CN105870488A - 一种电芯及含有该电芯的电池 - Google Patents

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陈飞
杨吉
阳如坤
魏宏生
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Abstract

本发明提供了一种电芯，由复合片体和负极片卷绕而成；其中，所述复合片体由第一隔膜、第二隔膜和间隔设置在第一隔膜和第二隔膜之间的多个正极片复合而成；所述第一隔膜和第二隔膜均为连续的一体式隔膜，所述负极片为连续的一体式极片；位于所述电芯最内侧的第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片形成第一半圈，位于所述电芯最外侧的第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片形成第N半圈，从第一半圈到第N半圈，每个半圈的第一隔膜和第二隔膜之间均复合有一个正极片；位于第一半圈的正极片与依次向外的正极片之间的间距依次增加。本发明提供的电芯，在转角处，正极片和负极片也紧密贴合，保证了电池在使用过程中的性能稳定；同时，电芯的制作效率高。

Description

一种电芯及含有该电芯的电池
技术领域
本发明涉及动力电池的卷绕电芯结构，尤其涉及一种电芯及含有该电芯的电池。
背景技术
随着新能源产业的不断发展，特别是新能源汽车的不断兴起；对动力电池的产量、电芯的制造效率以及性能的稳定性都提出了更高的要求。
传统的方形电芯有叠片电芯(Z字叠片、制袋叠片等)、方形卷绕电芯、卷绕式叠片电芯。如图1所示，目前的Z字叠片电芯结构，由多个正极片4、多个负极片3以及单层连续隔膜1交替垒叠形成；或者如图2所示，由负极片3和正极袋5料交替垒叠形成；或者由带状正极片、负极片、上隔膜和下隔膜对中对齐，再由卷绕头夹住隔膜端部依次将正极片和负极片带入连续单向卷绕，达到预设长度后，分别切断正极片、负极片和隔膜，贴好收尾胶制成。
上述的几种电芯制作过程和结构中，因为转角处正极片和负极片贴合不紧而产生使用过程中性能不稳定；同时，在制作过程中，需要针对上述贴合不紧做相应的测试或者后续工艺调整，增加了制作工序，造成电芯制作效率低下。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种制作效率高、正极片和负极片贴合紧的电芯及含有该电芯的电池。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种电芯，由复合片体和负极片卷绕而成；其中，所述复合片体由第一隔膜、第二隔膜和间隔设置在第一隔膜和第二隔膜之间的多个正极片复合而成；所述第一隔膜和第二隔膜均为连续的一体式隔膜，所述负极片为连续的一体式极片；位于所述电芯最内侧的第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片形成第一半圈，位于所述电芯最外侧的第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片形成第N半圈，从第一半圈到第N半圈，每个半圈的第一隔膜和第二隔膜之间均复合有一个正极片；位于第一半圈的正极片与依次向外的正极片之间的间距依次增加。
一些实施例中，每个正极片上设置有正极耳，位于第一半圈的正极耳与依次向外的正极耳之间的间距依次增加。
一些实施例中，相邻两个正极片上的正极耳对称设置。
一些实施例中，所述正极耳位于正极片的一侧。
一些实施例中，所述电芯的最外圈为负极片。
一些实施例中，所述电芯的最外圈为第一隔膜和第二隔膜。
一些实施例中，所述负极片上设置有负极耳，所述负极耳与所述正极耳错位设置。
另外，本发明还提供了一种电池，包括本发明提供的电芯。
本发明的有益效果在于：本发明提供的电芯，在转角处，正极片和负极片也紧密贴合，保证了电池在使用过程中的性能稳定；同时，电芯的制作效率高。
附图说明
图1是现有技术中Z型叠片电芯示意图。
图2是现有技术中制袋叠片电芯示意图。
图3是本发明提供复合片体示意图。
图4是本发明提供的负极片结构示意图。
图5是本发明提供的复合片体组成示意图。
图6是本发明提供的负极片外包的电芯结构示意图。
图7是本发明提供的隔膜外包的电芯结构示意图。
图8是本发明提供的全极耳电芯示意图。
图9是本发明提供的正负极耳错位的电芯示意图。
附图标记：
隔膜1；第一隔膜11；第二隔膜12；复合片体2；负极片3；负极耳31；正极片4；正极耳41；正极袋5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
下面结合附图3-9详细说明本发明提供的技术方案。
本发明提供了一种电芯，由复合片体2和负极片3卷绕而成。在制作过程中，卷绕部件首先夹住复合片体2的头部，也就是本发明中所述的电芯最内侧的一端端部，先卷绕一定长度后，再引入负极片3的端部，将复合片体2和负极片3共同卷绕，从第一半圈一直到第N半圈，同时在卷绕完第N半圈后，继续卷绕隔膜1或者负极片3，形成外包；当卷绕达到预定层数后，切断复合片体2和负极片3，收尾并贴胶，形成最终的电芯。
如图3和图5所示，上述复合片体2由第一隔膜11、第二隔膜12和间隔设置在第一隔膜11和第二隔膜12之间的多个正极片4复合而成。在制作过程中，如图5所示，先制备上述复合片体2，将正极片4设置在第一隔膜11和第二隔膜12之间，使之复合成一体式复合片体2。其中，第一隔膜11和第二隔膜12均为连续的一体式隔膜1，而正极片4为多个且不连续；每个正极片4对应一个卷绕周期，即本发明所述的一个半圈(第一半圈至第N半圈)，其中第一半圈为位于电芯最内侧的，同时包含有第一隔膜11、一个正极片4、第二隔膜12和负极片3的半圈；同理，第N半圈是位于电芯最外侧的同时包含第一隔膜11、一个正极片4、第二隔膜12和负极片3的半圈。而最外侧的第一隔膜11、第二隔膜12或负极片3，由于是最后用于电芯的外包使用，不具有同时含有第一隔膜11、一个正极片4。第二隔膜12和负极片3的多层结构，因此不能视为本发明中所述的半圈。
在本发明中，如上述，在每个半圈的第一隔膜11和第二隔膜12之间，复合有一个正极片4。同时，因为电芯从第一半圈至第N半圈，电芯的厚度是逐渐增加的，因此，位于第一半圈的正极片4与依次向外的正极片4之间的间距，也要根据电芯的厚度逐渐调整，依次增加。例如，位于第一半圈的正极片4与位于第二半圈的正极片4之间的间距，就要比位于第二半圈的正极片4与位于第三半圈的正极片4之间的间距要小，依次类推，正极片4从电芯的最内侧到最外侧，两个正极片4之间的间距是逐渐增加的。
如图3和图5所示，本发明中，考虑到正极片4是多个且不连续，最好的电流引出方式就是在每个正极片4上都设置有正极耳41，同时，因为正极片4之间的间距依次增加，那么相邻两个正极耳41之间的间距，从内至外也是依次增加的。
如图3所示，为了保证卷绕后，正极耳41在电芯宽度方向上的同侧，相邻两个正极片4上的正极耳41设置为对称机构；这样，在卷绕后，正极耳41的位置能够对齐。
同时将正极耳41设置在正极片4的一侧，以使得正极耳41在电芯宽度方向上的一侧，而不是位于中间，便于电流的引出和与外部引出结构的配合。
在本发明中，卷绕之前先制备复合片体2，该复合片体2由第一隔膜11、第二隔膜12和间隔设置在第一隔膜11和第二隔膜12之间的多个正极片4先制备复合片体2。一方面，无需在后续的工序中，再添加正极片4放置的操作或设备；另一方面，也有效的避免了在转角处正极片4和负极片3贴合不紧对电池性能稳定性的影响。
本发明的一个实施例中，上述相邻两个正极片4之间的间距，从内至外依次增加，与电芯的厚度增加参数要求相一致，并可根据具体的条件做相应的调整。
如图6所示，本发明的一个实施例中，电芯的最外圈为负极片3，即所谓的负极外包方案；通过负极片3的包裹，将电芯固定起来，便于后面的贴胶工序。
同样，如图7所示，在本发明的另外一些实施例中，电芯的最外圈也可以试第一隔膜11和第二隔膜12，即隔膜1外包方案；通过第一隔膜11和第二隔膜12的包裹，将电芯固定起来，便于后面的贴胶工序。当然，上述第一隔膜11和第二隔膜12同时包裹，只是发明的一个优选方案；在实际操作中，也可以选取其中的一个隔膜1进行外包，也能够实现一样的功能。
不管是负极外包还是隔膜1外包，都是本领域技术人员可以根据具体情况选取的；本发明并不做限制，在具体生产过程中，可以选择负极外包，也可以选择隔膜1外包。
如图4所示，本发明的实施例中，负极片3上也要设置负极耳31，便于电流的引出以及与正极耳41的配合；同时，负极耳31要与正极耳41错位设置，比如，若正极耳41设置在正极片4的一侧，那么负极耳31就设置在与之对应的另外一侧，在引出电流时，正极耳41和负极耳31的引出不会发生干涉，降低短路的风险。
本发明还提供了一种电池，包括上述电芯；更具体的说，是由上述电芯制备而成，同时加上电流引出、端盖结构以及外壳等电池必不可少的部件，形成电池。
如图8所示，本发明的一些实施例中，可以将正极耳41和负极耳31做成大的全极耳引出，此时，正极耳41或负极耳31的宽度与电芯的宽度接近，通过全极耳来引出电流。此时，正极耳41位于电芯的一端，而负极耳31位于电芯的另一端。
而另外一些实施例中，如图9所示，将正极耳41和负极耳31错位设置，这样，就可以将正极耳41和负极耳31设置在电池的同一端；端部一侧引出正极耳41、一侧引出负极耳31。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种电芯，其特征在于，由复合片体和负极片卷绕而成；
所述复合片体由第一隔膜、第二隔膜和间隔设置在第一隔膜和第二隔膜之间的多个正极片复合而成；所述第一隔膜和第二隔膜均为连续的一体式隔膜，所述负极片为连续的一体式极片；
位于所述电芯最内侧的第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片形成第一半圈，位于所述电芯最外侧的第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片形成第N半圈，从第一半圈到第N半圈，每个半圈的第一隔膜和第二隔膜之间均复合有一个正极片；
位于第一半圈的正极片与依次向外的正极片之间的间距依次增加。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，每个正极片上设置有正极耳，位于第一半圈的正极耳与依次向外的正极耳之间的间距依次增加。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，相邻两个正极片上的正极耳对称设置。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述正极耳位于正极片的一侧。
5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯的最外圈为负极片。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯的最外圈为第一隔膜和第二隔膜。
7.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述负极片上设置有负极耳，所述负极耳与所述正极耳错位设置。
8.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的电芯。
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