电芯加工系统及方法、电芯、电池以及用电设备与流程

1.本发明涉及电池制造技术领域，特别涉及一种电芯加工系统及方法、电芯、电池以及用电设备。


背景技术：

2.全极耳圆柱电芯与传统单个极耳的圆柱电芯比，具有以下优势：充电快且功率高；结构简单使得整车成本降低；大电流充放电发热量少，电池寿命增加。然全极耳除了显著优势外，极耳的整合收集是一个难点。
3.现有的卷绕方法中，通常需要先卷绕工序卷绕正极片和负极片成型，再通过揉平工序将正极耳和负极耳进行揉平焊接，该工序繁琐，且揉平容易出现金属颗粒，影响电芯内部结构。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种电芯加工系统，旨在简化电芯加工工序并提高电芯质量。
5.为实现上述目的，本发明提出的电芯加工系统包括：输送机构，所述输送机构包括多个输送辊，多个所述输送辊间隔且同向转动设置，以输送正极片和负极片；折弯辊，所述折弯辊设于任意相邻的两输送辊之间，以对所述正极片的正极耳进行折弯，且对所述负极片的负极耳进行折弯；卷针，所述卷针位于所述折弯辊的下游，用于卷绕折弯后的所述正极片和负极片；以及焊接机构，设于所述卷针的一侧，以对卷绕后的正极耳和负极耳进行焊接。
6.在电芯加工过程中，使用输送辊将正极片和负极片进行输送，此处，输送辊设置有多个，多个输送辊可以保持极片的张力平衡，增加极片表面的平整度和紧密度，防止极片松散，保证卷绕质量的稳定性和准确性。将折弯辊设置在输送辊之间，该折弯辊可以在输送上游、输送中游或输送下游的两个输送辊之间，在此不做限定。折弯辊可以在传输极片的同时能够将极片的边缘进行弯折，也即，将正极耳弯折后与正极片体形成夹角。卷针将折弯后的正极片和负极片进行卷绕成型，从而使得正极耳和负极耳也绕制叠合。最后对正极耳和负极耳进行集流盘的焊接。
7.因此，本发明中的电芯加工系统通过在电芯输送过程中，通过折弯辊的设置，直接将正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折；从而在后续卷绕完成后，无需再通过揉平工序进行揉平，继而可以节省工序，并能够减少因揉平对电芯内部造成的颗粒干扰，提高电芯质量。
8.在本发明的一实施例中，所述折弯辊包括中间辊体和设于所述中间辊体两端的两折弯部，所述折弯部的直径大于所述中间辊体的直径，所述折弯部与所述中间辊体之间形
成折弯面，所述折弯面用于抵压所述正极耳和负极耳进行弯折。
9.此处，折弯辊包括折弯部和中间辊体，通过直径大小不同在两者的连接处形成折弯面，可减少对极片的损耗，并方便加工折弯辊。
10.在本发明的一实施例中，所述电芯加工系统还包括压痕机构，所述压痕机构设于所述折弯辊的上游，所述压痕机构用于下压于所述正极耳的根部和负极耳的根部，以形成压痕。
11.此处，通过压痕机构在正极耳和负极耳的折弯处形成压痕，从而增强该弯折处的强度，并能够使得正极耳和负极耳更容易被折弯。
12.在本发明的一实施例中，所述电芯加工系统还包括打孔机构，所述打孔机构设于所述压痕机构和折弯辊之间，以在所述正极耳的压痕处和负极耳的压痕处形成穿孔。
13.通过打孔机构对正极耳和负极耳的根部进行打孔，从而使得弯折后的正极耳和负极耳能够保持较稳定的状态，避免发生翘起的情况。
14.在本发明的一实施例中，所述电芯加工系统还包括分切机构，所述分切机构设于其中一所述输送辊的一侧，并位于所述折弯辊的上游，用于对所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳进行分切，以使所述正极耳的宽度和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势。
15.此处，通过分切机构使得正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势，可以使得电芯内圈的极耳宽度小，外圈的极耳宽度大，卷绕后的电芯的内圈的极耳与外层极耳的厚度一致，从而可以提高焊接效果，并减少极耳的有色金属使用量。
16.本发明还提出一种电芯加工方法，所述电芯加工方法包括：分别输送正极片和负极片；对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置；使用卷针将所述正极片、负极片和隔膜卷绕形成裸电芯，并分别焊接折弯后的所述正极耳和所述负极耳。
17.此处的电芯加工方法在输送正极片和负极片的过程中，直接将正极耳和负极耳进行弯折，从而在卷绕成型后即可直接进行焊接，减少了揉平工序，提高加工效率，并能够减少揉平产生的颗粒对电芯的影响，提升电芯的质量。
18.在本发明的一实施例中，分别输送正极片和负极片的步骤之后，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置的步骤之前，还包括：对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行预处理，以形成与输送方向相平行的预弯区域。
19.此处，通过进行预处理，使得正极耳和负极耳处形成预弯区域，在经过折弯辊时可以更容易发生折弯，从而提升折弯效果。
20.在本发明的一实施例中，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行预处理，以形成与输送方向相平行的预弯区域的步骤，包括：对所述正极耳的根部和所述负极耳的根部进行预压，以分别形成与输送方向平行的两压痕；
于两所述压痕之间进行打孔，以形成多个间隔设置的穿孔。
21.该步骤中，通过预压出压痕可以提升该处结构的强度，并和穿孔配合，使得正极耳和负极耳更容易发生折弯，并减少折弯后的翘起情况，避免极耳与铝壳的搭接几率，提升电芯性能。
22.在本发明的一实施例中，设定两所述压痕之间的距离为a；其中，0＜a≤0.5mm。
23.此处，设定的两压痕之间的距离既可以满足结构强度和易弯折效果，又可以减少极耳的材料使用。
24.在本发明的一实施例中，设定所述穿孔的直径为b，其中，b≤a。
25.此处，设置穿孔的直径小于两个压痕之间的距离，方便加工，且可提升弯折处的强度。
26.在本发明的一实施例中，分别输送正极片和负极片的步骤之后，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置的步骤之前，还包括：对输送的正极片和负极片分别进行分切，使得所述正极片边缘的正极耳和所述负极片边缘的负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势。
27.此处，对正极片和负极片进行切割，使得正极耳和负极耳在卷芯的内圈的宽度较小，在外圈的宽度较大，从而使得弯折后的正极耳和负极耳在内圈与外圈的厚度均相同，提升焊接效果。
28.在本发明的一实施例中，对输送的正极片和负极片分别进行分切，使得所述正极片边缘的正极耳和所述负极片边缘的负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势的步骤中，包括：对输送的正极片和负极片分别进行分切，使所述正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈线性递增或呈阶梯递增。
29.此处，设定线性递增或阶梯递增可以方便加工。
30.在本发明的一实施例中，设定所述卷针的直径为l，所述正极片的厚度为m1，负极片的厚度为m2，所述电芯的卷绕圈数设置为n；当所述正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈线性递增时，该线性递增的斜率为k，其中，；或，当所述正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈阶梯递增时，相邻两阶梯的高度差为m1与m2之和。
31.此处，当为线性递增时，该斜率可以使得正极耳和负极耳的宽度满足因卷绕圈数的递增而所需要的宽度增加，并最大限度地减少材料使用。
32.当为阶梯递增时，相邻两阶梯的高度差的设置可以提高内圈和外圈的极耳的厚度一致性，并最大限定减少材料的使用。
33.在本发明的一实施例中，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置的步骤中，包括：对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使所述正极耳与正极片体呈垂直设置，所述负极耳和负极片体呈垂直设置。
34.此处，将正极耳和负极耳进行垂直弯折，能够提升极耳的紧密度，进一步方便后续的焊接。
35.在本发明的一实施例中，使用卷针将所述正极片、负极片和隔膜卷绕形成裸电芯，并焊接折弯后的所述正极耳和所述负极耳的步骤中，包括：使用压装机构分别对折弯后的所述正极耳和所述负极耳进行压平处理；使用焊接装置分别对所述正极耳和负极耳进行焊接。
36.此处，压装机构能够进一步提升极耳的紧密度，减少空隙，进一步提升焊接效果。
37.本发明还提出一种电芯，使用如上任一所述的电芯加工方法制备得到。
38.本发明还提出一种电池，该电池包括如上所述的电芯。
39.本发明还提出一种用电设备，该用电设备包括如上所述的电池或电芯。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
41.图1为本发明电芯加工系统一实施例的结构示意图；图2为图1所示电芯加工系统中折弯辊的结构示意图；图3为本发明电芯加工方法一实施例的流程图；图4为图3所示电芯加工方法制备的折弯后的正极片的结构示意图；图5为图3所示电芯加工方法制备的折弯后的负极片的结构示意图；图6为图3所示电芯加工方法制备的电芯的部分结构示意图；图7为本发明电芯加工方法另一实施例的流程图；图8为本发明电芯加工方法又一实施例的流程图；图9为图7和图8所示的电芯加工方法制备的正极片的结构示意图；图10为图7和图8所示的电芯加工方法制备的负极片的结构示意图；图11为图10中a处的放大图。
42.附图标号说明：标号名称标号名称100电芯加工系统201正极耳10输送机构2011压痕11输送辊2012穿孔12折弯辊202正极片体121中间辊体300负极片122折弯部301负极耳123折弯面302负极片体200正极片本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
47.本领域中所提到的电池按是否可充电可以分为一次性电池和可充电电池。目前常见的可充电电池的类型有：铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池目前广泛应用于纯电动车及混合动力车，用于这种用途的锂离子电池的容量相对略低，但有较大的输出、充电电流，也有较长的使用寿命，但成本较高。
48.本发明实施例中所描述的电池是指可充电电池。下文中将主要以锂离子电池为例来描述本发明公开的实施例。应当理解的是，本发明公开的实施例对于其他任意适当类型的可充电电池都是适用的。本发明中公开的实施例所提到的电池可以直接或者间接应用于适当的装置中来为该装置供电。
49.本发明公开的实施例中所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供预定的电压和容量的单一的物理模块。电池单体是电池中的基本单元，电池单体包括正极极片、负极极片、电解液和隔离膜。锂离子电池单体主要依靠锂离子在正极极片和负极极片之间的移动来工作。一般按封装的方式可以分为：柱形电池单体、长方体电池单体和软包电池单体。下文中将主要围绕柱形电池单体来展开。应当理解的是，下文中所描述的实施例在某些方面对于长方体电池单体或软包电池单体而言也是适用的。
50.电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的生产成本以及加工工艺，以提高电池的质量以及生产效率。
51.在电池生产制造过程中，电池往往需要经过许多的工序、工位才能完成生产、测量，制成一个完整的电池。首先是将正极极片、负极极片、电解液和隔离膜成型为电芯的形
态，然后再进行入壳、焊接、化成等工序。对于全极耳结构，在将正极片、负极片和隔膜卷绕成型为电芯后，正极耳和负极耳分别位于电芯的两端，需要将其进行收集后进行焊接处理，从而形成连接电池正负极的部件，电池极耳的焊接质量直接影响电池的寿命和性能，因此，如何收集正极耳和负极耳，并对其进行焊接是需要重点研究的。
52.相关技术中，电芯加工系统先将正极片、负极片和隔膜卷绕成型后，再通过揉平机构对正极耳和负极耳进行揉平，从而使得其处于同一平面内，从而方便焊接并覆盖端盖。然而揉平工序需要将电芯从一个工序转移到另一个工序，过程繁琐，且揉平过程中容易出现正极耳和负极耳的碎屑，该碎屑如果进入电芯内部，则会影响电芯的内部结构，继而会影响产品良率。
53.因此，为了解决相关技术中的问题，本发明通过在传输机构中增加折弯辊，在传输极片的过程中直接将正极耳和负极耳进行折弯，从而在卷绕后无需经过揉平工序而可以进行焊接，简化了加工工序，并减少了因揉平出现的产品良率问题。
54.此电芯加工系统可以用于柱形电芯的制备，也可以用于长方体电芯的制备。
55.请参考图1和图2，在一实施例中，本发明提出的电芯加工系统100包括输送机构10、折弯辊12、卷针以及焊接机构，所述输送机构10包括多个输送辊11，多个所述输送辊11间隔且同向转动设置，以输送正极片200和负极片300；所述折弯辊12设于任意相邻的两输送辊11之间，以对所述正极片200的正极耳201进行折弯，且对所述负极片300的负极耳301进行折弯；所述卷针位于所述折弯辊12的下游，用于卷绕折弯后的所述正极片200和负极片300；设于所述卷针的一侧，以对卷绕后的正极耳201和负极耳301进行焊接。
56.此处的正极片200和负极片300可以是在集流体上涂覆了对应的正极涂层和负极涂层的结构，即，正极片200是在集流体中部的涂覆区进行正极涂层的涂覆，正极涂层的材料不限定，可以合理选择。而集流体的边缘位置未涂覆正极涂层的部分则为正极耳201。同理的，负极片300则是在集流体的涂覆区涂覆负极涂层，集流体的边缘为负极耳301。
57.正极片200和负极片300均为卷绕体，在进行加工时，需要将极片的卷绕体和隔膜的卷绕体分别进行输送，共同输送至卷针处进行卷绕成型。而输送机构10则是位于卷绕体和卷针之间的部件，也即包括多个间隔设置的输送辊11，多个输送辊11可以保持极片的张力平衡，增加极片表面的平整度和紧密度，防止极片松散，保证卷绕质量的稳定性和准确性。输送辊11的形状可为圆柱体，转动连接于一架体，从而在支撑极片和隔膜的同时能够沿输送方向转动，减少对极片和隔膜的损坏和阻力。于其他示例中，输送辊11的形状也可以是梭形体或哑铃状，在此不做限定。输送辊11的材质可以是金属、木材或橡胶等，或者在输送辊11的材质为金属时，可以在其表面设置弹性层，例如橡胶层，从而提升对极片的防护效果和张力效果。
58.将折弯辊12设置在两输送辊11之间，该折弯辊12可以在输送上游、输送中游或输送下游的两个输送辊11之间，在此不做限定。可以理解的，为了同时对正极片200和负极片300进行折弯，折弯辊12设置有两个，一个折弯辊12设于输送正极片200的两输送辊11之间，另一个折弯辊12设于输送负极片300的两输送辊11之间，可以在传输正极片200和负极片300的同时能够将正极耳201和负极耳301进行弯折，也即，将正极耳201弯折后与正极片体202形成夹角，将负极耳301弯折后与负极片体302形成夹角，此处的正极片体202（负极片体
302）为集流体涂覆涂层后的结构。折弯辊12的材质可以同输送辊11的材质相同，也可不同，在此不做限定。
59.卷针位于折弯辊12和输送辊11的下游，将折弯后的正极片200和负极片300进行卷绕成型，从而使得正极耳201和负极耳301也绕制叠合。卷针的结构可合理选择，此处未针对卷针的结构进行改进。在完成卷绕成型后，可以将电芯从卷针上取下，再放置于焊接机构上，对正极耳201和负极耳301进行集流盘的焊接。此处的焊接方式可以是激光焊接。
60.因此，本发明中的电芯加工系统100通过在电芯输送过程中，通过折弯辊12的设置，直接将正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行弯折；从而在后续卷绕完成后，无需再通过揉平工序进行揉平，继而可以节省工序，并能够减少因揉平对电芯内部造成的颗粒干扰，提高电芯质量。
61.请继续参照图2，在本发明的一实施例中，所述折弯辊12包括中间辊体121和设于所述中间辊体121两端的两折弯部122，所述折弯部122的直径大于所述中间辊体121的直径，所述折弯部122与所述中间辊体121之间形成折弯面123，所述折弯面123用于抵压所述正极耳201和负极耳301进行弯折。
62.此处，折弯辊12包括折弯部122和中间辊体121，中间辊体121的横截面形状为圆形，用于抵持正极片200和负极片300的涂覆区，折弯部122的横截面形状为圆形，且直径大于中间辊体121，对应正极片200和负极片300的边缘位置，也即正极耳201和负极耳301。当正极片200从折弯辊12经过时，正极耳201和负极耳301会因折弯部122的阻挡，而贴合两者之间的折弯面123而弯折，从而与正极片体202（负极片体302）呈夹角设置。
63.通过直径大小不同的两圆柱体形成的折弯辊12可以提高结构稳定性，且折弯部122和中间辊体121为一体成型结构，方便加工折弯辊12，圆滑的表面可减少对极片的损耗。同时，两个折弯部122的设置可以对正极片200和负极片300进行垂直于输送方向上的位置纠偏，提高极片输送的稳定性。于其他示例中，折弯辊12还可以是两个呈夹角设置的板体结构。
64.请参照图9至图11，在本发明的一实施例中，所述电芯加工系统100还包括压痕机构，所述压痕机构设于所述折弯辊12的上游，所述压痕机构用于下压于所述正极耳201的根部和负极耳301的根部，以形成压痕2011。
65.此处，压痕机构的具体结构并不限定，一示例中，压痕机构可以为驱动件驱动的压刀，在竖直方向上对正极耳201和负极耳301的根部位置进行抵压，从而形成压痕2011。另一示例中，压痕机构还可以是细辊，从正极耳201和负极耳301的根部位置碾压形成压痕2011。或者，其他示例中，压痕机构还可以是夹持件，通过夹持正极耳201和负极耳301的根部位置，从而形成压痕2011。压痕机构设置在折弯辊12的上游，也即经过压痕机构后再进行折弯，故压痕机构可以设于卷绕体输送之后，也可以在进行涂层涂覆的过程中形成，在此不做限定。
66.该压痕机构可以在输送过程中进行，也可以在输送前进行。通过压痕机构在正极耳201和负极耳301的折弯处形成压痕2011，从而增强正极耳201和负极耳301弯折处的强度，并能够使得正极耳201和负极耳301更容易被折弯，提高折弯效率和效果。
67.请继续参照图11，在本发明的一实施例中，所述电芯加工系统100还包括打孔机构，所述打孔机构设于所述压痕机构和折弯辊12之间，以在所述正极耳201的压痕2011处和
负极耳301的压痕2011处形成穿孔2012。
68.一示例中，打孔机构可以是激光设备，通过激光进行打孔。另一示例中，打孔机构还可以是机械穿孔装置，例如，穿孔针，通过上下移动而在正极耳201和负极耳301的位置处进行打孔，形成穿孔2012。打孔机构设置在压痕机构的下游，以根据压痕2011的位置进行定位打孔，以提高穿孔2012位置的一致性。同时，打孔机构设置在折弯辊12的上游，穿孔2012和压痕2011的设置形成了预弯区域，能够更加方便折弯辊12对正极耳201和负极耳301进行折弯，形成较好的折弯效果。
69.通过打孔机构对正极耳201和负极耳301的根部进行打孔，从而使得弯折后的正极耳201和负极耳301能够保持较稳定的折弯状态，避免发生翘起的情况，提高电芯性能。
70.请参照图9和图10，在本发明的一实施例中，所述电芯加工系统100还包括分切机构，所述分切机构设于其中一所述输送辊11的一侧，并位于所述折弯辊12的上游，用于对所述正极片200的正极耳201和所述负极片300的负极耳301进行分切，以使所述正极耳201的宽度和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势。
71.此处，分切机构可以是驱动件驱动切刀、剪刀或激光，在此不做限定，能够对正极耳201和负极耳301进行切割或剪切即可。分切结构设于一个输送辊11的一侧，也即，可以设置与输送辊11相同水平面的一侧，或是位于输送辊11竖直方向上的上方或下方的一侧，在此不做限定。分切机构设于折弯辊12的上游，在对正极耳201和负极耳301进行切割后再进行折弯。于一示例中，若电芯加工系统100还包括有压痕机构，分切机构可以位于压痕机构的上游，也可以位于压痕机构的下游。或者，还包括有打孔机构，分切机构可以位于打孔机构的上游，也可以位于其下游，在此不做限定。
72.正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送方向上呈递增趋势，该递增可以逐渐递增，也可以是阶梯递增，在此不做限定。正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送方向上呈递增趋势是指的正极耳201和负极耳301的宽度在输送方向上是减小的，也即先进行卷绕的极耳的宽度较小，电芯内圈的极耳宽度小，随着电芯直径的变大，正极耳201和负极耳301的宽度也变大，即外圈的极耳宽度大，如此，使得弯折后的极耳至电芯的中心的端部一致，使得电芯内圈和外圈的厚度一致。
73.通过分切机构使得正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势，可以使得电芯内圈的极耳宽度小，外圈的极耳宽度大，卷绕后的电芯的内圈的极耳与外层极耳的厚度一致，以方便提升极耳收集的便利性，从而可以提高焊接效果，并减少极耳的有色金属使用量，降低成本。
74.请参照图3至图5，本发明还提出一种电芯加工方法，所述电芯加工方法包括：步骤s1：分别输送正极片200和负极片300；步骤s2：对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行弯折，使得正极耳201与正极片体202呈夹角设置，所述负极耳301和负极片体302呈夹角设置；步骤s3：使用卷针将所述正极片200、负极片300和隔膜卷绕形成裸电芯，并分别焊接折弯后的所述正极耳201和所述负极耳301。
75.步骤s1中，通过输送机构10分别输送正极片200和负极片300，该输送机构10包括多个输送辊11，并可以通过卷针的卷绕驱动力带动而发生转动，带动正极片200和负极片300向前输送。此处，还需要同时输送隔膜，在此不做赘述。步骤s2中的对正极耳201和负极
耳301进行弯折是通过设置在输送过程中的折弯辊12实现的，折弯辊12位于任意两输送辊11之间，在输送过程中直接将极耳弯折处理。此处的弯折角度可以是60
°
~95
°
之间，具体不做限定。该弯折处理直接在输送过程中进行，从而可取消卷绕后的揉平工序，一步到位，简化加工工序；并能够减少因揉平产生的金属碎屑，提升电芯的性能。步骤s3中，卷针将正极片200、隔膜、负极片300以及隔膜卷绕成裸电芯，此时，正极耳201和负极耳301也呈卷绕交叠的状态，该加工方式下的极耳可以直接进行点焊，或者进行压实后再进行焊接，可有效提升焊接效果。
76.此处的电芯加工方法在输送正极片200和负极片300的过程中，直接将正极耳201和负极耳301进行弯折，从而在卷绕成型后即可直接进行焊接，减少了揉平工序，提高加工效率，并能够减少揉平产生的颗粒对电芯的影响，提升电芯的质量。
77.请参照图7，在本发明的一实施例中，分别输送正极片200和负极片300的步骤s1之后，对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行弯折，使得正极耳201与正极片体202呈夹角设置，所述负极耳301和负极片体302呈夹角设置的步骤s2之前，包括：步骤s201：对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行预处理，以形成与输送方向相平行的预弯区域。
78.为了更容易使得正极耳201和负极耳301弯折，此处，在进行折弯之前，步骤s201中对正极耳201和负极耳301的根部进行预处理，此处的预处理可以是进行折痕的设置，对应的预弯区域即为压痕2011；或是打孔处理，预弯区域则为对应的多个间隔排布的孔洞；或是进行打薄处理，预弯区域则为厚度较薄区域；或是进行装订线的设置等，从而在经过折弯辊12时，使得正极耳201和负极耳301更容易沿此预弯区域被弯折，提高弯折良率。因此，正极耳201和负极耳301的根部形成预弯区域，在经过折弯辊12时可以更容易发生折弯，从而提升折弯效果，并不容易发生翘起的情况。
79.在本发明的一实施例中，对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行预处理，以形成与输送方向相平行的预弯区域的步骤，包括：步骤s2011：对所述正极耳201的根部和所述负极耳301的根部进行预压，以分别形成与输送方向平行的两压痕2011；步骤s2012：于两所述压痕2011之间进行打孔，以形成多个间隔设置的穿孔2012。
80.该步骤s2011中，通过对正极耳201和负极耳301的根部进行预压，该预压即为通过压痕机构进行抵压，压痕机构可以为线性压刀，从而形成线性压痕2011，此处设置两个线性压痕2011，从而方便于两者之间进行打孔。线性压痕2011的形式并不限定，可以是连续的直线型，也可以是断续的虚线型。步骤s2012中在两个压痕2011之间进行打孔，可以通过激光打孔，也可以是机械穿孔2012针进行打孔，在此不做限定，形成多个穿孔2012，在极片的长度方向上间隔排布。此处的穿孔2012与压痕2011的尺寸大小并不限定。于其他示例中，压痕机构也可以是板式压刀，从而直接形成一个具有宽度的压痕2011，并于该压痕2011上进行打孔设置。穿孔2012的开口形状并不限定，可以是圆形、菱形或椭圆形等。
81.通过预压出压痕2011可以提升该处结构的强度，并和穿孔2012配合，使得正极耳201和负极耳301的预弯区域更容易发生折弯，并减少折弯后的翘起情况，避免极耳与铝壳的搭接几率，提升电芯性能。
82.请参照图11，在本发明的一实施例中，设定两所述压痕2011之间的距离为a；其中，
0＜a≤0.5mm。
83.此处，两个压痕2011为线性压痕2011时，两个压痕2011之间的距离宜设计较小，从而更容易以此进行弯折，故，设计两压痕2011之间的距离为a，0＜a≤0.5mm，例如，a可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm等。
84.上述设定的两压痕2011之间的距离，可以满足对正极耳201和负极耳301的根部的结构加强，也容易进行弯折，同时也可以进一步减少极耳的材料使用。
85.请继续参照图11，在本发明的一实施例中，设定所述穿孔2012的直径为b，其中，b≤a。
86.此处，设置穿孔2012为圆形，该穿孔2012的直径小于压痕2011的宽度，也即穿孔2012位于两压痕2011之间，并与压痕2011不发生接触，在正极耳201和负极耳301发生弯折时，可以该穿孔2012的径向线为对折线进行弯折，从而使得弯折更加容易，且压痕2011可以提升弯折处的强度，提升电芯的使用性能。于其他示例中，当压痕2011为虚线型时，穿孔2012的直径也可以大于a，并使得一穿孔2012位于压痕2011的两断续的线条之间。
87.此外，根据穿孔2012的直径，可以根据需要设定穿孔2012的数量，也即，两个穿孔2012之间的距离为c，c可以大于b，也可以小于b。电芯尺寸较大时，对应穿孔2012的直径相对较大时，两个穿孔2012之间的距离可以小于直径；在穿孔2012直径相对较小时，两个穿孔2012直径的距离可以大于穿孔2012直径。
88.请参照图6、图8以及图9，在本发明的一实施例中，分别输送正极片200和负极片300的步骤s1之后，对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行弯折，使得正极耳201与正极片体202呈夹角设置，所述负极耳301和负极片体302呈夹角设置的步骤s2之前，还包括：步骤s202：对输送的正极片200和负极片300分别进行分切，使得所述正极片200边缘的正极耳201和所述负极片300边缘的负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势。
89.此处，对正极片200和负极片300进行分切是指通过分切机构对正极耳201和负极耳301的边缘进行切割处理，该分切处理可以在正极片200和负极片300输送过程中进行，使得正极耳201和负极耳301宽度在背离输送的方向上呈递增趋势，例如，可逐渐递增，也可以是呈阶梯状递增，在此不做限定。在电芯的加工过程中正极片200和负极片300需要经过预处理过程时，该分切处理可以位于预处理之前，也可以位于预处理步骤之后，在此不做限定。
90.分切处理可使得正极耳201和负极耳301在卷芯的内圈的宽度较小，在外圈的宽度较大，从而使得弯折后的正极耳201和负极耳301在内圈与外圈的厚度均相同，提升焊接效果。
91.在本发明的一实施例中，对输送的正极片200和负极片300分别进行分切，使得所述正极片200边缘的正极耳201和所述负极片300边缘的负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势的步骤s202中，包括：步骤s2021：对输送的正极片200和负极片300分别进行分切，使所述正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈线性递增或呈阶梯递增。
92.此处，当使用激光切割时，可以通过设定激光的扫描路径为线性递增型，从而使得
正极耳201和负极耳301的边缘位置被切割，两者的宽度在背离输送的方向上呈线性递增状态。或，设定激光的扫描路径为阶梯递增型，从而使得正极耳201和负极耳301的边缘也呈阶梯递增结构。线性递增的增长方式和阶梯型递增的增长方式可以便于进行加工，提高加工效率。
93.在本发明的一实施例中，设定所述卷针的直径为l，所述正极片200的厚度为m1，负极片300的厚度为m2，所述电芯的卷绕圈数设置为n；当所述正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈线性递增时，该线性递增的斜率为k，其中，；或，当所述正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈阶梯递增时，相邻两阶梯的高度差为m1与m2之和。
94.此处，卷针的直径为l，根据正极片200的厚度和负极片300的厚度，以及电芯的卷绕圈数，可以得到电芯卷绕的极片的总长度为π[l+2n(m1+m2)]，当正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈线性递增时，为了提高卷绕后的电芯的正极耳201和负极耳301在电芯中部的端部的一致性，使得下一圈的极耳至少覆盖上一圈的极耳，故，正极耳201和负极耳301的相邻两圈的斜边的高度差至少为m1+m2，如此，可以计算出该线性递增的斜率k至少满足上述公式，该斜率可以使得正极耳201和负极耳301的宽度满足因卷绕圈数的递增而所需要的宽度增加，并最大限度地减少材料使用。
[0095]
同理的，当正极耳201和负极耳301的宽度在背离输送的方向上呈阶梯递增时，设定每一阶梯的长度可随着卷绕圈数逐渐递增，从而满足卷绕一圈的长度。相邻两阶梯的高度差至少弥补上一层正极片200和负极片300卷绕后的增加的厚度值，如此，可以提高内圈和外圈的极耳的厚度一致性，并最大限定减少材料的使用。
[0096]
在本发明的一实施例中，对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行弯折，使得正极耳201与正极片体202呈夹角设置，所述负极耳301和负极片体302呈夹角设置的步骤s2中，包括：步骤s21：对输送的正极片200的正极耳201和负极片300的负极耳301进行弯折，使所述正极耳201与正极片体202呈垂直设置，所述负极耳301和负极片体302呈垂直设置。
[0097]
此处，设定折弯辊12的两个呈夹角的部分的夹角为90
°
，从而将正极耳201和负极耳301进行垂直弯折，垂直弯折后的正极耳201和负极耳301可以与电芯的端面相平行，从而能够提升极耳的紧密度，进一步方便后续的焊接。
[0098]
在本发明的一实施例中，使用卷针将所述正极片200、负极片300和隔膜卷绕形成裸电芯，并分别焊接折弯后的所述正极耳201和所述负极耳301的步骤s3中，包括：步骤s31：使用压装机构分别对折弯后的所述正极耳201和所述负极耳301进行压平处理；步骤s32：使用焊接装置分别对所述正极耳201和负极耳301进行焊接。
[0099]
此处，压装机构和焊接装置可以是一体结构，也可以是分体结构，在此不做限定。在正极耳201和负极耳301弯折卷绕后，于电芯的端面形成有避让空间，从而方便进行焊接。该方法中，压装机构和焊接装置可以是一整体结构，通过驱动压装机构直接抵压正极耳201和负极耳301，并避开避让空间，能够将极耳之间的空气压出来，能够进一步提升极耳的紧
密度，减少空隙；同时使用焊接装置对避让空间处进行焊接，减少了虚焊的几率，进一步提升焊接效果。
[0100]
请参照图6，本发明还提出一种电芯，使用如上任一所述的电芯加工方法制备得到，由于此电芯的制备方法为如上任一的电芯加工方法，采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0101]
该电芯的正极耳201和负极耳301可以通过折弯辊12的折弯以及预处理，能够减少翘起的概率，从而减少与铝壳的接触，提高电芯的使用性能。同时，在电芯的正极耳和负极耳经过分切后，可以实现内圈和外圈的极耳厚度一致，减少虚焊，提高焊接效果。
[0102]
本发明还提出一种电池，该电池包括如上所述的电芯，电芯的制备方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。该电池可以为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池以及空气电池等，本技术对电池的具体类型不作限定。此外，电池可以为电池模组或者是电池包等。
[0103]
本发明还提出一种用电设备，该用电设备包括如上所述的电池或电芯。该电芯和电池的具体结构参照上述实施例，由于本用电设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0104]
其中，该用电设备可以为手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车以及储能站等，本技术对用电装置的具体类型不作限定。而用电设备在包括有电池单体时，可以是通过电池单体来提高供电。在用电设备包括有电池时，可以是通过电池来提供电能。
[0105]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种电芯加工系统，其特征在于，所述电芯加工系统包括：输送机构，所述输送机构包括多个输送辊，多个所述输送辊间隔且同向转动设置，以输送正极片和负极片；折弯辊，所述折弯辊设于任意相邻的两输送辊之间，以对所述正极片的正极耳进行折弯，且对所述负极片的负极耳进行折弯；卷针，所述卷针位于所述折弯辊的下游，用于卷绕折弯后的所述正极片和负极片；以及焊接机构，设于所述卷针的一侧，以对卷绕后的正极耳和负极耳进行焊接。2.如权利要求1所述的电芯加工系统，其特征在于，所述折弯辊包括中间辊体和设于所述中间辊体两端的两折弯部，所述折弯部的直径大于所述中间辊体的直径，所述折弯部与所述中间辊体之间形成折弯面，所述折弯面用于抵压所述正极耳和负极耳进行弯折。3.如权利要求1所述的电芯加工系统，其特征在于，所述电芯加工系统还包括压痕机构，所述压痕机构设于所述折弯辊的上游，所述压痕机构用于下压于所述正极耳的根部和负极耳的根部，以形成压痕。4.如权利要求3所述的电芯加工系统，其特征在于，所述电芯加工系统还包括打孔机构，所述打孔机构设于所述压痕机构和折弯辊之间，以在所述正极耳的压痕处和负极耳的压痕处形成穿孔。5.如权利要求1至4中任一项所述的电芯加工系统，其特征在于，所述电芯加工系统还包括分切机构，所述分切机构设于其中一所述输送辊的一侧，并位于所述折弯辊的上游，用于对所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳进行分切，以使所述正极耳的宽度和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势。6.一种电芯加工方法，其特征在于，所述电芯加工方法包括：分别输送正极片和负极片；对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置；使用卷针将所述正极片、负极片和隔膜卷绕形成裸电芯，并分别焊接折弯后的所述正极耳和所述负极耳。7.如权利要求6所述的电芯加工方法，其特征在于，分别输送正极片和负极片的步骤之后，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置的步骤之前，还包括：对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行预处理，以形成与输送方向相平行的预弯区域。8.如权利要求7所述的电芯加工方法，其特征在于，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行预处理，以形成与输送方向相平行的预弯区域的步骤，包括：对所述正极耳的根部和所述负极耳的根部进行预压，以分别形成与输送方向平行的两压痕；于两所述压痕之间进行打孔，以形成多个间隔设置的穿孔。9.如权利要求8所述的电芯加工方法，其特征在于，设定两所述压痕之间的距离为a，其中，0＜a≤0.5mm。10.如权利要求9所述的电芯加工方法，其特征在于，设定所述穿孔的直径为b，其中，b
≤a；且/或，所述穿孔位于两所述压痕的中间位置。11.如权利要求6至10中任一项所述的电芯加工方法，其特征在于，分别输送正极片和负极片的步骤之后，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置的步骤之前，还包括：对输送的正极片和负极片分别进行分切，使得所述正极片边缘的正极耳和所述负极片边缘的负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势。12.如权利要求11所述的电芯加工方法，其特征在于，对输送的正极片和负极片分别进行分切，使得所述正极片边缘的正极耳和所述负极片边缘的负极耳的宽度在背离输送的方向上呈递增趋势的步骤中，包括：对输送的正极片和负极片分别进行分切，使所述正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈线性递增或呈阶梯递增。13.如权利要求12所述的电芯加工方法，其特征在于，设定所述卷针的直径为l，所述正极片的厚度为m1，负极片的厚度为m2，所述电芯的卷绕圈数设置为n；当所述正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈线性递增时，该线性递增的斜率为k，其中，；或，当所述正极耳和负极耳的宽度在背离输送的方向上呈阶梯递增时，相邻两所述阶梯的高度差为m1与m2之和。14.如权利要求6至10中任一项所述的电芯加工方法，其特征在于，对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使得正极耳与正极片体呈夹角设置，所述负极耳和负极片体呈夹角设置的步骤中，包括：对输送的正极片的正极耳和负极片的负极耳进行弯折，使所述正极耳与正极片体呈垂直设置，所述负极耳和负极片体呈垂直设置。15.如权利要求6至10中任一项所述的电芯加工方法，其特征在于，使用卷针将所述正极片、负极片和隔膜卷绕形成裸电芯，并分别焊接折弯后的所述正极耳和所述负极耳的步骤中，包括：使用压装机构分别对折弯后的所述正极耳和所述负极耳进行压平处理；使用焊接装置分别对所述正极耳和负极耳进行焊接。16.一种电芯，其特征在于，使用如权利要求6至15中任一项所述的电芯加工方法制备得到。17.一种电池，其特征在于，包括如权利要求16所述的电芯。18.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求17所述的电池或如权利要求16所述的电芯。

技术总结
本发明涉及电池制作技术领域，特别公开了一种电芯加工系统及方法、电芯、电池以及用电设备，电芯加工系统包括输送机构、折弯辊、卷针以及焊接机构，所述输送机构包括多个输送辊，多个所述输送辊间隔且同向转动设置，以输送正极片和负极片；所述折弯辊设于任意相邻的两输送辊之间，以对所述正极片的正极耳进行折弯，且对所述负极片的负极耳进行折弯；所述卷针位于所述折弯辊的下游，用于卷绕折弯后的所述正极片和负极片；设于所述卷针的一侧，以对卷绕后的正极耳和负极耳进行焊接。本发明的技术方案能够简化加工工序，提升加工效率和电芯的性能。能。能。


技术研发人员：吴凯 张彦超
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/7