本發(fā)明屬于電池生產(chǎn)，具體涉及一種極片、圓柱卷芯、圓柱電池及圓柱卷芯制備方法。
背景技術(shù)：
1、當前社會能源危機和環(huán)境污染等問題引起了人們的關(guān)注。因此，在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會，人們對可持續(xù)能源的訴求日益提高。在各種能量轉(zhuǎn)換與存儲系統(tǒng)中，電池因其高比能量密度、循環(huán)壽命長、無記憶效果等優(yōu)點，是作為清潔能源設(shè)備電源的理想選擇。
2、常見的電池有三種封裝形式，按照外形分為軟包電池、方形電池和圓柱電池，其中大圓柱電池具備了一致性好、散熱性好、膨脹效應(yīng)小等優(yōu)點，同時能量密度提升，實現(xiàn)了快充安全性，并兼顧續(xù)航與經(jīng)濟性。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，當圓柱電池的直徑增加時，由于電池的表面積/體積比降低，可能會導(dǎo)致有效熱管理出現(xiàn)問題。為解決這些問題，提出了一種“全極耳”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過使用集流體箔本身來實現(xiàn)電流收集，使得電池內(nèi)部的電流分布更加均勻。
4、但是全極耳結(jié)構(gòu)在完成揉平工序后，圓柱卷芯的極耳容易因受力出現(xiàn)向中心孔倒插的情況，使得極耳與極片接觸，從而引發(fā)短路，導(dǎo)致生產(chǎn)良率低。
5、因此，亟需對其生產(chǎn)工藝進行改善，從而提高圓柱電池的生產(chǎn)良率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種極片、圓柱卷芯和圓柱電池，極片通過不同高度的極耳設(shè)計，將位于卷繞頭部的第一極耳的高度設(shè)置成不大于揉平高度，位于卷繞尾部的第二極耳的高度設(shè)置成大于揉平高度，因此在極片卷繞形成圓柱卷芯并揉平極耳后，可減小極耳揉平后倒插入中心孔的距離，有效減少極耳倒插，提高生產(chǎn)良率。
2、本發(fā)明所要達到的技術(shù)效果通過以下方面來實現(xiàn)：
3、第一方面，本發(fā)明提供一種極片，所述極片沿長度方向延伸，所述極片沿高度方向包括相互連接的集流體和極耳，所述集流體上涂覆有活性材料，所述極片沿長度方向包括相互連接的卷繞頭部和卷繞尾部；
4、所述極耳包括第一極耳和第二極耳，所述第一極耳位于所述卷繞頭部，所述第二極耳位于所述卷繞尾部；
5、所述第一極耳的高度設(shè)置成第一預(yù)設(shè)高度，所述第二極耳的高度設(shè)置成第二預(yù)設(shè)高度；
6、其中，所述第一預(yù)設(shè)高度不大于揉平高度，所述第二預(yù)設(shè)高度大于所述揉平高度，所述極片可卷繞形成圓柱卷芯，所述圓柱卷芯的內(nèi)部形成中心孔，所述卷繞頭部形成內(nèi)圈極片，所述第一極耳形成內(nèi)圈極耳，所述卷繞尾部形成外圈極片，所述第二極耳形成外圈極耳，所述圓柱卷芯的極耳揉平至所述揉平高度后，至少部分所述外圈極耳覆蓋于所述內(nèi)圈極耳上，所述圓柱卷芯的極耳向所述中心孔倒插的距離趨近于0。
7、在一些實現(xiàn)方式中，所述第一預(yù)設(shè)高度等于所述揉平高度。
8、第二方面，本發(fā)明提供一種圓柱卷芯，包括正極片、負極片和隔膜，所述隔膜設(shè)置于所述正極片和負極片之間，所述圓柱卷芯由所述正極片、所述負極片和所述隔膜卷繞形成，所述圓柱卷芯的內(nèi)部形成中心孔；所述正極片和所述負極片采用上述的極片，所述圓柱卷芯的極耳揉平至所述揉平高度，至少部分外圈極耳覆蓋于所述內(nèi)圈極耳上，所述圓柱卷芯的極耳向所述中心孔倒插的距離趨近于0。
9、在一些實現(xiàn)方式中，所述外圈極耳中最外側(cè)的極耳由外至內(nèi)依次覆蓋于更內(nèi)側(cè)的極耳上，直至所述外圈極耳中最內(nèi)側(cè)的極耳覆蓋于所述內(nèi)圈極耳上。
10、第三方面，本發(fā)明提供一種上述圓柱卷芯的制備方法，包括以下步驟：
11、s1、確定所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d；
12、s2、根據(jù)所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d，確定所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的長度d，進而確定所述正極片的卷繞頭部的長度和所述負極片的卷繞頭部的長度；
13、s3、制備正極片、負極片和隔膜，將位于所述正極片的卷繞頭部的第一極耳的高度設(shè)置成所述第一預(yù)設(shè)高度，將位于所述正極片的卷繞尾部的第二極耳的高度設(shè)置成所述第二預(yù)設(shè)高度，將位于所述負極片的卷繞頭部的第一極耳的高度設(shè)置成所述第一預(yù)設(shè)高度，將位于所述負極片的卷繞尾部的第二極耳的高度設(shè)置成所述第二預(yù)設(shè)高度；
14、s4、將所述正極片、所述負極片和所述隔膜卷繞形成所述圓柱卷芯，所述圓柱卷芯的內(nèi)部形成中心孔；
15、s5、將所述圓柱卷芯的極耳揉平至揉平高度，使至少部分所述外圈極耳覆蓋于所述內(nèi)圈極耳上，所述圓柱卷芯的極耳向所述中心孔倒插的距離趨近于0。
16、在一些實現(xiàn)方式中，在步驟s1中，確定所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d包括以下步驟：
17、s11、制備試驗正極片、試驗負極片和試驗隔膜，所述試驗正極片與所述正極片的區(qū)別僅在于，所述試驗正極片的極耳的高度均設(shè)置成所述第二預(yù)設(shè)高度，所述試驗負極片與所述負極片的區(qū)別僅在于，所述試驗負極片的極耳的高度均設(shè)置成所述第二預(yù)設(shè)高度，所述試驗隔膜與所述隔膜相同；
18、s12、將所述試驗正極片、所述試驗負極片和所述試驗隔膜采用與步驟s4相同的卷繞方法卷繞形成試驗圓柱卷芯，所述試驗圓柱卷芯的內(nèi)部形成中心孔；
19、s13、將所述試驗圓柱卷芯的極耳采用與步驟s5相同的揉平方法揉平至所述揉平高度；
20、s14、測量并計算所述試驗圓柱卷芯的中心孔的直徑的減小值△l，假定所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d與所述試驗圓柱卷芯的中心孔的直徑的減小值△l相等。
21、在一些實現(xiàn)方式中，在步驟s14中，測量并計算所述試驗圓柱卷芯的中心孔的直徑的減小值△l包括以下步驟：
22、s141、在所述試驗圓柱卷芯進行極耳揉平前，測量其中心孔的直徑l1；
23、s142、在所述試驗圓柱卷芯進行極耳揉平后，測量其中心孔的直徑l2；
24、s143、計算所述試驗圓柱卷芯的中心孔的直徑的減小值△l=?l1-?l2。
25、在一些實現(xiàn)方式中，在步驟s2中，根據(jù)所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d，確定所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的長度d，進而確定所述正極片的卷繞頭部的長度和所述負極片的卷繞頭部的長度包括以下步驟：
26、s21、假定所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的內(nèi)直徑d2與所述試驗圓柱卷芯進行極耳揉平前中心孔的直徑l1相等；
27、s22、計算所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的外直徑d1=?d2+△d；
28、s23、運用阿基米德螺線公式計算所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的長度d；
29、s24、所述正極片的卷繞頭部的長度和所述負極片的卷繞頭部的長度均與所述圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的長度d相等。
30、在一些實現(xiàn)方式中，在步驟s23中，所述阿基米德螺線公式為；
31、其中，π為圓周率，t為所述圓柱卷芯的基本單元的厚度，所述圓柱卷芯的基本單元的厚度為所述正極片的厚度、所述負極片的厚度以及2倍所述隔膜的厚度之和。
32、第四方面，本發(fā)明提供一種圓柱電池，包括上述的圓柱卷芯。
33、綜上所述，本發(fā)明至少具有以下有益之處：
34、1、本發(fā)明提供的極片、圓柱卷芯和圓柱電池，通過不同高度的極耳設(shè)計，將位于卷繞頭部的第一極耳的高度設(shè)置成不大于揉平高度，位于卷繞尾部的第二極耳的高度設(shè)置成大于揉平高度，且第一極耳形成內(nèi)圈極耳，第二極耳形成外圈極耳。因此在極片卷繞形成圓柱卷芯并揉平極耳后，使得至少部分外圈極耳覆蓋于內(nèi)圈極耳上，實現(xiàn)內(nèi)圈極耳對外圈極耳的支撐作用，外圈極耳向圓柱卷芯的中心孔倒插的距離趨近于0。并且內(nèi)圈極耳不會因揉平過程受力或受外圈極耳擠壓倒插入中心孔，即內(nèi)圈極耳向圓柱卷芯的中心孔倒插的距離也趨近于0，使得圓柱卷芯的極耳向中心孔倒插的距離趨近于0，可減小圓柱卷芯的極耳揉平后倒插入中心孔的距離，有效減少極耳倒插引發(fā)的短路，提高生產(chǎn)良率。
35、2、本發(fā)明提供的圓柱卷芯制備方法，首先通過確定圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d；其次根據(jù)圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的直徑范圍△d，確定圓柱卷芯的內(nèi)圈極片的長度d；隨后設(shè)置第一極耳和第二極耳的高度；最后將正極片、負極片和隔膜卷繞形成圓柱卷芯，并將極耳揉平至揉平高度。通過采用該方法，使得內(nèi)圈極耳因其高度不大于揉平高度，不會因揉平過程受力倒插入中心孔，而外圈極耳因其高度大于揉平高度，使得至少部分外圈極耳揉平后覆蓋于內(nèi)圈極耳上，并且外圈極耳向中心孔倒插的距離趨近于0，可有效減少極耳倒插引發(fā)的短路，提高生產(chǎn)良率，且該方法操作簡單便捷，適用于大批量生產(chǎn)作業(yè)。