CN212380440U - 卷绕式电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卷绕式电芯及包括此卷绕式电芯的电池。卷绕式电芯包括彼此堆叠地共同卷绕设置的第一极片与第二极片，第一极片包括第一集流体及涂覆于第一集流体表面的第一活性物质，第二极片包括第二集流体及与第二集流体电性连接的第二极耳，第一极片正对第二极耳的位置处设有缺口，缺口贯穿第一活性物质及第一集流体。本申请提供的卷绕式电芯通过在与第二极耳正对的第一极片上设置缺口，减低了卷绕式电芯的析锂风险。

Description

卷绕式电芯及电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种卷绕式电芯及电池。

背景技术

锂离子电池的电芯一般由正极极片、负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔膜层叠或者卷绕而成，阴极极耳和阳极极耳分别焊接于阴极极片、阳极极片。卷绕式电芯在使用过程中，存在析锂的现象，例如阴极极片上的活性物质游离扩散至对位的阳极极耳上而出现析锂现象，容易造成隔膜的破损，导致卷绕式电芯的短路。

实用新型内容

基于上述卷绕式电芯存在析锂风险，而导致卷绕式电芯短路的问题，本申请提供了一种卷绕式电芯，在与第二极耳正对的第一极片上设置缺口，以去除与第二极耳正对的第一极片上的活性物质，从而减低了卷绕式电芯的析锂风险。本申请还提供一种包括此卷绕式电芯的电池。

第一方面，本申请提供了一种卷绕式电芯。卷绕式电芯包括彼此堆叠地共同卷绕设置的第一极片与第二极片，所述第一极片包括第一集流体及涂覆于所述第一集流体表面的第一活性物质，所述第二极片包括第二集流体及与所述第二集流体电性连接的第二极耳，所述第一极片正对所述第二极耳的位置处设有缺口，所述缺口贯穿所述第一活性物质及所述第一集流体。

在一种实施方式中，在所述卷绕式电芯的宽度方向上，所述缺口的宽度大于或等于所述第二极耳的宽度，且所述缺口在所述第二集流体上的投影覆盖至少部分所述第二极耳在所述第二集流体上的投影。

在一种实施方式中，所述第一极片还包括与所述第一集流体电性连接的第一极耳，所述缺口包括间隔设置的第一缺口及第二缺口，所述第一缺口与所述第二缺口分别位于所述第二极耳相背设置的两侧。

在一种实施方式中，所述第一极片还设有与所述缺口间隔设置的第一收容凹槽，所述第一收容凹槽自所述第一活性物质的表面朝向所述第一集流体的一侧凹陷，且部分所述第一极耳收容于所述第一收容凹槽。

在一种实施方式中，所述第一极片还设有第一对位凹槽，所述第一对位凹槽自所述第一活性物质的表面朝向所述第一集流体的一侧凹陷，且所述第一对位凹槽与所述第一收容凹槽分别位于所述第一集流体相背设置的两侧。

在一种实施方式中，所述第一极片还包括第一绝缘层及与所述第一绝缘层相背设置的第二绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第一极耳远离所述第一集流体的一侧，且连接所述第一极耳两端的第一活性物质；

所述第二绝缘层位于所述第一集流体远离所述第一极耳的一侧，部分所述第二绝缘层收容于所述第一对位凹槽，且所述第二绝缘层连接所述第一极耳两端的第一活性物质。

在一种实施方式中，所述第二极片还包括涂覆于所述第二集流体表面的第二活性物质，所述第二极片设有第二收容凹槽，所述第二收容凹槽自所述第二活性物质的表面朝向所述第二集流体的一侧凹陷，且部分所述第二极耳收容于所述第二收容凹槽。

在一种实施方式中，所述第二极片还设有第二对位凹槽，所述第二对位凹槽自所述第二活性物质的表面朝向所述第二集流体的一侧凹陷，且所述第二对位凹槽与所述第二收容凹槽分别位于所述第二集流体相背设置的两侧。

在一种实施方式中，所述第一极片为阴极极片，所述第二极片为阳极极片；所述卷绕式电芯还包括隔膜，所述隔膜位于所述第一极片与所述第二极片之间。

第二方面，本申请还提供一种电池。电池包括壳体及如上所述的卷绕式电芯，所述卷绕式电芯安装于所述壳体。

在本申请实施例中，通过在第一极片上形成与第二极片的第二极耳正对设置的缺口，一方面，去除了与第二极耳对应位置第一极片上的第一活性物质，避免了第二极耳对位的第一活性物质游离扩散至第二极耳处，降低卷绕式电芯析锂的风险，从而减低了卷绕式电芯的短路风险；另一方面，缺口能够通过贯穿模切的方法形成，避免对第一极片的边缘造成损伤，有效地保证了第一活性物质的剥离强度，从而有利于保证电池的循环性能和能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的卷绕式电芯的结构示意图；

图2是图1所示卷绕式电芯内部的卷绕结构图；

图3是图2所示第一极片在展开状态时的结构示意图；

图4是图2所示第二极片在展开状态时的结构示意图；

图5是图2所示A部分结构的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的卷绕式电芯的结构示意图。本申请实施例提供一种电池。电池能够为应用此电池的电子设备提供能源。电池可以为但不仅限于锂电池。

电池包括卷绕式电芯100及壳体。卷绕式电芯100由正极极片与负极极片卷绕而成。壳体可以是但不仅限于铝壳。壳体位于卷绕式电芯100的周边，以避免卷绕的正极极片与负极极片分散，从而保证卷绕式电芯100的可靠性。

请参阅图2，图2是图1所示卷绕式电芯100内部的卷绕结构图。卷绕式电芯100包括彼此堆叠地共同卷绕设置的第一极片10与第二极片20。第一极片10与第二极片20间隔设置。其中，在本申请实施例中，以第一极片10为阴极极片，第二极片20为阳极极片为例来进行描写。在其他实施方式中，第一极片10也能够为阳极极片，第二极片20为阴极极片，本申请并不限定。

在一种实施方式中，卷绕式电芯100还包括隔膜30。隔膜30位于第一极片10与第二极片20之间。隔膜30能够隔离第一极片10与第二极片20。可以理解的，卷绕式电芯100为第一极片10、第二极片20与隔膜30共同卷绕而成。

在本申请实施例中，隔膜30用于隔离第一极片10与第二极片20，避免第一极片10与第二极片20电接触，从而保证卷绕式电芯100的电学性能。

请一并参阅图2至图4，图3是图2所示第一极片10在展开状态时的结构示意图；图4是图2所示第二极片20在展开状态时的结构示意图。第一极片10包括第一集流体11及涂覆于第一集流体11表面的第一活性物质12。第二极片20包括第二集流体21及涂覆于第二集流体21表面的第二活性物质22。第二极片20还包括与第二集流体21电性连接的第二极耳23。第一极片10正对第二极耳23的位置处缺口110。缺口110贯穿第一活性物质12及第一集流体11。

如图2所示，第二极耳23与缺口110正对设置。可以理解的，第二极耳23与缺口110正对设置，表示第二极耳23在第二集流体21上的投影与缺口110在第二集流体21上的投影至少部分重叠。

其中，图3a与图3b分别表示第一极片10相背设置两面的俯视图。第一极片10相背设置的第一面101与第二面102均涂覆有第一活性物质12。缺口110自第一面101贯穿至第二面102，以贯穿第一活性物质12及第一集流体11。可以理解的，第一极片10上的缺口110并非从第一极片10的宽度上整个切掉，只是切除与第二极耳23正对设置的部分第一集流体11和第一活性物质12，以保证缺口110两端第一极片10的连续性。

在一种实施方式中，第一极片10上形成的缺口110采用贯穿模切的方法，通过切除与第二极耳23正对设置的部分第一活性物质12及部分第一集流体11，以使第一极片10形成于第二极耳23正对设置的缺口110。采用模切贯穿的方法形成缺口110，相比传统技术通过机械清洗、热敏发泡胶等方式形成凹槽，不仅工艺简单，降低生产成本，而且贯穿模切工艺在切口周围的极片都会用夹板夹住，冲切对极片造成的损伤小，减轻了在第一极片10上形成凹槽时，对凹槽边缘的第一极片10造成的损伤，从而有效地保证了第一活性物质12的剥离强度。

在本申请实施例中，通过在第一极片10上形成与第二极片20的第二极耳23(阳极极耳)正对设置的缺口110，一方面，去除了与第二极耳23对应的第一极片10上的第一活性物质12(阴极活性物质)，避免了第二极耳23对位的第一活性物质12游离扩散至第二极耳23处而堆积于第二极耳23，降低卷绕式电芯100析锂的风险，从而减低了卷绕式电芯100的短路风险；另一方面，缺口110能够通过贯穿模切的方法形成，避免对第一极片10的边缘造成损伤，有效地保证了第一活性物质12的剥离强度，从而有利于保证电池的循环性能和能量密度。

在一种实施方式中，在卷绕式电芯100的宽度方向上，缺口110的宽度大于或等于第二极耳23的宽度，且缺口110在第二集流体21上的投影覆盖至少部分第二极耳23在第二集流体21上的投影。

如图2所示，卷绕式电芯100的宽度方向上，缺口110的宽度用W1标识，第二极耳23的宽度用W2标识。在本申请实施例中，以缺口110的宽度大于第二极耳23的宽度为例来进行描写。

在此实施方式中，在卷绕式电芯100的宽度方向上，缺口110的宽度大于或等于第二极耳23的宽度，使得第一极片10上与第二极耳23正对设置的部分均不设第一集流体11，进一步地降低了卷绕式电芯100析锂的风险，从而减低了卷绕式电芯100的短路风险。

请继续一并参阅图2及图3，第一极片10还包括与第一集流体11电性连接的第一极耳13。缺口110包括间隔设置的第一缺口111及第二缺口112。第一缺口111与第二缺口112分别位于第二极耳23相背设置的两侧。

可以理解的，卷绕式电芯100通过第一极片10与第二极片20共同卷绕而成，使得最终卷绕而成的第一极片10与第二极片20在厚度方向上堆叠设置，也即在厚度方向上位于第二极片20中的第二极耳23的上下两侧均设有第一极片10。当第一极片10处于展平状态时，第一缺口111与第二缺口112分别位于第一极耳13的两端，使得最终卷绕而成的卷绕式电芯100中的第一缺口111与第二缺口112分别位于第二极耳23的上下两侧。

在本申请实施例中，缺口110包括位于第一极耳13两端的第一缺口111及第二缺口112，使得最终卷绕而成的卷绕式电芯100分别位于第二极耳23相背设置的两侧，从而避免位于第二极耳23上下两侧的对位第一活性物质12游离至第二极耳23，进一步地减少了第一活性物质12(阴极活性物质)游离扩散至对位的第二极耳23(阳极极耳)处，进一步地降低电池发生析锂的风险，从而进一步地减低了卷绕式电芯100短路的风险。

在一种实施方式中，第一极片10还设有与缺口110间隔设置的第一收容凹槽14。第一收容凹槽14自第一活性物质12的表面朝向第一集流体11的一侧凹陷，且部分第一极耳13收容于第一收容凹槽14。

如图3a所示，第一收容凹槽14自第一面101凹陷至第一集流体11。可以理解的，第一集流体11为第一收容凹槽14底部的槽壁。其中，第一极耳13焊接于第一收容凹槽14内，以使第一极耳13电连接第一集流体11。

在本申请实施例中，第一极耳13收入于第一极片10设置的第一收容凹槽14内，使得第一极耳13嵌入第一收容凹槽14，从而一定程度上减少了第一极耳13厚度对卷绕式电芯100整体厚度的影响，有利于提高卷绕式电芯100的能量密度。

在一种实现方式中，第一极片10上的第一收容凹槽14可通过激光清洗、机械清洗或发泡胶清洗将第一活性物质12的对应部分去除以露出第一集流体11而形成。在另一种实现方式中，第一收容凹槽14可通过涂布第一活性物质12的浆料之前预置热敏型发泡胶纸在第一集流体11上、之后涂布并干燥第一活性物质12的浆料以形成第一活性物质12且在干燥第一活性物质12的浆料时热敏型发泡胶纸从第一集流体11上剥离形成。在其他实现方式中，第一收容凹槽14可通过在涂布第一活性物质12的浆料之前预涂发泡浆料在第一集流体11上并干燥、之后涂布并干燥第一活性物质12浆料以形成第一膜片且在干燥第一膜片浆料时干燥的发泡浆料从第一集流体11上剥离形成。也即，本申请对形成第一收容凹槽14的工艺并不限定。

进一步地，第一极片10还设有第一对位凹槽15。第一对位凹槽15自第一活性物质12的表面朝向第一集流体11的一侧凹陷，且第一对位凹槽15与第一收容凹槽14分别位于第一集流体11相背设置的两侧。

如图3b所示，第一对位凹槽15自第二面102凹陷至第一集流体11。可以理解的，第一集流体11为第一对位凹槽15底部的槽壁。其中，第一对位凹槽15采用的工艺能够参阅前述形成第一收容凹槽14的工艺，在此不再赘述。可以理解的，第一集流体11设有第一活性物质12的空白区，且第一极耳13位于此空白区。

在本申请实施例中，在第一极片10上设有与第一收容凹槽14相背设置的第一对位凹槽15，使得第一集流体11设有第一活性物质12的空白区，从而有利于第一极耳13通过超声焊接于第一收容凹槽14内。

请继续参阅图4，第二极片20设有第二收容凹槽24。第二收容凹槽24自第二活性物质22的表面朝向第二集流体21的一侧凹陷，且部分第二极耳23收容于第二收容凹槽24。

其中，其中，图4a与图4b分别表示第二极片20相背设置两面的俯视图。第二极片20相背设置的第三面201与第四面202均涂覆有第二活性物质22。第二收容凹槽24自第三面201凹陷至第二集流体21。可以理解的，第二集流体21为第二收容凹槽24底部的槽壁。第二极耳23焊接于第二收容凹槽24内，以使第二极耳23电连接第二集流体21。第二收容凹槽24采用的工艺能够参阅前述形成第一收容凹槽14的工艺，在此不再赘述。

在本申请实施例中，第二极耳23收入于第二极片20设置的第二收容凹槽24内，使得第二极耳23嵌入第二收容凹槽24，从而一定程度上减少了第二极耳23厚度对卷绕式电芯100整体厚度的影响，有利于提高卷绕式电芯100的能量密度。

其中，第二极片20还设有第二对位凹槽25。第二对位凹槽25自第二活性物质22的表面朝向第二集流体21的一侧凹陷，且第二对位凹槽25与第二收容凹槽24分别位于第二集流体21相背设置的两侧。

如图4b所示，第二对位凹槽25自第四面202凹陷至第二集流体21。可以理解的，第二集流体21为第二对位凹槽25底部的槽壁。可以理解的，第二集流体21设有第二活性物质22的空白区，空白区的第二集流体21相背设置的两面均未涂覆第二活性物质22，且第二极耳23位于此空白区。

在本申请实施例中，在第二极片20上设有与第二收容凹槽24相背设置的第二对位凹槽25，使得第二集流体21设有第二活性物质22的空白区，从而有利于第二极耳23通过超声焊接于第二收容凹槽24内。

可以理解的，在第二极耳23远离第二集流体21的一侧、及第二集流体21远离第二极耳23的一侧均设有绝缘层，以避免第二极耳23及第二集流体21裸露在外，从而防止卷绕式电芯100的短路现象。

如图4所示，第二极片20上并未设置与第一极耳13正对设置的缺口。在本申请实施例中，以第二极片20位阳极极片为例来进行描写，第一极耳13为阴极极耳，由于阴极极耳无析锂的风险，在与第一极耳13(阴极极耳)对位处的第一极片10无需设置缺口从而简化了第一极片10的工艺制程。在其他实施例中，在与第一极耳13正对设置的第二极片20上也能够设置缺口，本申请并不限定。

进一步地，请参阅图5，图5是图2所示A部分结构的放大结构示意图。在一种实施方式中，第一极片10还包括第一绝缘层16。第一绝缘层16位于第一极耳13远离第一集流体11的一侧，且连接第一极耳13两端的第一活性物质12。

在本申请实施例中，第一绝缘层16位于第一极耳13远离第一集流体11的一侧，也即第一绝缘层16位于第一极耳13的表面，避免第一极耳13裸露在外，从而防止卷绕式电芯100的短路现象。并且，第一绝缘层16连接第一极耳13两端的第一活性物质12，避免第一收容凹槽14的设置而损伤第一活性物质12的剥离强度，以增强第一活性物质12的剥离强度，从而保证第一极片10的完整性。

其中，第一绝缘层16能够为绝缘胶布，不仅起到绝缘的作用，也可以将第一极耳13固定于第一集流体11上，提高卷绕式电芯100的可靠性。

第一极片10还包括与第一绝缘层16相背设置的第二绝缘层17。第二绝缘层17位于第一集流体11远离第一极耳13的一侧。部分第二绝缘层17收容于第一对位凹槽15，且第二绝缘层17连接第一极耳13两端的第一活性物质12。

在本申请实施例中，第二绝缘层17位于第一集流体11远离第一极耳13的一侧，避免第一集流体11裸露在外，从而防止卷绕式电芯100的短路现象。并且，第二绝缘层17连接第一极耳13两端的第一活性物质12，避免第一对位凹槽15的设置而损伤第一活性物质12的剥离强度，以增强第一活性物质12的剥离强度，从而保证第一极片10的完整性。

以上对本申请实施方式进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种卷绕式电芯，其特征在于，包括彼此堆叠地共同卷绕设置的第一极片与第二极片，所述第一极片包括第一集流体及涂覆于所述第一集流体表面的第一活性物质，所述第二极片包括第二集流体及与所述第二集流体电性连接的第二极耳，所述第一极片正对所述第二极耳的位置处设有缺口，所述缺口贯穿所述第一活性物质及所述第一集流体。

2.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，在所述卷绕式电芯的宽度方向上，所述缺口的宽度大于或等于所述第二极耳的宽度，且所述缺口在所述第二集流体上的投影覆盖至少部分所述第二极耳在所述第二集流体上的投影。

3.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片还包括与所述第一集流体电性连接的第一极耳，所述缺口包括间隔设置的第一缺口及第二缺口，所述第一缺口与所述第二缺口分别位于所述第二极耳相背设置的两侧。

4.如权利要求3所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片还设有与所述缺口间隔设置的第一收容凹槽，所述第一收容凹槽自所述第一活性物质的表面朝向所述第一集流体的一侧凹陷，且部分所述第一极耳收容于所述第一收容凹槽。

5.如权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片还设有第一对位凹槽，所述第一对位凹槽自所述第一活性物质的表面朝向所述第一集流体的一侧凹陷，且所述第一对位凹槽与所述第一收容凹槽分别位于所述第一集流体相背设置的两侧。

6.如权利要求5所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片还包括第一绝缘层及与所述第一绝缘层相背设置的第二绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第一极耳远离所述第一集流体的一侧，且连接所述第一极耳两端的第一活性物质；

所述第二绝缘层位于所述第一集流体远离所述第一极耳的一侧，部分所述第二绝缘层收容于所述第一对位凹槽，且所述第二绝缘层连接所述第一极耳两端的第一活性物质。

7.如权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片还包括涂覆于所述第二集流体表面的第二活性物质，所述第二极片设有第二收容凹槽，所述第二收容凹槽自所述第二活性物质的表面朝向所述第二集流体的一侧凹陷，且部分所述第二极耳收容于所述第二收容凹槽。

8.如权利要求7所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片还设有第二对位凹槽，所述第二对位凹槽自所述第二活性物质的表面朝向所述第二集流体的一侧凹陷，且所述第二对位凹槽与所述第二收容凹槽分别位于所述第二集流体相背设置的两侧。

9.如权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片为阴极极片，所述第二极片为阳极极片；所述卷绕式电芯还包括隔膜，所述隔膜位于所述第一极片与所述第二极片之间。

10.一种电池，其特征在于，包括壳体及如权利要求1至9中任意一项所述的卷绕式电芯，所述卷绕式电芯安装于所述壳体。

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