CN212392291U - 一种电芯结构及锂电池 - Google Patents

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武冬冬
李恺
闫艳红
李腾
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Abstract

本实用新型公开了一种电芯结构及锂电池，包括正极片、隔离膜和负极片，正极片、隔离膜和负极片卷绕形成电芯主体，电芯主体包括平直部和拐角部，拐角部呈弧形，拐角部处的正极片的厚度小于平直部处的正极片的厚度。本实用新型实施例提供的一种电芯结构及锂电池，通过将拐角部处的正极片的厚度设置成小于平直部处的正极片的厚度，为拐角部的电极片活性物质提供更多的膨胀空间，减小拐角位置的膨胀力，降低极片开裂和内部短路的风险。

Description

一种电芯结构及锂电池
技术领域
本实用新型属于锂电池技术领域，尤其涉及一种电芯结构及锂电池。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、自放电低、环境友好等优点，已经成为电子产品和电动汽车的能量源。特别是近几年，消费者对于提升行车里程的迫切需求，客观上推动电池企业开发更高能量密度产品。
卷绕工艺由于生产速度快、产能高，普遍应用于锂离子电池制造中。其中，通过减少铜铝箔集流体、隔离膜等非活性物质，以提高活性材料的占比，可以有效地提升电芯的能量密度。
随着电池的充放电循环及其存储，活性材料出现膨胀，电芯内部应力增加，可能造成极片因为应力过大而出现开裂，形成内短路。而活性材料占比提高加大了短路的风险。对于卷绕工艺电芯，拐角位置为应力集中区域，为开裂的高风险位置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电芯结构及锂电池，以降低卷绕工艺电芯循环应力造成的拐角处极片开裂的风险。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
第一方面，本实用新型提供了一种电芯结构，包括正极片、隔离膜和负极片，所述正极片、所述隔离膜和所述负极片卷绕形成电芯主体，所述电芯主体包括平直部和拐角部，所述拐角部呈弧形，所述拐角部处的所述正极片的厚度小于所述平直部处的所述正极片的厚度。
可选的，所述电芯主体呈跑道形状，包括两个所述平直部和两个所述拐角部，所述拐角部呈半圆弧形；
至少一个所述拐角部处的所述正极片的厚度小于所述平直部处的所述正极片的厚度。
可选的，所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体的至少一个面设有第一涂覆层和第二涂覆层；
所述第一涂覆层位于所述电芯主体的所述平直部，所述第二涂覆层位于所述电芯主体的所述拐角部；
所述第二涂覆层的厚度小于所述第一涂覆层的厚度。
可选的，所述第二涂覆层的长度小于或者等于所述拐角部的弧长。
可选的，所述第二涂覆层的宽度小于或者等于所述正极片的宽度。
可选的，所有所述第一涂覆层沿所述正极片的长度方向间隔分布，所有所述第二涂覆层沿所述正极片的长度方向间隔分布。
可选的，所述拐角部包括第一层数的所述正极片，所述拐角部包括第二层数的所述第二涂覆层，所述第二层数小于所述第一层数。
可选的，所述第二涂覆层由激光清洗或者涂布工序形成。
可选的，所述正极片设有至少两片正极极耳，所述负极片设有至少两片负极极耳，卷绕形成所述电芯主体时，所有所述正极极耳有交叠，所有所述负极极耳有交叠。
第二方面，本实用新型提供了一种锂电池，包括如上所述的电芯结构。
与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：
本实用新型实施例提供的一种电芯结构及锂电池，通过将拐角部处的正极片的厚度设置成小于平直部处的正极片的厚度，为拐角部的电极片活性物质提供更多的膨胀空间，减小拐角位置的膨胀力，降低极片开裂和内部短路的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例提供的电芯结构的结构图；
图2为本实用新型实施例提供的正极片的结构图；
图3为本实用新型实施例提供的负极片的结构图。
图示说明：
电芯主体100、平直部10、拐角部20；
正极片101、正极集流体1011、第一涂覆层1012、第二涂覆层1013、正极极耳1014、隔离膜102、负极片103、负极极耳1031。
具体实施方式
为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1至图3所示，本实施例提供了一种锂电池电芯结构，包括正极片101、隔离膜102和负极片103。该电芯结构按照正极片101、隔离膜102、负极片103、隔离膜102的顺序层叠摆放收卷，卷绕后形成电芯主体100。
该电芯主体100呈跑道形状，包括有两个平直部10和两个拐角部20。拐角部20的形状为半圆弧形。
本实施例通过将拐角部20处的正极片101的厚度设置为小于平直部10处的正极片101的厚度，为拐角部20的电极片活性物质提供更多的膨胀空间，减小拐角位置的膨胀力，降低极片开裂和内部短路的风险。
需要说明的是，上述实施例中，电芯主体100的形状还可以是其他卷绕形状，但应包括至少一个平直部10和至少一个拐角部20，使得能够通过减薄拐角部20处的正极片101的厚度，为拐角部20处的电极片活性物质提供更多的膨胀空间。
进一步的，拐角部20的形状也不局限于半圆弧形，其形状也可以是其他形状的弧形，如椭圆弧形。
进一步的，至少一个拐角部20处的正极片101的厚度小于平直部10处的正极片101的厚度。因此，无需两个拐角部20都如此设置，因为只要有一个拐角部20处的正极片101的厚度小于平直部10处的正极片101的厚度，也可以在一定程度降低极片开裂和内部短路的风险。
在本申请的另一实施例中，公开了正极片101的一种具体结构，具体如图2所示。
正极片101包括正极集流体1011，正极集流体1011的一个面设有第一涂覆层1012和第二涂覆层1013，另一面光滑平整。
电芯卷绕后，第一涂覆层1012位于电芯主体100的平直部10处，第二涂覆层1013位于电芯主体100的拐角部20处，第二涂覆层1013的厚度小于第一涂覆层1012的厚度。
作为一种可选方式，第二涂覆层1013由激光清洗或者涂布工序形成。
本实施例通过设置不同厚度的第一涂覆层1012和第二涂覆层1013，使得拐角部20处的正极片101的厚度小于平直部处10的正极片101的厚度，为拐角部20的电极片活性物质提供更多的膨胀空间，减小拐角位置的膨胀力，降低极片开裂和内部短路的风险。
需要说明的是，理论上也可以在正极集流体1011的两个面均设置第一涂覆层1012和第二涂覆层1013。
在本申请的另一实施例中，第二涂覆层1013的长度小于或者等于拐角部20的弧长。
具体的，请参阅图2所示，图2中的左右方向为长度方向，图2中的上下方向为宽度方向。
因此，当第二涂覆层1013的长度等于拐角部20的弧长时，即正极片101卷绕后，第二涂覆层1013的长度边刚好弯折成拐角部20的弧边。
可选的，当第二涂覆层1013的长度等于拐角部20的弧长的一半时，即正极片101卷绕后，第二涂覆层1013的长度边刚好弯折成拐角部20的弧边的一半。
进一步的，作为一种可选方式，第二涂覆层1013的宽度小于或者等于正极片101的宽度。具体的，图2中的第二涂覆层1013的宽度等于正极片101的宽度。
进一步的，作为一种可选方式，所有第一涂覆层1012沿正极片101的长度方向间隔分布，所有第二涂覆层1013沿正极片101的长度方向间隔分布。
在本申请的另一实施例中，可以根据电池寿命末期电极片厚度膨胀量，采用减薄特定圈数的拐角部20处的正极片101。具体的，拐角部20包括第一层数的正极片101，拐角部20包括第二层数的第二涂覆层1013，第二层数小于第一层数。因此，通过间隔设置的第二涂覆层1013，卷绕时，每卷绕固定圈数(如每两圈)时，有一个第二涂覆层1013位于拐角部20，也能使拐角部20处的整体厚度小于平直部10处的整体厚度，为拐角部20的电极片活性物质提供更多的膨胀空间，还能保留更多的涂覆材料。
在本申请的另一实施例中，请参阅图2和图3所示，正极片101设有三片正极极耳1014，负极片103设有三片负极极耳1031，卷绕形成电芯主体100时，所有正极极耳1014对齐，所有负极极耳1031对齐。
在本申请的另一实施例中，还提供了一种锂电池，是一种高安全锂离子动力电池，其包括如上实施例中的电芯结构，通过将拐角部20处的正极片101的厚度设置成小于平直部处10的正极片101的厚度，为拐角部20的电极片活性物质提供更多的膨胀空间，减小拐角位置的膨胀力，降低极片开裂和内部短路的风险。
以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电芯结构，包括正极片、隔离膜和负极片，所述正极片、所述隔离膜和所述负极片卷绕形成电芯主体，其特征在于：
所述电芯主体包括平直部和拐角部，所述拐角部呈弧形，所述拐角部处的所述正极片的厚度小于所述平直部处的所述正极片的厚度。
2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于：
所述电芯主体呈跑道形状，包括两个所述平直部和两个所述拐角部，所述拐角部呈半圆弧形；
至少一个所述拐角部处的所述正极片的厚度小于所述平直部处的所述正极片的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的电芯结构，其特征在于：
所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体的至少一个面设有第一涂覆层和第二涂覆层；
所述第一涂覆层位于所述电芯主体的所述平直部，所述第二涂覆层位于所述电芯主体的所述拐角部；
所述第二涂覆层的厚度小于所述第一涂覆层的厚度。
4.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于：
所述第二涂覆层的长度小于或者等于所述拐角部的弧长。
5.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于：
所述第二涂覆层的宽度小于或者等于所述正极片的宽度。
6.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于：
所有所述第一涂覆层沿所述正极片的长度方向间隔分布，所有所述第二涂覆层沿所述正极片的长度方向间隔分布。
7.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于：
所述拐角部包括第一层数的所述正极片，所述拐角部包括第二层数的所述第二涂覆层，所述第二层数小于所述第一层数。
8.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于：
所述第二涂覆层由激光清洗或者涂布工序形成。
9.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于：
所述正极片设有至少两片正极极耳，所述负极片设有至少两片负极极耳，卷绕形成所述电芯主体时，所有所述正极极耳有交叠，所有所述负极极耳有交叠。
10.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的电芯结构。
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