CN210692675U - 一种异形卷芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种异形卷芯，包括第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。相比于现有技术，本实用新型减少了单面涂层的设置，利用双面涂层以平衡可能出现的翻折或断带问题，通过改善现有的卷芯结构，不仅解决了常规卷绕工艺中极片易翻折易断带的问题，且生产效率高，适用于工业化的生产。

Description

一种异形卷芯

技术领域

本实用新型涉及锂电池领域，具体涉及一种异形卷芯。

背景技术

随着科学技术的发展和生活节奏的加快，传统的形状规则的电池已经无法满足实际的生产需要，锂电池制厂家纷纷开始设计和开发特殊形状的电池，即异形电池。异形电池具有外形灵活、外形可调、弧度小、光薄、容量大等优点，在一些特殊场合急需使用到这些具有特殊形状的异形电池。

目前异形电池主要采用叠片的工艺路线进行制备，但叠片工艺还处于初步发展阶段，生产效率较低，且存在较大的毛刺风险。而目前的卷绕工艺发展成熟，工业生产效率高，但常规极片上包括有单面料区和双面料区，当极片上的单面料区切割成异形后，极片会翻折，在过辊时极易断带，限制了其生产应用。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：通过提供一种异形卷芯，解决了现有技术中叠片工艺生产效率低且存在毛刺的风险、卷绕工艺中极片易翻折且过辊时易断带的问题，结构改进后的卷绕工艺也能实现异形电池的制备，提高了生产效率，同时保证了极片切割异形后不易翻折和断带。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种异形卷芯，包括：

第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；

第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；

第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；

第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；

其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。

本实用新型采用双面涂层结构的极片，当极片切割完异形后，不会出现翻折的情况。这主要是因为去掉了传统的单面涂层，使得集流体的两侧能保持平衡，不会因为一侧过厚一侧过薄而导致极片自然卷曲，发生翻折的情况；并且由于厚度相当，在收卷过程中极片的切口角位受力平衡，即使过辊时推压极片也并不会导致极片的切口角位处发生损伤断带的情况。另外，本实用新型的隔膜上还复合有具有单面涂层结构的极片，相当于将单面涂层极片直接复合在隔膜上，避免了单面涂层结构的极片因过辊而出现损伤断带的情况，即使后续卷绕过辊也并不会影响卷芯的稳定；同时该单面涂层结构的极片也能起到提高能量密度的作用。解决了现有技术中叠片工艺存在毛刺的风险、卷绕工艺中极片易翻折且过辊时易断带的问题，本实用新型的异形卷芯不仅可以采用生产效率高的卷绕工艺，同时也不存在卷绕工艺中极片易翻折、过辊时易断带的问题。

优选的，所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有切口。

优选的，所述第一异形极片的切口、所述第二异形极片的切口、所述第三异形极片的切口和所述第四异形极片的切口的中心均落在同一条直线上，形成连通的缺口。

优选的，所述切口的形状为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种。可根据实际的生产需求决定切口的形状。

优选的，所述第一异形极片和所述第二异形极片的集流体的双面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。

优选的，所述第三异形极片和所述第四异形极片的集流体的单面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。

优选的，所述第三异形极片位于所述异形卷芯的最内圈，所述第四异形极片位于所述异形卷芯的最外圈。

优选的，所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有单个或多个极耳。

优选的，所述第三异形极片的涂层面与所述第一隔膜复合，所述第四异形极片的涂层面与所述第二隔膜复合。将第三异形极片和第四异形极片的涂层面分别与第一隔膜和第二隔膜复合，可以使得极片涂层均有其对应的极性相反的极片涂层，避免了异形电池在后续循环中出现析锂的问题，同时也能提高电池的能量密度。

优选的，所述第一异形极片为双面涂层结构的异形正极片或双面涂层结构的异形负极片，所述第二异形极片为双面涂层结构的异形负极片或双面涂层结构的异形正极片，所述第三异形极片和所述第四异形极片均为单面涂层结构的异形正极片或单面涂层结构的异形负极片。第三异形极片和第四异形极片采用同极性的极片可以进一步保证极片上涂层的对应。

优选的，所述异形卷芯的厚度为0.5～15mm；所述异形卷芯的宽度为20～200mm；所述异形卷芯的高度为20～200mm；所述第一隔膜在未与所述第三异形极片复合前的厚度小于或等于0.1mm；所述第二隔膜在未与所述第四异形极片复合前的厚度小于或等于0.1mm；所述第一异形极片的厚度为0.04～0.28mm，所述第一异形极片的宽度为20～200mm，所述第一异形极片的长度为0.3～2m；所述第二异形极片的厚度为0.04～0.28mm，所述第二异形极片的宽度为20～200mm，所述第二异形极片的长度为0.3～2m。

优选的，所述负极活性材料层包括负极活性物质、导电剂、粘结剂和增稠剂；所述负极活性物质可为石墨、硅、氧化硅和钛酸锂中的至少一种物质，其中，石墨中也可掺加含硅或锂粉等物质；所述导电剂可为炭黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯等物质；所述粘结剂可为丁苯橡胶和/或聚偏氟乙烯；所述增稠剂可为羧甲基纤维素钠。

优选的，所述正极活性材料层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂；其中，正极活性物质可为钴酸锂材料、锰酸锂材料、磷酸铁锂材料、镍钴锰三元材料、镍钴锰酸铝材料中的至少一种；导电剂可为炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等物质；粘结剂可为丁苯橡胶和/或聚偏氟乙烯。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型提供一种异形卷芯，包括第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。相比于现有技术，本实用新型的第一异形极片和第二异性极片均没有单面涂层，如此在极片切异形时，则不会因为单面涂层的薄厚不一而发生翻折的情况，同时也避免了在后续卷绕过辊时因切口角位受力不均而发生损坏或断带的问题。另外，本实用新型还在卷芯的最内层和最外侧设置有单面涂层结构的极片，此单面涂层结构的极片直接与隔膜复合，避免了单面涂层因切割完异形后而发生翻折或者过辊时发生断带的问题。本实用新型通过改善现有的卷绕工艺，不仅解决了现有技术卷绕工艺中极片易翻折且过辊时易断带的问题，而且生产效率高，适用于工业化的大批量生产。

2)本实用新型的第一隔膜和第二隔膜上分别复合有单面涂层的第三异性极片和第四异形极片，相比于现有技术，提高了异形电池的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型的卷芯结构示意图。

图2为本实用新型卷绕方法的示意图。

图3为本实用新型异形极片的结构示意图之一。

图4为本实用新型异形极片的结构示意图之二。

图中：1-第一异形极片；2-第二异形极片；3-第一隔膜；4-第二隔膜；5-第三异形极片；6-第四异形极片；7-卷针；8-切口；9-空箔区。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本实用新型及其有益效果作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、3～4所示，一种异形卷芯，包括第一异形极片1，第一异形极片1为双面涂层结构，其集流体的双面均涂覆有正极活性材料层，为第一异形正极片；第二异形极片2，与第一异形极片1的极性相反，第二异形极片2为双面涂层结构，其集流体的双面均涂覆有负极活性材料层，为第二异形负极片；第一隔膜3，卷绕的起始端复合有第三异形极片5，第三异形极片5为单面涂层结构，其集流体的单面均涂覆有负极活性材料层，为第三异形负极片；第二隔膜4，卷绕的末端复合有第四异形极片6，第四异形极片6为单面涂层结构，其集流体的单面均涂覆有负极活性材料层，为第四异形负极片；其中，第一隔膜3、第一异形正极片、第二隔膜4和第二异形负极片依次层叠卷绕形成异形卷芯，第三异形负极片位于异形卷芯的最内圈，第四异形负极片位于异形卷芯的最外圈。

其中，异形卷芯的厚度为0.5～15mm；异形卷芯的宽度为20～200mm；异形卷芯的高度为20～200mm；第一隔膜3在未与所述第三异形负极片复合前的厚度小于或等于0.1mm；第二隔膜4在未与所述第四异形负极片复合前的厚度小于或等于0.1mm；第一异形正极片的厚度为0.04～0.28mm，第一异形正极片的宽度为20～200mm，第一异形正极片的长度为0.3～2m；第二异形负极片的厚度为0.04～0.28mm，第二异形负极片的宽度为20～200mm，第二异形负极片的长度为0.3～2m。

另外，第一异形正极片、第二异形负极片、第三异形负极片和第四异形负极片均设置有切口8和极耳。切口8的形状为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种。可根据实际的生产需求决定切口8的形状。极耳可设置为单个或多个。

优选的，第一异形正极片的切口8、第二异形负极片的切口8、第三异形负极片的切口8和第四异形负极片的切口8的中心均落在同一条直线上，形成连通的缺口。

优选的，第三异形负极片的涂层面与所述第一隔膜3复合，第四异形负极片的涂层面与所述第二隔膜4复合。将第三异形负极片和第四异形负极片的涂层面分别与第一隔膜3和第二隔膜4复合，可以使得极片涂层均有其对应的极性相反的极片涂层，避免了异形电池在后续循环中出现析锂的问题，同时也能提高电池的能量密度。

实施例2

如图2～4所示，一种异形卷芯的卷绕方法，包括以下步骤：

S1，将第一正极片按照工业需求进行冲型，形成具有切口的第一异形正极片，完成异形的切割，切口8的形状可为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种，并将其固定在卷筒上，等待卷绕。其中，该异形极片不带有单面涂层，只包括双面涂层和用于焊接极耳的空箔区9，如空箔区9设置在涂层内，则在极片切异形时也需在空箔区9焊接好极耳；如空箔区9设置在涂层外，则无需先焊接极耳，可在后续与单面涂层结构的异形极片的极耳一同焊接，空箔区的设置可根据具体的生产需求设置。

S2，将第二负极片按照工业需求进行冲型，形成具有切口8的第二异形负极片，完成异形的切割，切口8的形状可为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种，但应与第一异形正极片的切口8相对应，并将其固定在另外的卷筒上，等待卷绕。其中，该异形极片也不带有单面涂层，只包括双面涂层和用于焊接极耳的空箔区9，如空箔区9设置在涂层内，则在极片切异形时也需在空箔区9焊接好极耳；如空箔区9设置在涂层外，则无需先焊接极耳，可在后续与单面涂层结构的异形极片的极耳一同焊接，空箔区的设置可根据具体的生产需求设置。

S3，将第三负极片和第四负极片也分别固定在不同的卷筒上，然后按照工业需求进行冲型，分别形成具有切口8的第三异形负极片和第四异形负极片，完成异形和极耳的切割；另外，需保持第三异形负极片和第四异形负极片一直处于整平状态，可采用吸附或压紧的方式保持极片的平整。

S4，再将切好异形的第三异形负极片和第四异形负极片切成单片，然后分别与固定在不同卷筒上的第一隔膜3和第二隔膜4进行复合，可采用热复合和/或粘结方式进行复合，其中，在复合前需一直保持第三异形负极片和第四异形负极片一直处于整平状态，防止被切割了异形的单面正极片出现翻折的情况，影响后续的生产。

S5，复合完毕后，按照第一隔膜3、第一异形正极片、第二隔膜4和第二异形负极片依次层叠，经卷针7卷绕形成异形卷芯。其中，卷芯的厚度为0.5～15mm，宽度为20～200mm，高度为20～200mm，可根据实际生产需求进行具体尺寸选择。

S6，卷绕完毕后，对其贴收尾胶；然后将第三异形负极片的极耳和第四异形负极片的极耳分别与第二异形负极片的极耳进行焊接，以确保极耳后续导电功能的使用，最后进行贴焊趾胶，完成卷芯的制备。其中，收尾胶和焊趾胶均为市面上可购买胶。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例的第一异形极片1为第一异形负极片，第二异形极片2为第二异形正极片，第三异形极片5为第三异形正极片，第四异形极片6为第四异形正极片。即第三异形极片5和第四异形极片6的极性与第一异形极片1的极性相反，与第二异形极片2的极性相同。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例2不同的是，本实施例的第一极片为第一负极片，第一异形极片1为第一异形负极片，第二极片为第二正极片，第二异形极片2为第二异形正极片，第三极片为第三正极片，第三异形极片5为第三异形正极片，第四极片为第四正极片，第四异形极片6为第四异形正极片。即第三极片和第四极片的极性与第一极片的极性相反，与第二极片的极性相同，异形极片也是如此。

其余同实施例2，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种异形卷芯，其特征在于，包括：

第一异形极片，所述第一异形极片为双面涂层结构；

第二异形极片，与所述第一异形极片的极性相反，所述第二异形极片为双面涂层结构；

第一隔膜，卷绕的起始端复合有第三异形极片，所述第三异形极片为单面涂层结构；

第二隔膜，卷绕的末端复合有第四异形极片，所述第四异形极片为单面涂层结构；

其中，所述第一隔膜、所述第一异形极片、所述第二隔膜和所述第二异形极片依次层叠卷绕形成异形卷芯。

2.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有切口。

3.根据权利要求2所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片的切口、所述第二异形极片的切口、所述第三异形极片的切口和所述第四异形极片的切口的中心均落在同一条直线上，形成连通的缺口。

4.根据权利要求2所述的异形卷芯，其特征在于：所述切口的形状为矩形、梯形、三角形和弧形中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片和所述第二异形极片的集流体的双面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。

6.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第三异形极片和所述第四异形极片的集流体的单面均涂覆有正极活性材料层或负极活性材料层。

7.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第三异形极片位于所述异形卷芯的最内圈，所述第四异形极片位于所述异形卷芯的最外圈。

8.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第三异形极片的涂层面与所述第一隔膜复合，所述第四异形极片的涂层面与所述第二隔膜复合。

9.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片、所述第二异形极片、所述第三异形极片和所述第四异形极片均设置有单个或多个极耳。

10.根据权利要求1所述的异形卷芯，其特征在于：所述第一异形极片和所述第二异形极片均为双面涂层结构的异形正极片或双面涂层结构的异形负极片；所述第三异形极片和所述第四异形极片均为单面涂层结构的异形正极片或单面涂层结构的异形负极片。

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