[发明专利]改善电芯高温充放电膨胀变形的卷绕方法及锂电池制备方法

说明书

一种改善电芯高温充放电膨胀变形的卷绕方法及锂电池制备方法，卷绕方法包括：预先设定卷绕参数：正极极片、负极极片及隔离膜的圈数定义为N＝1，2，3……(i‑4)，(i‑3)，(i‑2)，(i‑1)，i；其中，i为正整数；卷绕过程中对正极极片、负极极片及隔离膜的张力定义为F；卷绕过程中椭圆形卷针的转速定义为R。顺序进行极片及隔离膜备料步骤、恒张力卷绕步骤、变张力卷绕步骤、变转速卷绕步骤及拔出椭圆形卷针，制备得到卷芯。能够极大地优化了卷绕走带方式，能够同时解决改善卷绕后电芯变形问题以及改善电芯高温充放电膨胀变形，确保了电芯的安全可靠性，同时还能够使得极片与隔离膜的对齐度更高。

技术领域

本发明涉及锂电池电芯卷绕技术领域，特别是涉及一种改善电芯高温充放电膨胀变形的卷绕方法及锂电池制备方法。

背景技术

目前，卷绕是锂离子电池生产过程中非常重要的工序，随着科技的发展，卷绕工序的自动化程度越来越高。在自动化卷绕过程中，必须对极片和隔离膜施加较大的拉力，以确保正极极片和负极极片以及隔离膜之间的整齐程度。

然而，卷绕过程中的拉力会使隔离膜在走带方向(Mechanical Direction，MD)被延长，卷绕结束后由于拉力的释放，隔离膜又会在MD方向产生一定的收缩，这是由于隔离膜具有一定的延展性。

需要说明的是，极片在卷绕前后在MD方向长度变化很小，这是因为极片(正极极片和负极极片)较差的延展性导致，正是由于卷绕后电芯的隔离膜严重挤压极片，从而导致卷绕后的电芯在静置过程中会发生变形。卷绕后的变形电芯结构，即隔离膜严重挤压正极极片和负极极片。变形后的电芯不仅外观差，还会存在容量低、循环性能差以及自放电快等质量问题。

针对上述问题，行业内现有的改善卷绕后电芯变形的方法主要就是对卷绕前的隔离膜进行烘烤，使其在卷绕前充分收缩，但此方法主要用在手动卷绕的生产中。由于自动化连续卷绕使用的是成卷的隔离膜，成卷的隔离膜收缩极其困难，而且即使隔离膜有一定程度收缩，由于自动卷绕时拉力较大，隔离膜还会再次被延长，因而此方法很难应用到自动化连续卷绕生产中且能够起到的效果一般。对此，中国专利CN201210057716.6公开了一种电芯卷绕方法，该方法通过对卷绕前正负极极片的加热，可以使极片应力充分释放，卷绕时极片在拉力的作用下会有一定程度的延长，卷绕结束后，冷却过程中极片可以随隔离膜一同收缩，从而改善电芯的变形。

然而，该方法存在以下缺陷：该方法仅能确保冷却后极片可以随隔离膜一同收缩，克服极片和隔离膜收缩不一致引起的变形，但无法解决成品电芯在充放电循环过程中发生的膨胀变形问题，这是由于极片的膨胀，导致成品电芯超厚变形，在高温下进行充放电循环过程，问题尤其更加明显。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够同时解决改善卷绕后电芯变形问题以及改善电芯高温充放电膨胀变形的改善电芯高温充放电膨胀变形的卷绕方法及锂电池制备方法，且本方法尤其适用于厚度较厚的锂电池以及含硅负极的锂电池。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种改善电芯高温充放电膨胀变形的卷绕方法，预先设定卷绕参数：所述正极极片、所述负极极片及所述隔离膜的圈数定义为N＝1，2，3……(i-4)，(i-3)，(i-2)，(i-1)，i；其中，i为正整数；卷绕过程中对所述正极极片、所述负极极片及所述隔离膜的张力定义为F；卷绕过程中椭圆形卷针的转速定义为R；

包括如下步骤：

S110：极片及隔离膜备料步骤：

分别将正极极片安装在正极送料机构上，将负极极片安装在负极送料机构上，将隔离膜安装在隔离膜送料机构上，分别将所述正极极片、所述负极极片以及所述隔离膜的初始端固定在椭圆形卷针上；

S120：恒张力卷绕步骤：

当卷绕圈数N为第1圈和第2圈时，采用恒定张力进行卷绕操作，F1＝F2；