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Abstract

本实用新型属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种卷绕结构的动力电池，其包括正极极片、负极极片、间隔于所述正极极片和负极极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极极片和负极极片在其宽度方向上分别留有空白正极集流体区和空白负极集流体区，将正极极片、隔膜和负极极片卷绕成电芯后，所述空白正极集流体区和所述空白负极集流体区分居于电芯两侧，所述空白正极集流体区和空白负极集流体区分别通过第一金属带和第二金属带固定形成正极极耳和负极极耳。相对于现有技术，本实用新型增加了集流体大电流充放电时的分流能力，有利于电池的散热，同时降低了电芯内阻；该卷绕结构操作简便，易于动力电芯的连续生产，提高生产效率。

Description

一种卷绕结构的动力电池
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种卷绕结构的动力电池。 
背景技术
近年来，随着传统能源的日益枯竭和人们环保意识的不断增强，作为清洁能源的一种的锂电池由于其具有电压高，充放电寿命长，对环境污染小和自放电率低等诸多优点，已经被广泛地应用于各类电子产品上，如智能手机，笔记本电脑，数码相机和便捷式小型电器等。 
目前，锂离子电池的应用范围得到了极大的拓展，除了应用在上述电子产品上，还被应用在动力汽车、电动自行车和电动摩托车领域，甚至储能电站领域等，应用在这些领域的锂离子电池一般被称作“动力电池”。 
与应用在电子产品上的锂离子电池不同，动力电池一般要求低内阻和大功率。目前动力电池往往采用叠片结构、单个极片上设置多个极耳的卷绕结构、或多个卷绕结构的电芯并联等方式。然而，这些结构具有如下缺点： 
叠片结构虽然很大程度上降低了电池的内阻，但正、负极片的对位十分困难，生产效率低； 
单个极片上设置多个极耳的卷绕结构对电池内阻改善不大，如果极耳太多，又会对卷绕工序带来困难； 
多个卷绕结构的电芯并联对每个卷绕电芯的一致性要求很高，并且焊接的效率很低。 
有鉴于此，确与必要提供一种既具有低内阻和大功率，又具有高生产效率 的卷绕结构的动力电池。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种既具有低内阻和大功率，又具有高生产效率的卷绕结构的动力电池。 
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 
一种卷绕结构的动力电池，其包括正极极片、负极极片、间隔于所述正极极片和负极极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述正极极片在其宽度方向上留有空白正极集流体区，所述负极极片在其宽度方向上留有空白负极集流体区，将正极极片、隔膜和负极极片卷绕成电芯后，所述空白正极集流体区和所述空白负极集流体区分居于电芯两侧，所述空白正极集流体区通过第一金属带固定形成正极极耳，所述空白负极集流体区通过第二金属带固定形成负极极耳。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述空白正极集流体区贯穿于所述正极极片的整个长度。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述空白负极集流体区贯穿于所述负极极片的整个长度。空白正极集流体区和空白负极集流体区分别贯穿于所述正极极片和负极极片的整个长度，能够解决每层设置一个极耳在涂布工序的极耳部位褶皱问题、卷绕工序的极耳对位不良问题、以及后续的极耳焊接困难问题等，不仅更有利于散热，还使得该结构更适应于连续的涂布、卷绕、焊接，大大提高了生产效率。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述空白正极集流体区的宽度为正极集流体总宽度的5％-50％。若空白正极集流体的宽度太小，焊接极耳有困难，若空白正极集流体的宽度太大，则对电池的能量密度有较大影响。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述空白负极集流体区的宽度为负极集流体总宽度的5％-50％。若空白负极集流体的宽度太小，焊接极耳有困难，若空白负极集流体的宽度太大，则对电池的能量密度有较大影响。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述第一金属带为铝带。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述第二金属带为铝带、镍带或铜带。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述第一金属带通过电阻焊接、超声波焊接或激光焊接固定在所述空白正极集流体上。 
作为本实用新型卷绕结构的动力电池的一种改进，所述第二金属带通过电阻焊接、超声波焊接或激光焊接固定在所述空白负极集流体上。 
相对于现有技术，本实用新型具有以下优势： 
本实用新型在正极极片和负极极片的宽度方向上都留有不含活性物质的空白集流体区，上述空白集流体区分别通过金属带固定在一起形成正极极耳和负极极耳，相当于卷绕后的电芯每一层都设置有一个极耳，使每一层上的活性物质到极耳的距离都是最短的垂直距离，从而大大降低了电池的内阻，减小了大功率充放电时的极化及发热，提高了大电流放电时的电压平台，使电池具有很好的功率性能。 
此外，本实用新型的正极极片和负极极片的空白集流体区分居于电芯两侧，并分别通过金属带固定在一起形成正极极耳和负极极耳，使得每一层的空白集流体区都可以参与电池在大功率充放电时的散热，并且每层的空白集流体区和电池的集流体是个整体，使得散热更加快速、均匀。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图； 
图2为本实用新型中正极极片的结构示意图； 
图3为本实用新型中负极极片的结构示意图； 
图4为本实用新型卷绕后电芯的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型及其有益技术效果进行详细说明。 
如图1所示，一种卷绕结构的动力电池，其包括正极极片1、负极极片2、间隔于所述正极极片1和负极极片2之间的隔膜3，以及电解液，如图2，图3和图4所示，所述正极极片1包括正极集流体11和涂覆在所述正极集流体11上的正极活性物质层12，所述负极极片2包括负极集流体21和涂覆在所述负极集流体21上的负极活性物质层22，所述正极极片1在其宽度方向上留有空白正极集流体区13，所述负极极片2在其宽度方向上留有空白负极集流体区23，将正极极片1、隔膜3和负极极片2卷绕成电芯4后，所述空白正极集流体区13和所述空白负极集流体23区分居于电芯4两侧，所述空白正极集流体区13通过第一金属带14固定形成正极极耳15，所述空白负极集流体区23通过第二金属带24固定形成负极极耳25。所述正极极耳15和负极极耳25与外电路电性连接。 
其中，所述空白正极集流体13区贯穿于所述正极极片1的整个长度。 
所述空白负极集流体区23贯穿于所述负极极片2的整个长度。 
所述空白正极集流体区13的宽度为正极集流体1总宽度的5％-50％。 
所述空白负极集流体区23的宽度为负极集流体2总宽度的5％-50％。 
所述第一金属带14为铝带。 
所述第二金属带24为铝带、镍带或铜带。 
所述第一金属带14通过电阻焊接、超声波焊接或激光焊接固定在所述空白正极集流体13上。 
所述第二金属带24通过电阻焊接、超声波焊接或激光焊接固定在所述空白负极集流体23上。 
本实施方式中，正极采用锰酸锂(LiMn2O4)作为活性材料，将LiMn2O4与导电剂炭黑、粘结剂据偏氟乙烯(PVDF)按照质量比96∶2∶2加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中，混合均匀制成正极浆料，然后将该浆料均匀涂布在正极集流体11(Al箔)上，涂布时，在正极集流体11的宽度方向上留有一条宽为正极集流体11的10％的空白正极集流体区13，烘干后经冷压、裁片，得到正极极片1； 
负极采用石墨作为活性材料，将石墨与导电剂导电碳、粘结剂丁苯橡胶(SBR)和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照质量比94∶2∶2∶2加入溶剂水中，混合均匀，制成负极浆料，然后将浆料均匀涂布在负极集流体(Cu箔)21上，涂布时，在负极集流体21的宽度方向上留有一条宽为负极集流体21的15％的空白负极集流体区23，烘干后经冷压、裁片，得到负极极片2； 
隔膜采用聚丙烯(PP)高分子聚合膜； 
电解液的配制：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)按照30∶30∶40的体积比例混合，得到混合溶剂，然后加入溶质六氟磷酸锂(LiPF6)，并使六氟磷酸锂的浓度为1M。 
电池的制备：将上述正极极片1、隔膜3和负极极片2依次叠放，然后卷绕成电芯4，正极空白集流体区13通过金属铝带采用激光焊接的方式固定在一起形成正极极耳15，负极空白集流体区23通过金属Ni带采用激光焊接的方式固定在一起形成负极极耳25。将电芯4放入包装袋内，注入电解液，经过化成、容量等工序，制得锂离子电池，该电池的容量为9Ah。 
由于电池的每一层正、负极极片上的集流体都与极耳相连，增加了集流体大电流充放电时的分流能力，有利于电池的散热，同时降低了电芯4的内阻。本实施例中电池单体的内阻约为2.5毫欧姆，其10C倍率放出的容量是0.2C倍 率放出容量的95％，10C倍率放电时的温升小于15℃，说明该电池具有很好的功率性能很散热性能。 
根据上述说明书的揭示和指导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。 

Claims (9)

1.一种卷绕结构的动力电池，其包括正极极片、负极极片、间隔于所述正极极片和负极极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极活性物质层，其特征在于：所述正极极片在其宽度方向上留有空白正极集流体区，所述负极极片在其宽度方向上留有空白负极集流体区，将正极极片、隔膜和负极极片卷绕成电芯后，所述空白正极集流体区和所述空白负极集流体区分居于电芯两侧，所述空白正极集流体区通过第一金属带固定形成正极极耳，所述空白负极集流体区通过第二金属带固定形成负极极耳。
2.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述空白正极集流体区贯穿于所述正极极片的整个长度。
3.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述空白负极集流体区贯穿于所述负极极片的整个长度。
4.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述空白正极集流体区的宽度为正极集流体总宽度的5％-50％。
5.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述空白负极集流体区的宽度为负极集流体总宽度的5％-50％。
6.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述第一金属带为铝带。
7.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述第二金属带为铝带、镍带或铜带。
8.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述第一金属带通过电阻焊接、超声波焊接或激光焊接固定在所述空白正极集流体上。
9.根据权利要求1所述的卷绕结构的动力电池，其特征在于：所述第二金属带通过电阻焊接、超声波焊接或激光焊接固定在所述空白负极集流体上。
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