CN116365180A - 全极耳卷芯、单极柱大圆柱电池及大圆柱电池的制备方法 - Google Patents
全极耳卷芯、单极柱大圆柱电池及大圆柱电池的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种全极耳卷芯、单极柱大圆柱电池及大圆柱电池的制备方法。上述的全极耳卷芯包括依次层叠并卷绕设置的正极片、隔膜以及负极片，正极片的正极光箔的两端分别形成有一正极缺口，各正极缺口延伸至正极光箔的相邻两侧边，正极光箔还形成有多个正极进液孔，多个正极进液孔沿正极光箔的延伸方向间隔设置，多个正极进液孔均位于两个正极缺口之间；负极片的负极光箔的两端分别形成有一负极缺口，各负极缺口延伸至负极光箔的相邻两侧边，负极光箔还形成有多个负极进液孔，多个负极进液孔沿负极光箔的延伸方向间隔设置，多个负极进液孔均位于两个负极缺口之间。如此，提高电解液的注液效率及浸润效率，还提高正极全极耳及负极全极耳的焊接良率。
Description
技术领域
本发明涉及大圆柱电池的技术领域，特别是涉及一种全极耳卷芯、单极柱大圆柱电池及大圆柱电池的制备方法。
背景技术
随着动力及储能的发展，锂电池储能逐渐进入千家万户，电池的使用寿命及成本成为关注的重点。目前大圆柱全极耳工艺以其大容量、大电流充放电、PACK组合灵活，并集合了圆柱生效效率高等优点，成为储能市场重点关注的对象。
针对全极耳，主要有两种结构，其中一种是模切结构，如图1所示，在全极耳上模切出多个间隔设置的条形槽，各条形槽延伸至全极耳的外边缘，使得全极耳被分隔为多个部分，并且使得全极耳在卷绕之后形成进液通道，进而使得电芯的注液效率即浸润效率均较高。然而，由于全极耳被分隔为多个部分，全极耳在旋压后的致密性较差，在对全极耳焊接时，容易出现焊穿、炸火的问题，导致全极耳的焊接良率较低。
另一种是全极耳揉平结构，如图2所示，将极片卷绕成卷芯后进行揉平操作，使得光箔区致密，且焊接良率高。然而，由于电芯端面即全极耳揉平后较密实，导致注液效率及极片浸润效率低。
因此，亟需一种焊接良率较高，且注液效率及浸润效率均较高的全极耳卷芯。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种焊接良率较高，且注液效率及浸润效率均较高的全极耳卷芯、单极柱大圆柱电池及大圆柱电池的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种全极耳卷芯，包括依次层叠并卷绕设置的正极片、隔膜以及负极片，所述正极片的一侧边缘形成有正极光箔，所述负极片的一侧边有形成有负极光箔，所述正极光箔与所述负极光箔分别形成于所述全极耳卷芯的两侧边，
所述正极光箔的两端分别形成有一正极缺口，各所述正极缺口延伸至所述正极光箔的相邻两侧边，所述正极光箔于两个所述正极缺口之间的部分卷绕形成正极全极耳；所述正极光箔还形成有多个正极进液孔，多个所述正极进液孔沿所述正极光箔的延伸方向间隔设置，多个所述正极进液孔均位于两个所述正极缺口之间；
所述负极光箔的两端分别形成有一负极缺口，各所述负极缺口延伸至所述负极光箔的相邻两侧边，所述负极光箔于两个所述负极缺口之间的部分卷绕形成负极全极耳；所述负极光箔还形成有多个负极进液孔，多个所述负极进液孔沿所述负极光箔的延伸方向间隔设置，多个所述负极进液孔均位于两个所述负极缺口之间。
在其中一个实施例中，所述隔膜的第一侧边与各所述正极进液孔对应设置；及/或，
所述隔膜的第二侧边缘与各所述负极进液孔对应设置。
在其中一个实施例中，位于卷绕前端的所述正极缺口的长度为50mm至100mm；及/或，
位于卷绕前端的所述负极缺口的长度为70mm至100mm。
在其中一个实施例中，位于卷绕收尾端的所述正极缺口的长度为100mm至165mm；及/或，
位于卷绕收尾端的所述负极缺口的长度为100mm至180mm。
在其中一个实施例中，各所述正极缺口内的相邻两侧边之间的连接处设有正极圆角；及/或，
各所述负极缺口内的相邻两侧边之间的连接处设有负极圆角。
在其中一个实施例中，各所述正极缺口与所述正极片的涂层之间存在距离；及/或，
各所述负极缺口与所述负极片的涂层之间存在距离。
在其中一个实施例中，各所述正极进液孔与所述正极片的涂层之间存在距离；及/或，
各所述负极进液孔与所述负极片的涂层之间存在距离。
在其中一个实施例中，各所述正极进液孔的直径为1.0mm至1.5mm；及/或，
各所述负极进液孔的直径为1.0mm至1.5mm。
一种单极柱大圆柱电池，包括上述任一实施例所述的全极耳卷芯。
一种大圆柱电池的制备方法，用于制备上述的单极柱大圆柱电池，所述大圆柱电池的制备方法包括：
将所述正极片、所述隔膜及所述负极片层叠设置并进行卷绕操作，以形成所述全极耳卷芯；
分别对所述正极全极耳及所述负极全极耳进行揉平操作；
分别对所述正极全极耳及所述负极全极耳进行包胶操作；
将正极集流盘焊接于所述正极全极耳，并将负极集流盘焊接于所述负极全极耳；
将所述正极集流盘焊接于壳体；
将负极盖板焊接于壳体，以形成全极耳电芯；
依次对所述全极耳电芯进行烘烤、注液、静置、化成、封口及分容，得到所述单极柱大圆柱电池。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、由于正极光箔的两端分别形成有一正极缺口，各正极缺口延伸至正极光箔的相邻两侧边，使得两个正极缺口分别位于正极片的最内圈及最外圈，进而使得电芯在正极片的最内圈及最外圈分别形成有一正极进液通道，亦既是，在正极光箔揉平之后，全极耳卷芯在正极片最内圈的正极缺口处形成一正极进液空间，并在正极片最外圈的正极缺口处形成另一正极进液空间，电解液可进入两个正极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由正极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率；
2、由于正极光箔还形成有正极进液孔，使得电解液可由正极片的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率；
3、由于负极光箔的两端分别形成有一负极缺口，各负极缺口延伸至负极光箔的相邻两侧边，使得两个负极缺口分别位于负极片的最内圈及最外圈，进而使得电芯在负极片的最内圈及最外圈分别形成有一负极进液通道，亦既是，在负极光箔揉平之后，全极耳卷芯在负极片最内圈的负极缺口处形成一负极进液空间，并在负极片最外圈的负极缺口处形成另一负极进液空间，电解液可进入两个负极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由负极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率；
4、由于负极光箔还形成有负极进液孔，使得电解液可由负极片的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率；
5、由于正极全极耳结构为一整块结构，即正极全极耳结构没有被分隔成多个部分，避免了正极全极耳结构在揉平之后出现松散的问题，即使得正极全极耳在揉平之后较紧实，提高了正极全极耳与正极集流盘的焊接良率；
6、由于负极全极耳结构为一整块结构，即负极全极耳结构没有被分隔成多个部分，避免了负极全极耳结构在揉平之后出现松散的问题，使得负极全极耳在揉平之后较紧实，提高了负极全极耳与正极集流盘的焊接良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，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为对比例1的极片的结构示意图；
图2为对比例2的极片的结构示意图；
图3为一实施例的单极柱大圆柱电池的结构示意图；
图4为图3所示的单极柱大圆柱电池的正极片的结构示意图；
图5为图3所示的单极柱大圆柱电池的负极片的结构示意图；
图6为图3所示的单极柱大圆柱电池在A处的放大示意图；
图7为图3所示的单极柱大圆柱电池在B处的放大示意图；
图8为一实施例的大圆柱电池的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种全极耳卷芯，包括依次层叠并卷绕设置的正极片、隔膜以及负极片，正极片的一侧边缘形成有正极光箔，负极片的一侧边有形成有负极光箔，正极光箔与负极光箔分别位于全极耳卷芯的两侧边，正极光箔的两端分别形成有一正极缺口，各正极缺口延伸至正极光箔的相邻两侧边，正极光箔于两个正极缺口之间的部分卷绕形成正极全极耳；正极光箔还形成有多个正极进液孔，多个正极进液孔沿正极光箔的延伸方向间隔设置，多个正极进液孔均位于两个正极缺口之间；进一步地，负极光箔的两端分别形成有一负极缺口，各负极缺口延伸至负极光箔的相邻两侧边，负极光箔于两个负极缺口之间的部分卷绕形成负极全极耳；负极光箔还形成有多个负极进液孔，多个负极进液孔沿负极光箔的延伸方向间隔设置，多个负极进液孔均位于两个负极缺口之间。本申请还提供一种单极柱大圆柱电池，包括上述的全极耳卷芯。
上述的全极耳卷芯以及单极柱大圆柱电池，由于正极光箔的两端分别形成有一正极缺口，各正极缺口延伸至正极光箔的相邻两侧边，使得两个正极缺口分别位于正极片的最内圈及最外圈，进而使得电芯在正极片的最内圈及最外圈分别形成有一正极进液通道，亦既是，在正极光箔揉平之后，全极耳卷芯在正极片最内圈的正极缺口处形成一正极进液空间，并在正极片最外圈的正极缺口处形成另一正极进液空间，电解液可进入两个正极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由正极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率。由于正极光箔还形成有正极进液孔，使得电解液可由正极片的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率。
进一步地，由于负极光箔的两端分别形成有一负极缺口，各负极缺口延伸至负极光箔的相邻两侧边，使得两个负极缺口分别位于负极片的最内圈及最外圈，进而使得电芯在负极片的最内圈及最外圈分别形成有一负极进液通道，亦既是，在负极光箔揉平之后，全极耳卷芯在负极片最内圈的负极缺口处形成一负极进液空间，并在负极片最外圈的负极缺口处形成另一负极进液空间，电解液可进入两个负极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由负极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率。由于负极光箔还形成有负极进液孔，使得电解液可由负极片的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率。
因此，通过正极缺口及负极缺口的设置，以及通过正极进液孔及负极进液孔的设置，扩大了由正极片进液的空间以及由负极片进液的空间，同时使得电解液可由正极片的侧面以及负极片的侧面进入电芯内部，进而提高了电解液注液效率及浸润效率。
此外，由于正极全极耳结构为一整块结构，即正极全极耳结构没有被分隔成多个部分，避免了正极全极耳结构在揉平之后出现松散的问题，即使得正极全极耳在揉平之后较紧实，提高了正极全极耳与正极集流盘的焊接良率。由于负极全极耳结构为一整块结构，即负极全极耳结构没有被分隔成多个部分，避免了负极全极耳结构在揉平之后出现松散的问题，使得负极全极耳在揉平之后较紧实，提高了负极全极耳与正极集流盘的焊接良率。
终上所述，本发明的全极耳卷芯既可提高电解液的注液效率及浸润效率，还可以提高正极全极耳及负极全极耳的焊接良率。
为更好地理解本申请的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例对本申请做进一步地详细说明：
如图3至图6所示，一实施例的单极柱大圆柱电池10，包括全极耳卷芯10a。在其中一个实施例中，全极耳卷芯10a包括依次层叠并卷绕设置的正极片100、隔膜200以及负极片300，正极片100的一侧边缘形成有正极光箔110，负极片300的一侧边有形成有负极光箔310，正极光箔110与负极光箔310分别位于全极耳卷芯10a的两侧边。正极光箔110的两端分别形成有一正极缺口111，各正极缺口111延伸至正极光箔110的相邻两侧边，正极光箔110于两个正极缺口111之间的部分卷绕形成正极全极耳110a，即两个正极缺口111之间的正极光箔110卷绕形成正极全极耳110a，正极全极耳110a用于与正极集流盘焊接。正极光箔110还形成有多个正极进液孔112，多个正极进液孔112沿正极光箔110的延伸方向间隔设置，多个正极进液孔112均位于两个正极缺口111之间。
如图5所示，进一步地，负极光箔310的两端分别形成有一负极缺口311，各负极缺口311延伸至负极光箔310的相邻两侧边，负极光箔310于两个负极缺口311之间的部分卷绕形成负极全极耳310a，即两个负极缺口311之间的负极光箔310卷绕形成负极全极耳310a，负极全极耳310a用于与负极集流盘焊接。负极光箔310还形成有多个负极进液孔312，多个负极进液孔312沿负极光箔310的延伸方向间隔设置，多个负极进液孔312均位于两个负极缺口311之间。在本实施例中，各正极缺口111的延伸方向与卷绕方向平行，即各正极缺口111的延伸方向与正极光箔110的延伸方向平行。各负极缺口311的延伸方向与卷绕方向平行，即各负极缺口311的延伸方向与负极光箔310的延伸方向平行。
上述的全极耳卷芯10a，由于正极光箔110的两端分别形成有一正极缺口111，各正极缺口111延伸至正极光箔110的相邻两侧边，使得两个正极缺口111分别位于正极片100的最内圈及最外圈，进而使得电芯在正极片100的最内圈及最外圈分别形成有一正极进液通道，亦既是，在正极光箔110揉平之后，全极耳卷芯10a在正极片100最内圈的正极缺口111处形成一正极进液空间，并在正极片100最外圈的正极缺口111处形成另一正极进液空间，电解液可进入两个正极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由正极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率。由于正极光箔110还形成有正极进液孔112，使得电解液可由正极片100的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率。
进一步地，由于负极光箔310的两端分别形成有一负极缺口311，各负极缺口311延伸至负极光箔310的相邻两侧边，使得两个负极缺口311分别位于负极片300的最内圈及最外圈，进而使得电芯在负极片300的最内圈及最外圈分别形成有一负极进液通道，亦既是，在负极光箔310揉平之后，全极耳卷芯10a在负极片300最内圈的负极缺口311处形成一负极进液空间，并在负极片300最外圈的负极缺口311处形成另一负极进液空间，电解液可进入两个负极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由负极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率。由于负极光箔310还形成有负极进液孔312，使得电解液可由负极片300的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率。
因此，通过正极缺口111及负极缺口311的设置，以及通过正极进液孔112及负极进液孔312的设置，扩大了由正极片100进液的空间以及由负极片300进液的空间，同时使得电解液可由正极片100的侧面以及负极片300的侧面进入电芯内部，进而提高了电解液注液效率及浸润效率。
此外，由于正极全极耳110a结构为一整块结构，即正极全极耳110a结构没有被分隔成多个部分，避免了正极全极耳110a结构在揉平之后出现松散的问题，即使得正极全极耳110a在揉平之后较紧实，提高了正极全极耳110a与正极集流盘的焊接良率。由于负极全极耳310a结构为一整块结构，即负极全极耳310a结构没有被分隔成多个部分，避免了负极全极耳310a结构在揉平之后出现松散的问题，使得负极全极耳310a在揉平之后较紧实，提高了负极全极耳310a与正极集流盘的焊接良率。
终上所述，本发明的全极耳卷芯10a既可提高电解液的注液效率及浸润效率，还可以提高正极全极耳110a及负极全极耳310a的焊接良率。
可以理解，正极片100和负极片300层叠设置，正极片100与负极全极耳310a错开设置，正极片100与负极全极耳310a错开设置，隔膜200设置在正极片100与负极片300之间，且隔膜200覆盖于正极片100及负极片300，以避免正极片100与负极片300直接接触，并且隔膜200与正极全极耳110a及负极全极耳310a错开设置，避免隔膜200对正极全极耳110a及负极全极耳310a的揉平产生不良影响。
如图6所示，在其中一个实施例中，隔膜200的第一侧边与各正极进液孔112对应设置，即隔膜200的第一侧边与各正极进液孔112重合，使得电解液可通过各正极进液孔112进入浸润隔膜200及负极片300，同时还减少隔膜200对各正极进液孔112的遮挡，提高了电解液由各正极进液孔112的进液速度，进而提高了电芯的注液效率及浸润效率。
如图7所示，在其中一个实施例中，隔膜200的第二侧边缘与各负极进液孔312对应设置，即隔膜200的第二侧边与各负极进液孔312重合，使得电解液可通过各负极进液孔312进入浸润隔膜200及正极片100，同时还减少隔膜200对各负极进液孔312的遮挡，提高了电解液由各负极进液孔312的进液速度，进而提高了电芯的注液效率及浸润效率。
在其中一个实施例中，位于卷绕前端的正极缺口111的长度为50mm至100mm，以使电芯的注液效率及浸润效率较佳。
在其中一个实施例中，位于卷绕前端的负极缺口311的长度为70mm至100mm，以使电芯的注液效率及浸润效率较佳。
在其中一个实施例中，位于卷绕收尾端的正极缺口111的长度为100mm至165mm，以使电芯的注液效率及浸润效率较佳。
在其中一个实施例中，位于卷绕收尾端的负极缺口311的长度为100mm至180mm，以使电芯的注液效率及浸润效率较佳。
如图4所示，在其中一个实施例中，各正极缺口111内的相邻两侧边之间的连接处设有正极圆角，以避免各正极缺口111的相邻两侧边的连接处出现应力集中的问题，避免了正极缺口111的相邻两个侧变的连接处出现撕裂的情况，避免了各正极缺口111对电芯性能产生不良影响。进一步地，正极圆角的半径为1mm至2mm。
如图5所示，在其中一个实施例中，各负极缺口311内的相邻两侧边之间的连接处设有负极圆角，以避免各负极缺口311的相邻两侧边的连接处出现应力集中的问题，避免了负极缺口311的相邻两个侧变的连接处出现撕裂的情况，避免了各负极缺口311对电芯性能产生不良影响。进一步地，负极圆角的半径为1mm至2mm。
如图4所示，在其中一个实施例中，各正极缺口111与正极片100的涂层之间存在距离，以降低在模切各正极缺口111时意外切到正极片100的涂层的几率，避免了模切各正极缺口111的操作降低了电芯的合格率的问题。
如图5所述，在其中一个实施例中，各负极缺口311与负极片300的涂层之间存在距离，以降低在模切各负极缺口311时意外切到负极片300的涂层的几率，避免了模切各负极缺口311的操作降低了电芯的合格率的问题。
在其中一个实施例中，各正极缺口111与正极片100的涂层之间的距离为2mm至3mm，以降低意外模切涂层的几率。
在其中一个实施例中，各负极缺口311与负极片300的涂层之间的距离为1.5mm至2.0mm，以降低意外模切涂层的几率。
如图4所示，在其中一个实施例中，各正极进液孔112与正极片100的涂层之间存在距离，以降低意外模切涂层的几率。
如图5所示，在其中一个实施例中，各负极进液孔312与负极片300的涂层之间存在距离，以降低冲切各负极进液孔312时意外切到负极片300的涂层的几率，避免了电芯的合格率受到冲切操作的不良影响。
在其中一个实施例中，各正极进液孔112的直径为1.0mm至1.5mm，以避免冲切各负极进液孔312时意外切到负极片300的涂层的几率。
在其中一个实施例中，各负极进液孔312的直径为1.0mm至1.5mm，以避免冲切各正极进液孔112时意外切到正极片100的涂层的几率。
本申请还提供一种大圆柱电池的制备方法，用于制备上述任一实施例所述的单极柱大圆柱电池，大圆柱电池的制备方法包括：将正极片、隔膜及负极片层叠设置并进行卷绕操作，以形成全极耳卷芯；分别对正极全极耳及负极全极耳进行揉平操作；分别对正极全极耳及负极全极耳进行包胶操作；将正极集流盘焊接于正极全极耳，并将负极集流盘焊接于负极全极耳；将正极集流盘焊接于壳体；将负极盖板焊接于壳体，以形成全极耳电芯；依次对全极耳电芯进行烘烤、注液、静置、化成、封口及分容，得到单极柱大圆柱电池。
为更好地理解本申请的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例对本申请做进一步地详细说明：
如图4至图8所示，一实施例的大圆柱电池的制备方法，用于制备上述任一实施例所述的单极柱大圆柱电池10，大圆柱电池的制备方法包括：
S101:将正极片100、隔膜200及负极片300层叠设置并进行卷绕操作，以形成全极耳卷芯10a。
在本实施例中，全极耳卷芯10a包括依次层叠并卷绕设置的正极片100、隔膜200以及负极耳，正极片100的一侧边缘形成有正极光箔110，负极片300的一侧边有形成有负极光箔310，正极光箔110与负极光箔310分别位于全极耳卷芯10a的两侧边。正极光箔110的两端分别形成有一正极缺口111，各正极缺口111延伸至正极光箔110的相邻两侧边，正极光箔110于两个正极缺口111之间的部分卷绕形成正极全极耳110a，即两个正极缺口111之间的正极光箔110卷绕形成正极全极耳110a，正极全极耳110a用于与正极集流盘焊接。正极光箔110还形成有多个正极进液孔112，多个正极进液孔112沿正极光箔110的延伸方向间隔设置，多个正极进液孔112均位于两个正极缺口111之间。
进一步地，负极光箔310的两端分别形成有一负极缺口311，各负极缺口311延伸至负极光箔310的相邻两侧边，负极光箔310于两个负极缺口311之间的部分卷绕形成负极全极耳310a，即两个负极缺口311之间的负极光箔310卷绕形成负极全极耳310a，负极全极耳310a用于与负极集流盘焊接。负极光箔310还形成有多个负极进液孔312，多个负极进液孔312沿负极光箔310的延伸方向间隔设置，多个负极进液孔312均位于两个负极缺口311之间。更进一步地，各正极缺口111的延伸方向与卷绕方向平行，即各正极缺口111的延伸方向与正极光箔110的延伸方向平行。各负极缺口311的延伸方向与卷绕方向平行，即各负极缺口311的延伸方向与负极光箔310的延伸方向平行。
可以理解，正极片100和负极片300层叠设置，正极片100与负极全极耳310a错开设置，正极片100与负极全极耳310a错开设置，隔膜200设置在正极片100与负极片300之间，且隔膜200覆盖于正极片100及负极片300，以避免正极片100与负极片300直接接触，并且隔膜200与正极全极耳110a及负极全极耳310a错开设置，避免隔膜200对正极全极耳110a及负极全极耳310a的揉平产生不良影响。
S103:分别对正极全极耳110a及负极全极耳310a进行揉平操作。
在本实施例中，对正极全极耳110a进行揉平操作，以使正极全极耳110a的结构紧实，以提高正极全极耳110a与正极集流盘的焊接良率。对负极全极耳310a进行揉平操作，以使负极全极耳310a的结构紧实，以提高负极全极耳310a与负极集流盘的焊接良率。
S105:分别对正极全极耳110a及负极全极耳310a进行包胶操作。
在本实施例中，对正极全极耳110a进行包胶操作，以使正极全极耳110a包覆连接有绝缘胶，避免了正极全极耳110a出现短路的问题。对负极全极耳310a进行包胶操作，以使负极全极耳310a包覆连接有绝缘胶，避免了负极全极耳310a出现短路的问题
S107:将正极集流盘焊接于正极全极耳110a，并将负极集流盘焊接于负极全极耳310a。
S109:将正极集流盘焊接于壳体。
S111:将负极盖板焊接于壳体，以形成全极耳电芯。
S113:依次对全极耳电芯进行烘烤、注液、静置、化成、封口及分容，得到单极柱大圆柱电池10。
在本实施例中，由于烘烤、注液、静置、化成、封口及分容属于常规电池生产工艺，再次不赘述。
上述的大圆柱电池的制备方法，由于正极光箔110的两端分别形成有一正极缺口111，各正极缺口111延伸至正极光箔110的相邻两侧边，使得两个正极缺口111分别位于正极片100的最内圈及最外圈，进而使得电芯在正极片100的最内圈及最外圈分别形成有一正极进液通道，亦既是，在正极光箔110揉平之后，全极耳卷芯10a在正极片100最内圈的正极缺口111处形成一正极进液空间，并在正极片100最外圈的正极缺口111处形成另一正极进液空间，电解液可进入两个正极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由正极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率。由于正极光箔110还形成有正极进液孔112，使得电解液可由正极片100的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率。
进一步地，由于负极光箔310的两端分别形成有一负极缺口311，各负极缺口311延伸至负极光箔310的相邻两侧边，使得两个负极缺口311分别位于负极片300的最内圈及最外圈，进而使得电芯在负极片300的最内圈及最外圈分别形成有一负极进液通道，亦既是，在负极光箔310揉平之后，全极耳卷芯10a在负极片300最内圈的负极缺口311处形成一负极进液空间，并在负极片300最外圈的负极缺口311处形成另一负极进液空间，电解液可进入两个负极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由负极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率。由于负极光箔310还形成有负极进液孔312，使得电解液可由负极片300的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率。
因此，通过正极缺口111及负极缺口311的设置，以及通过正极进液孔112及负极进液孔312的设置，扩大了由正极片100进液的空间以及由负极片300进液的空间，同时使得电解液可由正极片100的侧面以及负极片300的侧面进入电芯内部，进而提高了电解液注液效率及浸润效率。
此外，由于正极全极耳110a结构为一整块结构，即正极全极耳110a结构没有被分隔成多个部分，避免了正极全极耳110a结构在揉平之后出现松散的问题，即使得正极全极耳110a在揉平之后较紧实，提高了正极全极耳110a与正极集流盘的焊接良率。由于负极全极耳310a结构为一整块结构，即负极全极耳310a结构没有被分隔成多个部分，避免了负极全极耳310a结构在揉平之后出现松散的问题，使得负极全极耳310a在揉平之后较紧实，提高了负极全极耳310a与正极集流盘的焊接良率。
终上所述，本发明的全极耳卷芯10a既可提高电解液的注液效率及浸润效率，还可以提高正极全极耳110a及负极全极耳310a的焊接良率。
在其中一个实施例中，将正极片、隔膜及负极片层叠设置并进行卷绕操作，以形成全极耳卷芯的步骤包括：对正极片进行打孔操作，以在正极片上形成多个正极进液孔；对正极片进行模切操作，以在正极片的两端分别形成一正极缺口；对负极片进行打孔操作，以在负极片上形成多个负极进液孔；对负极片进行模切操作，以在负极片的两端分别形成一负极缺口。
在本实施例中，通过分别对正极片及负极片进行打孔及模切操作，使得正极片上形成多个正极进液孔以及两个正极缺口，并使得负极片上形成多个负极进液孔以及两个负极缺口，提高了注液效率及浸润效率。
在其中一个实施例中，在对正极片进行模切操作，以在正极片的两端分别形成一正极缺口的步骤之后，以及在对负极片进行打孔操作，以在负极片上形成多个负极进液孔的步骤之前，大圆柱电池的制备方法还包括：对各正极进液孔的边缘以及各正极缺口的边缘进行打磨操作，以去除正极片上的毛刺；对正极片进行吸尘操作，以吸走正极片上的毛刺粉尘。
可以理解，正极片经过打孔及模切之后，会在打孔位置及模切位置处会形成毛刺，该毛刺较易割伤隔膜，导致电池的性能下降。为了避免毛刺所产生的问题，在本实施例中，通过对各正极进液孔的边缘以及各正极缺口的边缘进行打磨，去除了正极片上的毛刺，避免了毛刺割伤隔膜的问题，进而避免毛刺降低电池性能的问题。由于打磨毛刺会带来粉尘的问题，若粉尘在电池内部，会导致短路以及容量密度较低的问题，通过吸尘操作，将毛刺粉刺吸离正极片，避免了粉刺对电池的不良影响。
可以理解，在对正极片进行吸尘操作时，毛刺粉尘会与正极片产生摩擦，导致正极片会产生静电，当吸尘操作结束之后，正极片会在静电的作用下吸附环境中的粉尘，导致正极片较易被污染，进而导致电池的性能下降。在其中一个实施例中，在对正极片进行吸尘操作，以吸走正极片上的毛刺粉尘的步骤中，同时还对正极片进行去静电处理。在本实施例中，通过对正极片进行去静电处理，去除了正极片上的静电。
进一步地，在对正极片进行吸尘操作，以吸走正极片上的毛刺粉尘的步骤具体为：通过吸尘装置对正极片进行吸尘操作，以吸走正极片上的毛刺粉尘，同时还通过离子风机将毛刺粉尘吹向吸尘装置。在本实施例中，还通过离子风机将毛刺粉尘吹向吸尘装置，不仅使得离子风机吹出的离子风对正极片进行去静电处理，还将正极片上的毛刺粉尘吹向吸尘装置，提高了吸尘装置的吸尘效果。
在其中一个实施例中，在对负极片进行模切操作，以在负极片的两端分别形成一负极缺口的步骤之后，大圆柱电池的制备方法还包括：对各负极进液孔的边缘以及各负极缺口的边缘进行打磨操作，以去除负极片上的毛刺；对负极片进行吸尘操作，以吸走负极片上的毛刺粉尘。
可以理解，负极片经过打孔及模切之后，会在打孔位置及模切位置处会形成毛刺，该毛刺较易割伤隔膜，导致电池的性能下降。为了避免毛刺所产生的问题，在本实施例中，通过对各负极进液孔的边缘以及各负极缺口的边缘进行打磨，去除了负极片上的毛刺，避免了毛刺割伤隔膜的问题，进而避免毛刺降低电池性能的问题。由于打磨毛刺会带来粉尘的问题，若粉尘在电池内部，会导致短路以及容量密度较低的问题，通过吸尘操作，将毛刺粉刺吸离负极片，避免了粉刺对电池的不良影响。
可以理解，在对负极片进行吸尘操作时，毛刺粉尘会与负极片产生摩擦，导致负极片会产生静电，当吸尘操作结束之后，负极片会在静电的作用下吸附环境中的粉尘，导致负极片较易被污染，进而导致电池的性能下降。在其中一个实施例中，在对负极片进行吸尘操作，以吸走负极片上的毛刺粉尘的步骤中，同时还对负极片进行去静电处理。在本实施例中，通过对负极片进行去静电处理，去除了负极片上的静电。
进一步地，在对负极片进行吸尘操作，以吸走负极片上的毛刺粉尘的步骤具体为：通过吸尘装置对负极片进行吸尘操作，以吸走负极片上的毛刺粉尘，同时还通过离子风机将毛刺粉尘吹向吸尘装置。在本实施例中，还通过离子风机将毛刺粉尘吹向吸尘装置，不仅使得离子风机吹出的离子风对负极片进行去静电处理，还将负极片上的毛刺粉尘吹向吸尘装置，提高了吸尘装置的吸尘效果。
以下列举本发明的单极柱大圆柱电池的具体实施例以及传统的两种单极柱大圆柱电池的具体实施例。需注意的是，下列实施例并没有穷举所有可能的情况。
实施例1
如图4至图8所示，将正极片100、隔膜200及负极片300层叠设置并进行卷绕操作，以形成全极耳卷芯10a；分别对正极全极耳110a及负极全极耳310a进行揉平操作；分别对正极全极耳110a及负极全极耳310a进行包胶操作；将正极集流盘焊接于正极全极耳110a，并将负极集流盘焊接于负极全极耳310a；将正极集流盘焊接于壳体；将负极盖板焊接于壳体，以形成全极耳电芯；依次对全极耳电芯进行烘烤、注液、静置、化成、封口及分容，得到单极柱大圆柱电池10。
其中，全极耳卷芯10a包括依次层叠并卷绕设置的正极片100、隔膜200以及负极耳，正极片100的一侧边缘形成有正极光箔110，负极片300的一侧边有形成有负极光箔310，正极光箔110与负极光箔310分别形成于全极耳卷芯10a的两侧边。正极光箔110的两端分别形成有一正极缺口111，各正极缺口111延伸至正极光箔110的相邻两侧边，正极光箔110于两个正极缺口111之间的部分卷绕形成正极全极耳110a；正极光箔110还形成有多个正极进液孔112，多个正极进液孔112沿正极光箔110的延伸方向间隔设置，多个正极进液孔112均位于两个正极缺口111之间；负极光箔310的两端分别形成有一负极缺口311，各负极缺口311延伸至负极光箔310的相邻两侧边，负极光箔310于两个负极缺口311之间的部分卷绕形成负极全极耳310a；负极光箔310还形成有多个负极进液孔312，多个负极进液孔312沿负极光箔310的延伸方向间隔设置，多个负极进液孔312均位于两个负极缺口311之间。
位于卷绕前端的正极缺口111的长度为70mm，位于卷绕前端的负极缺口311的长度为80mm。位于卷绕收尾端的正极缺口111的长度为120mm，位于卷绕收尾端的负极缺口311的长度为150mm。正极圆角的半径为1.5mm，负极圆角的半径为1.5mm。各正极缺口111与正极片100的涂层之间的距离为2mm，各负极缺口311与负极片300的涂层之间的距离为1.5mm。各正极进液孔112的直径为1.0mm，各负极进液孔312的直径为1.0mm。
对比例1：
如图1所示，在正极光箔区上模切出多个间隔设置的正极条形槽，各正极条形槽延伸至正极光箔区的外边缘，使得正极光箔区的被分隔为多个正极耳，多个各正极耳共同形成正极全极耳，相邻正极耳之间的间距为2mm，各正极耳倾斜角度为60°，在负极光箔区上模切出多个间隔设置的负极条形槽，各负极条形槽延伸至负极光箔区的外边缘，使得负极光箔区的被分隔为多个负极耳，多个各负极耳共同形成负极全极耳，相邻负极耳之间的间距为2mm，各正极耳倾斜角度为60°，卷绕后采用旋压的方式将正极全极耳及负极全极耳压紧。
对比例2：
如图2所示，正极片留出光箔区，正极光箔宽度7～12mm，负极片流程光箔区，负极光箔宽度6～10mm，卷绕后对正极片的光箔区及负极片的光箔区进行揉平。
实施例1、对比例1及对比例2的焊接合格率、注液时间、注液后高温老化时间以及化成后老化时间的对比如表1所示：
为了说明实施例1、对比例1及对比例2的电池性能差异，从低温放电、常温循环及45℃高温循环进行对比。
-20℃低温放电容量测试：在-20℃的环境中，将电池先以1C放电至2.0V；再在以1C恒流充电至3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C，记充电容量为CC；然后将炉温调节至-20℃，用1C恒流放电至2.0V，记放电容量为DC。放电容量与充电容量比即为放电容量保持率。电池在-20℃的环境中的放电容量保持率(％)＝CD/CC×100％。
25℃常温循环：在25℃的环境中，将电池先以1C放电至2.5V后进行循环测试，以1C恒流充电至3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C，然后用1C恒流放电至2.5V，如此充电/放电，计算电池在25℃下循环1000次的容量保持率。电池在25℃的环境中循环1000次后的容量保持率(％)＝第1000次循环的放电容量/首次循环的放电容量×100％。
45℃高温循环测试：在25℃的环境中，将磷酸铁锂电池先以1C放电至2.5V后进行循环测试。烘箱升温至45℃，以1C恒流充电至3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C，然后用1C恒流放电至2.5V，如此充电/放电，计算电池45℃下循环500次的容量保持率。电池45℃的环境中循环500次后的容量保持率(％)＝第500次循环的放电容量/首次循环的放电容量×100％。
实施例1、对比例1及对比例2的性能测试结果对比如表2所示：
从表1可看出，对于正负极端面与导流盘焊接合格率，实施例1及对比例2是最高的，达到99％以上；在注液效率方面，对比例1是最高的，实施例1比较接近对比例1，对比例2相对慢10～13分钟；对于注液后高温老化时间，实施例1与对比例1接近，对比例2相对长25～50％的时间；对于化成后高温老化时间，实施例1与对比1接近，对比例2相对长0～25％的时间。
从对比表2可看出，在-20℃低温放电时，实施例1的容量保持率与对比例1的容量保持率比较接近，并且一致性较好，而对比例2的容量保持率相对偏低，并且一致性较差，这说明实施例1与对比例1浸润充分，而对比例2的浸润性差，对比例2在低温时浸润不充分激化大。在常温循环1000周时，实施例1的容量保持率与对比例1的容量保持率比较接近，并且一致性好，而对比例2的容量保持率相对偏低，并且一致性差；在45℃高温循环500周时，实施例1的容量保持率与对比例1的容量保持率比较接近，并且一致性好，而对比例2的容量保持率相对偏低，并且一致性差。
通过以上对比分析，实施例1的正负极端面与导流盘焊接合格率较高，注液效率较高，电池性能相对较优，并且电池性能一致性好。
需要说明的是，正极端面为正极全极耳，负极端面为负极全极耳。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、由于正极光箔110的两端分别形成有一正极缺口111，各正极缺口111延伸至正极光箔110的相邻两侧边，使得两个正极缺口111分别位于正极片100的最内圈及最外圈，进而使得电芯在正极片100的最内圈及最外圈分别形成有一正极进液通道，亦既是，在正极光箔110揉平之后，全极耳卷芯10a在正极片100最内圈的正极缺口111处形成一正极进液空间，并在正极片100最外圈的正极缺口111处形成另一正极进液空间，电解液可进入两个正极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由正极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率；
2、由于正极光箔110还形成有正极进液孔112，使得电解液可由正极片100的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率；
3、由于负极光箔310的两端分别形成有一负极缺口311，各负极缺口311延伸至负极光箔310的相邻两侧边，使得两个负极缺口311分别位于负极片300的最内圈及最外圈，进而使得电芯在负极片300的最内圈及最外圈分别形成有一负极进液通道，亦既是，在负极光箔310揉平之后，全极耳卷芯10a在负极片300最内圈的负极缺口311处形成一负极进液空间，并在负极片300最外圈的负极缺口311处形成另一负极进液空间，电解液可进入两个负极进液空间并对电芯进行浸润，扩大了由负极进液的空间，提高了电解液注液效率及浸润效率；
4、由于负极光箔310还形成有负极进液孔312，使得电解液可由负极片300的侧面进入电芯内部，提高了电解液注液效率及浸润效率；
5、由于正极全极耳110a结构为一整块结构，即正极全极耳110a结构没有被分隔成多个部分，避免了正极全极耳110a结构在揉平之后出现松散的问题，即使得正极全极耳110a在揉平之后较紧实，提高了正极全极耳110a与正极集流盘的焊接良率；
6、由于负极全极耳310a结构为一整块结构，即负极全极耳310a结构没有被分隔成多个部分，避免了负极全极耳310a结构在揉平之后出现松散的问题，使得负极全极耳310a在揉平之后较紧实，提高了负极全极耳310a与正极集流盘的焊接良率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种全极耳卷芯，包括依次层叠并卷绕设置的正极片、隔膜以及负极片，所述正极片的一侧边缘形成有正极光箔，所述负极片的一侧边有形成有负极光箔，所述正极光箔与所述负极光箔分别形成于所述全极耳卷芯的两侧边，其特征在于，
所述正极光箔的两端分别形成有一正极缺口，各所述正极缺口延伸至所述正极光箔的相邻两侧边，所述正极光箔于两个所述正极缺口之间的部分卷绕形成正极全极耳；所述正极光箔还形成有多个正极进液孔，多个所述正极进液孔沿所述正极光箔的延伸方向间隔设置，多个所述正极进液孔均位于两个所述正极缺口之间；
所述负极光箔的两端分别形成有一负极缺口，各所述负极缺口延伸至所述负极光箔的相邻两侧边，所述负极光箔于两个所述负极缺口之间的部分卷绕形成负极全极耳；所述负极光箔还形成有多个负极进液孔，多个所述负极进液孔沿所述负极光箔的延伸方向间隔设置，多个所述负极进液孔均位于两个所述负极缺口之间。
2.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，所述隔膜的第一侧边与各所述正极进液孔对应设置；及/或，
所述隔膜的第二侧边缘与各所述负极进液孔对应设置。
3.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，位于卷绕前端的所述正极缺口的长度为50mm至100mm；及/或，
位于卷绕前端的所述负极缺口的长度为70mm至100mm。
4.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，位于卷绕收尾端的所述正极缺口的长度为100mm至165mm；及/或，
位于卷绕收尾端的所述负极缺口的长度为100mm至180mm。
5.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，各所述正极缺口内的相邻两侧边之间的连接处设有正极圆角；及/或，
各所述负极缺口内的相邻两侧边之间的连接处设有负极圆角。
6.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，各所述正极缺口与所述正极片的涂层之间存在距离；及/或，
各所述负极缺口与所述负极片的涂层之间存在距离。
7.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，各所述正极进液孔与所述正极片的涂层之间存在距离；及/或，
各所述负极进液孔与所述负极片的涂层之间存在距离。
8.根据权利要求1所述的全极耳卷芯，其特征在于，各所述正极进液孔的直径为1.0mm至1.5mm；及/或，
各所述负极进液孔的直径为1.0mm至1.5mm。
9.一种单极柱大圆柱电池，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的全极耳卷芯。
10.一种大圆柱电池的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求9所述的单极柱大圆柱电池，所述大圆柱电池的制备方法包括：
将所述正极片、所述隔膜及所述负极片层叠设置并进行卷绕操作，以形成所述全极耳卷芯；
分别对所述正极全极耳及所述负极全极耳进行揉平操作；
分别对所述正极全极耳及所述负极全极耳进行包胶操作；
将正极集流盘焊接于所述正极全极耳，并将负极集流盘焊接于所述负极全极耳；
将所述正极集流盘焊接于壳体；
将负极盖板焊接于壳体，以形成全极耳电芯；
依次对所述全极耳电芯进行烘烤、注液、静置、化成、封口及分容，得到所述单极柱大圆柱电池。
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| CN202310382226.1A CN116365180A (zh) | 2023-04-04 | 2023-04-04 | 全极耳卷芯、单极柱大圆柱电池及大圆柱电池的制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117276689A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-12-22 | 东莞市创明电池技术有限公司 | C型全极耳卷芯、电池及制造方法 |
| CN117613344A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-27 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 圆柱电池的多级吸液结构 |
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2023
- 2023-04-04 CN CN202310382226.1A patent/CN116365180A/zh active Pending
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