CN108206302A - 一种锂离子电池卷绕结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池卷绕结构，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电池卷绕结构包括相互卷绕的第一极片与第二极片，第一极片与第二极片的极性相反，第一极片与第二极片之间设置有隔离膜，从最内圈至最外圈，第一极片依次包括第一空白集流体、第一单面集流体以及第一双面集流体，第二极片依次包括第二空白集流体、第二双面集流体以及第二单面集流体，第一空白集流体为半圈，第一单面集流体为一圈，第一单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构的外圈的一面上涂覆有第一活性物质，第一双面集流体的两面上均涂覆有第一活性物质，第二空白集流体为一圈，第二双面集流体的两面上均涂覆有第二活性物质，第二单面集流体朝向锂离子电池卷绕结构内圈的一面上涂覆有第二活性物质。本发明的锂离子电池卷绕结构在保证电池的安全性能的前提下可以有效的减小锂离子电池的能量密度损失。

Description

一种锂离子电池卷绕结构
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池卷绕结构。
背景技术
锂离子电池由正负极片卷绕成电芯，由于组成正负极片的活性物质材料热稳定性差，当进行重物冲击时，正负极片瞬间短路，短路产生大量的焦耳热，热量积累到一定程度却无法得到及时散热时，就会引发热失控，最终起火甚至爆炸，导致安全事故。
为了改善电池的安全性能，现有技术主要采用在正极片尾部或者头部增加一段空铝箔，在负极片尾部或头部增加一段空铜箔，铜箔和铝箔之间用隔膜隔开，即按照空铝箔-隔膜-铜箔的顺序围绕电芯，该结构称之为马甲(MJ)结构，从而当外部重物冲击电池时，空铝箔和空铜箔能优先发生短路，根据焦耳定律，MJ结构优先短路能将空铝箔和负极片、正极片和负极片的短路电流分流，MJ结构分得的电流大，分担的焦耳热多，焦耳热可以通过铜箔和铝箔均匀散发，以免出现局部热积累，以防止电池起火，从而提高电池的安全性。
但是现有技术的锂离子电池的MJ结构仍然存在着十分显著的缺点：在锂离子电池的生产过程中，对电池的尺寸有严格的要求，而在给锂离子电池增加MJ结构时，必然会增加电池的厚度，使得电池的厚度超过标准要求的厚度，现在市场上普遍采用的手段是减少电池的活性物质的量，从而腾出空间来设置MJ结构，如此，锂离子电池的防止起火的安全性能得到了提高，而锂离子电池的能量密度却大幅度降低了，这样锂离子电池的性能势必无法满足市场的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种既能提高锂离子电池安全性能、又能防止锂离子电池能量密度损失过大的锂离子电池卷绕结构。
本发明解决上述技术问题所采用的解决方案是：提供一种锂离子电池卷绕结构，包括相互卷绕的第一极片与第二极片，所述第一极片与所述第二极片的极性相反，所述第一极片与所述第二极片之间设置有隔离膜，从所述锂离子电池卷绕结构的最内圈至最外圈，所述第一极片依次包括第一空白集流体、第一单面集流体以及第一双面集流体，所述第二极片依次包括第二空白集流体、第二双面集流体以及第二单面集流体，所述第一空白集流体为半圈，所述第一单面集流体为一圈，所述第一单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构的外圈的一面上涂覆有第一活性物质，所述第一双面集流体的两面上均涂覆有第一活性物质，所述第二空白集流体为一圈，所述第二双面集流体的两面上均涂覆有第二活性物质，所述第二单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构内圈的一面上涂覆有所述第二活性物质。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一空白集流体与所述第二空白集流体的卷绕方向相反。
作为上述技术方案的进一步改进，所述锂离子电池卷绕结构的最外圈，所述第一双面集流体的自由一端上设置有与所述第一极片极性相同的第一金属片，所述第二单面集流体的自由一端上设置有与所述第二极片极性相同的第二金属片，所述第一金属片与所述第二金属片相互卷绕设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一极片、第一金属片的极性为正极，所述第二极片、所述第二金属片的极性为负极。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一活性物质为钴酸锂，所述第二活性物质为石墨。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一极片、第一金属片的极性为负极，所述第二极片、所述第二金属片的极性为正极。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一活性物质为石墨，所述第二活性物质为钴酸锂。
本发明的有益效果是：
本发明的锂离子电池卷绕结构，包括相互卷绕的第一极片与第二极片，所述第一极片与所述第二极片的极性相反，所述第一极片与所述第二极片之间设置有隔离膜，从所述锂离子电池卷绕结构的最内圈至最外圈，所述第一极片依次包括第一空白集流体、第一单面集流体以及第一双面集流体，所述第二极片依次包括第二空白集流体、第二双面集流体以及第二单面集流体，所述第一空白集流体为半圈，所述第一单面集流体为一圈，所述第一单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构的外圈的一面上涂覆有第一活性物质，所述第一双面集流体的两面上均涂覆有第一活性物质，所述第二空白集流体为一圈，所述第二双面集流体的两面上均涂覆有第二活性物质，所述第二单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构内圈的一面上涂覆有所述第二活性物质。本发明的锂离子电池卷绕结构，通过第一空白集流体与第二空白集流体的设置，显著的减小了MJ结构所需的厚度，进而腾出了剩余的空间填充更多的活性物质，从而在保证该锂离子电池的安全性能的前提下，有效的减少了整体能量密度的损失。
附图说明
图1是本发明的锂离子电池卷绕结构的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
请参照图1，本发明的锂离子电池卷绕结构包括相互卷绕的第一极片1、第二极片2，在第一极片1与第二极片2之间设置有隔离膜 3，第一极片1与第二极片2的极性相反，从锂离子电池卷绕结构的最内圈到最外圈，第一极片1依次包括第一空白集流体10、第一单面集流体11、第一双面集流体12，第二极片2依次包括第二空白集流体20、第二双面集流体21、第二单面集流体22。
本实施例中，第一空白集流体10的自由一端与第二空白集流体 20的自由一端设置于相对远离的两端，第一空白集流体10与第二空白集流体20反向进行卷绕，且第一空白集流体10卷绕半圈设置，第二空白集流体20卷绕一圈设置，以使第一空白集流体10与第一单面集流体11的交汇处相对于第二空白集流体20与第二双面集流体21 的交汇处处于相对应的位置处。
第一单面集流体11与第一空白集流体10的末端相连接，第一单面集流体11朝向该锂离子电池卷绕结构的外圈一面上涂覆有第一活性物质13，从而第一单面集流体11与位于第一单面集流体11外圈、且与第一单面集流体11相邻的第二双面集流体21相匹配。
优选的，第一单面集流体11卷绕一圈设置，用于作为第一空白集流体10与第一双面集流体12之间的过渡段。
第一双面集流体12的两面均相邻设置有第二极片2，从而第一双面集流体12的两面上均涂覆有第一活性物质13。
第二双面集流体21设置于第二空白集流体20与第二单面集流体 22之间，第二双面集流体21两面均相邻设置有第一极片1，从而第二双面集流体21的两面均涂覆有第二活性物质23。
第二单面集流体22设置于锂离子电池卷绕结构的最外端，在第二单面集流体22朝向于锂离子电池卷绕结构的内圈的一面上涂覆有第二活性物质23，第二单面集流体22的内圈相邻设置有第一双面集流体12，从而第二单面集流体22与该第一双面集流体12匹配。
优选的，本实施例中，位于锂离子电池卷绕结构的最外端，第一双面集流体12的自由端连接有第一金属片14，第二单面集流体22 的自由端连接有第二金属片24，第一金属片14与第二金属片24也相互卷绕设置，第一金属片14与第一极片1的极性相同，第二金属片24与第二极片2的极性相同。
作为本发明的第一个实施方式，第一极片1、第一金属片14 的极性的为正极，第二极片2、第二金属片24的极性为负极，对应的，第一活性物质13为钴酸锂，第二活性物质23为石墨。
作为本发明的另一个实施方式，第一极片1、第一金属片14 的极性为负极，第二极片2、第二金属片24的极性为正极，对应的，第一活性物质13为石墨。第二活性物质23为钴酸锂。
当然，本实施例中仅列出了钴酸锂和石墨一种常规的活性物质的搭配，实际中，针对与锂离子电池的应用场合，还有多种不同的活性物质的搭配，其属于本领域技术人员的常用技术手段，此处便不作赘述。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池卷绕结构，包括相互卷绕的第一极片与第二极片，所述第一极片与所述第二极片的极性相反，所述第一极片与所述第二极片之间设置有隔离膜，其特征在于：从所述锂离子电池卷绕结构的最内圈至最外圈，所述第一极片依次包括第一空白集流体、第一单面集流体以及第一双面集流体，所述第二极片依次包括第二空白集流体、第二双面集流体以及第二单面集流体，所述第一空白集流体为半圈，所述第一单面集流体为一圈，所述第一单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构的外圈的一面上涂覆有第一活性物质，所述第一双面集流体的两面上均涂覆有第一活性物质，所述第二空白集流体为一圈，所述第二双面集流体的两面上均涂覆有第二活性物质，所述第二单面集流体朝向所述锂离子电池卷绕结构内圈的一面上涂覆有所述第二活性物质。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池卷绕结构，其特征在于：所述第一空白集流体与所述第二空白集流体的卷绕方向相反。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池卷绕结构，其特征在于：所述锂离子电池卷绕结构的最外圈，所述第一双面集流体的自由一端上设置有与所述第一极片极性相同的第一金属片，所述第二单面集流体的自由一端上设置有与所述第二极片极性相同的第二金属片，所述第一金属片与所述第二金属片相互卷绕设置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池卷绕结构，其特征在于：所述第一极片、第一金属片的极性为正极，所述第二极片、所述第二金属片的极性为负极。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池卷绕结构，其特征在于：所述第一活性物质为钴酸锂，所述第二活性物质为石墨。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池卷绕结构，其特征在于：所述第一极片、第一金属片的极性为负极，所述第二极片、所述第二金属片的极性为正极。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池卷绕结构，其特征在于：所述第一活性物质为石墨，所述第二活性物质为钴酸锂。
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