CN216450703U - 一种二次电池的电芯及二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二次电池的电芯及二次电池，该二次电池的电芯包括第一隔膜、第二隔膜、第一极片和与第一极片的极性相反的第二极片，第一隔膜、第一极片、第二隔膜和第二极片依次层叠设置并卷绕形成电芯；其中，第一极片包括长条形片状结构的第一极片主体和数量大于两个的第一极耳，第二极片包括长条形片状结构的第二极片主体和至少为一个的第二极耳，且相邻两第一极耳之间的中心距沿第一极片主体的长度方向从卷绕的起始端向卷绕的收尾端呈递增的等差数列变化，多个第一极耳沿电芯的厚度方向相互重叠。本申请的电芯能够有效降低电芯上的同极性极耳之间的错位程度，能够保证极耳的有效焊接面积。

Description

一种二次电池的电芯及二次电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种二次电池的电芯及二次电池。

背景技术

目前，锂离子电池已被广泛应用，锂离子电池具有容量大、体积小以及重量轻等优点。

锂离子电池主要是由正极、隔膜、负极、电解液以及外壳组成，其中正极主要是由正极极片构成，负极主要是由负极极片构成。极片是指汇集电流的结构，在锂离子电池上主要是由金属基底附着有活性物质制作形成，金属基底可以是铜箔、铝箔等。其功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流并通过极片上的极耳与导电连接件连接输出。

且可由依次叠置的隔膜、负极、隔膜及正极围绕转芯旋转形成锂离子电池的电芯，且锂离子电池的电芯可为卷绕式结构的多极耳电芯。在卷绕式结构的多极耳电芯中，电芯的正、负极极片上各自有多个极耳，同一层上的正、负极极片上各有一个极耳。但是在卷绕式结构中，内层的极片的卷绕周长较小，外层的极片的卷绕周长较大，随着由内层向外层不断卷绕，相邻层的极片上的极耳会出现错位的情况，且随着卷绕的层数增加，这种错位会逐渐加重，最终会导致电芯报废。

实用新型内容

针对现有技术中上述不足，本实用新型提供了一种二次电池的电芯及二次电池，能够有效降低卷绕式多极耳电芯上的同极性极耳之间的错位程度。

为了实现上述目的，第一方面，本实用新型公开了一种二次电池的电芯，包括：第一隔膜、第二隔膜、第一极片和第二极片，所述第二极片的极性与所述第一极片的极性相反，所述第一隔膜、所述第一极片、所述第二隔膜和所述第二极片依次层叠设置并卷绕形成所述电芯；其中，

所述第一极片包括：

第一极片主体，所述第一极片主体为长条形片状结构，所述第一极片主体具有第一起始端和第一收尾端，所述第一起始端为所述第一极片主体卷绕开始的一端，所述第一收尾端为所述第一极片主体卷绕结束的一端；

第一极耳，所述第一极耳的数量大于两个，多个所述第一极耳设置于所述第一极片主体上，且相邻两所述第一极耳之间的中心距沿所述第一极片主体的长度方向从所述第一起始端向所述第一收尾端呈递增的等差数列变化，多个所述第一极耳沿所述电芯的厚度方向相互重叠；

所述第二极片包括：

第二极片主体，所述第二极片主体为长条形片状结构，所述第二极片主体具有第二起始端和第二收尾端，所述第二起始端为所述第二极片主体卷绕开始的一端，所述第二收尾端为所述第二极片主体卷绕结束的一端；

第二极耳，所述第二极耳为至少一个，所述第二极耳设置于所述第二极片主体上，所述第二极耳设置于所述第二极片主体上，且位于所述第二起始端和第二收尾端之间。

本实施例中，二次电池的电芯，由依次层叠设置的第一隔膜、第一极片、第二隔膜和第二极片卷绕形成，即二次电池的电芯为卷绕式结构，二次电池的电芯中的第一隔膜和第二隔膜位于第一极片和第二极片之间，以防止第一极片与第二极片之间出现短路的情况，避免了因此而导致的二次电池升温膨胀、爆炸的现象。并且第一极片主体为长条形片状结构，多个第一极耳沿第一极片主体的长度方向间隔排列，在卷绕式结构的电芯中，长条形片状结构的第一极片主体从第一起始端向第一收尾端沿逆时针方向或顺时针方向卷绕，长条形片状结构的第二极片主体从第二起始端向第二收尾端沿卷绕，第一极片主体和第二极片主体的卷绕方向一致。并且第一极片主体与第一极耳固定连接，相邻两第一极耳之间的中心距呈递增的等差数列变化，即能够使得相邻两第一极耳之间的中心距从第一极片主体的第一起始端向第一收尾端沿第一极片主体的长度方向依次增大，且增大的距离为某一常数，即递增的等差数列的公差为某一常数，从而能够对第一极耳的位置进行较为精确的定位，以便冲切得到预设的相邻两第一极耳之间的中心距，使得第一极片每卷绕一圈都能够使该圈上的第一极耳与相邻上一圈上的第一极耳在卷绕式结构的电芯的厚度方向上重叠，从而能够有效降低卷绕后的电芯上的多个第一极耳在电芯的宽度方向上的错位程度，提高了二次电池的电芯卷绕的优率，从而使得第一极耳的焊接能够达到预设焊接面积。

另外，第二极耳可以是一个，方便对第二极耳进行焊接；也可以是多个，多个第二极耳焊接能够有效增大第二极耳的的过电流能力，从而提高电池的充放电效率。

在第一方面可能实现的方式中，所述第二极耳的数量大于两个，相邻两所述第二极耳之间的中心距沿所述第二极片主体的长度方向从所述起始端向所述收尾端呈递增的等差数列变化，且多个所述第二极耳沿所述电芯的厚度方向相互重叠。由此，能够有效降低卷绕后的电芯上的多个第二极耳在电芯的宽度方向上的错位程度，从而使得第二极耳的焊接能够达到预设焊接面积。

在第一方面可能实现的方式中，所述等差数列的公差A＝2π× (d₁+d₂+d₃+d₄)，d₁为所述第一极片主体的厚度，d₂为所述第二极片主体的厚度，d₃为所述第一隔膜的厚度，d₄为所述第二隔膜的厚度。由此，可根据等差数列的公差计算得出相邻两极耳的中心距，为各极耳的模切位置提供了数据支持，提高了模切极耳的效率。

在第一方面可能实现的方式中，所述第一极片主体的厚度范围为 145um-151um，所述第二极片主体的厚度范围为110um-115um，所述第一隔膜和所述第二隔膜的厚度范围为15um-17um。由此，可得到达到280Ah容量的二次电池。

在第一方面可能实现的方式中，第n个所述第一极耳和第n+1个所述第一极耳之间的中心距为L_na＝L_1a+2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)×(n-1)，其中，所述L_1a为第一个所述第一极耳和第二个所述第一极耳之间的中心距；

第n个所述第二极耳和第n+1个所述第二极耳之间的中心距为 L_nb＝L_1b+2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)×(n-1)，其中，所述L_1b为第一个所述第二极耳和第二个所述第二极耳之间的中心距。由此可方便对第一极片上的第一极耳以及第二极片上的第二极耳的模切位置的确定，提高了极耳的模切速度。

在第一方面可能实现的方式中，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳，第一个所述第一极耳和第二个所述第一极耳之间的中心距L_1a小于第一个所述第二极耳和第二个所述第二极耳之间的中心距L_1b。由此，可使得电芯在卷绕时，第一极片会先卷绕一定长度，再对第二极片进行卷绕，使得卷绕起始端的第一极片能够包绕住第二极片，降低了电芯卷绕起始端的析锂情况。

在第一方面可能实现的方式中，将多个所述第一极耳沿所述电芯的厚度方向朝所述电芯的外侧聚拢，多个所述第一极耳的共同重叠面积大于或者等于第一极耳的预设焊接面积；

将多个所述第二极耳沿所述电芯厚度方向朝所述电芯的外侧聚拢，多个所述第二极耳的共同重叠面积大于或者等于第二极耳的预设焊接面积。由此，可使得多个第一极耳之间具有较小的接触电阻，多个第二极耳之间具有较小的接触电阻，从而能够提高多个第一极耳、多个第二极耳的过电流能力，提高了电芯的能量效率。

在第一方面可能实现的方式中，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳，所述第一极耳的形状和尺寸与所述第二极耳的形状和尺寸均相同，且所述第一极耳的预设焊接面积小于所述第二极耳的预设焊接面积。由此，能够便于批量模切得到第一极耳和第二极耳，提高了第一极片和第二极片生产效率。

在第一方面可能实现的方式中，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳，所述负极极耳的数量较所述正极极耳的数量多一个。由此可使得电芯的卷绕起始端与收尾端均是第一极片比第二极片多卷绕一段长度，从而可有效降低电芯的卷绕起始端与收尾端的析锂现象，减小由此而造成锂枝晶刺破第一隔膜和第二隔膜造成电芯短路的风险。

第二方面，本实用新型还提供了一种二次电池，包括第一方面的电芯。由于卷绕式结构的二次电池在电芯的厚度方向上，多个正极极耳能够相互重叠，多个负极极耳相能够互重叠，从而能够使得多个正极极耳和多个负极极耳的焊接面积均能够达到预设要求，提高了焊接质量，避免了因正极极耳或者负极极耳虚焊而导致正极极耳与正极极柱之间或者负极极耳与负极极柱之间产生断路的情况。又卷绕式结构的二次电池的电芯采用第一方面的电芯，因此本实施例中的卷绕式结构的二次电池的电芯能够与实施例一中的电芯产生相同或类似的效果。

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为本实用新型实施例提供的负极极片结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的二次电池的电芯的卷绕结构示意图；

图3为图2的C放大图；

图4为图2的D放大图；

图5为图2的E放大图；

图6为本实用新型实施例提供的负极极片上设置负极标记孔的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的正极极片上设置正极标记孔的结构示意图之一；

图8为本实用新型实施例提供的正极极片上设置正极标记孔的结构示意图之二；

图9为本实用新型实施例提供的正极极片上设置正极标记孔的结构示意图之三；

图10为本实用新型实施例提供的一种280Ah二次电池的爆炸图；

图11为本实用新型实施例提供的一种280Ah二次电池的卷绕示意图。

附图标记说明：

1-第一极片；11-第一极片主体；12-第一极耳；13-负极标记孔；2-第二极片；21-第二极片主体；22-第二极耳；23-正极标记孔；3-第一隔膜；4-第二隔膜；5-大面区；6-弯折区；100-顶盖组件；200-电芯；201-负极极片；202-正极极片；203-隔膜；300-外壳；1000-二次电池。

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做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。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，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。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

目前，锂离子电池已被广泛应用，锂离子电池具有容量大、体积小以及重量轻等优点。

锂离子电池主要是由正极、隔膜、负极、电解液以及外壳组成，其中正极主要是由正极极片构成，负极主要是由负极极片构成。极片是指汇集电流的结构，在锂离子电池上主要是在金属基底上附着有活性物质制作形成，金属基底可以是铜箔、铝箔等。其功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流并通过极片上的极耳与导电连接件连接输出。

锂离子电池的电芯可分为单极耳电芯和多极耳电芯，其中多极耳电芯的结构可分为叠片结构和卷绕式结构。在叠片结构中，每个极片是用相应的正极片刀模或负极片刀模冲切而来的，每片极片上会冲有极耳；在卷绕式结构中，电池的正负极极片上各自有多个极耳，卷绕时正负极极片以隔膜相隔后逐层围绕转芯旋转，每层的极耳是在涂布时由涂布宽度方向上预留的空白集流体上冲切出来的。但是在卷绕式结构中，内层的极片的卷绕周长较小，外层的极片的卷绕周长较大，随着由内层向外层不断卷绕，相邻层的极片上极耳会出现错位的情况，为了确保电芯的每层正极极耳或每层负极极耳能重合，就需要考虑由卷芯内层到外层每层上极耳的精确冲切位置。如果定位不精确，极片卷绕时相邻层的极耳就易出现错位，随着卷绕的层数增加，这种错位会更加严重，使得极耳的焊接易出现有效焊接面积不达标，出现虚焊的情况，最终导致电芯报废。

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种二次电池的电芯及二次电池，能够有效降低卷绕式多极耳电芯上的同极性极耳之间的错位程度。

下面通过具体的实施例对该二次电池的电芯及二次电池进行详细说明：

实施例一

本申请实施例提供了一种二次电池的电芯，如图1和图2所示，包括：第一隔膜3、第二隔膜4、第一极片1和第二极片2，第二极片2的极性与第一极片1的极性相反，第一隔膜3、第一极片1、第二隔膜4和第二极片2 依次层叠设置并卷绕形成电芯200；其中，第一极片1包括第一极片主体11 和第一极耳12，第一极片主体11为长条形片状结构，第一极片主体11具有第一起始端和第一收尾端，第一起始端为第一极片主体11卷绕开始的一端，第一收尾端为第一极片主体11卷绕结束的一端；第一极耳12的数量大于两个，多个第一极耳12设置于第一极片主体11上，且相邻两第一极耳12 之间的中心距沿第一极片主体11的长度方向从第一起始端向第一收尾端呈递增的等差数列变化，多个第一极耳12沿电芯200的厚度方向相互重叠；第二极片2包括第二极片主体21和第二极耳22，第二极片主体21为长条形片状结构，第二极片主体21具有第二起始端和第二收尾端，第二起始端为第二极片主体21卷绕开始的一端，第二收尾端为第二极片主体21卷绕结束的一端；第二极耳22为至少一个，第二极耳22设置于第二极片主体21上，且位于第二起始端和第二收尾端之间。

本实施例中，二次电池的电芯200，由依次层叠设置的第一隔膜3、第一极片1、第二隔膜4和第二极片2卷绕形成，即二次电池的电芯200为卷绕式结构，二次电池的电芯200中的第一隔膜3和第二隔膜4位于第一极片1 和第二极片2之间，以防止第一极片1与第二极片2之间出现短路的情况，避免了因此而导致的二次电池升温膨胀、爆炸的现象。并且第一极片主体11 为长条形片状结构，多个第一极耳12沿第一极片主体11的长度方向(即X 方向)间隔排列，在卷绕式结构的电芯200中，长条形片状结构的第一极片主体11从第一起始端向第一收尾端沿逆时针方向或顺时针方向卷绕，长条形片状结构的第二极片主体21从第二起始端向第二收尾端，第一极片主体11 和第二极片主体21的卷绕方向一致。并且第一极片主体11与第一极耳12 固定连接，相邻两第一极耳12之间的中心距呈递增的等差数列变化，即能够使得相邻两第一极耳12之间的中心距从第一极片主体11的第一起始端向第一收尾端沿第一极片主体11的长度X方向依次增大，且增大的距离为某一常数A₁，即递增的等差数列的公差为A₁，从而能够对第一极耳12的位置进行较为精确的定位，以便冲切得到预设的相邻两第一极耳12之间的中心距，使得第一极片1每卷绕一圈都能够使该圈上的第一极耳12与相邻上一圈上的第一极耳12在卷绕式结构的电芯200的厚度方向(即Z方向)上重叠，从而能够有效降低卷绕后的电芯200上的多个第一极耳12在电芯200的宽度方向(即Y方向)上的错位程度，提高了二次电池的电芯200卷绕的优率，从而使得第一极耳12的焊接能够达到预设焊接面积。

另外，第二极耳22可以是一个，方便对第二极耳22进行焊接；也可以是多个，多个第二极耳22焊接能够有效增大第二极耳的22的过电流能力，从而提高电池的充放电效率。

上述的多个第二极耳22沿第二极片主体21的长度方向(即X方向)间隔排列，且相邻两第二极耳22之间的中心距沿第二极片主体21的长度方向 X呈递增的等差数列变化，即能够使得相邻两第二极耳22之间的中心距从第二极片主体21的第二起始端向第二收尾端沿长度X方向依次增大，且增大的距离为某一常数A₂，即递增的等差数列的公差为A₂，从而能够对第二极耳22的位置进行较为精确的定位，以便冲切得到预设的相邻两第二极耳22 之间的中心距，使得第二极片2每卷绕一圈都能够使该圈上的第二极耳22 与相邻上一圈上的第二极耳22在卷绕式结构的电芯200的厚度方向Z上重叠，从而能够有效降低卷绕后的电芯200上的多个第二极耳22在电芯200 的宽度方向Y上的错位程度，提高了二次电池的电芯200卷绕的优率，从而使得第二极耳22的焊接能够达到预设焊接面积。

在本实施例中，第二极耳22和第一极耳12沿电芯200的宽度方向Y相对设置。并且依次层叠设置的第一隔膜3、第一极片1、第二隔膜4和第二极片2每卷绕一圈，电芯200上增加的第一极耳12和第二极耳22的数量可以相同也可以不同，当电芯200每一圈上的第一极耳12和第二极耳22的数量相同且只有一个第一极耳12和一个第二极耳22时，相邻两第一极耳12之间的中心距沿第一极片主体11的长度方向X变化的等差数列的公差A₁与相邻两第二极耳22之间的中心距沿第二极片主体21的长度方向X变化的等差数列的公差A₂相等，即A₁＝A₂＝A。下面将对A₁＝A₂的情况进行详细阐述。

需要说明的是，上述的第二极耳22和第一极耳12沿电芯200的宽度Y 方向相对设置是指从电芯200的宽度中心线上到第二极耳22的距离与从电芯 200的宽度中心线上到第一极耳12的距离相等。

在本实施例中，极片由金属基底和涂覆于金属基底上的活性物质层形成，其中金属基底的表面可分为留白区和涂覆区，活性物质层涂覆于涂覆区内，极耳在留白区内由模切刀模切形成。具体地，第一极片1可由铜箔和涂覆于铜箔上的负极活性物质层形成负极极片，第二极片2可由铝箔和涂覆于铝箔上的正极活性物质层形成正极极片。并且正极活性物质层位于铝箔上的涂覆区内，得到第二极片主体21，能够为二次电池提供一定的锂离子，并能够使锂离子在二次电池充电时从正极活性物质层脱离，进入到电解液内并游离至第一极片1；第二极耳22位于铝箔的留白区内，第二极片2通过第二极耳22 与正极极柱电连接。负极活性物质层位于铜箔上的涂覆区内，得到第一极片主体11，以使游离于第一极片1附近的锂离子在二次电池充电时能够嵌入负极活性物质层内；第一极耳12位于铜箔上的留白区内，第一极片1通过第一极耳12与负极极柱电连接。

由此，第一极片主体11的厚度为铜箔与负极活性物质层的厚度之和，第二极片主体21的厚度为铝箔与正极活性物质层的厚度之和。具体地，第一极片主体11的厚度为d₁，第二极片主体21的厚度为d₂，第一隔膜3的厚度为 d₃，第二隔膜4的厚度为d₄，并且第一极片1上从第一起始端朝向第一收尾端的方向，如图1所示，可以将第一极耳12依次编号为1、2、3……n-1、n、 n+1，且编号为1和2的第一极耳12之间的中心距为L_1a，编号为2和3的第一极耳12之间的中心距为L_2a，依次类推，编号为n和n+1的第一极耳12 之间的中心距为L_na。

并且，如图2所示，卷绕式结构的二次电池的电芯200上的多个第一极耳12沿电芯200的厚度方向Z从二次电池的电芯200的中心向二次电池的电芯200的最外侧分布，且相互重叠，多个第二极耳22沿电芯200的厚度方向Z从二次电池的电芯200的中心向二次电池的电芯200的最外侧分布，且相互重叠，即沿电芯200的厚度方向Z从电芯200的中心向电芯200的最外侧相邻圈上的第一极耳12之间的中心距逐渐递增，相邻圈上的第二极耳22 之间的中心距逐渐递增。且当每一圈的第一极片1上仅有一个第一极耳12，每一圈的第二极片2上仅有一个第二极耳22时，相邻圈上的第一极耳12之间的中心距即为未卷绕前的第一极片1上的相邻两第一极耳12之间的中心距，相邻圈上的第二极耳22之间的中心距即为未卷绕前的第二极片2上的相邻两第二极耳22之间的中心距。

具体地，如图1-图5所示，卷绕式结构的二次电池的电芯200包括大面区5和弯折区6，大面区5的宽度为b，且每一圈上的大面区5的宽度相同，且第一圈的第一极片主体11的弯折区6的半径为r₁，第二圈的第一极片主体 11的弯折区6的半径为r₂，如此，第n圈的第一极片主体11的弯折区6的半径为r_n，第n+1圈的第一极片主体11的弯折区6的半径为r_n+1。由此，依次叠设的第一隔膜3、第一极片主体11、第二隔膜4以及第二极片主体21 沿逆时针或者顺时针方向开始卷绕，第一圈上的第一个第一极耳12与第二圈上的第二个第一极耳12之间的中心距可为L_1a，L_1a＝2×b+2π×r₁，第二圈上的第二个第一极耳12与第三圈上的第三个第一极耳12之间的中心距为L_2a，且L_2a＝2×b+2π×r₂，而r₂＝r₁+d₁+d₂+d₃+d₄，因此，L_2a＝2×b+2π×r₂＝L_1a+2 π(d₁+d₂+d₃+d₄)，即L_2a-L_1a＝2π(d₁+d₂+d₃+d₄)；相同的，第n圈上的第n 个第一极耳12与第n+1圈上的第n+1个第一极耳12之间的中心距为L_na， L_na＝L_n-1a+2π(d₁+d₂+d₃+d₄)，即L_na-L_n-1a＝2π(d₁+d₂+d₃+d₄)，L_na＝ L_1a+2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)×(n-1)。因此，上述的递增的等差数列的公差A₁＝2π (d₁+d₂+2×d₃)＝A，即每卷绕一圈，该圈的卷绕长度就会比上一圈的卷绕长度长出2π(d₁+d₂+d₃+d₄)。

说要说明的是，上述的第一圈、第二圈……第n圈和第n+1圈是指，卷绕式结构的二次电池的电芯200的中心沿电芯200的厚度方向Z，即从卷绕式结构的二次电池的电芯200卷绕的起始圈到最外侧的结束圈，依次为第一圈、第二圈……第n圈和第n+1圈。

第二极片2上的相邻两第二极耳22之间的中心距与第一极片1上的相邻两第一极耳12之间的中心距均是沿X方向从起始端向收尾端呈递增的等差数列变化，且相邻两第二极耳22之间的中心距的等差数列的公差与相邻两第一极耳12之间的中心距的等差数列的公差相同，在此不再赘述。且第n圈上的第n个第二极耳22和第n+1圈上的第n+1个第二极耳22之间的中心距为 L_nb＝L_1b+2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)×(n-1)，推导过程与第n个第一极耳12和第n+1 个第一极耳12之间的中心距为L_na相同，在此不再赘述。

由此在卷绕矩形或者方形的二次电池的电芯200时，可根据由第一隔膜3、第二极片主体21和第一极片主体11的厚度计算得到公差常数A，从而可由公差常数A和第一个第一极耳12和第二个第一极耳12之间的中心距L_1a计算得到其它相邻两第一极耳12之间的中心距，为刀模模切出位置较为精确的第一极耳12提供了数据支持，提高了模切第一极耳12的生产效率；由公差常数A和第一个第二极耳22和第二个第二极耳22之间的中心距L_1b计算得到其它相邻两第二极耳22之间的中心距，为刀模模切出位置较为精确的第二极耳22提供了数据支持，提高了极耳的模切速度。

在一种二次电池的电芯200中，第二极片2的金属基底铝箔与正极活性物质层之间还会涂覆一层底涂，以增加铝箔与正极活性物质层之间的粘结性，从而能够提高第二极片2的导电性，且电芯200中的铝箔的厚度为13um，底涂的厚度为1um，正极活性物质层的厚度为131um-137um，即第二极片主体21的厚度d₂的范围可为145um-151um，使得正极极片上的正极活性物质层具有较好的致密度，以使得二次电池的容量达到预设的容量；电芯200中的铜箔的厚度为6um，负极活性物质层的厚度为103um-109um，即第一极片主体11的厚度d₁的范围可为109um-115um，使得负极极片上的负极活性物质层具有较好的致密度，以使得二次电池的容量达到预设的容量；电芯200 中的第一隔膜3的厚度d₃范围可为15um-17um，第二隔膜4的厚度d₄范围可为15um-17um。由此，等差数列的公差A范围为1846um-1985um，以方便计算得到第二极耳22和第一极耳12的模切位置，从而提高了第二极耳22 和第一极耳12的模切速度，且能够使得卷绕式结构的电芯200上的多个第二极耳22在电芯200的厚度方向Z上基本上相互重叠，多个第一极耳12在电芯200的厚度方向Z上基本上相互重叠。

在一些实施例中，第二极片主体21的厚度d₂为148um，第一极片主体 11的厚度d₁为112um，第一隔膜3的厚度d₃范围可为16um，第二隔膜4的厚度d₄范围可为16um。由此，可得到等差数列的公差A＝1833.8um，以得到第二极耳22和第一极耳12较为精确的模切位置，从而能够有效提高第二极耳22和第一极耳12的模切速度。

另外，第一极片1为负极极片，第二极片2为正极极片时，第一个第一极耳12和第二个第一极耳12之间的中心距L_1a小于第一个第二极耳22和第二个第二极耳22之间的中心距L_1b，由此，可使得电芯200在卷绕时，第一极片1会先卷绕一定长度，再对第二极片2进行卷绕，使得卷绕起始端的第一极片1能够包绕住第二极片2，降低了电芯200卷绕起始端的析锂情况。

并且，第一极片1为负极极耳，第二极片2为正极极片时，第一极片1 比第二极片2先卷绕，卷绕结束时，第一极片1比第二极片2后收尾，即第一极片1的第一收尾端比第二极片2的第二收尾端伸出一段长度，由此可使得电芯200的卷绕起始端与收尾端均是第一极片1比第二极片2多伸出一段长度，即负极极片会比正极极片多卷绕一段长度，能够使得电芯200上的第一极耳12的数量比第二极耳22的数量多一个，即负极极耳的数量比正极极耳的数量多一个，以使得多个负极极耳焊接后的过电流能力与正极极耳焊接后的过电流能力基本一致；并且还可以有效降低电芯200的卷绕起始端与收尾端的析锂现象，减小由此而造成锂枝晶刺破第一隔膜3和第二隔膜4造成电芯200短路的风险。

上述的卷绕式结构的电芯200上的多个第一极耳12沿电芯200的厚度方向Z朝电芯200的外侧聚拢形成第一极耳群，以使多个第一极耳12相互之间接触紧密，从而方便后续对第一极耳群进行焊接，并且多个第一极耳12 的共同重叠面积大于或者等于第一极耳12的预设焊接面积，以使多个第一极耳12之间具有较小的接触电阻，从而能够提高第一极耳群的过电流能力，提高了电芯200的能量效率。同样的，卷绕式结构的电芯200上的多个第二极耳22沿电芯200的厚度方向Z朝电芯200的外侧聚拢形成第二极耳群，以使多个第二极耳22相互之间接触紧密，从而方便后续对第二极耳群进行焊接，并且多个第二极耳22的共同重叠面积大于或者等于第二极耳22的预设焊接面积，以使多个第二极耳22之间具有较小的接触电阻，从而能够提高第二极耳群的过电流能力，提高了电芯200的能量效率。

另外，第一极耳12可以是负极极耳，第二极耳22可以是正极极耳，第一极耳12为铜箔，第二极耳22为铝箔，且第一极耳12的形状和尺寸与第二极耳22的形状和尺寸相同，以便于批量模切得到第一极耳12和第二极耳22，提高了第一极片1和第二极片2生产效率。

并且，第一极耳12的过电流能力会优于第二极耳22的过电流能力，此时，第一极耳12的预设焊接面积可以小于第二极耳22的预设焊接面积，以使得由多个第一极耳12聚拢焊接形成的第一极耳群的过电流能力和多个第二极耳22聚拢焊接形成的第二极耳群过电流能力基本一致。

在本实施例中，上述在模切刀模切出极耳的同时，会在第二极片2与第一极片1的靠近收尾端的区域分别设置标记孔，以方便卷绕机在卷绕电芯200时能够识别并分离前后两块电芯200中的第二极片2和第一极片1。具体地，标记孔可以设置在极耳上，也可以设置在极片主体上，即可在第二极片2上靠近收尾端的第二极耳22上设置正极标记孔23，在靠近收尾端的第一极片主体11的一侧边缘上设置负极标记孔13；也可以是在第二极片2上靠近收尾端的第二极片主体21的一侧边缘上设置正极标记孔23，在第一极片1上靠近收尾端的第一极耳12上设置负极标记孔13。以下将对第二极耳22上设置正极标记孔23，第一极片主体11上设置负极标记孔13的情况进行详细阐述。

如图6和图7所示，正极标记孔23设置于第二极耳22远离第二极片主体21 的一侧边缘上，负极标记孔13设置于第一极片主体11连接第一极耳12的一侧的边缘上，以便于在对第二极片2和第一极片1进行卷绕时能够被识别到正极标记孔23和负极标记孔13，从而对第二极片2和第一极片1进行切割分离。

并且，如图6-图9所示，正极标记孔23和负极标记孔13的形状可以有多种，比如，半圆形、矩形与半圆形相结合的圆槽形、矩形、梯形等，只要能够进行识别并能够使前后两块电芯200上的第二极片2和第一极片1进行切割即可，在此并不做限定。

具体地，如图6和图7所示，正极标记孔23和负极标记孔13均为圆槽形，且圆槽形的正极标记孔23和负极标记孔13的宽度W范围均可以为3mm-5mm，正极标记孔23和负极标记孔13的深度H范围均可以为6mm-9mm。当然，正极标记孔23和负极标记孔13的宽度W也可以小于3mm，正极标记孔23和负极标记孔13的深度H也可以小于6mm，但是这会使得正极标记孔23和负极标记孔13 的尺寸过小，会使得正极标记孔23和负极标记孔13不易被识别到，从而不能够分别将卷绕时前后两块电芯200的第二极片2和第一极片1进行切割分离。正极标记孔23和负极标记孔13的宽度W还可以大于5mm，正极标记孔23和负极标记孔13的深度H还可以大于9mm，但是这会使得正极标记孔23和负极标记孔 13的尺寸较大，会减小标记孔位置处的第二极片2和第一极片1的抗拉强度，从而造成第二极片2和第一极片1在卷绕时出现裂纹或者断裂的情况。因此，正极标记孔23和负极标记孔13的宽度W范围均为3mm-5mm，正极标记孔23和负极标记孔13的深度H范围均为6mm-9mm，既可以有效避免正极标记孔23和负极标记孔13在卷绕时不易被识别到，又不会对第二极片2和第一极片1的抗拉强度造成较大的影响，避免了第二极片2和第一极片1在卷绕时因标记孔的影响而产生裂纹或断裂的情况，从而能够顺利将前后两块电芯200的第二极片 2和第一极片1进行切割分离。

在一些实施例中，正极标记孔23和负极标记孔13的宽度W均为4mm，正极标记孔23和负极标记孔13的深度H均为7.5mm，在卷绕第二极片2和第一极片1时，既能够使卷绕机识别到正极标记孔23和负极标记孔13，又不会使第二极片2和第一极片1在标记孔的位置处易产生裂纹或断裂。

实施例二

本实施例还提供了一种二次电池，包括实施例一的电芯200。电芯200 为卷绕式结构，卷绕式结构的电芯200上的多个第二极耳22(即正极极耳) 在电芯200的厚度方向Z上相互重叠，多个第一极耳12(即负极极耳)在电芯200的厚度方向Z上相互重叠。

由于卷绕式结构的二次电池1000在电芯200的厚度方向Z上，多个极耳能够相互重叠，多个负极极耳相能够相互重叠，从而能够使得多个正极极耳和多个负极极耳的焊接面积均能够达到预设要求，提高了焊接质量，避免了因正极极耳或者负极极耳虚焊而导致正极极耳与正极极柱或者负极极耳与负极极柱产生断路的情况。又卷绕式结构的二次电池1000的电芯200采用实施例一中的电芯200，因此本实施例中的卷绕式结构的二次电池1000的电芯 200能够与实施例一中的电芯200产生相同或类似的效果，具体可参照上述实施例的描述，在此不再进行赘述。

如图10所示的一种280Ah的二次电池1000，二次电池1000包括顶盖组件100、电芯200以及外壳300，其中顶盖组件100包括盖板、正极极柱、负极极柱以及下塑胶，盖板上开设有正极极柱孔、负极极柱孔和防爆孔，下塑胶上开设有正极极柱孔、负极极柱孔和防爆孔，正极极柱依次穿设于盖板和下塑胶上的正极极柱孔内，负极极柱依次穿设于盖板和下塑胶上的负极极柱孔内，且盖板的材质可以是铝或者铝合金，下塑胶的材质可以是融化温度为110°～120°的塑料。

如图10和图11所示，二次电池1000的电芯200为卷绕式结构，卷绕式结构的电芯200包括负极极片201、正极极片202和隔膜203，依次相叠的隔膜203、负极极片201、隔膜203和正极极片202在卷绕机上卷绕形成电芯 200。其中二次电池1000的正极极片202包括第二极耳22(即正极极耳)，正极极耳与正极极柱之间通过焊接正极汇流排焊接实现电连接，二次电池1000的负极极片201包括第一极耳12(即负极极耳)，负极极耳与负极极柱之间通过焊接负极汇流排焊接实现电连接，以使二次电池1000与外部功率器件连接实现供电功能，与外部电源连接能够实现充电功能。并且，二次电池 1000裸电芯200上的多个正极极耳在Z方向上相互重叠，电芯200上的多个负极极耳在Z方向上相互重叠，以使多个正极极耳与正极汇流排之间的有效焊接面积达到预设焊接面积，多个负极极耳与负极汇流排之间的有效焊接面积达到预设焊接面积，从而能够将多个正极极耳和多个负极极耳均能焊接牢固，提高正极极耳和负极极耳的过电流能力，保证了电池的导电性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种二次电池的电芯，其特征在于，包括：

第一隔膜、第二隔膜、第一极片和第二极片，所述第二极片的极性与所述第一极片的极性相反，所述第一隔膜、所述第一极片、所述第二隔膜和所述第二极片依次层叠设置并卷绕形成所述电芯；其中，

所述第一极片包括：

第一极片主体，所述第一极片主体为长条形片状结构，所述第一极片主体具有第一起始端和第一收尾端，所述起始端为所述第一极片主体卷绕开始的一端，所述收尾端为所述第一极片主体卷绕结束的一端；

第一极耳，所述第一极耳的数量大于两个，多个所述第一极耳设置于所述第一极片主体上，且相邻两所述第一极耳之间的中心距沿所述第一极片主体的长度方向从所述起始端向所述收尾端呈递增的等差数列变化，多个所述第一极耳沿所述电芯的厚度方向相互重叠；

所述第二极片包括：

第二极片主体，所述第二极片主体为长条形片状结构，所述第二极片主体具有第二起始端和第二收尾端，所述第二起始端为所述第二极片主体卷绕开始的一端，所述第二收尾端为所述第二极片主体卷绕结束的一端；

第二极耳，所述第二极耳为至少一个，所述第二极耳设置于所述第二极片主体上，所述第二极耳设置于所述第二极片主体上，且位于所述第二起始端和第二收尾端之间。

2.根据权利要求1所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，所述第二极耳的数量大于两个，相邻两所述第二极耳之间的中心距沿所述第二极片主体的长度方向从所述起始端向所述收尾端呈递增的等差数列变化，且多个所述第二极耳沿所述电芯的厚度方向相互重叠。

3.根据权利要求2所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，所述等差数列的公差A＝2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)，d₁为所述第一极片主体的厚度，d₂为所述第二极片主体的厚度，d₃为所述第一隔膜的厚度，d₄为所述第二隔膜的厚度。

4.根据权利要求3所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，所述第一极片主体的厚度范围为145um-151um，所述第二极片主体的厚度范围为110um-115um，所述第一隔膜和所述第二隔膜的厚度范围为15um-17um。

5.根据权利要求3所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，第n个所述第一极耳和第n+1个所述第一极耳之间的中心距为L_na＝L_1a+2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)×(n-1)，其中，所述L_1a为第一个所述第一极耳和第二个所述第一极耳之间的中心距；

第n个所述第二极耳和第n+1个所述第二极耳之间的中心距为L_nb＝L_1b+2π×(d₁+d₂+d₃+d₄)×(n-1)，其中，所述L_1b为第一个所述第二极耳和第二个所述第二极耳之间的中心距。

6.根据权利要求5所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳，第一个所述第一极耳和第二个所述第一极耳之间的中心距L_1a小于第一个所述第二极耳和第二个所述第二极耳之间的中心距L_1b的范围。

7.根据权利要求5所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，将多个所述第一极耳沿所述电芯的厚度方向朝所述电芯的外侧聚拢，多个所述第一极耳的共同重叠面积大于或者等于第一极耳的预设焊接面积；

将多个所述第二极耳沿所述电芯厚度方向朝所述电芯的外侧聚拢，多个所述第二极耳的共同重叠面积大于或者等于第二极耳的预设焊接面积。

8.根据权利要求7所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳，所述第一极耳的形状和尺寸与所述第二极耳的形状和尺寸均相同，且所述第一极耳的预设焊接面积小于所述第二极耳的预设焊接面积。

9.根据权利要求2-8任一项所述的一种二次电池的电芯，其特征在于，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳，所述负极极耳的数量较所述正极极耳的数量多一个。

10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述电芯。

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