CN206040883U - 一种卷绕式电芯 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种卷绕式电芯，由第一隔膜、第一极片、第二隔膜和第二极片的起始端卷绕而成，第二极片的最外圈包括第二单面涂覆区域，第二单面涂覆区域朝向卷绕式电芯中心的面为未涂覆活性物质的第二空集流体区，第一极片上与第二空集流体区相对的部分包括第一单面涂覆区域，第一单面涂覆区域背离卷绕式电芯中心的面为未涂覆活性物质的第一空集流体区；第一极片的收尾端包含第一空箔区，第二极片上与所述第一空箔区相对的部分包含第二空箔区；第一空箔区的起始端与第二单面涂覆区的起始端位于电芯的厚度方向的相对两侧。本申请在电芯的两平面都形成马甲，从而提高了电芯的安全性。

Description

一种卷绕式电芯
技术领域
本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种卷绕式电芯。
背景技术
目前聚合物锂离子电池在不断追求高能量密度，随之而来的安全问题同样是巨大的挑战，许多高能量密度的电芯面临难以通过某些安全测试的风险，比如针刺和撞击安全测试。而常用的改善针刺撞击的方法是通过双面未涂覆的阴阳极集流体形成的外马甲区，且目前此方法仅能在电芯的一面形成马甲区，如图1所示；从而使得当未形成马甲的区域遭受外力撞击时易于引发安全问题，同时也会造成较大的能量密度损失，同时对材料造成浪费。
鉴于此，特提出本申请。
实用新型内容
本申请的发明目的在于提出一种卷绕式电芯。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种卷绕式电芯，所述卷绕式电芯包括由第一隔膜、第一极片、第二隔膜和第二极片的起始端卷绕而成的扁平状电芯，所述第一极片上连接有第一极耳，所述第二极片上连接有第二极耳；所述第一极片包括第一集流体和涂覆于第一集流体相对两表面的第一活性物质，所述第二极片包括第二集流体和涂覆于第二集流体相对两表面的第二活性物质，所述第二极片的最外圈包括第二单面涂覆区域，所述第二单面涂覆区域朝向所述卷绕式电芯中心的面为未涂覆所述第二活性物质的第二空集流体区，所述第一极片上与所述第二空集流体区相对的部分包括第一单面涂覆区域，所述第一单面涂覆区域背离所述卷绕式电芯中心的面为未涂覆所述第一活性物质的第一空集流体区；
所述第一极片的收尾端包含第一空箔区，所述第二极片上与所述第一空箔区相对的部分包含第二空箔区；
相对于所述扁平状电芯的厚度方向，所述第一空箔区的起始端与所述第二单面涂覆区的起始端位于所述扁平状电芯的相对两侧。
优选的，在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述第二单面涂覆区域与所述第一极耳和/或所述第二极耳重合。
优选的，在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述第一空箔区与所述第一极耳和/或第二极耳重合。
优选的，所述第一空箔区的长度大于所述第二空箔区的长度。
优选的，所述第一空箔区的长度小于等于所述第一单面涂覆区域的长度，和/或所述第二空箔区的长度小于等于所述第二单面涂覆区域的长度。
优选的，所述第一隔膜和/或第二隔膜的长度大于所述第一空箔区的长度。
优选的，所述第一隔膜的起始端到所述第一极耳之间的距离为第一隔膜头部，所述第二隔膜的起始端到所述第一极耳之间的距离为第二隔膜头部；
所述第一隔膜头部与所述第二隔膜头部沿所述扁平状电芯宽度方向平行设置，或所述第一隔膜头部在所述扁平状电芯内部回折形成隔膜回折段，或所述第一隔膜头部和所述第二隔膜头部在所述扁平状电芯内部回折形成隔膜回折段；在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述隔膜回折段均不与所述第一极耳和所述第二极耳重合。
优选的，所述第二极片的起始端到第二极耳的距离为第二极片头部，所述第二极片头部在所述扁平状电芯内部回折形成第二极片回折段；和/或，所述第一极片的起始端到第一极耳的距离为第一极片头部，所述第一极片头部在所述扁平状电芯内部回折形成第一极片回折段；在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述第一极片回折段和/或所述第二极片回折段均不与所述第一极耳和所述第二极耳重合。
优选的，所述第一隔膜的起始端与所述第二隔膜的起始端相连接。
优选的，所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片；或，所述第一极片为负极极片，所述第二极片为正极极片。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请通过改善极片设计和卷绕结构，采用单面阴、阳极收尾的技术方案，从而在沿电芯厚度方向的一侧由单面涂覆的空阴阳极集流体形成马甲，沿电芯宽度方向的另一侧则由双面空阴阳极集流体形成马甲，本申请在扁平状电芯的两平面都形成马甲，从而提高了电芯的安全性。
同时，由于本申请通过单面涂覆的极片结尾，可进一步减小电芯的厚度，从而提高电池的能量密度。
并且，由于本申请在扁平状电芯的两平面都形成马甲，平衡了电芯两侧卷曲部分的厚度，从而使电芯的平整度更好，可改善电芯变形。
附图说明
图1为现有二次电芯结构示意图；
图2为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图3为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图4为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图5为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图6为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图7为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图8为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图9为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图10为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图11为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图12为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
其中：
1-扁平状电芯；
10-第一极片；
11-第一空箔区；
12-第一单面涂覆区域；
13-第一空集流体区；
20-第二极片；
21-第二空箔区；
22-第二单面涂覆区域；
23-第二空集流体区；
24-第二极片回折段；
30-第一隔膜；
301-第一隔膜回折段；
40-第二隔膜；
401-第二隔膜回折段；
50-第一极耳；
60-第二极耳；
L-电芯中线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。文中所述“左”、“右”均以附图中的二次电池电芯的放置状态为参照。
本申请实施例涉及一种卷绕式电芯，包括由第一隔膜30、第一极片10、第二隔膜40和第二极片20的起始端卷绕而成的扁平状电芯1，第一极片10上连接有第一极耳50，第二极片20上连接有第二极耳60；第一极片10包括第一集流体和涂覆于第一集流体相对两表面的第一活性物质，第二极片20包括第二集流体和涂覆于第二集流体相对两表面的第二活性物质；
在本申请实施例中，第二极片20的最外圈包括第二单面涂覆区域22，第二单面涂覆区域22朝向卷绕式电芯中心的面为未涂覆第二活性物质的第二空集流体区23，第一极片10上与第二空集流体区23相对的部分包括第一单面涂覆区域12，第一单面涂覆区域12背离卷绕式电芯中心的面为未涂覆第一活性物质的第一空集流体区13；即本申请中第一极片10和第二极片20的尾部均设置有单面涂覆区域，以单面涂覆区域中空集流体侧形成相对的马甲区；该马甲区使电芯在面临针刺或者撞击等滥用状况时，形成对电芯的保护，提高了电芯的安全性能。
在本申请实施例中，第一极片10的收尾端包含第一空箔区11，第二极片20上与第一空箔区11相对的部分包含第二空箔区21，第一空箔区11与第二空箔区21之间形成了空集流体相对的马甲区，空箔区为双面未涂覆区域。同样，该马甲区可提高电池的安全性能。
在本申请实施例中，第一空箔区11的长度小于等于第一单面涂覆区域12的长度，和/或所述第二空箔区21的长度小于等于第二单面涂覆区域22的长度。
并且，相对于扁平状电芯1的厚度方向，第一空箔区11的起始端与第二单面涂覆区的起始端位于扁平状电芯1的相对两侧，从而在扁平状电芯1的相对两侧均形成马甲区，无论电池的哪个面受到针刺或者撞击等滥用状况，两侧的马甲区均能对电池形成保护，从而大大提高电池的安全性能。并且，本申请通过一侧的马甲区是由两个极片的单面涂覆区形成，相对于一个极片为单面涂覆区、一个极片为空箔区所形成的马甲来讲，电芯的能量密度也得到提升。
在本申请实施例中，当第一极耳50和第二极耳60均位于电池极片的头部时，如图2所示；第一极耳50距离第一极片10弯折点的距离大于第二极耳60距离第二极片20弯折点的距离，即当电池逆时针卷绕时，第一极耳50位于第二极耳60的左侧，在扁平状电芯1厚度方向上的投影内，第二单面涂覆区域22与第二极耳60重合，第一空箔区11与第一极耳50重合。在该实施例中，两个马甲区(如虚线所示)各避开一个极耳的最厚位置，从而可进一步减小电芯的厚度，提高电芯的能量密度；并且，在该电芯中，电芯的对称性很好，使电芯的平整度更好，可改善电芯变形。
在本申请实施例中，如图3所示，第一极耳50也位于第二极耳60的左侧，在扁平状电芯1厚度方向上的投影内，第二单面涂覆区域22与第一极耳50和第二极耳60均重合，第一空箔区11与第一极耳50和第二极耳60均重合。在该实施例中，相对于图2来讲，马甲区的面积增加，电芯的安全性能得到进一步改善；由于两个马甲区(如虚线所示)均避开所有极耳的最厚位置，电芯的厚度进一步减小，电芯的能量密度进一步提高；并且，在该电芯中，电芯的对称性很好，也可改善电芯变形。
在本申请实施例中，第一空箔区11的长度大于第二空箔区21，通过尾部胶将第一空箔区11的尾端与围绕电芯最外圈的第一极片10相固定，完成电芯的卷绕。
在本申请实施例中，如图2所示，相对于扁平状电芯1的厚度方向，第一空箔区11的起始端与第一空箔区11的收尾端均位于扁平状电芯1的同侧。该设置方式可进一步减少电芯厚度，并节约原料。
在本申请实施例中，如图3所示，相对于扁平状电芯1的厚度方向，第一空箔区11的起始端与第一空箔区11的收尾端位于扁平状电芯1的相对两侧。该设置方式将第一空箔区11再卷绕电芯半圈，从而可进一步提高电池的安全性能并方便电芯的制备。
在本申请实施例中，如图4所示，第一隔膜30和第二隔膜40的长度大于第一空箔区11的长度，可增加电芯与包装铝箔间的摩擦力，减少电芯主体在跌落过程中受到的冲击力，提高电芯的抗跌落性能。
在本申请实施例中，扁平状电芯1在宽度方向上的中心线为电芯中线L；第一极耳50和第二极耳60可分别位于电芯中线L的两侧，如图2～图4所示；第一极耳50和第二极耳60也可位于电芯中线L的同侧，如图5和图6所示。
在本申请实施例中，如图2～图6所示，隔膜的设置方式可采用常规方式，将第一隔膜30和第二隔膜40沿扁平状电芯1的宽度方向在电芯内部卷绕一圈，形成4层隔离膜。
在本申请实施例中，也可采用其他方式进一步降低电芯的厚度，例如，第一隔膜30的起始端到第一极耳50之间的距离为第一隔膜30头部，第二隔膜40的起始端到第一极耳50之间的距离为第二隔膜40头部；第一隔膜30头部与第二隔膜40头部沿扁平状电芯1长度方向平行设置。当第一隔膜30头部与第二隔膜40头部沿扁平状电芯1长度方向平行设置时，第一隔膜30的起始端与第二隔膜40的起始端还可相连接，即采用整条隔膜进行卷绕，如图7～图9所示。采用整条隔膜卷绕可进一步简化卷绕方法，简化电芯制备工艺。
在本申请实施例中，第一隔膜30头部可在扁平状电芯1内部回折形成隔膜回折段；第一隔膜30头部和第二隔膜40头部在扁平状电芯1内部也可同时回折形成第一隔膜回折段301和第二隔膜回折段401，如图10所示，在扁平状电芯1厚度方向上的投影内，第一隔膜回折段301和第二隔膜回折段401均不与第一极耳50和第二极耳60重合。从而可达到不同程度降低电芯厚度的效果，进一步提高能量密度。
为了方便电池的卷绕，还可将极片的头部进行弯折，第二极片20的起始端到第二极耳60的距离为第二极片20头部，第二极片20头部在扁平状电芯1内部回折形成第二极片回折段24，如图11所示，第二极片回折段24均不与第一极耳50和第二极耳60重合。
如图12所示，第一隔膜30和第二隔膜40还可与第二极片20的头部一起弯折，所形成的回折段均不与第一极耳50和第二极耳60重合。
在本申请实施例中，本申请的卷绕式电芯可为多极耳结构，例如可在在最外圈的空阴阳极集流体处焊接极耳，增加其充放电倍率性能。
在本申请实施例中，电芯的卷绕方向为逆时针或顺时针，根据电芯卷绕设备而定。
在本申请实施例中，当第一极片10为正极极片时，第二极片20为负极极片；或，当第一极片10为负极极片时，第二极片20为正极极片。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种卷绕式电芯，所述卷绕式电芯包括由第一隔膜、第一极片、第二隔膜和第二极片的起始端卷绕而成的扁平状电芯，所述第一极片上连接有第一极耳，所述第二极片上连接有第二极耳；所述第一极片包括第一集流体和涂覆于第一集流体相对两表面的第一活性物质，所述第二极片包括第二集流体和涂覆于第二集流体相对两表面的第二活性物质，其特征在于，
所述第二极片的最外圈包括第二单面涂覆区域，所述第二单面涂覆区域朝向所述卷绕式电芯中心的面为未涂覆所述第二活性物质的第二空集流体区，所述第一极片上与所述第二空集流体区相对的部分包括第一单面涂覆区域，所述第一单面涂覆区域背离所述卷绕式电芯中心的面为未涂覆所述第一活性物质的第一空集流体区；
所述第一极片的收尾端包含第一空箔区，所述第二极片上与所述第一空箔区相对的部分包含第二空箔区；
相对于所述扁平状电芯的厚度方向，所述第一空箔区的起始端与所述第二单面涂覆区的起始端位于所述扁平状电芯的相对两侧。
2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述第二单面涂覆区域与所述第一极耳和/或所述第二极耳重合。
3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述第一空箔区与所述第一极耳和/或第二极耳重合。
4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一空箔区的长度大于所述第二空箔区的长度。
5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一空箔区的长度小于等于所述第一单面涂覆区域的长度，和/或所述第二空箔区的长度小于等于所述第二单面涂覆区域的长度。
6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一隔膜和/或第二隔膜的长度大于所述第一空箔区的长度。
7.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一隔膜的起始端到所述第一极耳之间的距离为第一隔膜头部，所述第二隔膜的起始端到所述第一极耳之间的距离为第二隔膜头部；
所述第一隔膜头部与所述第二隔膜头部沿所述扁平状电芯宽度方向平行设置，或所述第一隔膜头部在所述扁平状电芯内部回折形成隔膜回折段，或所述第一隔膜头部和所述第二隔膜头部在所述扁平状电芯内部回折形成隔膜回折段；在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述隔膜回折段均不与所述第一极耳和所述第二极耳重合。
8.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片的起始端到第二极耳的距离为第二极片头部，所述第二极片头部在所述扁平状电芯内部回折形成第二极片回折段；和/或，所述第一极片的起始端到第一极耳的距离为第一极片头部，所述第一极片头部在所述扁平状电芯内部回折形成第一极片回折段；在所述扁平状电芯厚度方向上的投影内，所述第一极片回折段和/或所述第二极片回折段均不与所述第一极耳和所述第二极耳重合。
9.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一隔膜的起始端与所述第二隔膜的起始端相连接。
10.根据权利要求1～9任一权利要求所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片；或，所述第一极片为负极极片，所述第二极片为正极极片。
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