CN116779944A - 电芯、电芯的制造方法、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提出了一种电芯、电芯的制造方法、电池单体、电池及用电设备。电芯包括第一极片、第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔离膜，三者从卷绕始端沿卷绕方向卷绕形成电芯；电芯包括平直区和位于平直区的两端的弯折区，第一极片在卷绕方向上连续，第二极片包括沿卷绕方向依次设置的第一段和第二段，其中，第一段和第二段在弯折区断开，且第二段在卷绕方向上连续，第一段由至少一个片体组成，片体位于平直区。根据本申请实施例中的电芯，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间间隙过大的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

Description

电芯、电芯的制造方法、电池单体、电池及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别涉及电芯、电芯的制造方法、电池单体、电池及用电设备。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本申请相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着电池技术的发展进步，锂离子电池因其能量密度高、环境污染小等优点在各种电子设备中得到了广泛的应用。相关技术中的卷绕式电芯在加工成型时，正极极片和负极极片之间卷绕后存在间隙，当间隙较大时容易引发析锂的问题，从而导致电芯的性能下降，甚至引发短路等安全问题。因此，如何提高电芯的使用性能和安全性能是需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种电芯、电芯的制造方法、电池单体、电池及用电设备，以提高电池的电芯性能。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面的实施例提出了一种电芯。电芯包括：第一极片、第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔离膜，三者沿卷绕方向卷绕形成电芯；电芯包括平直区和位于平直区的两端的弯折区，第一极片在卷绕方向上连续，第二极片包括沿卷绕方向依次设置的第一段和第二段，其中，第一段和第二段在弯折区断开，且第二段在卷绕方向上连续，第一段由至少一个片体组成，片体位于平直区。

根据本申请实施例中的电芯，卷绕成型后的电芯包括平直区和弯折区，第二极片的第一段和第二段在电芯的弯折区断开，构成第一段的片体设置在电芯的平直区，由此，在电芯的弯折区，第一段和第二段断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片相对应设置的第二极片，因此，在该避空部位不会发生锂离子的脱嵌。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，第一段包括多个片体，各片体沿卷绕方向间隔设置且均位于平直区。多个片体能够形成多个位于弯折区的避空部，由此便能够改善内圈弯折区的析锂问题，。

在本申请的一些实施例中，多个片体在电芯的厚度方向上平行设置。这样，使多个片体以及第一极片的一部分可以很好地填补电芯的靠近中心处的空间，使得电芯的内部空间更加紧凑，进一步提高电芯的容量。

在本申请的一些实施例中，各片体在电芯的厚度方向上的投影彼此相对设置。这样，相比于各片体相错开的方式，更加有利于使每个片体在电芯的平直区能够占据尽可能大的面积，从而有利于增加电芯中活性物质层的面积，以此增加单位面积内的电芯的能量密度。

在本申请的一些实施例中，沿卷绕方向，从卷绕始端，第一极片依次包括第一平直区、第一弯折区和第二平直区，片体包括第一片体，在电芯的厚度方向上，第一片体与第一平直区对应设置，且第一片体位于第一平直区远离第二平直区的一侧，第一片体的投影完全位于第一平直区的投影内。这样，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在该部位不存在第一极片和第二极片之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，片体还包括第二片体，在厚度方向上，第二片体与第一平直区对应设置，且第二片体位于第一平直区和第二平直区之间。这样，第二片体可以利用电芯中心处的活性物质，使得电芯的内部空间更加紧凑，进一步提高电芯的容量，减少第一极片上活性物质的浪费。

在本申请的一些实施例中，片体还包括第三片体，在电芯的厚度方向上，第三片体与第二平直区对应设置，且第三片体位于第二平直区远离第一平直区的一侧。这样，第一弯折区对应位置处没有第二极片，由此能够使避免第一弯折区对应的拐角区域出现间隙，而导致电池析锂的问题。

在本申请的一些实施例中，沿卷绕方向，第一段至多环绕三圈。相关技术中，电芯最内圈的拐角是产生析锂问题最严重的部位，在本实施例中当对卷绕后的电芯进行压缩定型时，电芯的中心部位能够形成叠置的电芯结构，这样能够避免电芯内部的拐角出现空隙，使电芯中的第一极片有效连续的包裹第二极片，增加电芯的结构稳定性，而且，由于第一段中各片体之间间隔形成的避空部的数量随着环绕圈数的增加而增加，这样无疑会浪费更多的活性物质，不利于提高电芯的能量密度，故而，与相关技术中的电芯相比，本实施例中的电芯能够有效利用电芯的内部空间，。

在本申请的一些实施例中，所述第一极片包括第一集流体和涂覆于所述第一集流体两表面的活性物质层，所述第二极片包括第二集流体和涂覆于所述第二集流体两表面的活性物质层，所述第一集流体在宽度方向上延伸出第一极耳，所述第二集流体在宽度方向上延伸出第二极耳。电池的电芯在充放电过程中，涂覆于第一极片的活性物质层和涂覆于第二极片的活性物质层与电池内部的电解液发生反应，与第一极片连接的第一极耳和与第二极片连接的第二极耳能够将发生电化学反应形成电流引出至电池的电池端子以形成电流回路。

本申请第二方面的实施例提出了一种电池单体，其包括第一方面任一实施例中的电芯、壳体和电解液。其中，壳体具有用于容纳电芯的空腔，电解液填充至该空腔的内部。

在本实施例中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

根据本申请实施例中的电池单体，由于其包括第一方面任一实施例中的电芯，因此其也具备第一方面任一实施例的有益效果。也就是说，由于本实施例中电池中的电芯，其第二极片的第一段和第二段在电芯的弯折区断开，构成第一段的片体设置在电芯的平直区，由此，在电芯的弯折区，第一段和第二段断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片相对应设置的第二极片，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯安全性能和使用性能下降的问题，由此能够提高电池单体的性能。

本申请第三方面的实施例提出了一种电池，包括第二方面任一实施例中的电池单体。

根据本申请实施例中的电池，由于其具备第二方面任一实施例中的电池单体，因此其也具备第二方面任一实施例的有益效果。也就是说，由于本实施例中电池中的电芯，其第二极片的第一段和第二段在电芯的弯折区断开，构成第一段的片体设置在电芯的平直区，由此，在电芯的弯折区，第一段和第二段断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片相对应设置的第二极片，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯安全性能和使用性能下降的问题，由此能够提高电池的性能。

本申请第四方面的实施例提出了一种用电设备，包括第三方面任一实施例中的电池。

根据本申请实施例中的用电设备，由于其具备第三方面任一实施例中的电池，因此其也具备第三方面任一实施例的有益效果。也就是说，由于本实施例中用电设备，其包含的电芯中第二极片的第一段和第二段在弯折区断开，构成第一段的片体设置在电芯的平直区，由此，在电芯的弯折区，第一段和第二段断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片相对应设置的第二极片，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间间隙过大的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题，由此能够提高电池的性能，进一步使具备该电池的用电设备拥有良好的续航能力和安全性能。

本申请第五方面的实施例提出了一种电芯的制造方法，该方法包括：

提供第一极片、第二极片以及隔离膜；

将所述第一极片、所述第二极片和所述隔离膜从卷绕始端沿卷绕方向卷绕，并加工成包括平直区和位于所述平直区的两端的弯折区的电芯；；

其中，第一极片在所述卷绕方向上连续，所述第二极片包括沿卷绕方向依次设置的第一段和第二段，所述第一段和所述第二段在所述弯折区断开，且所述第二段在所述卷绕方向上连续，所述第一段由至少一个片体组成，所述片体位于所述平直区。

根据本申请实施例中的方法制造的电芯，由于其第二极片的第一段和第二段在弯折区断开，构成第一段的片体设置在电芯的平直区，由此，在电芯的弯折区，第一段和第二段断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片相对应设置的第二极片，因此，在该避空部位不会发生锂离子迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯安全和使用性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，在将第一极片、第二极片以及隔离膜进行卷绕的步骤之前，制造方法还包括：将第二极片的第二段固定在隔离膜上，将片体固定在隔离膜上。将片体和第二段直接固定在隔离膜上，能够有效的实现对第二极片的固定，避免在卷绕过程中，第二极片相对于隔离膜发生位置偏移，有效的保证电芯的结构稳定性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例的用电设备为车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的电池的结构示意图；

图3为本申请一些实施例的电池单体并列或串联的示意图；

图4为本申请一些实施例的电池单体的爆炸图；

图5为本申请实施例中电芯的结构示意图。

附图中各标记表示如下：

1000-车辆；1100-电池；1110-箱体；1111-第一部分；1112-第二部分；1121-端盖；1122-壳体；1123-电芯组件；11231-极耳；11211-电极端子；1120-电池单体；1130-容纳腔；1200-控制器；1300-马达；10-卷绕始端；20-卷绕末端；30-平直区；40-弯折区；

100-第一极片；110-第一平直区；120-第一弯折区；130-第二平直区；

200-第二极片；210-第一段；211-片体；2111-第一片体；2112-第二片体；2113-第三片体；220-第二段；

300-隔离膜；

410-第一极耳；420-第二极耳；

M-厚度方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括电芯和电解液，电芯由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电芯可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

锂离子电池因其能量密度高、环境污染小等优点在各种电子设备中得到了广泛的应用。随着市场对锂离子电池快充快发的要求的不断提升，如何进一步提高电芯性能成为迫切需要解决的问题。

相关技术中，电池的电芯由正极极片、负极极片和隔离膜卷绕而形成，具体地，在将正极极片、负极极片及隔离膜进行卷绕而形成卷绕体以后，还需将卷绕体压成扁平状，从而使电芯最终呈现包括平直区和弯折区的跑道形结构。本申请的发明人经过研究发现，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，靠近卷绕中心的几圈卷层中的正极极片和负极极片之间容易在弯折区产生较大间隙，这些间隙的存在容易引发析锂的问题，进而导致电芯性能下降。为了改善上述问题，本发明人研究出一种电芯，该电芯包括第一极片、第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔离膜，三者沿卷绕方向卷绕形成电芯。其中，第一极片在卷绕方向上连续，第二极片包括沿卷绕方向依次设置的第一段和第二段。并且，第一段和第二段在电芯的弯折区断开，第二段在卷绕方向上连续，第一段由至少一个片体组成，片体位于电芯的平直区。由于第二极片的第一段和第二段在电芯的弯折区断开，以及构成第一段的片体设置在电芯的平直区，由此，在电芯的弯折区，第一段和第二段断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片相对应设置的第二极片，因此，在该避空部位不会发生锂离子的脱嵌。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片和第二极片之间产生较大间隙的问题，从而降低弯折区发生析锂的可能性，进而可以改善因析锂而导致的电芯安全和使用性能下降的问题。

本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电设备。

用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电设备为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池1100，电池1100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池1100可以用于车辆1000的供电，例如，电池1100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器1200和马达1300，控制器1200用来控制电池1100为马达1300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池1100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

在一些实施例中，参见图2和图3，图2为本申请一些实施例公开的电池1100的结构示意图，图3为本申请一些实施例的电池单体并列或串联的示意图。电池1100包括箱体1110和电池单体1120，箱体1110用于容纳电池单体1120。

箱体1110可以包括第一部分1111和第二部分1112，第一部分1111与第二部分1112相互盖合，以限定出用于容纳电池单体1120的容纳腔1130。第一部分1111和第二部分1112可以是多种形状，比如，长方体、圆柱体等。第一部分1111可以是一侧开放的空心结构，第二部分1112也可以是一侧开放的空心结构，第二部分1112的开放侧盖合于第一部分1111的开放侧，则形成具有容纳腔1130的箱体1110。如图2所示，也可以是第一部分1111为一侧开放的空心结构，第二部分1112为板状结构，第二部分1112盖合于第一部分1111的开放侧，则形成具有容纳腔1130的箱体1110。示例性的，在图2中，第一部分1111和第二部分1112均为长方体结构。

其中，第一部分1111与第二部分1112可以通过密封元件来实现密封，密封元件可以是密封圈、密封胶等。

在电池1100中，电池单体1120可以是一个、也可以是多个。若电池单体1120为多个，多个电池单体1120之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体1120中既有串联又有并联。可以是多个电池单体1120先串联或并联或混联组成电池模组，多个电池模组再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体1110内。也可以是所有电池单体1120之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体1120构成的整体容纳于箱体1110内。

参见图4，本申请公开了一种电池单体1120。图4是本申请一些实施例公开的一种电池单体1120的爆炸图。电池单体1120是指组成电池1100的最小单元。如图4，电池单体1120包括有端盖1121、壳体1122、电芯组件1123以及其他的功能性部件。

端盖1121是指盖合于壳体1122的开口处以将电池单体1120的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖1121的形状可以与壳体1122的形状相适应以配合壳体1122。可选地，端盖1121可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖1121在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体1120能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖1121上可以设置有如电极端子11211等的功能性部件。电极端子11211可以用于与电芯组件1123电连接，以用于输出或输入电池单体1120的电能。在一些实施例中，端盖1121上还可以设置有用于在电池单体1120的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖1121的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖1121的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体1122内的电连接部件与端盖1121，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。

壳体1122是用于配合端盖1121以形成电池单体1120的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电芯组件1123、电解液以及其他部件。壳体1122和端盖1121可以是独立的部件，可以于壳体1122上设置开口，通过在开口处使端盖1121盖合开口以形成电池单体1120的内部环境。不限地，也可以使端盖1121和壳体1122一体化，具体地，端盖1121和壳体1122可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体1122的内部时，再使端盖1121盖合壳体1122。壳体1122可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体1122的形状可以根据电芯组件1123的具体形状和尺寸大小来确定。壳体1122的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

如图5所示，根据本申请第一方面的实施例提出的电芯，其包括第一极片100、第二极片200以及位于第一极片100和第二极片200之间的隔离膜300，三者沿卷绕方向卷绕形成电芯。电芯包括平直区30和位于平直区30的两端的弯折区40，第一极片100在卷绕方向上连续，第二极片200包括沿卷绕方向依次设置的第一段210和第二段220，其中，第一段210和第二段220在弯折区40断开，且第二段220在卷绕方向上连续，第一段210由至少一个片体211组成，片体211位于平直区30。

如图4所示，电芯也可称为电芯组件1123，其是电池单体1120中发生电化学反应的部件。壳体1122内可以包含一个或更多个电芯组件1123。电芯组件1123主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳11231。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳11231连接电极端子以形成电流回路。

进一步地，第一极片100为负极极片，第二极片200为正极极片。极片通常包括集流体和涂覆在集流体的两面的活性物质层，其中，集流体为汇集电流的结构，例如其可以是铜箔、铝箔等。

隔离膜300是电芯的重要组成部分，用于绝缘隔离第一极片100和第二极片200，防止发生短路。隔离膜300由绝缘材料制成，具体可以由聚乙烯或聚丙烯等来制备。

第一极片100、第二极片200和隔离膜300从卷绕始端10沿卷绕方向卷绕形成电芯，其中，卷绕方向就是沿极片的延伸方向从卷绕始端10向卷绕末端20的方向。当卷绕完成后的卷绕始端10位于电芯的最内圈，与卷绕始端10相对的另外一端为卷绕末端20，卷绕末端20位于电芯的最外圈。

在将第一极片100、第二极片200及隔离膜300进行卷绕而形成卷绕体以后，还需将卷绕体压成扁平状，最终形成椭圆状的电芯。对于端面呈跑道状的电芯来说，平直区30是指电芯的靠近的中部的平整的部分，在平直区30，第一极片100和第二极片200均处于平直状态；弯折区40是指电芯的靠近两端的外观呈曲面的部分，在弯折区40，第一极片100和/或第二极片200处于弯折状态。

片体211也可以理解为片状的极片结构，将极片切断后即可得到片体211，片体211位于平直区30，因此，卷绕后的电芯中，片体211为平直状态。

根据本申请实施例中的电芯，卷绕成型后的电芯包括平直区30和弯折区40，第二极片200的第一段210和第二段220在电芯的弯折区40断开，构成第一段210的片体211设置在电芯的平直区30，由此，在电芯的弯折区40，第一段210和第二段220断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯安全和使用性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，第一段210包括多个片体211，各片体211沿卷绕方向间隔设置且均位于平直区30。

片体211沿卷绕方向间隔设置，片体211可以通过复合固定的方式与隔离膜300连接，例如涂胶、贴胶、挤压、加热等方式。

相关技术中，卷绕式电芯的中心位置通常会形成中空结构。在本实施例中，第二极片200包括沿卷绕方向依次设置的第一段210和第二段220，而第一段210包括多个彼此间隔设置的片体211，多个片体211能够形成多个位于弯折区40的避空部，由此能够更好地改善内圈弯折区40的析锂问题，进而提高电芯的容量及性能。

在本申请的一些实施例中，多个片体211在电芯的厚度方向M上平行设置。

电芯的厚度方向M与第一极片100或第二极片200的厚度方向一致，由于极片为铝箔片，其厚度方向M即为垂直于极片平面的方向。

在本实施例中，多个片体211彼此断开，并且在电芯的厚度方向M上平行设置，此时，第一极片100的一部分与各片体211均卷绕，这样，使多个片体211以及第一极片100的一部分可以很好地填补电芯的靠近中心处的空间，使得电芯的内部空间更加紧凑，进一步提高电芯的容量。

在本申请的一些实施例中，各片体211在电芯的厚度方向M上的投影彼此相对设置。

各片体211在厚度方向M的投影即为将多个片体211沿电芯的厚度方向M进行投影，各片体211的投影彼此相对设置也就是说这些片体211的投影基本重合，此处需要指出的是，各片体211的投影面积不必要完全重合，示例性的，各个片体211投影的重合面积与各个片体21投影的总面积的比值可以为80％以上，本实施例不做特殊限定。

在本实施例中，通过将各个片体211在电芯厚度方向M上的投影彼此相对设置，这样，相比于各片体211相错开的方式，更加有利于使各个片体211在电芯的平直区30占据尽可能大的面积，从而有利于增加电芯中活性物质层的面积，以此增加单位面积内的电芯的能量密度。

在本申请的一些实施例中，从卷绕始端10，第一极片100依次包括第一平直区110、第一弯折区120和第二平直区130，片体211包括第一片体2111，在电芯的厚度方向M上，第一片体2111与第一平直区110对应设置，且第一片体2111位于第一平直区110远离第二平直区130的一侧，第一片体2111的投影完全位于第一平直区110的投影内。

在本实施例中，第一片体2111位于第一平直区110远离第二平直区130的一侧，而第一平直区110靠近电芯的卷绕始端10，也就是说，在电芯的卷绕过程中，先将第一极片100弯折，接着将第一片体2111放置在第一平直区110远离第二平直区130的一侧，由此当对卷绕后的电芯施压而定型时，能够避免第一极片100发生位置偏移产生间隙而影响电池的性能，而且，由于第一片体2111的投影位于第一平直区110的投影内，也就是说，第一片体2111两端的弯折区40只形成有第一极片100和隔离膜300，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在该部位不存在第一极片100和第二极片200锂离子的迁移的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，片体211还包括第二片体2112，在厚度方向M上，第二片体2112与第一平直区110对应设置，且第二片体2112位于第一平直区110和第二平直区130之间。

在本实施例中，在第一平直区110和第二平直区130之间设置第二片体2112，这样，第二片体2112可以很好的填补电芯的靠近中心处的空间，使得电芯的内部空间更加紧凑，进一步提高电芯的容量，减少第一极片100上活性物质的浪费。

在本申请的一些实施例中，片体211还包括第三片体2113，在电芯的厚度方向M上，第三片体2113与第二平直区130对应设置，且第三片体2113位于第二平直区130远离第一平直区110的一侧。

在本实施例中，第一片体2111设置在第一平直区110远离第二平直区130的一侧，第三片体2113设置在第二平直区130远离第一平直区110的一侧，而第一弯折区120位于第一平直区110和第二平直区130之间，这样，至少位于第一弯折区120处能够形成避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间产生间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，沿卷绕方向，第一段210至多环绕三圈。

在本实施例中，第一极片100、第二极片200和隔离膜300从卷绕始端10沿卷绕方向卷绕形成电芯，从卷绕始端10开始往外三圈之内的第二极片200均为第二极片200的第一段210，也就是说，位于电芯中心的三圈均为片体211，这些片体211互相断开且均位于电芯的平直区30，靠近第二段220的片体211的一端与第二极片200的第二段220在弯折区40断开。相关技术中，电芯最内圈的拐角是产生析锂问题最严重的部位，在本实施例中当对卷绕后的电芯进行压缩定型时，电芯的中心部位能够形成叠置的电芯结构，这样能够避免电芯内部的拐角出现空隙，使电芯中的第一极片100有效连续的包裹第二极片200，增加电芯的结构稳定性，而且，由于第一段210中各片体211之间间隔形成的避空部的数量随着环绕圈数的增加而增加，这样无疑会浪费更多的活性物质，不利于提高电芯的能量密度，故而，与相关技术中的电芯相比，本实施例中的电芯能够有效利用电芯的内部空间，增加单位体积内电芯的能量密度。

在本申请的一些实施例中，第一极片100包括第一集流体和涂覆于第一集流体两表面的活性物质层，第二极片200包括第二集流体和涂覆于第二集流体两表面的活性物质层，第一集流体在宽度方向上延伸出第一极耳410，第二集流体在宽度方向上延伸出第二极耳420。

第一极耳410和第二极耳420为正极片和负极片中不具有活性物质的部分，具体而言，第一极片100包括第一集流体和涂覆于第一集流体两表面的活性物质层，第二极片200包括第二集流体和涂覆于第二集流体两表面的活性物质层，第一集流体在宽度方向上延伸出第一极耳410，第二集流体在宽度方向上延伸出第二极耳420，其中，涂覆于第一极片100表面的活性物质层与涂覆于第二极片200表面的活性物质层极性相反，例如，第一极片100可以涂覆正极活性物质，而第二极片200可以涂覆负极活性物质，或者，第一极片100可以涂覆负极活性物质，而第二极片200可以涂覆正极活性物质。相关技术中，第一极耳410和第二极耳420的数量可以为多个，且多个同极性的极耳可以平行设置，示例性的，第一极耳410可以包括多个第一子极耳，各第一子极耳分别与第一极片100的不同卷层连接，第二极耳420可以包括多个第二子极耳，各第二子极耳分别与第二段220的不同卷层以及第一段210的不同片体211连接。第一极耳410和第二极耳420可以通过超声波焊接的方式焊接在电池的转接件上，然后再将转接件通过激光焊接的方式焊接在电芯顶盖上，以实现电池回路。

在本实施例中，电池的电芯在充放电过程中，涂覆于第一极片100的活性物质层和涂覆于第二极片200的活性物质层与电池内部的电解液发生反应，与第一极片连接的第一极耳和与第二极片连接的第二极耳能够将发生电化学反应形成电流引出至电池的电池端子以形成电流回路。

在本申请的一些实施例中，电芯包括第一极片100、第二极片200以及位于第一极片100和第二极片200之间的隔离膜300，三者从卷绕始端10沿卷绕方向卷绕形成电芯。电芯包括平直区30和位于平直区30的两端的弯折区40，第一极片100在卷绕方向上连续，第二极片200包括沿卷绕方向依次设置的第一段210和第二段220，其中，第一段210和第二段220在弯折区40断开，且第二段220在卷绕方向上连续，第一段210由由多个片体211组成，多个片体211在电芯的厚度方向M上平行设置，且各片体211在电芯的厚度方向M上的投影彼此相对设置，各片体211沿卷绕方向间隔设置且均位于平直区30。从卷绕始端10，第一极片100依次包括第一平直区110、第一弯折区120和第二平直区130，片体211包括第一片体2111、第二片体2112和第三片体2113，在电芯的厚度方向M上，第一片体2111与第一平直区110对应设置，且第一片体2111位于第一平直区110远离第二平直区130的一侧，第一片体2111的投影完全位于第一平直区110的投影内，第二片体2112与第一平直区110对应设置，且第二片体2112位于第一平直区110和第二平直区130之间，第三片体2113与第二平直区130对应设置，且第三片体2113位于第二平直区130远离第一平直区110的一侧。沿卷绕方向，第一段210至多环绕三圈。第一极片100包括第一集流体和涂覆于第一集流体两表面的活性物质层，第二极片200包括第二集流体和涂覆于第二集流体两表面的活性物质层，第一集流体在宽度方向上延伸出第一极耳410，第二集流体在宽度方向上延伸出第二极耳420。

根据本申请实施例中的电芯，卷绕成型后的电芯包括平直区30和弯折区40，第二极片200的第一段210和第二段220在电芯的弯折区40断开，构成第一段210的片体211设置在电芯的平直区30，由此，在电芯的弯折区40，第一段210和第二段220断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间产生较大的间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

另外，通过将各个片体211在电芯厚度方向M上的投影彼此相对设置，能够使电芯的平直区30容纳更多的片体211，这样能够增加更多的化学反应层，增加单位面积内的电芯的能量密度。由于本实施例中的电芯在第一平直区110和第二平直区130之间设置第二片体2112，这样，第二片体2112可以很好的填补电芯的靠近中心处的空间，使得电芯的内部空间更加紧凑，进一步提高电芯的容量，减少第一极片100上活性物质的浪费。而且，由于第一片体2111设置在第一平直区110远离第二平直区130的一侧，第三片体2113设置在第二平直区130远离第一平直区110的一侧，而第一弯折区120位于第一平直区110和第二平直区130之间，这样，至少位于第一弯折区120处能够形成避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子迁移，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间产生间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

再者，电池的电芯在充放电过程中，涂覆于第一极片100的活性物质层和涂覆于第二极片200的活性物质层与电池内部的电解液发生反应，与第一极片连接的第一极耳和与第二极片连接的第二极耳能够将发生电化学反应形成电流引出至电池的电池端子以形成电流回路。

本申请第二方面的实施例提出了一种电池单体，其包括第一方面任一实施例中的电芯、壳体和电解液。其中，壳体具有用于容纳电芯的空腔，电解液填充至该空腔的内部。

在本实施例中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

根据本申请实施例中的电池单体，由于其包括第一方面任一实施例中的电芯，因此其也具备第一方面任一实施例的有益效果。也就是说，由于本实施例中电池中的电芯，其第二极片200的第一段210和第二段220在电芯的弯折区40断开，构成第一段210的片体211设置在电芯的平直区30，由此，在电芯的弯折区40，第一段210和第二段220断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间产生较大间隙的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯安全和使用性能下降的问题，由此能够提高电池单体的性能。

本申请第三方面的实施例提出了一种电池，包括第二方面任一实施例中的电池单体。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

在本实施例中，电池可以包括箱体和电池单体，电池单体容纳于箱体内。其中，箱体用于为电池单体提供容纳空间，箱体可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体可以包括第一部分和第二部分，第一部分与第二部分相互盖合，第一部分和第二部分共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间。第二部分可以为一端开口的空心结构，第一部分可以为板状结构，第一部分盖合于第二部分的开口侧，以使第一部分与第二部分共同限定出容纳空间；第一部分和第二部分也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分的开口侧盖合于第二部分的开口侧。当然，第一部分和第二部分形成的箱体可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

本实施例中的电池由于具有第二方面任一实施例中的电池单体，因此其也具备第二方面任一实施例的有益效果，具体而言，在本实施例中，卷绕成型后的电芯包括平直区30和弯折区40，第二极片200的第一段210和第二段220在电芯的弯折区40断开，构成第一段210的片体211设置在电芯的平直区30，由此，在电芯的弯折区40，第一段210和第二段220断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间间隙过大的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题，由此能够提高电池的性能。

本申请第四方面的实施例提出了一种用电设备，包括第三方面实施例中的电池。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

根据本申请实施例中的用电设备，由于其具有第三方面实施例中的电池，因此其也具备第三方面任一实施例的有益效果，具体而言，在本实施例中，卷绕成型后的电芯包括平直区30和弯折区40，第二极片200的第一段210和第二段220在电芯的弯折区40断开，构成第一段210的片体211设置在电芯的平直区30，由此，在电芯的弯折区40，第一段210和第二段220断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间间隙过大的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题，故而使用该电池作为电源的用电设备也能够获得更好的电芯性能。

本申请第五方面的实施例提出了一种电芯的制造方法，该方法包括：

提供第一极片100、第二极片200以及隔离膜300；

将所述第一极片100、所述第二极片200和所述隔离膜300从卷绕始端沿卷绕方向卷绕，并加工成包括平直区30和位于所述平直区30的两端的弯折区40的电芯；；

其中，第一极片100在所述卷绕方向上连续，所述第二极片200包括沿卷绕方向依次设置的第一段210和第二段220，所述第一段210和所述第二段220在所述弯折区40断开，且所述第二段220在所述卷绕方向上连续，所述第一段210由至少一个片体211组成，所述片体211位于所述平直区30。

在制造本实施例中的电芯时，需要将第一极片100、第二极片200以及隔离膜300沿卷绕方向进行卷绕，其中，首先将第一极片100、第二极片200的片体211和隔离膜300沿卷绕方向进行卷绕，其次，将第一极片100、第二极片200的第二段220和隔离膜300沿卷绕方向进行卷绕，在完成卷绕后，可以对卷绕完成后的电芯进行压缩定型，使片体211位于电芯的平直区30，且第二段220中靠近第一段210的一部分也位于平直区30。

根据本申请实施例制造的电芯，卷绕成型后的电芯包括平直区30和弯折区40，第二极片200的第一段210和第二段220在电芯的弯折区40断开，构成第一段210的片体211设置在电芯的平直区30，由此，在电芯的弯折区40，第一段210和第二段220断开的位置形成了避空部位，在该避空部位，不存在与第一极片100相对应设置的第二极片200，因此，在该避空部位不会发生锂离子的迁移。故而，在将卷绕体压成扁平状结构的过程中，在避空部位不存在第一极片100和第二极片200之间间隙过大的问题，从而也就不会引发析锂的问题，进而可以解决因析锂而导致的电芯性能下降的问题。

在本申请的一些实施例中，在将第一极片100、第二极片200以及隔离膜300进行卷绕的步骤之前，制造方法还包括：

将第二极片200的第二段220固定在隔离膜300上，将片体211固定在隔离膜300上。

将片体211和第二段220固定在隔离膜300的方式可以为涂胶、贴胶、挤压、加热等方式。

在本实施例中，将片体211和第二段220直接固定在隔离膜300上，能够有效的实现对第二极片200的固定，避免在卷绕过程中，第二极片200相对于隔离膜300发生位置偏移，有效的保证电芯的结构稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种电芯，其特征在于，包括：第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和所述第二极片之间的隔离膜，三者沿卷绕方向卷绕形成所述电芯；所述电芯包括平直区和位于所述平直区的两端的弯折区，所述第一极片在所述卷绕方向上连续，所述第二极片包括沿卷绕方向依次设置的第一段和第二段；

其中，所述第一段和所述第二段在所述弯折区断开，且所述第二段在所述卷绕方向上连续，所述第一段由至少一个片体组成，所述片体位于所述平直区。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一段包括多个所述片体，各所述片体沿所述卷绕方向间隔设置且均位于所述平直区。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，多个所述片体在所述电芯的厚度方向上平行设置。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，各所述片体在所述电芯的厚度方向上的投影彼此相对设置。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述卷绕方向，从所述第一极片的始端，所述第一极片依次包括第一平直区、第一弯折区和第二平直区，所述片体包括第一片体，在所述电芯的厚度方向上，所述第一片体与所述第一平直区对应设置，且所述第一片体位于所述第一平直区远离所述第二平直区的一侧，所述第一片体的投影完全位于所述第一平直区的投影内。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述片体还包括第二片体，在所述厚度方向上，所述第二片体与所述第一平直区对应设置，且所述第二片体位于所述第一平直区和所述第二平直区之间。

7.根据权利要求5或6所述的电芯，其特征在于，所述片体还包括第三片体，在所述电芯的厚度方向上，所述第三片体与所述第二平直区对应设置，且所述第三片体位于所述第二平直区远离所述第一平直区的一侧。

8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述卷绕方向，所述第一段至多环绕三圈。

9.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片包括第一集流体和涂覆于所述第一集流体两表面的活性物质层，所述第二极片包括第二集流体和涂覆于所述第二集流体两表面的活性物质层，所述第一集流体在宽度方向上延伸出第一极耳，所述第二集流体在宽度方向上延伸出第二极耳。

10.一种电池单体，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的电芯；

壳体，具有空腔，用于容纳所述电芯；

电解液，所述电解液填充于所述空腔。

11.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求1至10中任一项所述的电池单体。

12.一种用电设备，其特征在于，包括根据权利要求11所述的电池。

13.一种电芯的制造方法，其特征在于，包括：

提供第一极片、第二极片以及隔离膜；

将所述第一极片、所述第二极片和所述隔离膜沿卷绕方向卷绕，并加工成包括平直区和位于所述平直区的两端的弯折区的电芯；

其中，第一极片在所述卷绕方向上连续，所述第二极片包括沿卷绕方向依次设置的第一段和第二段，所述第一段和所述第二段在所述弯折区断开，且所述第二段在所述卷绕方向上连续，所述第一段由至少一个片体组成，所述片体位于所述平直区。

14.根据权利要求13所述的电芯的制造方法，其特征在于，在将所述第一极片、所述第二极片和所述隔离膜沿卷绕方向卷绕的步骤之前，所述制造方法还包括：

将所述第二极片的第二段固定在所述隔离膜上，将所述片体固定在所述隔离膜上。