CN107834014B - 一种高功率圆柱型锂离子电芯 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种高功率圆柱型锂离子电芯,其在负极集流体的两侧分别预留有多个未涂覆负极活性材料层的负极间隙位,负极间隙位焊接有负极极耳,负极间隙位还贴覆有负极绝缘胶并覆盖负极极耳,负极绝缘胶的两端在负极片的宽度方向上分别外露负极片边缘1~10mm;正极集流体的两侧分别预留有多个未涂覆正极活性材料层、且与负极间隙位一一对应的正极间隙位,正极间隙位焊接有正极极耳,正极间隙位与正极活性材料层间贴覆有正极绝缘胶,正极绝缘胶的两端在正极片的宽度方向上分别外露正极片边缘1~10mm。本发明既能够保证电池的功率要求,避免电池极耳位置发生析锂,又能准确判断正极片和负极片间隙位对位情况。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种高功率圆柱型锂离子电芯。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高,自放电低,无记忆效应等突出优点已经成为移动能源的主要解决方案,并广泛应用在便携式电子产品,电动汽车以及储能电站等多个领域。
其中,圆柱型电池一般由钢壳、顶盖、正极片、负极片、隔膜、电解液等组成。目前,商业化圆柱型电池一般为正极耳从顶盖引出,负极耳通过底部焊接与钢壳连接,这种设计存在的瓶颈是只能通过一个极耳引出正负极,如果按原结构采用正负极多极耳引出,必然导致负极耳的对应位置出现正极活性物质,从而导致电池充电析锂,引发安全事故。在商业化的应用中,如果通过改变引出结构或更改其他设备来实现多极耳对位引出,显然从成本和技术要求来说,都是一项很大的投入。此外,相对于18650、26650等商业化圆柱型电池,32650圆柱型电池直径更大,其极片的长度也更长,如果按行业通用的采用单极耳引出,电池的内阻必然很大,在动力电池上应用难以满足高功率和低自耗电的要求。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种既能够保证电池的功率要求,避免电池极耳位置发生析锂,又能判断正极片和负极片间隙位对位情况的高功率圆柱型锂离子电芯。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种高功率圆柱型锂离子电芯,其由正极片、隔离膜和负极片依次层叠后沿同一方向卷绕而成,所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体两侧的负极活性材料层,所述负极集流体的两侧分别预留有多个未涂覆负极活性材料层的负极间隙位,所述负极间隙位焊接有负极极耳,所述负极间隙位还贴覆有负极绝缘胶并覆盖所述负极极耳,所述负极绝缘胶的两端在负极片的宽度方向上分别外露负极片边缘1~10mm;
所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体两侧的正极活性材料层,所述正极集流体的两侧分别预留有多个未涂覆正极活性材料层、且与负极间隙位一一对应的正极间隙位,所述正极间隙位焊接有正极极耳,所述正极间隙位与所述正极活性材料层之间还贴覆有正极绝缘胶,所述正极绝缘胶的两端在正极片的宽度方向上分别外露正极片边缘1~10mm。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,所述负极绝缘胶的两端在负极片的宽度方向上分别外露负极片边缘1~5mm;所述正极绝缘胶的两端在正极片的宽度方向上分别外露正极片边缘1~5mm。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,所述负极绝缘胶的两侧在负极片的长度方向上分别覆盖0.5~5mm的负极活性材料层。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,所述正极绝缘胶的两侧在正极片的长度方向上分别覆盖0.5~5mm的正极活性材料层。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,沿所述电芯卷绕的方向上,所述负极片两侧的负极间隙位的宽度都保持相等。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,沿所述电芯卷绕的方向上,所述正极片其中一侧的正极间隙位的宽度保持相等,所述正极片另一侧的正极间隙位的宽度依次增加。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,多个所述正极极耳焊接在正极片的同一侧,多个所述负极极耳焊接在负极片的同一侧。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,所述负极片每一侧的负极间隙位的数量设置为三个,三个所述负极间隙位分别设置在负极片的头部、中部和尾部。
作为本发明所述的高功率圆柱型锂离子电芯的优选方案,所述正极片每一侧的正极间隙位的数量设置为三个,三个所述正极间隙位分别设置在正极片的头部、中部和尾部。
相比于现有技术,本发明的有益效果在于:1)本发明的电芯采用多极耳结构设计,可以有效的降低电池的阻抗,提升电池的动力学性能,满足高功率和低自耗电的要求;2)电芯卷绕完成后,正极片一侧的正极间隙位与负极片相对侧的负极间隙位对位,正极片另一侧的正极间隙位通过卷绕后与负极片另一侧的负极间隙位对位,从而使得负极片的间隙位不存在正极活性物质,因此杜绝了极耳位置发生析锂的风险;3)在正负极间隙位贴覆绝缘胶,且使绝缘胶外露极片两侧边缘1~10mm;这样的设计,一方面,可以杜绝正极片敷料边缘摩擦隔离膜导致与负极片发生接触的风险,提高电池的安全性;另一方面,多极耳卷芯结构必然存在极耳对位处于卷芯内侧,在不拆解卷芯的情况下,一般无法准确判断是否在工艺范围内对位,而通过在正负极间隙位贴覆绝缘胶,并且使绝缘胶外露极片两侧边缘1~10mm,这样只需观察外露绝缘胶的位置即可判断极耳对位是否满足工艺范围;此外,当极片敷料层边缘厚度不一致时,极片容易在此处被拉断,从而导致电芯良品率降低,而本发明在正负极间隙位与敷料层边缘贴覆绝缘胶后,可缓解敷料层与极片间隙位之间受力的突变,从而降低了敷料层边缘断带的风险,可以极大地提高良品生产率。
附图说明
图1为本发明的锂离子电芯卷绕前的结构示意图。
图中:1-隔离膜;2-负极片;21-负极集流体;22-负极活性材料层;23-负极间隙位;24-负极极耳;25-负极绝缘胶;3-正极片;31-正极集流体;32-正极活性材料层;33-正极间隙位;34-正极极耳;35-正极绝缘胶。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例和说明书附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例一种高功率圆柱型锂离子电芯,其由正极片3、隔离膜1和负极片2依次层叠后沿同一方向卷绕而成,负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21两侧的负极活性材料层22,负极集流体21的两侧分别预留有三个未涂覆负极活性材料层22的负极间隙位23,三个负极间隙位23分别设置在负极片2的头部、中部和尾部,且三个负极间隙位23的宽度保持相等;三个负极间隙位23分别焊接有负极极耳24,三个负极极耳24焊接在负极片2的同一侧,负极间隙位23还贴覆有负极绝缘胶25并覆盖负极极耳24,负极绝缘胶25的两端在负极片2的宽度方向上分别外露负极片2边缘1mm;负极绝缘胶25的两侧在负极片2的长度方向上分别覆盖0.5mm的负极活性材料层22。
正极片3包括正极集流体31和涂覆在正极集流体31两侧的正极活性材料层32,正极集流体31的两侧分别预留有三个未涂覆正极活性材料层32、且与负极间隙位23一一对应的正极间隙位33,三个正极间隙位33分别设置在正极片3的头部、中部和尾部,其中,正极片3其中一侧的正极间隙位33的宽度保持相等,正极片3另一侧的正极间隙位33的宽度依次增加,以保证正极片3一侧的正极间隙位33与负极片2相对侧的负极间隙位23对位,正极片3另一侧的正极间隙位33通过卷绕后与负极片2另一侧的负极间隙位23对位;三个正极间隙位33分别焊接有正极极耳34,三个正极极耳34焊接在正极片3的同一侧,正极间隙位33与正极活性材料层32之间还贴覆有正极绝缘胶35,正极绝缘胶35的两端在正极片3的宽度方向上分别外露正极片3边缘1mm;正极绝缘胶35的两侧在正极片3的长度方向上分别覆盖0.5mm的正极活性材料层32。
实施例2
本实施例一种高功率圆柱型锂离子电芯,其由正极片3、隔离膜1和负极片2依次层叠后沿同一方向卷绕而成,负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21两侧的负极活性材料层22,负极集流体21的两侧分别预留有四个未涂覆负极活性材料层22的负极间隙位23,四个负极间隙位23分别设置在负极片2的头部、中部和尾部,且四个负极间隙位23的宽度保持相等;四个负极间隙位23分别焊接有负极极耳24,四个负极极耳24焊接在负极片2的同一侧,负极间隙位23还贴覆有负极绝缘胶25并覆盖负极极耳24,负极绝缘胶25的两端在负极片2的宽度方向上分别外露负极片2边缘5mm;负极绝缘胶25的两侧在负极片2的长度方向上分别覆盖5mm的负极活性材料层22。
正极片3包括正极集流体31和涂覆在正极集流体31两侧的正极活性材料层32,正极集流体31的两侧分别预留有四个未涂覆正极活性材料层32、且与负极间隙位23一一对应的正极间隙位33,四个正极间隙位33分别设置在正极片3的头部、中部和尾部,其中,正极片3其中一侧的正极间隙位33的宽度保持相等,正极片3另一侧的正极间隙位33的宽度依次增加,以保证正极片3一侧的正极间隙位33与负极片2相对侧的负极间隙位23对位,正极片3另一侧的正极间隙位33通过卷绕后与负极片2另一侧的负极间隙位23对位;四个正极间隙位33分别焊接有正极极耳34,四个正极极耳34焊接在正极片3的同一侧,正极间隙位33与正极活性材料层32之间还贴覆有正极绝缘胶35,正极绝缘胶35的两端在正极片3的宽度方向上分别外露正极片3边缘5mm;正极绝缘胶35的两侧在正极片3的长度方向上分别覆盖5mm的正极活性材料层32。
对比例1
与实施例1不同的是,本对比例的电芯采用双极耳引出结构,其余同实施例1,这里不再赘述。
对比例2
与实施例2不同的是,本对比例的电芯采用双极耳引出结构,其余同实施例2,这里不再赘述。
分别对实施例1~2和对比例1~2的锂离子电芯进行电化学性能测试,测试结果见表1。
表1实施例1~2和对比例1~2的锂离子电芯电化学性能测试结果
由表1的测试结果可知,相比于现有的双极耳电芯结构,本发明的锂离子电芯具有更低的阻抗和更高电压提升性能,能够有效满足动力电池高功率和低自耗电的要求。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种高功率圆柱型锂离子电芯,其由正极片、隔离膜和负极片依次层叠后沿同一方向卷绕而成,其特征在于:所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体两侧的负极活性材料层,所述负极集流体的两侧分别预留有多个未涂覆负极活性材料层的负极间隙位,所述负极间隙位焊接有负极极耳,所述负极间隙位还贴覆有负极绝缘胶并覆盖所述负极极耳,所述负极绝缘胶的两端在负极片的宽度方向上分别外露负极片边缘1~10mm;
所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体两侧的正极活性材料层,所述正极集流体的两侧分别预留有多个未涂覆正极活性材料层、且与负极间隙位一一对应的正极间隙位,所述正极间隙位焊接有正极极耳,所述正极间隙位与所述正极活性材料层之间还贴覆有正极绝缘胶,所述正极绝缘胶的两端在正极片的宽度方向上分别外露正极片边缘1~10mm;
沿所述电芯卷绕的方向上,所述负极片两侧的所述负极间隙位的宽度都保持相等;所述正极片其中一侧的所述正极间隙位的宽度保持相等,所述正极片另一侧的所述正极间隙位的宽度依次增加;
所述电芯卷绕完成后,所述正极片一侧的所述正极间隙位与所述负极片相对侧的所述负极间隙位对位,所述正极片另一侧的所述正极间隙位通过卷绕后与所述负极片另一侧的所述负极间隙位对位。
2.根据权利要求1所述的高功率圆柱型锂离子电芯,其特征在于:所述负极绝缘胶的两端在负极片的宽度方向上分别外露负极片边缘1~5mm;所述正极绝缘胶的两端在正极片的宽度方向上分别外露正极片边缘1~5mm。
3.根据权利要求1所述的高功率圆柱型锂离子电芯,其特征在于:所述负极绝缘胶的两侧在负极片的长度方向上分别覆盖0.5~5mm的负极活性材料层。
4.根据权利要求1所述的高功率圆柱型锂离子电芯,其特征在于:所述正极绝缘胶的两侧在正极片的长度方向上分别覆盖0.5~5mm的正极活性材料层。
5.根据权利要求1所述的高功率圆柱型锂离子电芯,其特征在于:多个所述正极极耳焊接在正极片的同一侧,多个所述负极极耳焊接在负极片的同一侧。
6.根据权利要求1所述的高功率圆柱型锂离子电芯,其特征在于:所述负极片每一侧的负极间隙位的数量设置为三个,三个所述负极间隙位分别设置在负极片的头部、中部和尾部。
7.根据权利要求6所述的高功率圆柱型锂离子电芯,其特征在于:所述正极片每一侧的正极间隙位的数量设置为三个,三个所述正极间隙位分别设置在正极片的头部、中部和尾部。
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