一种膨胀芯骨的使用方法与流程

1.本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及一种膨胀芯骨的使用方法。


背景技术：

2.众所周知，锂离子电池随着充放电循环，正负极极片一直处于膨胀收缩的状态(主要为负极片充放电过程嵌锂失锂导致厚度变化)，且随着锂电池循环次数增加电解液消耗，副反应加剧，内压升高等因素影响，导致极片变脆、掉料甚至断裂。尤其是圆柱卷绕电池，其极组内部由于存在中心孔导致电池循环过程中极片向内部挤压，随着循环加剧极组内部挤压变形，形成内部析锂极片断裂，电池循环跳水严重者甚至出现安全隐患。
3.为解决圆柱电池循环后期因极组变形导致循环跳水问题，电池厂一般采用在中心孔中插芯骨的方法。在中心孔中插入芯骨，减少极组因膨胀向内部挤压的空间降低极组变形，从而减少电池内部析锂、产气、断片等副反应的发生，提高电池的使用寿命。
4.现有技术缺点：因极组卷绕过程中需要预卷几圈隔膜再分别插入正负极极片，极组卷绕完毕后拔出卷针，中心孔失去卷针的支撑后隔膜会向里收缩导致中心孔变小。虽然增加烫孔工序(使用带带温度通孔针对中心孔隔膜进行熨烫定型)，但隔膜非常薄且为pp或pe材质还是会产生轻微反弹。如使用和卷针直径相同的芯骨很难插进极组中心孔，且因隔膜非常薄很容易挫伤隔膜导致极组报废，所以电池厂一般使用小于卷针直径0.5～1mm的芯骨插入中心孔中。
5.这就导致即便插入芯骨但极组仍然有向内部膨胀的空间，芯骨不能完全起到支撑极组的作用。随着循环次数的增加，极片向内挤压产生变形，发生析锂产气等副反应。随着连锁反应的加剧，仍然有电池循环跳水的现象。


技术实现要素：

6.本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种膨胀芯骨的使用方法，使用可膨胀的芯骨，降低了极组向内膨胀空间起到更好的支撑作用，减少了电池循环过程中因极片变形导致极片褶皱，进而减少电池析锂、产气、极片粉化、掉料、断裂等一系列连锁反应。
7.本发明的目的是提供一种膨胀芯骨的使用方法，所述膨胀芯骨包括：
8.由弹性材料制成的外套管；在所述外套管的外壁开设有一条从一端到另外一端的断裂缝；
9.由刚性材料制成的内套管；其中：
10.所述外套管的内径小于内套管的外径；
11.所述使用方法包括：
12.s1、将外套管插入极组的中心孔；
13.s2、将内套管插入外套管中。
14.优选地，所述断裂缝为平行于外套管中心轴的直线缝。
15.优选地，所述外套管为塑料套管。
16.优选地，所述内套管为不锈钢管。
17.优选地，所述外套管的一端为锥头，另一端为平头。
18.优选地，所述内套管至少一端为锥头。
19.本发明具有的优点和积极效果是：
20.本发明使用可膨胀的芯骨，降低了极组向内膨胀空间起到更好的支撑作用，减少了电池循环过程中因极片变形导致极片褶皱，进而减少电池析锂、产气、极片粉化、掉料、断裂等一系列连锁反应。膨胀芯骨不仅起到更好的支撑作用，且插入过程操作简单不会对隔膜造成损伤，同时芯骨直径可以根据需要进行调整；
21.本发明通过预埋塑料套管，再插入芯骨的方法，可以将芯骨外径膨胀到我们想要的任意尺寸，且插入过程简单不会对极组造成插伤、挫伤等风险。且该膨胀芯骨插入后能够对极组内部起到全支撑效果，避免因膨胀不均匀导致极组内部受力不一致引起的极片变形损伤问题。膨胀芯骨最大程度上减少了极组膨胀空间，降低了由极组膨胀导致极片褶皱掉粉断片的风险，改善圆柱锂离子电池的循环寿命，尤其能够对循环末期极组起到支撑作用，大幅提高圆柱电池循环寿命。
附图说明
22.图1为本发明优选实施例中膨胀芯骨的主视图；
23.图2为本发明优选实施例中膨胀芯骨的轴切面图；
24.图3为本发明优选实施例中内套管的主视图；
25.图4为本发明优选实施例中外套管的主视图；
26.图5为本发明优选实施例中内套管的结构图；
具体实施方式
27.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
28.名词解释：芯骨，锂离子电池极组卷绕过程使用卷针将正负极片隔膜进行卷绕，卷绕完毕卷针抽出，极组中间会形成一个卷针粗细的中心孔。生产过程中会再往中心孔中插入一个棒材(一般为钢管或铝管)起支持极组作用，插入的棒材即为芯骨。
29.本发明的技术方案为：
30.一种膨胀芯骨的使用方法，如图1至图4所示，所述膨胀芯骨包括：
31.由弹性材料制成的外套管；在所述外套管的外壁开设有一条从一端到另外一端的断裂缝；
32.由刚性材料制成的内套管；其中：
33.所述外套管的内径小于内套管的外径；
34.所述使用方法包括：
35.s1、将外套管插入极组的中心孔；
36.s2、将内套管插入外套管中。
37.在上述优选实施例中，所述断裂缝为平行于外套管中心轴的直线缝。
38.上述优选实施例中的膨胀芯骨主要包括两部分，一部分为弹性材料制成的外套管(比如塑料套管)一部分为刚性材料制成的内套管(比如不锈钢管)。塑料套管上开一条上下贯通的断裂缝(又名缝隙)，塑料套管一端为锥头，另一端为平头，不锈钢管一端为锥头或两端均为锥头。塑料套管、不锈钢管均表面光滑无毛刺、锈蚀，无划痕、磕碰等不良问题。
39.使用原理：首先将塑料套管锥头侧插入极组中心孔，塑料套管外径要小于中心孔直径，能够轻松插入不会对极组造成损伤。将不锈钢管轻轻插入塑料套管中，不锈钢管的外径要稍大于塑料套管内径，将不锈钢管插入到塑料套管中后，塑料套管外径变大，为不锈钢管外径加塑料套管壁厚之和。膨胀后塑料套管的外径应不大于或稍微超出极组中心孔内径，防止芯骨膨胀后损伤极组。膨胀后塑料套管应膨胀均匀，保证与极组接触面除胀开缝隙处均匀接触起到对极组全面支撑效果。塑料套管为pp材质或其他不参与电池内部反应材质，具有一定弹性韧性。插入棒材可以是不锈钢管、铝管、塑料管等不参与电池内部反应，且具有一定强度的管材棒材。
40.请参阅图5，一种圆柱电池，包括上述优选实施例中的膨胀芯骨6，电池极组设置有中心孔5，在所述膨胀芯骨外套接有带绝缘隔膜7的电池极组，电池极组包括正极极组9和负极极组11，负极极组11上安装有负极极耳10，电池极组的两端设置有绝缘片(上绝缘片4和下绝缘片8)，上绝缘片4上安装有盖帽3。
41.该申请能够将直径更大芯骨插入极组中心孔中且不会损伤隔膜极组，能够更好的对极组起到支撑作用，降低了电池后期循环因极组坍塌导致的循环跳水等问题。
42.以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。


技术特征：
1.一种膨胀芯骨的使用方法，其特征在于，所述膨胀芯骨包括：由弹性材料制成的外套管；在所述外套管的外壁开设有一条从一端到另外一端的断裂缝；由刚性材料制成的内套管；其中：所述外套管的内径小于内套管的外径；所述使用方法包括：s1、将外套管插入极组的中心孔；s2、将内套管插入外套管中。2.根据权利要求1所述膨胀芯骨的使用方法，其特征在于，所述断裂缝为平行于外套管中心轴的直线缝。3.根据权利要求1所述膨胀芯骨的使用方法，其特征在于，所述外套管为塑料套管。4.根据权利要求1所述膨胀芯骨的使用方法，其特征在于，所述内套管为不锈钢管。5.根据权利要求1所述膨胀芯骨的使用方法，其特征在于，所述外套管的一端为锥头，另一端为平头。6.根据权利要求1所述膨胀芯骨的使用方法，其特征在于，所述内套管至少一端为锥头。

技术总结
本发明公开了一种膨胀芯骨的使用方法，属于蓄电池技术领域，其特征在于，所述膨胀芯骨包括：由弹性材料制成的外套管；在所述外套管的外壁开设有一条从一端到另外一端的断裂缝；由刚性材料制成的内套管；其中：所述外套管的内径小于内套管的外径；所述使用方法包括：S1、将外套管插入极组的中心孔；S2、将内套管插入外套管中。通过采用上述技术方案，本发明使用可膨胀的芯骨，降低了极组向内膨胀空间起到更好的支撑作用，减少了电池循环过程中因极片变形导致极片褶皱，进而减少电池析锂、产气、极片粉化、掉料、断裂等一系列连锁反应。断裂等一系列连锁反应。断裂等一系列连锁反应。


技术研发人员：张广忠 王炜娜 李会娟
受保护的技术使用者：天津空间电源科技有限公司
技术研发日：2021.08.17
技术公布日：2021/12/16