高内低，电芯整形时热板也是先接触电芯表面，同样会导致电芯的温度外高内低，这样电芯成型后整体温差非常不均匀，对后续性能有非常大的影响，为了缩短电芯内外层温差，需要额外延长电芯的加热时间。
有鉴于此，确有必要提供一种制造成本低、电芯内外温度均匀的动力电池卷针。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种制造成本低、电芯内外温度均匀的动力电池卷针。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种动力电池卷针，包括：
卷针组件，其包括卷针架和安装于卷针架内的感应线圈；以及
感应控制组件，其包括控制器、感应电源和冷水机，控制器控制感应电源和冷水机分别对感应线圈进行供电和冷却；
其中，所述卷针组件在卷绕过程中位于电芯的内部。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述卷针架包括对称设置的第一卷针架和第二卷针架，第一卷针架和第二卷针架装设有第一夹条和第二夹条以及夹条开合机构，夹条开合机构控制第一夹条与第二夹条之间的夹紧和松开。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述感应线圈包括第一感应线圈和第二感应线圈，第一感应线圈和第二感应线圈对应安装于所述第一卷针架和第二卷针架中。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述感应控制组件还包括红外成像仪，红外成像仪将采集的每层极片温度信号传送至控制器。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述卷针架为圆形、菱形或椭圆形。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述卷针架为非金属材料，所述卷针架的表面做陶瓷处理。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述感应线圈为螺旋形、方形或矩形。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述感应线圈将电芯的每层极片加热至50-150℃。
作为本实用新型动力电池卷针的一种改进，所述卷针组件对电芯的卷绕和加热工序同步完成。
相对于现有技术，本实用新型动力电池卷针在卷针架的内部集成感应线圈，能同时对电芯进行卷绕和加热，在卷绕过程中电芯的加热温度是内圈高外圈低，再到下一步整形过程中热板加热电芯时，电芯温度是外圈高内圈低，两次不同的加热可以达到内外圈的高低温度补偿，使得电芯的温度内外均匀，提升了电池的工作性能。此外，在卷绕时同时加热电芯，极片把热量传递给隔膜，当卷绕完成后可以直接去整形，能够省去电芯的预热工序和预热设备，降低了制造成本，提升了电池产能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型动力电池卷针进行详细说明，其中：
图1所示为本实用新型动力电池卷针的结构示意图。
图2为图1所示动力电池卷针中卷针架组件的结构示意图。
图3为图2所示卷针架组件沿A-A方向的剖视示意图。
其中，附图标记说明如下：
10卷针组件 100卷针架 100a第一卷针架
100b第二卷针架 102感应线圈 102a第一感应线圈
102b第二感应线圈 104a第一夹条 104b第二夹条
106夹条开合机构 1060导轨 1000a第一平面
1000b第二平面 1002a第一曲面 1002b第二曲面
20感应控制组件 200控制器 202感应电源
204冷水机 206红外成像仪 30电芯
300阴极片 302隔膜 304阳极片
306隔膜 1004a第一凹槽 1004b第二凹槽
具体实施方式
为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。
请参阅图1至图3所示，本实用新型动力电池卷针包括卷针组件10和感应控制组件20，卷针组件10包括卷针架100和安装于卷针架100内的感应线圈102；感应控制组件20包括控制器200、感应电源202和冷水机204，控制器200控制感应电源202和冷水机204分别对感应线圈102进行供电和冷却；其中，卷针组件10在卷绕过程中位于电芯30的内部。
请参照图2和图3所示，作为本实用新型动力电池卷针的一种优选实施方式，卷针架100包括对称设置的第一卷针架100a和第二卷针架100b，第一卷针架100a和第二卷针架100b分别设有第一平面1000a和第二平面1000b，以及第一曲面1002a和第二曲面1002b，第一平面1000a和第二平面1000b上分别开设有第一凹槽1004a和第二凹槽1004b。感应线圈102包括第一感应线圈102a和第二感应线圈102b，第一感应线圈102a和第二感应线圈102b对应安装于第一卷针架100a和第二卷针架100b中。第一夹条104a和第二夹条104b分别通过第一凹槽1004a和第二凹槽1004b固定连接于第一卷针架100a和第二卷针架100b上，第一夹条104a和第二夹条104b的一端延伸出卷针架100并可滑动连接于夹条开合机构106的导轨1060上，第一夹条104a和第二夹条104b能够在导轨1060上作相向或相对运动，从而实现第一夹条104a与第二夹条104b之间的夹紧和松开。
根据本实用新型的一种实施方式，卷针架100可以为圆形、菱形或椭圆形结构，优先选用圆形或椭圆形结构。卷针架100为非金属材料，在本实用新型动力电池卷针的实施方式中，卷针架100优先选用尼龙材料。卷针架100的表面作陶瓷处理，可以增加刚性并提高卷针架100的表面耐磨性。卷针架100内的感应线圈102可以为螺旋形、方形或矩形，但不限于以上形状，卷针架100的形状和感应线圈102的形状相互匹配。
根据本实用新型的一种实施方式，感应控制组件20还包括红外成像仪206，红外成像仪206将采集的每层极片温度信号传送至控制器200。
请参照图1和图2所示，卷绕时，电芯来料(阴极片300、阳极片304、隔膜302和隔膜306)从放卷开始上料，首先夹条开合机构106打开第一夹条104a和第二夹条104b放入隔膜302和隔膜306，随后夹紧隔膜302和隔膜306进行底圈卷绕；其次，将阴极片300***隔膜302与卷针架100之间，阳极片304***隔膜302和隔膜306之间，卷针架100带动阴极片300、阳极片304一起卷绕；当阴极片300和阳极片304开始卷绕至卷针架100的表面时，卷针架100内感应控制组件20的控制器200给感应电源202和冷水机204输入信号，感应电源202此时给感应线圈102输入交频电源，感应线圈102对卷针架100表面卷绕的初始电芯层极片进行加热，感应线圈102将电芯30的每层极片加热至50-150℃，并通过红外成像仪206实时监控加热的每层极片温度并反馈给控制器200进行校正，从而在电芯30的卷绕工序完成时，电芯30的加热工序也同步完成。
当完成一个电芯30的卷绕和加热之后，冷水机204用于对感应线圈102进行冷却。因为电芯30卷绕时是从内圈开始卷绕，所以卷绕后的电芯30的内圈温度较外圈的加热时间长，温度高。
电芯30加热完成后，进行下一步的电芯30整形工序，此时是利用热板夹紧电芯30，因夹板向电芯30加热是热传导作用，所以电芯30整形时温度是外圈高、内圈低。充分利用卷绕时和整形时的两次工作与加热特性，使得电芯30的加热温度均匀。
结合以上对本实用新型实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本实用新型动力电池卷针在卷针架100的内部集成感应线圈102，能同时对电芯30进行卷绕和加热，在卷绕过程中电芯30的加热温度是内圈高外圈低，再到下一步整形过程中热板加热电芯30时，电芯30温度是外圈高内圈低，两次不同的加热可以达到内外圈的高低温度补偿，使得电芯30的温度内外均匀，提升了电池的工作性能。此外，在卷绕时同时加热电芯30，极片把热量传递给隔膜，当卷绕完成后可以直接去整形，能够省去电芯30的预热工序和预热设备，降低了制造成本，提升了电池产能。
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可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。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。

Claims (9)

1.一种动力电池卷针，其特征在于，包括：
卷针组件，其包括卷针架和安装于卷针架内的感应线圈；以及
感应控制组件，其包括控制器、感应电源和冷水机，控制器控制感应电源和冷水机，分别对感应线圈进行供电和冷却；
其中，卷针组件在卷绕过程中位于电芯的内部。
2.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述卷针架包括对称设置的第一卷针架和第二卷针架，第一卷针架和第二卷针架装设有第一夹条和第二夹条以及夹条开合机构，夹条开合机构控制第一夹条与第二夹条之间的夹紧和松开。
3.根据权利要求2所述的动力电池卷针，其特征在于，所述感应线圈包括第一感应线圈和第二感应线圈，第一感应线圈和第二感应线圈对应安装于所述第一卷针架和第二卷针架中。
4.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述感应控制组件还包括红外成像仪，红外成像仪将采集的每层极片温度信号传送至控制器。
5.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述卷针架为圆形、菱形或椭圆形。
6.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述卷针架为非金属材料，所述卷针架的表面做陶瓷处理。
7.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述感应线圈为螺旋形、方形或矩形。
8.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述感应线圈将电芯的每层极片加热至50-150℃。
9.根据权利要求1所述的动力电池卷针，其特征在于，所述卷针组件对电芯的卷绕和加热工序同步完成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108336418A (zh) * 2018-03-27 2018-07-27 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 一种改善电芯膨胀变形的卷绕工艺
CN112421129A (zh) * 2021-01-25 2021-02-26 江苏时代新能源科技有限公司 电芯制造设备及其方法
CN114583237A (zh) * 2022-03-16 2022-06-03 厦门海辰新能源科技有限公司 卷绕装置和卷绕卷芯的方法

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