CN106558674A - 具有容纳电极连接件的凹口的卷绕电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有容纳电极连接件的凹口的卷绕电池单元。所公开实施例涉及一种卷芯型电池的设计，该卷芯型电池包括卷绕成卷芯的、涂覆有中间分隔件层的交替的阳极层和阴极层。交替的阳极层和阴极层分别涂覆有阳极活性涂层和阴极活性涂层。第一公共凹口和第二公共凹口沿着卷芯的至少一侧形成。公共阴极突片可粘结到第一公共凹口内的阴极突片，公共阳极突片可粘结到第二公共凹口内的阳极突片。卷芯型电池还包括包围卷芯的袋状物。公共阳极突片和公共阴极突片可延伸穿过袋状物，以提供电池单元的阴极端子和阳极端子。

Description

具有容纳电极连接件的凹口的卷绕电池单元
技术领域
本公开实施例一般涉及用于便携式电子装置的电池。更具体地，本公开实施例涉及卷芯型(jelly-roll)电池单元的设计，该卷芯型电池单元包括容纳到从电池单元延伸的电极突片的连接件的凹口。
背景技术
目前，可充电电池用于为各种各样的便携式电子装置供电，这些电子装置包括膝上型计算机、平板计算机、智能电话和数字音乐播放器。在本文中还被称为卷绕电池设计的卷芯型电池设计被用于许多这样的电池设计中。卷芯型电池单元包括由具有介于中间的分隔件层的活性材料所覆盖的交替的阳极层和阴极层。这些层随后卷绕成“卷芯型”构造。
卷芯型电池通常包括导电突片，导电突片耦合到阳极和阴极并且延伸超出电池单元的外周，向便携式电子装置内的电路系统供电。遗憾的是，到这些导电突片的连接件增加了电子单元的整体轮廓，这导致浪费的空间(例如，没有被电池的能量产生部分使用的空间)，从而减小了电池单元的有效能量密度。
因此，所需要是减少因到为外部电路供电的导电突片的连接件造成的浪费空间的卷芯型电池设计。
发明内容
在一些方面，本公开针对一种包括卷芯的电池单元。卷芯包括卷绕在一起的层，所述层包括阴极层、阳极层和设置在每一个阴极层和阳极层之间的分隔件层。第一公共凹口和第二公共凹口沿着所述卷芯的至少一侧形成。未经涂覆的阴极突片在所述第一公共凹口中从至少一个阴极层延伸，未经涂覆的阳极突片在所述第二公共凹口中从至少一个阳极层延伸。公共阴极突片粘结到所述第一公共凹口内的每一个未经涂覆的阴极突片。公共阳极突片粘结到所述第二公共凹口内的每一个未经涂覆的阳极突片。
在其他方面，本公开针对一种制造电池单元的方法。在阳极层、阴极层和一个或多个分隔件层中切割出凹口对。从与阴极突片和阳极突片关联的区域消融阴极层和阳极层上的活性材料。阴极层、阳极层和分隔件层被卷起，形成包括第一公共凹口和第二公共凹口的卷芯。
在其他方面，本公开针对具有处理器、存储器、显示器和如本文所述的电池单元的便携式计算装置。
在一些实施例中，通过折叠未经涂覆的阳极突片，将公共阳极突片粘结到未经涂覆的阳极突片；将折叠后的未经涂覆的阳极突片粘结在一起；以及将公共阳极突片粘结到经折叠-粘结的未经涂覆的阳极突片。
在一些实施例中，第一公共凹口和第二公共凹口形成在电池单元的同一侧。
在一些实施例中，第一公共凹口和第二公共凹口形成在电池单元的对向侧。
附图说明
图1A图示出根据所公开实施例的卷芯型电池单元。
图1B提供了图1A中描绘的卷芯型电池单元的层的详细视图。
图2示出根据说明性实施例的卷绕构造的卷芯型电池单元的顶视图。
图3A至图3D图示出按照所公开实施例如何折叠电极突片并且将它们粘结到公共电极突片。
图3E示出图示出按照所公开实施例的折叠电极突片并且将它们粘结到公共电极突片的处理的流程图。
图4A至图4B图示出按照所公开实施例的电极凹口的多个可能位置。
图5A至图5B图示出按照所公开实施例的电极凹口可如何采取穿过卷芯型电池单元的内部区域的孔的形式。
图6图示出按照所公开实施例的制造阴极层的技术。
图7A至图7B图示出按照所公开实施例的用阴极和阳极形成具有第一凹口和第二凹口的卷芯。
图7A示出根据说明性实施例的卷芯的侧视图。
图7B图示出图7A的阴极层和阳极层的部分，但是是在卷绕成卷芯之前。
图8A示出根据说明性实施例的具有分别在公共阴极凹口和公共阳极凹口的对向部分上的阴极突片和阳极突片的卷芯的侧视图。
图8B图示出图8A的阴极层和阳极层的部分，但是是在卷绕成卷芯之前。
图9A示出根据说明性实施例的具有分别在公共阴极凹口和公共阳极凹口的相邻部分上的阴极突片和阳极突片的卷芯的侧视图。
图9B图示出图9A的阴极层和阳极层的部分，但是是在卷绕成卷芯之前。
图10A示出根据说明性实施例的具有在对向侧并且相对彼此交错的公共阴极凹口和公共阳极凹口的卷芯的侧视图。
图10B图示出图10A的阴极层和阳极层的部分，但是是在卷绕成卷芯之前。
图11A示出根据说明性实施例的具有在对向侧并且相对彼此对准的公共阴极凹口和公共阳极凹口的卷芯的侧视图。
图11B图示出图11A的阴极层和阳极层的一部分，但是是在卷绕成卷芯之前。
图12A至图12B图示出阴极层和阳极层中的每个中的大小有所不同的凹口。
图13示出包括具有卷绕构造的一组层的一个或多个电池单元的便携式电子装置的示意图。
具体实施方式
提出以下描述使本领域的任何技术人员能够形成并且使用所公开实施例，并且是在特定应用及其需要的背景下提供。本领域的技术人员将容易清楚对所公开实施例的各种修改，并且在不脱离所公开实施例的精神和范围的情况下，本文中定义的总体原理可应用于其他实施例和应用。因此，所公开实施例不限于示出的实施例，但将符合与本文中公开的原理和特征一致的最宽范围。
卷芯型电池单元
图1A图示出了根据所公开实施例的卷芯型电池单元100。卷芯型电池单元100可包括锂-聚合物或向电子装置供电的其他合适单元，电子装置诸如是便携式计算机、移动电话、平板计算机、便携式媒体播放器、数字相机、或其他类型的电池供电的电子装置。还可通过卷芯型电池单元100为电子装置的组合供电。
如图1A中所示，卷芯型电池单元100包括具有卷绕构造的卷芯102。在图1A中，卷芯型电池单元100被描绘为具有长方形横截面。然而，该描绘只是出于说明目的，不旨在成为限制。卷芯102可表现出螺旋形(或圆柱形)横截面，椭圆形横截面、长方形横截面、或从卷芯型电池单元100的组装得到的一些其他横截面。
卷芯102包括具有带有阴极活性涂层的阴极集流器的阴极电极(被称为“阴极层”)、分隔件(被称为“分隔件层”)和具有带有阳极活性涂层的阳极集流器的阳极电极(被称为“阳极层”)。例如，卷芯102内相邻一组层可包括通过一个分隔件材料(例如，可容纳电解质或以其他方式充当电解质的导电聚合物)分隔的一个阴极层(例如，涂覆有锂化合物的铝箔)和一个阳极层(例如，涂覆有碳的铜箔)。
然而，总体上，卷芯102包括其间插入分隔件层的阴极层和阳极层的交替序列。卷芯102内的序列可包括任何数量的阴极层、阳极层和分隔件层。此外，该序列可起始并且终止于阴极层、阳极层、或分隔件层中的任一个。例如，而非限制地，该序列可包括阳极层、第一分隔件层、阴极层、和第二分隔件层。该序列可被卷绕成卷芯，使得第一分隔件层安置在阴极活性涂层和阳极活性涂层之间的第一界面中并且第二分隔件层安置在阴极集流器和阳极集流器之间的第二层界面中。
分隔件层的性质可按照它们所安置于的界面而变化。例如，而非限制地，活性涂层之间的分隔件层(例如，第一分隔件层)可以是电绝缘和离子导电的。并且，集流器之间的分隔件层(例如，第二分隔件层)可以是电绝缘而非离子导电的。对于分隔件层，其他材料性质及其组合是可能的。
在卷芯102形成卷绕构造之后，卷芯102可被封入电池外壳103(例如，袋状物)中，并且一组导电突片104、106可延伸穿过电池外壳中(例如，使用密封带形成)的密封件，以提供电池单元的端子。例如，第一导电突片104可耦合到阴极层(例如，可耦合到阴极集流器的一个或多个部分)，而第二导电突片106可耦合到阳极层(例如，可耦合到阳极集流器的一个或多个部分)。导电突片104、106可用于将卷芯型电池单元100与一个或多个其他电池单元电耦合，以形成电池组，或者可将卷芯型电池单元100直接电耦合到电子装置，以向该装置供电。导电突片104、106还可以串联、并联、串联-并联构造耦合到其他电池单元，以形成电池组。相耦合的单元可被封入硬壳体中以完成电池组，或者相耦合的单元可被嵌入便携式电子装置的外罩内。
传统电池设计的一个问题是，阳极层和阴极层与导电突片之间的连接件占用超出卷芯内的层的外周的额外空间。需要这个额外空间将电极层(例如，阳极层、阴极层)粘结到导电突片，这可涉及将个体电极层连接在一起并且将电极层耦合到提供电池单元端子的公共导电突片。这些连接件所占用的空间能够限制电池外壳可以多接近阴极层和阳极层的侧面。如以下更详细描述地，可通过在卷芯型电池单元100内包括一个或多个公共凹口108、110以容纳导电突片104、106来补救这个问题。
图1B提供了根据所公开实施例的图1A中描绘的卷芯102的层的详细视图。卷芯102可包括具有阴极集流器114和阴极活性涂层116的阴极层112。卷芯102还可包括具有阳极活性涂层122和阳极集流器124的阳极层120。分隔件118可设置在阴极层112和阳极层120之间。卷芯102可被卷绕成电池单元，诸如，图1A中描绘的电池单元。
卷芯102中的层112、120可由任何合适的一种或多种材料形成。例如，在一些实施例中，阴极集流器114可以是金属箔(例如，铝箔)；阴极活性涂层116可以是锂化合物(例如，LiCoO2、LiNiCoMnO2、LiCoAlO2、LiMn2O4等)或另一种合适的阴极活性材料；阳极集流器124可以是金属箔(例如，铜箔)；阳极活性涂层122可以是碳、硅、或其它合适的阳极活性材料；分隔件118可包括诸如聚丙烯和/或聚乙烯的聚合物材料。
分隔件118可以附加地是有涂层的分隔件，包括可以是单面或双面的微孔氧化铝(Al2O3)和/或其他陶瓷涂层。这个氧化铝涂层是有利的，因为它为氧化铝提供了机械坚固性，该坚固性与阴极活性涂层116的构成颗粒大致一样强韧。此外，氧化铝层所提供的额外坚固性可防止这些构成颗粒它们穿过分隔件118，这有可能会造成分流。因此，陶瓷涂层可提升卷芯型电池单元100中的温度稳定性并且可减轻因机械应力、渗透、穿孔、和/或电短路造成的故障。
卷芯102还可包括包含至少一种溶剂化锂物质的电解质。这至少一种溶剂化锂物质可包括锂盐。锂盐的非限制示例包括LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiBC4O8、Li[PF3(C2CF5)3]和LiC(SO2CF3)3。其他锂盐是可能的，包括锂盐的组合。电解质136可包括液体溶剂。在一些情形下，液体溶剂可以是有机碳酸酯(例如，碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、乙基-甲基碳酸酯等)、离子液体(例如，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基吡啶四氟硼酸盐等)、或它们的一些组合。其他液体溶剂及其组合是可能的。在一些情形下，电解质包括凝胶聚合物。在这些情形下，凝胶聚合物可包括聚合物宿主，诸如聚乙烯氧化物(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚偏二氟乙烯(PVdF)。其他凝胶聚合物是可能的。
电解质可设置在阴极活性涂层116和阳极活性涂层122之间，包括渗透通过分隔件118。此渗透可包括渗透到阴极活性涂层116和阳极活性涂层122中。在卷芯102操作期间，电解质用作介质，锂离子通过该介质在阴极活性涂层116和阳极活性涂层122之间交换。
具有用于电极连接件的凹口的卷芯型电池
如以上提到的，图1A中的卷芯型电池单元100包括方便阴极层112和阳极层120以空间有效方式耦合到电池端子的一个或多个公共凹口108、110。在一些实施例中，一个或多个公共凹口108、110可在组装卷芯之前形成在阴极层、阳极层和分隔件层中。图2示出根据说明性实施例的卷绕构造的卷芯型电池单元200的顶视图。卷芯型电池单元200包括卷绕电极层202。卷绕电极层202包括：一个或多个阴极层，每一个均具有带阴极活性涂层的阴极集流器；以及一个或多个阳极层，每一个均具有带阴极活性涂层的阳极集流器。分隔件层插入相邻阴极层和阳极层之间。
在一些情形下，卷绕电极层202包括单个阴极层和单个阳极层。第一分隔件层设置在单个阴极层和单个阳极层之间，以将阴极活性涂层与阳极活性涂层分隔。第二分隔件层可沿着单个阴极层、单个阳极层、或这二者设置。当成卷绕构造时，第二分隔件层将阴极集流器与阳极集流器分隔。阴极层、第一分隔件层、阳极层和第二分隔件层被卷绕在一起，形成卷绕电极层202。在其他情形下，卷绕电极层202包括多个电极层和阳极层。第一分隔件层将阴极层的阴极活性涂层与阳极层的阳极活性涂层分隔。第二分隔件层将阴极层的阴极集流器与阳极层的阳极集流器分隔。这多个阴极层和阳极层与对应的第一分隔件层和第二分隔件层卷绕在一起，形成卷芯型构造。
各个阴极凹口和各个阳极凹口沿着阴极层、阳极层和分隔件层的边缘形成。在图2中，各个阴极凹口和各个阳极凹口设置在卷芯的同一侧。应该理解，这各个凹口沿着边缘间隔开，使得当电极层202卷绕时，各个阴极凹口和各个阳极凹口的实例对准，以分别限定公共阴极凹口204(即，第一公共凹口)和公共阳极凹口206(即，第二公共凹口)。因此，各个阴极凹口和各个阳极凹口分别对应于各个阴极层和各个阳极层中的凹口，而公共阴极凹口204(即，第一公共凹口)和公共阳极凹口206(即，第二公共凹口)对应于卷芯型电池单元200的凹口。公共阴极凹口204被构造成容纳阴极突片208并且公共阳极凹口206被构造成容纳阳极突片210。
各个阴极层可包括从阴极集流器延伸到公共阴极凹口204中的一个或多个未经涂覆的阴极突片208。类似地，各个阳极层可包括从阳极集流器延伸到阳极凹口206中的一个或多个未经涂覆的阳极突片210。通过提供公共阴极凹口204和公共阳极凹口206，形成用于到电极层的连接件的空间，这允许阴极层包括额外量的阴极活性涂层并且允许阳极层包括额外量的阳极活性材料。这些额外量有效地增大卷芯型电池单元200的能量密度。
粘结电极突片
如以上提到的，可使用图1A中的公共凹口108、110所提供的额外空间来形成各个电极层和用作电池端子的公共突片(例如，连接到阴极层的公共阴极突片和连接到阴极层的公共阴极突片)之间的连接。传统的卷芯型电池在阴极或阳极电流集流器与从电池外壳(例如，外壳或袋状物)延伸的相应电池突片/端子之间具有单个连接点。通过沿着集流器的长度提供额外的连接点，电池突片/端子的阻抗可减小。
图3A至图3E图示出可用于使电池突片从卷芯型电池的不同层延伸的处理。如图3A中所示，在将各种电极和分隔件层组装到卷芯302中之后，开始该处理。图3A提供包括公共凹口305的卷芯302的剖视图，其中，电极突片304从卷芯302延伸通过公共凹口305。
公共凹口305可以是公共阴极凹口或公共阳极凹口，并且电极突片304对应于阴极突片或阳极突片。前两个制造步骤涉及折叠并且粘结电极突片304，以制作经折叠-粘结的电极突片306，如图3B中所示。接下来，可以是公共阴极突片或者是公共阳极突片的公共突片307粘结到经折叠-粘结的电极突片306。公共突片307从电池单元延伸，以提供电池单元的正端子或负端子，如图3C中所示。(图3D提供图3C中示出的构造的对应顶视图。)在一些实施例中，公共突片307可在凹口305内连接到电极突片306并且可延伸出凹口305。电极突片304和公共突片307之间的连接可整体地在凹口内发生，部分地在凹口内发生，或者在凹口外部发生。公共突片307可延伸出电池外壳到电子装置外壳内的不同位置，或者到电池外罩内的不同位置(例如，在公共电池外罩内多个电池被容纳和/或连接的情形下)。
尽管凹口形成在电极的一侧或多侧，但电池外壳(进而整个电池单元)可不包括与电极的凹口对应的凹口。事实上，通过至少部分地在凹口内连接电极突片(从而至少部分地填充凹口)，电池外壳可贴合电极的整体轮廓，并且可这样做使相对于其中阴极和/阳极突片从电极的外周延伸的电池具有减小的封装尺寸(footprint)。
图3E示出图示出按照所公开实施例的折叠电极突片并且将它们粘结到公共电极突片的处理的流程图。首先，折叠电极突片(步骤310)。接下来，例如，通过超声焊接将折叠后的电极突片粘结在一起(步骤311)。最后，经折叠-粘结的电极突片粘结到公共电极突片(步骤312)。请注意，以上列出的步骤顺序被描述为是以特定次序发生的。然而，这些步骤可以替代地以其他可能次序执行。
尽管图3A至图3E图示出在凹口内将电极突片连接到公共电极突片的具体技术，但所公开实施例不旨在限于这个具体技术。通常，可使用任何有效技术在凹口内将电极突片连接到公共突片。此外，在一些情况下，连接的一些部分可延伸到凹口的外部。
凹口的位置
图4A至图4B图示出按照所公开实施例的电极凹口的多个可能位置。如图4A中所示，凹口可包括在电池单元一侧内包含的“包含凹口”402。图4A示出设置在电池单元同一侧的凹口。凹口还可设置在卷芯型电池单元的对向侧。图4B图示出两个包含凹口在电池单元对向侧的情况。在图4B中，这些凹口被描绘为是对准的(即，正好彼此对向)。然而，这个描绘不旨在成为限制。例如，而非限制地，凹口可设置在电池单元的对向侧，但相对于彼此交错(即，不对称分布)。
用于电极突片的孔
图5A至图5B图示出公共凹口中的一个或多个被穿过卷芯型电池单元的内部区域的孔所取代的变形形式。更具体地，图5A图示出包括两个穿通孔502、504的卷绕构造的电极500。阴极穿通孔502包括未经涂覆的阴极突片506，阳极穿通孔504包括未经涂覆的阳极突片508。穿通孔502、504存在以允许每一个相应穿通孔内的突片506、508彼此连接，这可包括阴极突片506和阳极突片508的多个实例。注意的是，卷芯型电池单元可通过堆叠交替的具有介于中间的分隔件层的阴极层和阳极层并且将这个堆叠卷成卷绕构造来形成。然后，通过一个孔502(即，经由阴极突片506)将阴极层彼此连接，通过另一个孔504(即，经由阳极突片508)将阳极层彼此连接。
电极制造技术
能够使用多种不同技术来制造上述具有凹口和导电突片的卷绕电极。
能够使用多种不同技术来制造卷绕成卷芯的上述阴极层和阳极层。图6图示出能够怎样形成阴极层或阳极层的一部分。电极材料的片材被涂覆活性材料602(即，阴极活性涂层或阳极活性涂层)。基于由图6顶部的虚线所图示的层(即，阴极层或阳极层)的轮廓来执行切割操作604。切割操作可涉及使用基于激光的切割技术、等离子切割技术、或其他切割技术。切割操作制作可包括突片的中间层607。接下来，对中间层607执行消融操作606，以从突片去除活性涂层。消融操作606制作具有未经涂覆的突片的层608。注意的是，可替代地，可在发生切割操作604之前，执行消融操作606。在本公开的变形形式中，切割操作针对制造包括凹口的阴极层和阳极层，如本文中描述的。
图7A示出根据说明性实施例的卷芯的侧视图。卷芯包括阴极层702和阳极层704。阴极层702和阳极层704可分别包括设置在阴极集流器上的阴极活性涂层和设置在阳极集流器上的阳极活性涂层。第一分隔件层703设置在阴极层702和阳极层704之间，这可包括设置在阴极活性涂层和阳极活性涂层之间。第二分隔件层705设置在阴极层702和阳极层704之间，这可包括设置在阴极集流器和阳极集流器之间。
卷芯包括公共阴极凹口742和公共阳极凹口744。各个阴极突片(例如，730、732和734)在公共阴极凹口742内对准并且可耦合到阴极层702的阴极集流器。类似地，各个阳极突片(例如，736、738和740)在公共阳极凹口744内对准并且可耦合到阳极层704的阳极集流器。多个突片从而可被置于公共凹口内。图7A描绘了其中多个突片分布在分别在公共阴极凹口742和公共阳极凹口744中的所有可用阴极位置和阳极位置的一个实施例。然而，这个描绘不旨在成为限制。突片的其他分布是可能的，关于图8A至图8B和图9A至图9B描述这些分布的一些实施例。
图7B图示出图7A的阴极层702的一部分和阳极层704的一部分，但是是在卷绕成卷芯之前。阴极层702包括沿着阴极边缘的阴极凹口对(即，凹口对706、708；凹口对710、712；和凹口对714、716)。类似地，阳极层704包括沿着阳极边缘的阳极凹口对(即，凹口对718、720；凹口对722、724；和凹口对726、728)。这些凹口对被布置成使得当阴极层702与阳极层704相邻堆叠时，阴极凹口对将对准阳极凹口对。分隔件层703、705(未示出)也具有沿着其相应边缘与阴极层702和阳极层704的凹口对匹配的凹口对。因此，当阴极层702、第一分隔件703、阳极层704和第二分隔件705卷绕成卷芯时，它们相应的凹口对对准，形成公共阴极凹口742和公共阳极凹口744。
应该理解，当穿过从卷芯的内部边缘744到卷芯的外部边缘746的距离时，连续凹口对之间的间隔增大。各个阴极突片和各个阳极突片可选择性分别设置在阴极凹口对和阳极凹口对中，以在公共阴极凹口742和公共阳极凹口744内形成分布。图7B示出阴极层702和阳极层704中分别的连续凹口对之间的阴极突片和阳极突片的交替图案。这个交替图案导致公共阴极凹口742内的完全充填阴极分布和公共阳极凹口744内的完全充填阳极分布，如图7A中所示。
可使用关于图6描述的技术来制造图7B的阴极层702和阳极层704。然后，可将这些层702、704并入堆叠中，该堆叠使第一分隔件层703设置在阴极层702和阳极层704之间并且将第二分隔件层705设置在阳极层704的暴露表面上。该堆叠可被卷绕成图7A中图示出的卷芯。
图8A示出根据说明性实施例的具有分别在公共阴极凹口和公共阳极凹口的对向部分上的阴极突片和阳极突片的卷芯的侧视图。卷芯包括阴极层802和阳极层804。阴极层802和阳极层804可分别包括设置在阴极集流器上的阴极活性涂层和设置在阳极集流器上的阳极活性涂层。第一分隔件层803设置在阴极层802和阳极层804之间，这可包括设置在阴极活性涂层和阳极活性涂层之间。第二分隔件层805设置在阴极层802和阳极层804之间，这可包括设置在阴极集流器和阳极集流器之间。
卷芯包括公共阴极凹口836和公共阳极凹口838。各个阴极突片(例如，830、840、842和844)在公共阴极凹口836内对准并且可耦合到阴极层802的阴极集流器。类似地，各个阳极突片(例如，832、834、846、848和850)在公共阳极凹口838内对准并且可耦合到阳极层804的阳极集流器。图8A描绘了其中多个突片分布在分别在公共阴极凹口836和公共阳极凹口838的对向部分中的阴极位置和阳极位置上的一个实施例。
图8B图示出阴极层802的一部分和阳极层804的一部分，但是是在卷绕成卷芯之前。阴极层802包括沿着阴极边缘的阴极凹口对(即，凹口对806、808；凹口对810、812；和凹口对814、816)。类似地，阳极层804包括沿着阳极边缘的阳极凹口对(即，凹口对818、820；凹口对822、824；和凹口对826、828)。这些凹口对被布置成使得当阴极层802与阳极层804相邻堆叠时，阴极凹口对将对准阳极凹口对。分隔件层803、805(未示出)也具有沿着其相应边缘与阴极层802和阳极层804的凹口对匹配的凹口对。因此，当阴极层802、第一分隔件803、阳极层804和第二分隔件805卷绕成卷芯时，它们相应的凹口对对准，形成公共阴极凹口836和公共阳极凹口838。
应该理解，当穿过从卷芯的内部边缘852到卷芯的外部边缘854的距离时，连续凹口对之间的间隔增大。各个阴极突片和各个阳极突片可选择性分别设置在阴极凹口对和阳极凹口对中，以在公共阴极凹口836和公共阳极凹口838内形成分布。图8B示出分别在阴极层802和阳极层804中的连续凹口对之间的各个阴极突片和各个阳极突片的图案。这个图案导致公共阴极凹口836内的阴极突片的部分分布和公共阳极凹口838内的阳极突片的部分分布，如图8A中所示。
图9A示出根据说明性实施例的具有分别在公共阴极凹口和公共阳极凹口的相邻部分上的阴极突片和阳极突片的卷芯的侧视图。卷芯包括阴极层902和阳极层904。阴极层902和阳极层904可分别包括设置在阴极集流器上的阴极活性涂层和设置在阳极集流器上的阳极活性涂层。第一分隔件层903设置在阴极层902和阳极层904之间，这可包括设置在阴极活性涂层和阳极活性涂层之间。第二分隔件层905设置在阴极层902和阳极层904之间，这可包括设置在阴极集流器和阳极集流器之间。
卷芯包括公共阴极凹口934和公共阳极凹口936。各个阴极突片(例如，930、938、940和942)在公共阴极凹口934内对准并且可耦合到阴极层902的阴极集流器。类似地，各个阳极突片(例如，932、944、946和948)在公共阳极凹口936内对准并且可耦合到阳极层904的阳极集流器。图9A描绘了多个突片分布在分别在公共阴极凹口934和公共阳极凹口936的对向部分中的阴极位置和阳极位置上的一个实施例。
图9B图示出阴极层902的一部分和阳极层904的一部分，但是是在卷绕成卷芯之前。阴极层902包括沿着阴极边缘的阴极凹口对(即，凹口对906、908；凹口对910、912；和凹口对914、916)。类似地，阳极层904包括沿着阳极边缘的阳极凹口对(即，凹口对918、920；凹口对922、924；和凹口对926、928)。这些凹口对被布置成使得当阴极层902与阴极层904相邻堆叠时，阴极凹口对将对准阳极凹口对。分隔件层903、905(未示出)还具有沿着其相应边缘与阴极层902和阳极层904的凹口对匹配的凹口对。因此，当阴极层902、第一分隔件903、阳极层904和第二分隔件905卷绕成卷芯时，它们相应的凹口对对准，形成公共阴极凹口934和公共阳极凹口936。
应该理解，当穿过从卷芯的内部边缘950到卷芯的外部边缘952的距离时，连续凹口对之间的间隔增大。各个阴极突片和各个阳极突片可选择性地分别设置在阴极凹口对和阳极凹口对中，以在公共阴极凹口934和公共阳极凹口936内形成分布。图9B示出分别在阴极层902和阳极层904中的连续凹口对之间的各个阴极突片和各个阳极突片的图案。这个图案导致公共阴极凹口934内的各个阴极突片的部分分布与公共阳极凹口936内的各个阳极突片的部分分布相邻，如图9A中所示。
图10A示出根据说明性实施例的具有在对向侧并且相对彼此交错的公共阴极凹口和公共阳极凹口的卷芯的侧视图。在图10A中示出具有公共阴极凹口1042的一侧。卷芯包括阴极层1002和阳极层1004。阴极层1002和阳极层1004可分别包括设置在阴极集流器上的阴极活性涂层和设置在阳极集流器上的阳极活性涂层。第一分隔件层1003设置在阴极层1002和阳极层1004之间，这可包括设置在阴极活性涂层和阳极活性涂层之间。第二分隔件层1005设置在阴极层1002和阳极层1004之间，这可包括设置在阴极集流器和阳极集流器之间。
卷芯包括公共阴极凹口1042和公共阳极凹口(未示出)。各个阴极突片(例如，1030、1032和1034)在公共阴极凹口1042内对准并且可耦合到阴极层1002的阴极集流器。类似地，各个阳极突片在公共阳极凹口内对准并且可耦合到阳极层1004的阳极集流器。图10A描绘了多个突片分布在分别在公共阴极凹口1042和公共阳极凹口的对向部分中的所有可用阴极位置和阳极位置上的一个实施例。
图10B图示出阴极层1002的一部分和阳极层1004的一部分，但是是在卷绕成卷芯之前。阴极层1002包括沿着对向阴极边缘分裂的阴极凹口对(即，凹口对1006、1008；凹口对1010、1012；和凹口对1014、1016)。类似地，阳极层1004包括沿着对向阳极边缘分裂的阳极凹口对(即，凹口对1018、1020；凹口对1022、1024；和凹口对1026、1028)。这些凹口对被布置成使得当阴极层1002与阴极层1004相邻堆叠时，阴极凹口对将对准阳极凹口对。分隔件层1003、1005(未示出)还具有沿着其相应边缘与阴极层1002和阳极层1004的凹口对匹配的凹口对。因此，当阴极层1002、第一分隔件1003、阳极层1004和第二分隔件1005卷绕成卷芯时，它们相应的凹口对对准，形成公共阴极凹口1042和公共阳极凹口。
应该理解，当穿过从卷芯的内部边缘1044到卷芯的外部边缘1046的距离时，连续凹口对之间的间隔增大。各个阴极突片和各个阳极突片可选择性地分别设置在阴极凹口对和阳极凹口对中，以形成公共阴极凹口1042和公共阳极凹口内的分布。图10B示出与沿着阳极边缘的各个阳极突片对向的沿着阴极边缘图案化的各个阴极突片。这个图案导致公共阴极凹口1042内的完全充填阴极分布和公共阳极凹口内的完全充填阳极突片分布，如图10A中所示。然而，这些完全充填分布在卷芯的对向侧并且相对于彼此交错。
图11A示出根据说明性实施例的具有在对向侧并且相对彼此对准的公共阴极凹口和公共阳极凹口的卷芯的侧视图。在图11A中示出具有公共阴极凹口1142的一侧。卷芯包括阴极层1102和阳极层1104。阴极层1102和阳极层1104可分别包括设置在阴极集流器上的阴极活性涂层和设置在阳极集流器上的阳极活性涂层。第一分隔件层1103设置在阴极层1102和阳极层1104之间，这可包括设置在阴极活性涂层和阳极活性涂层之间。第二分隔件层1105设置在阴极层1102和阳极层1104之间，这可包括设置在阴极集流器和阳极集流器之间。
卷芯包括公共阴极凹口1142和公共阳极凹口(未示出)。各个阴极突片(例如，1130、1132和1134)在公共阴极凹口1142内对准并且可耦合到阴极层1102的阴极集流器。类似地，各个阳极突片在公共阳极凹口内对准并且可耦合到阳极层1104的阳极集流器。图11A描绘了多个突片分布在分别在公共阴极凹口1142和公共阳极凹口中的所有可用阴极位置和阳极位置上的一个实施例。
图11B图示出阴极层1102的一部分和阳极层1104的一部分，但是是在卷绕成卷芯之前。阴极层1102包括沿着对向阴极边缘分裂的阴极凹口对(即，凹口对1106、1108；凹口对1110、1112；和凹口对1114、1116)。类似地，阳极层1104包括沿着对向阳极边缘分裂的阳极凹口对(即，凹口对1118、1120；凹口对1122、1124；和凹口对1126、1128)。这些凹口对被布置成使得当阴极层1102与阴极层1104相邻堆叠时，阴极凹口对将对准阳极凹口对。分隔件层1103、1105(未示出)还具有沿着其相应边缘与阴极层1102和阳极层1104的凹口对匹配的凹口对。因此，当阴极层1102、第一分隔件1103、阳极层1104和第二分隔件1105卷绕成卷芯时，它们相应的凹口对对准，形成公共阴极凹口1142和公共阳极凹口。
应该理解，当穿过从卷芯的内部边缘1144到卷芯的外部边缘1146的距离时，连续凹口对之间的间隔增大。各个阴极突片和各个阳极突片可选择性分别设置在阴极凹口对和阳极凹口对中，以在公共阴极凹口1142和公共阳极凹口内形成分布。图11B示出与沿着与各个阳极突片的边缘对向的阴极边缘图案化的各个阴极突片。这个图案导致公共阴极凹口1142内的完全充填阴极分布和公共阳极凹口内的完全充填阳极分布，如图11A中所示。然而，这些完全充填分布在卷芯的对向侧并且相对于彼此对准。
另外，应该理解，卷芯型电池单元的中心部分可紧贴地卷绕以致于阴极层1102和阳极层1104进入中心部分的突出部分在连接时与电极突片产生干扰。为了减轻这个干扰，阴极层1102可利用与内部阴极边缘1148相邻的凹口对。凹口1150和1152沿着第一预定长度从内部阴极边缘1148延伸。本领域的技术人员选择第一预定长度来减轻中心部分中的干扰。类似地，阳极层1104利用与内部阳极边缘1154相邻的凹口对。凹口1156和1158沿着第二预定长度从内部阳极边缘1154延伸。第二预定长度不需要等于第一预定长度。
在图1A至图3D和图4A至图11B中，卷芯中的凹口已经被描绘为共用同一大小。然而，这个描绘只是出于说明的目的。阴极层、阳极层和分隔件层的凹口的大小可有所不同。
图12A和图12B图示出阴极层1200、分隔件层1202和阳极层1204中的凹口，但各层中的凹口的大小不同。更具体地，分隔件凹口1208的宽度比阴极凹口1210或阳极凹口1212小，从而形成突出物。附加地或可替代地，阴极凹口1210的宽度可小于阳极凹口1212(或者在一些情形下，阳极凹口1212的宽度可小于阴极凹口1210)。组合地，凹口大小的此分布可降低阴极层1200和阳极层1204之间的短路的风险(即，操作期间)。图12A描绘了阴极突片1214的环境中的凹口1208-1212并且图12B描绘了阳极突片1216的环境中的凹口1208-1212。
计算装置
上述可充电电池单元一般可用于任何类型的电子装置。例如，图13图示出包括均由电池1306供电的处理器1302、存储器1304和显示器1308的便携式电子装置1300。便携式电子装置1300可对应于膝上型计算机、移动电话、平板计算机、便携式媒体播放器、数字相机、和/或其他类型的由电池供电的电子装置。电池1306可对应于包括一个或多个电池单元的电池组。各电池单元可包括密封在袋状物中的卷绕构造的一组层，即，卷芯型电池单元。卷芯型电池单元包括阴极、有涂层的分隔件、阳极、和/或粘结剂涂层。
提出以上对实施例的描述只是出于说明和描述的目的。这些描述不旨在是穷尽性的或者将本说明书限于所公开的形式。因此，许多修改形式和变形形式对于本领域的技术人员而言将是显然的。另外，以上公开不旨在限制本描述。本描述的范围由随附权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种电池单元，包括：
卷芯，包括卷绕在一起的多层，所述多层包括阴极层、阳极层以及设置在每一个阴极层和阳极层之间的一个或多个分隔件层；
第一公共凹口和第二公共凹口，沿着所述卷芯的至少一侧形成；
未经涂覆的阴极突片，在所述第一公共凹口中从至少一个阴极层延伸；
未经涂覆的阳极突片，在所述第二公共凹口中从至少一个阳极层延伸；
公共阴极突片，粘结到所述第一公共凹口内的每一个未经涂覆的阴极突片；以及
公共阳极突片，粘结到所述第二公共凹口内的每一个未经涂覆的阳极突片。
2.根据权利要求1所述的电池单元，还包括包围所述卷芯的袋状物，其中，所述公共阳极突片和所述公共阴极突片延伸穿过所述袋状物，以分别提供电池单元的阴极端子和阳极端子。
3.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述公共阴极突片与每一个未经涂覆的阴极突片之间的粘结包括粘结到所述公共阴极突片的经折叠-粘结的阴极突片。
4.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述公共阳极突片与每一个未经涂覆的阳极突片之间的粘结包括粘结到所述公共阳极突片的经折叠-粘结的阳极突片。
5.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第一公共凹口和所述第二公共凹口设置在所述电池单元的同一侧。
6.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第一公共凹口和所述第二公共凹口设置在所述电池单元的对向侧。
7.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第一公共凹口和所述第二公共凹口中的任一个包括被包含在所述电池单元的侧面内的包含凹口。
8.根据权利要求1所述的电池单元，还包括所述电池单元的内部区域中的孔，所述孔延伸穿过所述卷芯的所述卷绕在一起的多层，其中，对应的导电突片延伸到所述孔中。
9.一种制造电池单元的方法，包括：
在阳极层中切割出多个阳极凹口对，所述阳极层包括涂覆有阳极活性涂层的阳极集流器，
在阴极层中切割出多个阴极凹口对，所述阴极层包括涂覆有阴极活性涂层的阴极集流器；
在一个或多个分隔件层中切割出多个分隔件凹口对；
从与阳极突片关联的阳极区域消融所述阳极活性涂层，从而形成所述阳极突片；
从与阴极突片关联的阴极区域消融所述阴极活性涂层，从而形成所述阴极突片；
卷绕所述阴极层、所述阳极层和所述一个或多个分隔件层，形成包括第一公共凹口和第二公共凹口的卷芯；以及
其中，所述多个阳极凹口对、所述多个阴极凹口对和所述多个分隔件凹口对分别沿着所述阳极层、所述阴极层和所述一个或多个分隔件层布置，使得所述卷芯在卷绕时沿着至少一侧形成所述第一公共凹口和所述第二公共凹口。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在所述第一公共凹口中将一个或多个阴极突片粘结到一个或多个阴极层，
在所述第二公共凹口中将一个或多个阳极突片粘结到一个或多个阴极层。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将每一个阴极突片粘结到从所述电池单元延伸的公共阴极突片；
将每一个阳极突片粘结到从所述电池单元延伸的公共阳极突片。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：将所述卷芯布置在袋状物中，使得所述公共阳极突片和所述公共阴极突片延伸穿过所述袋状物中的开口，以提供所述电池单元的对应的阴极端子和阳极端子。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，在切割所述阳极层和所述阴极层之前，消融每一个阴极层的所述阴极活性涂层和每一个阳极层的所述阳极活性涂层。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，在切割所述阳极层和所述阴极层之后，消融每一个阴极层的所述阴极活性涂层和每一个阳极层的所述阳极活性涂层。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，将每一个阴极突片粘结到所述公共阴极突片包括：
折叠所述阴极突片；
将折叠后的所述阴极突片粘结在一起；以及
将所述公共阴极突片粘结到经折叠-粘结的阴极突片。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述阳极突片粘结到所述公共阳极突片包括：
折叠所述阳极突片；
将折叠后的所述阳极突片粘结在一起；以及
将所述公共阳极突片粘结到经折叠-粘结的阳极突片。
17.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一公共凹口和所述第二公共凹口形成在所述电池单元的同一侧。
18.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一公共凹口和所述第二公共凹口形成在所述电池单元的对向侧。
19.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一公共凹口和所述第二公共凹口包括被包含在所述电池单元的侧面内的包含凹口。
20.一种便携式计算装置，所述便携式计算装置包括：
处理器；
存储器；
显示器；以及
如权利要求1－8中任一项权利要求所述的电池单元。
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