方形鋰電池卷針的制作方法
【專利摘要】本發明公開了方形鋰電池卷針，包括針芯和外殼；針芯的兩側為突出的銳角呈劍鞘狀，針芯內部中空且側壁均布通孔，針芯基部設有與針芯內部相通的進氣孔；外殼為包裹在針芯外周的薄殼層；薄殼層設有貫通的條形槽。本發明穩定性高，卷繞效果好，大大提高了卷繞精度和電池產品的質量，卷繞過程電芯報廢率低于10%，有效地減小了陶瓷隔膜卷繞過程中的報廢率。
【專利說明】方形鋰電池卷針
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰電池生產設備，尤其涉及一種適于陶瓷隔膜卷繞的方形鋰電池卷針。
【背景技術】
[0002]在鋰電池制造工藝中，卷繞作為圓柱電池和方形電池的制備過程中的關鍵步驟，其對電池一致性，使用壽命及安全性能都有著非常重要的影響。
[0003]現有的卷繞機多采用兩半式卷針，卷繞前兩個半式卷針為分離狀態，兩個半式卷針中間留有縫隙供隔膜穿入，隨隔膜穿入后兩個半式卷針將合并為一個整體并夾緊隔膜一起卷繞。
[0004]在卷繞過程中，隨著卷徑的逐步增大，卷針將被逐漸纏繞擠壓，卷繞完成后卷針從卷芯中間抽將會面臨較大的阻力。這種現象在使用陶瓷隔膜的鋰電池體系中更加明顯，由于陶瓷隔膜表面的陶瓷涂層較粗糙，與卷針表面直接接觸時由于產生的滑動摩擦力過大，使得卷針從卷芯中間拔出困難，甚至會帶出卷芯內層隔膜，破壞卷芯的對齊度造成卷芯報廢。同時采用金屬材質制成的兩半卷針在合并時會產生較大的機械力，容易對內層的隔膜造成損傷，增大了卷芯短路的風險。這些問題的存在會大幅度降低使用陶瓷隔膜的鋰離子電池的卷繞合格率，使用普通兩半式卷針進行陶瓷隔膜卷繞時的報廢率高達30%以上，造成不必要的物料浪費。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種方形鋰電池卷針，適于陶瓷隔膜的卷繞。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:方形鋰電池卷針，包括針芯和外殼；針芯的兩側為突出的銳角呈劍鞘狀，針芯內部中空且側壁均布通孔，針芯基部設有與針芯內部相通的進氣孔；外殼為包裹在針芯外周的薄殼層；薄殼層設有用于導氣的貫通的條形槽。
[0007]作為優選，針芯為不銹鋼制成。
[0008]作為優選，外殼的厚度為2?5mm。
[0009]作為優選，條形槽的寬度為1?3mm。
[0010]作為優選，外殼用聚四氟乙烯或聚氨酯制成。
[0011]本發明的有益效果是:
采用本發明的卷針進行卷繞時，卷繞完成后，卷針從卷芯中間抽出前開始向卷針供氣，氣流由卷針進氣口進入中空的卷針針芯，通過卷針針芯表面的氣孔吹出，流經卷針外殼的導氣槽對卷芯內部形成氣脹，同時，卷針外殼導氣槽減小了內層隔膜與卷針直接接觸面積，降低了接觸產生的滑動摩擦力，進而使得卷針能夠順利地從卷芯內部抽出。卷針的劍鞘型設計能夠減小上下卷針合并夾緊隔膜時與內層隔膜的接觸面積，同時保護層外殼可減小上下卷針合并時機械力對隔膜造成的破壞，降低了卷芯短路的風險。本發明穩定性高，卷繞效果好，大大提高了卷繞精度和電池產品的質量，卷繞過程電芯報廢率低于10%，有效地減小了陶瓷隔膜卷繞過程中的報廢率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0013]圖1是本發明用于方形鋰電池卷針實施例的結構示意圖。
[0014]圖2是本發明用于方形鋰電池卷針實施例的剖面圖。
[0015]圖3是本發明用于方形鋰電池卷針實施例的結構分解圖。
[0016]圖中，1-上卷針，2-下卷針，3-針芯，4-外殼，5-進氣口，6_出氣孔，7_導氣槽。
【具體實施方式】
[0017]一種適于陶瓷隔膜卷繞的方形鋰電池卷針，是由配對使用的上卷針I和下卷針2組合而成。
[0018]如圖1所示，上卷針I和下卷針2具有同樣的結構與形狀。上卷針I和下卷針2均由針芯3和外殼4兩個部分組成。
[0019]針芯3由不銹鋼制成，針芯的外形設計為兩側呈突出銳角的劍鞘狀(圖2)，針芯內部中空，針芯側壁有均勻分布的出氣孔6。在針芯的基部設計有與針芯中空內部連通的進氣口 5和安裝柄，安裝柄上設有安裝用的螺孔。
[0020]如圖3所不,夕卜殼4為包裹在針芯表面的保護層，其由厚度為2?5mm的聚四氟乙烯或者聚氨酯制成，外殼上設有若干條貫通的長條形的導氣槽7，導氣槽的寬度為I?3_。
[0021]由于針芯側壁均布出氣孔，總有若干出氣孔與外殼上導氣槽7的條形槽孔重合，這樣從基部進氣孔進入的氣流可以通過出氣孔沿導氣槽流出。
[0022]導氣槽的作用:首先便于氣流在槽內聚集，如出氣孔直接與卷芯表面接觸容易造成出氣不暢，這樣出氣的壓力就要加大才行；二是導氣槽的存在減小了外殼表面與卷芯的接觸面積，有利于形成氣脹。
[0023]由于在針芯外周包裹了一層厚度為2?5mm的聚四氟乙烯層或者聚氨酯層，相應減小了卷針與卷芯的摩擦力。
[0024]使用方法:
本實施例更適用于采用陶瓷隔膜的方形鋰電池卷繞，在卷繞前先對卷針和陶瓷隔膜進行除靜電處理。
[0025]采用兩個配對的上下卷針夾住陶瓷隔膜進行卷繞，卷繞完成后，上下卷針留在卷芯中間并向上下卷針內部供氣，氣流由上下卷針基部的進氣口進入中空的針芯，并通過針芯表面的氣孔吹出，流經上下卷針外殼的導流槽對卷芯內部充氣形成氣脹，使得卷繞完成的卷芯內層隔膜與卷針表面發生分離，使得卷針能夠順利的從卷芯內部抽出，避免了陶瓷隔膜卷芯由于陶瓷涂層摩擦系數較大造成的卷針拔出時帶出隔膜使得卷芯報廢的風險。同時，卷針的外殼導氣槽減小了內層隔膜與卷針直接接觸面積，降低了接觸產生的滑動摩擦力，進而使得卷針能夠順利地從卷芯內部抽出。
[0026]卷針的劍鞘型設計能夠減小上下卷針合并夾緊隔膜時與內層隔膜的接觸面積，同時保護層外殼可減小上下卷針合并時機械力對隔膜造成的破壞，降低了卷芯短路的風險。本實施例的穩定性高，卷繞效果好，大大提高了卷繞精度和電池產品的質量，能夠有效減小陶瓷隔膜卷繞過程中的報廢率。
[0027]由本實施方式制成的方形鋰電池卷針，在應用陶瓷隔膜的鋰電池體系中，卷繞過程電芯報廢率低于10%，相對于采用普通卷針進行陶瓷隔膜卷繞時高達30%以上的報廢率相比，能夠大幅度降低物料浪費。
[0028]以上所述的本發明實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.方形鋰電池卷針，其特征在于:包括針芯和外殼；所述針芯的兩側為突出的銳角呈劍鞘狀，針芯內部中空且側壁均布通孔，針芯基部設有與針芯內部相通的進氣孔；所述外殼為包裹在針芯外周的薄殼層；薄殼層設有貫通的條形槽。
2.根據權利要求1所述的方形鋰電池卷針，其特征在于:所述針芯為不銹鋼制成。
3.根據權利要求1所述的方形鋰電池卷針，其特征在于:所述外殼的厚度為2?5mm。
4.根據權利要求1或3所述的方形鋰電池卷針，其特征在于:所述條形槽的寬度為1 ?3mm。
5.根據權利要求1或3所述的方形鋰電池卷針，其特征在于:所述外殼用聚四氟乙烯或聚氨酯制成。
6.根據權利要求4所述的方形鋰電池卷針，其特征在于:所述外殼為聚四氟乙烯或聚氨酯制成。
【文檔編號】H01M10/0587GK104466262SQ201410670037
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】汪濤, 王啟歲, 張昌春 申請人:合肥國軒高科動力能源股份公司