CN113013377A - 电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池,通过包括卷芯,卷芯包括卷绕的第一极片、隔膜和第二极片,隔膜位于相邻的第一极片和第二极片之间,第一极片上设有第一极耳,第二极片上设有第二极耳;第一极耳靠近卷芯第一端的第一弯折部,第二极耳靠近卷芯第二端的第二弯折部,卷芯的卷绕末端覆盖第一弯折部,且卷芯的卷绕末端从第一弯折部向第二弯折部的方向延伸;卷芯的第二端端头与第二极耳之间的区域正对卷芯的第一部分,第一外层胶纸覆盖在第一部分的至少一侧外表面上。由于第一外层胶纸具有一定厚度,可以使卷芯贴覆第一外层胶纸的部分厚度变大。因此,本实施例提供的电池,解决了锂离子电池中的卷芯结构的表面平整度较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池。
背景技术
锂离子电池具有容量大、能量密度小、体积小、重量轻和绿色环保等优点,已广泛应用于数码电子产品和电动汽车等行业中。
目前,锂离子电池的卷芯一般通过正极片、负极片和隔膜卷绕而成,两个极耳分别设置在正极片和负极片上。
然而,现有的锂离子电池中的卷芯结构的表面平整度较差,会导致锂离子电池在循环过程中发生膨胀等问题,缩短锂离子电池的循环寿命。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种电池,以解决现有卷芯宽度方向上的两端厚度差距较大,会导致锂离子电池在循环过程中发生膨胀,缩短锂离子电池的循环寿命的技术问题。
本发明实施例提供一种电池,包括:卷芯,卷芯包括卷绕的第一极片、隔膜和第二极片,隔膜位于相邻的第一极片和第二极片之间,第一极片上设有第一极耳,第二极片上设有第二极耳;
第一极耳靠近卷芯第一端的第一弯折部,第二极耳靠近卷芯第二端的第二弯折部,卷芯的卷绕末端覆盖第一弯折部,且卷芯的卷绕末端从第一弯折部向第二弯折部的方向延伸;
卷芯的外侧包括第一外层胶纸,卷芯的第二端端头与第二极耳之间的区域正对卷芯的第一部分,第一外层胶纸覆盖在第一部分的至少一侧面上。
如此设置,通过在卷芯的第二端的外侧的侧面设置胶纸,由于胶纸具有一定厚度,可以增加卷芯第二端的厚度。从而部分提升卷芯的平整度,电池的界面粘接性较好,避免了电池因不平整引起的膨胀、变形问题,延长了电池的长循环寿命。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一外层胶纸的背离卷芯的一面上具有凹陷部,凹陷部与第二弯折部相对。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,凹陷部的厚度从凹陷部的中间区域向两边逐渐增加;
和/或,凹陷部中间区域的厚度范围为大于等于3μm小于等于8μm。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一极耳、第二极耳的底边与卷芯的底面之间的区域正对卷芯的第二部分,第二部分的一端与第一极耳远离第二极耳的一端对齐,第二部分的另一端与第二极耳远离第一极耳的一端对齐;
卷芯的外侧还包括第二外层胶纸,第二外层胶纸覆盖在第二部分的至少一侧面上。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第二外层胶纸覆盖在第二部分的两侧面和底面上,第二外层胶纸的总长度减去第一极耳、第二极耳的底边与卷芯底面之间的距离的两倍再减去卷芯的厚度,得到的差值为大于等于-10mm且小于等于10mm;
和/或,第二外层胶纸的厚度的两倍减去第一极耳或第二极耳的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一极耳和第二极耳在卷芯的侧面上的投影具有间隙,第一极耳和第二极耳之间的区域正对卷芯的第三部分;
卷芯的外侧还包括第三外层胶纸,第三外层胶纸覆盖在第三部分的至少一侧面上。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第三外层胶纸覆盖在第三部分的两侧面和顶面上,第三外层胶纸的总长度减去第一极耳或第二极耳焊接段的长度的两倍再减去卷芯的厚度,得到的差值为大于等于-10mm且小于等于10mm;
和/或,第三外层胶纸的厚度的两倍减去第一极耳或第二极耳的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一极片为正极片,第一极耳为正极耳,正极片包括正极集流体和正极活性层,正极活性层涂覆在正极集流体相对的两面,正极片的卷绕首端两面裸露形成正极空箔区,正极耳设置在正极空箔区,正极耳表面覆盖第一正极耳胶纸,正极片背离正极耳的一面覆盖第二正极耳胶纸,第一正极耳胶纸和第二正极耳胶纸相对设置。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,卷芯的内侧包括第一内层胶纸,正极空箔区的相对两面均设有第一内层胶纸,两个第一内层胶纸的一端分别覆盖在正极活性层的首端;
两个第一内层胶纸的另一端与第一正极耳胶纸和第二正极耳胶纸远离第二极耳的一端相接;
或者,位于正极片一面的第一正极耳胶纸与第一内层胶纸之间一体成型,位于正极片另一面的第二正极耳胶纸与第一内层胶纸之间一体成型。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一极片为正极片,第一极耳为正极耳,正极片包括正极集流体和正极活性层,卷芯的内侧还包括第二内层胶纸,第二内层胶纸的一端覆盖在两面正极活性层的末端,第二内层胶纸的另一端与正极耳背离第二极耳的一端在卷芯侧面的投影之间距离为大于等于0mm且小于等于3mm。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,正极片的末端还包括双面裸露的末端空箔区,末端空箔区和隔膜末端形成了卷芯的卷绕末端,卷芯的末端与第一外层胶纸的边缘相接或者具有间隙;
正极耳、第一正极耳胶纸、第二正极耳胶纸、两倍正极集流体以及两倍隔膜的厚度之和减去两倍第一外层胶纸的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
在可以包括上述实施例的一些实施例中,正极空箔区的卷绕首端的端部延伸至正极耳和第二极耳之间,正极空箔区的卷绕首端的相对两面均设置有保护胶纸,两个保护胶纸位于正极耳和第二极耳之间的区域。
本实施例提供的电池,通过包括卷芯,卷芯包括卷绕的第一极片、隔膜和第二极片,隔膜位于相邻的第一极片和第二极片之间,第一极片上设有第一极耳,第二极片上设有第二极耳;第一极耳靠近卷芯第一端的第一弯折部,第二极耳靠近卷芯第二端的第二弯折部,卷芯的卷绕末端覆盖第一弯折部,且卷芯的卷绕末端从第一弯折部向第二弯折部的方向延伸;卷芯的外侧包括第一外层胶纸,卷芯的第二端端头与第二极耳之间的区域正对卷芯的第一部分,第一外层胶纸覆盖在第一部分的至少一侧面上。由于第一外层胶纸具有一定厚度,可以增加卷芯第二端贴覆胶纸处的厚度,有利于改善卷芯的平整度,改善化成后的卷芯的界面粘结效果,最终实现改善电池的长循环寿命、膨胀问题以及变形问题的目的。因此,本实施例提供的电池,解决了锂离子电池中的卷芯结构的宽度方向上的两端厚度差距较大,会导致锂离子电池在循环过程中发生膨胀等问题,缩短锂离子电池的循环寿命的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电池中卷芯的俯视图;
图2为本发明实施例提供的电池中卷芯外侧贴覆胶纸的主视图;
图3为本发明实施例提供的电池中卷芯外侧面的主视图;
图4为本发明实施例提供的第一外层胶纸的结构图;
图5为图2中A-A向的剖视图;
图6为图1中卷芯的中心区域的放大图;
图7为本发明实施例提供的电池中正极片的主视图;
图8为本发明实施例提供的电池中正极片的俯视图;
图9为本发明实施例提供的电池厚度数据采集位置的俯视图;
图10为本发明实施例提供的电池厚度数据采集位置的侧视图。
附图标记说明:
1:卷芯;
10:第一极片;
20:第二极片;
30:第一极耳;
40:第二极耳;
110:正极集流体;
120:正极活性层;
130:正极空箔区;
140:末端空箔区;
150:保护胶纸;
210:负极集流体;
220:负极活性层;
230:负极空箔区;
320:第一正极耳胶纸;
330:第二正极耳胶纸;
420:负极耳胶纸;
510:第三外层胶纸;
520:第二外层胶纸;
530:第一外层胶纸;
531:凹陷部;
610:第一内层胶纸;
620:第二内层胶纸;
710:第三部分;
720:第二部分;
730:第一部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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。
锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作,锂离子电池的能量密度、快速充电能力以及充放电倍率等影响着锂离子电池的使用性能。
相关技术中,锂离子电池的界面粘结是否良好关键在于锂离子电池在化成过程中承受的压力是否均匀,而锂离子电池化成过程中承受的压力是否均匀的关键在于卷芯设计过程中整个卷芯的平整度是否良好;如果卷芯的平整度较差,在化成过程中就会导致极片承受的压力不均,最终导致卷芯出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题。在长循环过程中会因为卷芯的平整度问题,导致卷芯在循环膨胀过程中所受应力不均匀,最终导致卷芯膨胀变形,引发容量衰减和膨胀失效。卷芯的宽度方向上可包括第一端和第二端,卷芯的末端覆盖卷芯的第一端,并从第一端向第二端的方向延伸。
然而,卷芯末端的位置,正/负极片的结构、正/负极耳的结构、正/负极耳的焊接位置以及隔膜的设置方式等因素,导致电池不同部位的厚度不同,尤其是卷芯的第二端厚度较小,电池卷芯的平整度比较差,进而影响化成后的电池的界面粘接效果,加重电池的膨胀问题和变形问题,缩短电池的长循环寿命。
为了解决上述技术问题,本实施例提供一种电池,通过在卷芯的第二端的外侧的侧面设置胶纸,由于胶纸具有一定厚度,可以增加卷芯第二端的厚度。从而部分提升卷芯的平整度,电池的界面粘接性较好,避免了电池因不平整引起的膨胀、变形问题,延长了电池的长循环寿命。
如图1所示,本实施例提供一种电池,包括卷芯1,卷芯1包括卷绕的第一极片10、隔膜(未示出)和第二极片20,隔膜位于相邻的第一极片10和第二极片20之间,第一极片10上设有第一极耳30,第二极片20上设有第二极耳40。
具体的,第一极片10可以为正极片,第一极耳30可以为正极耳,第二极片20可以是负极片,第二极耳40可以是负极耳。
或者,第一极片10可以为负极片,第一极耳30可以为负极耳,第二极片20可以是正极片,第二极耳40可以是正极耳,此处不做限制。
其中,第一极耳30靠近卷芯1的第一弯折部,第一弯折部位于卷芯1的第一端,第二极耳40靠近卷芯1的第二弯折部,第二弯折部位于卷芯1的第二端。
卷芯1的卷绕末端覆盖第一弯折部,且卷芯1的卷绕末端从第一弯折部向第二弯折部的方向延伸。卷芯1的第一端被卷芯1的末端覆盖,卷芯1的第二端未被卷芯1的末端覆盖。卷芯1末端的位置、两个极片结构、两个极耳的结构、两个极耳的焊接位置以及隔膜的设置方式等因素,致电池不同部位的厚度不同,尤其是卷芯1的第二端厚度较小,从而导致电池卷芯1的平整度比较差。
请继续参考图2和图3,卷芯1的第二端端头与第二极耳40之间的区域正对卷芯1的第一部分730,为了使卷芯1的第一端和第二端之间平滑过渡,可以在卷芯1的外侧设置第一外层胶纸530,第一外层胶纸530覆盖在第一部分730的至少一侧面上。
需要说明的是,卷芯1的侧面是相对于卷芯1厚度方向上的两个面。
具体的,第一外层胶纸530可以贴设在卷芯1的外表面的任意一侧,或,第一外层胶纸530可以贴设在卷芯1的外表面的相对两侧。示例性的,第一外层胶纸530可以从卷芯1的一侧外表面通过第二弯折部绕设到卷芯1的另一侧外表面,也可以仅贴设在卷芯1的相对两面。由于第一外层胶纸530具有一定厚度,可以增加卷芯1贴覆第一外层胶纸530处的厚度。有利于改善卷芯1的平整度,改善化成后的卷芯1的界面粘结效果,最终实现改善电池的长循环寿命、膨胀问题以及变形问题的目的。
另一方面,第一极耳30和第二极耳40设置在卷芯1的内侧,由于第一极耳30和第二极耳40具有一定厚度,可能导致第一极耳30和第二极耳40正对的卷芯1侧面向卷芯1外侧凸起而厚度较大,而卷芯1的其余部分厚度较小,从而导致卷芯的厚度不均匀。此时,在设置第一外层胶纸530时,可以将极耳的厚度考虑进去,有利于改善卷芯1的平整度。
本实施例提供的电池,通过包括卷芯1,卷芯1包括卷绕的第一极片10、隔膜和第二极片20,隔膜位于相邻的第一极片10和第二极片20之间,第一极片10上设有第一极耳30,第二极片20上设有第二极耳40;第一极耳30靠近卷芯1第一端的第一弯折部,第二极耳40靠近卷芯1第二端的第二弯折部,卷芯1的卷绕末端覆盖第一弯折部,且卷芯1的卷绕末端从第一弯折部向第二弯折部的方向延伸;卷芯1的外侧包括第一外层胶纸530,卷芯1的第二端端头与第二极耳40之间的区域正对卷芯1的第一部分730,第一外层胶纸530覆盖在第一部分730的至少一侧面上。由于第一外层胶纸具有一定厚度,可以增加卷芯1贴覆第一外层胶纸530处的厚度。有利于改善卷芯1的平整度,改善化成后的卷芯1的界面粘结效果,最终实现改善电池的长循环寿命、膨胀问题以及变形问题的目的。
因此,本实施例提供的电池,解决了锂离子电池中的卷芯1结构的表面平整度较差,会导致锂离子电池在循环过程中发生膨胀等问题,缩短锂离子电池的循环寿命的技术问题。
进一步的,请继续参考图1和图4所示,第一外层胶纸530的背离卷芯1的一面上具有凹陷部531,凹陷部531朝向卷芯1的外侧,且凹陷部531与卷芯1的弯曲外侧面相对,即凹陷部531与第二弯折部相对。由于凹陷部531的中间区域较两端的区域厚度更小,而凹陷部531与卷芯1的第二弯折部正对。如此设置,可以增加卷芯1贴覆胶纸处的相应厚度,而又尽量不增加卷芯1的宽度。其中,极片的宽度方向为卷芯1的长度方向,极片长度的方向为卷芯1宽度的方向。
为了使第一外层胶纸530从中间到两端平滑的过渡,凹陷部531的厚度从凹陷部531的中间区域向两边逐渐增加。示例性的,凹陷部531的横截面轮廓形状可以为角形,也可以弧形。
凹陷部531中间区域的厚度范围为大于等于3μm小于等于8μm。示例性的,凹陷部531的中间区域的厚度可以根据实际需要设置为3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或者3μm至8μm之间的任意值,此处不做限制。
请继续参考图3和图5,本实施例中,第一极耳30、第二极耳40的底边与卷芯1的底面之间的区域正对卷芯1的第二部分720,第二部分720的一端与第一极耳30远离第二极耳40的一端对齐,第二部分720的另一端与第二极耳40远离第一极耳30的一端对齐。其中,第一极耳30、第二极耳40的底边均为靠近卷芯1底面的一边。
进一步的,卷芯1的外侧还包括第二外层胶纸520,第二外层胶纸520覆盖在第二部分720的至少一侧面上。具体的,第二外层胶纸520可以贴设在卷芯1的外表面的任意一侧,或,第二外层胶纸520可以贴设在卷芯1的外表面的相对两侧。
第二外层胶纸520可以从卷芯1的一侧外表面通过卷芯1的底面绕设到卷芯1的另一侧外表面,也可以仅贴设在卷芯1的相对两面。由于第二外层胶纸520具有一定厚度,有利于改善第二部分720的厚度,从而提高卷芯1的平整度。
可选的,第二外层胶纸520可以覆盖在第二部分720的两侧面和底面上,如此设置,不但可以增加第二外层胶纸520所覆盖区域的卷芯1厚度,还可以对卷芯1起到部分包裹的作用,以改善电池的抗跌落性能。
可选的,第二外层胶纸520的总长度减去第一极耳30、第二极耳40的底边与卷芯1底面之间的距离的两倍再减去卷芯1的厚度,得到的差值为大于等于-10mm且小于等于10mm。
其中,胶纸的长度是沿卷芯的长度方向,胶纸的宽度是沿卷芯的宽度方向。
可选的,第二外层胶纸520的厚度的两倍减去第一极耳30或第二极耳40的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
可选的,第二外层胶纸520的的宽度小于等于第二部分720的宽度,以保证第二外层胶纸520位于第二部分720的区域内,从而有利于改善卷芯1的平整度。
本实施例中,第一极耳30和第二极耳40在卷芯1的侧面上的投影具有间隙,也就是说,第一极耳30和第二极耳40在卷芯1的宽度方向上是错开设置的,以避免第一极耳30和第二极耳40厚度叠加导致卷芯1不平整。第一极耳30和第二极耳40之间的区域正对卷芯1的第三部分710。
进一步的,卷芯1的外侧还包括第三外层胶纸510,第三外层胶纸510覆盖在第三部分710的至少一侧面上。
具体的,第三外层胶纸510可以贴设在卷芯1的外表面的任意一侧,或,第三外层胶纸510可以贴设在卷芯1的外表面的相对两侧。
第三外层胶纸510可以从卷芯1的一侧外表面通过卷芯1的顶面绕设到卷芯1的另一侧外表面,也可以仅贴设在卷芯1的相对两面。由于第三外层胶纸510具有一定厚度,有利于改善第三部分710的厚度,从而提高卷芯1的平整度。
可选的,第三外层胶纸510可以覆盖在第三部分710的两侧面和顶面上,如此设置,不但可以增加第三外层胶纸510所覆盖区域的卷芯1厚度,还可以对卷芯1起到部分包裹的作用,以改善电池的抗跌落性能。
可选的,第三外层胶纸510的总长度减去第一极耳30或第二极耳40焊接段的长度的两倍再减去卷芯1的厚度,得到的差值为大于等于-10mm且小于等于10mm。
可选的,第三外层胶纸510的厚度的两倍减去第一极耳30或第二极耳40的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
可选的,第三外层胶纸510的的宽度小于等于第三部分710的宽度,以保证第三外层胶纸510位于第三部分710的区域内,从而有利于改善卷芯1的平整度。
请继续参考图1和图6,本实施例中,第一极片10为正极片,第一极耳30为正极耳,正极片包括正极集流体110和正极活性层120,正极活性层120涂覆在正极集流体110相对的两面。示例性的,正极集流体110可以选用铝箔,当然正极集流体110也可以根据实际需要选用其他材料,只要能够满足卷芯1的要求即可。
正极片的卷绕首端两面裸露形成正极空箔区130,正极耳设置在正极空箔区130。为了避免正极耳焊接在正极集流体110上产生的毛刺穿破两个极片中间的隔膜,而导致电池短路,可以在正极耳表面覆盖第一正极耳胶纸320,正极片背离正极耳的一面覆盖第二正极耳胶纸330,第一正极耳胶纸320和第二正极耳胶纸330相对设置。
其中,正极耳在正极片的宽度方向上的尺寸范围可以为25mm至55mm;正极耳在正极片的长度方向上的尺寸范围可以为5mm至10mm;正极耳的厚度范围可以为45μm至110μm;第一正极耳胶纸320和第二正极耳胶纸330在正极片的长度方向上的尺寸范围可以为10mm至20mm;第一正极耳胶纸320和第二正极耳胶纸330的厚度范围可以为5μm至16μm。
请继续参考图6-图8,本实施例中,卷芯1的内侧还可以包括第一内层胶纸610,正极空箔区130的相对两面均设有第一内层胶纸610,两个第一内层胶纸610的一端分别覆盖在正极活性层120的首端,以避免正极活性层120的涂覆首端毛刺穿破两个极片中间的隔膜,而导致电池短路。
其中,在正极片长度方向上,第一内层胶纸610覆盖正极活性层120首端的范围为1mm-3mm。
可选的,两个第一内层胶纸610的另一端与第一正极耳胶纸320和第二正极耳胶纸330远离第二极耳40的一端相接,以使卷芯1的位于正极耳的远离第二极耳40的一端的厚度保持均匀,从而有利于改善卷芯1表面凹凸不平的情况。
可选的,位于正极片一面的第一正极耳胶纸320与第一内层胶纸610之间一体成型,即位于正极片设置第一正极耳胶纸320的一面的第一内层胶纸610和第一正极耳胶纸320可以为一体件。
可选的,位于正极片另一面的第二正极耳胶纸330与第一内层胶纸610之间一体成型,即位于正极片背离正极耳一面的第一内层胶纸610和第二正极耳胶纸330可以是一体件。
继续参考图1和图6,本实施例中,第二极片20可以是负极片,第二极耳40可以是负极耳,负极片包括负极集流体210和负极活性层220,负极活性层220涂覆在负极集流体210相对的两面,负极片的卷绕首端两侧裸露形成负极空箔区230,负极耳设置在负极空箔区230,负极耳表面覆盖负极耳胶纸420。
示例性的,负极集流体210可以选用铜箔,当然,负极集流体210也可以根据实际需要选用其他材料,只要能够满足卷芯1的要求即可。
其中,负极耳在负极片的宽度方向上的尺寸范围可以为25mm至55mm;负极耳在负极片的长度方向上的尺寸范围可以为5mm至10mm;负极耳的厚度范围可以为45μm至110μm;负极耳胶纸420在负极片的长度方向上的尺寸范围可以为10mm至20mm;负极耳胶纸420的厚度范围可以为5μm至16μm。
本实施例中,正极空箔区130的卷绕首端的端部延伸至第一极耳30和第二极耳40之间,正极空箔区130的卷绕首端的相对两面均设置有保护胶纸150,两个保护胶纸150位于第一极耳30和第二极耳40之间的区域。
可选的,两个保护胶纸150的一端可以与第一正极耳胶纸320和第二正极耳胶纸330靠近负极耳的一端相接,两个保护胶纸150的另一端与负极耳胶纸420靠近正极耳的一端相接。
保护胶纸150可以贴设在位于正极集流体110的相对两面的负极集流体210上,也可以直接贴设在正极集流体110上,还可以贴设在位于正极集流体110的相对两面的隔膜上。保护胶纸150可以防止正极集流体110裁切部位上的毛刺刺穿隔膜导致卷芯1内部短路,还可以增加卷芯1在第一极耳30和第二极耳40之间的厚度,以便于改善卷芯1表面的凹凸不平的情况。
在一些实施例中,位于正极集流体110同一面的第一内层胶纸610,第一正极耳胶纸320、保护胶纸150可以是一体成型的完整胶纸;或者,也可是其中两个相邻的胶纸之间为一体成型的,另一个胶纸为单独的;或者三个胶纸均为单独独立的胶纸。位于正极集流体110同一面的第一内层胶纸610,第二正极耳胶纸330、保护胶纸150原理与之类似,此处不再赘述。
本实施例中,卷芯1的内侧还包括第二内层胶纸620,第二内层胶纸620的一端覆盖在两面正极活性层120的末端,以避免正极活性层120的涂覆末端毛刺穿破两个极片中间的隔膜,而导致电池短路。第二内层胶纸620的另一端在卷芯1侧面的投影与正极耳背离第二极耳40的一端在卷芯1侧面的投影之间距离为大于等于0mm且小于等于3mm。以使卷芯1的位于正极耳的远离第二极耳40的一端的厚度保持均匀,从而有利于改善卷芯1表面凹凸不平的情况。
其中,在正极片长度方向上,第二内层胶纸620覆盖正极活性层120末端的范围为1mm-3mm。
为了避免正极活性层120的首端与末端设置位置造成卷芯1表面厚度不均,可以将正极片两面的正极活性层120的首端与末端均设置于卷芯1的弯折处,例如:第一弯折部。第一弯折部包括弯折部的起始端头和结束端头,也就是说,正极活性层120的两端可以位于弯折的起始端头、结束端头以及两个端头之间的任意位置,相应的两个内层胶纸的一端也位于弯折部的起始端头、结束端头以及两个端头之间的任意位置。
如图1所示,第一内层胶纸610的覆盖在正极活性层120首端的胶纸与第一弯折部结束端头对齐,第二内层胶纸620的覆盖在正极活性层120末端的胶纸与第一弯折部的起始端头对齐。由于卷芯1两端弯折部为弯折的平滑过渡结构,弯折部的厚度较卷芯的非弯折部厚度小,因此位于弯折部的结构几乎不影响卷芯1的平整度。因而位于弯折部的胶纸的厚度可以忽略不计。此时,两面第一内层胶纸610以及两面第二内层胶纸620的厚度之和减去正极耳、第一正极耳胶纸320以及第二正极耳胶纸330的厚度之和,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
本实施例中,设置在正极集流体110相对两面的第一内层胶纸610厚度可以是相同,也可以是不同;两面的第一内层胶纸610宽度可以是相同,也可以是不同。第二内层胶纸620、保护胶纸150等与之类似,此处不再赘述。
本实施例中,正极片的末端还包括双面裸露的末端空箔区140,末端空箔区140和隔膜末端(未示出)形成了卷芯1的卷绕末端,卷芯1的末端与第一外层胶纸530的边缘相接或者具有间隙。
可选的,当卷芯1的末端位于第一极耳30和第二极耳40之间,也就是说,卷芯1末端位于第一极耳30和第二极耳40在卷芯1侧面投影之间。由于第三外层胶纸510贴覆在卷芯1末端,可以防止卷芯1末端卷翘而与卷芯1分离。
可选的,卷芯1的末端与第一外层胶纸530的边缘靠近,除了第三外层胶纸510可以防止卷芯1的末端卷翘,还可以在卷芯1末端端头单独贴覆末端胶纸,以防止卷芯1末端卷翘而与卷芯1分离。且由于卷芯1末端与第一外层胶纸530边缘靠近,两者之间间隙较小,从而避免两者间隙处的凹陷带来的不平整度。
可选的,同理,卷芯1的末端与第一外层胶纸530的边缘相接,也可以在卷芯1末端单独贴覆末端胶纸,以防止卷芯1末端卷翘而与卷芯1分离。其中末端胶纸设置得尽量的薄,以避免其对卷芯1厚度的影响。
此时,正极耳、第一正极耳胶纸320、第二正极耳胶纸330、两倍正极集流体110以及两倍隔膜的厚度之和减去两倍第一外层胶纸530的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm,从而有利于改善卷芯1表面凹凸不平的情况。
本实施例中,使用的胶纸如第一外层胶纸530、第二外层胶纸520、第三外层胶纸510、第一内层胶纸610、第二内层胶纸620、各极耳胶纸、保护胶纸150等胶纸可以分为两层,胶纸的其中一层为基材薄膜层,胶纸的另一层为胶水层,基材薄膜层材质可以为:CPP、OPP、BOPP、PE、PET、PVC或MOPP等,胶水层的材质可以为:水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶或合成橡胶等。其中,胶水层的厚度为1μm-5μm,可以为1μm、2μm、3μm、4μm等,在此不做限制,所述基材厚度可以根据需求选择。
在一些实施例中,正极耳减去负极耳的厚度得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
可选地,负极耳胶纸420的厚度减去第一正极耳胶纸320、第二正极耳胶纸330厚度之和,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
可选的,正极耳和负极耳厚度相差较大,此时,可以通过调整第一正极耳胶纸320、第二正极耳胶纸330、负极耳胶纸420的厚度,以使正极耳、第一正极耳胶纸320、第二正极耳胶纸330厚度之和减去负极耳、负极耳胶纸420厚度之和,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。以使电池表面的厚度较为均匀。
通过将本实施例提供的三个电池示例与非本实施提供的电池对比示例进行比较,其中表1为三个示例与对比示例各参数的设置,表2为三个示例与对比示例不同部位的厚度分布,图9和图10为电池厚度数据采集位置图。其参数设置和循环测试数据如下表1和表2所示:
表1
表2
示例一 | 示例二 | 示例三 | 对比例 | |
a处厚度mm | 4.362 | 4.365 | 4.364 | 4.353 |
b处厚度mm | 4.362 | 4.364 | 4.365 | 4.360 |
c处厚度mm | 4.361 | 4.362 | 4.363 | 4.300 |
d处厚度mm | 4.361 | 4.363 | 4.363 | 4.300 |
e处厚度mm | 4.362 | 4.362 | 4.365 | 4.218 |
f处厚度mm | 4.364 | 4.363 | 4.364 | 4.345 |
g处厚度mm | 4.362 | 4.363 | 4.363 | 4.309 |
极差(平整度) | 0.003 | 0.003 | 0.002 | 0.142 |
循环容量保持率800T/% | 83.27 | 82.92 | 83.01 | 75.35 |
电芯膨胀800T/% | 9.28 | 9.03 | 9.35 | 11.03 |
其中,表1对比示例的各极耳底边至卷芯1底面间的胶纸有两个,一个为正极耳底边与卷芯1底面之间的胶纸,另一个位负极耳底边与卷芯1底面之间的胶纸。
本实施例中,测试使用的是3D高分辨显微镜测试厚度,测量会因操作问题存在一定的误差,但误差可控在0.01mm的误差范围内,同时,电池制备过程中,也会存在涂布极片厚度差异等因素的影响导致设计值和实际测量值存在误差,但基本可控制误差在0.03mm范围内。
分析表1和表2中的数据可知,通过在卷芯1外侧面设置第一外层胶纸530、第二外层胶纸520和第三外层胶纸510等胶纸,可以有效改善电池厚度分布,改善化成时极片受力不均导致卷芯1出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题,均匀的化成压力还可以有效改善隔膜粘结不良的问题,改善循环后期极片与隔膜间粘结性差,引起析锂的问题,改善卷芯1的平整度,同时改循环膨胀失效的情况。
本实施例中提供的电池,可以有效改善长循环过程中会因为卷芯1的平整度问题,导致卷芯1在循环膨胀过程中极片所受内应力不均匀,最终导致卷芯1粘结截面失效、卷芯1膨胀变形,引发容量衰减、膨胀失效的问题,提升电池循环寿命和安全性能。卷芯1被电池外壳包裹在内部,正极耳和负极耳分别形成了电池的正负电极。当电池应用在电子设备上时,电池正极与电子设备的正极连接导通,电池负极与电子设备的负极连接导通,从而使电池为电子设备供电。
这里需要说明的是,本申请实施例涉及的数值和数值范围为近似值,受制造工艺的影响,可能会存在一定范围的误差,这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种电池,其特征在于,包括:卷芯,所述卷芯包括卷绕的第一极片、隔膜和第二极片,所述隔膜位于相邻的所述第一极片和所述第二极片之间,所述第一极片上设有第一极耳,所述第二极片上设有第二极耳;
所述第一极耳靠近所述卷芯第一端的第一弯折部,所述第二极耳靠近所述卷芯第二端的第二弯折部,所述卷芯的卷绕末端覆盖所述第一弯折部,且所述卷芯的卷绕末端从所述第一弯折部向所述第二弯折部的方向延伸;
所述卷芯的外侧包括第一外层胶纸,所述卷芯的所述第二端端头与所述第二极耳之间的区域正对所述卷芯的第一部分,所述第一外层胶纸覆盖在所述第一部分的至少一侧面上。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一外层胶纸的背离所述卷芯的一面上具有凹陷部,所述凹陷部与所述第二弯折部相对。
3.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述凹陷部的厚度从所述凹陷部的中间区域向两边逐渐增加;
和/或,所述凹陷部中间区域的厚度范围为大于等于3μm小于等于8μm。
4.根据权利要求1-3任一所述的电池,其特征在于,所述第一极耳、第二极耳的底边与所述卷芯的底面之间的区域正对所述卷芯的第二部分,所述第二部分的一端与所述第一极耳远离所述第二极耳的一端对齐,所述第二部分的另一端与所述第二极耳远离所述第一极耳的一端对齐;
所述卷芯的外侧还包括第二外层胶纸,所述第二外层胶纸覆盖在所述第二部分的至少一侧面上。
5.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述第二外层胶纸覆盖在所述第二部分的两侧面和底面上,所述第二外层胶纸的总长度减去所述第一极耳、第二极耳的底边与所述卷芯底面之间的距离的两倍再减去所述卷芯的厚度,得到的差值为大于等于-10mm且小于等于10mm;
和/或,所述第二外层胶纸的厚度的两倍减去所述第一极耳或所述第二极耳的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
6.根据权利要求1-3任一所述的电池,其特征在于,所述第一极耳和所述第二极耳在所述卷芯的侧面上的投影具有间隙,所述第一极耳和所述第二极耳之间的区域正对所述卷芯的第三部分;
所述卷芯的外侧还包括第三外层胶纸,所述第三外层胶纸覆盖在所述第三部分的至少一侧面上。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述第三外层胶纸覆盖在所述第三部分的两侧面和顶面上,所述第三外层胶纸的总长度减去所述第一极耳或所述第二极耳焊接段的长度的两倍再减去所述卷芯的厚度,得到的差值为大于等于-10mm且小于等于10mm;
和/或,所述第三外层胶纸的厚度的两倍减去所述第一极耳或所述第二极耳的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
8.根据权利要求1-3任一所述的电池,其特征在于,所述第一极片为正极片,所述第一极耳为正极耳,所述正极片包括正极集流体和正极活性层,所述正极活性层涂覆在所述正极集流体相对的两面,所述正极片的卷绕首端两面裸露形成正极空箔区,所述正极耳设置在所述正极空箔区,所述正极耳表面覆盖第一正极耳胶纸,所述正极片背离所述正极耳的一面覆盖第二正极耳胶纸,所述第一正极耳胶纸和所述第二正极耳胶纸相对设置。
9.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述卷芯的内侧包括第一内层胶纸,所述正极空箔区的相对两面均设有第一内层胶纸,两个所述第一内层胶纸的一端分别覆盖在所述正极活性层的首端;
两个所述第一内层胶纸的另一端与所述第一正极耳胶纸和所述第二正极耳胶纸远离所述第二极耳的一端相接;
或者,位于所述正极片一面的所述第一正极耳胶纸与所述第一内层胶纸之间一体成型,位于所述正极片另一面的所述第二正极耳胶纸与所述第一内层胶纸之间一体成型。
10.根据权利要求1-3任一所述的电池,其特征在于,所述第一极片为正极片,所述第一极耳为正极耳,所述正极片包括正极集流体和正极活性层,所述卷芯的内侧还包括第二内层胶纸,所述第二内层胶纸的一端覆盖在两面所述正极活性层的末端,所述第二内层胶纸的另一端与所述正极耳背离所述第二极耳的一端在所述卷芯侧面的投影之间距离为大于等于0mm且小于等于3mm。
11.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述正极片的末端还包括双面裸露的末端空箔区,所述末端空箔区和所述隔膜末端形成了所述卷芯的卷绕末端,所述卷芯的末端与第一外层胶纸的边缘相接或者具有间隙;
所述正极耳、所述第一正极耳胶纸、所述第二正极耳胶纸、两倍所述正极集流体以及两倍所述隔膜的厚度之和减去两倍所述第一外层胶纸的厚度,得到的差值为大于等于-5μm且小于等于5μm。
12.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述正极空箔区的卷绕首端的端部延伸至所述正极耳和所述第二极耳之间,所述正极空箔区的卷绕首端的相对两面均设置有保护胶纸,两个所述保护胶纸位于所述正极耳和所述第二极耳之间的区域。
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