[发明专利]方形锂电池卷绕参数的测量系统、测量方法及优化方法

说明书

本发明属于锂电池相关技术领域，并公开了一种方形锂电池卷绕参数的测量系统、测量方法及优化方法。该测量方法包括下列步骤：S1对于包括隔膜和两块极片的方形电池电芯，在其中一块极片的中间涂覆浆料，边缘涂覆粘接剂，将光纤放置在该极片上，其中，与该极片中间涂覆浆料的区域对应的光纤上设置有光栅，浆料固化后获得带有传感器的极片；S2利用隔膜、步骤S1获得的带有传感器的极片和另外一块极片卷绕形成方形电池电芯，通过传感器中反馈的应力获得传感器所在位置处应力分布，以此实现对卷绕张力以及应力分布的测量，及实现卷绕参数的测量。通过本发明，解决方形锂电池电芯内部卷绕和工作状态两种状态下应力状态实时测量的问题。

技术领域

本发明属于锂电池相关技术领域，更具体地，涉及一种方形锂电池卷绕参数的测量系统、测量方法及优化方法。

背景技术

随着各种电子产品的发展，对锂电池的需求量呈现迅速增长态势，同时对锂电池的生产工艺参数、生产效率以及锂电池监测系统提出了更高的要求。而对于锂电池电芯来说，电芯卷绕技术是锂电池制作的关键环节之一，其卷绕速度、极片类型及厚度等参数会影响卷绕电芯内部的应力状态，而应力状态直接影响了电池性能。由于方形锂离子电池电芯卷绕时卷针结构的影响，卷针会使得极片在行进方向产生类似正弦曲线的速度分量，造成电芯卷绕过程中的张力大幅波动，使得极片与隔膜极易拉断，严重影响生产效率。同时，由于卷绕过程中张力的松弛变化，导致成品电芯层间以及不同曲率半径处的间距有所不同，曲率半径较小的地方间距较小，这些都会造成电芯内部应力状态不均匀。而在锂电池充放电过程中，由于电芯内部电极发生周期性的膨胀收缩，导致电极发生扭曲，使得电芯的层间距和应力状态进一步发生变化。而锂电池的性能在很大程度上受到电芯内部应力状态的影响，不均匀的应力状态会导致锂电池的性能恶化，甚至可能会造成安全隐患。

现有的测量锂电池的张力的装置结构复杂，计算量大，不能获得整个电芯内部的应力分布，仅仅测量获得的是卷绕张力的测量；另外，对于卷绕和工作两种状态，现有的测量方式是分开单独测量，并且现有的测量装置大都是将传感器放置在在电芯外部，无法准确的获得锂电池电芯内部的应力状态。

因此，优化锂电池电芯卷绕参数同时对卷绕过程中的应力进行监测是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种方形锂电池卷绕参数的测量系统、测量方法及优化方法，解决方形锂电池电芯内部卷绕和工作状态两种状态下应力状态实时测量的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种方形锂电池电芯卷绕参数的测量方法，该测量方法包括下列步骤：

S1对于包括隔膜和两块极片的方形电池电芯，在其中一块极片的中间涂覆浆料，边缘涂覆粘接剂，将光纤放置在该极片上，其中，与该极片中间涂覆浆料的区域对应的光纤上设置有光栅，所述浆料固化后获得带有传感器的极片；

S2利用隔膜、步骤S1获得的带有传感器的极片和另外一块极片卷绕形成方形电池电芯，通过传感器中反馈的应力获得传感器所在位置处应力分布，以此实现对卷绕张力以及应力分布的测量，及实现卷绕参数的测量。

进一步优选地，所述光纤的数量为一个或者多个，同一条光纤上分布有一个或多个光栅。

进一步优选地，当所述光纤为多个时，光纤均匀分布在卷绕后的极片的里层，中间层和外层，且在卷绕处和平坦处均分布有光纤。

进一步优选地，所述粘接剂为紫外胶。

进一步优选地，所述光栅为光纤布拉格光栅，材料为二氧化硅。

进一步优选地，所述方形电池的极片分别为磷酸铁锂正极片和石墨负极片。

进一步优选地，所述卷绕张力按照下列公式进行计算：