CN207993994U - 锂动力电池方形卷绕电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，包括：自上而下依次为锂电池上隔膜、正极片、锂电池下隔膜、负极片的卷绕带以所述锂电池上隔膜为内侧卷绕形成类长方体的卷绕体，间隔设置于所述正极片长度方向一侧的多个正极耳和所述负极片长度方向上与多个正极耳同侧的多个负极耳分别向所述卷绕体中心折叠形成两侧对齐顶边对齐的不重合的第一极耳和第二极耳，第一锂电池隔膜、铝箔集流体、第二锂电池隔膜、铜箔集流体、第三锂电池隔膜从内到外依次围绕于所述卷绕体外周形成安全保护层，以及设置于所述卷绕体中心的吸液层。本实用新型的锂电池电芯结构具有实现提高放电稳定性、增强锂电池使用安全性以及延长循环寿命的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电芯领域。更具体地说，本实用新型涉及一种锂动力电池方形卷绕电芯。
背景技术
锂动力电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，现有锂离子卷绕电池多采用单层极耳，其放电过程稳定性较差，同时，锂电池安全性以及理想循环寿命也是目前制约锂离子动力电池应用的主要障碍，当电池受到刺穿、挤压等不安全行为时，发生局部过热，导致内部短路产生火花、泄放、爆炸等现象，为延长锂动力电芯的使用寿命在制备锂动力电芯的初期预留过多的电解液，过多的电解液导致部分电解液游离存在，使锂动力电池的实际厚度超过设计厚度，那么，一种具有多层极耳、迅速释放锂动力电池的能量、吸附锂动力电池电解液的锂电池结构是目前锂电池应用领域所需要的，以实现提高放电稳定性、增强锂电池使用安全性以及延长理想循环寿命的效果。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本实用新型还有一个目的是提供一种锂动力电池方形卷绕电芯，以达到提高放电稳定性、增强锂电池使用安全性以及延长理想循环寿命的目的。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种锂动力电池方形卷绕电芯，包括：
卷绕带，所述卷绕带自上而下依次为锂电池上隔膜、正极片、锂电池下隔膜、负极片，所述卷绕带以所述锂电池上隔膜为内侧卷绕形成类长方体的卷绕体，所述卷绕体的卷绕方向为所述卷绕带的长度方向，所述正极片和所述负极片的宽度相等且长度方向上的两侧平齐，所述锂电池上隔膜和所述锂电池下隔膜的宽度相等且长度方向上的两侧平齐，所述锂电池上隔膜和所述锂电池下隔膜的宽度大于所述正极片和所述负极片的宽度，所述卷绕带中所述锂电池上隔膜和所述锂电池下隔膜沿垂直于所述正极片方向上的投影覆盖所述正极片和所述负极片；
多个正极耳，多个正极耳间隔设置于所述正极片的长度方向的一侧，且相邻两个正极耳之间的间距依次增大，以使所述卷绕带形成所述卷绕体后多个正极耳形成类长方体形，且以所述卷绕体的中心为对称中心依次对称排列，对称排列的两个正极耳为一组，每组正极耳伸出所述正极片的部分沿背离所述卷绕体中心的方向的长度依次递增，多个正极耳向所述卷绕体中心折叠形成顶边对齐的第一极耳；
多个负极耳，多个负极耳间隔设置于所述负极片的长度方向的一侧，且与多个正极耳同侧，相邻两个负极耳之间的间距依次增大，以使所述卷绕带形成所述卷绕体后多个负极耳形成类长方体形，且以所述卷绕体的中心为对称中心依次对称排列，对称排列的两个负极耳为一组，每组负极耳伸出所述负极片的部分沿背离所述卷绕体中心的方向的长度依次递增，多个负极耳向所述卷绕体中心折叠形成顶边对齐的第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳不重合；
安全保护层，所述安全保护层设置于所述卷绕体外周，其包括：
第一锂电池隔膜，其为所述锂电池上隔膜的延伸段，所述第一锂电池隔膜围绕在所述卷绕体外侧，所述第一锂电池隔膜的长度为围绕所述卷绕体外侧一周的长度；
第二锂电池隔膜，其为所述锂电池下隔膜的延伸段，所述第二锂电池隔膜围绕在所述卷绕体外侧，所述第二锂电池隔膜的长度为围绕所述卷绕体外侧一周的长度；
铝箔集流体，其设置于所述第一锂电池隔膜与所述第二锂电池隔膜之间，所述铝箔集流体自所述正极片的外侧边缘为起始端围绕所述卷绕体外侧一周，所述铝箔集流体与所述正极片的宽度相等，且在所述卷绕体卷绕方向上的两侧对齐；
铜箔集流体，其设置于所述第二锂电池隔膜外侧，所述铜箔集流体自所述负极片的外侧边缘为起始端围绕所述卷绕体外侧一周，所述铜箔集流体与所述负极片的宽度相等，且在所述卷绕体卷绕方向上的两侧对齐；
第三锂电池隔膜，其围绕所述铜箔集流体设置一周，所述第三锂电池隔膜覆盖所述铜箔集流体；
吸液层，其设置于所述卷绕体的中心，所述吸液层呈长方体，所述吸液层包括依次重叠的聚氨酯无纺布层、凝胶态聚合物层、以及聚丙烯层，其中，所述聚氨酯无纺布层和所述聚丙烯层均与卷绕在所述卷绕体中心的所述锂电池上隔膜接触，所述聚氨酯无纺布层和所述聚丙烯层横向设有若干个通孔，所述凝胶态聚合物层横向设有若干个微孔。
优选的是，所述卷绕带的厚度为150-200微米。
优选的是，还包括吸液垫，所述吸液垫设置于所述卷绕体背离所述第一极耳和所述第二极耳的一侧，所述吸液垫为周向高中间低的凹槽形结构，所述吸液垫的外层为聚丙烯层、内层为凝胶态聚合物层，所述凝胶态聚合物层与所述第三锂电池隔膜周向连接。
优选的是，还包括导热膜，所述导热膜为碳纳米管膜，所述导热膜敷设于所述锂电池上隔膜与所述正极片之间并延伸至所述正极耳。
优选的是，所述微孔孔径为0.2-0.6微米，所述通孔孔径为0.5-2.0微米。
优选的是，所述聚氨酯无纺布层与所述聚丙烯层的厚度为10-60微米，所述凝胶态聚合物层的厚度为30-80微米。
本实用新型至少包括以下有益效果：
第一、正极片和负极片上分别设置多个正极耳和多个负极耳，且多个正极耳及多个负极耳分别向所述卷绕体中心折叠形成两侧对齐顶边对齐的第一极耳和第二极耳，有利于使锂动力电池放电过程稳定，省去裁切极耳不整齐的工序，节约了生产制造成本，降低了电池被污染的风险；
第二、卷绕体外部围绕设置安全保护层，当电池受到刺穿时，位于卷绕体外侧的铝箔集流体和铜箔集流体会导通，减缓温度升高和热量产生的速度，当电池受到挤压时，位于卷绕体外侧的铝箔集流体和铜箔集流体会优先接触形成电子回路，快速释放电池能量，避免电池爆炸或者着火；
第三、卷绕体中心设置吸液层以及卷绕体底部设置吸液垫，有利于储存多余的电池电解液以延缓电池衰退的时间，增强电池的循环使用寿命；
第四、正极片上及正极耳上敷设导热膜，有利于锂动力电池电芯的内部散热均匀，及时将锂动力电池电芯的热量排至外部环境。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本实用新型其中一个技术方案的锂动力电池结构示意图；
图2为本实用新型其中一个技术方案的卷绕带结构示意图；
图3为本实用新型其中一个技术方案的方形卷绕电芯的俯视示意图；
图4为本实用新型其中一个技术方案的吸液层截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本实用新型的描述中，术语“横向”、“中心”、“上”、“下”、“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，并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。
如图1-4所示，本实用新型提供一种锂动力电池方形卷绕电芯，包括：
卷绕带5，所述卷绕带自上而下依次为锂电池上隔膜1、正极片2、锂电池下隔膜3、负极片4，所述卷绕带5以所述锂电池上隔膜1为内侧卷绕形成类长方体的卷绕体，所述卷绕体的卷绕方向为所述卷绕带5的长度方向，所述正极片2和所述负极片4的宽度相等且长度方向上的两侧平齐，所述锂电池上隔膜1和所述锂电池下隔膜3的宽度相等且长度方向上的两侧平齐，所述锂电池上隔膜1和所述锂电池下隔膜3的宽度大于所述正极片2和所述负极片4的宽度，所述卷绕带5中所述锂电池上隔膜1和所述锂电池下隔膜3沿垂直于所述正极片2方向上的投影覆盖所述正极片2和所述负极片4；
多个正极耳6，多个正极耳6间隔设置于所述正极片2的长度方向的一侧，且相邻两个正极耳6之间的间距依次增大，以使所述卷绕带5形成所述卷绕体后多个正极耳6形成类长方体形，且以所述卷绕体的中心为对称中心依次对称排列，对称排列的两个正极耳6为一组，每组正极耳6伸出所述正极片2的部分沿背离所述卷绕体中心的方向的长度依次递增，多个正极耳6向所述卷绕体中心折叠形成顶边对齐的第一极耳8；
多个负极耳7，多个负极耳7间隔设置于所述负极片4的长度方向的一侧，且与多个正极耳6同侧，相邻两个负极耳7之间的间距依次增大，以使所述卷绕带5形成所述卷绕体后多个负极耳7形成类长方体形，且以所述卷绕体的中心为对称中心依次对称排列，对称排列的两个负极耳7为一组，每组负极耳7伸出所述负极片4的部分沿背离所述卷绕体中心的方向的长度依次递增，多个负极耳7向所述卷绕体中心折叠形成顶边对齐的第二极耳9，所述第一极耳8与所述第二极耳9不重合；
安全保护层15，所述安全保护层15设置于所述卷绕体外周，其包括：
第一锂电池隔膜10，其为所述锂电池上隔膜1的延伸段，所述第一锂电池隔膜10围绕在所述卷绕体外侧，所述第一锂电池隔膜10的长度为围绕所述卷绕体外侧一周的长度；
第二锂电池隔膜11，其为所述锂电池下隔膜3的延伸段，所述第二锂电池隔膜11围绕在所述卷绕体外侧，所述第二锂电池隔膜11的长度为围绕所述卷绕体外侧一周的长度；
铝箔集流体12，其设置于所述第一锂电池隔膜10与所述第二锂电池隔膜11之间，所述铝箔集流体12自所述正极片2的外侧边缘为起始端围绕所述卷绕体外侧一周，所述铝箔集流体12与所述正极片2的宽度相等，且在所述卷绕体卷绕方向上的两侧对齐；
铜箔集流体13，其设置于所述第二锂电池隔膜11外侧，所述铜箔集流体13自所述负极片4的外侧边缘为起始端围绕所述卷绕体外侧一周，所述铜箔集流体13与所述负极片4的宽度相等，且在所述卷绕体卷绕方向上的两侧对齐；
第三锂电池隔膜14，其围绕所述铜箔集流体13设置一周，所述第三锂电池隔膜14覆盖所述铜箔集流体13；
吸液层16，其设置于所述卷绕体的中心，所述吸液层16呈长方体，所述吸液层16包括依次重叠的聚氨酯无纺布层17、凝胶态聚合物层18、以及聚丙烯层19，其中，所述聚氨酯无纺布层17和所述聚丙烯层19均与卷绕在所述卷绕体中心的所述锂电池上隔膜1接触，所述聚氨酯无纺布层17和所述聚丙烯层19设有若干个通孔20，所述凝胶态聚合物层横向设有若干个微孔21。
在这种技术方案中，正极片2和负极片4上分别设置多个正极耳6和多个负极耳7，且多个正极耳6及多个负极耳7分别向所述卷绕体中心折叠形成两侧对齐顶边对齐的第一极耳8和第二极耳9，有利于使锂动力电池放电过程稳定，省去裁切极耳不整齐的工序，节约了生产制造成本，降低了电池被污染的风险，由锂电池上隔膜1、正极片2、锂电池下隔膜3、负极片4依次层叠组成的卷绕带沿锂电池上隔膜1为内侧卷绕形成卷绕体，卷绕体外部围绕设置安全保护层15，当电池受到刺穿时，位于卷绕体外侧的铝箔集流体和铜箔集流体会导通，减缓温度升高和热量产生的速度，当电池受到挤压时，位于卷绕体外侧的铝箔集流体和铜箔集流体会优先接触形成电子回路，快速释放电池能量，避免电池爆炸或者着火，卷绕体中心设置吸液层16，有利于储存多余的电池电解液以延缓电池衰退的时间，增强电池的循环使用寿命；
在另外一种技术方案中，所述卷绕带5的厚度为150-200微米，有利于卷绕带5卷绕的弯曲处不形成缝隙，控制卷绕体的体积。
在另外一种技术方案中，还包括吸液垫，所述吸液垫设置于所述卷绕体背离所述第一极耳和所述第二极耳的一侧，所述吸液垫为周向高中间低的凹槽形结构，所述吸液垫的外层为聚丙烯层、内层为凝胶态聚合物层，所述凝胶态聚合物层与所述第三锂电池隔膜周向连接，有利于储存多余的电池电解液以延缓电池衰退的时间，增强电池的循环使用寿命。
在另外一种技术方案中，还包括导热膜，所述导热膜为碳纳米管膜，所述导热膜敷设于所述锂电池上隔膜与所述正极片之间并延伸至所述正极耳，有利于锂动力电池电芯的内部散热均匀，及时将锂动力电池电芯的热量排至外部环境。
在另外一种技术方案中，所述微孔21孔径为0.2-0.6微米，所述通孔20孔径为0.5-2.0微米，有利于电解液中的锂离子在充放电时的流通。
在另外一种技术方案中，所述聚氨酯无纺布层17与所述聚丙烯层19的厚度为10-60微米，所述凝胶态聚合物层18的厚度为30-80微米，有利于放缓电解液游离的速度以及储存电解液。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，包括：
卷绕带，所述卷绕带自上而下依次为锂电池上隔膜、正极片、锂电池下隔膜、负极片，所述卷绕带以所述锂电池上隔膜为内侧卷绕形成类长方体的卷绕体，所述卷绕体的卷绕方向为所述卷绕带的长度方向，所述正极片和所述负极片的宽度相等且长度方向上的两侧平齐，所述锂电池上隔膜和所述锂电池下隔膜的宽度相等且长度方向上的两侧平齐，所述上隔膜和所述锂电池下隔膜的宽度大于所述正极片和所述负极片的宽度，所述卷绕带中所述锂电池上隔膜和所述锂电池下隔膜沿垂直于所述正极片方向上的投影覆盖所述正极片和所述负极片；
多个正极耳，多个正极耳间隔设置于所述正极片的长度方向的一侧，且相邻两个正极耳之间的间距依次增大，以使所述卷绕带形成所述卷绕体后多个正极耳形成类长方体形，且以所述卷绕体的中心为对称中心依次对称排列，对称排列的两个正极耳为一组，每组正极耳伸出所述正极片的部分沿背离所述卷绕体中心的方向的长度依次递增，多个正极耳向所述卷绕体中心折叠形成顶边对齐的第一极耳；
多个负极耳，多个负极耳间隔设置于所述负极片的长度方向的一侧，且与多个正极耳同侧，相邻两个负极耳之间的间距依次增大，以使所述卷绕带形成所述卷绕体后多个负极耳形成类长方体形，且以所述卷绕体的中心为对称中心依次对称排列，对称排列的两个负极耳为一组，每组负极耳伸出所述负极片的部分沿背离所述卷绕体中心的方向的长度依次递增，多个负极耳向所述卷绕体中心折叠形成顶边对齐的第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳不重合；
安全保护层，所述安全保护层设置于所述卷绕体外周，其包括：
第一锂电池隔膜，其为所述锂电池上隔膜的延伸段，所述第一锂电池隔膜围绕在所述卷绕体外侧，所述第一锂电池隔膜的长度为围绕所述卷绕体外侧一周的长度；
第二锂电池隔膜，其为所述锂电池下隔膜的延伸段，所述第二锂电池隔膜围绕在所述卷绕体外侧，所述第二锂电池隔膜的长度为围绕所述卷绕体外侧一周的长度；
铝箔集流体，其设置于所述第一锂电池隔膜与所述第二锂电池隔膜之间，所述铝箔集流体自所述正极片的外侧边缘为起始端围绕所述卷绕体外侧一周，所述铝箔集流体与所述正极片的宽度相等，且在所述卷绕体卷绕方向上的两侧对齐；
铜箔集流体，其设置于所述第二锂电池隔膜外侧，所述铜箔集流体自所述负极片的外侧边缘为起始端围绕所述卷绕体外侧一周，所述铜箔集流体与所述负极片的宽度相等，且在所述卷绕体卷绕方向上的两侧对齐；
第三锂电池隔膜，其围绕所述铜箔集流体设置一周，所述第三锂电池隔膜覆盖所述铜箔集流体；
吸液层，其设置于所述卷绕体的中心，所述吸液层呈长方体，所述吸液层包括依次重叠的聚氨酯无纺布层、凝胶态聚合物层、以及聚丙烯层，其中，所述聚氨酯无纺布层和所述聚丙烯层均与卷绕在所述卷绕体中心的所述锂电池上隔膜接触，所述聚氨酯无纺布层和所述聚丙烯层横向设有若干个通孔，所述凝胶态聚合物层横向设有若干个微孔。
2.如权利要求1所述的锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，所述卷绕带的厚度为150-200微米。
3.如权利要求1所述的锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，还包括吸液垫，所述吸液垫设置于所述卷绕体背离所述第一极耳和所述第二极耳的一侧，所述吸液垫为周向高中间低的凹槽形结构，所述吸液垫的外层为聚丙烯层、内层为凝胶态聚合物层，所述凝胶态聚合物层与所述第三锂电池隔膜周向连接。
4.如权利要求1所述的锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，还包括导热膜，所述导热膜为碳纳米管膜，所述导热膜敷设于所述锂电池上隔膜与所述正极片之间并延伸至所述正极耳。
5.如权利要求1所述的锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，所述微孔孔径为0.2-0.6微米，所述通孔孔径为0.5-2.0微米。
6.如权利要求1所述的锂动力电池方形卷绕电芯，其特征在于，所述聚氨酯无纺布层与所述聚丙烯层的厚度为10-60微米，所述凝胶态聚合物层的厚度为30-80微米。
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