CN114204131A - 一种抗形变卷绕电芯及其制作方法 - Google Patents

一种抗形变卷绕电芯及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述的抗形变卷绕电芯，包括电芯主体，所述电芯主体包括至少两个间隔卷绕形成的异电极性的电极单元；所述电极单元包括卷绕隔膜、以及设在卷绕隔膜一侧的由卷绕隔膜覆盖的卷绕电极；在至少一组相邻电极单元卷绕隔膜间突出于卷绕电极边缘处至少部分设有至少部分可塑支撑件，该可塑支撑件受热压后形变并向周围扩散填充卷绕隔膜间突出于该卷绕电极边缘处，以实现卷绕隔膜边缘填充紧实抗形变。本发明中可塑支撑件发生塑性形变填充空隙，以实现改进现有的电芯主体的头部和尾部结构薄弱，容易受外力影响发生形变的缺陷。同时可塑支撑件在受到压制后，产生粘接力，紧固连接相邻的隔膜，结构连接强度高。

Description

一种抗形变卷绕电芯及其制作方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种抗形变卷绕电芯及其制作方法。
背景技术
通常电池电芯主体的制作方式包括叠片与卷绕，叠片制作方法生产的电池形状多样化如，圆形、方形、扇形、U形等，在高倍率放电上具有优势；卷绕制作方法一般生产方形或圆柱形电池，在容量上有优势。
现有的卷绕电芯主体为了克服锂离子电池成品后在运输、模组组装等过程中容易出现卷芯晃动现象，导致卷芯受到帽盖、外壳内壁及底部的相对位移所造成的结构稳定性破坏，严重时会使得电池在使用过程中出现安全隐患等问题，例如公开号为CN106410265A主题为一种圆柱型锂离子电池的中国发明专利，采用在电芯主体卷绕末端的表面设有可在设定温度范围的加热作用下变为熔融状态的热熔胶，通过溶胶与外壳的粘连，减少电芯主体的晃动。虽然该技术方案可有效减少电芯主体的晃动，保护了电芯主体，但是因为电池外壳常采用柔性材质，在遇到强外力作用时，例如跌落、撞击，外壳的形变引起内部电芯主体的形变，影响电池的使用甚至是电芯主体损坏而报废。尤其是，卷绕成型后电芯主体的头部与尾部位置极易受外力影响发生形变。
发明内容
本发明的首要目的在于针对上述缺陷和不足，提供一种加强卷绕电芯主体头部、尾部位置的结构强度、粘连结实、填充紧密的抗形变卷绕电芯。
本发明的另一个目的在于，提供一种抗形变卷绕电芯的制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：
本发明所述的抗形变卷绕电芯，包括电芯主体，所述电芯主体包括至少两个间隔卷绕形成的异电极性的电极单元；所述电极单元包括卷绕隔膜、以及设在卷绕隔膜一侧的由卷绕隔膜覆盖的卷绕电极；在至少一组相邻电极单元卷绕隔膜间突出于卷绕电极边缘处至少部分设有至少部分可塑支撑件，该可塑支撑件受热压后形变并向周围扩散填充卷绕隔膜间突出于该卷绕电极边缘处，以实现卷绕隔膜边缘填充紧实抗形变。
优选的，所述可塑支撑件包括至少两层可塑粘接层、以及设在可塑粘接层间的支撑层。
优选的，所述可塑粘接层由热熔胶组成，用于热压成型时熔化粘连隔膜并形变填充间隙。
优选的，至少一层所述可塑粘接层由熟化热熔胶组成。
本发明采用的可塑支撑件由三部分组成，热熔胶层(sis)、PET薄膜层、热熔胶层(sis)，其中一面的热熔胶层熟化，成为熟化后的可塑粘接层，常温下具有粘性，粘在隔膜上，即常温粘接层。另一面热压时才具有粘性，会与相邻的另一隔膜上的此面热熔胶层粘接，即未熟化的可塑粘接层。中间的支撑层为PET 薄膜层热压时不会融化和变形，起强度支撑作用，可以更好的抗形变。
优选的，所述可塑支撑件设在卷绕隔膜的一面或双面。
优选的，所述可塑支撑件沿卷绕隔膜卷绕方向形成条带结构。
优选的，所述条带结构包括条带本体，所述条带本体包括依次间隔设置的连接部、以及可塑体积超过相邻连接部的间隔部，所述间隔部与连接部受热压后同时塑性形变向周围扩散填充卷绕隔膜间突出卷绕电极边缘处，大可塑体积的间隔部扩散空间超过连接部。
优选的，所述间隔部由卷绕隔膜间形成上下侧面平行于卷绕隔膜的结构，该上下侧面受压时与卷绕隔膜贴合良好受力均匀。
优选的，所述连接部由相邻间隔部间形成扁平条带。
优选的，所述卷绕电极包括正电极带、以及负电极带；所述卷绕隔膜和正电极带组成的正电极单元，所述卷绕隔膜和负电极带组成的负电极单元；所述正电极带的宽度窄于负电极带。
优选的，所述可塑支撑件的厚度为0.01～1mm。厚度可根据实际情况选择。可塑粘接层过薄，熔化后不足以填充和支撑隔膜边缘间隙；可塑粘接层过厚，熔化后影响成型且增加电芯体积。
本发明所述的抗形变卷绕电芯的制作方法，包括将卷绕隔膜、以及卷绕电极的一端固定至转轴，转轴带动卷绕隔膜、以及卷绕电极卷绕得到基本电芯主体；在卷绕的同时加入可塑支撑件至相邻电极单元卷绕隔膜间突出于卷绕电极边缘处；或，在卷绕之前预先将可塑支撑件与相邻电极单元卷绕隔膜间突出于卷绕电极边缘处连接，随后可塑支撑件跟随卷绕电极、以及卷绕隔膜一起卷绕；卷绕后热压制基本电芯主体的头部与尾部得电芯主体。
优选的，所述基本电芯主体经间隔热压制后得到电芯主体。这样的结构有利于为后续注液顺利渗入至隔膜以及卷绕电极表面。
本发明中隔膜、卷绕电极的表面与现有的结构并无区别，均具有多孔可渗入电解液的结构，注液过程的目的是将电解液渗入至这些多孔结构中。
优选的，所述基本电芯主体先进行高温整形再进行压制得电芯主体。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明采用可塑支撑件填入至相邻电极单元卷绕隔膜间突出于卷绕电极边缘处，经过压制成型，可塑支撑件发生形变填充边缘空隙，以实现克服现有的电芯主体的头部和尾部结构薄弱，容易受外力影响发生形变的缺陷。同时可塑支撑件在受到压制后，产生粘接力，紧固连接相邻的隔膜，结构连接强度高。
本发明采用的抗形变卷绕电芯的制作方法，在制作卷绕电芯主体时，不同于现有技术，还填入了可塑支撑件，既可以卷绕前预先填入，也可以边卷绕变填入，使得成型后的电芯主体抗形变能力强、结构强度高。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明优选实施方式中电芯主体分解结构示意图。
图2为本发明优选实施方式中电芯主体俯视结构示意图。
图3为本发明优选实施方式中电芯主体正视结构示意图。
图4为本发明优选实施方式中可塑支撑件剖面结构示意图。
图5为本发明优选实施方式中可塑支撑件结构示意图。
附图标记说明：
1电芯主体、2电极单元、21卷绕隔膜、22卷绕电极、23空隙、24可塑支撑件、2a正电极单元、2b负电极单元、221正电极带、222负电极带、241常温粘接层、242支撑层、243可塑粘接层、6条带本体、61连接部、62间隔部。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的解释及说明，应当理解下面的实施方式的目的是为了使本发明的技术方案更加清楚、易于理解，并不限制权利要求的保护范围。
如图1～3所示，本发明所述的抗形变卷绕电芯，包括电芯主体1，电芯主体1包括至少两个间隔卷绕形成的异电极性的电极单元2；电极单元2包括卷绕隔膜21、以及设在卷绕隔膜21一侧的由卷绕隔膜21覆盖的卷绕电极22；在至少一组相邻电极单元2卷绕隔膜21间突出于卷绕电极22边缘处至少部分设有至少部分可塑支撑件24，用于压制成型时连接相邻卷绕隔膜21并塑性形变填充突出边缘空隙，以实现电芯主体1抗形变提高结构强度的目的。
如图4所示，在优选的实施方式中，可塑支撑件24的厚度为0.01～1mm。可塑支撑件24包括依次连接的常温粘接层241、支撑层242、以及可塑粘接层 243。常温粘接层241为常温粘接层，用于粘接固定在卷绕隔膜上以方便后续制作工艺的进行。可塑支撑件24设在卷绕隔膜21的一面或双面。卷绕电极22包括正电极带221、以及负电极带222；卷绕隔膜21和正电极带221组成的正电极单元2a，另一卷绕隔膜21和负电极带222组成的负电极单元2b；正电极带221 的宽度窄于负电极带222。
如图5所示，在优选的实施方式中，可塑支撑件24沿卷绕隔膜21卷绕方向形成条带结构。条带结构包括条带本体6，条带本体6包括依次间隔设置的连接部61、以及可塑体积超过相邻连接部61的间隔部62，间隔部62与连接部61受热压后同时塑性形变向周围扩散填充卷绕隔膜21间突出卷绕电极22边缘处，大可塑体积的间隔部62扩散空间超过连接部61。为了受力均匀，间隔部62由卷绕隔膜21间形成上下侧面平行于卷绕隔膜21的结构，该上下侧面受压时与卷绕隔膜21贴合良好受力均匀。还可以，连接部61由相邻间隔部62间形成扁平条带。
本发明所述的抗形变卷绕电芯的制作方法，包括将至少一条正电极带221、至少一条负电极带222、以及与正电极带221、负电极带222配合的多条卷绕隔膜21的一端固定至转轴，转轴带动正电极带221、负电极带222、以及卷绕隔膜 21卷绕得到基本电芯主体；在卷绕的同时加入可塑支撑件24至相邻电极单元2 卷绕隔膜21间突出于卷绕电极22边缘处，该突出边缘处在未设置可塑支撑件 24时存在空隙23；或，在卷绕之前预先将可塑支撑件24与卷绕隔膜21连接，随后可塑支撑件24跟随正电极带221、负电极带222、以及卷绕隔膜21一起卷绕；卷绕后压制基本电芯主体的头部与尾部得电芯主体1。基本电芯主体先进行高温整形再进行热压制得电芯主体1。
在优选的实施方式中，基本电芯主体经间隔压制后得到电芯主体1。这样的结构有利于为后续注液顺利渗入至隔膜21以及卷绕电极22表面。本发明中隔膜、卷绕电极22的表面与现有的结构并无区别，均具有多孔可渗入电解液的结构，注液过程的目的是将电解液渗入至这些多孔结构中。
本发明的工作原理如下：
卷绕电芯主体1由一条长正极片221、一条长负极片222与两条卷绕隔膜21 绕着一个中心旋转卷绕而成。卷绕的方法制备电芯主体1，正极片221宽度<负极片222宽度<隔膜21宽度，这样会造成电芯主体1的头部与尾部会存在空间间隙23，跌落或受压时容易变形。
卷绕时，将正极片221、负极片222与卷绕隔膜21的一端固定在设备的金属轴上，然后金属轴旋转带动三者走带，可在卷绕隔膜21的两边同时加入热熔胶带条，卷绕隔膜21前进时，同时粘贴到卷绕隔膜21的边沿，卷绕到电芯主体 1中。也可以是先把热熔胶常温粘接层241贴在卷绕隔膜21上，然后卷绕时直接用。其中，接触正极片221一面的可塑支撑件24带要比接触负极片222一面的稍宽。
卷绕完成后进行热压，为保证不影响后续注液，对头、尾部高温胶采取间隔式热压方式。也可以是后续高温整型工段进行热压。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种抗形变卷绕电芯，其特征在于：包括电芯主体(1)，所述电芯主体(1)包括至少两个间隔卷绕形成的异电极性的电极单元(2)；
所述电极单元(2)包括卷绕隔膜(21)、以及设在卷绕隔膜(21)一侧的由卷绕隔膜(21)覆盖的卷绕电极(22)；在至少一组相邻电极单元(2)卷绕隔膜(21)间突出于卷绕电极(22)边缘处至少部分设有至少部分可塑支撑件(24)，该可塑支撑件(24)受热压后形变并向周围扩散填充卷绕隔膜(21)间突出于该卷绕电极(22)边缘处，以实现卷绕隔膜(21)边缘填充紧实抗形变。
2.根据权利要求1所述的抗形变卷绕电芯，其特征在于：所述可塑支撑件(24)包括至少两层可塑粘接层(243)、以及设在可塑粘接层(243)间的支撑层(242)。
3.根据权利要求2所述的抗形变卷绕电芯，其特征在于：所述可塑粘接层(243)由热熔胶组成，用于热压成型时熔化粘连隔膜并形变填充间隙。
4.根据权利要求3所述的抗形变卷绕电芯，其特征在于：至少一层所述可塑粘接层(24)由熟化热熔胶组成。
5.根据权利要求1所述的抗形变卷绕电芯，其特征在于：所述可塑支撑件(24)沿卷绕隔膜(21)卷绕方向形成条带结构；优选的，所述条带结构包括条带本体(6)，所述条带本体(6)包括依次间隔设置的连接部(61)、以及可塑体积超过相邻连接部(61)的间隔部(62)，所述间隔部(62)与连接部(61)受热压后同时塑性形变向周围扩散填充卷绕隔膜(21)间突出卷绕电极(22)边缘处，大可塑体积的间隔部(62)扩散空间超过连接部(61)；优选的，所述间隔部(62)由卷绕隔膜(21)间形成上下侧面平行于卷绕隔膜(21)的结构，该上下侧面受压时与卷绕隔膜(21)贴合良好受力均匀；优选的，所述连接部(61)由相邻间隔部(62)间形成扁平条带。
6.根据权利要求1所述的抗形变卷绕电芯，其特征在于：所述卷绕电极(22)包括正电极带(221)、以及负电极带(222)；所述卷绕隔膜(21)和正电极带(221)组成正电极单元(2a)，另一所述卷绕隔膜(21)和负电极带(222)组成负电极单元(2b)；所述正电极带(221)的宽度窄于负电极带(222)。
7.根据权利要求1所述的抗形变卷绕电芯，其特征在于：所述可塑支撑件(24)的厚度为0.01～1mm。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的抗形变卷绕电芯的制作方法，其特征在于：包括将卷绕隔膜(21)、以及卷绕电极(22)的一端固定至转轴，转轴带动卷绕隔膜(21)、以及卷绕电极(22)卷绕得到基本电芯主体；
在卷绕的同时加入可塑支撑件(24)至相邻电极单元(2)卷绕隔膜(21)间突出于卷绕电极(22)边缘处；或，在卷绕之前预先将可塑支撑件(24)与相邻电极单元(2)卷绕隔膜(21)间突出于卷绕电极(22)边缘处连接，随后可塑支撑件(24)跟随卷绕电极(22)、以及卷绕隔膜(21)一起卷绕；卷绕后热压制基本电芯主体的头部与尾部得电芯主体(1)。
9.根据权利要求8所述的抗形变卷绕电芯的制作方法，其特征在于：所述基本电芯主体经间隔热压制后得到电芯主体(1)。
10.根据权利要求8所述的抗形变卷绕电芯的制作方法，其特征在于：所述基本电芯主体先进行高温整形再进行压制得电芯主体(1)。
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