CN211045637U - 一种聚合物电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种聚合物电芯，属于二次电池技术领域。一种聚合物电芯包括负极片、隔膜和正极片，隔膜置于正极片和负极片之间，将正极片和负极片隔离开，其中，所述正极片设置有位于正极片一端的正极头部空箔、位于正极片中部的正极耳位空箔和位于正极片另一端的正极收尾空箔，所述负极片设置有位于负极片一端的负极头部空箔和位于负极片中部的负极耳位空箔。通过此设置改善了电芯的结构，提高了电芯结构的平整度，从而提高电芯不同区域在生产过程的一致性。
Description
技术领域
本实用新型属于二次电池技术领域，涉及一种聚合物电芯。
背景技术
在二次电池体系中，锂电池作为一种可持续发展的能量储存和转换装置，应用领域极为广泛，包括手机、笔记本电脑以及各种便携式设备等。目前主流的锂电池根据外壳包装的不同，主要分为铝壳电池、钢壳电池和聚合物电池；而聚合物电池由于其更高的能量密度以及不受电芯形状的限制，有着非常广阔的应用前景。
随着5G时代的来临，对锂电池性能逐渐提出了更高的要求，如快充技术以及更好的安全性能等，由于传统的卷绕式电芯结构对电芯结构的平整度影响较大，该结构电芯内部极片不同位置寿命的一致性较差，从而影响电芯的电化学性能；此外，传统的电芯结构，极耳设置在电芯头部，虽易于控制正负极耳的中心距，但这种结构的电芯内阻偏大，不能满足大倍率充放电的需求。因此，有很多研究者对其进行了改善。
针对上述问题，一种申请号为CN201711085045.3处于实质审查状态的中国发明专利提出了一种卷绕电芯，包括具有第一集流体的第一极片和具有第二集流体的第二极片，其特征在于，所述第一极片具有空箔段，所述空箔段包括所述第一极片第一次发生弯折的区域，所述第二极片具有第二极片头部段，所述第二极片头部段中的所述第二集流体的两侧均涂覆有活性物质，所述空箔段面向于所述第二极片头部段的一侧未涂覆有活性物质，所述空箔段的起始端与结束端在T方向的投影落在所述第二极片头部段上。上述专利通过正负极片对插的结构，提高了能量密度，同时多极耳的设计可以实现大倍率充放电。但此上述专利的问题在于由于卷绕设备的缺陷，在最内层的正负极片之间，存在三层隔膜，不利于最内层正负极片之间的锂离子传导，且最外层为负极片收尾，出现边电压不良的概率会有所增大。
此外，针对上述问题，一种专利号为ZL201821943936.8的中国发明专利也提出了一种高安全性的锂离子电池，包括正极片、负极片以及间隔设置于所述正极片和所述负极片之间的隔离膜，其特征在于：所述正极片在其3/5~2/3长度处设置有正极极耳，所述负极片在其3/5~2/3长度处设置有负极极耳，所述正极极耳和所述负极极耳不重叠。通过极耳中置的极片结构，可以实现大倍率充放电，但其极片是从料区切割，卷绕过程中容易出现粉尘，引起电芯自放电增大的现象，另外，这种结构的极片卷绕之后，仍然存在极片头部结构不平整的影响。
综上所述，为解决现有技术的缺陷和不足，提出了一种聚合物电芯。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种聚合物电芯。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种聚合物电芯，包括负极片、隔膜和正极片，隔膜置于正极片和负极片之间，将正极片和负极片隔离开，其特征在于，所述正极片设置有位于正极片一端的正极头部空箔、位于正极片中部的正极耳位空箔和位于正极片另一端的正极收尾空箔，所述负极片设置有位于负极片一端的负极头部空箔和位于负极片中部的负极耳位空箔。
在上述的一种聚合物电芯中，所述正极耳位空箔中设置有正极极耳，所述负极耳位空箔设置有负极极耳，所述正极极耳和负极极耳呈平面状设置，且正极极耳和负极极耳的位置不重合。
在上述的一种聚合物电芯中，所述正极极耳位空箔两侧设置有平衡保护胶带，所述负极极耳位空箔两侧设置有平衡保护胶带。
在上述的一种聚合物电芯中，所述的负极极耳设置为镍极耳或铜镀镍极耳。
在上述的一种聚合物电芯中，所述的正极极耳设置为铝极耳。
在上述的一种聚合物电芯中，所述的正极头部空箔长度为0-20mm。
在上述的一种聚合物电芯中，所述负极头部空箔的长度为0-20mm。
在上述的一种聚合物电芯中，所述的正极头部空箔两侧设置有平衡保护胶带，所述负极头部空箔两侧设置有平衡保护胶带，所述正极头部空箔边缘在T方向上的投影，落在负极头部空箔两侧的平衡保护胶带上。
在上述的一种聚合物电芯中，所述正极头部空箔回折后，所述正极头部空箔回折后，在T方向上，正极头部空箔的边缘与正极片上相邻非正极头部空箔区域边缘的距离α≥0。
在上述的一种聚合物电芯中，所述正极头部空箔的边缘和负极头部空箔的边缘之间的距离β＞0。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：改善了电芯的结构，提高了电芯结构的平整度，从而提高电芯不同区域在压力化成阶段的一致性，可降低出现软电芯的风险，提升生产的良率，也可改善电芯极片界面状态的一致性，提升电芯的使用寿命；通过将极耳位置调整到正极片和负极片当中，缩短了电子的迁移路径，降低欧姆内阻，提升电芯的大倍率充放电性能。
附图说明
图1是实施例1的卷绕结构示意图。
图2是实施例2的卷绕结构示意图。
图3是实施例3的卷绕结构示意图。
图4是实施例4的卷绕结构示意图。
图5是图1中A部分的放大示意图。
图中，100、正极片；110、正极头部空箔；120、正极耳位空箔；130、正极收尾空箔；200、隔膜；300、负极片；310、负极头部空箔；320、负极耳位空箔；400、正极极耳；500、负极极耳；600、平衡保护胶带;700、层数省略区域。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1至图4所示，本实用新型包括，一种聚合物电芯，包括负极片300、隔膜200和正极片100，隔膜200置于正极片100和负极片300之间，将正极片100和负极片300隔离开，其特征在于，所述正极片100设置有位于正极片100一端的正极头部空箔110、位于正极片100中部的正极耳位空箔120和位于正极片100另一端的正极收尾空箔130，所述负极片300设置有位于负极片300一端的负极头部空箔310和位于负极片300中部的负极耳位空箔320。
在实施例1、2、3、4中，如图1至图4所示，所述电芯由负极片300、隔膜200和正极片100组成，通过隔膜200将正极片100和负极片300完全隔离开，从头部开始按照一定的结构要求卷绕而成，此外，如图中的层数省略区域700所示，为方便绘图，省略了一定的卷绕层数，其中，正极片100上设置了正极头部空箔110、正极耳位空箔120和正极收尾空箔130，负极片300上设置了负极头部空箔310和位于负极耳位空箔320。通过此设置，可改善电芯的结构，提高电芯结构的平整度，从而提高电芯不同区域在压力化成阶段的一致性，可降低出现软电芯的风险，提升生产的良率，也可改善电芯极片界面状态的一致性，提升电芯的使用寿命。
优选地，所述正极耳位空箔120中设置有正极极耳400，所述负极耳位空箔320设置有负极极耳500，所述正极极耳400和负极极耳500呈平面状设置，且正极极耳400和负极极耳500的位置不重合。其中，可将正极耳空箔位于距离正极片100内侧端部的长度为正极片100敷料长度的1/10~9/10处，负极耳位空箔320位于距离负极片300内侧端部的长度为负极片300敷料长度的1/10~9/10处，以实现较好的效果。
通过此设置，将正极极耳400和负极极耳500的位置分别调整到了正极片100和负极片300当中，缩短了电子的迁移路径，降低了欧姆内阻，提升电芯的大倍率充放电性能。
此外，正极极耳400和负极极耳500的位置关系可根据不同客户对于极耳位置的要求，具体设计电芯的结构，其中，存在以下四种方案：
在实施例1中，如图1所示，将正极极耳400和负极极耳500分别设置在正极片100和的负极片300的奇数层上，正极极耳400相对负极极耳500设置在左侧，负极极耳500相对正极极耳400设置在右侧。
在实施例2中，如图2所示，相比实施例2，通过调整正极片100和负极片300的长度，调整极耳位置，将负极极耳500相对正极极耳400设置在左侧，正极极耳400相对负极极耳500设置在右侧。
在实施例3中，如图3所示，根据客户要求：如某一款电芯设计的过程中为了发挥更好的性能，将极耳设计在偶数层，将正极极耳400和负极极耳500分别设置在正极片100和的负极片300的偶数层上，并将正极极耳400相对负极极耳500设置在左侧，负极极耳500相对正极极耳400设置在右侧。
在实施例4中，如图4所示，相比实施例3，通过调整正极片100和负极片300的长度，调整极耳位置，将负极极耳500相对正极极耳400设置在左侧，正极极耳400相对负极极耳500设置在右侧。
当然，以上四种方案均可实现将正极极耳400和负极极耳500的位置分别调整到正极片100和负极片300当中，但本实用新型不局限于上述四种方案。
优选地，如图1所示，所述正极极耳位空箔120两侧设置有平衡保护胶带600，所述负极极耳位空箔320两侧设置有平衡保护胶带600，可弥补卷绕过程中部分弯折区域结构不平整的风险。此外，负极极耳位空箔320，所垂直对应的正极片100区域表面通常也贴附有平衡保护胶带，以避免发生析锂，产生安全隐患。
优选地，所述的正极头部空箔110长度为0-20mm，所述负极头部空箔310的长度为0-20mm，可根据需要进行调整。
优选地，所述的正极极耳400为铝极耳，正极电位高，铝表面能形成致密的氧化膜，在高电位的情况下不容易被腐蚀。
优选地，所述负极极耳500为镍极耳或铜镀镍极耳，镍和铜镀镍材质电阻小，耐腐蚀，焊接容易，便于加工。
优选地，如图5所示，所述的正极头部空箔110两侧设置有平衡保护胶带600，所述负极头部空箔310两侧设置有平衡保护胶带600,所述正极头部空箔110边缘在T方向上的投影，落在负极头部空箔310两侧的平衡保护胶带600上。既可以避免正极头部空箔110边缘出现毛刺的情况下，刺穿隔膜后与负极片直接接触，发生短路；也可与正极头部空箔110两侧的平衡保护胶带600在厚度方向叠加，弥补结构的不平整。
优选地，如图5所示，所述正极头部空箔110回折后，在T方向上，正极头部空箔110的边缘与正极片100上相邻非正极头部空箔110区域边缘的距离α≥0，使正极头部空箔110尽量不与正极片100上非正极头部空箔110的区域重叠，避免增加额外的厚度，保证结构更为平整。
优选地，如图5所示，所述正极头部空箔110的边缘和负极头部空箔310的边缘之间的距离β＞0，以保证正极头部空箔110边缘在T方向上的投影，落在负极头部空箔310两侧的平衡保护胶带600上。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种聚合物电芯，包括负极片、隔膜和正极片，隔膜置于正极片和负极片之间，将正极片和负极片隔离开，其特征在于，所述正极片设置有位于正极片一端的正极头部空箔、位于正极片中部的正极耳位空箔和位于正极片另一端的正极收尾空箔，所述负极片设置有位于负极片一端的负极头部空箔和位于负极片中部的负极耳位空箔。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述正极耳位空箔中设置有正极极耳，所述负极耳位空箔设置有负极极耳，所述正极极耳和负极极耳呈平面状设置，且正极极耳和负极极耳的位置不重合。
3.根据权利要求2所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述正极片极耳位空箔两侧设置有平衡保护胶带，所述负极片极耳位空箔两侧设置有平衡保护胶带。
4.根据权利要求3所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述的负极极耳设置为镍极耳或铜镀镍极耳。
5.根据权利要求3所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述的正极极耳设置为铝极耳。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述的正极头部空箔长度为0-20mm。
7.根据权利要求1所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述负极头部空箔的长度为0-20mm。
8.根据权利要求1所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述的正极头部空箔两侧设置有平衡保护胶带，所述负极头部空箔两侧设置有平衡保护胶带,所述正极头部空箔边缘在T方向上的投影，落在负极头部空箔两侧的平衡保护胶带上。
9.根据权利要求8所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述正极头部空箔回折后，在T方向上，正极头部空箔的边缘与正极片上相邻非正极头部空箔区域边缘的距离α≥0。
10.根据权利要求8所述的一种聚合物电芯，其特征在于，所述正极头部空箔的边缘和负极头部空箔的边缘之间的距离β＞0。
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