專利名稱：用于電池電芯卷繞的卷針裝置及與卷針配套使用的中空支撐管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于電池電芯卷繞的卷針裝置及與卷針配套使用的中空支 撐管，屬電池生產設備技術領域。
背景技術：
圓柱鋰離子電池電芯的卷繞過程是通過卷繞設備將電池正極、負極極片以及二者 之間間隔的隔離膜以極小的距離卷繞在一起，這個過程是實現電池高體積能量密度的保 障，高的體積能量密度能夠在有限的空間內承載更多能量的電池，使得電池在車載電源、 UPS電源、電動工具上的大量使用成為可能。卷繞設備的組件中，卷針的設計以及卷繞方式 對于制作出的電池性能具有很大的影響。在所有已公開的用于手動卷繞、半自動卷繞、全自動卷繞設備的卷針設計中，卷針 均被設計成第一卷針、第二卷針(主針、副針)，兩部分組合為一個整體，將兩層隔膜或同時 將兩層隔膜以及正(負)極極片夾在第一卷針、第二卷針中間，然后將負(正)極片于卷繞外 層之后旋轉至兩極片被隔膜完全包裹是現有已公開卷針設計的電芯卷繞方式。卷繞完成 后，將卷針抽出時，需要將卷針彈開一定的間隙才能順利地抽出，這就給卷芯松緊度帶來一 定的影響，如果卷芯內松外緊就會使電池在工作過程中出現極片斷裂的情況，降低成品率； 卷繞完成后的卷芯內部的空腔會使電池工作過程中由負極極片的體積效應造成內部結構 塌陷并引起電池極化，降低電池的使用性能，因此需要植入中心支撐管來保持卷芯正負極 片的距離一致，中國ZL200820074304. 2專利公開的《圓柱鋰離子電池無縫中心支撐管》以 及中國ZL200920096546. 6專利公開的《一種可提高圓柱型鋰離子電池安全性能的中心針》 均選擇在卷繞后再植入中心支撐管，一方面如果支撐管直徑太小，不能起到支撐的作用，其 另一方面如果支撐管太大則容易將卷芯最內部的隔膜擠壓變形，造成電池二次損壞，中國 200510020899. 4專利公布的《圓柱形鋰離子電池電芯的卷繞方法、電芯以及電池》中涉及一 種卷繞前植入的中心支撐管設計，這種設計仍是選擇將隔膜被卷針夾緊后再植入中空支撐 管，操作比較麻煩，影響生產效率。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種電芯卷繞方便、松緊度適宜，且結構簡單的用于電 池電芯卷繞的卷針裝置。本實用新型的另一目的是提供一種能夠使卷繞的電池電芯獲得支撐的與卷針配 套使用的中空支撐管。其技術方案是一種用于電池電芯卷繞的卷針裝置，包括卷針、旋轉基座和前端固 定裝置，其特征在于所述卷針的中段為截面呈正方形的柱狀體，截面呈正方形的柱狀體上 固接有根部定位塊，卷針的兩端為圓柱體，其靠近根部定位塊的一端圓柱體與旋轉基座套 接并由螺栓連接固定，另一端圓柱體與前端固定裝置套接。一種與卷針配套使用的中空支撐管，其特征在于所述中空支撐管的內腔為與卷 針中段的截面呈正方形的柱狀體匹配結合的正方形孔，中空支撐管的外形呈圓柱體，圓柱體上軸向粘敷有條狀的雙面膠帶。其技術效果是卷針中段采用截面呈正方形的柱狀體，兩端采用圓柱體的結構，既 便于其與中空支撐管的匹配安裝銜接，又便于其與旋轉基座和前端固定裝置的安裝連接， 還便于電芯的卷繞，避免了卷針與卷芯不同步卷繞的問題，且使電池極片以及隔膜的張力 更加柔和，卷繞出卷芯的松緊度更加精確；同時，在靠近旋轉基座一端的截面呈正方形柱狀 體的卷針上固接的根部定位塊，既有利于在電芯卷繞時對植入的中空支撐管定位，又能夠 減少員工在植入中空支撐管定位時的時間耽擱；第三，采用與卷針配套使用的中空支撐管， 使其在電芯卷繞時即植入到卷繞電芯的內部，連同電芯一起卷繞，一方面能有效的防止電 芯在卷繞過程中因隔膜張力不均勻所造成的隔膜褶皺或卷繞不齊的次品出現，有利于提高 成品率；另一方面植入的中空支撐管對卷繞的電芯可起到很好的支撐作用，避免電芯在以 后的工作過程中由于負極的呼吸效應而造成的內部塌陷所引起的極化問題，有效的提高了 電池使用的安全性。另外，本實用新型結構簡單，使用方便，適用對電池電芯的手動卷繞、半 自動卷繞和全自動卷繞。
圖1是本實用新型用于圓柱電池卷繞的卷針裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型與卷針配套使用的中空支撐管的結構示意圖；圖3是中空支撐管與電池極片隔膜結合卷繞狀態示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳述本實用新型的實施方式如圖1所示，用于電池電芯卷繞的卷針裝置，包括卷針、旋轉基座和前端固定裝 置。卷針4的中段為截面呈正方形的柱狀體，截面呈正方形的柱狀體上固接有根部定位塊 3。卷針的兩端為圓柱體，其靠近根部定位塊的一端圓柱體與旋轉基座2套接并由螺栓1連 接固定，另一端圓柱體與前端固定裝置5套接。上述卷針4中段為截面呈正方形的柱狀體上固接的根部定位塊3，有兩種固接方 式一種是在制作時直接卷針中段截面呈正方形的柱狀體和根部定位塊通過熔鑄將二者固 接為一整體；另一種是將根部定位塊的內腔孔分成兩部分一部分內腔孔設計為與卷針中 段截面呈正方形的柱狀體匹配結合的正方形孔，另一部分內腔孔設計為螺紋圓孔。為此，則 需將靠近根部定位塊的一端圓柱體設計為螺紋圓柱體，使之與根部定位塊內腔的螺紋圓孔 部分匹配固接。上述卷針4和根部定位塊3均選用不銹鋼材質。如圖2、3所示，與卷針配套使用的中空支撐管，中空支撐管6優選聚丙烯(PP)、聚 乙烯(PE)或聚四氟乙烯(PTFE)材質，其內腔為與卷針中段的截面呈正方形的柱狀體匹配 結合的正方形孔，中空支撐管的外形呈圓柱體，其上軸向粘敷一條狀的雙面膠帶8。雙面膠 帶選用耐酸以及有機溶劑浸泡的聚酰亞胺膠系或有機硅膠膠系等材質。 安裝時，將旋轉基座2的另一端與安裝在卷繞設備平行滑軌上的伺服電機輸出軸 連接，前端固定裝置5安裝在卷繞設備的機架上。使用時，固定在旋轉基座上的卷針在平行滑軌的帶動下向后退縮，使卷針前端的圓柱體退出前端固定裝置，將中空支撐管6套入卷針4后，安裝在旋轉基座上的卷針在平行 滑軌的帶動下向前延伸，使卷針前端的圓柱體進入前端固定裝置。然后，將隔 膜7粘附在中 空支撐管軸向粘敷的雙面膠帶8上，蓋上壓塊9使雙面膠帶與隔膜緊密粘連，即可進行電芯 的卷繞。卷繞結束，重復上述動作，先退出已卷繞的電芯，再植入中空支撐管至卷針上，進行 下一次的卷繞。
權利要求1.一種用于電池電芯卷繞的卷針裝置，包括卷針、旋轉基座和前端固定裝置，其特征在 于所述卷針(4)的中段為截面呈正方形的柱狀體，截面呈正方形的柱狀體上固接有根部 定位塊(3)，卷針的兩端為圓柱體，其靠近根部定位塊的一端圓柱體與旋轉基座(2)套接并 由螺栓(1)連接固定，另一端圓柱體與前端固定裝置(5)套接。
2.根據權利要求1所述的用于電池電芯卷繞的卷針裝置，其特征在于所述卷針(4)和 根部定位塊(3)均為不銹鋼材質。
3.一種與卷針配套使用的中空支撐管，其特征在于所述中空支撐管(6)的內腔為與 卷針(1)中段的截面呈正方形的柱狀體匹配結合的正方形孔，中空支撐管的外形呈圓柱體， 圓柱體上軸向粘敷有條狀的耐腐蝕雙面膠帶(6)。
4.根據權利要求3所述的與卷針配套使用的中空支撐管，其特征在于所述中空支撐 管(6)為聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯材質。
5.根據權利要求3所述的與卷針配套使用的中空支撐管，其特征在于所述雙面膠帶 (8 )為耐酸以及有機溶劑浸泡的聚酰亞胺膠系或有機硅膠膠系材質。
專利摘要用于電池電芯卷繞的卷針裝置及與卷針配套使用的中空支撐管，屬電池生產設備技術領域。用于電池電芯卷繞的卷針裝置，其卷針(4)的中段為截面呈正方形的柱狀體，柱狀體上固接有根部定位塊(3)，卷針的兩端為圓柱體，其靠近根部定位塊的一端與旋轉基座(2)套接并由螺栓(1)連接固定，另一端與前端固定裝置(5)套接。與卷針配套使用的中空支撐管，其內腔為與卷針(1)中段的截面呈正方形的柱狀體匹配結合的正方形孔，其外形呈圓柱體，圓柱體上軸向粘敷有條狀的雙面膠帶(6)。電池電芯在卷繞時即植入中空支撐管，使電芯卷繞方便、松緊度適宜，避免了電池卷芯塌陷等不安全因素，適用對電池電芯的手動、半自動和全自動卷繞。
文檔編號H01M10/0587GK201868529SQ20102059442
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月6日 優先權日2010年11月6日
發明者劉成士, 史松君, 宋金保, 宮璐, 王晨旭, 許二超 申請人:合肥國軒高科動力能源有限公司