CN209843876U - 卷绕式电芯及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卷绕式电芯及锂离子电池，卷绕式电芯包括第一极片、第二极片和隔膜，所述第一极片和第二极片的首端均设有第一空箔区，所述第一极片还包括第一单面涂覆区和第一双面涂覆区，所述第二极片在与所述第一单面涂覆区和第一双面涂覆区的对应位置设有第二双面涂覆区，所述第一极片的尾端设有第二空箔区，所述第二空箔区与第一双面涂覆区之间设有第三单面涂覆区，锂离子电池包括上述的卷绕式电芯，还包括外壳和保护板。通过上述结构，在保证电芯正常工作的前提下，形成了提高电芯安全性能的马甲结构，并且增加了第一极片、第二极片活性物质涂覆区域的面积，从而提高了电芯的能量密度，优化了电芯的使用性能。

Description

卷绕式电芯及锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及储能器件及电池技术领域，尤其涉及一种卷绕式电芯及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量高、循环寿命长、无记忆效应等特点，广泛应用于汽车、电脑、手机等数码设备。现有技术中的锂离子电池为改善针刺性能，在电池极片的尾部或头部增加一段空箔，并用隔膜隔开，形成马甲结构，在进行针刺实验时，电芯内部的电量和热量均匀放出，从而提高电池的安全性能。

但是，由于电芯中马甲结构所在空间中不能填充活性物质，导致电芯必须损失部分能量密度来保证电池的安全性能，并且马甲结构所占的空间越大，电芯的能量密度越低，影响电池的使用性能。

实用新型内容

本实用新型的发明目的，在于提供一种卷绕式电芯及锂离子电池，以克服现有的锂离子电池能量密度及安全性能不能兼顾的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种卷绕式电芯，包括第一极片、第二极片和隔膜，所述隔膜位于所述第一极片与第二极片之间，所述第一极片、第二极片和隔膜进行卷绕形成所述卷绕式电芯，沿所述卷绕式电芯的厚度方向，所述第一极片、隔膜、第二极片、隔膜依次循环排列，所述第一极片和第二极片的首端均设有第一空箔区，所述第一极片在所述第一空箔区连接有第一极耳，所述第二极片在所述第一空箔区连接有第二极耳，所述第一极片还包括第一单面涂覆区和第一双面涂覆区，所述第一单面涂覆区位于所述第一空箔区与第一双面涂覆区之间，所述第二极片在与所述第一单面涂覆区和第一双面涂覆区的对应位置设有第二双面涂覆区，所述第一极片的尾端设有第二空箔区，所述第二空箔区与第一双面涂覆区之间设有第三单面涂覆区。

在一种优选的实施方式中，所述第二极片的尾端设有第二单面涂覆区，所述第一极片与第二单面涂覆区的对应位置设有第二空箔区。

在一种优选的实施方式中，所述第二空箔区继续延伸，并包覆于所述卷绕式电芯的最外圈。

在一种优选的实施方式中，所述第一单面涂覆区和第三单面涂覆区的长度和大于所述第二单面涂覆区的长度。

在一种优选的实施方式中，所述第二双面涂覆区的长度大于所述第一双面涂覆区的长度。

在一种优选的实施方式中，所述隔膜的尾端位于所述第一极片的尾端与第二极片的尾端之间，所述隔膜的首端叠置于所述第一极片的第一空箔区与第一单面涂覆区之间。

在一种优选的实施方式中，所述第二极片的尾端设有第三空箔区，所述第三空箔区与所述第二双面涂覆区连接，所述第二双面涂覆区延伸至与所述第三单面涂覆区的相应位置。

在一种优选的实施方式中，所述第一极耳与第二极耳位于卷绕式电芯的内部，且分别位于两侧或者在所述卷绕式电芯的厚度方向上重合。

在一种优选的实施方式中，所述第一单面涂覆区、第二单面涂覆区及第三单面涂覆区为单面涂覆活性物质区域，所述第一双面涂覆区、第二双面涂覆区为双面涂覆活性物质区域。

本实用新型还提供了一种锂离子电池，包括上述的卷绕式电芯，还包括外壳和保护板，所述保护板和卷绕式电芯位于所述外壳内部。

本实用新型的至少具有如下有益效果：

在第一极片、第二极片上设置单面涂覆区、双面涂覆区及空箔区，且各涂覆区形成对应式结构，在保证电芯正常工作的前提下，形成了提高电芯安全性能的马甲结构，并且增加了第一极片、第二极片活性物质涂覆区域的面积，从而提高了电芯的能量密度，优化了电芯的使用性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是卷绕式电芯第一实施例的结构示意图；

图2是卷绕式电芯第二实施例的结构示意图；

图3是卷绕式电芯第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

实施例1

参照图1，本实施例中的卷绕式电芯包括第一极片11、第二极片12和隔膜15，第一极片11与第二极片12不同极性，隔膜15始终位于第一极片11与第二极片12之间，第一极片11、第二极片12与隔膜15层叠设置并进行卷绕，以形成卷绕式电芯，第一极片11、隔膜15、第二极片12、隔膜15在电芯的厚度方向上依次循环排列。第一极片11与第二极片12的首端位于电芯的内部，第一极片11的首端连接有第一极耳13，第二极片12的首端连接有第二极耳14，隔膜15的首端叠置于电芯内部的中心处。

第一极片11与第二极片12的首端处均设有第一空箔区16，第一极耳13和第二极耳14均位于所述第一空箔区16，使得未涂覆活性物质的第一空箔区16，在第一极片11、隔膜15、第二极片12、隔膜15的排列前提下，形成马甲结构，且马甲区的面积较大，因此，在电芯遭受针刺或其他碰撞伤害时，电芯短路形成的电量和热量能够从第一空箔区16均匀放出，防止电芯起火，从而提高电芯的安全性能。

第一极片11还包括第一单面涂覆区111和第一双面涂覆区112，第一单面涂覆区111位于第一空箔区16与第一双面涂覆区112之间，第一双面涂覆区112的终止处还连接有第三单面涂覆区113；第二极片12还包括第二双面涂覆区121和第二单面涂覆区122，第二双面涂覆区121位于第一空箔区16与第二单面涂覆区122之间，第二单面涂覆区122一直延伸至第二极片12的尾端。通过上述设置，在保证电芯安全性能的基础上，增大了第一极片11和第二极片12活性物质的涂覆区域，使电芯具有高能量密度及高安全性，优化了电芯使用性能。

第一单面涂覆区111和第三单面涂覆区113的长度和大于第二单面涂覆区122的长度，第一双面涂覆区112与第二双面涂覆区121相对应，且第二双面涂覆区121的长度大于第一双面涂覆区112的长度，第二双面涂覆区121继续延伸至第三单面涂覆区113的终止处，也即，第二双面涂覆区121与第一双面涂覆区112、第三单面涂覆区113连接后的整体长度相对应；隔膜15的尾端基于第二极片12的尾端继续延伸，使得隔膜15尾端位于第一极片11的尾端以及第二极片12的尾端之间，防止电芯内部短路，提高电芯的安全性能，并且增大第一极片11的尾端与电芯内部之间的摩擦力，减少电芯主体在跌落过程中受到的冲击力，提高电芯的跌落性能；第一极片11和第二极片12的首端位于电芯的内部，隔膜15的首端位于电芯内部的中心处，隔膜15的起始端长于第一极片11、第二极片12的起始端，隔膜15的起始端在电芯的中心处叠置有两层，隔膜的层数较少使得电芯的厚度降低，第一极耳13与第二极耳14分别位于电芯的两侧，并相对于电芯厚度方向上的中心线左右对称，在电芯卷绕完成后，电芯的平整度好，可防止电芯变形。

第一极片11的尾端还设有第二空箔区17，该第二空箔区17基于第三单面涂覆区113的终止处起始，并继续延伸直至包覆于电芯的最外侧。第一极片11的第二空箔区17尾端超过隔膜15及第二单面涂覆区122的尾端所在位置，并沿电芯的外表面卷绕，最后贴合于电芯最外侧，在其尾部通过胶体于电芯的最外圈相对固定，完成的电芯的卷绕。

第二双面涂覆区121与第一双面涂覆区112、第三单面涂覆区113的整体相对应，第二单面涂覆区122与第二空箔区17相对应，第二极片12的第一空箔区16与第一极片11的第一单面涂覆区111相对应，第一极片11的第一空箔区16与第二极片12的第一空箔区16相对应。通过上述设置实现第一极片11、第二极片12中单面涂覆区域、双面涂覆区域之间的相互配合，保证电芯的正常工作。

上述的第一单面涂覆区111、第二单面涂覆区122及第三单面涂覆区113，均为在极片的单侧涂覆活性物质的区域；第一双面涂覆区112、第二双面涂覆区121均为在极片的双侧涂覆活性物质的区域；第一空箔区16和第二空箔区17均为未涂覆活性物质的区域。活性物质涂覆于第一极片11与第二极片12的表面，并在电芯的充放电过程中，分别在电芯的正极、负极出参加成流反应，是保证电池能量密度的关键。

实施例2

参照图2，本实施例与实施例1不同的是，改变了第一极耳23、第二极片22的位置及第一极片21起始端位置，第二极片22、隔膜25的位置不变，第一空箔区26、第二空箔区27、第一单面涂覆区211、第一双面涂覆区212、第三单面涂覆区213、第二双面涂覆区221、第二单面涂覆区222的区域不变。

具体的，第一极耳23与第二极耳24在电芯的厚度方向上重合，并且第一极片21的起始端位于电芯内部的一侧，相对于图1，在保证活性物质涂覆区域不变的情况下，减少了第一极片21的圈数，从而电芯的厚度减小，提高了电芯的能量密度。

实施例3

参照图3，本实施例与实施例1不同的是，改变了第一极片31及第二极片32的终止端位置。

第一极片31中的第一单面涂覆区311、第一双面涂覆区312的位置不变，第三单面涂覆区313基于图2中的原始位置减少半圈，第一极片31的尾端基于图1中的原始位置减少四分之一圈，使得第一极片31的尾端贴附于电芯的最外侧表面；第二极片32基于第二双面涂覆区321继续延伸，使得第二极片32在其尾端形成第三空箔区37，隔膜35基于第二极片32的第二空箔区37的尾端极端继续延伸，使隔膜35的尾端位于第一极片31的第三空箔区37的尾端以及第二极片32的第三空箔区37的尾端之间；第一空箔区36与第三空箔区37均为双面未涂覆区域，基于第三空箔区37的第一极片31、隔膜35、第二极片32、隔膜35的排列形式，电芯在第三空箔区37形成马甲结构，从而电芯在第一空箔区36及第三空箔区37均形成马甲结构，因此电池在受到针刺或撞击实验时，两个马甲结构对电芯提供双重保护，从而大大提高电芯的安全性能。

上述实施例中的电芯卷绕方向为逆时针或者顺时针，可根据电芯的实际生产情况确定；第一极片为正极极片，第二极片为负极极片，第一极耳为正极极耳，第二极耳为负极极耳，正极极片与正极极耳相连，负极极片与负极极耳相连。

本实用新型还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述的卷绕式电芯，还包括外壳及保护板，保护板与卷绕式电芯连接，并对电芯进行管理和保护，保护板及卷绕式电芯位于外壳内部，防止电池磕碰造成损伤，提高了锂离子的电池的安全性能。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种卷绕式电芯，其特征在于，包括第一极片、第二极片和隔膜，所述隔膜位于所述第一极片与第二极片之间，所述第一极片、第二极片和隔膜进行卷绕形成所述卷绕式电芯，沿所述卷绕式电芯的厚度方向，所述第一极片、隔膜、第二极片、隔膜依次循环排列，所述第一极片和第二极片的首端均设有第一空箔区，所述第一极片在所述第一空箔区连接有第一极耳，所述第二极片在所述第一空箔区连接有第二极耳，所述第一极片还包括第一单面涂覆区和第一双面涂覆区，所述第一单面涂覆区位于所述第一空箔区与第一双面涂覆区之间，所述第二极片在与所述第一单面涂覆区和第一双面涂覆区的对应位置设有第二双面涂覆区，所述第一极片的尾端设有第二空箔区，所述第二空箔区与第一双面涂覆区之间设有第三单面涂覆区。

2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片的尾端设有第二单面涂覆区，所述第一极片与第二单面涂覆区的对应位置设有所述第二空箔区。

3.根据权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二空箔区继续延伸，并包覆于所述卷绕式电芯的最外圈。

4.根据权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一单面涂覆区和第三单面涂覆区的长度和大于所述第二单面涂覆区的长度。

5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二双面涂覆区的长度大于所述第一双面涂覆区的长度。

6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述隔膜的尾端位于所述第一极片的尾端与第二极片的尾端之间，所述隔膜的首端叠置于所述第一极片的第一空箔区与第一单面涂覆区之间。

7.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片的尾端设有第三空箔区，所述第三空箔区与所述第二双面涂覆区连接，所述第二双面涂覆区延伸至与所述第三单面涂覆区的相应位置。

8.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极耳与第二极耳位于卷绕式电芯的内部，且分别位于两侧或者在所述卷绕式电芯的厚度方向上重合。

9.根据权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一单面涂覆区、第二单面涂覆区及第三单面涂覆区为单面涂覆活性物质区域，所述第一双面涂覆区、第二双面涂覆区为双面涂覆活性物质区域。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的卷绕式电芯，还包括外壳和保护板，所述保护板和卷绕式电芯位于所述外壳内部。