CN206532840U - 一种卷绕式电芯 - Google Patents

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耿继斌
吴飞
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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隔膜、第一极片、第二隔膜和第二极片卷绕而成的扁平状电芯，第二极片包括第二集流体和设置于第二集流体相对两表面的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；第二极片第一次发生弯折的位点为第二弯折处；第二外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。本申请的卷绕式电芯可增加活性物质涂覆的面积，提高电芯的能量密度。

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。
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位点为第一弯折处，所述第二极片第一次发生弯折的位点为第二弯折处；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。
优选的，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；所述第一极耳远离所述第一弯折处的一侧为第一极耳外侧；所述第一外层膜片的起始端位于所述第一极耳外侧至所述第二弯折处之间的所述第一集流体上，且所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的凹槽，所述第一极耳固定于所述凹槽中。
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。
优选的，所述第一极耳位于所述第一回折段上。
优选的，在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，所述第一极片的最外圈包括第一单面涂覆区域，所述第一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一活性物质的第一空集流体区，所述第二极片上与所述第一空集流体区相对的部分包括第二单面涂覆区域，所述第二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二活性物质的第二空集流体区。
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所述卷绕式电芯中心的面相对的部分包括第二空箔区所述第二极片上与所述第一空箔区朝向所述卷绕式电芯中心的面相对的部分包括第二空集流体区。
优选的，所述第一极耳与第一集流体的焊接后最大厚度小于或等于所述第一极耳和所述第一集流体的厚度之和的1.5倍。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请的卷绕式电芯可增加活性物质涂覆的面积，提高电芯的能量密度。
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；
其中：
1-卷绕式电芯；
10-第一极片；
101-第一集流体；
1011-第一空集流体区；
1012第一空箔区；
102-第一内层膜片；
103-第一外层膜片；
20-第二极片；
201-第二集流体；
2011-第二空集流体区；
2012-第二空箔区；
202-第二内层膜片；
203-第二外层膜片；
30-第一隔膜；
40-第二隔膜；
50-隔膜回折部
60-隔膜收尾段；
70-第一极耳；
80-第二极耳。
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卷绕而成的扁平状电芯，第一极片10上连接有第一极耳70，第二极片20上连接有第二极耳80；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，第一外层膜片103和第二外层膜片203设置于背离电芯中心的面上，第一内层膜片102和第二内层膜片202设置于朝向电芯中心的面上；第一极片10第一次发生弯折的位点为第一弯折处，第二极片20第一次发生弯折的位点为第二弯折处；扁平状电芯在宽度方向上的中心线为电芯中线，第一弯折处和第二弯折处位于所述电芯中线两侧；即其第一极片10到第一弯折处的延伸方向与第二极片20到第二弯折处的延伸方向相反，该电芯为对叉式结构。
在本申请实施例中，如图2所示，第二外层膜片203的起始端位于第二极片20的起始端到第二弯折处之间的第二集流体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。
进一步的，如图3所示，在该具体实施方式中，将第二外层膜片203的起始端设置在第二极耳80到第二弯折处之间，从而减小电芯的厚度；第一极耳70远离第一弯折处的一侧为第一极耳70外侧，第一外层膜片103的起始端位于第一极耳70外侧至第二弯折处之间的第一集流体101上，且第一外层膜片103中设有露出空白集流体的凹槽，第一极耳70固定于凹槽中。其中，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。
在本申请实施例中，在可以在不损失能量密度的情况下，为了便于批量生产，在第一极片10的起始端设置回折段，如图4所示，具体为：第一极片的起始端在扁平状电芯内部回折形成第一回折段，回折的方向可以与卷绕方向相同或者相反。
进一步的，将第一极耳70位于第一回折段上，优选的，设置于第一回折段内部，从而使集流体将极耳包围，从而可减少极耳刺穿隔膜，从而降低短路风险。
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(T-T’方向)，第一极耳70和第二极耳80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70或第二极耳80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。
进一步的，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，第二弯折处第二弯折处第一隔膜30起始端和第二隔膜40起始端在扁平状电芯内部回折形成隔膜回折部50。隔膜回折部50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。
本申请实施例中，为了提高裸电芯和包装袋之间的粘接，改善抗跌落性能，卷绕式电芯末端设置有一段仅由第一隔膜30和/或第二隔膜40构成的隔膜收尾段60，如图8所示，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。
为了进一步提高电芯的安全性，如图9所示，第一极片10的最外圈包括第一单面涂覆区域，第一单面涂覆区域朝向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1011，第二极片20上与第一空集流体区1011相对的部分包括第二单面涂覆区域，第二单面涂覆区域背离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2011，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。
为了提高电芯的安全性，如图10所示，第一极片10的最外圈包括第一空箔区1012，第二极片上与第一空箔区背离卷绕式电芯中心的面相对的部分包括第二空箔区2012，第二极片上与第一空箔区朝向卷绕式电芯中心的面相对的部分包括第二空集流体区2011，从而也在电芯的外侧面通过空箔区形成马甲区，提高了电芯的安全性能。
进一步优选的，第一极耳70与第一集流体101的焊接后最大厚度小于或等于第一极耳70和第一集流体101的厚度之和的1.5倍；和/或，第二极耳80与第二集流体201的焊接后最大厚度小于或等于第二极耳80和第二集流体201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。
在本申请实施例中的上述卷绕式电芯1中，第一极片10为阴极极片，第二极片20为阳极极片；或，第一极片10为阳极极片，第二极片20为阴极极片。
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，其特征在于，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位点为第一弯折处，所述第二极片第一次发生弯折的位点为第二弯折处；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。
2.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；所述第一极耳远离所述第一弯折处的一侧为第一极耳外侧；所述第一外层膜片的起始端位于所述第一极耳外侧至所述第二弯折处之间的所述第一集流体上，且所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的凹槽，所述第一极耳固定于所述凹槽中。
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。
4.根据权利要求3所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极耳位于所述第一回折段上。
5.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，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。
6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一隔膜的起始端和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。
7.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。
8.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单面涂覆区域，所述第一单面涂覆区域朝向所述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，所述第二极片上与所述第一空集流体区相对的部分包括第二单面涂覆区域，所述第二单面涂覆区域背离所述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。
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所述卷绕式电芯中心的面相对的部分包括第二空箔区。
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，所述第一极耳与第一集流体的焊接后最大厚度小于或等于所述第一极耳和所述第一集流体的厚度之和的1.5倍。
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