[发明专利]一种制造锂离子电池卷绕间隙的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种制造锂离子电池卷绕间隙的装置和方法。

背景技术

随着现代社会的发展，摄像机、笔记本电脑、数码相机、便携式DVD和手机等移动设备有了越来越广泛的使用，因此，这些移动设备对作为其电源的电池的需求也越来越大。而锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、自放电系数小、尺寸（长度、宽度和厚度）设计灵活以及绿色环保等优点，已经成为移动设备的最佳电源。

锂离子电池有两种生产工艺：叠片工艺和卷绕工艺。卷绕工艺由于具有生产工艺简单、卷绕效率高、自放电小以及安全性能高等优点，被大多数锂离子电池生产厂商所采用。采用卷绕工艺制备的锂离子电池包括具有卷绕结构的极片组和包装壳。其中，如图1所示，极片组由正极片21、负极片23和间隔于正极片21和负极片23之间的隔膜22按照一定叠放顺序卷绕而成。

但是，这种卷绕工艺制备的极片组具有紧密的卷绕结构；在充电过程中负极材料急剧膨胀，而负极片的两侧都被相邻的正极片紧密的束缚；这种膨胀和束缚使得电芯内部存在较大的应力，从而引起了电池的变形。

为了解决电池由于负极膨胀而引起的变形，我们已提出在极片的转角处手动涂覆碳酸乙烯酯的解决方案，从而在正极片21和负极片23之间制造卷绕间隙，当向电池内注液时，碳酸乙烯酯溶解在电解液中，就给负极片预留了膨胀空间，从而消除了电池的内部应力，解决了电池变形的问题。但此方法生产效率低，且涂覆层位置、形状、大小和厚度控制精度差，无法在实际生产中应用。

有鉴于此，确有必要提供一种制造锂离子电池卷绕间隙的装置和使用该装置制造锂离子电池卷绕间隙的方法，采用该装置和该方法能够大大提高生产效率，而且得到的涂覆层的位置、形状、大小和厚度都能够得到精确的控制，最终很好的解决电池的变形问题。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种制造锂离子电池卷绕间隙的装置，采用该装置能够大大提高生产效率，而且得到的涂覆层的位置、形状、大小和厚度都能够得到精确的控制，最终很好的解决电池的变形问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种制造锂离子电池卷绕间隙的装置，包括极片传动轮、隔膜传动轮和卷绕机，还包括PLC控制器、编码器、传感器和涂覆机，所述PLC控制器分别与编码器、传感器和涂覆机电连接，所述编码器分别与所述极片传动轮、隔膜传动轮、卷绕机和涂覆机连接，所述涂覆机设置有涂覆头和控制系统。

作为本发明制造锂离子电池卷绕间隙的装置的一种改进，所述涂覆头位于卷绕前的极片的正上方。

作为本发明制造锂离子电池卷绕间隙的装置的一种改进，所述涂覆头位于卷绕时极片的拐角处的外侧。

作为本发明制造锂离子电池卷绕间隙的装置的一种改进，所述涂覆机内盛装有涂覆物。

作为本发明制造锂离子电池卷绕间隙的装置的一种改进，所述涂覆物为碳酸乙烯酯或干冰。

相对于现有技术，本发明利用PLC控制器、编码器、传感器和涂覆机，通过编码器和传感器收集极片的走带速度和走带位移等数据，并将数据反馈给PLC控制器，PLC控制器则控制涂覆机对极片的转角处进行涂覆，从而实现对极片的精准涂布，得到的涂覆层的位置、形状、大小和厚度都能够得到精确的控制，而且采用该装置对极片进行自动涂覆，以取代现有技术中的手动涂覆，可以大大提高生产效率。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述装置制造锂离子电池卷绕间隙的方法，包括以下步骤：第一步，将电池设计参数手动输入PLC控制器中，同时将涂覆层的形状和大小输入涂覆机的控制系统中；第二步，PLC控制器根据输入的参数计算极片的转角位置，开始卷绕操作，同时PLC控制器收集来自编码器和传感器的信息，并计算极片相对于极耳的走带位移；第三步，当极片的转角走带至涂覆头的正下方或外侧时（这里包括两种情形：对于卷绕前的极片，是当其转角走带至涂覆头的正下方时；而对于处于卷绕过程中的极片，则是当涂覆头位于极片的转角处时，优选的，涂覆头的涂覆方向与极片的宽度方向一致，使涂覆头能够涂满极片的转角处），PLC控制器发送指令给涂覆机，涂覆头开始按照预定的形状和大小涂覆涂覆物，得到涂覆层。

作为本发明制造锂离子电池卷绕间隙的方法的一种改进，所述极片包括正极片和负极片。