【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，尤其是涉及一种卷芯的卷绕方法及其应用。
技术介绍
1、对于圆柱形锂离子电池来说，内部应力的管理和释放是影响其循环性能和整体寿命的关键因素之一。当电池在充放电循环过程中，正、负极片由于锂离子的嵌入与脱嵌，导致极片厚度不断膨胀-收缩，同时由于圆柱壳体及卷绕结构的束缚，卷芯内部产生的应力无法释放出来，随着循环的进行，极片厚度不断增加，导致卷芯内部应力也在不断变大，就会导致极片断裂，影响循环性能。同时，由于在循环过程中，卷芯外圈极片中仅受到壳体对其的束缚力，导致其受到的内应力较小，而内圈及中间的极片不仅要受到自身膨胀产生的应力，还有外圈极片膨胀过程中对其产生的压力，导致其受到内应力较大；因此不同圈数的极片膨胀不一致，导致极片性能产生差异，随着循环的进行，特定圈数的极片就会先行恶化，导致整体电芯性能快速下降。
2、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种卷芯的卷绕方法，以解决上述技术问题。
2、本专利技术的第二目的在于提供上述卷绕方法在制备圆柱电池中的应用。
3、为了实现以上目的，特采用以下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了一种卷芯的卷绕方法，所述卷芯主要由正极片、隔膜、负极片和隔膜卷绕得到；卷绕一圈作为一个基本单元，从内到外依次记为第1圈至第n圈；
5、a.获得充放电循环至直径不再增大的100％soc的卷芯，测量每一圈基本单元的膨胀量，所述卷芯采用恒定卷绕张力卷绕
6、b.获得所述卷芯卷绕张力与层间隙的关系：
7、fc＝γc*ln(δ)+λc；
8、fa＝γa*ln(δ)+λa；
9、fs＝γs*ln(δ)+λs；
10、其中，fc为正极片的张力；fa为负极片的张力；fs为隔膜的张力；δ为基本单元的层间隙；γc、γa、γs、λc、λa和λs为常数，λc取值为1700～2000gf，λa取值为1900～2200gf，λs取值为700～900gf；
11、c.则按照如下卷绕张力卷绕获得卷芯：
12、fcn＝γc*ln(k-δhn)+λc；
13、fan＝γa*ln(k-δhn)+λa；
14、fsn＝γs*ln(k-δhn)+λs；
15、其中，fcn为第n圈正极片的张力；fan为第n圈负极片的张力；fsn为第n圈隔膜的张力；k为极片膨胀量修正值，取值为15～25μm；δhn为第n圈基本单元的膨胀量。
16、作为进一步技术方案，a步骤中，还包括测量每一圈正极片满电膨胀率和负极片满电膨胀率的步骤，则δhn为：
17、δhn＝ηcn*hc+ηan*ha；
18、其中，hc为卷绕时正极片厚度；ha为卷绕时负极厚度；ηcn为第n圈正极片满电膨胀率；ηan为第n圈负极片满电膨胀率。
19、作为进一步技术方案，所述hc例如可以为，但不限于50μm、100μm或220μm；
20、所述ha例如可以为，但不限于40μm、100μm或200μm；
21、隔膜厚度例如可以为，但不限于7μm、15μm或30μm。
22、作为进一步技术方案，还包括对ηcn和n进行拟合获得ηcn和n的拟合曲线。
23、作为进一步技术方案，采用y＝ax2+bx+c方程对ηan和n进行拟合；
24、其中，a、b和c为常数。
25、作为进一步技术方案，a取值为(2～4)*10-6，b取值为(-2～-3)*10-4，c取值为-0.02～-0.04。
26、作为进一步技术方案，还包括对ηan和n进行拟合获得ηan和n的拟合曲线。
27、作为进一步技术方案，采用y＝dx2+ex+f方程对ηan和n进行拟合；
28、其中，d、e和f为常数。
29、作为进一步技术方案，d取值为(3～5)*10-5，e取值为(-2～-4)*10-3，f取值为0.09～0.13。
30、第二方面，本专利技术提供了上述卷绕方法在制备圆柱电池中的应用。
31、相较于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
32、本专利技术通过充放电循环后不同圈数极片厚度的变化，计算不同圈数极片的膨胀量，以此调整不同圈数正极片、负极片、隔膜张力大小来控制卷绕时的层间隙，以解决不同圈数极片所受应力大小不均的问题，提高电芯的循环寿命。
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1.一种卷芯的卷绕方法，其特征在于，所述卷芯主要由正极片、隔膜、负极片和隔膜卷绕得到；卷绕一圈作为一个基本单元，从内到外依次记为第1圈至第n圈；
2.根据权利要求1所述的卷绕方法，其特征在于，a步骤中，还包括测量每一圈正极片满电膨胀率和负极片满电膨胀率的步骤，则ΔHn为：
3.根据权利要求2所述的卷绕方法，其特征在于，所述Hc取值为50～220μm；
4.根据权利要求1所述的卷绕方法，其特征在于，还包括对ηcn和n进行拟合获得ηcn和n的拟合曲线。
5.根据权利要求4所述的卷绕方法，其特征在于，采用y＝ax2+bx+c方程对ηan和n进行拟合；
6.根据权利要求5所述的卷绕方法，其特征在于，a取值为(2～4)*10-6，b取值为(-2～-3)*10-4，c取值为-0.02～-0.04。
7.根据权利要求1所述的卷绕方法，其特征在于，还包括对ηan和n进行拟合获得ηan和n的拟合曲线。
8.根据权利要求7所述的卷绕方法，其特征在于，采用y＝dx2+ex+f方程对ηan和n进行拟合；
9.
10.权利要求1～9任一项所述的卷绕方法在制备圆柱电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种卷芯的卷绕方法，其特征在于，所述卷芯主要由正极片、隔膜、负极片和隔膜卷绕得到；卷绕一圈作为一个基本单元，从内到外依次记为第1圈至第n圈；
2.根据权利要求1所述的卷绕方法，其特征在于，a步骤中，还包括测量每一圈正极片满电膨胀率和负极片满电膨胀率的步骤，则δhn为：
3.根据权利要求2所述的卷绕方法，其特征在于，所述hc取值为50～220μm；
4.根据权利要求1所述的卷绕方法，其特征在于，还包括对ηcn和n进行拟合获得ηcn和n的拟合曲线。
5.根据权利要求4所述的卷绕方法，其特征在于，采用y＝ax2+bx+c方程对ηan和n进行拟合；
【专利技术属性】
技术研发人员：程锦远，邓伟，宋章训，杨亦双，杨庆亨，
申请(专利权)人：江苏中兴派能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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