[发明专利]一种卷绕式电池零形变的制造工艺及其生产线系统

说明书

本发明公开了一种卷绕式电池零形变的制造工艺及其生产线系统，包括将功能层材料加热至形成熔融状态，将熔融状态的功能材料涂覆在电池带体上，被涂覆的电池极片依次进行制片、卷绕，制得卷芯体，卷绕完成后，将功能层材料气化或升华，完全从卷芯体中抽出，制得有充足膨胀空间的卷芯体，然后继续进行工艺包装、烘烤、化成、分容，即制得离子电池成品，能够解决卷绕式电池内部压应力的的问题，避免电池发生变形。

技术领域

本发明属于电池领域，特别涉及一种卷绕式电池零形变的制造工艺及其生产线系统。

背景技术

卷绕式锂离子电池在分容后或者循环几周后，电池宽度方向会出现变形，呈“S”形，S形导致的电池厚度增加可以达到5-20％，变形严重不仅影响电池电性能，对电池尺寸和安全性能也有极大影响，是卷绕式电池这类装配方式一个主要的劣势。

电池变形的原因：当电池充放电后，由于活性物质的膨胀(主要为负极片)和隔膜在烘烤过程的收缩，会导致电芯内层沿电池宽度方向产生应力集中，进而造成电池极片扭曲，电池弯曲成S形。

为控制电池变形，目前常用的途径有：一是针对极片膨胀，选择充放电膨胀更小的活性物质，同时在使用前对极片进行预烘烤；二是针对隔膜收缩，选择热收缩更小的隔膜，同时在使用前对隔膜进行预烘烤；三是调试卷绕时的隔膜张力，分步变速控制卷绕张力，使得卷绕后的卷芯能够有一定空间，去适应充放电阶段的膨胀；四是将正极片压花，使正极极片在卷绕前采用表面压花制造凸痕，可以增加卷绕时裸电芯内部正负极极片层间距，预留负极膨胀空间；五是在充放电过程中或充放电结束后，将电池用压力或高温的夹具在厚度方向夹紧，将S形电芯压平整。

但以上方法一、二、三、四由于所预留的膨胀空间总是有限的，无法完全吸收负极膨胀和隔膜收缩所需的空间，因此只能减轻电池的变形，而无法杜绝；方法五只是对变形电池作一个事后的整形，内部的应力仍然存在，当外部压力释放后，在充放电几周后，电池仍然会很大程度上恢复变形，没有从根本上解决问题。

电池变形仍然是当前卷绕式电池一项关键的缺陷，未能得到彻底和较好的解决。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种卷绕式电池零形变的制造工艺及其生产线系统，能够解决卷绕式电池内部压应力的的问题，避免电池发生变形。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种卷绕式电池零形变的制造工艺，包括：

S10：将功能层材料加热至熔化温度，并形成熔融状态；

S20：将带状的电池带体放入在传送系统中进行传送，并在传送的同时将熔融状态的功能材料涂覆在电池带体上；

S30：功能层的涂覆厚度根据被涂覆的电池极片的膨胀率计算得出，标准功能层厚度＝(正极+负极在制作和循环过程中的总膨胀率)*(1.0-1.5)；

S40：被涂覆的电池极片依次进行制片、卷绕，制得卷芯体；

S50：卷绕完成后，将带有功能层材料的卷芯体置于烤箱中，在60-130度的温度范围内烘烤并抽真空，此时功能层材料气化或升华，完全从卷芯体中抽出，制得有充足膨胀空间的卷芯体；

S60：抽出的功能层材料进行冷却回收，循环使用；

S70：将步骤S50中的卷芯体继续进行工艺包装、烘烤、化成、分容，即制得离子电池成品。

进一步的，在步骤S20涂覆时，初始涂覆的涂层厚度大于最终的标准功能层厚度，然后再对涂覆层进行整形，使得涂敷层厚度均匀并且达到标准功能层厚度。

进一步的，功能层整形包括以下步骤：

S21：经涂覆后的电池带体继续传送，并对涂覆层的上表面进行加热，且仅使得涂覆层的上表面层呈现熔融状态；