CN212062614U - 卷绕式电芯及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕式电芯，包括第一极片及第二极片；第一极片与第二极片极性相反；该卷绕式电芯还包括第一极耳、第二极耳以及第三极耳；第一极耳与第二极耳设置在第一极片上；第三极耳设置在第二极片上。第一极耳、第二极耳以及第三极耳均设有极耳胶层，极耳胶层厚度沿其长度方向从中间向两侧减小；第一极耳与第二极耳设置的极耳胶层部分重叠。此外本实用新型还公开了一种锂离子电池，包括上述所述的卷绕式电芯、电池外壳以及电解液。本实用新型通过改变极耳胶层形状以及极耳位置缩小极耳间距，从而达到节约电池宽度空间的目的，并且能够提高封合可靠性。

Description

卷绕式电芯及锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种卷绕式电芯及锂离子电池。

背景技术

软包装锂离子电池具有质量比能量高、安全性能好、制备简单、成本低且外型可根据顾客要求进行设计等优点，使其在数码、蓝牙、可穿戴等领域得到了广泛的应用。

近年来，人们对锂离子电池充放电倍率提出了越来越高的要求，因此急需开发出高倍率、高比能量、快充型的锂离子电池。现在技术中，通常从电芯结构出发提升电池大倍率放电，即电芯采用多极耳卷绕结构或叠片结构。由于叠片电芯是将正负极极片和隔膜对位堆叠而成，工序复杂，耗时常，因此在数码产品中逐渐被多极耳卷绕所取代。

对于电池结构而言，电极极片的个数和位置很重要，增加极耳个数和合适的极耳位置能有效降低电池的欧姆内阻，减小极片极化，减少电池大倍率放电时产热问题，从而提升锂离子电池的高倍率放电能力，延长电池的使用寿命。

通常多极耳电池极片一般设置有四个以上的极耳，但四个以上的极耳引出挤占了大部分电池宽度方向的空间，并且较窄的电池无法放置四个以上的极耳。其次四个以上的极耳封合难度大,封头容易封到极耳,从而引起漏液。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：改变极耳胶层形状以及极耳经卷绕后的位置缩小极耳间距，从而达到节约电池宽度空间的目的，并且能够提高封合可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种卷绕式电芯，包括第一极片及第二极片；所述第一极片与所述第二极片极性相反；其特征在于，所述卷绕式电芯还包括第一极耳、第二极耳以及第三极耳；所述第一极耳与所述第二极耳设置在所述第一极片上；所述第三极耳设置在所述第二极片上；所述第一极耳、所述第二极耳以及所述第三极耳均设有极耳胶层，用于保护所述第一极耳、第二极耳以及第三极耳；所述极耳胶层厚度沿其长度方向从中间向两侧减小；所述第一极耳与所述第二极耳设置的极耳胶层部分重叠。

在一些实施例中，所述第一极耳与第二极耳设置的极耳胶层部分重叠的重叠厚度之和不大于所述极耳胶层的最大厚度。

在一些实施例中，所述第一极片与所述第二极片经卷绕后所述第一极耳与所述第二极耳位置相邻。

在一些实施例中，所述极耳胶层上设有封印槽，所述封印槽不与第一极耳和第二极耳接触。

在一些实施例中，所述第一极耳与第二极耳共同设置在一个封印槽内，所述封印槽用于封合所述第一极耳与第二极耳。

此外，本实用新型还提供了一种锂离子电池，包括上述所述的卷绕式电芯、电池外壳以及电解液；所述卷绕式电芯安装在所述电池外壳内；所述电解液注入在安装有所述卷绕式电芯的所述电池外壳内。

在一些实施例中，所述电池外壳为铝塑膜。

根据本实用新型的有益效果为：卷绕式电芯设有第一极片与第二极片，第一极片上设置第一极耳与第二极耳，第二极片上设置第三极耳。第一极片与第二极片经卷绕后第一极耳与第二极耳的极耳胶层部分重叠，且极耳胶层的宽度沿其长度方向从中间向两侧减小。这样的设置可以缩小极性相同的两个相邻极耳的间距，节约宽度空间，有利于线路板布线。此外，两个相邻的极性相同的极耳设置的极耳胶层部分重叠，该极耳胶层重叠设置不会产生高度差有利于封装平整度的控制，提高封合可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的锂离子电池正面示意图。

图2是本实用新型一实施提供的电芯极片示意图。

图3是本实用新型一实施例提供的极耳胶层示意图。

图4是本实用新型一实施例提供的锂离子电池部分俯视图。

图5是本实用新型一实施例提供的锂离子电池设有封印槽的示意图。

图6是本实用新型一个实施例提供的具体电芯极片示意图。

图7是根据本实用新型一个实施例提供的电芯极片进行封装后的锂离子电池示意图。

图8是本实用新型另一个实施例提供的具体电芯极片示意图。

图9是根据本实用新型另一个实施例提供的电芯极片进行封装后的锂离子电池示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、第一极耳；2、第二极耳；3、第三极耳；4、极耳胶层；41、重叠部分；5；封印槽；10、第一极片；20、第二极片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为了便于说明，如图3-4所示，X方向为极耳胶层的厚度方向，Y方向为极耳胶层的长度方向。

在相关技术中，为了提高锂离子软包电池性能，一般的锂离子电芯通常通过增加极耳数量达到降低电池内阻的目的。然而，通过增加极耳的电池结构就会面临一个问题：多极耳的设置挤占了大量的电池空间，并且极耳设置的位置较为分散，需要多次进行封合才能保证电池的安全性。因此本实用新型提出一种卷绕式电芯，通过针对极耳胶层和极耳位置的设置，提高电池内部空间利用率，并且通过改变极耳胶层的形状和极片经卷绕后届极耳的位置提高极耳封合的可靠性。

本实用新型提供了一种卷绕式电芯。如图1-2所示，卷绕式电芯包括第一极片10以及第二极片20，并且卷绕式电芯包括第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3。其中第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3均设有极耳胶层4。并且第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3设置在该电芯的同一侧。第一极耳1与第二极耳2设置在第一极片10上，并且分别设置在第一极片10的两端。第三极耳3设置在第二极片20上。

在一些实施例中，第一极片10与第二极片20极性相反，例如如果第一极片10为正极片则第二极片20为负极片，反之亦然。第一极耳1与第二极耳2的极性与第一极片10的极性相同；第三极耳3的极性与第二极片20极性相同。具体地，如果第一极片10为正极片，则第一极耳1与第二极耳2均为正极耳；如果第一极片10为负极片，则第一极耳1与第二极耳2为负极耳。在卷绕式电芯中，第一极片10与第二极片20经卷绕后，第一极耳1与第二极耳2的位置相邻。也就是说，在卷绕式电芯中，设置在第一极片10上的两个极耳在卷绕后，其在卷绕式电芯上的位置相邻。

此外，虽然说第一极耳1与第二极耳2与第一极片10的极性相同；第三极耳3与第二极片20的极性相同。但本实用新型不限定具体哪个极耳设置在第一极片10上还是第二极片20上。具体地，第二极耳2与第三极耳3设置在第一极片10上；第一极耳1设置在第二极片20上也是本实用新型的一种实施例。因此在第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3中，任意两个极耳设置在第一极片10上并且均与第一极片10的极性相同，并且另外一个极耳设置在第二极片20上并且另一个极耳的极性与第二极片20极性相同。

如上述所述，在一些实施例中，从卷绕式电芯上看。如果针对电芯同一侧的第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3依次按顺序排列，那么极耳极性有以下两种情况，一是第一极耳1与第二极耳2极性相同，第三极耳3与第一极耳1和第二极耳2的极性不同；二是第二极耳2与第三极耳3极性相同，第一极耳1与第二极耳2和第三极耳3的极性不同。如图1所示，就是第一种情况所述的极耳排布情况。此外，在一些实施例中，如果在电芯同一侧不是按照顺序排列，而是按照第一极耳1、第三极耳3以及第二极耳2依次排列的话，那么也出现以下两种情况，一是第一极耳1与第三极耳3极性相同，第二极耳2与第一极耳1和第三极耳3的极性不同；二是第二极耳2与第三极耳3极性相同，第一极耳1与第二极耳2和第三极耳3的极性不同。由上述可知，针对第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3的排列顺序不是固定的，但是可以确定的是，无论哪种排列方式，相邻的两个极耳的极性是相同的，并且与另外一个单独的极耳的极性不同甚至相反。因此本实用新型不限定极耳的排列顺序和方式，仅仅限定极耳哪两个极耳设置在第一极片10上，另外一个极耳设置第二极片20上。

如图3所示，设置在极耳上的极耳胶层4厚度沿其长度方向上从中间向两侧减小。针对极耳胶层4的安装方式，本实用新型不做限定，但可以想到的是无论是在极耳焊接到极片上然后在安装极耳胶层4最后在进行卷绕形成电芯；还是在极片进行卷绕后再在极耳上进行设置极耳胶层4均可以应用在本实用新型安装极耳胶层4当中。

如图1与图4所示，以第一极耳1与第二极耳2作为设置在第一极片10上为例，可知第一极耳1与第二极耳2的极性相同，并且在进行极片卷绕或者封装后，第一极耳1与第二极耳2设置的极耳胶层4部分重叠，换句话说，极性相同的两个极耳的极耳胶层4部分重叠。并且第一极耳1与第二极耳2设置的极耳胶层4部分重叠的重叠部分41沿极耳胶层4宽度方向上的厚度之和不大于极耳胶层4沿其宽度方向上的的最大厚度，换句话说，极性相同的两个极耳的极耳胶层4部分重叠的重叠厚度之和不大于极耳胶层4的最大厚度。以上方案是本实用新型的最优解。在一些实施例中，如果极性相同的极耳设置的极耳胶层4部分重叠的重叠部分41可以稍微比极耳胶层4的最大厚度厚一点。因为极耳胶层4属于胶材质，这类的胶材质加热后会融化，因此在电芯进行封装后（即在进行设置封合工艺时）会对极耳胶层4进行加热使其融化从而进行压平工艺，保证电芯的平面度。所以只要电芯封装各区域保证极耳胶比例合适即可，并不需要各重叠区域与极耳胶层4一样厚。这样的设置可以缩小极性相同的两个相邻极耳的间距，节约宽度空间，有利于线路板布线。同时，这样的设置还保证了封装时极耳的平整度，提高了封装可靠性。

如图5所示，该实施例是以第一极耳1与第二极耳2设置在第一极片10上进行相关设置。极耳胶层4上设有封印槽5，该封印槽5不与第一极耳1和第二极耳2接触。第一极耳1与第二极耳2设置的极耳胶层4部分重叠后，在通过热压工艺在铝塑膜（电池外壳）和极耳上进行热压融合，进而形成一个封印槽5（也加压印或者叫封合区）。第一极耳1与第二极耳2一同设置在一个封印槽5内，换句话说，在进行铝塑膜（电池外壳）与极耳进行热压工艺时，只采用一次热压工艺针对第一极耳1与第二极耳2一同进行封合，保证第一极耳1与第二极耳2上只形成一个封印槽5，降低了极耳封合难度，减少了多余的工艺操作。因此，在一些实施例中，两个极性相同相邻极耳设置在一个封印槽5内。并且封印槽5设置的位置是在极耳胶层4区域上，不与第一极片10上设置的两个极耳接触。封印槽5用于封合所述第一极耳1与第二极耳2。

一般情况下，极耳先焊接到极片上，在经过卷绕形成电芯。因此，针对本实用新型中的第一极耳1、第二极耳2以及第三极耳3设置的位置来看可以分为以下两种情况。

第一种情况，如图6-7所示，在电芯中设有两个负极耳，一个正极耳。两个负极耳分别设置在负极片同一侧的两端，正极耳设置在正极片上。并且，正负极耳上均设有极耳胶层4。在经过卷绕后，负极耳上的极耳胶层4部分重叠，也就是说，这两个负极耳为本实用新型中的相邻极性相同的两个极耳，正极耳则为另一个极耳。两个负极耳在进行铝塑膜封装时共用一个封印槽5。

第二种情况，如图8-9所示，在电芯中设有两个正极耳，一个负极耳。两个正极耳分别设置在正极片同一侧的两端，负极耳设置在负极片上。并且，正负极耳上均设有极耳胶层4。在经过卷绕后，正极耳上的极耳胶层4部分重叠，也就是说，这两个正极耳为本实用新型中的相邻极性相同的两个极耳，负极耳则为另一个极耳。两个正极耳在进行铝塑膜封装时共用一个封印槽5。

本实用新型还提出了一种锂离子电池，锂离子电池包括了卷绕式电芯，电池外壳以及电解液。卷绕式电芯安装在电池外壳内。电解液注入在安装有卷绕式电芯的电池外壳内。本锂离子电池针对软包电池，因此电池外壳一般选择铝塑膜。当然本实用新型对于电池外壳的选择不限于铝塑膜。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种卷绕式电芯，包括第一极片及第二极片；所述第一极片与所述第二极片极性相反；其特征在于，所述卷绕式电芯还包括第一极耳、第二极耳以及第三极耳；所述第一极耳与所述第二极耳设置在所述第一极片上；所述第三极耳设置在所述第二极片上；所述第一极耳、所述第二极耳以及所述第三极耳均设有极耳胶层，用于保护所述第一极耳、第二极耳以及第三极耳；所述极耳胶层厚度沿其长度方向从中间向两侧减小；所述第一极耳与所述第二极耳设置的极耳胶层部分重叠。

2.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设置的极耳胶层部分重叠的重叠厚度之和不大于所述极耳胶层的最大厚度。

3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片与所述第二极片经卷绕后所述第一极耳与所述第二极耳位置相邻。

4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述极耳胶层上设有封印槽，所述封印槽不与第一极耳和第二极耳接触。

5.根据权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极耳与第二极耳共同设置在一个封印槽内，所述封印槽用于封合所述第一极耳与第二极耳。

6.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的卷绕式电芯、电池外壳以及电解液；所述卷绕式电芯安装在所述电池外壳内；所述电解液注入在安装有所述卷绕式电芯的所述电池外壳内。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池外壳为铝塑膜。

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