CN216850053U - 一种卷芯和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种卷芯和电池，卷芯包括第一极片、第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片和第二极片的极性相反，第一极片、隔膜和第二极片层叠设置并从首端向尾端卷绕，形成卷芯，第一极片和第二极片的首端均位于卷芯的内部；第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，第一集流体的首端的双侧表面均设置有第一活性物质层；第二极片包括第二集流体和第二活性物质层，第二集流体的首端的双侧表面均设置有第二活性物质层。本实用新型能够避免极片单面区的活性物质层在辊压后分子间相互挤压，容易造成第一极片和第二极片在卷芯的最内圈打卷和起褶皱的问题，有利于提高卷芯的安全性能。

Description

一种卷芯和电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种卷芯和电池。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越多的电子产品进入到人们的生活中，很大一部分电子产品都通过电池进行驱动。其中，锂离子电池因为其使用寿命长、能量密度高等优点在各领域的电子产品中都得到广泛的应用。

正极片包括正极集流体以及涂敷在正极集流体表面的正极涂层，负极片包括负极集流体以及涂敷在负极集流体表面的负极涂层。目前，卷绕式的锂离子电池在制造时，将极片按照隔膜、负极片、隔膜以及正极片的次序叠放在一起后，以负极片的头部为中心，从头部向尾部卷绕形成卷芯。这样形成的卷芯会出现在其中部的负极片的弯折段彼此相对的情况，导致卷芯的能量密度降低。为了提高卷芯的能量密度，在负极片的头部设置单面区，即在卷芯的中部，负极片与自身相对位置处只在单面涂布负极涂层，使得卷芯的中部负极涂层在负极片的头部相背离设置。

然而，负极片单面区的活性物质在辊压后分子间相互挤压，容易造成极片在卷芯的最内圈打卷、起褶皱等现象，使卷芯产生安全性能的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决极片单面区的活性物质在极片起卷时容易造成极片的打卷和起褶皱的问题。

为解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种卷芯，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片和所述第二极片的极性相反，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片层叠设置并从首端向尾端卷绕，形成所述卷芯，所述第一极片和所述第二极片的首端均位于所述卷芯的内部；

所述第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，所述第一集流体的首端的双侧表面均设置有所述第一活性物质层；

所述第二极片包括第二集流体和第二活性物质层，所述第二集流体的首端的双侧表面均设置有所述第二活性物质层。

进一步地，所述第一极片的首端靠近所述第二极片沿卷绕方向的第一弯折区，所述第二极片的首端靠近所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区，且所述第二极片沿卷绕方向的第一弯折区与所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区位于所述卷芯的相对两端。

进一步地，所述第一极片的首端与所述第二极片沿卷绕方向的第一弯折区的距离小于5mm，和/或，所述第二极片的首端与所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区的距离小于5mm。

进一步地，所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区的内表面覆盖有第一胶纸层，所述第一胶纸层的两端沿所述卷芯的厚度方向的投影，与所述第二极片的首端沿所述卷绕的厚度方向的投影部分重合。

进一步地，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳位于所述第一极片沿卷绕方向的两端之间，和/或，所述第二极耳位于所述第二极片沿卷绕方向的两端之间。

进一步地，所述第一极片设置所述第一极耳位置的至少一侧表面覆盖有第二胶纸层；所述第二极片设置所述第二极耳位置的至少一侧表面覆盖有第三胶纸层；所述第一极片与所述第二极耳相对的位置覆盖有第四胶纸层，且所述第四胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述第三胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影。

进一步地，所述第一极片沿卷绕方向依次形成第一极片双面涂敷区、第一极片单面涂敷区和第一极片双面空箔区，和/或，所述第二极片沿卷绕方向均为第二极片双面涂敷区。

进一步地，所述第一极片双面涂敷区和所述第一极片单面涂敷区的交接处设置有第五胶纸层，所述第五胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述第二极片的尾端沿所述卷芯的厚度方向的投影；

和/或，所述第一极片单面涂敷区和所述第一极片双面空箔区的交接处设置有第六胶纸层，所述第六胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述第二极片的尾端沿所述卷芯的厚度方向的投影；

和/或，所述第一极片双面空箔区的尾端设置有第七胶纸层。

进一步地，所述隔膜的首端位于所述卷芯的内部，所述隔膜的首端沿所述卷芯的厚度方向的投影，位于所述第一极片的首端沿所述卷芯的厚度方向的投影与所述第二极片的首端沿所述卷芯的厚度方向的投影之间。

本实用新型第二方面提供一种电池，包括壳体和如第一方面任一项所述的卷芯，所述卷芯封装于所述壳体内。

本实用新型所述的卷芯和电池，第一集流体的首端的双侧表面均设置有第一活性物质层，第二集流体的首端的双侧表面均设置有第二活性物质层，第一极片和第二极片在卷芯的内部都以带双面活性物质层的集流体为卷绕首端，在辊压的过程中能够使集流体两侧表面受到的作用力更均匀，避免极片单面区的活性物质层在辊压后分子间相互挤压，容易造成第一极片和第二极片在卷芯的最内圈打卷和起褶皱的问题，有利于提高卷芯的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中卷芯的结构示意图。

附图标记说明：

10-第一极片；20-第二极片；30-隔膜；11-第一极片双面涂敷区；12-第二极片单面涂敷区；13-第一极片双面空箔区；40-第一极耳；50-第二极耳；60-第一胶纸层；61-第二胶纸层；62-第三胶纸层；63-第四胶纸层；64-第五胶纸层；65-第六胶纸层；66-第七胶纸层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型地描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

结合图1所示，本申请的实施例第一方面提供了一种卷芯，该卷芯包括第一极片10、第二极片20以及设置在第一极片10和第二极片20之间的隔膜30，第一极片10和第二极片20的极性相反，第一极片10、隔膜30和第二极片20层叠设置并从首端向尾端卷绕，形成卷芯，第一极片10和第二极片20的首端均位于卷芯的内部；

第一极片10包括第一集流体和第一活性物质层，第一集流体的首端的双侧表面均设置有第一活性物质层；

第二极片20包括第二集流体和第二活性物质层，第二集流体的首端的双侧表面均设置有第二活性物质层。

本实施例提供的卷芯，第一集流体的首端的双侧表面均设置有第一活性物质层，第二集流体的首端的双侧表面均设置有第二活性物质层，第一极片和第二极片在卷芯的内部都以带双面活性物质层的集流体为卷绕首端，在辊压的过程中能够使集流体两侧表面受到的作用力更均匀，避免极片单面区的活性物质层在辊压后分子间相互挤压，容易造成第一极片和第二极片在卷芯的最内圈打卷和起褶皱的问题，有利于提高卷芯的安全性能。

其中，首端是指卷芯在卷绕的过程中第一极片10和第二极片20卷绕开始的一端，尾端是指卷芯在卷绕的过程中第一极片10和第二极片20卷绕收尾的一端。

第一极片10沿卷绕方向(即从首端至尾端)依次形成第一极片双面涂敷区11、第一极片单面涂敷区12和第一极片双面空箔区13；第二极片20沿卷绕方向均为第二极片双面涂敷区，也即，第二极片20的第二集流体从首端至尾端的双侧表面均设置有第二活性物质层。由此，能够减少卷芯外层的第一活性物质层需要占用的厚度，节省卷芯的空间，有利于提升卷芯的能量密度。

其中，第一极片双面涂敷区11是指第一极片10的相对两个表面均覆盖有第一活性物质层；第一极片单面涂敷区12是指第一极片10的相对两个表面中其中一个表面覆盖有第一活性物质层，另一个表面未覆盖第一活性物质层；第一极片双面空箔区13是指第一极片10的相对两个表面均未覆盖第一活性物质层；第二极片双面涂敷区是指第二极片20的相对两个表面均覆盖有第二活性物质层。

第一极片10的首端、第二极片20的首端和隔膜30的首端均位于卷芯的内部，且第一极片10的首端、第二极片20的首端和隔膜30的首端错位设置，具体地，隔膜30的首端沿卷芯的厚度方向的投影，位于第一极片10的首端沿卷芯的厚度方向的投影与第二极片20的首端沿卷芯的厚度方向的投影之间。由此，能够减少卷芯内部集流体的使用，不仅能节省物料成本，还有利于提高卷芯的能量密度，此外，隔膜30能够将第一极片10和第二极片20充分分隔，能够防止两极接触而导致电池短路。

第一极片10和第二极片20沿卷绕方向卷绕后均具有多个弯折区，也即，第一极片10沿卷绕方向的第一弯折区、第一极片10沿卷绕方向的第二弯折区、......、第一极片10沿卷绕方向的第N弯折区；第二极片20沿卷绕方向的第一弯折区、第二极片20沿卷绕方向的第二弯折区、......、第二极片20沿卷绕方向的第N弯折区。本申请的实施例中对N的具体数值不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置。

第一极片10的首端靠近第二极片20沿卷绕方向的第一弯折区，第二极片20的首端靠近第一极片10沿卷绕方向的第一弯折区，且第二极片20沿卷绕方向的第一弯折区与第一极片10沿卷绕方向的第一弯折区位于卷芯的相对两端。由此，能够增大卷芯内部第一极片10和第二极片20的面积，从而增大第一活性物质层和第二活性物质层的面积，有利于提高卷芯的能量密度。

为了能够进一步提高卷芯的能量密度，在上述实施例的基础上，第一极片10的首端与第二极片20沿卷绕方向的第一弯折区之间的距离小于5mm，第二极片20的首端与第一极片10沿卷绕方向的第一弯折区之间的间距小于5mm。

第一极片10沿卷绕方向的第一弯折区的内表面覆盖有第一胶纸层60，第一胶纸层60弯折的两端分别位于第二极片20的首端的相对两侧，且第二极片20的首端置于第一胶纸层60的两端之间，也即，第一胶纸层60的两端沿卷芯的厚度方向的投影，与第二极片20的首端沿卷绕的厚度方向的投影部分重合。由此，防止第一极片10和第二极片20未重叠的区域，在充电的过程中，该区域的锂离子脱出而没有可供嵌入的活性物质层，从而导致析锂形成锂枝晶刺穿隔膜，导致短路现象；此外，第二极片20的首端置于第一胶纸层60的两端之间也能保护第二极片20裁切端口的毛刺，防止刺穿隔膜导致短路现象。

该卷芯还包括第一极耳40和第二极耳50，第一极耳40可以位于第一极片10沿卷绕方向的两端，第一极耳40也可以位于第一极片10沿卷绕方向的两端之间，即，第一极耳40可以位于卷芯的首端或尾端，第一极耳40还可以位于卷芯的中部；第二极耳50可以位于第二极片20沿卷绕方向的两端，第二极耳50也可以位于第二极片20沿卷绕方向的两端之间，即，第二极耳50可以位于卷芯的首端或尾端，第二极耳50还可以位于卷芯的中部。在上述实施例的基础上，第一极耳40位于第一极片10沿卷绕方向的两端之间，第二极耳50位于第二极片20沿卷绕方向的两端之间，由此，能够缩短锂离子的迁移距离，有利于锂离子的传输，能够显著提升电池的倍率性能和充放电性能。

为了防止在充电的过程中，第一极片10设置第一极耳40的位置，以及第二极片20设置第二极耳50的位置的锂离子脱出而没有可供嵌入的活性物质层，从而导致析锂形成锂枝晶刺穿隔膜，导致短路现象，以及防止第一极耳40和第二极耳50边缘的毛刺刺穿隔膜导致短路现象，第一极片10设置第一极耳40位置的一侧表面覆盖有第二胶纸层61，或者第一极片10设置第一极耳40位置的两侧表面均覆盖有第二胶纸层61；第二极片20设置第二极耳50位置的一侧表面覆盖有第三胶纸层62，或者第二极片20设置第二极耳50位置的两侧表面均覆盖有第三胶纸层62。在上述实施例的基础上，第一极片10设置第一极耳40位置的两侧表面均覆盖有第二胶纸层61，第二极片20设置第二极耳50位置的两侧表面均覆盖有第三胶纸层62，由此，能够进一步避免短路现象的发生。

为了避免卷芯卷绕后，与外层的壳体形成原电池，造成腐蚀，在上述实施例的基础上，第一极片10为正极片，第一极耳40为正极耳，相应地，第二极片20为负极片，第二极耳50为负极耳。

为了避免设置第二极耳50位置的第二极片20表面的锂离子嵌入第三胶纸层62的表面，从而导致析锂形成锂枝晶，刺穿隔膜导致短路现象，在上述实施例的基础上，第一极片10与第二极耳50相对的位置覆盖有第四胶纸层63，且第四胶纸层63的尺寸大于第三胶纸层62的尺寸，也即，第四胶纸层63沿卷芯的厚度方向的投影覆盖第三胶纸层62沿卷芯的厚度方向的投影。

为了防止在充电的过程中，第二极片20与第一极片10双面涂敷区和第一极片10单面涂敷区的交接处的锂离子脱出而没有可供嵌入的活性物质层，从而导致析锂形成锂枝晶刺穿隔膜，导致短路现象；此外，防止第二极片20裁切端口的毛刺，刺穿隔膜导致短路现象，在上述实施例的基础上，第一极片10双面涂敷区和第一极片10单面涂敷区的交接处可以设置第五胶纸层64，且第五胶纸层64包裹在第二极片20的尾端的一侧表面，也即，第五胶纸层64沿卷芯的厚度方向的投影覆盖第二极片20的尾端沿卷芯的厚度方向的投影。第一极片10单面涂敷区和第一极片10双面空箔区的交接处可以设置第六胶纸层65，第六胶纸层65沿卷芯的厚度方向的投影覆盖第二极片20的尾端沿卷芯的厚度方向的投影。第一极片10双面空箔区的尾端可以设置第七胶纸层66。

本实施例中对第五胶纸层64、第六胶纸层65和第七胶纸层66的长度不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，只要能够避免析锂形成的锂枝晶或者裁切端口的毛刺，刺穿隔膜导致短路现象即可。

在上述实施例中，第一极片10和第二极片20可以为铝箔、铜箔、镍箔、金箔或铂箔等金属箔中的一种或几种，较佳地，第一极片10为铝箔，第二极片20为铜箔，且第一极耳40的材质也为铝箔，第二极耳50的材质为铜箔。

本申请的实施例第二方面提供了一种电池，该电池包括壳体和如第一方面所述的卷芯，卷芯封装于壳体内。

本实施例中对壳体不作进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况选择，例如壳体为铝塑膜壳体。

本实施例提供的电池，第一集流体的首端的双侧表面均设置有第一活性物质层，第二集流体的首端的双侧表面均设置有第二活性物质层，第一极片和第二极片在卷芯的内部都以带双面活性物质层的集流体为卷绕首端，在辊压的过程中能够使集流体两侧表面受到的作用力更均匀，避免极片单面区的活性物质层在辊压后分子间相互挤压，容易造成第一极片和第二极片在卷芯的最内圈打卷和起褶皱的问题，有利于提高卷芯的安全性能。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种卷芯，其特征在于，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片和所述第二极片的极性相反，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片层叠设置并从首端向尾端卷绕，形成所述卷芯，所述第一极片和所述第二极片的首端均位于所述卷芯的内部；

所述第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，所述第一集流体的首端的双侧表面均设置有所述第一活性物质层；

所述第二极片包括第二集流体和第二活性物质层，所述第二集流体的首端的双侧表面均设置有所述第二活性物质层。

2.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片的首端靠近所述第二极片沿卷绕方向的第一弯折区，所述第二极片的首端靠近所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区，且所述第二极片沿卷绕方向的第一弯折区与所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区位于所述卷芯的相对两端。

3.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片的首端与所述第二极片沿卷绕方向的第一弯折区的距离小于5mm，和/或，所述第二极片的首端与所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区的距离小于5mm。

4.根据权利要求2所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片沿卷绕方向的第一弯折区的内表面覆盖有第一胶纸层，所述第一胶纸层的两端沿所述卷芯的厚度方向的投影，与所述第二极片的首端沿所述卷绕的厚度方向的投影部分重合。

5.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳位于所述第一极片沿卷绕方向的两端之间，和/或，所述第二极耳位于所述第二极片沿卷绕方向的两端之间。

6.根据权利要求5所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片设置所述第一极耳位置的至少一侧表面覆盖有第二胶纸层；所述第二极片设置所述第二极耳位置的至少一侧表面覆盖有第三胶纸层；所述第一极片与所述第二极耳相对的位置覆盖有第四胶纸层，且所述第四胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述第三胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影。

7.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片沿卷绕方向依次形成第一极片双面涂敷区、第一极片单面涂敷区和第一极片双面空箔区，和/或，所述第二极片沿卷绕方向均为第二极片双面涂敷区。

8.根据权利要求7所述的卷芯，其特征在于，所述第一极片双面涂敷区和所述第一极片单面涂敷区的交接处设置有第五胶纸层，所述第五胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述第二极片的尾端沿所述卷芯的厚度方向的投影；

和/或，所述第一极片单面涂敷区和所述第一极片双面空箔区的交接处设置有第六胶纸层，所述第六胶纸层沿所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述第二极片的尾端沿所述卷芯的厚度方向的投影；

和/或，所述第一极片双面空箔区的尾端设置有第七胶纸层。

9.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述隔膜的首端位于所述卷芯的内部，所述隔膜的首端沿所述卷芯的厚度方向的投影，位于所述第一极片的首端沿所述卷芯的厚度方向的投影与所述第二极片的首端沿所述卷芯的厚度方向的投影之间。

10.一种电池，其特征在于，包括壳体和如权利要求1至9中任一项所述的卷芯，所述卷芯封装于所述壳体内。

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