CN113314763A - 一种圆柱电池卷芯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱电池卷芯，由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，所述正极片上设有一正极耳，所述负极片上设有一负极耳，正极耳和负极耳位于同一端面，叠合后的所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳在长度方向上留有间距，使得所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构。本发明通过巧妙的设计解决了正负极极耳交叠现象，杜绝卷芯内短路，大大降低了对设备和环境的要求从而降低工费成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造领域，具体涉及一种圆柱电池卷芯及其制造方法。
背景技术
圆柱形锂离子电池采用连续涂布，不使用模切和叠片工艺，所以圆柱电池生产效率高，制造工费低。另外，圆柱电池的在热胀冷缩、抗震动和电池夹紧束缚方面，有其他电池不可比拟的优点。
中国发明专利申请公布号CN112542641A公开了一种圆柱电池及其制造方法，通过将极耳设置在卷芯的一端面上，在一定程度上能够降低卷芯的高度，同时可以仅对壳体一端进行开口和封口，降低了圆柱电池的整体重量，在圆柱电池的制造方法上，相较于现有技术中使用全极耳的极片，该发明在工艺上增设了对极片的激光切割，通过激光切割和后续对极耳的焊接揉平工艺的配合，能够使正负极片卷绕形成的卷芯一端形成正极耳区域、负极耳区域和非极耳区域，将极耳之间的非焊接区域进行省略，降低了卷绕后正负极耳之间接触的致密性，使后续注入电解液时，能够加快电解液浸润正负极片的速率，有效提高圆柱电池的生产效率。理想情况下，完全均一厚度的极片，通过设计在指定位置进行切极耳，可将该极耳卷绕在指定呈半圆形位置，但事实上，该发明对极片厚度一致性要求非常高。极片厚度的偏差导致该发明切出来的极耳不能卷绕在指定的区域内，极耳位置的偏移会导致正负极半圆会有极耳交叠，这样揉平和焊接极耳的电芯是内短路的。极片的厚度偏差来自于涂布横向和纵向偏差，辊压的偏差以及极片卷绕前吸收环境中水分反弹的偏差，为了避免这些偏差首先需要高精度的涂布机，该涂布机具有高精度的模头和均一的烘干系统，然后还需要高精度的辊压机和均一的车间环境湿度，同时对正负极原材料也有一定的要求。
有鉴于此，从实际应用出发，急需一种能从原理设计上避免上述问题的方案。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种圆柱电池卷芯及其制造方法，通过巧妙的设计解决了正负极极耳交叠现象，杜绝卷芯内短路，大大降低了对设备和环境的要求从而降低工费成本。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种圆柱电池卷芯，由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，所述正极片上设有一正极耳，所述负极片上设有一负极耳，
正极耳和负极耳位于同一端面，叠合后的所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳在长度方向上留有间距，使得所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构。
进一步的技术方案中，所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的右边，正极耳设于正极片的左边，且负极耳的长度小于正极耳的长度，负极耳先于正极耳卷绕，卷绕后负极耳形成内环，正极耳形成外环。
进一步的技术方案中，所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的左边，正极耳设于正极片的右边，且负极耳的长度大于正极耳的长度，正极耳先于负极耳卷绕，卷绕后正极耳形成内环，负极耳形成外环。
进一步的技术方案中，所述两个不重叠的环形结构中内环的外圆半径小于外环的内圆半径，其中内环和外环区域为极耳区域，内环和外环之外的区域为非极耳区域。
本发明技术方案中，先卷绕的极耳的长度小于后卷绕的极耳的长度。
本发明中还提供了一种圆柱电池卷芯的制造方法，包括如下步骤：
（1）、分别对正极片和负极片进行切片，在所述正极片上形成的正极耳与在所述负极片上形成的负极耳位于同一端面，将正极片、隔膜、负极片和隔膜进行叠合，叠合后的所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳在长度方向上留有间距；然后进行卷绕，所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构；
（2）、对正极耳和负极耳进行机械揉平，形成圆柱电池卷芯。
上述方法中，所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的右边，正极耳设于正极片的左边，且负极耳的长度小于正极耳的长度，负极耳先于负极耳卷绕，卷绕后负极耳形成内环，正极耳形成外环。
上述方法中，所述由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成中正极片先入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的左边，正极耳设于正极片的右边，且负极耳的长度大于正极耳的长度，正极耳先于负极耳卷绕，卷绕后正极耳形成内环，负极耳形成外环。
上述方法中，所述两个不重叠的环形结构中内环的外圆半径小于外环的内圆半径，其中内环和外环区域为极耳区域，内环和外环之外的区域为非极耳区域。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明结构设计新颖，通过巧妙的设计解决了正负极极耳交叠现象，杜绝卷芯内短路，大大降低了对设备和环境的要求从而降低工费成本。
附图说明
图1是本发明实施例一中一种圆柱电池卷芯的正、负极片的示意图。
图2是本发明实施例一中一种圆柱电池卷芯的整体结构示意图。
图3是本发明实施例二中一种圆柱电池卷芯的正、负极片的示意图。
图4是本发明实施例二中一种圆柱电池卷芯的整体结构示意图。
其中，11、正极片；12、正极耳；21、负极片；22、负极耳；31、正极片；32、正极耳；41、负极片；42、负极耳。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
参见图2所示为本实施例圆柱电池卷芯的整体结构示意图，由正极片11、隔膜、负极片21和隔膜叠合卷绕而成。
电池极片采用连续涂布，涂布区域作为活性物质区域，非涂布区域作为极耳。涂布完成后，极片经过辊压达到设计的压实密度。随后分条切片，形成如图1中所示的正极片11和负极片21，其中大的长方形为正极片11的涂布区域，12为正极耳，该正极耳12为已切去部分极耳之后剩余的极耳；负极片21中大的长方形为负极片21的涂布区域，22为负极耳，该负极耳为已切去部分极耳之后剩余的极耳。
正极耳12和负极耳22位于电池卷芯的同一端面，叠合后的正极片11的正极耳12和负极片21的负极耳22在长度方向上留有间距，使得正极片的正极耳与负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构；两个不重叠的环形结构中内环的外圆半径小于外环的内圆半径，其中内环和外环区域为极耳区域，内环和外环之外的区域为非极耳区域。
本实施例中，卷芯由正极片11、隔膜、负极片21和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片入卷针卷绕，负极片21的涂布区域的长度和宽度均大于正极片11的涂布区域的长度和宽度，使得负极片21的涂布区域将正极片11的涂布区域完全覆盖，以保证负极完全包覆正极避免析锂，负极耳22设于负极片21的右边，正极耳12设于正极片11的左边，且负极耳22的长度小于正极耳12的长度，负极耳先于正极耳卷绕，卷绕后负极耳形成为电池卷芯的内环，正极耳形成为电池卷芯的外环。
本实施例中极耳可通过连接片实现与盖板的相互焊接，亦可直接与盖板直接焊接，实现正负极引出。盖板同时具有正极和负极端子，所以正负极端子间有绝缘件。此时的外环为正极耳12，所以圆柱电池的壳体为铝壳。
本实施例还提供了一种圆柱电池卷芯的制造方法，包括如下步骤：
（1）、分别对正极片11和负极片21进行切片，在正极片11上形成的正极耳12与在负极片21上形成的负极耳22位于电池卷芯同一端面，将正极片11、隔膜、负极片21和隔膜进行叠合，叠合后的正极片11的正极耳12和所述负极片21的负极耳22在长度方向上留有间距；然后进行卷绕，所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构；
（2）、对正极耳和负极耳进行机械揉平，形成圆柱电池卷芯。
本实施例方法中，卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片21先于正极片11入卷针卷绕，负极片21的涂布区域的长度和宽度均大于正极片11的涂布区域的长度和宽度，使得负极片21的涂布区域将正极片11的涂布区域完全覆盖，负极耳22设于负极片21的右边，正极耳12设于正极片11的左边，且负极耳22的长度小于正极耳12的长度，负极耳先于正极耳卷绕，卷绕后负极耳22形成内环，正极耳12形成外环。
实施例二：
参见图4所示为本实施例圆柱电池卷芯的整体结构示意图，由正极片31、隔膜、负极片41和隔膜叠合卷绕而成。
电池极片采用连续涂布，涂布区域作为活性物质区域，非涂布区域作为极耳。涂布完成后，极片经过辊压达到设计的压实密度。随后分条切片，形成如图3中所示的正极片31和负极片41，其中大的长方形为正极片31的涂布区域，32为正极耳，该正极耳32为已切去部分极耳之后剩余的极耳；负极片41中大的长方形为负极片41的涂布区域，42为负极耳，该负极耳42为已切去部分极耳之后剩余的极耳。
正极耳32和负极耳42位于电池卷芯的同一端面，叠合后的正极片31的正极耳32和负极片41的负极耳42在长度方向上留有间距，使得正极片的正极耳32与负极片的负极耳42在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构；两个不重叠的环形结构中内环的外圆半径小于外环的内圆半径，其中内环和外环区域为极耳区域，内环和外环之外的区域为非极耳区域。
本实施例中，卷芯由正极片31、隔膜、负极片41和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片41先于正极片31入卷针卷绕，负极片41的涂布区域的长度和宽度均大于正极片31的涂布区域的长度和宽度，使得负极片41的涂布区域将正极片31的涂布区域完全覆盖，以保证负极完全包覆正极避免析锂，负极耳42设于负极片41的左边，正极耳32设于正极片31的右边，且负极耳42的长度大于正极耳32的长度，正极耳先于负极耳卷绕，卷绕后正极耳形成为电池卷芯的内环，负极耳形成为电池卷芯的外环。
本实施例中极耳可通过连接片实现与盖板的相互焊接，亦可直接与盖板直接焊接，实现正负极引出。盖板同时具有正极和负极端子，所以正负极端子间有绝缘件。此时的外环为负极耳42，所以圆柱电池的壳体为钢壳。
本实施例还提供了一种圆柱电池卷芯的制造方法，包括如下步骤：
（1）、分别对正极片31和负极片41进行切片，在正极片31上形成的正极耳32与在负极片41上形成的负极耳42位于电池卷芯同一端面，将正极片31、隔膜、负极片41和隔膜进行叠合，叠合后的正极片31的正极耳32和所述负极片41的负极耳42在长度方向上留有间距；然后进行卷绕，所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构；
（2）、对正极耳32和负极耳42进行机械揉平，形成圆柱电池卷芯。
本实施例方法中，卷芯由正极片31、隔膜、负极片41和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片41先于正极片31入卷针卷绕，负极片41的涂布区域的长度和宽度均大于正极片31的涂布区域的长度和宽度，使得负极片41的涂布区域将正极片31的涂布区域完全覆盖，负极耳42设于负极片41的左边，正极耳32设于正极片31的右边，且负极耳42的长度大于正极耳32的长度，正极耳先于负极耳卷绕，卷绕后正极耳形成内环，负极耳形成外环。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种圆柱电池卷芯，由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其特征在于：所述正极片上设有一正极耳，所述负极片上设有一负极耳，
正极耳和负极耳位于同一端面，叠合后的所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳在长度方向上留有间距，使得所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池卷芯，其特征在于：所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的右边，正极耳设于正极片的左边，且负极耳的长度小于正极耳的长度，负极耳先于正极耳卷绕，卷绕后负极耳形成内环，正极耳形成外环。
3.根据权利要求1所述的圆柱电池卷芯，其特征在于：所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片先入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的左边，正极耳设于正极片的右边，且负极耳的长度大于正极耳的长度，正极耳先于负极耳卷绕，卷绕后正极耳形成内环，负极耳形成外环。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池卷芯，其特征在于：所述两个不重叠的环形结构中内环的外圆半径小于外环的内圆半径，其中内环和外环区域为极耳区域，内环和外环之外的区域为非极耳区域。
5.一种圆柱电池卷芯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、分别对正极片和负极片进行切片，在所述正极片上形成的正极耳与在所述负极片上形成的负极耳位于同一端面，将正极片、隔膜、负极片和隔膜进行叠合，叠合后的所述正极片的正极耳和所述负极片的负极耳在长度方向上留有间距；然后进行卷绕，所述正极片的正极耳与所述负极片的负极耳在卷绕后形成为两个不重叠的环形结构；
（2）、对正极耳和负极耳进行机械揉平，形成圆柱电池卷芯。
6.根据权利要求5所述的圆柱电池卷芯的制造方法，其特征在于：所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的右边，正极耳设于正极片的左边，且负极耳的长度小于正极耳的长度，负极耳先于正极耳卷绕，卷绕后负极耳形成内环，正极耳形成外环。
7.根据权利要求5所述的圆柱电池卷芯的制造方法，其特征在于：所述卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜叠合卷绕而成，其中负极片先于正极片先入卷针卷绕，负极片的涂布区域的长度和宽度均大于正极片的涂布区域的长度和宽度，使得负极片的涂布区域将正极片的涂布区域完全覆盖，负极耳设于负极片的左边，正极耳设于正极片的右边，且负极耳的长度大于正极耳的长度，正极耳先于负极耳卷绕，卷绕后正极耳形成内环，负极耳形成外环。
8.根据权利要求5所述的圆柱电池卷芯的制造方法，其特征在于：所述两个不重叠的环形结构中内环的外圆半径小于外环的内圆半径，其中内环和外环区域为极耳区域，内环和外环之外的区域为非极耳区域。
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2021
- 2021-06-24 CN CN202110706667.3A patent/CN113314763A/zh active Pending
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