CN113871680A - 一种卷绕式电池及其卷绕方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种卷绕式电池及其卷绕方法，涉及卷绕式电池领域。卷绕式电池包括第一电极片、第二电极片和电池壳身，第一电极片和第二电极片重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组，第一电极片的起卷端位于卷绕极组的最里圈，第一电极片的尾端位于卷绕极组的最外圈；卷绕极组位于电池壳身内，且作为负极的第一电极片或第二电极片的尾端与电池壳身内壁连接。卷绕式电池及其卷绕方法能够削弱第二电极与面积有关的弊病，加强第一电极与厚度有关的优势，而且摒弃反极结构，简化工艺及降低操作难度，提高空间利用率，从而提高电池的综合性能。

Description

一种卷绕式电池及其卷绕方法

技术领域

本申请涉及卷绕式电池领域，具体而言，涉及一种卷绕式电池及其卷绕方法。

背景技术

卷绕式电池是将卷绕极组装入电池壳身中，再注入电解液装配而成，其中，卷绕极组是由正极、负极和隔膜卷绕而成。通常情况下，需要尽可能使正极和负极的面积(主要是长度)相当，即将差不多长度的两条电极片卷绕后，卷绕首端位于相对内侧的电极片在卷绕末端还是位于相对内侧。如图1所示，常规的卷绕极组001是将差不多长度的电极片A002和电极片B003进行卷绕而成，在卷绕首端，电极片A002位于电极片B003的内侧，卷绕末端，电极片A002还是位于电极片B003的内侧。因为曲率的影响，两条电极片的正对面积总是不相等，在外侧的一个电极片面积总是大于在内侧的一个电极片，且由于卷绕末端的存在，总有一个电极片位于最外圈，即其朝外的一面没有对应的另一个电极片。

一般而言，根据正负极的活性物质密度、N/P值、电化学反应速率和活性等方面选择哪一个电极片在外侧。例如卷绕式镍氢电池，因负极固相质子扩散慢，希望该电极片的厚度较薄，同时为了应对衰减等问题，希望N/P值可以高一些，因此选择了“内正外负”的卷绕模式，正极是镍电极，负极是金属氢化物电极，因为金属氢化物里面质子扩散更困难，所以选择其作为面积大的负极，即正极的电极片始终位于负极的电极片的相对内侧，使得负极的电极片拥有了较大的正对面积、较薄的厚度以及较高的N/P值。但是对于有些卷绕式电池，在确定选择性能性较好的电极片在外侧，并根据常规的卷绕方式卷绕后会出现性能好的电极片的外侧没有正对另一个电极片的问题，如最外圈的锌电极不存在对应的镍电极、锰电极、碳电极等。而且有可能出现“内负外正”的结构，即正极始终位于作为负极的相对外侧，但是这种“内负外正”的结构与惯常使用的结构相反，即“反极结构”，需要额外造出一个正常的正极端子，才能调整为常规的“正极结构”，工艺复杂且空间利用率低。

因此，目前的卷绕式电池难以获得最佳的综合性能。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种卷绕式电池及其卷绕方法，削弱第二电极与面积有关的弊病，加强第一电极与厚度有关的优势，而且摒弃反极结构，从而提高电池的综合性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种卷绕式电池，其包括第一电极片、第二电极片和电池壳身，第一电极片和第二电极片重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组，第一电极片的起卷端位于卷绕极组的最里圈，第一电极片的尾端位于卷绕极组的最外圈；卷绕极组位于电池壳身内，且作为负极的第一电极片或第二电极片的尾端与电池壳身内壁连接。

在上述实现过程中，卷绕式电池表现为第一电极片的起卷端在内圈，第一电极片的卷绕尾端又在外圈，卷绕后形成完整的第一电极片包围第二电极片的结构，使得第二电极片的所有活性区域均有对应的第一电极片，即第二电极片所有活性区域都能被良好利用，避免第二电极片因没有对应第一电极片的区域而利用率低，或者需要反极结构而不能保证所有第二电极片的区域均有对应的第一电极片的现象。基于上述卷绕结构的电池，作为负极的第一电极片或第二电极片的尾端与电池壳身内壁连接，该电池单体表现为电池壳身极性为负极，即非“反极结构”，可操作性高且成本更低，避免因反极结构可操作性低及空间利用率低的缺陷。

在一种可能的实现方式中，第一电极片比第二电极片的长度更长；第一电极片比第二电极片的性能更稳定和/或降低厚度收益更大和/或成本更低，和/或，第二电极片比第一电极片更需要降低因正对区域和非正对区域引起的极化不均和/或利用率不均和/或极片活性物质迁移形变。

在上述实现过程中，卷绕式电池具有完整的第一电极片包围第二电极片的结构，第一电极片比第二电极片的长度更长(实际卷绕定位下来，往往是长度差是最外圈的一圈+最内圈的半圈)，即面积更大，且第一电极片比第二电极片的性能更稳定和/或降低厚度收益更大和/或成本更低等优势，就能削弱跟电极面积有关的弊病，加强跟电极面积有关的优势。

在一种可能的实现方式中，第一电极片为镍电极、锰电极或碳电极；第二电极为锌电极、铝电极或锂电极。

在上述实现过程中，镍电极、锰电极和碳电极的综合性能优于锌电极、铝电极和锂电极的综合性能，形成的卷绕式电池能够获得较佳的综合性能。

在一种可能的实现方式中，卷绕式电池为卷绕式锌镍二次电池，其中第一电极片为镍电极，第二电极片为锌电极；

卷绕式电池为卷绕式锌锰二次电池，其中第一电极片为锰电极，第二电极片为锌电极；

卷绕式电池为卷绕式锌碳二次电池，其中第一电极片为碳电极，第二电极片为锌电极；

卷绕式电池为卷绕式镍氢电池，其中第一电极片为镍电极，第二电极片为金属氢化物电极；

卷绕式电池为卷绕式铝锰电池，其中第一电极片为锰电极，第二电极片为铝电极；

卷绕式电池为卷绕式锂锰电池，其中第一电极片为锰电极，第二电极片为锂电极；

卷绕式电池为卷绕式锂电容电池，其中第一电极片为石墨电极，第二电极片为碳电极。

在上述实现过程中，由于卷绕式锌镍二次电池中的锌电极需要较小的面积(即较短的长度)来缓解电极溶解迁移，本申请实施例的卷绕式锌镍二次电池选择第一电极片为镍电极，第二电极片为锌电极能够获得较佳的综合性能。由于卷绕式锌锰二次电池中的锰电极需要更低的厚度来确保性能发挥良好，本申请实施例的卷绕式锌锰二次电池选择第一电极片为锰电极，第二电极片为锌电极能够获得较佳的综合性能。

在一种可能的实现方式中，作为正极的第一电极片与电池壳身之间设置有绝缘层；作为负极的第二电极片的末端或侧端引出导电端子与电池壳身连接。

在上述实现过程中，第一电极作为正极时则须与电池壳身之间设置有绝缘结构，绝缘结构既不导电子也不导离子；第二电极作为负极时则须末端或侧端引出导电端子与电池壳身连接，使得电池壳身极性表现为负极，确保形成非反极结构，规避反极结构。

在一种可能的实现方式中，还包括吸液膜和绝缘层，吸液膜、绝缘层和第一电极片、第二电极片重叠在一起，并卷绕成卷绕极组。

在上述实现过程中，吸液膜用于吸纳和储存一定量的电解液，绝缘层用于隔绝负极，防止电池短路。

在一种可能的实现方式中，绝缘层是指既不导电子也不导离子的绝缘隔绝带，当第一电极片为正极时，采用绝缘层隔绝于第一电极片最外圈与电池壳身内壁之间；当第一电极片为负极时，可选采用绝缘层隔绝于第一电极片最外圈与电池壳身内壁之间。

第二方面，本申请实施例提供了一种卷绕式电池的卷绕方法，其包括以下步骤：

根据卷绕式电池作为正极和负极的电极的性能要求，选择性能需要更稳定和/或降低厚度带来的收益更大和/或成本更低和/或与面积相关的优势更需要加强的电极作为第一电极片，其余的电极为第二电极片；

将第一电极片和第二电极片重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组，控制第一电极片的起卷端位于卷绕极组的最里圈，第一电极片的尾端位于卷绕极组的最外圈；

将卷绕极组装入电池壳身内，使作为负极的第一电极片或第二电极片的尾端与电池壳身内壁连接。

在上述实现过程中，选择性能需要更稳定和/或厚度需要更小和/或成本更低和/或与面积相关的优势更需要加强的电极作为第一电极片，其余的电极为第二电极片，能够削弱跟电极面积有关的弊病，加强跟电极面积有关的优势；使作为负极的第一电极片或第二电极片的尾端与电池壳身内壁连接形成非反极结构，摒弃反极结构，从而提高电池的综合性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中的卷绕极组的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种卷绕式电池的结构示意图；

图3为图2中的卷绕极组的结构示意图；

图4为图2中的卷绕极组另一视角的结构示意图。

图标：001-卷绕极组；002-电极片A；003-电极片B；100-卷绕式电池；110-卷绕极组；111-第一电极片；112-第二电极片；113-复合隔膜；120-电池壳身。

具体实施方式

发明人在探索现有卷绕式电池的过程中发现：

对于碱锰电池，锰电极的反应阻抗过大，而锌电极的密度、比容量、反应活性均占优势，为了更好的发挥锰电极的性能，采用了“内负外正”的结构，即作为正极的锰电极始终位于作为负极的锌电极的相对外侧，降低了锰电极的厚度。但是这种“内负外正”的结构为“反极结构”，需要额外造出一个正常的正极端子，才能将其从外观形式上调整为常规结构以符合使用者的习惯，如此不但增加了操作难度和成本，也降低了电池内空间的利用率，即降低了能量密度。

对于镍锌电池，锌电极的比容量、密度、倍率性能等均优于镍电极，然而常规的“内正外负”结构，即作为负极的锌电极始终位于作为正极的镍电极的相对外侧，造成镍电极厚、锌电极薄的现状，不但有违正负极的性能特性，也造成了锌电极最外圈朝外一侧活性物质的利用率低，甚至因为利用不上而接近化成前的状态，更容易溶解迁移，造成后患。

另一方面，基于锌电极有较显著的溶解迁移而使得电极变形、活性物质流失等弊病，希望负极面积小一些，但是基于空间利用率等问题，小型圆柱形卷绕式镍锌电池，如AA、AAA型电池，不便于采用“内负外正”的结构，大型圆柱形卷绕式镍锌电池，如C、D、F型电池，虽然可以采用“内负外正”的反极结构，且由于一般此类电池用作工业品的组合电池，组合后有单独的正负极端子引出，无需担心单体电池反极而不符合人们的习惯问题，但因为反极结构只能解决卷绕末端负极在外侧的问题，起卷端的内负外正关系使得内侧依然是负极“朝外”，因为卷绕针有一定的直径，如2～10mm，卷绕完毕卷绕针抽出后，围绕卷绕针形成的中空的中心孔，而处于最靠近中心孔的一圈就是负极，即此圈负极内侧一面没有对应正极，几乎没利用上的问题依然没有彻底解决。虽然卷绕针直径远小于电池直径，即没有良好利用的一侧，其面积大幅削减，如D型电池，其卷绕极组最外圈直径约30mm，以卷绕针直径6mm为例，“内负外正”相比“内正外负”结构，没有良好利用的一侧，其面积下降了80％，综合考虑极片厚度变化和中心孔附近曲率大的影响，则实际下降额度可能只有约60～70％，且两个直径之比越小，则面积下降额度越低，即问题解决程度越低。

基于上述分析，发明人探索出一种卷绕式电池及其卷绕方法，利用特定的卷绕结构，彻底解决目标电极的最外侧或最内侧没有正对另一个电极的问题，如锌电极存在没有对应镍电极、锰电极、碳电极等的问题；同时摒弃反极结构，提高空间利用率和电池能量密度；简化工艺，提高可操作性，使得无论小型的AAA、AA电池，还是较大型的C型、D型、F型电池均能有效操作。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

首先，参见图2-图4所示，本申请实施例提供一种卷绕式电池100的卷绕方法，其包括以下步骤：

S1、根据卷绕式电池100作为正极和负极的电极的性能要求，选择性能需要更稳定和/或降低厚度带来的收益更大和/或成本更低和/或与面积相关的优势更需要加强的电极作为第一电极片111，其余的电极为第二电极片112。

本申请中关于第一电极片111和第二电极片112的选择与现有技术中关于电极片的设计并不冲突。简而言之就是，原本的正极和负极中，谁变更薄收益更大，就作为第一电极片111，谁做更大成本更高或难度更高，就作为第二电极片112，谁没有正对的区域利用率更低或负面影响更大，谁就作为第二电极片112。在实际应用时，上述哪个因素是最重要的影响因子，就以哪个因素作为判断标准，比如锌镍二次电池里是锌电极负面影响最致命，恰好镍电极做得更薄性能收益又更大，因此镍电极作为第一电极片111，锌电极作为第二电极片112。

通常情况下，第一电极片111，一般指正极和负极这两个电极中更稳定的电极和/或者更需要降低厚度的电极和/或成本更低的电极和/或与面积相关的优势需要加强的电极，包含但不限于镍电极、锰电极、碳电极等。第二电极片112，一般指正极和负极这两个电极中更不稳定的电极和/或者更不需要降低厚度的电极和/或成本更高的电极和/或与面积相关的弊病需要削弱的电极，包含但不限于锌电极、铝电极、锂电极等。

S2、将第一电极片111和第二电极片112重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组110，通常是绕着一定直径的卷绕针进行卷绕，成型后再取出卷绕针，控制第一电极片111的起卷端位于卷绕极组110的最里圈，第一电极片111的尾端位于卷绕极组110的最外圈。

需要说明的是，第一电极片111的起卷端在内圈，指除隔膜和其它辅助器件外，对于确定的两个电极：第一电极片111和第二电极片112，呈现第一电极片111比第二电极片112在径向方向上更靠近卷绕针的相对位置关系；第一电极片111的卷绕尾端在外圈，指除隔膜和其它辅助器件外，对于确定的第一电极片111和第二电极片112，呈现第一电极片111比第二电极片112在径向方向上更远离卷绕针的相对位置关系。

S3、将卷绕极组110装入电池壳身120内，电池壳身120为良导体，使作为负极的第一电极片111或第二电极片112的尾端与电池壳身120内壁连接。第一电极片111为正极时，则正极最外圈与电池壳身120内壁之间绝缘，同时负极引出导电末端与电池壳身120内壁连接，第一电极片111为负极时，则第一电极片111的最外圈与电池壳身120内壁可以直接连接，即可以不需要绝缘层，也可以设置绝缘层，避免电极与壳身内壁直接接触有负面影响，如引发更多的副反应。

上述卷绕式电池100的卷绕方法适用于所有涉及一个电极利用率需提升、跟电极面积有关的弊病需要削弱或另一个电极厚度需要降低、与面积相关的优势需要加强的电池，如常见的卷绕式锌镍二次电池、卷绕式锌锰二次电池。该卷绕式电池100的卷绕方法能够提高锌镍、锌锰等二次电池的综合性能，增加可操作性，降低工艺复杂程度和生产成本，推动锌基电池的产业化程度，同时为新兴的其它电池提供解决方案，如卷绕式铝电池、卷绕式锂电池等。

另外，请参看图2-图4所示，本申请实施例还提供的一种卷绕式电池100，其采用上述的卷绕方法制得，具体包括第一电极片111、第二电极片112和电池壳身120，电池壳身120为良导体，第一电极片111和第二电极片112重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组110，第一电极片111的起卷端位于卷绕极组110的最里圈，第一电极片111的尾端位于卷绕极组110的最外圈；卷绕极组110位于电池壳身120内，且作为负极的第一电极片111或第二电极片112的尾端与电池壳身120内壁连接。

由于是第一电极片111完全包围第二电极片112的结构，因此第一电极片111比第二电极片112的长度更长，面积更大；通常情况下，第一电极片111和第二电极片112均为长条形，且宽度相等或接近，并沿长度方向卷绕在一起，因此，第一电极片111的长度比第二电极片112的长度更长。基于上述卷绕方法中确定第一电极片111和第二电极片112的方式，第一电极片111比第二电极片112的性能更稳定和/或降低厚度收益更大和/或成本更低，和/或，第二电极片112比第一电极片111更需要降低因正对区域和非正对区域引起的极化不均和/或利用率不均和/或极片活性物质迁移形变。比如，第一电极片111为镍电极、锰电极或碳电极；第二电极为锌电极、铝电极或锂电极。

作为一些可选的实施方式：卷绕式电池100为卷绕式锌镍二次电池，其中第一电极片111为镍电极，第二电极片112为锌电极；卷绕式电池100为卷绕式锌锰二次电池，其中第一电极片111为锰电极，第二电极片112为锌电极；卷绕式电池100为卷绕式锌碳二次电池，其中第一电极片111为碳电极，第二电极片112为锌电极；卷绕式电池100为卷绕式镍氢电池，其中第一电极片111为镍电极，第二电极片112为金属氢化物电极；卷绕式电池100为卷绕式铝锰电池，其中第一电极片111为锰电极，第二电极片112为铝电极；卷绕式电池100为卷绕式锂锰电池，其中第一电极片111为锰电极，第二电极片112为锂电极；卷绕式电池100为卷绕式锂电容电池，其中第一电极片111为石墨电极(锂电极)，第二电极片112为碳电极(正极)。

为了形成非反极结构，作为正极的第一电极片111与电池壳身120之间设置有绝缘层；作为负极的第二电极片112的末端或侧端引出导电端子与电池壳身连接，也就是说，如果第一电极片111在电池里极性表现为正极，第二电极片112表现为负极时，则第一电极片111需与电池壳身之间绝缘，一种是用绝缘带隔绝于第一电极片111和电池壳身之间，该绝缘带既不导电子也不导离子，一种绝缘带为PP、PE、PVC、PA、PET、橡胶等无孔薄膜，优选其中一侧带有粘性，且带粘性一侧朝向靠近第一电极片111一侧，不带粘性一侧朝向电池壳身内壁一侧；同时被最外圈的第一电极片111包围的第二电极片112通过导电端子与电池壳身连接，从而使得电池壳身极性表现为负极。

另外，如果刚好第一电极片111在电池里极性表现为负极，第二电极片112表现为正极时，可以直接使第一电极片111的末端与电池壳身连接，由于第二电极片112被包裹，可以无需进行绝缘处理。

为了形成完整的卷绕式电池100，还包括吸液膜和绝缘层，吸液膜、绝缘层和第一电极片111、第二电极片112重叠在一起，并卷绕成卷绕极组110。吸液膜，可以吸纳和储存一定量的电解液，供应第一电极片111最外圈朝外一侧正常反应，吸液膜不一定需要同正常第一电极片111和第二电极片112之间的隔膜一样，能稳定吸纳电解液者即可。第一电极片111与电池壳身120内壁之间可以有吸液膜存在，吸液膜和绝缘层形成复合隔膜113，如果第一电极片111表现为正极，则在外圈的相对位置关系在径向方向上从内而外依次为第一电极片111、吸液膜、绝缘层、电池壳身120内壁。

为了保证绝缘层的绝缘效果，可以利用绝缘层对负极进行可靠封装，具体结构为：绝缘层是由一片绝缘膜对折形成的两层绝缘层，作为负极的第一电极片111或第二电极片112位于两层绝缘层之间，两层绝缘层除了对折边之外的边缘超出作为负极的第一电极片111或第二电极片112对应的边缘，并复合在一起形成密闭的封装结构。

绝缘层是指既不导电子也不导离子的绝缘隔绝带，当第一电极片111是正极时，为了跟电池壳身120绝缘，必须在正极最外圈和电池壳身120之间设置的绝缘层，因为电池壳身120连接了负极，所以必须采用既不导电子也不导离子的绝缘层，在实际操作中，就是正极末端朝外对着电池壳身120内壁的那个区域，用绝缘胶带或绝缘涂层覆盖住，跟用于密闭电极的微孔膜可以是不同的结构，因为微孔膜是导离子不导电子，此时的第二电极片112，依然可以通过微孔膜密闭。当第一电极片111为负极时，或可选择用绝缘层隔绝于第一电极片111最外圈与电池壳身120内壁之间。

本申请实施例的卷绕式电池100具有以下优点：

1、提升第一电极片111综合性能，如镍电极的克容量发挥、寿命提升；提升第二电极片112的利用率，并削弱弊病，如锌电极的溶解迁移问题，提升电池寿命，循环寿命等。

2、提升空间利用率，提升电池的能量密度，即其中一个电极改善了利用率可以相应降低填入量，另一个电极改善了性能发挥并且有更多空间可以提高填入量，一般提高了填入量的电极即体现电池容量的电极；

3、操作更加方便，成本更加低廉，且从封装完成的电池来看，始终保持正常的电池壳身120是负极的结构，无论是小型的AAA、AA型电池，还是较大的SC型、D型、F型都能有效操作。

实施例1

参见图2-图4所示，本实施例提供一种卷绕式电池100，其以氧化锌的混合活性物质涂覆于导电基体铜带上制作的锌电极为负极，负极尺寸为96×45×0.30mm，尾端裸露的基体铜带尺寸30×45×0.08mm作为导电端子；以球形氢氧化亚镍涂覆于导电基体泡沫镍上制作的镍电极为正极，正极尺寸为120×45×0.45mm；微孔膜为0.06mm厚PP薄膜，吸液膜为0.10mm厚磺化PP/PE复合无纺布纤维薄膜。

以正极作为第一电极片111，以负极作为第二电极片112，以微孔膜和纤维膜二层叠加作为第一电极片111和第二电极片112之间的复合隔膜113，其中微孔膜作为绝缘层，纤维膜充当吸液膜。起卷端第一电极片111在内侧，同时卷绕末端第一电极片111在外侧，卷绕完成后，在径向方向上，第一电极片111最末端与第二电极片112活性物质覆盖区域最末端即与裸露的基体铜带的交界线基本齐平，即第二电极片112所有覆盖有活性物质的区域均对应有第一电极片111，同时吸液膜覆盖第一电极片111全部区域，即卷绕尾端第一电极片111最外圈朝外一侧覆盖有吸液膜。

卷绕完成后，以45×47×0.03mm的带橡胶胶水的PP绝缘薄膜包裹极组外圈进行绝缘和密封，只留第二电极片112尾端裸露的基体铜带伸出来作为导电端子，将该极组塞入电池壳身120内，导电端子与电池壳身120内壁接触导电，电池壳身120即与第二电极片112相连，即电池壳身120极性为负极。

注入某种确定的电解液一定量，封装，制成50AA型锌镍电池进行测试。

对比例1

本对比例提供一种卷绕式电池，其与实施例1的结构类似：以氧化锌的混合活性物质涂覆于导电基体铜带上制作的锌电极为负极，负极尺寸为134×45×0.27mm；以球形氢氧化亚镍涂覆于导电基体泡沫镍上制作的镍电极为正极，正极尺寸为110×45×0.48mm；微孔膜为0.06mm厚PP薄膜，纤维膜为0.10mm厚磺化PP/PE复合无纺布薄膜。

以正极作为电极片A，以负极作为电极片B，以微孔膜和纤维膜二层叠加作为电极片A和电极片B之间的复合隔膜。以起卷端正极在内侧，同时卷绕末端负极在外侧，卷绕完成后，在径向方向上，每一圈正极外侧，总有一圈负极与之对应，即负极最外圈朝外一侧，没有正极与之对应。将该极组塞入电池壳身，电池壳身即与负极直接相连，即电池壳身极性为负极。额外的，为了消除电池壳身内壁镀镍层对负极的负面影响，还需在负极外圈和电池壳身内壁之间再添加一侧导电层导电，一般该导电层为铜箔，成本较高。

注入某种确定的电解液一定量，封装，制成50AA型锌镍电池进行测试。

对实施例1和对比例1的卷绕式电池进行测试，结果如表1所示：

表1实施例1和对比例1的结果对比

由表1可以看出：

①实施例1的正极可以实现更低的厚度、更高的填入量，较薄的正极厚度使得最外圈朝外一侧利用率不但没有影响反而因为厚度降低而更利于克容量发挥，这能进一步提升电池容量，更薄的正极使得其性能提升，可以多注入电解液而不漏液，此二者有助于电池循环寿命的提升。

②实施例1的负极利用率提升，所有填入的负极活性物质均被良好利用到，因此可以降低活性物质填充量而不影响性能，同时削减的负极降低了额外电解液的消耗，有助于电池循环寿命的提升。

③实施例1的负极面积大幅下降，削弱了溶解迁移的弊病，有助于电池循环寿命的提升。

④实施例1的极组外圈用绝缘胶带，相比导电铜箔，操作更方便，成本更低廉。

因此，本申请实施例的卷绕方法可以提升镍锌电池活性物质利用率，实现更高的电池容量和能量密度，并从多个层面助力循环寿命提升，同时操作更加方便，成本更加低廉。

综上所述，本申请实施例的卷绕式电池及其卷绕方法，削弱第二电极与面积有关的弊病，加强第一电极与厚度有关的优势，而且摒弃反极结构，简化工艺及降低操作难度，提高空间利用率，从而提高电池的综合性能。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种卷绕式电池，其特征在于，其包括第一电极片、第二电极片和电池壳身，所述第一电极片和所述第二电极片重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组，所述第一电极片的起卷端位于所述卷绕极组的最里圈，所述第一电极片的尾端位于所述卷绕极组的最外圈；所述卷绕极组位于所述电池壳身内，且作为负极的所述第一电极片或所述第二电极片的尾端与所述电池壳身内壁连接。

2.根据权利要求1所述的卷绕式电池，其特征在于，所述第一电极片比第二电极片的长度更长；所述第一电极片比所述第二电极片的性能更稳定和/或降低厚度收益更大和/或成本更低，和/或所述第二电极片比所述第一电极片更需要降低因正对区域和非正对区域引起的极化不均和/或利用率不均和/或极片活性物质迁移形变。

3.根据权利要求1或2所述的卷绕式电池，其特征在于，所述第一电极片为镍电极、锰电极或碳电极；所述第二电极为锌电极、铝电极或锂电极。

4.根据权利要求1或2所述的卷绕式电池，其特征在于，所述卷绕式电池为卷绕式锌镍二次电池，其中所述第一电极片为镍电极，所述第二电极片为锌电极；

所述卷绕式电池为卷绕式锌锰二次电池，其中所述第一电极片为锰电极，所述第二电极片为锌电极；

所述卷绕式电池为卷绕式锌碳二次电池，其中所述第一电极片为碳电极，所述第二电极片为锌电极；

所述卷绕式电池为卷绕式镍氢电池，其中所述第一电极片为镍电极，所述第二电极片为金属氢化物电极；

所述卷绕式电池为卷绕式铝锰电池，其中所述第一电极片为锰电极，所述第二电极片为铝电极；

所述卷绕式电池为卷绕式锂锰电池，其中所述第一电极片为锰电极，所述第二电极片为锂电极；

所述卷绕式电池为卷绕式锂电容电池，其中所述第一电极片为石墨电极，所述第二电极片为碳电极。

5.根据权利要求1所述的卷绕式电池，其特征在于，作为正极的第一电极片与电池壳身之间设置有绝缘层；作为负极的所述第二电极片的末端或侧端引出导电端子与电池壳身连接。

6.根据权利要求1所述的卷绕式电池，其特征在于，还包括吸液膜和绝缘层，所述吸液膜、所述绝缘层和第一电极片、第二电极片重叠在一起，并卷绕成所述卷绕极组。

7.根据权利要求6所述的卷绕式电池，其特征在于，所述绝缘层是指既不导电子也不导离子的绝缘隔绝带，当第一电极片为正极时，采用绝缘层隔绝于第一电极片最外圈与电池壳身内壁之间；当第一电极片为负极时，可选采用绝缘层隔绝于第一电极片最外圈与电池壳身内壁之间。

8.一种卷绕式电池的卷绕方法，其特征在于，其包括以下步骤：

根据卷绕式电池作为正极和负极的电极的性能要求，选择性能需要更稳定和/或降低厚度带来的收益更大和/或成本更低和/或与面积相关的优势更需要加强的电极作为第一电极片，其余的电极为第二电极片；

将第一电极片和第二电极片重叠在一起，并由起卷端向尾端卷绕成圆柱形的卷绕极组，控制所述第一电极片的起卷端位于所述卷绕极组的最里圈，所述第一电极片的尾端位于所述卷绕极组的最外圈；

将所述卷绕极组装入电池壳身内，使作为负极的所述第一电极片或所述第二电极片的尾端与所述电池壳身内壁连接。

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