CN205828514U - 二次电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二次电芯，其包括阳极极片、阴极极片和隔离膜，隔离膜间隔于相邻的阴极极片和阳极极片之间；所述阴极极片和阳极极片均包括集流体、涂覆在集流体至少一个表面上的活性物质层和电连接在集流体上的极耳，活性物质层设有露出空白集流体的极耳凹槽，极耳固定在对应的极耳凹槽中；所述阳极极耳凹槽为未贯穿极片宽度方向的短凹槽，短凹槽三面封闭、一面开口；阴极极耳凹槽为贯穿极片宽度方向的长凹槽，长凹槽两面封闭、两面开口。与现有技术相比，本实用新型二次电芯具有能量密度高、减小析锂、不易膨胀变形、焊接牢固等优点。

Description

二次电芯

技术领域

本实用新型属于二次电池领域，尤其涉及一种二次电芯。

背景技术

随着锂离子二次电池商业化的发展，市场对电芯的能量密度要求越来越高。在常规卷绕式二次电芯中，阴极极片、阳极极片的起始端都设有空白集流体，阴极极耳和阳极极耳分别直接焊接在阴极极片、阳极极片上的空白集流体上。但是，由于极耳厚度的累加，使得焊接极耳区域的厚度为电芯的最大厚度，而未焊接极耳区域的厚度则相对较小，厚度不均匀使得电池的部分空间不能被充分利用，导致在一定型号尺寸内，电池的能量密度难以进一步提高。

为了解决上述问题，有些二次电池的电芯采用以下方式固定极耳：在极片的活性物质层中设置露出空白集流体的极耳凹槽，并将极耳固定在极耳凹槽中，从而达到提升能量密度的目的。但是，如果将阴阳极极片的极耳凹槽全部设置为贯穿极片宽度方向的长凹槽，那么长凹槽中无疑会存在无需焊接极耳的空白集流体区域，这部分不涂布活性物质层的区域会导致电芯容量的损失，而且会造成阴极极片上与阳极极耳凹槽对应的区域析锂，为了防止析锂在阴极极片贴胶带则又会进一步降低电芯容量；如果将阴阳极极片的极耳凹槽全部设置为略大于极耳固定端的短凹槽，又无法为循环过程中的极片膨胀提供完整的应力释放窗口。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述技术问题的二次电芯。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种兼顾能量密度、析锂和应力释放的二次电芯。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电芯，包括阳极极片、阴极极片和隔离膜，隔离膜间隔于相邻的阴极极片和阳极极片之间；所述阳极极片包括阳极集流体、涂覆在阳极集流体至少一个表面上的阳极活性物质层和电连接在阳极集流体上的阳极极耳，阳极活性物质层中设有露出空白阳极集流体的阳极极耳凹槽，阳极极耳固定在阳极极耳凹槽中；所述阴极极片包括阴极集流体、涂覆在阴极集流体至少一个表面上的阴极活性物质层和电连接在阴极集流体上的阴极极耳，阴极活性物质层中设有露出空白阴极集流体的阴极极耳凹槽，阴极极耳固定在阴极极耳凹槽中；所述阳极极耳凹槽为未贯穿极片宽度方向的短凹槽，短凹槽三面封闭、一面开口；阴极极耳凹槽为贯穿极片宽度方向的长凹槽，长凹槽两面封闭、两面开口。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述阳极极耳凹槽和阴极极耳凹槽在电芯宽度方向上错开一段距离设置，使得阳极极耳和阴极极耳在电芯厚度方向上无重叠。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述阳极极片、隔离膜和阴极极片层叠后卷绕，二次电芯为卷绕式电芯。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述阳极极耳凹槽设置于阳极极片的卷绕起始段或卷绕中间段。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述阴极极耳凹槽设置于阴极极片的卷绕起始段或卷绕中间段。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述二次电芯包括位于卷绕完成位置的收尾胶，收尾胶在电芯厚度方向上与阴极极耳凹槽的位置对齐。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述阳极极片的卷绕起始段包括预折段和与预折段连接的平铺层；预折段与平铺层平行，且位于平铺层朝向卷绕中心的一面；阴极极片的卷绕起始段为与平铺层平行的阴极极片卷绕起始层，阴极极片卷绕起始层位于平铺层背向卷绕中心的一面，且在电芯厚度方向上与预折段无重叠。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述预折段的自由端为阳极极片卷绕起始端A，阴极极片卷绕起始层的自由端为阴极极片卷绕起始端B，AB两端在电芯宽度方向上的距离s为0～4mm。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述预折段有一面与平铺层相对，预折段的自由端仅在背向平铺层的一面粘贴胶纸，朝向平铺层的一面不粘贴胶纸。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述隔离膜设有隔离膜卷绕起始层和与隔离膜卷绕起始层相连的隔离膜卷绕次层，隔离膜卷绕起始层和隔离膜卷绕次层均为双层膜结构；预折段紧贴平铺层，预折段和平铺层全部位于隔离膜卷绕起始层与隔离膜卷绕次层之间；阴极极片卷绕起始层则位于隔离膜卷绕次层的两层膜之间。

与现有技术相比，本实用新型二次电芯具有能量密度高、减小析锂、不易膨胀变形、焊接牢固等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型二次电芯及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本实用新型二次电芯一个实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型二次电芯阳极极片和阴极极片的极耳连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

为了便于说明，本实用新型将阴极极片和阳极极片的较短边定义为极片宽度方向L1、L2，与其垂直的极片延伸方向定义为极片长度方向。很容易理解，由于阴极极片和阳极极片的卷绕都是沿长度方向进行的，因此在最终卷绕成的电芯中，阴阳极极片宽度方向L1、L2对应的是电芯长度方向(图1中垂直于纸面的方向)，也就是说，极片宽度方向L1、L2与电芯宽度方向L并不相同，而是彼此垂直的。

请参阅图1和图2，本实用新型二次电芯包括阳极极片10、阴极极片20和隔离膜30。阳极极片10、隔离膜30和阴极极片20层叠后卷绕为卷绕式电芯，隔离膜30间隔于相邻的阳极极片10和阴极极片20之间。

阳极极片10包括阳极集流体11、涂覆在阳极集流体11至少一个表面上的阳极活性物质层12和电连接在阳极集流体11上的阳极极耳13。阳极活性物质层12中设有露出空白阳极集流体的阳极极耳凹槽120，阳极极耳13固定在阳极极耳凹槽120中。阳极极耳凹槽120为略大于极耳固定端的短凹槽，其未贯穿阳极极片10的宽度方向L1，因此三面封闭、一面开口。短凹槽的形成方式有多种，其中一种是先在空白阳极集流体的极耳固定位置粘贴易撕膜或热膨胀膜，再进行阳极活性物质层的连续涂布，最后去掉易撕膜或热膨胀膜而形成短凹槽。

阴极极片20包括阴极集流体21、涂覆在阴极集流体21至少一个表面上的阴极活性物质层22和电连接在阴极集流体21上的阴极极耳23。阴极活性物质层22中设有露出空白阴极集流体的阴极极耳凹槽220，阴极极耳23固定在阴极极耳凹槽220中。阴极极耳凹槽220为贯穿阴极极片10的宽度方向L2的长凹槽，长凹槽两面封闭、两面开口，其可以采用间歇涂布方式涂布阴极活性物质层而形成。

阳极极耳凹槽120/阴极极耳凹槽220可以设置于阳极极片10/阴极极片20在卷绕方向上的任意位置，但是优选为设置在卷绕起始段或卷绕中间段，原因是：设置在阳极极片10/阴极极片20的卷绕起始段时，阳极极耳13/阴极极耳23的位置靠近电芯厚度方向T的中心，与电芯厚度方向T的两个最外层距离相当，电芯更加不易变形；设置在阳极极片10/阴极极片20的卷绕中间段时，内阻最小，电流密度最均匀，使得电芯的放电性能最优。需要说明的是，无论设置在卷绕起始段还是卷绕中间段，阳极极耳凹槽120和阴极极耳凹槽220在电芯宽度方向L上都需要错开一段距离设置，使得阳极极耳13和阴极极耳23在电芯厚度方向T上无重叠，以避免阴阳极短路。

与现有技术相比，本实用新型二次电芯至少具有以下优点：

1)阳极极耳凹槽120为略大于极耳固定端的短凹槽，其未贯穿阳极极片10的宽度方向L1，因此几乎不存在未涂布阳极活性物质层的空白集流体区域，减小了电芯容量损失；

2)与使用长凹槽的阳极极片相比，本实用新型的阳极极耳凹槽120使用短凹槽可以大幅减小阴极极片20上与阳极极耳凹槽120对应区域的析锂；

3)由于阴极极耳凹槽220为贯穿阴极极片10的宽度方向L2的长凹槽，因此其能够提供一段完整的应力释放的窗口；同时，阳极极片10上与阴极极耳凹槽220对应的一面处于无脱嵌锂状态，因此也成为阳极极片10的应力释放窗口；两相结合，确保了二次电芯在循环过程中不易膨胀变形；

4)由于阴极极片10的活性物质层与阴极集流体的粘接力大于阳极极片20的活性物质层与阳极集流体的粘接力，因此阴极极片10如果采用三面封闭一面开口的短凹槽，去除阴极活性物质层22困难并且存在虚焊的风险；阴极极片10采用两面封闭两面开口的长凹槽可以采用间隙涂布，焊接面积的增大使得内阻减小，同时减轻了虚焊风险；

5)阴极极耳凹槽220使用长凹槽虽然会导致一定的阴极活性物质损失，但是长凹槽的存在使得电芯厚度方向T上该区域的厚度最小，可以将电芯卷绕完成时的收尾胶50贴在电芯厚度方向T上与阴极极耳凹槽220对应的位置，从而节省出收尾胶50的厚度，使得活性物质层涂布的厚度增加，补偿了电芯密度的损失。

在图1所示实施方式中，阳极极片10的卷绕起始段15包括预折段152和与预折段152连接的平铺层150；预折段152与平铺层150平行，且位于平铺层150朝向卷绕中心的一面，其紧贴平铺层150或与平铺层150之间仅由隔离膜30间隔。阴极极片20的卷绕起始段为与阳极极片10的平铺层150平行的阴极极片卷绕起始层25，阴极极片卷绕起始层25位于平铺层150背向卷绕中心的一面，且在电芯厚度方向T上与预折段152无重叠。预折段152的自由端为阳极极片卷绕起始端A，阴极极片卷绕起始层25的自由端为阴极极片卷绕起始端B，二者在电芯厚度方向T上仅由阳极极片10的平铺层150和隔离膜30间隔，在电芯宽度方向L(即与电芯厚度方向T垂直的卷绕方向，参见之前的说明，L与L1、L2并不相同)上二者位置接近却无重叠，优选距离s为0～4mm。

由于阳极极片10的预折段152与阴极极片卷绕起始层25在电芯厚度方向T上无重叠，因此，预折段152不仅不会增加电芯的厚度，而且可以大致补足阴极极片卷绕起始层25比阳极极片10的平铺层150短而造成的电芯厚度不均，使得电芯更为平整，在充放电时也就不再容易变形。另外，预折段152在电芯厚度方向T上有一面与平铺层150相对，仅有背向平铺层150的一面与阴极极片20相对，因此只需在预折段152的自由端背向平铺层150的一面粘贴胶纸即可，朝向平铺层150的一面则无需粘贴胶纸，这无疑比现有技术减少了胶纸的用量，在节约成本的同时，进一步减小了电芯厚度。

在图示实施方式中，阳极极片10的卷绕起始段15为单面涂覆阳极活性物质层12的阳极集流体11，阴极极片卷绕起始层25则为双面涂覆阴极活性物质层22的阴极集流体21。但是，在其他可替换的实施方式中，阳极极片10的卷绕起始段15和阴极极片卷绕起始层25中的一个或两个也可以是双面均不涂覆活性物质层12、22的空白集流体，这些是根据需要设置的，本实用新型的改进点并不对此造成限制和影响。

隔离膜30设有隔离膜卷绕起始层31和与隔离膜卷绕起始层31相连的隔离膜卷绕次层32，二者均为双层膜结构。隔离膜卷绕起始层31为起始点相连的两层膜，其在电芯宽度方向T上基本铺满，且两层膜之间因没有设置阳极极片10和阴极极片20而彼此贴紧；在电芯厚度方向T上，隔离膜卷绕起始层31与阳极极耳13、阴极极耳23均重叠。阳极极片10的卷绕起始段15(包括平铺层150和预折段152)全部位于隔离膜卷绕起始层31与隔离膜卷绕次层32之间，阴极极片卷绕起始层25则位于隔离膜卷绕次层32的两层膜之间。

易于理解的是，在其他实施方式中，阳极极片10、隔离膜30和阴极极片20的卷绕方式可以有多种变化，这并不会影响本实用新型的实施。

根据上述原理，本实用新型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 (10)

1.一种二次电芯，包括阳极极片、阴极极片和隔离膜，隔离膜间隔于相邻的阴极极片和阳极极片之间；

所述阳极极片包括阳极集流体、涂覆在阳极集流体至少一个表面上的阳极活性物质层和电连接在阳极集流体上的阳极极耳，阳极活性物质层中设有露出空白阳极集流体的阳极极耳凹槽，阳极极耳固定在阳极极耳凹槽中；

所述阴极极片包括阴极集流体、涂覆在阴极集流体至少一个表面上的阴极活性物质层和电连接在阴极集流体上的阴极极耳，阴极活性物质层中设有露出空白阴极集流体的阴极极耳凹槽，阴极极耳固定在阴极极耳凹槽中；

其特征在于：所述阳极极耳凹槽为未贯穿极片宽度方向的短凹槽，短凹槽三面封闭、一面开口；阴极极耳凹槽为贯穿极片宽度方向的长凹槽，长凹槽两面封闭、两面开口。

2.根据权利要求1所述的二次电芯，其特征在于：所述阳极极耳凹槽和阴极极耳凹槽在电芯宽度方向上错开一段距离设置，使得阳极极耳和阴极极耳在电芯厚度方向上无重叠。

3.根据权利要求1所述的二次电芯，其特征在于：所述阳极极片、隔离膜和阴极极片层叠后卷绕，二次电芯为卷绕式电芯。

4.根据权利要求3所述的二次电芯，其特征在于：所述阳极极耳凹槽设置于阳极极片的卷绕起始段或卷绕中间段。

5.根据权利要求3所述的二次电芯，其特征在于：所述阴极极耳凹槽设置于阴极极片的卷绕起始段或卷绕中间段。

6.根据权利要求3所述的二次电芯，其特征在于：所述二次电芯包括位于卷绕完成位置的收尾胶，收尾胶在电芯厚度方向上与阴极极耳凹槽的位置对齐。

7.根据权利要求3所述的二次电芯，其特征在于：所述阳极极片的卷绕起始段包括预折段和与预折段连接的平铺层；预折段与平铺层平行，且位于平铺层朝向卷绕中心的一面；阴极极片的卷绕起始段为与平铺层平行的阴极极片卷绕起始层，阴极极片卷绕起始层位于平铺层背向卷绕中心的一面，且在电芯厚度方向上与预折段无重叠。

8.根据权利要求7所述的二次电芯，其特征在于：所述预折段的自由端为阳极极片卷绕起始端A，阴极极片卷绕起始层的自由端为阴极极片卷绕起始端B，AB两端在电芯宽度方向上的距离s为0～4mm。

9.根据权利要求7所述的二次电芯，其特征在于：所述预折段有一面与平铺层相对，预折段的自由端仅在背向平铺层的一面粘贴胶纸，朝向平铺层的一面不粘贴胶纸。

10.根据权利要求7所述的二次电芯，其特征在于：所述隔离膜设有隔离膜卷绕起始层和与隔离膜卷绕起始层相连的隔离膜卷绕次层，隔离膜卷绕起始层和隔离膜卷绕次层均为双层膜结构；预折段紧贴平铺层，预折段和平铺层全部位于隔离膜卷绕起始层与隔离膜卷绕次层之间；阴极极片卷绕起始层则位于隔离膜卷绕次层的两层膜之间。