[发明专利]一种多极耳卷绕型锂离子电池极耳位置精确定位的方法

权利要求书

1.一种多极耳卷绕型锂离子电池极耳位置精确定位的方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤一，多极耳卷芯卷绕时，建立极耳定位的理想物理模型，步骤一中的理想物理模型设为跑道模型，所述的跑道模型假设最终的电芯卷绕体由内而外每层是标准的跑道形状，即中间部位是两条等长平行线并且不会随着层数的增加而改变，两头是标准的半圆，但是半圆的周长会随着半径的周期增加而周期性的变大，每层厚度的变化都是一个正极片的厚度T_cathode加上一个负极片的厚度T_anode，再加上两层隔离膜的厚度为2*T_sep；那么，由于厚度的周期变化，导致相邻层间半圆周长的变化量Δ=∏*（2*T_sep+T_cathode+T_anode），以负极极耳的位置确定作为研究对象，正极极耳的位置方程按照相同的思路进行推导而得，首先对有关负极极耳给出如下假设和界定：A、将负极片头部位置定义为0mm，即参考位置，后续确定极耳的位置坐标，都是以参考位置为基准得出具体数值；B、在卷绕体中，定义负极第一个极耳位置为L1，离极片头部的位置距离取值L₀，即L₁=L₀，L₀是灵活变动的；C、由于内层很薄，将其假设成一条线段；D、实际卷绕，都是利用一定卷针宽度W_roll的卷针进行卷绕的，不同的卷针是有厚度和斜度的，故内层的线段的长度与实际卷针的宽度之间是有个差值，定义为T_roll,则内层线段的长度为W_roll+T_roll；E、假设正极极耳和负极极耳中心对称，且极耳宽度W_tab相同，那么极耳中心距为D_tab，对于偏心结构，只需看成虚拟假设，同样适用；F、负极第二个极耳的位置为L₂，L₂-L₁= W_roll+T_roll+D_tab=L；G、负极第三个极耳的位置为L₃，L₃-L₂= W_roll+T_roll-D_tab=S，D_tab是虚拟的极耳中心距；

步骤二，根据步骤一中所建的理想物理模型，推导出每层极耳的统一数学表达形式，步骤二中每层极耳的统一数学表达形式推导过程为：由于相邻极耳位置的特殊性，对奇数和偶数编号的负极耳进行分类推导：1、如果L_n中的n为偶数，则；2、如果L_n中的n为奇数，则，将不同形式的奇数表达式和偶数表达式统一化，写成一个方程形式，便于后续工程上的批量数据处理和设计表格链接的建立，最后统一的极耳位置理想方程为：

，

其中n的取值为所求位置极耳的编号；当n=1时，L₁=L₀；n=2时，L₂=L₀+L；

步骤三，对物理模型进行实际条件的引入，在统一数学表达式中引入修正因子，对最后的数学表达式进行数值修正，步骤三中引入修正因子，对最后的数学表达式进行数值修正的过程为：通过卷针卷出来的裸电芯体，这种变化越靠近外层越明显；同时，在实际入铝塑壳时，裸电芯实际是被“压实”入壳的，每层的中间线段长度和半圆半径都会发生规律性的变化，假设中间线段的长度不会改变，通过对半圆周长的修正达到与实际一致的效果，通过微积分的方法，找到了变化的规律，引入一个半圆周长修正因子，即，其中n为所求位置极耳的编号，为校正系数；通过修正，实际极耳位置方程为：

，

基于实际数据的积累，对最后的方程进行数值修正，

数值修正后的最终多极耳位置的物理方程如下：

其中为数值修正的系数，根据实际的工序能力进行调整；

最后，所有引入的系数的值域范围，根据实际的过程能力确定具体的值：当n10，α为0.6-0.7，β为0.8-1.0；n10，α为0.6-0.7，β为1.0-1.2；

步骤四，以极耳的位置编号为自变量，将实际工况下的设计参数，设计参数包括极耳中心距、卷针宽度、纠偏因子、正负极片的厚度、隔离膜的厚度，代入最终的数学表达式，计算出每个极耳的精确位置。