[发明专利]一种圆柱形二次电池裸电芯卷绕变张力控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及卷绕控制，特别是涉及一种圆柱形二次电池裸电芯卷绕变张力控制方法。

背景技术

现有锂离子电池容量除了与前期设计和材料有关外，还与电芯在电解液中浸透程度密切有关，而浸透程度又与电芯卷绕松紧及浸透时间有关。因此，电芯在卷绕中的松紧程度是锂电池制作的关键环节，电芯在卷绕中其卷绕张力的控制方法会直接影响电池在注液工序中的生产周期。现有圆柱形电池卷绕设备正在逐步全部采用全自动卷绕机，而全自动卷绕中采用恒张力控制时，张力的大小会影响电芯整体卷绕过紧或过松现象，导致电池生产工序中的注液时间延长，从而，延长电池整个生产周期，降低效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种圆柱形二次电池裸电芯卷绕变张力控制方法。

本发明的技术问题采用以下技术方案予以解决：

这种圆柱形二次电池裸电芯卷绕变张力控制方法，基于极片张力即推动张力杆装置的张力气缸的推力，由张力气缸内的气压与气缸有效面积的乘积决定，由于气缸有效面积不能改变，要改变张力气缸推力，只有更改气压。而通过电磁比例阀可根据外界提供的模拟电压量方便地改变供给张力气缸的气体压强，即可方便地更改张力气缸内的气压，从而，改变张力气缸推力。还基于由PLC输出的位置脉冲控制卷针电机，通过累计计算PLC控制器发出的总位置脉冲或卷针电机驱动器反馈的位置脉冲，由总计位置脉冲计算卷针在卷绕时的圈数，即可控制极片张力实时改变。

这种圆柱形二次电池裸电芯卷绕变张力控制方法，适用的电芯卷绕控制系统包括依次闭环连接的间接张力检测部件、PLC控制器、推动张力杆装置的张力气缸，以及驱动卷针转动的卷绕电机，所述PLC控制器根据间接张力检测部件的检测信息控制所述卷绕电机带动卷针实现卷绕的张力控制。

这种圆柱形二次电池裸电芯卷绕变张力控制方法的特点是：

所述张力气缸内的气压由供给张力气缸气体的电磁比例阀控制，在卷绕电池电芯过程中，PLC控制器根据计算所卷圈数按设定规律控制电磁比例阀降低张力气缸内的气压，逐步降低卷针卷绕极片张力，使电池在卷绕过程中张力内大外小；

所述设定规律是极片张力的变化根据卷针圈数的增大而分等级的降低。

本发明的技术问题采用以下进一步的技术方案予以解决：

所述卷针圈数的增大量根据变张力所需要划分的等级量予以调整。

所述设定规律是卷针卷绕极片在前2圈时极片张力是初始极片张力，然后卷针每转一圈极片张力按照设定的张力递减量逐圈降低。

所述初始极片张力由触摸屏设定。

所述张力递减量由触摸屏设定。

所述卷针卷绕极片在前2圈时的极片初始张力为0.35Mpa。

所述张力递减量为0.01MPa。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明方法针对圆柱形二次电池裸电芯卷绕，采用PLC控制器与电磁比例阀相结合的控制方式实现随着电芯卷绕圈数判断极片张力分等级降低，有效解决圆柱形电芯张力恒定卷绕引起的电芯过紧、影响电池生产效率的问题。本发明的变张力控制方法随着电芯圈数的增加而对极片张力分等级降低，可以保证电池裸电芯在卷绕过程中极片张力内大外小，电芯整体卷绕内紧外松，有利于电解液浸透，明显缩短电池生产工序中的注液时间，从而，缩短电池整个生产周期。实际证明采用本发明的变张力控制方法可使电池注液工序时间缩短10～15％。

附图说明

附图是本发明具体实施方式的极片张力控制示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步说明。

一种锂离子电池裸电芯卷绕变张力控制方法，推动张力杆装置的张力气缸内的气压由供给张力气缸气体的电磁比例阀控制，在卷绕电池电芯过程中，PLC控制器根据计算所卷圈数按设定规律控制电磁比例阀降低张力气缸内的气压，逐步降低卷针卷绕极片张力，使电池在卷绕过程中张力内大外小；

所述设定规律是卷针卷绕极片在前2圈时极片张力是触摸屏设定的初始张力为0.35Mpa，然后卷针每转一圈极片张力按照设定的张力递减量为0.01MPa逐圈降低，在卷针转至第10圈的极片张力为0.35-(10-2)×0.01＝0.27Mpa。通过对卷绕过程中随着电芯的圈数的增加而对极片张力分等级降低，锂离子电池裸电芯在卷绕过程中极片张力内大外小，电芯整体卷绕内紧外松，便于电解液浸透，缩短电池生产工序中的注液时间，从而，缩短电池整个生产周期。实际证明采用本发明可使电池注液工序时间缩短10～15％。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。