CN107293805B - 卷绕式电芯及卷针 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卷绕式电芯及卷针。卷绕式电芯包括：第一极片，具有第一集流体和第一活性物质层，且在第一卷绕起始端具有未涂覆第一活性物质层的空白第一集流体；第二极片，具有第二集流体和第二活性物质层，且在第二卷绕起始端具有未涂覆第二活性物质层的空白第二集流体，且空白第二集流体处于空白第一集流体的内侧；隔离膜，设置于第一极片和第二极片之间，以将第一极片和第二极片隔离开；第一极耳，与空白第一集流体电连接；第二极耳，与空白第二集流体电连接。在长度方向上，空白第一集流体的第一端部超出空白第二集流体的第二端部，且第一极耳的位置超出空白第二集流体的第二端部，隔离膜的第三卷绕起始端位于第一极耳和第二极耳之间。

Description

卷绕式电芯及卷针
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种卷绕式电芯及卷针。
背景技术
随着锂离子电芯商业化的发展，市场对其能量密度的要求越来越高。参照图1，常规的卷绕式电芯的头部的空白正极集流体111(Al foil，铝箔)短于负极集流体211(Cufoil，铜箔)，并且卷绕式电芯的内部需要空卷一层隔离膜，不但造成隔离膜的浪费，而且增加电芯厚度从而降低电芯的能量密度。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种卷绕式电芯及卷针，其能减少隔离膜的使用量，并降低卷绕式电芯的厚度，提高卷绕式电芯的能量密度。
为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种卷绕式电芯，其包括：第一极片，具有第一集流体和涂覆在第一集流体表面上的第一活性物质层，第一极片在第一卷绕起始端具有未涂覆第一活性物质层的空白第一集流体；第二极片，具有第二集流体和涂覆在第二集流体表面上的第二活性物质层，第二极片在第二卷绕起始端具有未涂覆第二活性物质层的空白第二集流体，且空白第二集流体处于空白第一集流体沿厚度方向的内侧；隔离膜，设置于第一极片和第二极片之间，以将第一极片和第二极片隔离开；第一极耳，与空白第一集流体电连接；第二极耳，与空白第二集流体电连接。
其中，在长度方向上，空白第一集流体的第一端部超出空白第二集流体的第二端部，且第一极耳的位置超出空白第二集流体的第二端部，至少一部分的隔离膜的第三卷绕起始端向厚度方向的内侧回折，并且在长度方向上，向厚度方向的内侧回折的第三卷绕起始端位于第一极耳和第二极耳之间。
为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种卷针，用于卷绕本发明第一方面所述的卷绕式电芯，所述卷针包括在长度方向上依次放置的第一卷针和第二卷针，第一卷针的第一端面和第二卷针的第二端面相向设置并构成夹槽；第一端面靠近空白第二集流体的一端在长度方向上超出第一端面远离空白第二集流体的一端；第二端面远离空白第二集流体的一端在长度方向上超出第二端面靠近空白第二集流体的一端。
本发明的有益效果如下：
在根据本发明的卷绕式电芯及卷针中，由于缩短了空白第二集流体的长度，所以隔离膜的第三卷绕起始端无需像现有技术那样大长度的空卷，从而减少隔离膜的使用量，降低成本。另外，由于隔离膜的第三卷绕起始端在长度方向上位于第一极耳和第二极耳之间，所以所述隔离膜的第三卷绕起始端的厚度不再与第一极耳和第二极耳的厚度叠加，从而降低卷绕式电芯的厚度，提高卷绕式电芯的能量密度。同时，本发明的卷绕式电芯可以实现自动化生产。
附图说明
图1为现有技术的卷绕式电芯及卷针的示意图；
图2为根据本发明的卷绕式电芯及卷针的示意图，其中第一卷绕起始端、第二卷绕起始端、第三卷绕起始端均用虚框指示出；
图3为根据本发明的卷绕式电芯的示意图，其中第一卷绕起始端、第二卷绕起始端、第三卷绕起始端均用虚框指示出。
其中，附图标记说明如下：
1第一极片 E1第一卷绕起始端
11第一集流体 E2第二卷绕起始端
111空白第一集流体 E3第三卷绕起始端
111E第一端部 C弧形部分
12第一活性物质层 S1第一卷针
2第二极片 S11第一端面
21第二集流体 S12第一侧面
211空白第二集流体 S2第二卷针
211E第二端部 S21第二端面
22第二活性物质层 S22第二侧面
3隔离膜 G夹槽
4第一极耳 L长度方向
5第二极耳 T厚度方向
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的卷绕式电芯及卷针。
首先说明根据本发明第一方面的卷绕式电芯。
参照图2和图3，根据本发明的卷绕式电芯包括：第一极片1，具有第一集流体11和涂覆在第一集流体11表面上的第一活性物质层12，第一极片1在第一卷绕起始端E1具有未涂覆第一活性物质层12的空白第一集流体111；第二极片2，具有第二集流体21和涂覆在第二集流体21表面上的第二活性物质层22，第二极片2在第二卷绕起始端E2具有未涂覆第二活性物质层22的空白第二集流体211，且空白第二集流体211处于空白第一集流体111沿厚度方向的内侧；隔离膜3，设置于第一极片1和第二极片2之间，以将第一极片1和第二极片2隔离开；第一极耳4，与空白第一集流体111电连接；第二极耳5，与空白第二集流体211电连接。
其中，在长度方向L上，空白第一集流体111的第一端部111E超出空白第二集流体211的第二端部211E，且第一极耳4的位置超出空白第二集流体211的第二端部211E，至少一部分的隔离膜3的第三卷绕起始端E3向厚度方向T的内侧回折，并且在长度方向L上，向厚度方向T的内侧回折的第三卷绕起始端E3位于第一极耳4和第二极耳5之间。
在根据本发明的卷绕式电芯中，由于缩短了空白第二集流体211的长度，所以隔离膜3的第三卷绕起始端E3无需像现有技术那样大长度的空卷，从而减少隔离膜3的使用量，降低成本。另外，由于向厚度方向T的内侧回折的第三卷绕起始端E3在长度方向L上位于第一极耳4和第二极耳5之间，所以所述隔离膜3的第三卷绕起始端E3的厚度不再如图1中的电芯那样与第一极耳4和第二极耳5的厚度叠加，从而降低卷绕式电芯的厚度，提高卷绕式电芯的能量密度。同时，本发明的卷绕式电芯可以实现自动化生产。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，参照图3，沿厚度方向T，隔离膜3的第三卷绕起始端E3由两层隔离膜组成。第三卷绕起始端E3为夹持在下述的卷针的夹槽G内的部分隔离膜，在形成的卷绕式电芯内，第三卷绕起始端E3为两层隔离膜，优选地，此两层隔离膜贴合在一起。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，第一极片1可以为正极极片或者负极极片，对应地，第二极片2为负极极片或者正极极片。优选地，第一极片1为正极极片，第二极片2为负极极片，对应地，第一活性物质层12为正极活性物质层，具体可以为钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂中的至少一种。第二活性22物质层为负极活性物质层，具体可以为碳和硅中的至少一种。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，第一集流体11为铝箔，第二集流体21为铜箔。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，第一极耳4通过焊接方式固定到空白第一集流体111。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，第二极耳5通过焊接方式固定到空白第二集流体211。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，所述焊接为激光焊、超声波焊接或电阻焊。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，第一极耳4的厚度大于第一集流体11的厚度。这样能够保证第一极耳4的连接强度和过流截面积。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，第二极耳5的厚度大于第二集流体21的厚度。这样能够保证第二极耳5的连接强度和过流截面积。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2和图3，第二集流体21的与空白第一集流体111直接相对的一侧未涂覆第二活性物质层22。由于空白第一集流体111上未涂覆第一活性物质层12，与空白第一集流体111直接相对的第二集流体21上如果涂覆上第二活性物质层22，不但对容量没有帮助(在空白第一集流体111和与空白第一集流体111直接相对的第二集流体21之间，锂离子无法实现往返嵌入和脱嵌)，反而增加电芯厚度从而减小电芯能量密度，所以第二集流体21的与空白第一集流体111直接相对的一侧的第二活性物质层22可以省去，避免材料的浪费，并且提高电芯能量密度。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2和图3，第一集流体11的与空白第二集流体211直接相对的一侧未涂覆第一活性物质层12。由于空白第二集流体211上未涂覆第二活性物质层22，与空白第二集流体211直接相对的第一集流体11上如果涂覆上第一活性物质层12，不但对容量没有帮助(在空白第二集流体211和与空白第二集流体211直接相对的第一集流体11之间，锂离子无法实现往返嵌入和脱嵌)，反而增加电芯厚度从而减小电芯能量密度，所以第一集流体11的与空白第二集流体211直接相对的一侧的第一活性物质层12可以省去，避免材料的浪费，并且提高电芯能量密度。
在根据本发明的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2和图3，第二集流体21的与空白第一集流体111的第一端部111E直接相对的弧形部分C的内侧未涂覆第二活性物质层22。由于第二集流体21的与空白第一集流体111的第一端部111E直接相对的弧形部分C的内侧没有涂覆第一活性物质层12的第一集流体11，如果在弧形部分C的内侧涂覆上第二活性物质层22，不但对容量没有帮助(在弧形部分C的内侧，锂离子无法实现往返嵌入和脱嵌)，反而增加电芯厚度从而减小电芯能量密度，所以该弧形部分C的内侧的第二活性物质层22可以省去，避免材料的浪费，并且提高电芯能量密度。
其次说明根据本发明第二方面的卷针。
参照图2，根据本发明的卷针用于卷绕本发明第一方面所述的卷绕式电芯，所述卷针包括在长度方向L上依次放置的第一卷针S1和第二卷针S2，第一卷针S1的第一端面S11和第二卷针S2的第二端面S21相向设置并构成夹槽G；第一端面S11靠近空白第二集流体211的一端在长度方向L上超出第一端面S11远离空白第二集流体211的一端；对应地，第二端面S21远离空白第二集流体211的一端在长度方向L上超出第二端面S21靠近空白第二集流体211的一端。
在根据本发明的卷针的一实施例中，参照图2，第一端面S11平行于第二端面S21。
在根据本发明的卷针的一实施例中，参照图2，第一端面S11相对第一卷针S1靠近空白第二集流体211的第一侧面S12的夹角为20°～70°；对应地，第二端面S21相对第二卷针S2靠近空白第二集流体211的第二侧面S22的夹角为160°～110°。

Claims (10)

1.一种卷绕式电芯，包括：
第一极片(1)，具有第一集流体(11)和涂覆在第一集流体(11)表面上的第一活性物质层(12)，第一极片(1)在第一卷绕起始端(E1)具有未涂覆第一活性物质层(12)的空白第一集流体(111)；
第二极片(2)，具有第二集流体(21)和涂覆在第二集流体(21)表面上的第二活性物质层(22)，第二极片(2)在第二卷绕起始端(E2)具有未涂覆第二活性物质层(22)的空白第二集流体(211)，且空白第二集流体(211)处于空白第一集流体(111)沿厚度方向(T)的内侧；
隔离膜(3)，设置于第一极片(1)和第二极片(2)之间，以将第一极片(1)和第二极片(2)隔离开；
第一极耳(4)，与空白第一集流体(111)电连接；
第二极耳(5)，与空白第二集流体(211)电连接；
其特征在于，
在长度方向(L)上，空白第一集流体(111)的第一端部(111E)超出空白第二集流体(211)的第二端部(211E)，且第一极耳(4)的位置超出空白第二集流体(211)的第二端部(211E)，至少一部分的隔离膜(3)的第三卷绕起始端(E3)向厚度方向(T)的内侧回折，并且在长度方向(L)上，向厚度方向(T)的内侧回折的第三卷绕起始端(E3)位于第一极耳(4)和第二极耳(5)之间。
2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，沿厚度方向(T)，隔离膜(3)的第三卷绕起始端(E3)由两层隔离膜组成。
3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一极片(1)为正极极片，第二极片(2)为负极极片。
4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一极耳(4)的厚度大于第一集流体(11)的厚度，第二极耳(5)的厚度大于第二集流体(21)的厚度。
5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第二集流体(21)的与空白第一集流体(111)直接相对的一侧未涂覆第二活性物质层(22)。
6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一集流体(11)的与空白第二集流体(211)直接相对的一侧未涂覆第一活性物质层(12)。
7.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第二集流体(21)的与空白第一集流体(111)的第一端部(111E)直接相对的弧形部分(C)的内侧未涂覆第二活性物质层(22)。
8.一种卷针，用于卷绕权利要求1-7任一项所述的卷绕式电芯，其特征在于，
所述卷针包括在长度方向(L)上依次放置的第一卷针(S1)和第二卷针(S2)，第一卷针(S1)的第一端面(S11)和第二卷针(S2)的第二端面(S21)相向设置并构成夹槽(G)；
第一端面(S11)靠近空白第二集流体(211)的一端在长度方向(L)上超出第一端面(S11)远离空白第二集流体(211)的一端；
第二端面(S21)远离空白第二集流体(211)的一端在长度方向(L)上超出第二端面(S21)靠近空白第二集流体(211)的一端。
9.根据权利要求8所述的卷针，其特征在于，第一端面(S11)平行于第二端面(S21)。
10.根据权利要求9所述的卷针，其特征在于，
第一端面(S11)相对第一卷针(S1)靠近空白第二集流体(211)的第一侧面(S12)的夹角为20°～70°；
第二端面(S21)相对第二卷针(S2)靠近空白第二集流体(211)的第二侧面(S22)的夹角为160°～110°。
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