CN206401456U - 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。卷绕式电芯包括由第一极片、第一隔膜、第二极片、第二隔膜的起始端叠置并卷绕而成的扁平状电芯，第一极片上连接有第一极耳，第二极片上连接有第二极耳；第二极片包括第二集流体、第二外层膜片和第二内层膜片，第二外层膜片设置于背离电芯中心的面上，第二内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；第二外层膜片和第二内层膜片的起始端位于第二极片的起始端到第二弯折处之间的第二集流体上；第二内层膜片至少在第二弯折处设置有第二内层空集流体区。本申请的卷绕式电芯增加了活性物质涂覆的面积，有效降低了该电芯在使用过程的析锂风险。

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
随着电池续航能力的需求不断提高，对聚合物锂离子电池的能量密度也在不断提出新的挑战，传统方法提高电池能量密度的途径主要针对电池组件(如采用更薄的集流体、隔离膜、软包膜等)和生产工艺(如提高正负极活性材料的压实密度以提高单位容量等)，但譬如集流体、隔离膜厚度的进一步减小反而增加了电池发生短路的风险，同时也对材料生产与制备工艺提出了更高的要求。如附图1所示，现有卷绕结构中最内层空白基材区的面积较大，降低了活性物质的比重，对提高电池的能量密度不利。
针对现有技术的缺陷，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极片、第一隔膜、第二极片、第二隔膜的起始端叠置并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；
所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体相对两表面的第二外层膜片和第二内层膜片，所述第二外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第二内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述扁平状电芯在宽度方向上的中心线为电芯中线，所述第一极片第一次发生弯折的区域为第一弯折处，所述第二极片第一次发生弯折的区域为第二弯折处；所述第一弯折处和所述第二弯折处位于所述电芯中线两侧；
所述第二外层膜片和所述第二内层膜片的起始端位于所述第二极片的起始端到所述第二弯折处之间的所述第二集流体上；所述第二内层膜片至少在所述第二弯折处设置有第二内层空集流体区。
优选的，所述第二极片起始端到所述第二弯折处为第二极片头部，所述第二极耳设置于所述第二极片头部，所述第二极耳远离所述第二弯折处的一侧为第二极耳外侧；所述第二外层膜片和所述第二内层膜片的起始端位于所述第二极耳外侧至所述第二弯折处之间的所述第二集流体上，且所述第二外层膜片或所述第二内层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽中。
优选的，所述第一极片的起始端在所述扁平状电芯内部回折形成第一回折段，所述第一回折段的回折位点为第一回折位点；和/或，所述第二极片的起始端在所述扁平状电芯内部回折形成第二回折段，所述第二回折段的回折位点为第二回折位点。
优选的，所述扁平状电芯厚度方向上，所述第一极耳和/或所述第二极耳的对应位置的电芯最内侧连续重叠的所述第一隔膜和所述第二隔膜之和不超过两层。
优选的，所述第一隔膜的起始端和/或所述第二隔膜的起始端在所述扁平状电芯内部回折形成隔膜回折部。
优选的，所述第二极片上覆盖有所述第二内层膜片和/或所述第二外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第二尾端弯折位点；从所述第二弯折处到所述第二尾端弯折位点之间的所述第二内层膜片或所述第二外层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽中；
和/或，所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体相对两表面的第一外层膜片和第一内层膜片，所述第一外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第一内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述第一极片上覆盖有所述第一内层膜片和/或所述第一外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第一尾端弯折位点；从所述第一弯折处到所述第一尾端弯折位点之间的所述第一内层膜片或所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽中。
优选的，所述第二极片上覆盖有所述第二内层膜片和/或所述第二外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第二尾端弯折位点；从所述第二尾端弯折位点到所述第二极片的末端之间的所述第二内层膜片或所述第二外层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽中；
和/或，所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体相对两表面的第一外层膜片和第一内层膜片，所述第一外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第一内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述第一极片覆盖有所述第一内层膜片和/或所述第一外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第一尾端弯折位点；从所述第一尾端弯折位点到所述第一极片的末端之间的所述第一内层膜片或所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽中。
优选的，所述卷绕式电芯末端设置有一段仅由所述第一隔膜和/或所述第二隔膜构成的隔膜收尾段。
优选的，所述第一极片最外圈包括第一空集流体区，所述第二极片上与所述第一空集流体区朝向电芯中心的面相对的部分包括第二空集流体区。
优选的，所述第一极片的最外圈包括第一空箔区，所述第二极片上与所述第一空箔区背离电芯中心的面相对的部分包括第二空箔区。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请的技术方案在增加了活性物质涂覆的面积后，还可有效降低该电芯在使用过程的析锂风险。
附图说明
图1为背景技术中卷绕式电芯结构示意图；
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-卷绕式电芯；
10-第一极片；
101-第一集流体；
102-第一内层膜片；
103-第一外层膜片；
104-第一回折段；
105-第一尾端弯折位点；
106-第一空箔区；
107-第一空集流体区；
108-第一弯折处；
20-第二极片；
201-第二集流体；
202-第二内层膜片；
203-第二外层膜片；
204-第二回折段；
205-第二尾端弯折位点；
206-第二空箔区；
207-第二空集流体区；
208-第二弯折处；
30-第一隔膜；
40-第二隔膜；
50-第一极耳；
60-第二极耳；
70-第二内层空集流体区；
80-隔膜回折部；
90-隔膜收尾段。
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。
本申请具体实施方式涉及一种卷绕式电芯1，如图2所示，包括由第一极片10、第一隔膜30、第二极片20、第二隔膜40的起始端叠置并卷绕而成的扁平状电芯，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；第二极片20包括第二集流体201和设置于第二集流体201相对两表面的第二外层膜片203和第二内层膜片202，第二外层膜片203设置于背离电芯中心的面上，第二内层膜片202设置于朝向电芯中心的面上；扁平状电芯在宽度方向上的中心线为电芯中线L-L’，第一极片10第一次弯折的区域为第一弯折处108(如图2中虚线所示的区域)第二极片20第一次弯折的位点为第二弯折处208(如图2中虚线所示的区域)；第一弯折处108和第二弯折处208位于电芯中线L-L’两侧；即本申请实施例的电芯为对叉式结构。
在现有卷绕结构中最内层一般为面积较大空白基材区，在本申请实施例中，第二外层膜片203和第二内层膜片202的起始端位于第二极片20的起始端到第二弯折处208之间的第二集流体201上；从而更加充分的利用了电芯内部的空间，增加了活性物质涂覆的面积，提高了电芯的能量密度；并且，第二内层膜片202至少在第二弯折处208设置有第二内层空集流体区70，从而当第二极片20为阴极极片时，阴极膜片在没有阳极极片覆盖的区域设计为空箔区，从而阴极膜片完全被阳极膜片所覆盖，从而可最大限度降低析锂的风险。为了进一步避免析锂风险，在第二弯折处的周围也可为空箔区。
在本申请实施例中，在图3中，第二极片20起始端到第二弯折处208为第二极片20头部，第二极耳60设置于第二极片20头部，第二极耳60远离第二弯折处208的一侧为第二极耳60外侧；第二外层膜片203和第二内层膜片202的起始端位于第二极耳60外侧至第二弯折处208之间的第二集流体201上，且第二外层膜片203或第二内层膜片202中设有露出空白集流体的第二凹槽(图中未示出)，第二极耳60位于第二凹槽中。从而更加充分的利用了电芯内部的空间，提高了电芯的能量密度。
在本申请实施例中，凹槽可设计成三面封闭、一面开口的短凹槽，也可设计成贯穿极片宽度方向的长凹槽，即两面封闭、两面开口。
进一步优选的，第二外层膜片203和第二内层膜片202的起始端均位于第一极片10起始端，从而最大限度的利用了电芯内部的空间。
进一步优选的，第一极片10包括第一集流体101和设置于第一集流体101相对两表面的第一外层膜片103和第一内层膜片102，第一外层膜片103设置于背离电芯中心的面上，第一内层膜片102设置于朝向电芯中心的面上；第一外层膜片103的起始位点可位于第一极片10起始端到第一弯折处108，如第一极耳50位于第一极片10朝向电池中心的面上，第一外层膜片103的起始位点可位于第一极片10起始端，从而最大限度的利用了电芯内部的空间；在电池的最内圈，第一内层膜片102与第二内层膜片202相对应，从而当第二极片20为阴极极片时，从而阴极膜片完全被阳极膜片所覆盖，从而可最大限度降低析锂的风险。
进一步的，如图4所示，为了制备的便利性，第一极片10的起始端在扁平状电芯内部回折形成第一回折段104，第一回折段104的回折位点为第一回折位点；和/或第二极片20的起始端在扁平状电芯内部回折形成第二回折段204，第二回折段204的回折位点为第二回折位点。将第一极耳50设置于第一回折段104上，第二极耳60设置于第二回折段204上，从而可增加电芯的对称性。
在本申请实施例中，如图5所示，为了减少电芯厚度，在扁平状电芯厚度方向上，第一极耳50或第二极耳60的对应位置的电芯最内侧连续重叠的第一隔膜30和第二隔膜40之和不超过两层，从而不仅可提升能量密度，还可节省原材料，降低电池的生产成本。
在本申请实施例中，如图6所示，为了减少电芯厚度，在扁平状电芯厚度方向上，第一极耳50和第二极耳60的对应位置的电芯最内侧连续重叠的第一隔膜30和第二隔膜40之和不超过两层。
为了方便生产，且不损失能量密度，本申请实施例中，如图7所示，第一隔膜30的起始端和第二隔膜40的起始端在扁平状电芯内部回折形成隔膜回折部80。隔膜回折部80的设计方便电芯卷绕过程中将隔膜固定于卷针上，从而便于生产，可提高生产效率。
在本申请实施例中，第一极片包括第一集流体101和设置于第一集流体101相对两表面的第一外层膜片103和第一内层膜片102，第一外层膜片103设置于背离电芯中心的面上，第一内层膜片102设置于朝向电芯中心的面上；
第一极片10上覆盖有第一内层膜片102和/或第一外层膜片103的部分最后一次发生弯折的位点为第一尾端弯折位点105；
第二极片20上覆盖有第二内层膜片202和/或第二外层膜片203的部分最后一次发生弯折的位点为第二尾端弯折位点205；
如图8所示，从第二弯折处208到第二尾端弯折位点205之间的第二内层膜片202或第二外层膜片203中设有露出空白集流体的第二凹槽(图中未示出)，第二极耳60位于第二凹槽中；
和/或，从第一弯折处108到第一尾端弯折位点105之间的第一内层膜片102或第一外层膜片103中设有露出空白集流体的第一凹槽(图中未示出)，第一极耳50位于第一凹槽中。即，沿集流体的长度方向上，第一极耳50或第二极耳60在集流体的中部。当第一极耳50或第二极耳60在集流体的中部时，第二外层膜片203和第二内层膜片202的起始端可位于第二极片20的起始端，从而可进一步增加活性物质的涂覆。
如图9所示，从第二尾端弯折位点205到第二极片20末端之间的第二内层膜片202或第二外层膜片203中设有露出空白集流体的第二凹槽(图中未示出)，第二极耳60位于第二凹槽中；
和/或，从第一尾端弯折位点105到第一极片末端之间的第一内层膜片102或第一外层膜片103中设有露出空白集流体的第一凹槽(图中未示出)，第一极耳50位于第一凹槽中。即，沿集流体长度方向，第一极耳50或第二极耳60在集流体的尾部。当第一极耳50或第二极耳60在集流体的尾部时，第二外层膜片203和第二内层膜片202的起始端可位于第二极片20的起始端，从而可进一步增加活性物质的涂覆。
本申请实施例中，如图10所示，为了提高裸电芯和包装袋之间的粘接，改善抗跌落性能，卷绕式电芯1末端设置有一段仅由第一隔膜30和第二隔膜40构成的隔膜收尾段90，从而增加裸电芯外侧面和包装袋之间的摩擦力，有利于改善电池的抗跌性能。也可在卷绕式电芯1末端设置有一段仅由第一隔膜30或第二隔膜40构成的隔膜收尾段90。
本申请实施例中，如图11所示，第一极片10最外圈包括第一空集流体区107，第二极片20上与第一空集流体背离电芯中心的面相对的部分包括第二空箔区206。从而在电芯的外侧面上形成马甲区，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。
本申请实施例中，如图12所示，第一极片10的最外圈包括第一空箔区106，第二极片20上与第一空箔区106朝向电芯中心的面相对的部分包括第二空集流体区207。从而在电芯的外侧面上形成马甲区，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。
进一步优选的，在本申请实施例中，极耳可与集流体一体形成，例如，极耳直接由集流体切割而成。或，极耳单独形成并固定于对应的空白集流体，或者极耳固定于极片的凹槽处的空白集流体上。优选的，极耳与集流体的焊接后最大厚度小于或等于极耳和集流体的厚度之和的1.5倍，从而使得极耳结构的厚度适宜，避免因极耳结构的厚度过大而造成的焊接电阻过大的缺陷，提高电芯的内部对称性，增加了极耳结构的可靠性，从而避免变形，提升了电池的整体性能。
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极片、第一隔膜、第二极片、第二隔膜的起始端叠置并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；
其特征在于，所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体相对两表面的第二外层膜片和第二内层膜片，所述第二外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第二内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述扁平状电芯在宽度方向上的中心线为电芯中线，所述第一极片第一次发生弯折的区域为第一弯折处，所述第二极片第一次发生弯折的区域为第二弯折处；所述第一弯折处和所述第二弯折处位于所述电芯中线两侧；
所述第二外层膜片和所述第二内层膜片的起始端位于所述第二极片的起始端到所述第二弯折处之间的所述第二集流体上；所述第二内层膜片至少在所述第二弯折处设置有第二内层空集流体区。
2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片起始端到所述第二弯折处为第二极片头部，所述第二极耳设置于所述第二极片头部，所述第二极耳远离所述第二弯折处的一侧为第二极耳外侧；所述第二外层膜片和所述第二内层膜片的起始端位于所述第二极耳外侧至所述第二弯折处之间的所述第二集流体上，且所述第二外层膜片或所述第二内层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽中。
3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片的起始端在所述扁平状电芯内部回折形成第一回折段，所述第一回折段的回折位点为第一回折位点；和/或，所述第二极片的起始端在所述扁平状电芯内部回折形成第二回折段，所述第二回折段的回折位点为第二回折位点。
4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述扁平状电芯厚度方向上，所述第一极耳和/或所述第二极耳的对应位置的电芯最内侧连续重叠的所述第一隔膜和所述第二隔膜之和不超过两层。
5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一隔膜的起始端和/或所述第二隔膜的起始端在所述扁平状电芯内部回折形成隔膜回折部。
6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，
所述第二极片上覆盖有所述第二内层膜片和/或所述第二外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第二尾端弯折位点；从所述第二弯折处到所述第二尾端弯折位点之间的所述第二内层膜片或所述第二外层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽中；
和/或，所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体相对两表面的第一外层膜片和第一内层膜片，所述第一外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第一内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述第一极片上覆盖有所述第一内层膜片和/或所述第一外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第一尾端弯折位点；从所述第一弯折处到所述第一尾端弯折位点之间的所述第一内层膜片或所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽中。
7.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，
所述第二极片上覆盖有所述第二内层膜片和/或所述第二外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第二尾端弯折位点；从所述第二尾端弯折位点到所述第二极片的末端之间的所述第二内层膜片或所述第二外层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽中；
和/或，所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体相对两表面的第一外层膜片和第一内层膜片，所述第一外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第一内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述第一极片覆盖有所述第一内层膜片和/或所述第一外层膜片的部分最后一次发生弯折的位点为第一尾端弯折位点；从所述第一尾端弯折位点到所述第一极片的末端之间的所述第一内层膜片或所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽中。
8.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯末端设置有一段仅由所述第一隔膜和/或所述第二隔膜构成的隔膜收尾段。
9.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片最外圈包括第一空集流体区，所述第二极片上与所述第一空集流体区朝向电芯中心的面相对的部分包括第二空集流体区。
10.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片的最外圈包括第一空箔区，所述第二极片上与所述第一空箔区背离电芯中心的面相对的部分包括第二空箔区。
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