CN114335672A - 卷芯及电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种卷芯及电池。本申请提供的卷芯，包括卷芯本体，卷芯本体包括第一极片和第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片包括正集流体和设置在正集流体的第一活性层；第二极片包括负集流体和设置在负集流体的第二活性层；第一极片和第二极片中均具有平直的多个延伸段和弯曲的多个连接段，连接段和延伸段交替连接；第一活性层和第二活性层中的至少一者对应连接段的位置向内凹陷形成有凹陷槽。本申请提供的卷芯具有较高的能量密度。

Description

卷芯及电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种卷芯及电池。

背景技术

目前电池已经用在了生活的方方面面，例如智能手机中。随着科学技术的发展，用户对智能手机的要求也越来越高，提出了长续航、高快充、长寿命的需求。其中，能量密度是影响电池续航能力的关键因素，因而设计高能量密度的电池对手机续航能力的提高至关重要。

现有技术中提供了一种卷芯电池，该卷芯电池的卷芯本体是由一定厚度的电极片卷绕形成的，该电池的两端区域为由电极片弯折形成的半圆区域，半圆区域的轮廓凸出于电池的中间区域的两端。

上述卷芯电池的制作方式导致其芯体占用较大的空间，一方面减小了其能量密度，导致电池性能降低，另一方面不符合对电子产品体型小巧的要求。

发明内容

本发明提供了一种卷芯及电池。本申请提供的卷芯具有较高的能量密度。

第一方面，本申请提供了一种卷芯，包括卷芯本体，卷芯本体包括第一极片和第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片包括正集流体和设置在正集流体的第一活性层；第二极片包括负集流体和设置在负集流体的第二活性层；

第一极片和第二极片中均具有平直的多个延伸段和弯曲的多个连接段，连接段和延伸段交替连接；

第一活性层和第二活性层中的至少一者对应连接段的位置向内凹陷形成有凹陷槽。

通过在连接段处设置凹陷槽，该凹陷槽正集流体和负集流体表面涂覆的活性层的厚度小于其余部位的厚度，以此减小卷芯本体两端的突出宽度，减小连接段区域的占用空间，增大卷芯的能量密度。

作为一种可能的实施方式，第一活性层和第二活性层均具有凹陷槽，且第一活性层的凹陷槽和第二活性层的凹陷槽对应设置，以保证第一极片和第二极片良好的工作性能。

作为一种可能的实施方式，凹陷槽沿卷芯本体的卷绕方向覆盖连接段。

作为一种可能的实施方式，第一活性层涂敷在第一极片的两相对侧表面；第二活性层涂敷在第二极片的两相对侧表面；凹陷槽形成在于第一活性层的对应连接段的位置的两相对侧表面，和/或凹陷槽形成在于第二活性层的对应连接段的位置的两相对侧表面。

作为一种可能的实施方式，沿卷芯的卷绕方向，第一活性层和/或第二活性层包括有沿极片的长度方向延伸的多个凹陷槽，凹陷槽的长度沿卷芯的卷绕方向递增。

作为一种可能的实施方式，连接段呈圆弧状，且圆弧在卷芯本体的长度方向上的尺寸小于在卷芯本体的厚度方向上的尺寸的一半。如此设置，使得卷芯本体两端的连接段凸出高度明显缩小，从而能够减小连接段的占用空间，增大电池的能量密度。

作为一种可能的实施方式，凹陷槽在卷芯本体的卷绕方向的长度和连接段的周长相等。这样可以最大限度的减薄卷芯本体两端的宽度，减小连接段的占用空间，最大程度提升能量密度。

作为一种可能的实施方式，第一极片和第二极片还包括初始段，且初始段沿卷芯本体的卷绕方向卷绕至少十圈；延伸段和连接段交替连接于初始段的尾端。在十圈之内初始段的两端的凸出宽度较小，如此设置可以降低工艺的复杂程度。

作为一种可能的实施方式，第一活性层和第二活性层的厚度大于25μm，使其减薄的效果较佳。

另一方面，本申请还提供了一种电池，包括外壳上述的卷芯，卷芯位于外壳内部。此种电池的能量密度较大。

本申请提供了一种卷芯及电池。本申请提供了一种卷芯及电池。本申请提供的卷芯，包括卷芯本体，卷芯本体包括第一极片和第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片包括正集流体和设置在正集流体的第一活性层；第二极片包括负集流体和设置在负集流体的第二活性层；第一极片和第二极片中均具有平直的多个延伸段和弯曲的多个连接段，连接段和延伸段交替连接；第一活性层和第二活性层中的至少一者对应连接段的位置向内凹陷形成有凹陷槽。本申请提供的卷芯具有较高的能量密度。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请提供的卷芯及电池所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中提供的一种卷芯的整体结构示意图；

图2为现有技术中提供的一种电池的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的一种卷芯的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的一种第一极片的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的一种第一极片和第二极片叠加的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的卷芯的另一种结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的一种电池的结构示意图。

附图标记说明：

10，100-卷芯；

20，200-电池；

110-卷芯本体；

111-第一极片；

1112-正集流体；

1114-第一活性层；

112-第二极片；

1122-负集流体；

1124-第二活性层；

113-延伸段；

1131-初始段；

114-连接段；

1141-凹陷槽；

115-隔离膜。

具体实施方式

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。

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本申请的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构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，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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；可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是：在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

目前，为提高电池的续航能力，现有技术设计了一种卷芯电池20，如图 1-图2所示，卷芯电池20的卷芯10由厚度一致的电极片通过卷绕形成，该卷芯电池20的两端区域即为电极片弯折的区域，且该区域为半圆区域，半圆区域的轮廓凸出于电池的中间区域的两端。此种卷芯10的结构会占用较大的空间，从而减小了单位体积内的电池的能量密度，导致电池性能较低，尤其不方便应用于微型的电子产品。

为了解决上述问题，本申请提供了一种卷芯，该卷芯包括第一极片和第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜，其中第一极片包括正集流体和涂覆于正集流体两侧表面的第一活性层，第二极片包括负集流体和涂覆于负集流体两侧表面的第二活性层，第一极片和第二极片叠层设置并进行卷绕，从而形成卷芯。

卷芯的两端即为第一极片和第二极片卷绕时形成的弯折处，该弯折处被称为连接段。为了减小弯折处的弧度，以减小弯折处的占用空间，在连接段处设置减薄区，该减薄区的正集流体和负集流体表面涂覆的活性层的厚度小于其余部位的厚度，以此减小卷芯本体两端的突出宽度，减小连接段区域的占用空间，增大卷芯的能量密度。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1为现有技术中提供的一种卷芯的整体结构示意图；图2为现有技术中提供的一种电池的结构示意图；图3为本申请一实施例提供的一种卷芯的结构示意图；图4为本申请一实施例提供的一种第一极片的结构示意图；图 5为本申请一实施例提供的一种第一极片和第二极片叠加的结构示意图；图6 为本申请一实施例提供的卷芯的另一种结构示意图；图7为本申请一实施例提供的一种电池的结构示意图。

本申请提供了一种卷芯100，如图3-图6所示，包括卷芯本体110，该卷芯本体110包括第一极片111和第二极片112，以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片111包括正集流体1112和设置在正集流体1112的第一活性层1114；第二极片112包括负集流体1122和设置在负集流体1122 的第二活性层1124，且第一极片111和第二极片112中均具有平直的多个延伸段113和弯曲的多个连接段114，连接段114和延伸段113交替连接。

需要说明的是，上述卷芯本体110实际上是由第一极片111和第二极片 112层叠并卷绕形成的结构。第一极片111包括正集流体1112，正集流体1112 例如可以选择铝箔；第二极片112包括负集流体1122，负集流体1122例如可以选择铜箔，正集流体1112和负集流体1122层叠设置并沿卷芯本体110 的头部至尾部的方向卷绕在一起。

正集流体1112和负集流体1122上分别涂覆第一活性层1114和第二活性层1124，第一活性层1114和第二活性层1124分别为具有电学活性的正极涂膏和负极涂膏。

容易理解的是，第一极片111和第二极片112在卷绕过程中会形成延伸段113和连接段114，此处连接段114是指第一极片111和第二极片112的弯折区域，且由于第一极片111和第二极片112可以卷绕多圈，因而可以形成多个层叠的延伸段113和多个层叠的连接段114，且延伸段113和连接段 114交替连接。

在卷绕过程中，具体可以将第一极片111和第二极片112缠绕于卷针上，即以卷针为中心进行缠绕。卷芯本体110两端的距离即等于卷针的宽度。

可以理解的是，在卷绕过程中，第一极片111和第二极片112之间始终留有一定的间隙，第一极片111和第二极片112之间设置有隔离膜115。而第一极片111上的第一活性层1114和第二极片112上的第二活性层1124的厚度越厚，则卷绕后卷芯本体110的体积越大，相应的连接段114的占用体积也越大，由于连接段114一般为弧形，其占用空间较大，在电池壳体空间内留有无效空间，导致电池的能量密度较小。

为了避免上述问题，如图3-图6所示，将第一活性层1114和第二活性层 1124中的至少一者对应连接段114的位置向内凹陷形成有凹陷槽1141，凹陷槽1141对应的第一活性层1114或第二活性层1124的厚度小于其余部位的第一活性层1114或第二活性层1124的厚度。即通过减薄连接段114的第一活性层1114和第二活性层1124的厚度，在卷绕相同层数的情况下，连接部的占用空间相对较小，提升空间利用率，从而提升了具有该卷芯100的电池的能量密度。

在一种可能的实施方式中，如图5所示，第一活性层1114和第二活性层 1124均具有凹陷槽1141，且第一活性层1114的凹陷槽1141和第二活性层 1124的凹陷槽1141对应设置。

需要说明的是，连接段114设置的凹陷槽1141，可以仅设置在部分连接段114区域，也可以将整个连接段114区域均进行减薄。而设置的凹陷槽1141 可以连续也可以不连续，即凹陷槽1141也可以间隔设置，在此不做特别限定。为了避免影响第一极片111和第二极片112工作性能，第一活性层1114的凹陷槽1141和第二活性层1124的凹陷槽1141对应设置。

在其中一种实施方式中，如图6所示，凹陷槽1141沿卷芯本体110的卷绕方向覆盖连接段114。

可选的，如图5所示，第一活性层1114涂敷在第一极片111的两相对侧表面；第二活性层1124涂敷在第二极片112的两相对侧表面；

凹陷槽1141形成在于第一活性层1114的对应连接段的位置的两相对侧表面，和/或凹陷槽1141形成在于第二活性层1124的对应连接段114的位置的两相对侧表面。即在本实施方式中，第一极片111和第二极片112的两侧表面均涂覆有活性层，且两侧表面均设置有凹陷槽1141，以此保证卷芯100 具有高较的能量密度。

为了达到较好的减薄效果，可能的，沿卷芯的卷绕方向，第一活性层和/ 或第二活性层包括有沿极片的长度方向延伸的多个凹陷槽，凹陷槽的长度沿卷芯的卷绕方向递增。即第一活性层具置有多个凹陷槽，或者第二活层具有多个凹陷槽，或者第一活性层和第二活性层均具有多个凹陷槽。凹陷槽的长度可以相同也可以不同，示例性的，凹陷槽的长度可以沿卷芯的卷绕方向递增。

可能的，如图3和图6所示，连接段114呈圆弧状，且圆弧在卷芯本体 110的长度方向上的尺寸小于在卷芯本体110的厚度方向上的尺寸的一半。长度方向即为延伸段113的延伸方向，厚度方向为垂直于延伸段113的方向。

需要说明的是，现有的卷芯本体110两端的连接段114的凸出宽度一般会设置为垂直于延伸段113长度方向上的宽度的至少一半，如此设置便于第一极片111和第二极片112在连接段114区域的弯折，且连接段114一般设置为半圆状，垂直于延伸段113长度方向上的宽厚度即为该半圆的直径。

而在本实施方式中，将圆弧在平行于延伸段113长度方向上的宽度设置为小于在垂直于延伸段113长度方向上的宽度的一半，如此设置后，卷芯本体110两端的连接段114凸出高度明显缩小，呈现较扁的圆弧形，与平直的线条更为接近。

由图1和图3对比可知，相比较于传统的结构中圆弧的角度θ，本申请中的连接段114的圆弧角度

明显增大，从而能够减小连接段114的占用空间，增大电池的能量密度。

可选的，如图3和图6所示，凹陷槽1141在卷芯本体110的卷绕方向的长度和连接段114的周长相等。即连接段114对应的整个区域均设置为凹陷槽1141。这样可以最大限度的减薄卷芯本体110两端的宽度，减小连接段114 的占用空间，最大程度提升能量密度。

在另一种可能的实施方式中，如图4所示，第一极片111和第二极片112 还包括初始段1131，且初始段1131沿卷芯本体110卷绕方向卷绕至少十圈；延伸段113和连接段114交替连接于初始段1131的尾端。

需要说明的是，上述初始段1131指的是卷绕十圈之内的第一极片111和第二极片112部分。由于第一极片111或者第二极片112在十圈之内初始段 1131两端的凸出宽度较小，弧度较为平缓，因而其占用的无效空间较小，可以忽略，为了降低工艺的复杂程度，直接将第一极片111和第二极片112的初始段1131进行卷绕十圈而不减薄。

如图4所示，以第一极片111的展开结构为例，前十折的第一极片111 长度为α，且头十折的第一极片111厚度保持一致，并不进行减薄，延伸段113的长度为β，且各个延伸段113的长度均保持一致，卷芯100两端的连接段114的长度分别为δ和γ。

可以理解的是，由于每一圈的连接段114的长度不同，且越往外圈δ和γ的连接段114长度越长，因而图中体现出从左向右递增的趋势，且延伸段 113和连接段114间隔设置。第二极片112的展开结构与第一极片111相同，在此不再赘述。δ和γ的长度等于连接段的圆弧长度。

而当第一极片111和第二极片112卷绕十圈以上时，此时卷芯本体110 的两端的连接段114明显凸出于卷芯本体110的两端，因而可以对缠绕十圈以上的部分进行减薄，有效减小连接段114在延伸段113的延伸方向上的宽度，减小连接段114的占用体积，提升电池的能量密度。

示例性的，第一活性层1114和第二活性层1124在对应于凹陷槽1141的部位为辊压层，即第一活性层1114和第二活性层1124通过辊压的方式减薄。

在其中一种实施方式中，第一活性层1114和第二活性层的厚度均大于 25μm。

容易理解的是，对于第一活性层1114和第二活性层1124的厚度越厚的卷芯100，其减薄的需求越大，当其连接部区域进行减薄后，卷芯本体110 整体体积缩减的愈加明显。

一般的，当第一活性层1114和第二活性层1124在集流体的表面的厚度大于25μm时，其减薄的效果较佳。

相应的，可以选择设置第一极片111和第二极片112的厚度不小于5mm，这样凹陷槽1141对卷芯本体110的体积具有明显的缩小作用。

可选的，如图3-图6所示，正集流体1112和负集流体1122沿卷芯本体 110的卷绕方向的各段厚度均相等。即正集流体1112和负集流体1122的在连接段114和延伸段113的厚度值相同的，不发生变化，即凹陷槽1141的薄厚变化仅由集流体上涂覆的涂膏决定，这样便于工艺的制作。

另一方面，如图7所示，本申请还提供了一种电池200，包括外壳和上述的卷芯100，卷芯100位于外壳内部。卷芯100的具体结构与上述相同，在此不再赘述。

本申请提供了一种卷芯100及电池200。本申请提供了一种卷芯100及电池200。本申请提供的卷芯100，包括卷芯本体110，卷芯本体110包括第一极片111和第二极片112以及位于第一极片111和第二极片112之间的隔膜，第一极片111包括正集流体1112和设置在正集流体1112的第一活性层 1114；第二极片112包括负集流体1122和设置在负集流体1122的第二活性层1124；第一极片111和第二极片112中均具有平直的多个延伸段113和弯曲的多个连接段114，连接段114和延伸段113交替连接；第一活性层1114 和第二活性层1124中的至少一者对应连接段114的位置向内凹陷形成有凹陷槽1141。本申请提供的卷芯100具有较高的能量密度。

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 (10)

1.一种卷芯，其特征在于，包括卷芯本体，所述卷芯本体包括第一极片和第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜，所述第一极片包括正集流体和设置在所述正集流体的第一活性层；所述第二极片包括负集流体和设置在所述负集流体的第二活性层；

所述第一极片和所述第二极片中均具有平直的多个延伸段和弯曲的多个连接段，所述连接段和所述延伸段交替连接；

所述第一活性层和所述第二活性层中的至少一者对应所述连接段的位置向内凹陷形成有凹陷槽。

2.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述第一活性层和所述第二活性层均具有所述凹陷槽，且所述第一活性层的所述凹陷槽和所述第二活性层的所述凹陷槽对应设置。

3.根据权利要求1或2所述的卷芯，其特征在于，所述凹陷槽沿所述卷芯本体的卷绕方向覆盖所述连接段。

4.根据权利要求3所述的卷芯，其特征在于，所述第一活性层涂敷在所述第一极片的两相对侧表面；所述第二活性层涂敷在所述第二极片的两相对侧表面；

所述凹陷槽形成在于所述第一活性层的对应所述连接段的位置的两相对侧表面，和/或

所述凹陷槽形成在于所述第二活性层的对应所述连接段的位置的两相对侧表面。

5.根据权利要求4所述的卷芯，其特征在于，沿所述卷芯的卷绕方向，所述第一活性层和/或所述第二活性层包括有沿极片的长度方向延伸的多个所述凹陷槽，所述凹陷槽的长度沿所述卷芯的卷绕方向递增。

6.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述连接段呈圆弧状，且所述圆弧在所述卷芯本体的长度方向上的尺寸小于在所述卷芯本体的厚度方向上的尺寸的一半。

7.根据权利要求4-6任一项所述的卷芯，其特征在于，所述凹陷槽在所述卷芯本体的卷绕方向的长度和所述连接段的周长相等。

8.根据权利要求1或2所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片还包括初始段，且所述初始段沿所述卷芯本体卷绕方向卷绕至少十圈；所述延伸段和所述连接段交替连接于所述初始段的尾端。

9.根据权利要求6所述的卷芯，其特征在于，所述第一活性层和所述第二活性层的厚度均大于25μm。

10.一种电池，其特征在于，包括外壳和权利要求1-9任一项所述的卷芯，所述卷芯位于所述外壳内部。

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