CN209447966U - 一种卷绕式叠片电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕式叠片电池，包括卷绕隔膜和间隔设置在所述卷绕隔膜的同一侧面的多个电池单元，所述电池单元包括极性相反的第一电池单元和第二电池单元，所述第一电池单元包括从上向下顺序设置的第一阳极片、复合膜、第一阴极片、所述复合膜和所述第一阳极片，所述第二电池单元包括从上向下顺序设置的第二阴极片、所述复合膜、第二阳极片、所述复合膜和所述第二阴极片，所述卷绕隔膜通过卷绕使所述第一电池单元和所述第二电池单元相互叠加形成所述电池，且所述卷绕隔膜设置于所述叠片电池相邻的两个所述电池单元之间。该卷绕式叠片电池具有稳定性高、倍率性能高、内阻低及电芯硬度高等特点。

Description

一种卷绕式叠片电池

技术领域

本实用新型涉及电池生产制造技术领域，具体涉及一种卷绕式叠片电池。

背景技术

国内电池制造领域内，现有技术中有卷绕式电芯和叠片式电芯。卷绕式电芯生产效率高，但卷绕过程中卷绕张力不易控制，由于极片与极片、极片与隔膜之间的张力造成了卷绕之后的电芯不紧实，且由于张力波动较大还会出现“S”型变形，对电芯在卷绕生产过程中的质量有一定影响。叠片式电芯，是由负极极片和正极极片交替放入隔离膜中，叠片式电芯的层数以及极片的尺寸不受限制，电池的性能发挥好，适合大容量电池电芯制作；但是叠片式电芯在叠片的过程中容易出现错位的现象，在成型后容易夹杂气泡，造成后续锂离子电池生产过程中出现偏绕、短路、鼓包和尺寸不良等缺陷。叠片电池虽然能够在电池性能上相比于卷绕式电池得到大幅的提升，但是工序繁琐，生产效率低，特别是在单个极片依次堆叠阶段，时间较长。对于大容量锂离子电池的电芯，常规的卷绕式和叠片式电池都有各自缺陷和不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的问题，提供一种卷绕式叠片电池。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种卷绕式叠片电池，包括卷绕隔膜和间隔设置在所述卷绕隔膜的同一侧面的多个电池单元，所述电池单元包括极性相反的第一电池单元和第二电池单元，所述第一电池单元包括从上向下顺序设置的第一阳极片、复合膜、第一阴极片、所述复合膜和所述第一阳极片，所述第二电池单元包括从上向下顺序设置的第二阴极片、所述复合膜、第二阳极片、所述复合膜和所述第二阴极片，所述卷绕隔膜通过卷绕使所述第一电池单元和所述第二电池单元相互叠加形成所述电池，且所述卷绕隔膜设置于所述叠片电池相邻的两个所述电池单元之间。

优选地，沿着卷绕方向，相邻的两个所述电池单元之间的距离逐渐增大。

优选地，沿着卷绕方向，所述第一电池单元的长度和所述第二电池单元的长度均小于所述卷绕隔膜的长度。

优选地，所述第一阴极片通过具有阴极极耳的第一阴极卷带沿第一模切位切割形成，所述第二阴极片通过具有阴极极耳的第二阴极卷带沿第一模切位切割形成，所述第一阳极片通过具有阳极极耳的第一阳极卷带沿第二模切位切割形成，所述第二阳极片通过具有阳极极耳的第二阳极卷带沿第二模切位切割形成，所述第一阴极卷带和所述第一阳极卷带重合层叠时，所述阴极极耳和所述阳极极耳对应错开，所述第二阴极卷带和所述第二阳极卷带重合层叠时，所述阴极极耳和所述阳极极耳对应错开。

进一步地，所述第一阴极卷带和所述第二阴极卷带上任意相邻两个所述第一模切位之间的距离相同，任意相邻两个所述阴极极耳之间的距离相等，且与相邻两个所述第一模切位之间的距离相同。

进一步地，所述第一阳极卷带和所述第二阳极卷带上任意相邻两个所述第二模切位之间的距离相同，任意相邻两个所述阳极极耳之间的距离相等，且与相邻两个所述第二模切位之间的距离相同。

进一步地，每个所述第一阴极片和所述第二阴极片上，所述阴极极耳均位于所述第一阴极片和所述第二阴极片的一端部，每个所述第一阳极片和所述第二阳极片上，所述阳极极耳均位于所述第一阳极片和所述第二阳极片的一端部。

优选地，所述第一电池单元中，每个所述第一阴极片和所述第一阳极片的中心相重合，所述第二电池单元中，每个所述第二阴极片和所述第二阳极片的中心相重合。

优选地，所述复合膜为连续带状的结构。

进一步地，多个所述第一阴极片和所述第一阳极片依次顺序间隔对应设置在相应的连续带状结构的所述复合膜之上和/或之下，整体热压后进行切割，形成所述第一电池单元，多个所述第二阴极片和所述第二阳极片依次顺序间隔对应设置在相应的连续带状结构的所述复合膜之上和/或之下，整体热压后进行切割，形成所述第二电池单元。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的卷绕式叠片电池结构简单，具有稳定性高、倍率性能高、内阻低及电芯硬度高等较好的性能特点。

附图说明

附图1为本发明模切后阴极卷带的结构示意图之一；

附图2为本发明模切后阳极卷带的结构示意图之一；

附图3为本发明模切后阴极卷带的结构示意图之二；

附图4为本发明模切后阳极卷带的结构示意图之二；

附图5为本发明的第一电池单元成型时的结构示意图；

附图6为本发明的第一电池单元的结构示意图；

附图7为本发明的第二电池单元成型时的结构示意图；

附图8为本发明的第二电池单元的结构示意图；

附图9为本发明的电池单元热压粘接在卷绕隔膜上的结构示意图之一；

附图10为本发明的电池单元热压粘接在卷绕隔膜上的结构示意图之二；

附图11为本发明的卷绕式叠片电池的结构示意图之一；

附图12为本发明的卷绕式叠片电池的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

本发明的卷绕式叠片电池的制备方法包括如下步骤：

（1）将阴极分卷模切成具有阴极极耳14的阴极卷带，将阳极分卷模切成具有阳极极耳24的阳极卷带，且阴极卷带和阳极卷带重合层叠时，阴极极耳14和阳极极耳24对应错开，如图1和图2以及图3和图4所示。

模切后，阴极卷带上任意相邻两个第一模切位13之间的距离相同，任意相邻两个阴极极耳14之间的距离相等，且与相邻两个第一模切位13之间的距离相同；阳极卷带上任意相邻两个第二模切位23之间的距离相同，任意相邻两个阳极极耳24之间的距离相等，且与相邻两个第二模切位23之间的距离相同。通过该模切步骤，在后续将阴极片和阳极片相叠加时，可直接将二者叠加，相较于现有技术中将阴极片或阳极片相叠加时，需先吸附、再翻转、然后才进行叠放的生产过程来说，本发明的工艺过程简单，且可避免出现多吸、摆放不正、错位等系列问题，这可有效提高电池品质。

（2）沿第一模切位13将阴极卷带切割成多个带有阴极极耳14的阴极片，沿第二模切位23将阳极卷带切割成多个带有阳极极耳24的阳极片，将阴极片和阳极片依次顺序交错叠放，并通过复合膜3隔开阴极片和阳极片，以此形成多层结构的电池单元。

本实施例中，形成的电池单元有五层结构，且具有两种结构形式：第一电池单元100和第二电池单元200，第一电池单元100和第二电池单元200的极性相反，即步骤（1）中的阴极分卷模切后形成的阴极卷带包括第一阴极卷带11和第二阴极卷带12，步骤（1）中的阳极分卷模切后形成的阳极卷带包括第一阳阳极卷带21和第二阳极卷带22，沿第一模切位13将第一阴极卷带11切割成多个带有阴极极耳14的第一阴极片15，沿第一模切位13将第二阴极卷带12切割成多个带有阴极极耳14的第二阴极片16，沿第二模切位23将第一阳极卷带21切割成多个带有阳极极耳24的第一阳极片25，沿第二模切位23将第二阳极卷带22切割成多个带有阳极极耳24的第二阳极片26。第一阴极片15和第二阴极片16上的阴极极耳14的位置相对设置，第一阳极片25和第二阳极片26上的阳极极耳24的位置相对设置。

第一电池单元100的结构为由第一阳极片25、复合膜3、第一阴极片15、复合膜3和第一阳极片25从上向下顺序叠加热压粘结形成。

第二电池单元200的结构为由第二阴极片16、复合膜3、第二阳极片26、复合膜3和第二阴极片16从上向下顺序叠加热压粘结形成。

该步骤中，在形成单个的电池单元之前，对于结构相同的电池单元处于同一层的复合膜3为连续带状的结构。下面以形成五层结构的第一电池单元100和第二电池单元200为例来具体说明其制备过程：

将多个第一阴极片15依次顺序间隔放置于均呈连续带状结构的上、下复合膜3之间，将多个第一阳极片25依次顺序间隔对应放置于呈连续带状结构的上复合膜3之上，将多个第一阳极片25依次顺序间隔对应放置于呈连续带状结构的下复合膜3之下，将上述形成的整体结构热压后进行切割，切割的位置分别位于相邻的两个第一阴极片15和相邻的两个第一阳极片25之间的间隔区域内，从而形成多个第一电池单元100，如图5和图6所示。

将多个第二阳极片26依次顺序间隔放置于均呈连续带状结构的上、下复合膜3之间，将多个第二阴极片16依次顺序间隔对应放置于呈连续带状结构的上复合膜3之上，将多个第二阴极片16依次顺序间隔对应放置于呈连续带状结构的下复合膜3之下，将上述形成的整体结构热压后进行切割，切割的位置分别位于相邻的两个第二阴极片16和相邻的两个第二阳极片26之间的间隔区域内，从而形成多个第二电池单元200，如图7和图8所示。

这样制备电池单元的方法生产效率高，且形成的电池单元的一致性好，从而可提高电池品质。

上述在制备电池单元的过程中，在复合膜3上放置阴极片或阳极片时，需保证成型后每个电池单元中每个阴极片和阳极片的中心相重合。这样可使相互重合的上下对应的阴极片的四边到阳极片的四边距离分别相等，从而使得复合形成的电池单元更加整齐，可避免卷绕时出现型变问题，同时还可减少后续排气难的问题，进而提高电池的硬度，降低内阻，提高比能量。

本实施例中，每个阴极片上，阴极极耳14均位于阴极片的一端部，每个阳极片上，阳极极耳24均位于阳极片的一端部。通过将阴极片和阳极片依次顺序交错叠放，并通过复合膜3隔开整体热压粘结后，阴极极耳14和阳极极耳24分别位于电池单元的相对两端。

（3）将多个电池单元顺序间隔设置在卷绕隔膜4的同一侧面进行卷绕，卷绕时，使各电池单元通过卷绕隔膜4相互叠加最终形成以阴极片和阳极片交错顺序设置的形式。

该步骤中仍以步骤（2）中所形成的多个第一电池单元100和多个第二电池单元200为例，具体过程如下：

沿卷绕方向，第一电池单元100和第二电池单元200在卷绕隔膜4上间隔设置的顺序为：当位于卷绕隔膜4上的第n个电池单元为第一电池单元100时，第n+2个电池单元即为第二电池单元200，n为自然数，且结构相同的电池单元在卷绕隔膜4上相差180度交错设置。具体如图9所示：以靠近卷针的一端为起点，第一个电池单元为第一电池单元100，第二和第三个电池单元均为第二电池单元200，第四个电池单元为第一电池单元100，第五和第六个电池单元均为第二电池单元200……如此顺序设置；或者如图10所示：以靠近卷针的一端为起点，第一个电池单元为第二电池单元200，第二和第三个电池单元均为第一电池单元100，第四个电池单元为第二电池单元200，第五和第六个电池单元均为第一电池单元100……如此顺序设置，并通过热压粘结将各电池单元固定在卷绕隔膜4上。然后从靠近卷针的一端部开始卷绕卷绕隔膜4，卷绕时，使得第n个电池单元的底部与第n+2个电池单元的顶部通过卷绕隔膜4相叠加，n为自然数，具体为：第一个电池单元即第一电池单元100的底部叠加在第三个电池单元即第二电池单元200的顶部，第二个电池单元即第二电池单元200的底部叠加在第四个电池单元即第一电池单元100的顶部，第三个电池单元即第二电池单元200的底部叠加在第五个电池单元即第一电池单元100的顶部，第四个电池单元即第一电池单元100的底部叠加在第六个电池单元即第二电池单元200的顶部……，或者为：第一个电池单元即第二电池单元200的底部叠加在第三个电池单元即第一电池单元100的顶部，第二个电池单元即第一电池单元100的底部叠加在第四个电池单元即第二电池单元200的顶部，第三个电池单元即第一电池单元100的底部叠加在第五个电池单元即第二电池单元200的顶部，第四个电池单元即第二电池单元200的底部叠加在第六个电池单元即第一电池单元100的顶部……，如此卷绕，将卷绕隔膜4上的各电池单元依次叠加起来，且相邻两个电池单元之间设置有卷绕隔膜4，最终形成阴极片和阳极片依次交错排列的形式，最后使用胶带5固定，形成卷绕式叠片电池，如图11和图12所示。

沿着卷绕方向，各电池单元的长度均小于卷绕隔膜4的长度，在该步骤中，当将各电池单元设置于卷绕隔膜4上时，需使得相邻两个电池单元之间的距离沿着卷绕方向逐渐增大。

综上所述，该卷绕式叠片电池的制备方法既具有卷绕式电池生产效率高的特点，又具有叠片式电池相对于卷绕式电池性能更好的特点。通过该卷绕式叠片电池的制备方法制造的电池能够更加容易地提高层叠电池的稳定性，而且在卷绕式叠片电池的制备方法中通过模切步骤直接确定了后续阴极片和阳极片在复合膜上的放置方向及放置顺序，实现了阳极片和阴极片模切及叠放的连贯生产，无需转移、上料、倒置等附加加工过程，从而有效避免了多吸、摆放不正、错位等系列问题，有效提高了电池单元的品质，降低生产成本。本实用新型采用五层结构的电池单元再进行卷绕形成电池的工艺方式，有效避免了单层极片隔膜卷带卷绕中出现的卷带过长而容易偏绕、卷芯层间间距过大、卷绕尺寸不良率高等问题，同时可避免过高温度和压力导致极片和隔膜的伤害和能耗过高的问题。阴极片与复合膜、阳极片与复合膜以及电池单元与卷绕隔膜之间均经过热压复合处理，可确保了电池单元叠片、卷绕过程阴/阳极片与复合膜/卷绕隔膜之间无空气可进入，可减少后序排气困难，并可缩短锂电池工作中锂离子的传输通道，从而起到提高产品倍率性能、降低内阻、增大了电芯的硬度等性能。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卷绕式叠片电池，其特征在于：包括卷绕隔膜和间隔设置在所述卷绕隔膜的同一侧面的多个电池单元，所述电池单元包括极性相反的第一电池单元和第二电池单元，所述第一电池单元包括从上向下顺序设置的第一阳极片、复合膜、第一阴极片、所述复合膜和所述第一阳极片，所述第二电池单元包括从上向下顺序设置的第二阴极片、所述复合膜、第二阳极片、所述复合膜和所述第二阴极片，所述卷绕隔膜通过卷绕使所述第一电池单元和所述第二电池单元相互叠加形成所述电池，且所述卷绕隔膜设置于所述叠片电池相邻的两个所述电池单元之间。

2.根据权利要求1所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：沿着卷绕方向，相邻的两个所述电池单元之间的距离逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：沿着卷绕方向，所述第一电池单元的长度和所述第二电池单元的长度均小于所述卷绕隔膜的长度。

4.根据权利要求1所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：所述第一阴极片通过具有阴极极耳的第一阴极卷带沿第一模切位切割形成，所述第二阴极片通过具有阴极极耳的第二阴极卷带沿第一模切位切割形成，所述第一阳极片通过具有阳极极耳的第一阳极卷带沿第二模切位切割形成，所述第二阳极片通过具有阳极极耳的第二阳极卷带沿第二模切位切割形成，所述第一阴极卷带和所述第一阳极卷带重合层叠时，所述阴极极耳和所述阳极极耳对应错开，所述第二阴极卷带和所述第二阳极卷带重合层叠时，所述阴极极耳和所述阳极极耳对应错开。

5.根据权利要求4所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：所述第一阴极卷带和所述第二阴极卷带上任意相邻两个所述第一模切位之间的距离相同，任意相邻两个所述阴极极耳之间的距离相等，且与相邻两个所述第一模切位之间的距离相同。

6.根据权利要求4所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：所述第一阳极卷带和所述第二阳极卷带上任意相邻两个所述第二模切位之间的距离相同，任意相邻两个所述阳极极耳之间的距离相等，且与相邻两个所述第二模切位之间的距离相同。

7.根据权利要求4所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：每个所述第一阴极片和所述第二阴极片上，所述阴极极耳均位于所述第一阴极片和所述第二阴极片的一端部，每个所述第一阳极片和所述第二阳极片上，所述阳极极耳均位于所述第一阳极片和所述第二阳极片的一端部。

8.根据权利要求1所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：所述第一电池单元中，每个所述第一阴极片和所述第一阳极片的中心相重合，所述第二电池单元中，每个所述第二阴极片和所述第二阳极片的中心相重合。

9.根据权利要求1所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：所述复合膜为连续带状的结构。

10.根据权利要求9所述的卷绕式叠片电池，其特征在于：多个所述第一阴极片和所述第一阳极片依次顺序间隔对应设置在相应的连续带状结构的所述复合膜之上和/或之下，整体热压后进行切割，形成所述第一电池单元，多个所述第二阴极片和所述第二阳极片依次顺序间隔对应设置在相应的连续带状结构的所述复合膜之上和/或之下，整体热压后进行切割，形成所述第二电池单元。