CN212783562U - 锂离子电池及其卷芯结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池及其卷芯结构，该卷芯结构可以包括：两个电极条带，电极条带包括隔膜带和至少一个沿隔膜带的延伸方向间隔设置的极片单元；极片单元包括正极极片和负极极片；正极极片和负极极片彼此堆叠固定于隔膜带的相对侧；两个电极条带的极片单元在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯，以使正极极片和负极极片能在卷芯内彼此交错地间隔；两个电极条带的其中之一包括有多个均匀设置的极片单元；两个电极条带的另一包括至少一个极片组；极片组包括多个极片单元；在隔膜带的延伸方向上；相邻极片组的距离大于极片组内相邻极片单元的距离。本实用新型提供了一种能提高生产效率的锂离子电池及其卷芯结构。

Description

锂离子电池及其卷芯结构

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池及其卷芯结构。

背景技术

现有的锂离子电池卷芯通常是将隔膜放置在条状正极极片和条状负极极片之间的状态下进行卷绕成型。当卷绕式卷芯结构的卷芯的横截面为椭圆形，经过热压后的卷芯，其内部张力分布不均匀，边角处的活性物质反应不充分且易于脱落；由于铝壳内部为矩形，卷绕式卷芯无法完全填充进铝壳内，致使电池的能量密度较低。

为了克服卷绕式卷芯的缺陷，现有技术又出现了叠片式卷芯结构。具体地，首先将正极片、负极片裁切成一定尺寸，再将隔膜进行“Z”字形折叠，然后分别放入正极片、负极片。但叠片式卷芯结构多借助机械手+吸盘的模式进行正、负极片的转移，主要缺陷是生产效率较低，无法满足大批量生产的需要。

为了提升叠片式电池的生产效率，现有技术又出现了热复合式的叠片。具体地，先将极片正、负极片裁切成一定尺寸，按照正极片/隔膜/负极片/隔膜的排列顺序，将其四者进行热复合，最后再裁断隔膜，形成“四层单元”，再利用机械手+吸盘的模式进行四层单元的转移、堆叠。该方式动作流程相对复杂，仅凭单一叠片工位很难满足高效率的生产，实际应用中多采用多工位设计，但又会出现设备占地空间大的缺陷。

综上所述可以发现，现有技术中的卷芯生产效率低。因此，有必要提出一种锂离子电池及其卷芯结构以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能提高生产效率的锂离子电池及其卷芯结构。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种锂离子电池卷芯结构，其包括：两个电极条带，所述电极条带包括隔膜带和至少一个沿所述隔膜带的延伸方向间隔设置的极片单元；所述极片单元包括正极极片和负极极片；所述正极极片和所述负极极片彼此堆叠固定于所述隔膜带的相对侧；两个所述电极条带的所述极片单元在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯，以使所述正极极片和所述负极极片能在所述卷芯内彼此交错地间隔。

作为一种优选的实施方式，两个所述电极条带的其中之一包括有多个沿所述隔膜带的延伸方向均匀设置的所述极片单元。

作为一种优选的实施方式，两个所述电极条带的另一包括至少一个间隔设置的极片组；所述极片组包括多个均匀设置的所述极片单元；在所述隔膜带的延伸方向上；相邻所述极片组的距离大于所述极片组内相邻所述极片单元的距离。

作为一种优选的实施方式，在所述隔膜带的延伸方向上，所述正极极片和所述负极极片的宽度相等；相邻所述极片单元的距离大于所述正极极片和/或所述负极极片的宽度。

作为一种优选的实施方式，在所述隔膜带的延伸方向上，相邻所述极片组的距离为所述极片组内的相邻所述极片单元的距离的两倍。

作为一种优选的实施方式，所述极片组还包括设置于所述隔膜带上的第三极片，在所述隔膜带的厚度方向上；所述第三极片位于所述负极极片所在的一侧；其中，所述第三极片与所述负极极片的极性相同。

作为一种优选的实施方式，在所述隔膜带的延伸方向上，所述第三极片位于所述极片组的一端。

作为一种优选的实施方式，所述正极极片和所述负极极片热熔于所述隔膜带的相对侧。

一种锂离子电池，其包括：壳体；设置于所述壳体内的至少一个卷芯；所述卷芯具有如上述的结构。

本申请提供的锂离子电池及其卷芯结构的有益效果是：本申请实施方式所述的锂离子电池及其卷芯结构设置两个电极条带，电极条带包括隔膜带和至少一个沿隔膜带的延伸方向间隔设置的极片单元；该极片单元包括正极极片和负极极片；两个电极条带的极片单元在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯；如此不需要复杂的移载机构实现正极极片和负极极片的转移，可有效提升生产效率；且保留了“Z”形叠片过程中不裁断隔膜带的优势，使得正极极片和负极极片的折叠更加方便；且折叠一次，就实现了两片甚至四片极片的堆叠作业。因此，本实用新型提供了一种能提高生产效率的锂离子电池及其卷芯结构。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为本申请实施方式所提供的第一电极条带的结构示意图；

图2为本申请实施方式所提供的第二电极条带的结构示意图；

图3为本申请优选实施例的卷芯的结构示意图；

图4为本申请优选实施例的第一工序状态图；

图5为本申请优选实施例的第二工序状态图；

图6为本申请优选实施例的第三工序状态图；

图7为本申请优选实施例的第四工序状态图；

图8为本申请优选实施例的第五工序状态图；

图9为本申请优选实施例的第六工序状态图。

附图标记说明：

13、第一电极条带；14、第二电极条带；15、隔膜带；17、正极极片；19、负极极片；21、极片单元；25、第三极片。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图9。本申请一种实施方式提供的锂离子电池卷芯结构，其可以包括：两个电极条带，所述电极条带包括隔膜带15和至少一个沿所述隔膜带15的延伸方向间隔设置的极片单元21；所述极片单元21包括正极极片17和负极极片19；所述正极极片17和所述负极极片19彼此堆叠固定于所述隔膜带15的相对侧；两个所述电极条带的所述极片单元21在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯，以使所述正极极片17和所述负极极片19能在所述卷芯内彼此交错地间隔。

从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的锂离子电池卷芯结构设置两个电极条带，电极条带包括隔膜带15和至少一个沿隔膜带15的延伸方向间隔设置的极片单元21；该极片单元21包括正极极片17和负极极片19；两个电极条带的极片单元21在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯；如此不需要复杂的移载机构实现正极极片17和负极极片19的转移，可有效提升生产效率；且保留了“Z”形叠片过程中不裁断隔膜带15的优势，使得正极极片17和负极极片19的折叠更加方便；且折叠一次，就实现了两片甚至四片极片的堆叠作业。

在本实施方式中，电极条带为两个。具体地，该两个电极条带可以分别为第一电极条带13和第二电极条带14。例如如图1、图2所示，图1为第一电极条带13的结构示意图。图2为第二电极条带14的结构示意图。

进一步地，该电极条带包括隔膜带15和至少一个沿所述隔膜带15的延伸方向间隔设置的极片单元21。也即该极片单元21可以为1个或者为多个。具体地，例如如图1所示，该第一电极条带13包括一条沿左右方向延伸的隔膜带15和多个沿左右方向间隔设置的极片单元21。更具体地，如图1所示，该第一电极条带13上至少设置有6个极片单元21。进一步地，例如如图2所示，该第二电极条带14包括一条沿左右方向延伸的隔膜带15和多个沿左右方向间隔设置的极片单元21。更具体地，如图2所示，该第二电极条带14上设置有至少5个极片单元21。

进一步地，极片单元21包括正极极片17和负极极片19。该正极极片17和负极极片19彼此堆叠固定于隔膜带15的相对侧。例如如图1、图2所示，正极极片17固定于隔膜带15的上侧。负极极片19固定于隔膜带15的下侧。且正极极片17和负极极片19相正对。进一步地，正极极片17和负极极片19热熔于隔膜带15的相对侧。从而通过热熔工艺，能进一步地提高生产效率。具体地，该正极极片17可以是指在铝箔的上、下侧均匀涂覆正极浆料后形成的极片。该负极极片19是指在铜箔的上、下侧均匀涂覆负极浆料后形成的极片。该正极浆料例如可以是磷酸铁锂、超导炭黑、PVDF(polyvinylidene fluoride，聚偏二氟乙烯)、CNT(carbonnanotubes，碳纳米管)、NMP(N-Methyl pyrrolidone 1-Methyl-2-pyrrolidinone,N-甲基吡咯烷酮)。该负极浆料例如可以是石墨、超导炭黑、CMC(Carboxymethylcellulosesodium,羧甲基纤维素钠)、去离子水。

在一个实施方式中，两个电极条带的其中之一包括有多个沿隔膜带15的延伸方向均匀设置的极片单元21。例如如图1所示，第一电极条带13上至少设置有6个极片单元21。隔膜带15沿左右方向延伸。且该6个极片单元21在左右方向上均匀间隔设置。

进一步地，两个电极条带的另一包括至少一个间隔设置的极片组。该极片组包括多个均匀设置的极片单元21。例如如图2所示，第二电极条带14上设置有分别位于隔膜带15左端和右端的两个极片组。位于隔膜带15左端的极片组内的4个极片单元21均匀设置。位于隔膜带15右端的极片组所包括的极片单元21在图2中未显示完整。

进一步地，隔膜带15沿左右方向延伸。在隔膜带15的延伸方向上，位于隔膜带15左端和右端的两个极片组之前的距离大于极片组内相邻极片单元21的距离。具体地，极片组还包括设置于隔膜带15上的第三极片25。在隔膜带15的厚度方向上，第三极片25位于负极极片19所在的一侧。例如如图2所示，第三极片25位于隔膜带15的下侧。进一步地，第三极片25与负极极片19的极性相同。例如第三极片25也为负极极片19。从而当第一电极条带13和第二电极条带14分别在向右和向左的方向上交替折叠形成卷芯后，该卷芯内的负极极片19的个数比正极极片17的个数多1，从而使得形成的卷芯内的活性物质反应更充分。例如如图3所示，卷芯内的正极极片17的个数为5个，正极极片17的个数为6个。

进一步地，在隔膜带15的延伸方向上，第三极片25位于极片组的一端。例如如图2所示，第三极片25位于极片组的右端。从而保证第一电极条带13和第二电极条带14依次交替地折叠到彼此上形成卷芯时，该第三极片25能位于卷芯的最后叠层上。进而保证卷芯内部的正极极片17和负极极片19能彼此交错地间隔。

进一步地，在极片组内，沿隔膜带15的延伸方向，第三极片25与相邻的极片单元21之间的距离等于相邻极片单元21之间的距离。

在一个实施方式中，在隔膜带15的延伸方向上，正极极片17和负极极片19的宽度相等；相邻极片单元21的距离大于正极极片17和/或负极极片19的宽度。例如如图1、图2所示，正极极片17和负极极片19的宽度为K。相邻极片单元21的距离为L。该L>K。从而保证第一电极条带13或第二电极条带14上的极片单元21能彼此交替堆叠，如此避免L<K时影响第一电极条带13或第二电极条带14上的极片单元21的堆叠。

进一步地，在隔膜带15的延伸方向上，相邻极片组的距离为极片组内的相邻极片单元21的距离的两倍。例如如图2所示，相邻极片组的距离为2L。

在本实施方式中，两个电极条带的极片单元21在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯，以使正极极片17和负极极片19能在卷芯内彼此交错地间隔。例如如图4至图9所示，第一电极条带13和第二电极条带14分别在向右和向左的方向上依次交替地折叠到彼此上。如此不需要复杂的移载机构实现正极极片17和负极极片19的转移，可有效提升生产效率；且保留了“Z”形叠片过程中不裁断隔膜带15的优势，使得正极极片17和负极极片19的折叠更加方便；且折叠一次，就实现了两片甚至四片极片的堆叠作业。

进一步地，图4至图9为本申请优选实施例中第一电极条带13和第二电极条带14形成卷芯的工序状态图。下面将结合图4至图9描述本申请优选实施例中第一电极条带13和第二电极条带14形成如图3所示的卷芯的工序。

首先，如图4所示，第一电极条带13和第二电极条带14均沿左右方向延伸。且第二电极条带14放置在第一电极条带13的下方。具体地，第一电极条带13最右端的极片单元21位于第二电极条带14的最左端的隔膜带15上。

接着，如图5所示，将第二电极条带14的极片单元21向左侧折叠，以使第二电极条带14左端的第一个极片单元21位于第一电极条带13右端的第一个极片单元21上，且使第二电极条带14左端的第一个极片单元21与第一电极条带13右端的第一个极片单元21之间通过隔膜带15相隔离。如此第二电极条带14左端的第一个极片单元21的负极极片19与第一电极条带13右端的第一个极片单元21的正极极片17分别位于隔膜带15的相对侧。由于相邻极片组的距离为2L。所以当第一电极条带13最右端的极片单元21位于第二电极条带14的最左端的隔膜带15上时，第二电极条带14左端的第一个极片单元21能向左折叠并位于第一电极条带13右端的第一个极片单元21上。

接着，如图6所示，将第一电极条带13上相继的极片单元21向右侧折叠，以使第一电极条带13左端的第二个极片单元21位于第二电极条带14左端的第一个极片单元21上，且使第一电极条带13左端的第二个极片单元21与第二电极条带14左端的第一个极片单元21之间通过隔膜带15相隔离。如此第一电极条带13左端的第二个极片单元21的负极极片19与第二电极条带14左端的第一个极片单元21的正极极片17分别位于隔膜带15的相对侧。

接着，如图7所示，再将第二电极条带14的极片单元21向左侧折叠，以使第二电极条带14左端的第二个极片单元21位于第一电极条带13右端的第二个极片单元21上，且使第二电极条带14左端的第二个极片单元21与第一电极条带13右端的第二个极片单元21之间通过隔膜带15相隔离。如此第二电极条带14左端的第二个极片单元21的负极极片19与第一电极条带13右端的第二个极片单元21的正极极片17分别位于隔膜带15的相对侧。

接着，如图8所示，再将第一电极条带13上相继的极片单元21向右侧折叠，以使第一电极条带13左端的第三个极片单元21位于第二电极条带14左端的第二个极片单元21上，且使第一电极条带13左端的第三个极片单元21与第二电极条带14左端的第二个极片单元21之间通过隔膜带15相隔离。如此第一电极条带13左端的第三个极片单元21的负极极片19与第二电极条带14左端的第二个极片单元21的正极极片17分别位于隔膜带15的相对侧。

最后，如图9所示，将第二电极条带14上只热熔的第三极片25向左侧折叠。并裁断第一电极条带13和第二电极条带14的隔膜带15，就形成了如图3所示的卷芯。

进一步地，本申请实施方式还包括一种锂离子电池，其包括：壳体；设置于壳体内的至少一个卷芯；卷芯具有上述的结构。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (9)

1.一种锂离子电池卷芯结构，其特征在于，其包括：两个电极条带，所述电极条带包括隔膜带和至少一个沿所述隔膜带的延伸方向间隔设置的极片单元；所述极片单元包括正极极片和负极极片；所述正极极片和所述负极极片彼此堆叠固定于所述隔膜带的相对侧；两个所述电极条带的所述极片单元在相反的方向上依次交替地折叠到彼此上形成卷芯，以使所述正极极片和所述负极极片能在所述卷芯内彼此交错地间隔。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，两个所述电极条带的其中之一包括有多个沿所述隔膜带的延伸方向均匀设置的所述极片单元。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，两个所述电极条带的另一包括至少一个间隔设置的极片组；所述极片组包括多个均匀设置的所述极片单元；在所述隔膜带的延伸方向上；相邻所述极片组的距离大于所述极片组内相邻所述极片单元的距离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，在所述隔膜带的延伸方向上，所述正极极片和所述负极极片的宽度相等；相邻所述极片单元的距离大于所述正极极片和/或所述负极极片的宽度。

5.根据权利要求3所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，在所述隔膜带的延伸方向上，相邻所述极片组的距离为所述极片组内的相邻所述极片单元的距离的两倍。

6.根据权利要求3所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，所述极片组还包括设置于所述隔膜带上的第三极片，在所述隔膜带的厚度方向上；所述第三极片位于所述负极极片所在的一侧；其中，所述第三极片与所述负极极片的极性相同。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，在所述隔膜带的延伸方向上，所述第三极片位于所述极片组的一端。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池卷芯结构，其特征在于，所述正极极片和所述负极极片热熔于所述隔膜带的相对侧。

9.一种锂离子电池，其特征在于，其包括：

壳体；

设置于所述壳体内的至少一个卷芯；所述卷芯具有如权利要求1至3中任一项所述的结构；或者所述卷芯具有如权利要求5至8中任一项所述的结构。

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