一种电芯的包膜方法及包膜设备与流程

本发明涉及电池制造，尤其涉及一种电芯的包膜方法及包膜设备。

背景技术：

1、随着新能源汽车及储能行业的快速发展，动力电池的安全性能和使用寿命受到了广泛关注。电池模组作为新能源设备的核心动力源，其安全性能直接决定设备运行的可靠性。电池模组通常由若干单体电池（电芯）串并联组装而成，其中，电芯壳体的绝缘防护是保障电池模组安全、避免短路等安全事故的重要环节。

2、目前，电芯壳体的绝缘包覆主流采用蓝色pet（聚对苯二甲酸乙二醇酯）基胶膜（简称“蓝膜”），贴覆于电芯壳体的外表面，实现壳体与模组结构件间的绝缘隔离及局部热管理。然而，现有包膜工艺在包覆过程中，蓝膜会发生拉伸变形，从而产生拉伸应变，易使蓝膜在该区域形成局部应力集中。这些因素导致蓝膜包覆后易产生气泡、褶皱等不良缺陷，不仅影响电芯外观品质及绝缘防护性能，还可能引发安全隐患，同时增加生产成本。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种电芯的包膜方法及电芯，以改善包膜过程中的残余应力导致气泡、褶皱等不良缺陷的技术问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种电芯的包膜方法，包括以下步骤：

3、提供电芯，所述电芯包括壳体；

4、提供绝缘膜，所述绝缘膜沿放卷长度方向的弹性模量emd为90mpa~105mpa，沿幅宽方向的弹性模量etd为105mpa~125mpa；所述绝缘膜的放卷段被张紧定位，所述绝缘膜的裁断段被牵拉；

5、于所述放卷段和所述裁断段之间、且对应所述壳体的外表面的第一位置，将所述绝缘膜的至少部分压合并贴覆于所述壳体的外表面，定义对应所述壳体的外表面的第一位置的至少部分绝缘膜为所述绝缘膜的粘贴起始部分；

6、持续控制所述绝缘膜的粘贴起始部分和所述放卷段之间具有张紧力，移动电芯并在所述张紧力下将所述绝缘膜连续压合并贴覆于所述壳体的外表面，其中，持续控制所述张紧力为30n~50n。

7、于本发明一实施例中，所述绝缘膜的规定非比例延伸强度 rp0.2为10mpa~16mpa，所述rp0.2表示所述绝缘膜发生0.2%非比例塑性延伸时的拉伸临界应力。

8、于本发明一实施例中，所述绝缘膜沿放卷长度方向的弹性模量emd与沿幅宽方向的弹性模量etd满足：∣emd–etd∣/max(emd,etd)≤5%。

9、于本发明一实施例中，当移动所述电芯时，持续对所述绝缘膜执行压合动作，且所述压合动作自所述壳体的外表面的第一位置持续移动至所述壳体的外表面的第二位置，被压合的至少部分所述绝缘膜贴覆至所述壳体的外表面，其中，所述壳体包括呈角度配置的且沿包膜方向首尾相连的多个侧壁；沿所述包膜方向将所述绝缘膜包覆于所述侧壁，所述侧壁沿所述包膜方向具有包膜宽度w，所述包膜宽度w≤120mm；或所述包膜宽度w≤92mm。

10、于本发明一实施例中，所述侧壁包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁呈角度一体连接设置，所述第一侧壁的包膜宽度小于所述第二侧壁的包膜宽度，所述第一侧壁的包膜宽度≥21mm，或，所述第一侧壁的包膜宽度≥26mm。

11、于本发明一实施例中，所述绝缘膜满足如下关系式： f=，式中，e为所述绝缘膜的弹性模量，单位mpa，所述e的取值为所述弹性模量emd和所述弹性模量etd中的较小值；t为所述绝缘膜的厚度，单位mm；w表示所述包膜宽度，单位mm；f为所述绝缘膜的包覆适配系数，f∈[6.3×10-5，1.25×10-4]。

12、于本发明一实施例中，所述电芯的包膜速度v与所述绝缘膜的应力松弛时间τ满足关系式：v·τ

13、本发明还提供一种用于上述包膜方法的包膜设备，所述包膜设备包括：供料单元、电芯输送单元、张力控制单元和压合贴膜单元，所述供料单元用于输出所述绝缘膜，所述电芯输送单元配置为输送所述电芯；所述张力控制单元配置为在所述绝缘膜的张紧段施加张紧力；所述压合贴膜单元用于将所述绝缘膜压合并贴覆于所述壳体的外表面。

14、于本发明一实施例中，所述张力控制单元包括张力辊，所述张力辊张紧所述绝缘膜的所述张紧段，并通过调节其转矩调节所述张紧力，所述张力辊的转矩控制在10n/m~14n/m范围内。

15、于本发明一实施例中，所述张力控制单元通过以下任一转矩控制模式控制绝缘膜的张紧力：

16、第一种模式：所述张力控制单元实时检测绝缘膜放卷后的绝缘膜卷的卷径变化，以动态调控所述张力辊的转矩以使所述张力辊的转矩保持在10 n/m～14 n/m范围，并同时使所述张紧力保持恒定且维持第一张紧力；

17、第二种模式：所述张力控制单元将所述张力辊的转矩固定为10 n/m～14 n/m范围内某一恒定数值；

18、第三种模式：所述张力控制单元实时检测绝缘膜放卷后的绝缘膜卷的卷径变化，以动态调控所述张力辊的转矩以使所述张力辊的转矩保持在10 n/m～14 n/m范围，并同时使所述张紧力保持恒定且维持第一张紧力；所述壳体包括平面状的第一侧壁、平面状的第二侧壁及一体连接于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的圆角过渡段，当所述绝缘膜的被压合位置对应贴覆于所述圆角过渡段时，所述张力辊自动调整转矩以使所述张紧力保持恒定并维持第二张紧力，所述第二张紧力小于所述第一张紧力。

19、本发明的有益效果：本发明提出的一种电芯的包膜方法及包膜设备，通过调控包膜过程中绝缘膜的张紧力并选用适配弹性模量的绝缘膜，实现材料力学性能与工艺参数的有效匹配；该绝缘膜双向力学性能协同性佳，受张紧力拉伸时兼备柔韧性和支撑刚性，可顺畅包覆电芯的外表面，避免因模量偏高造成局部位置应力集中，进而减少气泡、开裂问题，且同时充足的支撑刚性，在辊压过程中不易出现横向褶皱与尺寸偏移，从根源改善环形包膜工艺中因拉伸形变、应力集中引发的气泡、褶皱缺陷，有效提升绝缘膜贴附平整度与包膜良率。

1.一种电芯的包膜方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的包膜方法，其特征在于，所述绝缘膜的规定非比例延伸强度rp0.2为10mpa~16mpa，其中，所述rp0.2表示所述绝缘膜发生0.2%非比例塑性延伸时的拉伸临界应力。

3.根据权利要求1所述的包膜方法，其特征在于，所述绝缘膜沿放卷长度方向的弹性模量emd与沿幅宽方向的弹性模量etd满足：∣emd–etd∣/max(emd,etd)≤5%。

4.根据权利要求1所述的包膜方法，其特征在于，当移动所述电芯时，持续对所述绝缘膜执行压合动作，且所述压合动作自所述壳体的外表面的第一位置持续移动至所述壳体的外表面的第二位置，被压合的至少部分所述绝缘膜贴覆至所述壳体的外表面；其中，所述壳体包括呈角度配置的且沿包膜方向首尾相连的多个侧壁；沿所述包膜方向将所述绝缘膜包覆于所述侧壁，所述侧壁沿所述包膜方向具有包膜宽度w，所述包膜宽度w≤120mm；或，所述包膜宽度w≤92mm。

5.根据权利要求4所述的包膜方法，其特征在于，所述侧壁包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁呈角度一体连接设置，所述第一侧壁的包膜宽度小于所述第二侧壁的包膜宽度，所述第一侧壁的包膜宽度≥21mm，或，所述第一侧壁的包膜宽度≥26mm。

6.根据权利要求4所述的包膜方法，其特征在于，所述绝缘膜满足如下关系式：f=，式中，e为所述绝缘膜的弹性模量，单位mpa，所述e的取值为所述弹性模量emd和所述弹性模量etd中的较小值；t为所述绝缘膜的厚度，单位mm；w表示所述包膜宽度，单位mm；f为所述绝缘膜的包覆适配系数，f∈[6.3×10-5，1.25×10-4]。

7.根据权利要求1所述的包膜方法，其特征在于，所述电芯的包膜速度v与所述绝缘膜的应力松弛时间τ满足关系式：v·τ

8.一种用于权利要求1~7任一所述的包膜方法的包膜设备，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的包膜设备，其特征在于，所述张力控制单元包括张力辊，所述张力辊张紧所述绝缘膜的所述张紧段，并通过调节其转矩调节所述张紧力，所述张力辊的转矩控制在10n/m~14n/m范围内。

10.根据权利要求9所述的包膜设备，其特征在于，所述张力控制单元通过以下任一转矩控制模式控制所述绝缘膜的张紧力：