CN112072162A - 圆柱形电池并联式卷芯结构及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种圆柱形电池并联式卷芯结构及其制造工艺，其中，圆柱形电池并联式卷芯结构包括相连的第一卷芯主体和第二卷芯主体，第一卷芯主体设有位于异端的第一正极耳和第一负极耳，第二卷芯主体设有位于异端的第二正极耳和第二负极耳，第一卷芯主体和第二卷芯主体皆包括正极片、负极片和间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，正极片包括正极集流体和设置于正极集流体上的正极膜片，正极集流体包括设置有正极膜片的涂覆部和未设置正极膜片的空白部，负极片包括负极集流体和设置于负极集流体上的负极膜片，第一卷芯主体和第二卷芯主体共有同一正极集流体，且部分正极集流体的空白部伸出第一卷芯主体并同时构成第一正极耳和第二正极耳。
Description
技术领域
本发明涉及储能器械领域，尤其涉及一种圆柱形电池，更加涉及一种圆柱形电池并联式卷芯结构及其制造工艺。
背景技术
圆柱形电池是采用金属外壳或者铝塑膜软包装的一类二次电池，其具有安全性能好、能量密度高的特点，是市场上使用广泛的一类电池。现有的圆柱电池，其电芯主要采用卷绕式结构，卷绕式电芯制造过程简单，便于自动化生产，且成成品率高。
但是，卷绕式电芯由一个卷芯构成，电池需要并联时，其一般只能通过成品外部焊接的方式实现。如此，由于不同电池间的性能一致性较差，导致外部并联后形成的并联电池组的倍率及循环寿命较差，并且，外部焊接由于并联电池壳体间距较大，并联电池组使用时占用的电池仓体积较大，无法满足用电产品小体积化的发展需求。现在已出现了多个电芯的并联式卷芯结构，如中国专利CN210744083U，虽然其公开了并联的双电芯结构，但是这种双电芯结构是在同一长膜片的基础上由两端向中心进行卷绕，形成两高度相同的并联卷芯，其并不适用于异型电池(电芯尺寸不同，或形成的电池组外部形状不规则)，无法满足异型电池市场的需求，且此并联式卷芯结构需要两次卷绕，而为了满足电芯的一致性，需要严格控制卷绕参数，因而生产的精度要求高，故大大降低了生产效率。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种圆柱形电池并联式卷芯结构及其制造工艺，此并联式卷芯结构的尺寸可变，组成的电池组形状可变，可满足异型电池市场的需求，同时其制造工艺简单，精度要求低，生产效率高。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种圆柱形电池并联式卷芯结构，包括相连的第一卷芯主体和第二卷芯主体，所述第一卷芯主体设有位于异端的第一正极耳和第一负极耳，所述第二卷芯主体设有位于异端的第二正极耳和第二负极耳，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体皆包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔离膜，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极膜片，所述正极集流体包括设置有所述正极膜片的涂覆部和未设置所述正极膜片的空白部，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极膜片，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体共有同一正极集流体，且部分所述正极集流体的空白部伸出所述第一卷芯主体并同时构成所述第一正极耳和所述第二正极耳。
与现有技术相比，本发明的圆柱形电池并联式卷芯结构的第一卷芯主体和第二卷芯主体通过伸出第一卷芯主体的正极集流体的空白部构成第一正极耳和第二正极耳，即仅通过此正极集流体的空白部进行连接而实现并联，第一卷芯主体和第二卷芯主体为独立的个体，两者并不影响，两者的尺寸可相同或不同，同时第一卷芯主体和第二卷芯主体还可组合成不同外部形状的电池组，因而可满足异形电池市场的需求。
较佳的，所述第一卷芯主体的中心轴和所述第二卷芯主体的中心轴重叠，所述第一负极耳和所述第二负极耳分别从所述第一卷芯主体的上方和所述第二卷芯主体的下方伸出，介于所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体之间的所述正极集流体的空白部同时构成所述第一正极耳和所述第二正极耳，此结构可构成“一”字形并联式卷芯结构。更较佳的，所述第一正极耳、所述第二正极耳、所述第一负极耳和所述第二负极耳皆与所述第一卷芯主体的中心轴重叠。所述负极集流体包括设置有所述负极膜片的涂覆部和未设置所述负极膜片的空白部，所述负极集流体的空白部的上端连接所述第一负极耳，且下端连接所述第二负极耳。
较佳的，作为另一种结构，所述第一卷芯主体的中心轴和所述第二卷芯主体的中心轴呈平行设置，介于所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体之间的所述正极集流体的空白部构成所述第一正极耳和所述第二正极耳，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体于同一端部分别设置所述第一负极耳和所述第二负极耳，此结构可构成并列形结构的并联式卷芯结构。更较佳的，所述正极集流体的空白部于中部弯折并汇聚成正极端子，所述第一负极耳和所述第二负极耳于中部弯折并汇聚成负极端子，所述正极端子和所述负极端子呈异端伸出。或者，为了增加输出端子的长度，所述正极集流体的空白部于中部弯折并焊接正极端子，所述第一负极耳和所述第二负极耳于中部弯折并汇聚成负极端子，所述正极端子和所述负极端子呈异端伸出。
较佳的，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体的长度不相等，或所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体的直径不相等。第一卷芯主体和第二卷芯主体的尺寸不同，再结合“一”字形和并列形结构的排布方式可形成多种异性结构的电池组，
本发明另一方面提供了一种圆柱形电池并联式卷芯结构的制造工艺，包括：
(1)于正极集流体的起始端沿纵向方向设置空白部，紧挨所述空白部于正极集流体的横向方向设置平行排列的第一正极膜片和第二正极膜片，所述第一正极膜片和所述第二正极膜片之间于横向方向设置间隔；
(2)于负极集流体的起始端沿纵向方向设置空白部，紧挨所述空白部于负极集流体的横向方向设置平行排列的第一负极膜片和第二负极膜片，所述第一负极膜片和所述第二负极膜片之间于横向方向设置间隔；
(3)将所述第一正极膜片和所述第一负极膜片、所述第二正极膜片和所述第二负极膜片分别重叠且之间设置隔离膜进行绝缘，自所述正极集流体和所述负极集流体的起始端进行卷绕成相连的第一卷芯主体和第二卷芯主体，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体通过位于所述间隔的所述正极集流体的空白部进行连接，位于所述间隔的所述正极集流体的空白部同时构成所述第一卷芯主体的第一正极耳和所述第二卷芯主体的第二正极耳。
与现有技术相比，本发明的并联式卷芯结构的制造工艺通过设置间隔可分成独立的第一卷芯主体和第二卷芯主体，通过膜片的尺寸不同即可制造出不同尺寸的卷芯主体，第一卷芯主体和第二卷芯主体共有同一正极集流体且通过一次卷绕即可成型为卷绕性能一致的并联式卷芯结构，因而生产精度要求低，生产效率高。
进一步的，所述负极集流体的空白部的上下端分别焊接呈异端伸出的第一负极耳和第二负极耳。
附图说明
图1为本发明圆柱形电池并联式卷芯结构的第一实施例于卷绕前的极片示意图。其中，(a)为卷绕前正极片的示意图；(b)为卷绕前负极片的示意图。
图2为本发明的圆柱形电池并联式卷芯结构的第一实施例的示意图。
其中，(a)为“一”字形结构；(b)为并列形结构。
图3为本发明圆柱形电池并联式卷芯结构的第二实施例于卷绕前的极片示意图。其中，(a)为卷绕前正极片的示意图；(b)为卷绕前负极片的示意图。
图4为本发明圆柱形电池并联式卷芯结构的第二实施例的示意图。
其中，(a)为“一”字形结构；(b)为并列形结构。
元件符号说明
100-并联式卷芯结构；10a-第一卷芯主体；10b-第二卷芯主体；11-正极集流体；111-正极空白部；113-正极涂覆部；13-正极片；15-正极端子；15a-第一正极耳；15b-第二正极耳；17-正极膜片/第一正极膜片/第二正极膜片；31-负极集流体； 311-负极空白部；313-负极涂覆部；33-负极片；35-负极端子；35a-第一负极耳； 35b-第二负极耳；37-负极膜片/第一负极膜片/第二负极膜片；50-间隔
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实施例作出描述。需说明的是，下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。
如图1～4所示，圆柱形电池并联式卷芯结构100包括相连的第一卷芯主体 10a和第二卷芯主体10b，第一卷芯主体10a设有位于异端的第一正极耳15a和第一负极耳35a，第二卷芯主体10b设有位于异端的第二正极耳15b和第二负极耳35b，第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b皆包括正极片13、负极片33和间隔于正极片13和负极片33之间的隔离膜(图中未示出)，正极片13包括正极集流体11和设置于正极集流体11上的正极膜片17，正极集流体11包括设置有正极膜片的正极涂覆部113和未设置正极膜片的正极空白部111，负极片33包括负极集流体31和设置于负极集流体31上的负极膜片37，第一卷芯主体10a 和第二卷芯主体10b共有同一正极集流体11，且部分正极空白部111伸出第一卷芯主体10a并同时构成第一正极耳15a和第二正极耳15b。
本发明的圆柱形电池并联式卷芯结构100可形成如图2和图4中(a)所示的“一”字形结构，也可形成如图2和图4中(b)所示的并列形结构。
首先说明如图2和图4中(a)所示的“一”字形结构，第一卷芯主体10a 的中心轴和第二卷芯主体10b的中心轴重叠，第一负极耳35a和第二负极耳35b 分别从第一卷芯主体10a的上方和第二卷芯主体10b的下方伸出，介于第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b之间的正极空白部111同时构成第一正极耳15a 和第二正极耳15b。第一正极耳15a、第二正极耳15b、第一负极耳35a和第二负极耳35b皆与第一卷芯主体10a的中心轴重叠。负极集流体31包括设置有负极膜片37的负极涂覆部313和未设置负极膜片37的负极空白部311，负极空白部311的上端连接第一负极耳15a，且下端连接第二负极耳15b。
上述的“一”字形结构可通过下述制造工艺而制得，包括：
(1)于正极集流体11的起始端沿纵向方向设置正极空白部111，紧挨正极空白部111于正极集流体11的横向方向设置平行排列的第一正极膜片17和第二正极膜片17，第一正极膜片17和第二正极膜片17之间于横向方向设置间隔50 (如图1中图a所示)；
(2)于负极集流体31的起始端沿纵向方向设置负极空白部311，紧挨负极空白部311于负极集流体31的横向方向设置平行排列的第一负极膜片37和第二负极膜片37，第一负极膜片37和第二负极膜片37之间于横向方向设置间隔 50(如图1中图b所示)；
(3)将第一正极膜片17和第一负极膜片37、第二正极膜片17和第二负极膜片37分别重叠且之间设置隔离膜进行绝缘，自正极集流体11和负极集流体 31的起始端进行卷绕成平行设置且中心轴重叠的第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b，第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b通过位于间隔50的正极空白部111进行连接，位于间隔50的正极空白部111同时构成第一正极耳15a和第二正极耳15b，负极空白部311的上端焊接第一负极耳15a，且下端焊接第二负极耳15b，负极空白部311的材质可为铜箔，第一负极耳15a和第二负极耳15b 的材质为镍片。
其次，再说明如图2和图4中(b)所示的并列形结构，第一卷芯主体10a 的中心轴和第二卷芯主体10b的中心轴呈平行设置，介于第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b之间的正极空白部111构成第一正极耳15a和第二正极耳15b，负极集流体31包括设置有负极膜片37的负极涂覆部313和未设置负极膜片37 的负极空白部311，第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b于同一端部设置第一负极耳35a和第二负极耳35b。正极空白部111于中部弯折并汇聚成正极端子15，第一负极耳35a和第二负极耳35b于中部弯折并汇聚成负极端子35，正极端子 15和负极端子35呈异端伸出。当然，为了增加输出端子的长度，正极空白部 111可于中部弯折并焊接正极端子15，第一负极耳35a和第二负极耳35b于中部弯折并汇聚成负极端子35。
上述的并列形结构可通过下述制造工艺而制得，包括：
(1)于正极集流体11的起始端沿纵向方向设置正极空白部111，紧挨正极空白部111于正极集流体11的横向方向设置平行排列的第一正极膜片17和第二正极膜片17，第一正极膜片17和第二正极膜片17之间于横向方向设置间隔50 (如图1中图a所示)；
(2)于负极集流体31的起始端沿纵向方向设置负极空白部311，紧挨负极空白部311于负极集流体31的横向方向设置平行排列的第一负极膜片37和第二负极膜片37，第一负极膜片37和第二负极膜片37之间于横向方向设置间隔 50(如图1中图b所示)；
(3)将第一正极膜片17和第一负极膜片37、第二正极膜片17和第二负极膜片37分别重叠且之间设置隔离膜进行绝缘，自正极集流体11和负极集流体31的起始端进行卷绕成平行设置且中心轴重叠的第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b，第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b通过位于间隔50的正极空白部111进行连接，位于间隔50的正极空白部111同时构成第一正极耳15a和第二正极耳15b，负极空白部311的上端焊接第一负极耳15a，且下端焊接第二负极耳15b，负极空白部311的材质可为铜箔，第一负极耳15a和第二负极耳15b的材质为镍片；
(4)将第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b相对于位于间隔50的正极空白部111进行对折，而后将第一正极耳15a和第二正极耳15b进行弯折，即将位于间隔50的正极空白部111于中部进行弯折后汇聚形成正极端子15，且将第一负极耳35a和第二负极耳35b于中部弯折并汇聚成负极端子35。
需要说明的是，第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b的长度和直径可相同，如图1～2所示，另外，第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b的长度和直径也可不相等，如图3～4所示，第一卷芯主体10a的长度小于第二卷芯主体10b，其可通过于制造电极膜片时设置不同宽度的膜片(如图3所示)而形成，同样的也可设置为不同长度的膜片而形成不同直径的第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b。
本发明的第一卷芯主体10a和第二卷芯主体10b的尺寸不同，再结合“一”字形和并列形结构的排布方式可形成多种异性结构的电池组，因而可满足异形电池市场的需求。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，但是也并不仅限于实施例中所列，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，包括相连的第一卷芯主体和第二卷芯主体，所述第一卷芯主体设有位于异端的第一正极耳和第一负极耳，所述第二卷芯主体设有位于异端的第二正极耳和第二负极耳，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体皆包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔离膜，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极膜片，所述正极集流体包括设置有所述正极膜片的涂覆部和未设置所述正极膜片的空白部，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极膜片，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体共有同一正极集流体，且部分所述正极集流体的空白部伸出所述第一卷芯主体并同时构成所述第一正极耳和所述第二正极耳。
2.根据权利要求1所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述第一卷芯主体的中心轴和所述第二卷芯主体的中心轴重叠，所述第一负极耳和所述第二负极耳分别从所述第一卷芯主体的上方和所述第二卷芯主体的下方伸出，介于所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体之间的所述正极集流体的空白部同时构成所述第一正极耳和所述第二正极耳。
3.根据权利要求2所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述第一正极耳、所述第二正极耳、所述第一负极耳和所述第二负极耳皆与所述第一卷芯主体的中心轴重叠。
4.根据权利要求2所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述负极集流体包括设置有所述负极膜片的涂覆部和未设置所述负极膜片的空白部，所述负极集流体的空白部的上端连接所述第一负极耳，且下端连接所述第二负极耳。
5.根据权利要求1所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述第一卷芯主体的中心轴和所述第二卷芯主体的中心轴呈平行设置，介于所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体之间的所述正极集流体的空白部构成所述第一正极耳和所述第二正极耳，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体于同一端部分别设置所述第一负极耳和所述第二负极耳。
6.根据权利要求5所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述正极集流体的空白部于中部弯折并汇聚成正极端子，所述第一负极耳和所述第二负极耳于中部弯折并汇聚成负极端子，所述正极端子和所述负极端子呈异端伸出。
7.根据权利要求5所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述正极集流体的空白部于中部弯折并焊接正极端子，所述第一负极耳和所述第二负极耳于中部弯折并汇聚成负极端子，所述正极端子和所述负极端子呈异端伸出。
8.根据权利要求1～7任一所述的圆柱形电池并联式卷芯结构，其特征在于，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体的长度不相等，或所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体的直径不相等。
9.一种圆柱形电池并联式卷芯结构的制造工艺，其特征在于，包括：
(1)于正极集流体的起始端沿纵向方向设置空白部，紧挨所述空白部于正极集流体的横向方向设置平行排列的第一正极膜片和第二正极膜片，所述第一正极膜片和所述第二正极膜片之间于横向方向设置间隔；
(2)于负极集流体的起始端沿纵向方向设置空白部，紧挨所述空白部于负极集流体的横向方向设置平行排列的第一负极膜片和第二负极膜片，所述第一负极膜片和所述第二负极膜片之间于横向方向设置间隔；
(3)将所述第一正极膜片和所述第一负极膜片、所述第二正极膜片和所述第二负极膜片分别重叠且之间设置隔离膜进行绝缘，自所述正极集流体和所述负极集流体的起始端进行卷绕成相连的第一卷芯主体和第二卷芯主体，所述第一卷芯主体和所述第二卷芯主体通过位于所述间隔的所述正极集流体的空白部进行连接，位于所述间隔的所述正极集流体的空白部同时构成所述第一卷芯主体的第一正极耳和所述第二卷芯主体的第二正极耳。
10.根据权利要求9所述的圆柱形电池并联式卷芯结构的制造工艺，其特征在于，所述负极集流体的空白部的上下端分别焊接呈异端伸出的第一负极耳和第二负极耳。
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| CN202011101651.1A Pending CN112072162A (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 圆柱形电池并联式卷芯结构及其制造工艺 |
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| CN (1) | CN112072162A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022183374A1 (zh) * | 2021-03-02 | 2022-09-09 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种柔性电池及其制造方法 |
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-
2020
- 2020-10-15 CN CN202011101651.1A patent/CN112072162A/zh active Pending
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