CN206022546U - 一种卷绕式电池结构、包括其的二次电池组和电池组模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕式电池结构、包括其的二次电池组和电池组模块，卷绕式电池结构包括电芯，所述电芯包括相对设置的两层连续式隔膜，所述两层连续式隔膜之间夹着间隔设置的多个第一电池单元，所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元以卷绕的形式形成电芯，所述两层连续式隔膜的外侧之间夹有第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元相互贴近的两个极片形成一个电极对；本实用新型采用两层连续式隔膜结构，一方面，使得电池结构的稳定性更高，提高电池的循环性能，另一方面，可以提高电池的生产制备效率。

Description

一种卷绕式电池结构、包括其的二次电池组和电池组模块

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种卷绕式电池结构、包括其的二次电池组和电池组模块。

背景技术

当今社会，移动设备迅猛发展，需求日益增长，加之新能源汽车的大力推进，作为移动装置能源的电池行业蓬勃发展。因而，对各种市场需求做了大量的调查与研究。对于电池体积能量密度与重量能量密度的要求越来越高，对高性能、高稳定性、高安全性的锂离子聚合物电池和电池组的需求颇高。新能源汽车的大力发展，动力锂离子电池降低制造成本面临很大的挑战。因此，可以对电池组件的结构进行区分，有卷绕式结构和叠片式结构，卷绕结构是将连续的正极片和负极片通过分离膜隔开进行卷绕；而在叠片型结构中，将特定的结构单元进行连续的堆叠，并通过分离膜隔开。

但是，传统的电池结构具有几个问题。首先，通过密集地缠绕长片型负极和长片型正极来制造卷绕式结构，结果电池结构在截面上是圆形或椭圆的。故而，在电池的充电和放电期间由于电极的膨胀和收缩引起的应力在电池结构中累积，并且当应力累积超过特定极限时，电池结构会变形。电池结构的变形导致在电极之间的不均匀的间隙，电池的循环性能将急剧变差，电池的安全由于电池内部的短路而得不到保障。其次，通过依序堆叠多个单元负极和多个单元正极来制造堆叠型的电池结构，需要大量的时间和精力来执行顺序堆叠处理，结果是该工序生产效率低。所以，开发一种能够结构稳定性更高、制备效率更高的新型的电池结构。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种卷绕式电池结构、包括其的二次电池组和电池组模块。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种卷绕式电池结构，包括电芯，所述电芯包括相对设置的两层连续式隔膜，所述两层连续式隔膜之间夹着间隔设置的多个第一电池单元，所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元以卷绕的形式形成电芯，所述两层连续式隔膜的外侧之间夹有第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元相互贴近的两个极片形成一个电极对。

在一些具体的实施方式中，所述第一电池单元为正极单极片、负极单极片、外侧极片为正极和负极的结构、外侧极片均为正极的结构、外侧极片均为负极的结构中的任一种。

在上述方案的改进的实施方式中，所述卷绕式电池结构的最外侧的极片为负极片。

在一些具体的实施方式中，所述第一电池单元为正极单极片、负极单极片、正极/隔膜/负极、负极/隔膜/正极、正极/隔膜/负极/隔膜/正极、负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构中的任一种。

在一些具体的实施方式中，所述第一电池单元为正极或外侧极片均为正极的结构时，所述第二电池单元为负极或外侧极片均为负极的结构。

在一些具体的实施方式中，所述第一电池单元为负极、外侧极片均为负极的结构时，所述第二电池单元为正极或外侧极片均为正极的结构。

在一些具体的实施方式中，所述第一电池单元为外侧极片为正极和负极的结构时，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元设置的那个所述第二电池单元为单极片、外侧极片均为正极的结构或外侧极片均为负极的结构，其他各个所述第二电池单元为外侧极片为正极和负极的结构。

在上述方案的改进的实施方式中，所述第一电池单元为正极/隔膜/负极结构时，当所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元按照顺时针方向卷绕时，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元设置的那个所述第二电池单元为负极单极片或外侧极片均为负极的结构，其他各个所述第二电池单元为外侧极片为正极/隔膜/负极结构。

本实用新型还提供了一种二次电池组，包括如上所述的卷绕式电池结构。

本实用新型还提供了一种电池组模块，包括如上所述的二次电池组。

本实用新型的有益效果是：

目前市场上所有的电池结构均是采用单层连续式隔膜通过卷绕或者折叠的形式形成电芯，电池结构稳定性不够，电池结构容易变形，针对这一问题，本实用新型提供了一种卷绕式电池结构，包括电芯，所述电芯包括相对设置的两层连续式隔膜，所述两层连续式隔膜之间夹着间隔设置的多个第一电池单元，所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元以卷绕的形式形成电芯，所述两层连续式隔膜的外侧之间夹有第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元相互贴近的两个极片形成一个电极对；本实用新型采用两层连续式隔膜结构，一方面，本实用新型所述卷绕式电池结构不存在循环后电池变形的隐患，更安全，设计空间更宽广，使得电池结构的稳定性更高，提高电池的循环性能，另一方面，相对于目前的“之”字形折叠电池结构的制备工艺，本实用新型所述卷绕式电池的生产制备效率能够提高一到两倍，即减少了能耗，也降低了电池的生产制造成本，可以提高电池的生产制备效率。本实用新型所述卷绕式电池结构的应用能为新能源汽车行业大发展给出了技术上的解决方案。

附图说明

图1为实施例1的卷绕式电池结构图；

图2为实施例1的电池结构卷绕之前的结构图；

图3为实施例2的电池结构卷绕之前的结构图；

图4为实施例2的卷绕式电池结构图；

图5为实施例3的电池结构卷绕之前的结构图；

图6为实施例3的卷绕式电池结构图；

图7为实施例4的电池结构卷绕之前的结构图；

图8为实施例5的电池结构卷绕之前的结构图；

图9为实施例5的卷绕式电池结构图；

图10为实施例6的电池结构卷绕之前的结构图。

具体实施方式

实施例1：

参照图1，图1为实施例1的卷绕式电池结构图，本实用新型提供了一种卷绕式电池结构，包括电芯，所述电芯包括相对设置的两层连续式隔膜1,2，所述两层连续式隔膜1,2之间夹着间隔设置的多个第一电池单元3，所述两层连续式隔膜1,2及夹在其之间的所述第一电池单元3以卷绕的形式形成电芯，所述两层连续式隔膜1,2的外侧之间夹有第二电池单元4，所述第二电池单元4和所述第一电池单元3相互贴近的两个极片形成一个电极对。在本实施例中，所述第一电池单元3为负极单极片，所述第二电池单元4为正极单极片，所述卷绕式电池结构的最外侧极片为负极片。所述两层连续式隔膜1,2的收尾端通过热熔固定或通过胶粘合固定。

制备上述电池结构的方法包括以下步骤：切割制备第一电池单元，然后将第一电池单元按设定位置间隔摆放在两层连续式隔膜中间，然后将第二电池单元摆放于上层的连续式隔膜的上面或下层的连续式隔膜的下面，所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元按照顺时针的方向卷绕时，则将第二电池单元摆放于上层的连续式隔膜的上面，如果采用逆时针卷绕方式，则将第二电池单元摆放于下层的连续式隔膜的下面，各个第二电池单元对应各个第一电池单元放置，将两层连续式隔膜和夹于其之间的第一电池单元一起卷绕，使得整个全电池重叠，并且负极对正极形成一定的覆盖。

参照图2，图2为实施例1的电池结构卷绕之前的结构图，在两层连续式隔膜1,2之间间隔设置多个第一电池单元3，各个第二电池单元4对应各个第一电池单元3放置，第一个第一电池单元3与第二个第一电池单元3的间隔≥两倍第一电池单元厚度和第二电池单元4的厚度，随后的各相邻的第一电池单元3的间隔等于每个全电池的厚度与卷绕所述隔膜1,2增大的隔膜的厚度之和。所述两层连续式隔膜1,2及夹在其之间的所述第一电池单元3按照顺时针的方向卷绕，形成一个呈逆时针卷绕式的电池结构。

实施例2：

参照图3-4，图3为实施例2的电池结构卷绕之前的结构图，图4为实施例2的卷绕式电池结构图，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述第一电池单元3为正极单极片，所述第二电池单元4为负极单极片。卷绕后，所述卷绕式电池结构的最外侧极片为负极片，所述两层连续式隔膜1,2的最外侧各设有一负极片5，也即排在最后两个第一电池单元3下方各设有一负极单极片或外侧极片为负极的结构，在本实施例中，排在最后两个第一电池单元3下方各设有一负极片5。

实施例3：

参照图5，图5为实施例3的电池结构卷绕之前的结构图，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述第一电池单元3为正极/隔膜/负极结构，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元3设置的那个所述第二电池单元4为负极单极片，也即排在第二个第一电池单元3上方的第二电池单元4为负极单极片，其他各个所述第二电池单元4为正极/隔膜/负极结构。参照图6，图6为实施例3的卷绕式电池结构图，所述两层连续式隔膜1,2及夹在其之间的所述第一电池单元3按照顺时针的方向以卷绕的形式形成电芯，形成一个呈逆时针卷绕式的电池结构。

实施例4：

参照图7，图7为实施例4的电池结构卷绕之前的结构图，本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：所述第一电池单元3为负极/隔膜/正极结构，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元3设置的那个所述第二电池单元4为正极单极片或外侧极片均为正极的结构（如正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构），也即排在第二个第一电池单元3上方的第二电池单元4为正极单极片或外侧极片均为正极的结构，其他各个所述第二电池单元4为负极/隔膜/正极结构或负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极，在本实施例中，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元3设置的那个所述第二电池单元4为正极单极片，其他各个所述第二电池单元4为负极/隔膜/正极结构。卷绕后，所述卷绕式电池结构的最外侧极片为负极片，所述两层连续式隔膜1,2的最外侧各设有一负极片5，也即排在最后两个第一电池单元3下方各设有一负极片5。

实施例5：

参照图8，图8为实施例5的电池结构卷绕之前的结构图，本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：所述第一电池单元3为正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构，所述第二电池单元4为负极单极片。参照图9，图9为实施例5的卷绕式电池结构图，所述两层连续式隔膜1,2及夹在其之间的所述第一电池单元3按照顺时针的方向卷绕，形成一个呈逆时针卷绕式的电池结构。所述卷绕式电池结构的最外侧极片为负极片，也即排在最后两个第一电池单元3下方各设有一负极片5。

实施例6：

参照图10，图10为实施例6的电池结构卷绕之前的结构图，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述第一电池单元3为负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构，所述第二电池单元4为正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构。

Claims (10)

1.一种卷绕式电池结构，包括电芯，其特征在于，所述电芯包括相对设置的两层连续式隔膜，所述两层连续式隔膜之间夹着间隔设置的多个第一电池单元，所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元以卷绕的形式形成电芯，所述两层连续式隔膜的外侧之间夹有第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元相互贴近的两个极片形成一个电极对。

2.根据权利要求1所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述第一电池单元为正极单极片、负极单极片、外侧极片为正极和负极的结构、外侧极片均为正极的结构、外侧极片均为负极的结构中的任一种。

3.根据权利要求2所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述卷绕式电池结构的最外侧的极片为负极片。

4.根据权利要求2所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述第一电池单元为正极单极片、负极单极片、正极/隔膜/负极、负极/隔膜/正极、正极/隔膜/负极/隔膜/正极、负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构中的任一种。

5.根据权利要求2所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述第一电池单元为正极或外侧极片均为正极的结构时，所述第二电池单元为负极或外侧极片均为负极的结构。

6.根据权利要求2所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述第一电池单元为负极或外侧极片均为负极的结构时，所述第二电池单元为正极或外侧极片均为正极的结构。

7.根据权利要求2所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述第一电池单元为外侧极片为正极和负极的结构时，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元设置的那个所述第二电池单元为单极片、外侧极片均为正极的结构或外侧极片均为负极的结构，其他各个所述第二电池单元为外侧极片为正极和负极的结构。

8.根据权利要求7所述的卷绕式电池结构，其特征在于，所述第一电池单元为正极/隔膜/负极结构时，当所述两层连续式隔膜及夹在其之间的所述第一电池单元按照顺时针方向卷绕时，最贴近电芯卷绕中心处的第一电池单元设置的那个所述第二电池单元为负极单极片或外侧极片均为负极的结构，其他各个所述第二电池单元为外侧极片为正极/隔膜/负极结构。

9.一种二次电池组，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的卷绕式电池结构。

10.一种电池组模块，其特征在于，包括如权利要求9所述的二次电池组。