CN115064783A - 一种卷绕式电芯 - Google Patents
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Abstract
一种卷绕式电芯(20),包括:第一极片(22),第一极片(22)包括第一活性物质层,第一活性物质层完全覆盖第一极片(22)的两个表面;其中,卷绕式电芯(20)的最外圈为隔膜(24),最外圈的隔膜(24)与第一极片(22)相邻。还提供了一种包括上述卷绕式电芯的电池。目的在于至少降低卷绕式电芯在跌落过程中外层铝箔撕裂及破损而造成短路的风险。
Description
本申请是原国际申请进入中国国家阶段的发明专利申请(国际申请号为PCT/CN2017/114271,国际申请日为2017年12月01日,发明创造名称为“一种卷绕式电芯”,进入中国国家阶段日期为2020年02月13日,国家申请号为201780093892.6,发明创造名称为“一种卷绕式电芯”)的分案申请。
技术领域
本申请涉及二次电池领域,具体地,涉及一种卷绕式电芯。
背景技术
锂离子电池已被广泛应用于消费品电子中,但是由于锂离子电池本身的特性,其具有一定的安全风险。常规卷绕式电芯结构含有阳极及阴极单面区,并且外层采用铝箔收尾,在跌落过程中有外层铝箔撕裂及破损而造成短路的风险。从而,例如在消费品电子摔落的过程中,就容易发生外层铝箔撕裂,从而导致消费品电子的电池内部短路失效。因此,需要提供一种能够解决上述问题的电芯结构。
发明内容
基于以上现有技术的不足,本申请提供一种卷绕式电芯,可至少降低卷绕式电芯在跌落过程中外层铝箔撕裂及破损而造成短路的风险。
本申请实施例提供了一种卷绕式电芯,包括:第一极片,第一极片包括第一活性物质层,第一活性物质层完全覆盖第一极片的两个表面;其中,卷绕式电芯的最外圈为隔膜收尾,最外圈的隔膜与第一极片相邻。
在一些实施例中,卷绕式电芯还包括:第二极片,第二极片包括第二活性物质层,第二活性物质层完全覆盖第二极片的两个表面。
在一些实施例中,多个第一极耳从第一极片凸出,多个第二极耳从第二极片凸出;隔膜包括沿卷绕式电芯的宽度方向延伸的起始段、由起始段延伸的卷绕段、形成隔膜收尾的收尾段。
在一些实施例中,隔膜的收尾段与第一极片的收尾段在卷绕式电芯的厚度方向上不重合。
在一些实施例中,在卷绕式电芯的厚度方向上,第一极片的收尾段与第二极片的收尾段位于起始段的同一侧。
在一些实施例中,第一极耳和第二极耳均位于卷绕式电芯的顶部;或者第一极耳和第二极耳均位于卷绕式电芯的底部。
在一些实施例中,第一极耳位于卷绕式电芯的顶部,且第二极耳位于卷绕式电芯的底部;或者第一极耳位于卷绕式电芯的底部,且第二极耳位于卷绕式电芯的顶部。
在一些实施例中,在卷绕式电芯的厚度方向上,第一极耳和第二极耳均位于起始段的同一侧。
在一些实施例中,在卷绕式电芯的厚度方向上,第一极耳位于起始段的两侧,并且第二极耳位于起始段的两侧。
本申请实施例提供了一种电池,该电池包括如上的卷绕式电芯以及包裹卷绕式电芯的包装薄膜。
在本申请的卷绕式电芯和电池中,采用隔膜收尾,能够与包装铝箔之间具有较大摩擦力,减缓了在跌落过程中的冲击力;同时,与最外圈的隔膜相邻的第一极片两面全部涂覆有活性物质层,强度远高于单层铝箔,从而降低了铝箔撕裂或破损而造成短路的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式,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是现有卷绕式电芯的结构示意图;
图2是根据本申请的卷绕式电芯一个实施例的截面图;
图3a是图2中的第一极片的俯视图;
图3b是图2中的第一极片的截面图;
图4a是图2中的第二极片的俯视图;
图4b是图2中的第二极片的截面图;
图5是根据本申请的卷绕式电芯一个实施例的截面图;
图6是根据本申请的卷绕式电芯一个实施例的截面图;
图7是根据本申请的卷绕式电芯一个实施例的截面图;
图8是根据本申请的卷绕式电芯一个实施例的侧视图;
图9是根据本申请的卷绕式电芯一个实施例的侧视图。
主要元件符号说明
卷绕式电芯 10、20、60、70、80、90
第一极片 22
隔膜 24
第二极片 26
第二活性物质层 23
第一极耳 25、65、75、95
第一活性物质层 21
第二极耳 27、67、77、87、97
第二活性物质层 23
起始段 241、741、841、941
卷绕段 242
收尾段 243、221、261、861
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅是本申请的一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本申请保护的范围。
如图1所示,现有卷绕式电芯10的阳极和阴极均含有单面涂覆活性物质层的单面区,并且外层采用铝箔收尾,在跌落过程中有外层铝箔撕裂及破损而造成短路的风险。
如图2所示,本申请的实施例公开了一种卷绕式电芯20,该卷绕式电芯20总的说来包括第一极片22,第一极片22包括第一活性物质层21,第一活性物质层21完全覆盖第一极片22的两个表面;其中,卷绕式电芯20的最外圈为隔膜24,最外圈的隔膜24与第一极片22相邻。
本申请的卷绕式电芯采用隔膜24收尾,与包装铝箔之间具有较大摩擦力,能够减缓在跌落过程中的冲击力;同时与最外圈的隔膜24相邻的第一极片22两面全部涂覆有活性物质层,强度远高于单层铝箔,从而降低了铝箔撕裂或破损而造成短路的风险。
如图2所示,卷绕式电芯20还可包括第二极片26,第二极片26包括第二活性物质层23,第二活性物质层23完全覆盖第二极片26的两个表面。也就是说,活性物质层完全覆盖第一极片22的两个表面和第二极片26的两个表面,因此在生产上能够持续连续涂布,降低了生产成本,避免了采用单面区极片存在的打卷风险。
应当理解的是,虽然在图2中记载了卷绕式电芯为顺时针卷绕的一种实施例,卷绕式电芯20也可以由叠置的第一极片22、隔膜24、第二极片26逆时针卷绕而形成。还应当理解的是,当第一极片22为正极极片时,第二极片为负极极片;或者,当第一极片22为负极极片时,第二极片26为正极极片。
图3a示出了本申请实施例的第一极片22的俯视图,多个第一极耳25从第一极片22凸出。第一极耳25凸出的具体位置可以根据具体使用情况而定,并不局限于图中所示出的实施例。图3b示出了本申请实施例的第一极片22的截面图,其中第一极片22包括第一活性物质层21,第一活性物质层21完全覆盖第一极片22的两个表面。
图4a示出了本申请实施例的第二极片26的俯视图,多个第二极耳27从第二极片26凸出。第二极耳27凸出的具体位置可以根据具体使用情况而定,并不局限于图中所示出的实施例。图4b示出了本申请实施例的第二极片26的截面图,其中第二极片26包括第二活性物质层23,第二活性物质层23完全覆盖第二极片26的两个表面。
再次参见图2,隔膜24包括沿卷绕式电芯的宽度方向W延伸的起始段241、由起始段241延伸的卷绕段242、形成隔膜收尾的收尾段243。叠置的第一极片22、隔膜24、第二极片26由隔膜的起始段241开始卷绕,卷绕段242在卷绕式电芯20的一端进行弯折、并延伸至卷绕式电芯20的另一端再次进行弯折,最后在最外圈由收尾段243收尾。其中,隔膜的起始段241是指由隔膜24的起始端到隔膜24第一次弯折处之间的区段;隔膜的收尾段243是指由隔膜24的末端到隔膜24最后一次弯折处之间的区段;隔膜的卷绕段242是指在起始段241和收尾段243之间的区段。宽度方向W是指在卷绕式电芯20进行弯折的两端之间延伸的方向。
隔膜24的收尾段243与第一极片22的收尾段221在卷绕式电芯20的厚度方向T上不重合。其中,厚度方向T与宽度方向W垂直。第一极片22的收尾段221指的是由第一极片22的末端到第一极片22最后一次弯折处之间的区段。相应地,第二极片26的收尾段261指的是由第二极片26的末端到第二极片26最后一次弯折处之间的区段。
根据本申请的一个实施例,在厚度方向T上,第一极片22的收尾段221与第二极片26的收尾段261位于隔膜24的起始段241的同一侧。
参见图5,示出了根据本申请一个实施例的卷绕式电芯50,第一极耳55和第二极耳57都位于卷绕式电芯的顶部;在一个未示出的实施例中,第一极耳55和第二极耳57还可以都位于卷绕式电芯的底部。其中,卷绕式电芯的高度方向H与宽度方向W和厚度方向T所在的平面垂直。卷绕式电芯的顶部和底部分别是卷绕式电芯在高度方向H上的两个端面。
参见图6,示出了根据本申请一个实施例的卷绕式电芯60,其中,第一极耳65位于卷绕式电芯60的顶部、第二极耳67位于卷绕式电芯60的底部;或者在一个未示出的实施例中,第一极耳65可位于卷绕式电芯60的底部,第二极耳67可位于卷绕式电芯60的顶部。换句话说,第一极耳65和第二极耳67分别位于卷绕式电芯60的不同端面上(顶部和底部)。
再次参见图2,在本实施例中,在卷绕式电芯20的厚度方向T上,第一极耳25和第二极耳27位于卷绕式电芯20的同一侧,即均位于卷绕式电芯20的顶部或底部。其中,第一极耳25和第二极耳27位于隔膜24的起始段241的同一侧。并且,在设置有第一极耳25和第二极耳27的一侧,第一极片和第二极片分别在每一层具有极耳。在本实施例中,第一极耳25和第二极耳27均位于隔膜的起始段241的一侧,第一极片22的收尾段221和第二极片26的收尾段261位于隔膜的起始段241的另一侧。
参见图7,示出了根据本申请一个实施例的卷绕式电芯70,在本实施例中,第一极耳75和第二极耳77位于卷绕式电芯70的同一端面上,即第一极耳75和第二极耳77均位于卷绕式电芯70的顶部、或第一极耳75和第二极耳77均位于卷绕式电芯70的底部。与图2所示的实施例不同的是,根据本申请的卷绕式电芯的应用及极耳过流的情况,在卷绕式电芯70的厚度方向T上,多个第一极耳75均设置于隔膜的起始段741的两侧,并且多个第二极耳77均设置于隔膜的起始段741的两侧。并且,第一极片的每一层在隔膜的起始段741的两侧均具有第一极耳75,第二极片的每一层在隔膜的起始段741的两侧均具有第二极耳77。
参见图8,在本实施例中,示出了根据本申请一个实施例的卷绕式电芯80,第一极耳(未示出)和第二极耳87分别位于卷绕式电芯80的顶部和底部。其中,在卷绕式电芯80的厚度方向T上,多个第二极耳87均位于隔膜的起始段841的同一侧。在本实施例中,多个第二极耳87均位于隔膜的起始段841的一侧,第一极片的收尾段821和第二极片的收尾段861位于隔膜的起始段841的另一侧。
参见图9,示出了根据本申请一个实施例的卷绕式电芯90,在本实施例中,第一极耳95和第二极耳97分别位于卷绕式电芯90的顶部和底部。根据本申请的卷绕式电芯的应用及极耳过流的情况,多个第一极耳95与多个第二极耳97分别位于隔膜的起始段的两侧,即多个第一极耳95位于隔膜941的起始段的两侧,且多个第二极耳位于隔膜的起始段941的两侧。
虽然图2、图7至图9示出了极耳设置方式的一些示例性实施例,应当理解,极耳在卷绕式电极结构中的位置设置,可以根据具体使用情况而定,本申请不局限于上述的设置方式。
根据本申请的实施例,还公开了一种电池,该电池中可以设置有如上所述的卷绕式电芯中的任意一种、以及包裹卷绕式电芯的包装薄膜。
综上所述,在本申请的卷绕式电芯和电池中,采用隔膜收尾,能够与包装铝箔之间具有较大摩擦力,减缓了在跌落过程中的冲击力;同时,与最外圈的隔膜相邻的第一极片两面全部涂覆有活性物质层,强度远高于单层铝箔,从而降低了铝箔撕裂或破损而造成短路的风险。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施方式而已,当然不能以此来限定本申请,因此依本申请所作的等同变化,仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种卷绕式电芯,其特征在于,包括:
第一极片,所述第一极片包括第一活性物质层,所述第一活性物质层完全覆盖所述第一极片的两个表面,其中,所述卷绕式电芯的最外圈为隔膜,所述最外圈的隔膜与所述第一极片相邻;和
第二极片,所述第二极片包括第二活性物质层,所述第二活性物质层完全覆盖所述第二极片的两个表面;
多个第一极耳从所述第一极片凸出,多个第二极耳从所述第二极片凸出;
所述隔膜包括沿所述卷绕式电芯的宽度方向延伸的起始段、由所述起始段延伸的卷绕段、形成所述隔膜收尾的收尾段;
所述隔膜的收尾段与第一极片的收尾段在所述卷绕式电芯的厚度方向上不重合;
在所述卷绕式电芯的厚度方向上,所述第一极耳位于所述起始段的两侧,并且所述第二极耳位于所述起始段的两侧。
2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯,其特征在于,在所述卷绕式电芯的厚度方向上,第一极片的收尾段与第二极片的收尾段位于所述起始段的同一侧。
3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯,其特征在于,
所述第一极耳和所述第二极耳均位于所述卷绕式电芯的顶部;或者
所述第一极耳和所述第二极耳均位于所述卷绕式电芯的底部。
4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯,其特征在于,
所述第一极耳位于所述卷绕式电芯的顶部,且所述第二极耳位于所述卷绕式电芯的底部;或者
所述第一极耳位于所述卷绕式电芯的底部,且所述第二极耳位于所述卷绕式电芯的顶部。
5.一种电池,其特征在于,包括权利要求1-4中任一项所述卷绕式电芯以及包裹所述卷绕式电芯的包装薄膜。
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