CN217062237U - 电池的卷芯组件及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种电池的卷芯组件及电池。本实用新型的卷芯组件由依次层叠的负电极、第一隔膜、正电极和第二隔膜卷绕形成，负电极包括第一负极材料层、第二负极材料层以及负极集流体，正电极包括第一正极材料层、第二正极材料层以及位正极集流体，第二负极材料层的单位面积的有效容量与第一正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔的方向变小，并且/或者第一负极材料层的单位面积的有效容量与第二正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔的方向变大。通过这样的设置，能够减小NP比的设计余量，从而能够避免或者减小负极活性物质的浪费并提高电芯的能量密度。

Description

电池的卷芯组件及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种电池的卷芯组件及电池。

背景技术

近年来，随着动力、储能、智能穿戴等领域的飞速发展，对电池储能技术提出了越来越高的要求。

以锂离子电池为例，目前锂离子电池由于其较高的能量密度及较为成熟的制造技术成为电池领域的首要选择。

锂离子电池通常包括以下几个组成部分：能够嵌入/脱嵌锂离子的正负电极，具有电子绝缘、离子传输功能的隔膜，具有锂离子传导作用的电解液以及集流体、极耳、壳体等附件。常见的锂离子电池以圆柱、方形、软包电池三种形式存在。其中圆柱电池由于其极高的制造效率、较高的性能及可靠性、耐久性最为普遍。

如图1所示，常见的圆柱型锂离子电池的卷芯组件由依次排列的负电极1、第一隔膜3、正电极2和第二隔膜4卷绕形成，将卷芯组件插入电池的壳体6，通过焊接、注液、封口等一系列工序后形成电芯。

为避免电芯在循环使用过程发生锂沉积，在所有方向上负极材料层均必须覆盖正极材料层，且负极材料层的有效容量必须大于对应位置的正极材料层的有效容量，以保证正极活性材料中的锂离子在脱嵌时能完全在对应位置的负极活性材料中嵌入。

一般将负极材料层的有效容量与正极材料层的有效容量之比称为NP比(正负极配比)。NP比在锂离子电池设计时是非常关键的一个参数，其不仅影响锂离子电池的安全性，且直接影响电芯的循环寿命及能量密度。为保证电池在整个使用过程中不会发生锂沉积，现有锂离子电池的NP比设计有很大的余量，这将造成负极材料的巨大浪费。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决或者缓解上述技术问题，即，解决或者缓解现有电池的NP比设计有很大的余量，导致负极材料浪费较大的问题。

在第一方面，本实用新型提供了一种电池的卷芯组件，所述卷芯组件由依次排列的负电极、第一隔膜、正电极和第二隔膜卷绕形成，所述负电极包括第一负极材料层、第二负极材料层以及位于所述第一负极材料层和所述第二负极材料层之间的负极集流体，所述正电极包括第一正极材料层、第二正极材料层以及位于所述第一正极材料层和所述第二正极材料层之间的正极集流体，所述第一隔膜位于所述第二负极材料层与所述第一正极材料层之间，所述第二隔膜位于所述第一负极材料层与所述第二正极材料层之间，其中，所述第二负极材料层的单位面积的有效容量与所述第一正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离所述卷芯组件的中心孔的方向变小，并且/或者所述第一负极材料层的单位面积的有效容量与所述第二正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离所述卷芯组件的中心孔的方向变大。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第一负极材料层的单位面积的有效容量与所述第二正极材料层的单位面积的有效容量之比小于所述第二负极材料层的单位面积的有效容量与所述第一正极材料层的单位面积的有效容量之比并且所述第一负极材料层的宽度与所述第二正极材料层的宽度之比等于所述第二负极材料层的宽度与所述第一正极材料层的宽度之比。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第二负极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变小，所述第一正极材料层的面密度基本保持不变。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第二负极材料层的压实度沿远离所述中心孔的方向变小且所述第二负极材料层的厚度基本保持不变，或者所述第二负极材料层的厚度沿远离所述中心孔的方向变小且所述第二负极材料层的压实度基本保持不变。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第二负极材料层的面密度基本保持不变，所述第一正极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变大。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第一正极材料层的压实度沿远离所述中心孔的方向变大且所述第一正极材料层的厚度基本保持不变。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第一负极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变大，所述第二正极材料层的面密度基本保持不变。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第一负极材料层的压实度沿远离所述中心孔的方向变大且所述第一负极材料层的厚度基本保持不变，或者所述第一负极材料层的厚度沿远离所述中心孔的方向变大且所述第一负极材料层的压实度基本保持不变。

在上述卷芯组件的优选技术方案中，所述第一负极材料层的面密度基本保持不变，所述第二正极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变小。

在第二方面，本实用新型还提供了一种电池，包括上述的卷芯组件。

在采用上述技术方案的情况下，本实用新型的卷芯组件由依次排列的负电极、第一隔膜、正电极和第二隔膜卷绕形成，负电极包括第一负极材料层、第二负极材料层以及位于第一负极材料层和第二负极材料层之间的负极集流体，正电极包括第一正极材料层、第二正极材料层以及位于第一正极材料层和第二正极材料层之间的正极集流体，第一隔膜位于第二负极材料层与第一正极材料层之间，第二隔膜位于第一负极材料层与第二正极材料层之间，其中，第二负极材料层的单位面积的有效容量与第一正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔的方向变小，并且/或者第一负极材料层的单位面积的有效容量与第二正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔的方向变大。通过这样的设置，能够减小NP比的设计余量，从而能够避免或者减小负极活性物质的浪费。

进一步地，第一负极材料层的单位面积的有效容量与第二正极材料层的单位面积的有效容量之比小于第二负极材料层的单位面积的有效容量与第一正极材料层的单位面积的有效容量之比。通过这样的设置，能够进一步减小NP比的设计余量。

此外，本实用新型在上述技术方案的基础上进一步提供的电池由于采用了上述卷芯组件，进而具备了上述卷芯组件所具备的技术效果，相比于改进前的电池，本实用新型的电池的NP比的设计余量小，从而能够避免或者减小负极活性物质的浪费。

附图说明

下面以锂离子电池为例并结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型的锂离子电池的结构示意图；

图2是本实用新型的卷芯组件的横截面局部示意图；

图3是本实用新型的负电极和正电极的实施一的结构示意图；

图4是本实用新型的负电极和正电极的实施二的结构示意图；

图5是本实用新型的负电极和正电极的实施三的结构示意图；

图6是本实用新型的负电极和正电极的实施四的结构示意图；

图7是本实用新型的负电极和正电极的实施五的结构示意图；

图8是本实用新型的负电极和正电极的实施六的结构示意图。

附图标记列表：

1、负电极；11、第一负极材料层；12、第二负极材料层；13、负极集流体；2、正电极；21、第一正极材料层；22、第二正极材料层；23、正极集流体；3、第一隔膜；4、第二隔膜；5、中心孔；6、壳体。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

例如，虽然下面是以锂离子电池为例进行介绍的，但是，本实用新型的技术方案也可以适用于其他与锂离子电池具有近似结构的电池，例如，钠离子电池等等，这种对应用对象的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

首先参照图1和图2，其中，图1是本实用新型的锂离子电池的结构示意图；图2是本实用新型的卷芯组件的横截面局部示意图。

如图1和图2所示，本实用新型的锂离子电池包括壳体6以及位于壳体6内的卷芯组件，其中，卷芯组件包括依次层叠的负电极1、第一隔膜3、正电极2和第二隔膜4，依次层叠负电极1、第一隔膜3、正电极2和第二隔膜4卷绕形成卷芯组件，卷绕完成后在卷芯组件的中心位置会形成一个中心孔5。

继续参阅图1和图2，负电极1包括第一负极材料层11、第二负极材料层12以及位于第一负极材料层11和第二负极材料层12之间的负极集流体13，正电极2包括第一正极材料层21、第二正极材料层22以及位于第一正极材料层21和第二正极材料层22之间的正极集流体23，第一隔膜3位于第二负极材料层12与第一正极材料层21之间，第二隔膜4位于第一负极材料层11与第二正极材料层22之间。

其中，负极集流体13一般采用铜箔，将负极活性物质分别涂覆在铜箔的两侧，以在负极集流体13的两侧形成第一负极材料层11和第二负极材料层12，正极集流体23一般采用铝箔，将正极活性物质分别涂覆在铝箔的两侧，以在正极集流体23的两侧形成第一正极材料层21和第二正极材料层22。

其中，第二负极材料层12的单位面积的有效容量与第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔5的方向变小，并且/或者第一负极材料层11的单位面积的有效容量与第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔5的方向变大。

通过这样的设置，能够减小NP比的设计余量，从而能够避免或者减小负极活性物质的浪费。

具体而言，如图2所示，在电池使用过程中，从第一正极材料层21脱嵌的锂离子穿过第一隔膜3嵌入到对应位置的第二负极材料层12，为避免发生锂沉积，第二负极材料层12的有效容量必须大于对应位置的第一正极材料层21的有效容量。

为了便于理解，以圈为单位，每圈的第二负极材料层12的有效容量与第一正极材料层21的有效容量之比，即NP比＝(L_S2×a×Qs₂)/(Ln₁×b×Qn₁)，其中，L_S2为第二负极材料层12的弧长，a为第二负极材料层12的宽度，Qs₂为第二负极材料层12的单位面积的有效容量，Ln₁为第一正极材料层21的弧长，b为第一正极材料层21的宽度，Qn₁为第一正极材料层21的单位面积的有效容量。

电池的高度(也可以说是电池的长度)是固定的，即第二负极材料层12的宽度a和第一正极材料层21的宽度b均是固定值，此外，在现有锂离子电池的设计中，第二负极材料层12的单位面积的有效容量Qs₂和第一正极材料层21的单位面积的有效容量Qn₁也均是固定值。

从图2中可以看出，第一正极材料层21围设在第二负极材料层12的外侧，故第一正极材料层21的弧长Ln₁大于对应位置的第二负极材料层12的弧长L_S2，随着卷芯组件的卷径的增加，L_S2与Ln₁的比值变大，故每圈的NP比也随之变大，即，越靠近卷芯组件的中心孔5的NP比越小，越远离卷芯组件的中心孔5的NP比越大。

假设，第一圈(最靠近卷芯组件的中心孔5)的第二负极材料层12的有效容量与第一正极材料层21的有效容量之比，即NP比设计为1.1，则第五圈的NP比可能会达到1.4，第二负极材料层12与第一正极材料层21的总NP比可能会接近1.3，NP比设计余量过大，造成负极活性物质的巨大浪费。

在本实用新型中，第二负极材料层12的单位面积的有效容量与第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔5的方向变小。

这样一来，随着卷芯组件的卷径的增加，虽然L_S2与Ln₁的比值在变大，但是，Qs₂与Qn₁的比值在变小，从而能够使得每个奇数圈(1、3、5…)的NP比保持不变或者变化量小，进而能够避免或者减小负极活性物质的浪费。

类似地，如图2所示，在电池使用过程中，从第二正极材料层22脱嵌的锂离子穿过第二隔膜4嵌入到对应位置的第一负极材料层11，为避免发生锂沉积，第一负极材料层11的有效容量必须大于对应位置的第二正极材料层22的有效容量。

还是以圈为单位，每圈的第一负极材料层11的有效容量与第二正极材料层22的有效容量之比，即NP比＝(L_S1×a×Qs₁)/(Ln₂×b×Qn₂)，其中，L_S1为第一负极材料层11的弧长，a为第一负极材料层11的宽度，Qs₁为第一负极材料层11的单位面积的有效容量，Ln₂为第二正极材料层22的弧长，b为第二正极材料层22的宽度，Qn₂为第二正极材料层22的单位面积的有效容量。

在现有锂离子电池的设计中，第一负极材料层11的宽度a、第一负极材料层11的单位面积的有效容量Qs₁、第二正极材料层22的宽度b以及第二正极材料层22的单位面积的有效容量Qn₂均是固定值。

从图2中可以看出，第一负极材料层11围设在第二正极材料层22的外侧，故第一负极材料层11的弧长L_S1大于对应位置的第二正极材料层22的弧长Ln₂，随着卷芯组件的卷径的增加，L_S1与Ln₂的比值变小，故每圈的NP比也随之变小，即，越靠近卷芯组件的中心孔5的NP比越大，越远离卷芯组件的中心孔5的NP比越小。

假设，第六圈(最远离卷芯组件的中心孔5)的第一负极材料层11的有效容量与第二正极材料层22的有效容量之比，即NP比设计为1.1，则第二圈NP比可能会达到1.4，第一负极材料层11与第二正极材料层22的总NP比可能会接近1.3，NP比设计余量过大，造成负极活性物质的巨大浪费。

在本实用新型中，第一负极材料层11的单位面积的有效容量与第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比沿远离卷芯组件的中心孔5的方向变大。

这样一来，随着卷芯组件的卷径的增加，虽然L_S1与Ln₂的比值在变小，但是Qs₁与Qn₂的比值在变大，从而使得每个偶数圈(2、4、6…)的NP比保持不变或者变化量小，进而能够避免或者减小负极活性物质的浪费。

优选地，第一负极材料层11的单位面积的有效容量与第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比小于第二负极材料层12的单位面积的有效容量与第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比，并且第一负极材料层11的宽度与第二正极材料层22的宽度之比等于第二负极材料层12的宽度与第一正极材料层21的宽度之比。

即，Q_S1/Qn₂＜Q_S2/Qn₁，通过这样的设置，能够进一步减小NP比的设计余量。

具体而言，在现有锂离子电池的设计中，第一负极材料层11的单位面积有效容量Q_S1与第二负极材料层12的单位面积有效容量Q_S2相同，同样地，第一正极材料层21的单位面积有效容量Qn₁与第二正极材料层22的单位面积有效容量Qn₂也相同，则Q_S1/Qn₂＝Q_S2/Qn₁。

从图2中可以看出，第一正极材料层21围设在第二负极材料层12的外侧，故第一正极材料层21的弧长Ln₁大于对应位置的第二负极材料层12的弧长L_S2，则L_S2/n₁＜1；第一负极材料层11围设在第二正极材料层22的外侧，故第一负极材料层11的弧长L_S1大于对应位置的第二正极材料层22的弧长Ln₂，则L_S1/Ln₂＞1。

示例性地，L_S2/n₁＝0.8，L_S1/Ln₂＝1.1，a/b＝1.05，第二负极材料层12的有效容量与第一正极材料层21的有效容量之比NP₁＝1.1；

则，Q_S2/Qn₁＝NP₁÷(L_S2/n₁×a/b)＝1.1÷(0.8×1.05)≈1.31；

则，Qs₁/Qn₂＝Q_S2/Qn₁≈1.31；

则，第一负极材料层11的有效容量与第二正极材料层22的有效容量之比NP₂＝L_S1/Ln₂×a/b×Qs₁/Qn₂＝1.1×1.05×1.31≈1.51，NP₂与NP₁相差较大。

而在本实用新型中，Qs₁/Qn₂＜Q_S2/Qn₁，接着上述示例介绍，Q_S2/Qn₁＝1.31，则可以将Qs₁/Qn₂设计为1.0，

则，NP₂＝L_S1/Ln₂×a/b×Qs₁/Qn₂＝1.1×1.05×1.0＝1.16，NP₂与NP₁相差较小，还可以将Qs₁/Qn₂设计为0.95，

则，NP₂＝L_S1/Ln₂×a/b×Qs₁/Qn₂＝1.1×1.05×0.95≈1.1，NP₂与NP₁相同。

需要说明的是，在实际应用中，可以使第一负极材料层11的单位面积的有效容量等于第二负极材料层12的单位面积的有效容量，而使第一正极材料层21的单位面积的有效容量小于第二正极材料层22的单位面积的有效容量，或者，可以使第一正极材料层21的单位面积的有效容量等于第二正极材料层22的单位面积的有效容量，而使第一负极材料层11的单位面积的有效容量小于第二负极材料层12的单位面积的有效容量，等等，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

下面结合六个具体的实施例来详细地介绍本实用新型的技术方案。

实施一

下面结合图3对本实用新型的第一实施例进行详细地介绍。

如图3所示，本实施例的负电极1包括第一负极材料层11、第二负极材料层12和负极集流体13，其中，第一负极材料层11设置于负极集流体13的上表面，第二负极材料层12设置于负极集流体13的下表面。

继续参阅图3，本实施例的正电极2包括第一正极材料层21、第二正极材料层22和正极集流体23，其中，第一正极材料层21设置于正极集流体23的上表面，第二正极材料层22设置于正极集流体23的下表面。

示例性地，在制作卷芯组件时，以负电极1和正电极2的左端为起始端开始卷绕，在卷绕完成后，负电极1和正电极2的左端靠近卷芯组件的中心孔5，负电极1和正电极2的右端远离卷芯组件的中心孔5。

继续参阅图3，第二负极材料层12的面密度沿远离中心孔5的方向变小，即第二负极材料层12的面密度从左至右变小；第一正极材料层21的面密度基本保持不变。

第二负极材料层12的面密度变小，则第二负极材料层12的单位面积的有效容量随之变小，第一正极材料层21的面密度基本保持不变，则第一正极材料层21的单位面积的有效容量也基本保持不变，第二负极材料层12的单位面积的有效容量与对应的第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变小。

继续参阅图3，第二负极材料层12的压实度沿远离中心孔5的方向变小且第二负极材料层12的厚度基本保持不变。即第二负极材料层12的压实度从左至右变小，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变小，单位面积的有效容量随之变小。

继续参阅图3，第一负极材料层11的面密度沿远离中心孔5的方向变大，即第一负极材料层11的面密度从左至右变大；第二正极材料层22的面密度基本保持不变。

第一负极材料层11的面密度变大，则第一负极材料层11的单位面积的有效容量随之变大，第二正极材料层22的面密度基本保持不变，则第二正极材料层22的单位面积的有效容量也基本保持不变，第一负极材料层11的单位面积的有效容量与对应的第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变大。

继续参阅图3，第一负极材料层11的压实度沿远离中心孔5的方向变大且第一负极材料层11的厚度基本保持不变。即第一负极材料层11的压实度从左至右变大，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变大，单位面积的有效容量随之变大。

实施例二

下面结合图4对本实用新型的第二实施例进行详细地介绍。

如图4所示，在第一实施中其他设置条件不变的基础上，在本实施例中，第二负极材料层12的厚度沿远离中心孔5的方向变小且第二负极材料层12的压实度度基本保持不变。即第二负极材料层12的厚度从左至右变小，在压实度基本保持不变的情形下，厚度变小，单位面积的有效容量随之变小。

第一负极材料层11的厚度沿远离中心孔5的方向变大且第一负极材料层11的压实度基本保持不变。即第一负极材料层11的厚度从左至右变大，在压实度基本保持不变的情形下，厚度变大，单位面积的有效容量随之变大。

实施例三

下面结合图5对本实用新型的第三实施例进行详细地介绍。

如图5所示，与实施例一类似地，本实施例的负电极1包括第一负极材料层11、第二负极材料层12和负极集流体13，其中，第一负极材料层11设置于负极集流体13的上表面，第二负极材料层12设置于负极集流体13的下表面；正电极2包括第一正极材料层21、第二正极材料层22和正极集流体23，其中，第一正极材料层21设置于正极集流体23的上表面，第二正极材料层22设置于正极集流体23的下表面。

示例性地，在制作卷芯组件时，以负电极1和正电极2的左端为起始端，在卷绕完成后，负电极1和正电极2的左端靠近卷芯组件的中心孔5，负电极1和正电极2的右端远离卷芯组件的中心孔5。

继续参阅图5，第二负极材料层12的面密度基本保持不变；第一正极材料层21的面密度沿远离中心孔5的方向变大，即第一正极材料层21的面密度从左至右变大。

第一正极材料层21的面密度变大，则第一正极材料层21的单位面积的有效容量随之变大，第二负极材料层12的面密度基本保持不变，则第二负极材料层12的单位面积的有效容量也基本保持不变，第二负极材料层12的单位面积的有效容量与对应的第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变小。

继续参阅图5，第一正极材料层21的压实度沿远离中心孔5的方向变大且第一正极材料层21的厚度基本保持不变。即第一正极材料层21的压实度从左至右变大，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变大，单位面积的有效容量随之变大。

继续参阅图5，第一负极材料层11的面密度沿远离中心孔5的方向变大，即第一负极材料层11的面密度从左至右变大；第二正极材料层22的面密度基本保持不变。

第一负极材料层11的面密度变大，则第一负极材料层11的单位面积的有效容量随之变大，第二正极材料层22的面密度基本保持不变，则第二正极材料层22的单位面积的有效容量也基本保持不变，第一负极材料层11的单位面积的有效容量与对应的第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变大。

继续参阅图5，第一负极材料层11的压实度沿远离中心孔5的方向变大且第一负极材料层11的厚度基本保持不变。即第一负极材料层11的压实度从左至右变大，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变大，单位面积的有效容量随之变大。

实施四

下面结合图6对本实用新型的第四实施例进行详细地介绍。

如图6所示，与第一实施例类似地，在本实施例中，负电极1包括第一负极材料层11、第二负极材料层12和负极集流体13，其中，第一负极材料层11设置于负极集流体13的上表面，第二负极材料层12设置于负极集流体13的下表面；正电极2包括第一正极材料层21、第二正极材料层22和正极集流体23，其中，第一正极材料层21设置于正极集流体23的上表面，第二正极材料层22设置于正极集流体23的下表面。

示例性地，在制作卷芯组件时，以负电极1和正电极2的左端为起始端，在卷绕完成后，负电极1和正电极2的左端靠近卷芯组件的中心孔5，负电极1和正电极2的右端远离卷芯组件的中心孔5。

继续参阅图6，第二负极材料层12的面密度沿远离中心孔5的方向变小，即第二负极材料层12的面密度从左至右变小；第一正极材料层21的面密度基本保持不变。

第二负极材料层12的面密度变小，则第二负极材料层12的单位面积的有效容量随之变小，第一正极材料层21的面密度基本保持不变，则第一正极材料层21的单位面积的有效容量也基本保持不变，第二负极材料层12的单位面积的有效容量与对应的第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变小。

继续参阅图6，第二负极材料层12的压实度沿远离中心孔5的方向变小且第二负极材料层12的厚度基本保持不变，即第二负极材料层12的压实度从左至右变小。在厚度基本保持不变的情形下，压实度变小，单位面积的有效容量随之变小。

继续参阅图6，第一负极材料层11的面密度基本保持不变；第二正极材料层22的面密度沿远离中心孔5的方向变小，即第二正极材料层22的面密度从左至右变小。

第二正极材料层22的面密度变小，则第二正极材料层22的单位面积的有效容量随之变小，第一负极材料层11的面密度基本保持不变，则第一负极材料层11的单位面积的有效容量也基本保持不变，第一负极材料层11的单位面积的有效容量与对应的第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变大。

继续参阅图6，第二正极材料层22的压实度沿远离中心孔5的方向变小且第二正极材料层22的厚度基本保持不变。即第二正极材料层22的压实度从左至右变小，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变小，单位面积的有效容量随之变小。

实施五

下面结合图7对本实用新型的第五实施例进行详细地介绍。

如图7所示，与第一实施例类似地，在本实施例中，负电极1包括第一负极材料层11、第二负极材料层12和负极集流体13，其中，第一负极材料层11设置于负极集流体13的上表面，第二负极材料层12设置于负极集流体13的下表面；正电极2包括第一正极材料层21、第二正极材料层22和正极集流体23，其中，第一正极材料层21设置于正极集流体23的上表面，第二正极材料层22设置于正极集流体23的下表面。

示例性地，在制作卷芯组件时，以负电极1和正电极2的左端为起始端，在卷绕完成后，负电极1和正电极2的左端靠近卷芯组件的中心孔5，负电极1和正电极2的右端远离卷芯组件的中心孔5。

继续参阅图7，第二负极材料层12的面密度基本保持不变；第一正极材料层21的面密度沿远离中心孔5的方向变大，即第一正极材料层21的面密度从左至右变大。

第一正极材料层21的面密度变大，则第一正极材料层21的单位面积的有效容量随之变大，第二负极材料层12的面密度基本保持不变，则第二负极材料层12的单位面积的有效容量也基本保持不变，第二负极材料层12的单位面积的有效容量与对应的第一正极材料层21的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变小。

继续参阅图7，第一正极材料层21的压实度沿远离中心孔5的方向变大且第一正极材料层21的厚度基本保持不变。即第一正极材料层21的压实度从左至右变大，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变大，单位面积的有效容量随之变大。

继续参阅图7，第一负极材料层11的面密度基本保持不变；第二正极材料层22的面密度沿远离中心孔5的方向变小，即第二正极材料层22的面密度从左至右变小。

第二正极材料层22的面密度变小，则第二正极材料层22的单位面积的有效容量随之变小，第一负极材料层11的面密度基本保持不变，则第一负极材料层11的单位面积的有效容量也基本保持不变，第一负极材料层11的单位面积的有效容量与对应的第二正极材料层22的单位面积的有效容量之比沿远离中心孔5的方向变大。

继续参阅图7，第二正极材料层22的压实度沿远离中心孔5的方向变小且第二正极材料层22的厚度基本保持不变，即第二正极材料层22的压实度从左至右变小，在厚度基本保持不变的情形下，压实度变小，单位面积的有效容量随之变小。

实施例六

下面结合图8对本实用新型的第六实施例进行详细地介绍。

如图8所示，在第五实施中其他设置条件不变的基础上，在本实施例中，第一正极材料层21的厚度沿远离中心孔5的方向变大且第一正极材料层21的压实度基本保持不变，即第一正极材料层21的厚度从左至右变大，在压实度基本保持不变的情形下，厚度变大，单位面积的有效容量随之变大。

第二正极材料层22的厚度沿远离中心孔5的方向变小且第二正极材料层22的压实度基本保持不变，即第二正极材料层22的厚度从左至右变小，在压实度基本保持不变的情形下，厚度变小，单位面积的有效容量随之变小。

综上所述，针对现有锂离子电子的NP比设计余量较大的问题，本实用新型设计了一种非均匀电极，即沿电极的长度方向，电极的面密度具有设计变化，通过采用非均匀电极，能够极大的减小NP比的设计余量。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池的卷芯组件，其特征在于，所述卷芯组件包括依次层叠的负电极、第一隔膜、正电极和第二隔膜，所述依次层叠的负电极、第一隔膜、正电极和第二隔膜卷绕形成所述卷芯组件，所述负电极包括第一负极材料层、第二负极材料层以及位于所述第一负极材料层和所述第二负极材料层之间的负极集流体，所述正电极包括第一正极材料层、第二正极材料层以及位于所述第一正极材料层和所述第二正极材料层之间的正极集流体，所述第一隔膜位于所述第二负极材料层与所述第一正极材料层之间，所述第二隔膜位于所述第一负极材料层与所述第二正极材料层之间，

其中，所述第二负极材料层的单位面积的有效容量与所述第一正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离所述卷芯组件的中心孔的方向变小，并且/或者

所述第一负极材料层的单位面积的有效容量与所述第二正极材料层的单位面积的有效容量之比沿远离所述卷芯组件的中心孔的方向变大。

2.根据权利要求1所述的卷芯组件，其特征在于，所述第一负极材料层的单位面积的有效容量与所述第二正极材料层的单位面积的有效容量之比小于所述第二负极材料层的单位面积的有效容量与所述第一正极材料层的单位面积的有效容量之比，并且

所述第一负极材料层的宽度与所述第二正极材料层的宽度之比等于所述第二负极材料层的宽度与所述第一正极材料层的宽度之比。

3.根据权利要求1所述的卷芯组件，其特征在于，所述第二负极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变小，所述第一正极材料层的面密度基本保持不变。

4.根据权利要求3所述的卷芯组件，其特征在于，所述第二负极材料层的压实度沿远离所述中心孔的方向变小且所述第二负极材料层的厚度基本保持不变，或者

所述第二负极材料层的厚度沿远离所述中心孔的方向变小且所述第二负极材料层的压实度基本保持不变。

5.根据权利要求1所述的卷芯组件，其特征在于，所述第二负极材料层的面密度基本保持不变，所述第一正极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变大。

6.根据权利要求5所述的卷芯组件，其特征在于，所述第一正极材料层的压实度沿远离所述中心孔的方向变大且所述第一正极材料层的厚度基本保持不变。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的卷芯组件，其特征在于，所述第一负极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变大，所述第二正极材料层的面密度基本保持不变。

8.根据权利要求7所述的卷芯组件，其特征在于，所述第一负极材料层的压实度沿远离所述中心孔的方向变大且所述第一负极材料层的厚度基本保持不变，或者

所述第一负极材料层的厚度沿远离所述中心孔的方向变大且所述第一负极材料层的压实度基本保持不变。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的卷芯组件，其特征在于，所述第一负极材料层的面密度基本保持不变，所述第二正极材料层的面密度沿远离所述中心孔的方向变小。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的卷芯组件。

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