CN209709089U - 一种改善锂电池变形的负极片及不易变形的锂电池 - Google Patents

Abstract

一方面，本实用新型提供了一种改善锂电池变形的负极片，包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片上相间设有厚涂区域和薄涂区域，并且卷绕时，所述负极膜片的薄涂区域位于卷芯的转角处，通过控制负极片的面密度和调整负极的厚度来增大电芯转角处极片层与层之间间隙，赋予电芯膨胀足够的空间，使膨胀应力小且容易释放，防止某一截面的力度分布不均匀而造成电芯扭曲。另一方面，本实用新型提供了一种不易变形的锂电池，包括正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜卷绕形成电芯，所述的负极片如上述，该锂电池具有高使用寿命、高安全性能以及高抗变形能力。

Description

一种改善锂电池变形的负极片及不易变形的锂电池

技术领域

本实用新型属于锂电池加工技术领域，具体涉及一种改善锂电池变形的负极片及不易变形的锂电池。

背景技术

随着汽车工业、电子产品等领域轻量化和智能化的发展趋势，软包装锂电池在人们生活中日益重要。软包装锂电池具有能量高、安全性能好、制备简便、成本低、外型可定制等优点，根据卷芯结构可以分为卷绕型软包装锂电池和叠片型软包装锂电池。目前，在电子产品领域普遍采用卷绕型软包装锂电池，但卷绕型软包装锂电池存在电芯注液封装后易变形的缺点。

电芯变形的原理为：片层之间会产生相互作用力，使得电芯沿宽度方向受压，因此，在某一受压截面上出现内力极度不均匀、应力集中、产生弯矩等问题，促使极片扭曲，导致电芯变形。电芯变形的主要因素为：极片膨胀、隔膜收缩和电芯转角处极片层与层之间间隙过小，其中，极片膨胀和隔膜收缩是材料的本性，并且材料的改进空间不大。如何使极片膨胀具有足够的空间以避免电芯变形是锂电池领域亟待解决的问题之一。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种改善锂电池变形的负极片及不易变形的锂电池，通过控制负极片的面密度和调整负极的厚度来增大电芯转角处极片层与层之间间隙，有效避免锂电池变形。

本实用新型通过以下技术方案实现实用新型目的：

一种改善锂电池变形的负极片，包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片上相间设有厚涂区域和薄涂区域，并且卷绕时，所述负极膜片的薄涂区域位于卷芯的转角处。由于转角处的极片膨胀小，相应的膨胀应力小而且容易释放，所以不会因应力过于集中而力度分布不均匀，避免电芯产生弯矩而扭曲变形。

进一步的，所述厚涂区域和薄涂区域之间的厚度差异为1～30μm。优选的，厚涂区域和薄涂区域之间的厚度差异为1～10μm。

进一步的，所述负极集流体的一面负极膜片上相间设有厚涂区域和薄涂区域，另一面负极膜片平整光滑，即：另一面负极膜片的涂料分布均匀，仅在一面负极膜片上相间设有薄、厚区域的原因是：在两面负极膜片上均设置薄、厚区域对设备要求极高，在负极集流体的反面涂布跳间隙不稳定，易出现薄、厚区域涂布错位的问题，也不易控制正负极敷料量，从而影响电池成品的容量。

进一步的，所述负极片上设有缓冲层。缓冲层可降低沿着电芯宽度方向各处的厚度落差，缓冲锂电池在充放电过程中的膨胀作用，避免锂电池发生变形。

本实用新型还公开了上述负极片在锂电池中的应用，一种不易变形的锂电池，包括正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜卷绕形成电芯，所述的负极片如上述。

进一步的，所述正极片、负极片和隔膜之间设有绝缘层。该绝缘层在电芯卷绕成型后可取出，形成相应的空隙以消除电芯在充放电过程中的膨胀变形。

进一步的，所述正极片的面密度为1.5～4.3×10^-4g/mm²，负极片的面密度为0.75～1.90×10^-4g/mm²。通过控制正、负极片涂布时的面密度来调整正、负极片的厚度，使负极片在辊压后呈现厚薄相间的区域，并且卷绕时，负极片的薄区域位于卷芯的转角处。

进一步的，所述正极片对应区域与负极片对应区域之间的容量比值为1.0～1.1。

进一步的，所述隔膜的中心部卷绕呈折道形，所述正极片的正极耳设置于隔膜中心部的上方，所述负极片的负极耳设置于隔膜中心部的下方。优化卷绕方式以提升电池的厚度容量，进一步防止锂电池变形。

进一步的，所述正极耳和负极耳的始端位于同一侧，以解决常规卷绕方式中正极极耳和负极极耳受反方向作用力而导致电池变形的问题。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供了一种改善锂电池变形的负极片，通过控制负极片的面密度和调整负极的厚度来增大电芯转角处极片层与层之间间隙，赋予电芯膨胀足够的空间，使膨胀应力小且容易释放，防止某一截面的力度分布不均匀而造成电芯扭曲，有效提升锂电池的抗变形能力；

2、本实用新型还提供了一种不易变形的锂电池，将本实用新型公开的负极片应用于该锂电池中，通过控制正极片和负极片的面密度、在负极片上设置缓冲层、在正极片、负极片和隔膜之间设置绝缘层、改进隔膜中心部的卷绕结构等方式来提升锂电池的使用寿命和安全性能，有效抗变形。

附图说明

图1为实施例一中负极片的正视图。

图2为实施例一中负极片的俯视图。

图3为实施例一中锂电池电芯的结构示意图。

图4为实施例二中锂电池电芯的结构示意图。

其中，附图标记如下所示：

1：卷芯，2：缓冲层，3：正极极耳，4：负极极耳，11：正极片，12：负极片，13：隔膜，100：厚涂区域，200：薄涂区域，121：负极集流体，122：负极集流体。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型较佳的实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例一

本实施例提供了一种改善锂电池变形的负极片，如图1和图2所示，该负极片12包括负极集流体121和涂覆于负极集流体121两面上的负极膜片122，其中，涂布负极膜片122时控制负极的面密度，使得负极集流体121的一面负极膜片122上相间设有厚涂区域100和薄涂区域200，另一面负极膜片121平整光滑。厚涂区域100和薄涂区域200之间的厚度差异为1～30μm，本实施例优选为8μm。负极片卷绕时，所述的薄涂区域200均位于卷芯1的转角处，使得转角处的极片膨胀小，由于对应的膨应力小且易释放，所以不会因应力过于集中而力度分布不均匀，避免卷芯1产生弯矩而扭曲变形。

本实施例还提供了一种不易变形的锂电池，该锂电池包括电池壳、卷芯1和电解液，所述的卷芯1和电解液密封于电池壳内。如图3所示，所述的卷芯1包括正极片11、负极片12和位于正极片11和负极片12之间的隔膜13，卷芯1按照隔膜13、负极片12、隔膜13、正极片11的次序卷绕而成。其中，负极片12如前述，其一面负极膜片122上相间设有厚涂区域100和薄涂区域200，卷绕成为电芯时，所述薄涂区域200均位于卷芯1的转角处。

在涂布工序中，控制该锂电池正极片11的涂布面密度为3.2×10^-4g/mm²，负极12片的厚涂区域100涂布面密度为1.53×10^-4g/mm²，负极片11的薄涂区域200涂布面密度为1.43×10^-4g/mm²。通过控制正、负极片涂布时的面密度来调整正、负极片的厚度，使负极片12在辊压后呈现厚薄相间的区域，并且卷绕时，负极片12的薄区域位于卷芯的转角处。正极片11对应区域与负极片12对应区域之间的容量比值为1.0。

对比例

对比例公开了一种锂电池，与实施例一不同之处在于：该锂电池负极片的负极膜片涂料分布均匀，表面光滑平整。涂布时，控制正极片的涂布面密度为3.2×10^-4g/mm²，负极片的涂布面密度为1.53×10^-4g/mm²。

分别抽取实施例一和对比例的卷绕型锂电池样品200只进行性能检测，以卷绕型电池703545为例，电池的标称容量为1000mAh。性能检测项目包括：电芯变形比率和充放电实验，检测结果详见表1和表2。

表1为实施例一和对比例的卷绕型锂电池样品电芯比率测试结果

项目	样品数量(只)	变形数量(只)	变形比率(％)
				实施例一	200	3	1.5
对比例	200	56	28

由表1可知，实施例一的锂电池变形数量相较于对比例具有明显的下降，对比例的变形数量是实施例一的18.7倍。相较于对比例，实施例一的变形比率下降显著。

表2为实施例一和对比例的卷绕型锂电池样品充放电测试结果

由表2可知，实施例一和对比例的充放电性能接近，充分说明实施例一的锂电池相较于对比例具有明显的竞争优势。虽然实施例一和对比例的充放电性能区别不明显，但实施例一的锂电池抗变形能力明显优于对比例。

实施例二

本实施例提供了一种改善锂电池变形的负极片及不易变形的锂电池。该负极片与实施例一的区别之处在于：1、负极片12上设有缓冲层2；2、该锂电池的卷绕顺序参照图4。所述的缓冲层2为厚度为0.05mm的绝缘胶。采用该负极片12制备成不易变形的锂电池。

如图4所示，正极集流体的卷绕起始端与负极集流体的卷绕起始端分别位于不同侧，正极集流体的卷绕起始端设有正极极耳3，对应地，负极集流体的卷绕起始端设有负极极耳4，并且负极极耳4上设有缓冲层2。当正极片11、负极片12以及隔膜13卷绕形成电芯后，负极极耳4上的缓冲层2延伸至正极集流体卷绕起始端对应的位置处，可降低沿着电芯宽度方向各处的厚度落差，确保锂电池在充放电过程中发生膨胀时各处受力均匀，避免电芯扭曲。

实施例三

本实施例提供了一种不易变形的锂电池，该锂电池包括正极片、负极片以及正极片和负极片之间的隔膜，按照隔膜、负极片、隔膜、正极片的顺序卷绕形成电芯，卷绕后的电芯为跑道型。所述的负极片如实施例一中所述。软绕卷芯还包括放置在正极片、负极片和隔膜之间的若干个绝缘层，其中，两个绝缘层对称放置于卷芯的两端转角处。

在卷芯的卷绕过程中放置绝缘层，在卷芯1辊压成型后抽出所有的绝缘层，则可形成对应的空隙，该空隙为锂电池膨胀预留出足够的空间，进一步提升了锂电池的抗变形能力。

实施例四

本实施例提供了一种不易变形的锂电池，该锂电池包括正极片、负极片以及正极片和负极片之间的隔膜，按照隔膜、负极片、隔膜、正极片的顺序卷绕形成电芯，卷绕后的电芯为跑道型。所述的负极片如实施例一中所述。

该锂电池隔膜的中心部呈折道形，所述正极片的正极耳设置于隔膜中心部的下方，所述负极片的负极耳设置于隔膜中心部的上方。在卷绕时，正极耳和负极耳的始端均处于卷针的同一侧，顶封后，正极耳和负极耳均受到向上的弹力，方向相同，进一步提升锂电池的抗变形能力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并非对本实用新型作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种改善锂电池变形的负极片，其特征在于，包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片上相间设有厚涂区域和薄涂区域，并且卷绕时，所述负极膜片的薄涂区域位于卷芯的转角处。

2.根据权利要求1所述改善锂电池变形的负极片，其特征在于，所述厚涂区域和薄涂区域之间的厚度差异为1～30µm。

3.根据权利要求1所述改善锂电池变形的负极片，其特征在于，所述负极集流体的一面负极膜片上相间设有厚涂区域和薄涂区域，另一面负极膜片平整光滑。

4.根据权利要求1－3任一项中所述改善锂电池变形的负极片，其特征在于，所述负极片上设有缓冲层。

5.一种不易变形的锂电池，包括正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜卷绕形成电芯，其特征在于，所述的负极片如权利要求1－4任一项中所述。

6.根据权利要求5所述不易变形的锂电池，其特征在于，所述正极片、负极片和隔膜之间设有绝缘层。

7.根据权利要求5所述不易变形的锂电池，其特征在于，所述正极片的面密度为1.5～4.3×10^-4g/mm²，负极片的面密度为0.75~1.90×10^-4g/mm²。

8.根据权利要求7所述不易变形的锂电池，其特征在于，所述正极片对应区域与负极片对应区域之间的容量比值为1.0~1.1。

9.根据权利要求5－8任一项中所述不易变形的锂电池，其特征在于，所述隔膜的中心部卷绕呈折道形，所述正极片的正极耳设置于隔膜中心部的下方，所述负极片的负极耳设置于隔膜中心部的上方。

10.根据权利要求9所述不易变形的锂电池，其特征在于，所述正极耳和负极耳的始端位于同一侧。