CN202550007U - 一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构 - Google Patents

一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构，正极片上焊接正极耳的内端内折后留有至少一层空白的正极集流体；负极片上焊接负极耳的内端内折后留有至少一层空白的负极集流体；空白的正极集流体与空白的负极集流体正对设置，之间设置一层隔离膜。由于正负极片的内端均采用了内折后留出至少一层空白的集流体并正对叠置在同一层隔离膜的两侧，当电池遇到外部撞击、挤压甚至穿钉等异常情况发生时，可以使两面均没有涂布活性物质层的正负集流体之间首先发生短路，由此电池内部的能量可以在短时间内得到快速有效的传输与释放，避免了热量在电池内部聚集进而引发电池冒烟或者燃烧等安全问题，大大提高了聚合物锂离子电池的安全性能。

Description

一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构
技术领域
本实用新型涉及卷绕式聚合物锂离子电池领域，更具体的说，改进涉及的是一种具有安全功能的卷绕式聚合物锂电池及其内折式正负极片结构。
背景技术
聚合物锂离子电池因其可以量身定做(外形尺寸任意定制)、能量密度高、重量轻、安全性好等优点，故在2G/3G手机、笔记本电脑、平板电脑、摄像机等移动电子设备以及便携式移动电源等领域的应用日益广泛，尤其是其优异的安全性能，使其越来越多地取代液态的铝壳或钢壳锂离子电池。
尽管聚合物锂离子电池具有良好的安全性，但是，卷绕式的机构也存在一定的缺陷，特别是对于较厚较宽的电池，当外形尺寸较大，内部能量密度较高时，如果内部结构设计不当，在一些特定的异常情况下，例如，意外受到来自外部的撞击、挤压或者穿钉等时，电池内部会出现异常短路，且内部能量得不到快速有效的传输与释放，就会产生高温、冒烟甚至是燃烧等安全问题。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构，可提高聚合物锂离子电池的安全性能。
本实用新型的技术方案如下：一种卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，包括正极片和负极片，其中：所述正极片上用于焊接正极耳的内端内折之后留出至少一层空白的正极集流体；所述负极片上用于焊接负极耳的内端内折之后留出至少一层空白的负极集流体；空白的正极集流体与空白的负极集流体在厚度方向上正对设置，之间设置一层隔离膜。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：所述正极片的内端内折之后具有两层空白的正极集流体；所述负极片的内端内折之后具有两层空白的负极集流体。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：所述正极耳设置在空白的正极集流体之间；所述负极耳设置在空白的负极集流体之间。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：所述正极耳与所述负极耳的位置在电池的厚度方向上错开设置。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：涂布在所述正极片上位于卷绕内侧的正极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述负极片的一侧。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：涂布在所述正极片上位于卷绕外侧的正极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述正极片的一侧，且在厚度方向上不超过所述正极耳的位置。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：涂布在所述负极片上位于卷绕内侧的负极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述正极片的一侧。
所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其中：涂布在所述负极片上位于卷绕外侧的负极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述负极片的一侧，且在厚度方向上不超过所述负极耳的位置。
一种卷绕式聚合物锂电池，包括裸电芯和铝塑膜，所述铝塑膜包装在所述裸电芯外面，其中：所述裸电芯中设置有上述任一项中所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构。
本实用新型所提供的一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构，由于正负极片的内端均采用了内折后留出至少一层空白的集流体并正对叠置在同一层隔离膜的两侧，当电池遇到外部撞击、挤压甚至穿钉等异常情况发生时，可以使两面均没有涂布活性物质层的空白正负集流体之间首先发生短路，由此电池内部的能量可以在短时间内得到快速有效的传输与释放，避免了在热量电池内部聚集进而引发电池冒烟或者燃烧等安全问题，大大提高了聚合物锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1是本实用新型卷绕式聚合物锂电池正负极片卷绕后的结构示意图。
图2是本实用新型卷绕式聚合物锂电池的裸电芯卷绕体结构示意图。
图3是本实用新型卷绕式聚合物锂电池正极片的内端内折之后的结构示意图。
图4是本实用新型卷绕式聚合物锂电池负极片的内端内折之后的结构示意图。
图5是本实用新型卷绕式聚合物锂电池正极片处于展开状态下的结构示意图。
图6是本实用新型卷绕式聚合物锂电池负极片处于展开状态下的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，图1是本实用新型卷绕式聚合物锂电池正负极片卷绕后的结构示意图，正极片110的内端以及负极片120的内端分别内折后，再隔着一层隔离膜130相互卷绕在一起，形成如图2所示的本实用新型卷绕式聚合物锂电池裸电芯的卷绕体100，所述正极片110上的正极耳114和所述负极片120上的负极耳124从卷绕体100的端部伸出。
其中，如图1所示，所述正极片110上用于焊接正极耳114的内端在内折之后，留有至少一层空白的正极集流体111，这段空白的正极集流体111两面均没有涂布正极活性物质112和113。
同样的，所述负极片120上用于焊接负极耳124的内端在内折之后，也留有至少一层空白的负极集流体121，这段空白的负极集流体121两面也均没有涂布负极活性物质122和123。
而且，空白的正极集流体111与空白的负极集流体121在电池的厚度方向上正对设置，两者之间隔着一层隔离膜130，所述隔离膜130在卷绕时，可先卷所述负极片120的内端一圈之后在插入所述正极片110的内端，或者，也可先卷所述正极片110的内端一圈之后在插入所述负极片120的内端，由此卷绕出的裸电芯卷绕体100内部，正负极片110和120上各自内折的多层空白集流体111和121正好重叠并呈正对面排布。
在本实用新型卷绕式聚合物锂电池正负极片结构的优选实施方式中，较好的是，所述正极片110的内端内折之后具有两层空白的正极集流体111；所述负极片120的内端内折之后也具有两层空白的负极集流体121，双层的空白正负集流体111和121可以加速正负极片110和120之间的短路，同时也不至于使电池增加太多的厚度。
具体的，所述正极耳114设置在空白的正极集流体111之间；所述负极耳124设置在空白的负极集流体121之间，由此可有效地避免极耳114(和124)焊接在集流体111(和121)上时所产生的焊点刺穿隔离膜130。
具体的，所述正极耳114与所述负极耳124的位置可在电池的厚度方向上错开设置，以减薄电池的厚度。
进一步地，为减薄电池厚度，涂布在所述正极片110上位于卷绕外侧的正极活性物质层113，其起始端113a可起始于卷绕后所述正极片110的一侧，而且在厚度方向上不超过所述正极耳114的位置。
同样的，涂布在所述负极片120上位于卷绕外侧的负极活性物质层123，其起始端123a起始于卷绕后所述负极片120的一侧，且在厚度方向上不超过所述负极耳124的位置，以进一步减薄电池厚度。
此外，涂布在所述正极片110上位于卷绕内侧的正极活性物质层112，其起始端112a起始于卷绕后所述负极片120的一侧；结合图3所示，图3是本实用新型卷绕式聚合物锂电池正极片的内端内折之后的结构示意图，所述正极活性物质层112的起始端112a以不超过所述正极片110的内端内折之后空白的正极集流体111层为界，而位于所述正极片110内端内折外侧(即卷绕外侧)的正极活性物质层113，由于处于外侧，其起始端113a在厚度方向上可以超过空白的正极集流体111层，但最好不超过位于空白的正极集流体111层中的正极耳114，以减薄电池厚度。
同样的，涂布在所述负极片120上位于卷绕内侧的负极活性物质层122，其起始端122a位于卷绕后所述正极片110的一侧；结合图4所示，图4是本实用新型卷绕式聚合物锂电池负极片的内端内折之后的结构示意图，所述负极活性物质层122的起始端122a以不超过所述负极片120的内端内折之后空白的负极集流体121层为界，而位于所述负极片120内端内折外侧(即卷绕外侧)的负极活性物质层123，由于处于外侧，其起始端123a在厚度方向上可以超过空白的负极集流体121层，但最好不超过位于空白的负极集流体121层中的负极耳114，以减薄电池厚度。
如图5所示，图5是本实用新型卷绕式聚合物锂电池正极片处于展开状态下的结构示意图，所述正极片110包括正极集流体111、正极活性物质层(112和113)和正极耳114；所述正极耳114焊接在所述正极集流体111的内端(即左端)，所述正极活性物质层112和113分别涂布在所述正极集流体111的上下两面，在所述正极集流体111内端(即左端)的上下两面均留有未涂布正极活性物质的空白段，在所述正极集流体111外端(即右端)的上下两面也均留有未涂布正极活性物质的空白段，以满足聚合物锂离子裸电芯卷绕体收尾必须为正极集流体111的安全性能需要；所述正极集流体111的上面，定义为所述正极片110内端内折后的内侧，也定义为正负极片卷绕的内侧；所述正极集流体111的下面，定义为所述正极片110内端内折后的外侧，也定义为正负极片卷绕的外侧。
如图6所示，图6是本实用新型卷绕式聚合物锂电池负极片处于展开状态下的结构示意图，所述负极片120包括负极集流体121、负极活性物质层(122和123)和负极耳；所述负极耳124焊接在所述负极集流体121的内端(即右端)，所述负极活性物质层123和122分别涂布在所述负极集流体121的上下两面，在所述负极集流体121内端(即右端)的上下两面均留有未涂布负极极性物质的空白段，但是与图5中的正极片110不同，图6中的负极片120在所述负极集流体121外端(即左端)的上下两面并不用留出未涂布负极极性物质的空白段；所述负极集流体121的下面，定义为所述负极片120内端内折后的内侧，也定义为正负极片卷绕的内侧；所述负极集流体121的上面，定义为所述负极片120内端内折后的外侧，也定义为正负极片卷绕的外侧。
基于上述卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，本实用新型还提出了一种卷绕式聚合物锂电池，包括裸电芯和铝塑膜，所述铝塑膜包装在所述裸电芯外面，其中：所述裸电芯中设置有上述任一项实施例中所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构。
与现有技术中的卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构相比，本实用新型所提供的一种卷绕式聚合物锂电池及其正负极片结构，由于正负极片的内端均采用了内折后留出至少一层空白的集流体并正对叠置在同一层隔离膜的两侧，当电池遇到外部撞击、挤压甚至穿钉等异常情况发生时，可以使两面均没有涂布活性物质层的空白正负集流体之间首先发生短路，由此电池内部的能量可以在短时间内得到快速有效的传输与释放，避免了在热量电池内部聚集进而引发电池冒烟或者燃烧等安全问题，大大提高了聚合物锂离子电池的安全性能。
应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，包括正极片和负极片，其特征在于：所述正极片上用于焊接正极耳的内端内折之后留出至少一层空白的正极集流体；所述负极片上用于焊接负极耳的内端内折之后留出至少一层空白的负极集流体；空白的正极集流体与空白的负极集流体在厚度方向上正对设置，之间设置一层隔离膜。
2.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：所述正极片的内端内折之后具有两层空白的正极集流体；所述负极片的内端内折之后具有两层空白的负极集流体。
3.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：所述正极耳设置在空白的正极集流体之间；所述负极耳设置在空白的负极集流体之间。
4.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：所述正极耳与所述负极耳的位置在电池的厚度方向上错开设置。
5.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：涂布在所述正极片上位于卷绕内侧的正极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述负极片的一侧。
6.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：涂布在所述正极片上位于卷绕外侧的正极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述正极片的一侧，且在厚度方向上不超过所述正极耳的位置。
7.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：涂布在所述负极片上位于卷绕内侧的负极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述正极片的一侧。
8.根据权利要求1所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构，其特征在于：涂布在所述负极片上位于卷绕外侧的负极活性物质层，其起始端位于卷绕后所述负极片的一侧，且在厚度方向上不超过所述负极耳的位置。
9.一种卷绕式聚合物锂电池，包括裸电芯和铝塑膜，所述铝塑膜包装在所述裸电芯外面，其特征在于：所述裸电芯中设置有如权利要求1至8中任一项所述的卷绕式聚合物锂电池的正负极片结构。
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