CN207765532U - 一种卷绕式锂离子电池的极片及电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种卷绕式锂离子电池的极片及电芯，极片包括极片本体和若干极耳，若干所述极耳分为至少2组，每组内各个极耳宽度依次增加，相邻两组极耳的宽度不同，每组内相邻极耳之间的间距相等，并用该极片制作电芯。与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：1、相邻极耳之间只用模切一次，降低刀模损耗，降低电池自放电率；2、全涂覆既降低工艺复杂性，又提升电池能量密度，取消陶瓷涂覆降低生产成本；3、N组极耳模式可以将工艺误差降低为原来的1/N，提升制造精度，降低对设备的要求，提升良品率；4、通过微调极耳宽度实现产线的连续性，同时极片厚度和隔膜厚度变更后，现有刀模可以继续使用，降低设备投入成本。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种卷绕式锂离子电池的极片及电芯。
背景技术
在锂离子电池制造方面，为了加快生产节拍，大多数企业都开始倾向于使用卷绕式多极耳的电池极片结构，此结构相对全极耳有更高的能量密度，又有很高的生产效率，但是由于卷绕时每一圈的周长逐步增大，为了保证极耳重叠，因此极耳间距需要跟随增大，但是由于五金刀模长度无法变更，因此一般采用模切两次的方式形成极耳和间距。如此解决了周长变化的问题，但是带来了其他问题，一是模切两次时刀模无法完全对齐，会产生台阶，从而容易导致短路，造成电池良品率降低，甚至是安全隐患；二是为了消除此影响一般会在模切的边缘涂覆一层陶瓷材料用于绝缘，这样既增加了成本，又降低了电池的能量密度，总的来说两次模切的方式不佳。
为了解决此问题，行业内有了一些探索，比如：
CN102569721A中提出了一种只需要模切一次的方式，然而此种方式对卷绕圈数有限制，超过一定圈数后就无法继续进行，否则正负极会缺少足够的安全间隙造成短路；
CN106058137A中提出了一个变极耳等间距的模切方式，然而其模切方式前后两个极片中间需要浪费部分极片，无法保证产线的连续性，同时其工艺中采用的刀模无法兼容不同厚度的极片，需要增加很多的设备成本。
为了解决上述问题，激光模切是一种看似可行的方式，但是激光模切对极片的热影响很严重，多次试验证明激光模切的技术还不成熟，因此亟待开发一种采用五金刀模模切又能避免上述问题的极片结构。该机构不能增加工艺复杂度和对设备的要求，同时也需要提升电池安全性，并且降低成本，可想而知，该结构并不容易实现。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种卷绕式锂离子电池的极片及电芯，可以缩短刀模长度以提高加工和制造精度；又可以增加极耳的载流面积，提升电池功率性能；同时，此方法避免了传统方法中模切区域需要两次模切而产生台阶的问题，大幅降低电池自放电率。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本实用新型提供一种卷绕式锂离子电池的极片，其包括极片本体和若干极耳，若干所述极耳分为至少2组，每组内各个极耳宽度依次增加2πΔt，相邻两组极耳的宽度不同，每组内相邻极耳之间的间距相等，其中，Δt为正极极片、负极极片和两层隔膜的厚度之和。
作为优选方案，后一组内相邻极耳的间距与前一组内相邻极耳的间距相等或不等。
作为优选方案，每组内的极耳数量为3~36个。
作为优选方案，每组内相邻极耳之间的间距为120mm~400mm。
第二方面，本实用新型还提供一种由前述的极片卷绕而成的电芯，包括电芯本体和两个电极，所述电芯本体由极片本体卷绕而成，所述电极由多层极耳叠加而成，若干层所述极耳的宽度由中间向两侧依次减小。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、相邻极耳之间只用模切一次，降低刀模损耗，降低电池自放电率；
2、全涂覆既降低工艺复杂性，又提升电池能量密度，取消陶瓷涂覆降低了生产成本；
3、N组极耳模式可以将工艺误差降低为原来的1/N，提升制造精度，降低对设备的精度要求，提升良品率；
4、通过微调极耳宽度实现产线的连续性，同时极片厚度和隔膜厚度变更后，现有刀模可以继续使用，降低设备投入成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型中极片的结构示意图；
图2为本实用新型中的电芯的结构示意图；
图3为图2中I区域的局部放大图；
图4为现有技术中的极片的结构示意图；
图中：1、电芯本体；2、电极；3、极片本体；31、极耳；32、台阶。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型提供一种用于卷绕式锂离子电池的极片，其包括极片本体3和若干极耳31，若干极耳31分为至少2组，每组内各个极耳31宽度依次增加2πΔt，相邻两组极耳31的宽度不同，每组内相邻极耳31之间的间距相等。
后一组内相邻极耳31的间距与前一组内相邻极耳31的间距相等或不等。
每组内的极耳31数量为3~36个。
每组内相邻极耳31之间的间距为120mm~400mm。
如图2所示，本实用新型还提供一种用于卷绕式锂离子电池的电芯，包括电芯本体1和两个电极2，电芯本体1由极片本体3卷绕而成，电极2由多层极耳31叠加而成，若干层极耳31的宽度由中间向两侧依次减小。
实施例1
本优选实例中采用的极耳组数为N=2组。
如图1所示，第一组极耳5个，第二组极耳3个，第一组极耳的宽度从14.00mm到19.20mm依次增加，第二组极耳宽度从17.47mm到15.73mm依次增加；第一组极耳间距为160.09mm，与第一把刀模长度相等，第二组极耳间距为167.03mm，与第二把刀模长度相等，间距都只用刀模模切一次成型。
如图1所示的极耳，由于是第一组的最后一个极耳，本应该大于19.20mm，此处微调为了17.47mm，如此保证了第二把刀模能够准确衔接，并将累计误差归零；极耳b是第二组的第一个极耳，与第一组的第二个极耳相等，极耳的变化规律与第一组相同；极耳c是第二组的最后一个极耳，尺寸本应该是19.20mm，现在微调为15.73mm，如此保证了L1+L2=167.03mm。
由图1和图4的对比可知，本实用新型中的填充区域都是电极材料，而现有工艺需要预留区域，用于涂覆陶瓷绝缘材料，因此本实用新型可以提升能量密度，降低成本；本实用新型极耳之间的间距由刀模模切一次成型，现有工艺需要刀模模切两次，会产生一个尖锐的台阶32，本实用新型避免了此台阶，可以降低电池自放电率，提升良品率。
因此，采用本实用新型后，由于相邻极耳之间只用模切一次，降低刀模损耗，降低电池自放电率；极片由电极材料全涂覆既降低了工艺复杂性，又提升了电池能量密度，取消陶瓷涂覆降低了生产成本；N组极耳模式在组与组之间可以将工艺误差降低为原来的1/N，提升制造精度，降低对设备的要求，提升良品率；通过微调极耳宽度实现产线的连续性，同时极片厚度和隔膜厚度变更后，现有刀模可以继续使用，降低了设备投入成本。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
Claims (5)
1.一种卷绕式锂离子电池的极片，其特征在于，包括极片本体和若干极耳，若干所述极耳分为至少2组，每组内各个极耳宽度依次增加2πΔt，相邻两组极耳的宽度不同，每组内相邻极耳之间的间距相等，其中，Δt为正极极片、负极极片和两层隔膜的厚度之和。
2.如权利要求1所述的卷绕式锂离子电池的极片，其特征在于，后一组内相邻极耳的间距与前一组内相邻极耳的间距相等或不等。
3.如权利要求1所述的卷绕式锂离子电池的极片，其特征在于，每组内的极耳数量为3~36个。
4.如权利要求1所述的卷绕式锂离子电池的极片，其特征在于，每组内相邻极耳之间的间距为120 mm ~400mm。
5.一种由权利要求1所述的极片卷绕而成的电芯，其特征在于，包括电芯本体和两个电极，所述电芯本体由极片本体卷绕而成，所述电极由多层极耳叠加而成，若干层所述极耳的宽度由中间向两侧依次减小。
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| WO2023092440A1 (zh) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件及制造方法和装置、电池单体、电池、用电装置 |
| WO2023123274A1 (zh) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片、电极组件、电池、用电装置及极片的制作方法 |
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