CN114006076A - 电芯、电池及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，提供一种电芯、电池及车辆，其中，电芯包括由间隔设置的第一极片和第二极片卷绕形成的卷绕结构，所述第一极片的电极性与所述第二极片的电极性相反，所述第一极片和所述第二极片之间设置有隔离层；所述第一极片和所述第二极片均包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层，所述第一极片的所述集流体上具有未设置所述活性物质层的第一空白区，所述第一空白区位于所述卷绕结构的最外层的外表面。如此设置，解决了现有技术中卷绕结构的电池在放电过程中存在的散热效果差的问题。

Description

电芯、电池及车辆
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯、电池及车辆。
背景技术
随着电动车的普及，对电池充放电功率的要求日益提高，功率的增加意味着电池充放电倍率和电芯发热功率的增加，发热量增加，对电池的安全性以及使用寿命影响极大，对电池的散热性能提出更高要求。
而现有技术中的卷绕电池一般将分别涂覆有正极材料和负极材料的正极片和负极片用隔膜分隔，卷设呈卷绕结构后，经压实入壳封装。在电池放电过程中，存在散热效果差的问题。
因此，如何解决现有技术中卷绕结构的电池在放电过程中存在的散热效果差的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明提供一种电芯、电池及车辆，用以解决现有技术中卷绕结构的电池在放电过程中存在的散热效果差的缺陷。
本发明提供一种电芯，包括由间隔设置的第一极片和第二极片卷绕形成的卷绕结构，所述第一极片的电极性与所述第二极片的电极性相反，所述第一极片和所述第二极片之间设置有隔离层；
所述第一极片和所述第二极片均包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层，所述第一极片的所述集流体上具有未设置所述活性物质层的第一空白区，所述第一空白区位于所述卷绕结构的最外层的外表面。
集流体一般为金属材质，集流体上的第一空白区与外壳的内表面直接接触，能够加快电芯表面温度聚集速度以及电芯表面与外壳之间的热交换速度，能够提高电池的散热能力，解决了现有技术中卷绕结构的电池在放电过程中存在的散热效果差的问题。
根据本发明提供的一种电芯，所述活性物质层包括正极活性物质层和负极活性物质层，
所述第一极片和所述第二极片，其中一者的所述集流体的表面上设置有所述正极活性物质层，另一者的所述集流体的表面上设置有所述负极活性物质层。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极片的所述集流体的第一面均未设置所述活性物质层，所述第一面为所述第一空白区所在的表面；
所述第一极片的所述集流体的第二面涂覆有所述正极活性物质层，所述第二面与所述第一空白区所在的表面相对设置。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极片包括单面涂覆段和双面涂覆段，所述双面涂覆段的所述集流体相对的两表面均涂覆有所述正极活性物质层，所述单面涂覆段的所述集流体上与所述第一空白区相对的一面涂覆有所述正极活性物质层。
根据本发明提供的一种电芯，所述第二极片的所述集流体相对的两表面均涂覆有所述负极活性物质层。
根据本发明提供的一种电芯，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第一极片电连接，所述第二极耳与所述第二极片电连接。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极耳和所述第二极耳均间隔设置有多个，多个所述第一极耳在所述卷绕结构上重叠设置形成第一极耳组，多个所述第二极耳在所述卷绕结构上重叠设置形成第二极耳组。
设置多个第一极耳和第二极耳，减小了第一极片上的电子移动至第一极耳的距离，减小了第二极片上的电子移动至第二极耳的距离，有效地减小了电芯的内阻，增强了电芯的过流能力，有利于提升充放电功率。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极耳和所述第二极耳均间隔设置有多个，多个所述第一极耳在所述卷绕结构上形成至少两个第一极耳组，多个所述第二极耳在所述卷绕结构上形成至少两个第二极耳组。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极耳组和所述第二极耳组成对设置，每对所述第一极耳组和所述第二极耳组所在直线与所述卷绕结构的轴线平行。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极耳组和所述第二极耳组分别位于所述卷绕结构的两端，
或，所述卷绕结构的两端均同时设置有所述第一极耳组和所述第二极耳组。
根据本发明提供的一种电芯，所述第一极耳组设置有多对，每对所述第一极耳组分别位于所述卷绕结构的两端，且每对所述第一极耳组所在直线与所述卷绕结构的轴线平行；
所述第二极耳组设置有多对，每对所述第二极耳组分别位于所述卷绕结构的两端，且每对所述第二极耳组所在直线与所述卷绕结构的轴线平行。
本发明还提供一种电池，包括外壳和电芯，所述电芯封装于所述外壳的内部，所述电芯为如上述的电芯，所述电芯的外表面与所述外壳的内表面接触。
本发明还提供一种车辆，包括如上所述的电池。
本发明提供的电芯中，卷绕结构的最外层的外表面为集流体上没有设置活性物质层的第一空白区，将电芯封装于外壳、形成电池时，电芯的外表面与外壳的内表面接触。集流体一般为金属材质，集流体上的第一空白区与外壳的内表面直接接触，能够加快电芯表面温度聚集速度以及电芯表面与外壳之间的热交换速度，能够提高电池的散热能力，解决了现有技术中卷绕结构的电池在放电过程中存在的散热效果差的问题。
进一步，在本发明提供的电池中，由于具备如上所述的电芯，因此同样具备如上所述的各种优势。
进一步，在本发明提供的车辆中，由于具备如上所述的电池，因此同样具备如上所述的各种优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，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是本发明提供的电池的剖视图；
图2是图1中I的放大图；
图3是本发明提供的第一极耳在第一极片上分布位置示意图；
图4是本发明提供的电芯的结构示意图一；
图5是本发明提供的电芯的结构示意图二；
图6是本发明提供的电芯的结构示意图三；
附图标记：
1：第一极片； 2：第二极片； 3：卷绕结构；
4：隔离层； 5：正极活性物质层； 6：负极活性物质层；
7：第一极耳； 8：第一极耳组； 9：第二极耳组；
10：外壳； 11：第一集流体； 12：第二集流体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
下面结合图1至图6描述本发明的电芯。
如图1至图6所示，本发明实施例提供的电芯，包括第一极片1、第二极片2和隔离层4，所述第一极片1和所述第二极片2层叠间隔设置，经卷绕形成卷绕结构3。
第一极片1的电极性与第二极片2的电极性相反，其中一者为正极片，另一者为负极片。在第一极片1和第二极片2之间设置有隔离层4，用于防止第一极片1和第二极片2相接触，从而避免内部短路问题。
上述第一极片1和第二极片2均包括集流体和设置于集流体表面的活性物质层，在第一极片1的集流体上具有第一空白区，第一空白区没有设置任何活性物质层，且第一空白区位于卷绕结构3的最外层的外表面。
将本实施例中的电芯封装于外壳10、形成电池时，电芯的外表面与外壳10的内表面接触。集流体一般为金属材质，集流体上的第一空白区与外壳10的内表面直接接触，能够加快电芯表面温度聚集速度以及电芯表面与外壳10之间的热交换速度，能够提高电池的散热能力，解决了现有技术中卷绕结构的电池在放电过程中存在的散热效果差的问题。
上述活性物质层包括正极活性物质层5和负极活性物质层6，第一极片1和第二极片2中的一者的集流体的表面上设置有正极活性物质层5，形成正极片，另一者的集流体的表面上设置有负极活性物质层6，形成负极片。
上述第一极片1既可以是正极片，也可以是负极片，具体可以根据实际情况进行选择，此处不作具体限定。当第一极片1为正极片时，第二极片2须为负极片；当第一极片1为负极片时，第二极片2须为正极片。
上述第一极片1的集流体为第一集流体11，可以选用铝箔，第二极片2的集流体为第二集流体12，可以选用铜箔。
上述隔离层4的材质可以为聚丙烯。
上述正极活性物质层5可以由磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂组成，上述负极活性物质层6可以由石墨、钛酸锂组成。
以第一极片1为正极片，第二极片2为负极片为例，对第一极片1和第二极片2的结构进行阐述。
上述第一极片1可以为单面涂覆的形式，在第一集流体11的第一面的整面均不设置活性物质层，在第二面涂覆正极活性物质层5。上述第一集流体11的第一面为第一空白区所在的表面，第二面为第一集流体11上与第一空白区相对的表面，即第一集流体11的第一面与第二面相对设置。
上述第一极片1也可以设置为单面涂覆和双面涂覆相结合的形式，具体来说，第一极片1包括单面涂覆段和双面涂覆段，双面涂覆段的第一集流体11的相对的两表面均涂覆有正极活性物质层5，单面涂覆段的正极活性物质层5设置在第一集流体11上与第一空白区相对的一面。
对于第二集流体12表面的涂覆情况没有特殊要求，可以在第二集流体12相对的两表面均涂覆有负极活性物质层6。
本发明实施例中的电芯还包括第一极耳7和第二极耳，第一极耳7与第一极片1电连接，第二极耳与第二极片2电连接。
具体来说，上述第一极耳7和第二极耳均为金属材质，可以在第一极片1和第二极片2上设置第二空白区，用于与第一极耳7和第二极耳电连接。
第一极耳7与第一极片1上的第二空白区接触，并通过焊接固定，从而实现第一极耳7与第一极片1之间的电连接。
第二极耳与第二极片2上的第二空白区接触，并通过焊接固定，从而实现第二极耳与第二极片2之间的电连接。
在第一极片1上间隔设置有多个第一极耳7，相邻第一极耳7之间具有一定间距。在第二极片2上间隔设置有多个第二极耳，相邻第二极耳之间具有一定间距。
通过控制各个第一极耳7在第一极片1上的间距以及第二极耳在第二极片2上的间距，使得第一极片1和第二极片2经卷绕形成卷绕结构3后，多个第一极耳7在卷绕结构3上重叠设置，形成第一极耳组8；多个第二极耳在卷绕结构3上重叠设置，形成第二极耳组9。
设置多个第一极耳7和第二极耳，减小了第一极片1上的电子移动至第一极耳7的距离，减小了第二极片2上的电子移动至第二极耳的距离，有效地减小了电芯的内阻，增强了电芯的过流能力，有利于提升充放电功率。
对于第一极耳7和第二极耳在第一极片1和第二极片2上的连接位置的确定，可以在连接第一极耳7和第二极耳之前，先将第一极片1、隔离层4和第二极片2预先卷绕形成卷绕结构3，根据第一极耳组8和第二极耳组9的预设位置，在卷绕结构3的端部做标记，然后将卷绕结构3展开，在第一极片1和第二极片2的标记位置处连接相应的第一极耳7或第二极耳即可。
通过控制各个第一极耳7在第一极片1上的间距以及第二极耳在第二极片2上的间距，也可以使多个第一极耳7在卷绕结构3上形成至少两个第一极耳组8，多个第二极耳在卷绕结构3上形成至少两个第二极耳组9。
上述第一极耳组8和第二极耳组9成对设置，每对第一极耳组8和第二极耳组9所在直线与卷绕结构3的轴线平行。
具体来说，可以使第一极耳组8和第二极耳组9分别位于卷绕结构3的两端，在卷绕结构3的一端只形成第一极耳组8，在卷绕结构3的另一端只形成第二极耳组9，参照图4。
也可以使卷绕结构3的两端同时形成有第一极耳组8和第二极耳组9，呈同极斜对设置，参照图5。
还可以将第一极耳组8设置多对，将第二极耳组9设置多对。每对第一极耳组8分别位于卷绕结构3的两端，且每对第一极耳组8所在直线与卷绕结构3的轴线平行。每对第二极耳组9分别位于卷绕结构3的两端，且每对第二极耳组9所在直线与卷绕结构3的轴线平行。第一极耳组8和第二极耳组9呈同极正对设置，参照图6。
对于第一极耳组8和第二极耳组9的分布形式，可以根据电芯组成模组时的连接需求确定。
另一方面，本发明实施例还提供一种电池，包括外壳10和上述任一实施例提供的电芯，电芯封装于外壳10的内部，且电芯的外表面与外壳10的内表面接触。本实施例中的电池，由于电芯的外表面为集流体上没有涂覆活性物质层的第一空白区，第一空白区与外壳10的内表面直接接触，加快了电芯表面温度聚集速度以及电芯表面与外壳10之间的热交换速度，提高了电池的散热能力。本发明实施例中的电池的有益效果的推导过程与上述电芯的有益效果的推导过程大体类似，故此处不再赘述。
又一方面，本发明实施例还提供一种车辆，包括上述任一实施例提供的电池。上述实施例中的电池具有较强的散热能力，故延长了车辆的使用寿命，提高了车辆的安全性。本发明实施例中的车辆的有益效果的推导过程与上述电池的有益效果的推导过程大体类似，故此处不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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精神和范围。

Claims (13)

1.一种电芯，其特征在于，包括由间隔设置的第一极片和第二极片卷绕形成的卷绕结构，所述第一极片的电极性与所述第二极片的电极性相反，所述第一极片和所述第二极片之间设置有隔离层；
所述第一极片和所述第二极片均包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层，所述第一极片的所述集流体上具有未设置所述活性物质层的第一空白区，所述第一空白区位于所述卷绕结构的最外层的外表面。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述活性物质层包括正极活性物质层和负极活性物质层，
所述第一极片和所述第二极片，其中一者的所述集流体的表面上设置有所述正极活性物质层，另一者的所述集流体的表面上设置有所述负极活性物质层。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一极片的所述集流体的第一面均未设置所述活性物质层，所述第一面为所述第一空白区所在的表面；
所述第一极片的所述集流体的第二面涂覆有所述正极活性物质层，所述第二面与所述第一空白区所在的表面相对设置。
4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一极片包括单面涂覆段和双面涂覆段，所述双面涂覆段的所述集流体相对的两表面均涂覆有所述正极活性物质层，所述单面涂覆段的所述集流体上与所述第一空白区相对的一面涂覆有所述正极活性物质层。
5.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第二极片的所述集流体相对的两表面均涂覆有所述负极活性物质层。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第一极片电连接，所述第二极耳与所述第二极片电连接。
7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳和所述第二极耳均间隔设置有多个，多个所述第一极耳在所述卷绕结构上重叠设置形成第一极耳组，多个所述第二极耳在所述卷绕结构上重叠设置形成第二极耳组。
8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳和所述第二极耳均间隔设置有多个，多个所述第一极耳在所述卷绕结构上形成至少两个第一极耳组，多个所述第二极耳在所述卷绕结构上形成至少两个第二极耳组。
9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳组和所述第二极耳组成对设置，每对所述第一极耳组和所述第二极耳组所在直线与所述卷绕结构的轴线平行。
10.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳组和所述第二极耳组分别位于所述卷绕结构的两端，
或，所述卷绕结构的两端均同时设置有所述第一极耳组和所述第二极耳组。
11.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳组设置有多对，每对所述第一极耳组分别位于所述卷绕结构的两端，且每对所述第一极耳组所在直线与所述卷绕结构的轴线平行；
所述第二极耳组设置有多对，每对所述第二极耳组分别位于所述卷绕结构的两端，且每对所述第二极耳组所在直线与所述卷绕结构的轴线平行。
12.一种电池，其特征在于，包括外壳和电芯，所述电芯封装于所述外壳的内部，所述电芯为如权利要求1至11任一项所述的电芯，所述电芯的外表面与所述外壳的内表面接触。
13.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求12所述的电池。
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