CN217158287U

CN217158287U - 一种全极耳卷绕电芯结构

Info

Publication number: CN217158287U
Application number: CN202220671918.9U
Authority: CN
Inventors: 刘武
Original assignee: Hubei Eve Power Co Ltd
Current assignee: Hubei Eve Power Co Ltd
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2032-03-25

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种全极耳卷绕电芯结构。该全极耳卷绕电芯结构包括正极片、负极片和隔膜。正极片、负极片和隔膜层叠设置并绕X轴卷绕形成电芯，电芯的两端分别形成沿X轴延伸的正极全极耳和负极全极耳。至少一端的极耳被切割，切割轨迹从极耳的自由端向极耳的根部延伸。该电芯结构有效减少了R角处的应力集中，同时能有效避免极片挤压隔膜造成的电芯短路。

Description

一种全极耳卷绕电芯结构

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种全极耳卷绕电芯结构。

背景技术

锂电池具有重量轻、储能大、功率大、放电性能稳定和使用寿命长等优点，因此，在电动车、新能源汽车领域得到了广泛的应用。电池是电池内部核心部件，电芯的质量直接影响电池的性能。电芯通常采用叠片或卷绕的方式进行制作。其中，卷绕方式因其具有工艺简单，装配效率高、易于自动化等优点，被广泛推广。

在进行全极耳电芯制作时，在铝箔表面涂布正极浆料形成正极片，在铜箔表面涂布负极浆料形成负极片。正极片和负极片分别经过滚子碾压后分条，制得具有正极空箔区的正极片和具有负极空箔区的负极片。将正极片和负极片之间设置一个隔膜，层叠卷绕形成电芯，一侧形成电芯的全极耳正极，一侧形成电芯的全极耳负极。全极耳电芯极片的发热量小，可以实现高功率密度。全极耳结构设计相对于多极耳来讲比较简单，对设备要求低。但是，全极耳电芯在卷绕完成之后，芯包R角存在应力过大的情况，在后期电芯寿命测试过程中，极片往复膨胀，应力持续增加，存在极片挤压隔膜，电芯短路的风险。

因此亟需提出一种全极耳卷绕电芯结构来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全极耳卷绕电芯结构，该电芯结构有效减少了R角处的应力集中，同时有效避免极片挤压隔膜造成电芯短路。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种全极耳卷绕电芯结构，包括：正极片、负极片和隔膜，所述正极片、所述负极片和所述隔膜层叠设置并绕X轴卷绕形成电芯，所述电芯的两端分别形成沿所述X轴延伸的正极全极耳和负极全极耳，至少一端所述极耳被切割，切割轨迹从所述极耳的自由端向所述极耳的根部延伸。

可选地，被切割的所述极耳的端面上形成第一切割痕，所述第一切割痕距离所述电芯长边的竖直距离b占所述电芯宽度a的比例为10％～20％。

可选地，被切割的所述极耳的侧面上形成第二切割痕，所述第二切割痕与所述X轴方向平行。

可选地，被切割的所述极耳的根部形成第三切割痕，所述第三切割痕距离所述电芯长边的竖直距离c大于0。

可选地，所述第三切割痕距离所述电芯长边的竖直距离c占所述电芯宽度a的比例为10％～20％。

可选地，所述正极全极耳切割至少一次，所述负极全极耳切割至少一次，所述负极全极耳切割次数与所述正极全极耳切割次数相同，所述正极全极耳与所述负极全极耳上的切割轨迹关于所述电芯沿Y轴方向延伸的中轴线对称设置。

可选地，所述正极全极耳切割偶数次，所述正极全极耳上的切割轨迹关于所述电芯沿所述X轴方向延伸的中轴线对称设置。

可选地，所述负极全极耳切割偶数次，所述负极全极耳上的切割轨迹关于所述电芯沿所述X轴方向延伸的中轴线对称设置。

可选地，所述正极全极耳被切割两次，所述负极全极耳被切割两次，所述正极全极耳上的切割轨迹与所述负极全极耳上的切割轨迹关于所述电芯的中心呈中心对称设置。

可选地，所述电芯的切割采用激光模切。

有益效果：

本实用新型提供的全极耳卷绕电芯结构通过在极耳上进行切割，为电芯提供应力释放位置，有效缓解了电芯在充放电过程中隔膜变形受损的问题，从而有效避免电芯内部发生短路。极耳的切割次数至少为一次，切割轨迹从极耳的自由端延伸至极耳的根部，从而极片在充放电过程中产生的应力能够通过切割处的缝隙进行释放，在一定程度上减小隔膜所受应力，同时减小R角处的应力集中，保证电芯在后续充放电循环过程中的安全、可靠和长循环寿命。

附图说明

图1是本实用新型提供的全极耳卷绕电芯结构的主视图一；

图2是本实用新型提供的正极全极耳的侧视图；

图3是本实用新型提供的负极全极耳的侧视图；

图4是本实用新型提供的全极耳卷绕电芯结构的主视图二。

图中：

100、正极全极耳；200、负极全极耳；300、R角；400、第一切割痕；500、第三切割痕。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

全极耳电芯由于正极片、负极片和隔膜层叠设置并卷绕在一起，电芯在反复充放电的过程中，当极片发生膨胀，隔膜受到极片的应力也会发生变形，形变量过大时，将导致隔膜受损，进一步造成电芯短路问题的发生。尤其是方形卷绕电芯，在其R角处更容易产生应力集中，在电芯的充放电循环过程中，R角处发生损坏的可能性更大。本实施例提供的全极耳卷绕电芯结构有效地解决了上述问题。

图1所示为本实施例中全极耳卷绕电芯结构的主视图。参见图1，本实施例提供的一种全极耳卷绕电芯结构，包括正极片、负极片和隔膜。正极片、负极片和隔膜层叠设置并绕X轴卷绕形成电芯，电芯的两端分别形成沿X轴延伸的正极全极耳100和负极全极耳200。至少一端的极耳被切割，切割轨迹从极耳的自由端向极耳的根部延伸。

本实施例提供的全极耳卷绕电芯结构通过在极耳上进行切割，有效缓解了电芯在充放电过程中隔膜受极片的影响而发生的变形受损问题，从而能有效防止电芯内部短路问题的发生。至少一端的极耳被切割，切割轨迹从极耳的自由端延伸至极耳的根部，从而极片在充放电过程中产生的应力能够通过切割处的缝隙进行释放，在一定程度上能够避免应力传递到隔膜，因此也能够减小R角300处的应力集中，保证电芯的循环使用寿命。

进一步地，参见图1和图2，本实施例中的电芯为方形电芯，绕X轴卷绕之后从侧视图上看形成较扁的长方形结构，电芯远离卷绕中心的两侧形成R角300，正极片、负极片和隔膜层叠设置并在此处多次弯折，产生应力集中，隔膜在此处容易受到损伤。因此，可以理解地，根据电芯关于X轴对称的结构特点，可在正极全极耳100切割偶数次，切割轨迹关于电芯沿X轴方向延伸的中轴线对称设置。当然，切割也可以在负极全极耳200的一端进行，同样地，在负极全极耳200切割偶数次，切割轨迹关于电芯沿X轴方向延伸的中轴线对称设置。

进一步地，由于电芯结构在主视图上具有左右对称的特点，可以将正极全极耳100切割至少一次，且负极全极耳200切割至少一次，负极全极耳200切割次数和正极全极耳100切割次数相同，且正极全极耳100和负极全极耳200上的切割轨迹关于电芯沿Y轴方向延伸的中轴线对称设置。可以理解地，正极全极耳100和负极全极耳200同时进行切割相对在正极全极耳100和负极全极耳200的其中一侧进行切割能够得到更佳应力释放效果，保证电芯结构的对称性。

进一步地，在本实施例中，如图1至图3所示，正极全极耳100被切割两次，负极全极耳200被切割两次，正极全极耳100上的切割轨迹和负极全极耳200上的切割轨迹关于电芯的中心呈中心对称设置。切割的位置靠近电芯的R角300处，以更大程度上释放R角300处的应力，减小应力集中带来的隔膜的损伤。切割轨迹关于电芯的中心呈中心对称设置，从而保证电芯在充放电过程中，整体结构受力均衡，避免布局应力过大的问题发生。

进一步地，如图1所示，被切割的极耳的端面上形成第一切割痕400，第一切割痕400距离电芯长边的竖直距离b占电芯宽度a的比例为10％～20％，示例性地，可以为10％、15％、20％或其他比例。被切割的极耳的根部形成第二切割痕，第二切割痕距离电芯长边的距离c大于0，以免极耳从电芯上切掉。可选地，第二切割痕距离电芯长边的竖直距离c占电芯宽度a的比例为10％～20％，示例性地，可以为10％、15％、20％或其他比例。进一步地，b和c可以相等，即被切割的极耳在侧面上形成与X轴方向平行的第三切割痕500，当然，如图4所示，b和c也可以不等，即第三切割痕500与X轴呈夹角设置。

进一步地，电芯完成热压后，采用激光模切设备，在极耳处进行切割，提供R角300应力释放位置。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种全极耳卷绕电芯结构，包括：正极片、负极片和隔膜，所述正极片、所述负极片和所述隔膜层叠设置并绕X轴卷绕形成电芯，所述电芯的两端分别形成沿所述X轴延伸的正极全极耳(100)和负极全极耳(200)，其特征在于，至少一端极耳被切割，切割轨迹从所述极耳的自由端向所述极耳的根部延伸。

2.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，被切割的所述极耳的端面上形成第一切割痕(400)，所述第一切割痕(400)距离所述电芯长边的竖直距离b占所述电芯宽度a的比例为10％～20％。

3.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，被切割的所述极耳的根部形成第二切割痕，所述第二切割痕距离所述电芯长边的竖直距离c大于0。

4.根据权利要求3所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，所述第二切割痕距离所述电芯长边的竖直距离c占所述电芯宽度a的比例为10％～20％。

5.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，被切割的所述极耳的侧面上形成第三切割痕(500)，所述第三切割痕(500)与所述X轴方向平行。

6.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，所述正极全极耳(100)切割至少一次，所述负极全极耳(200)切割至少一次，所述负极全极耳(200)切割次数与所述正极全极耳(100)切割次数相同，所述正极全极耳(100)与所述负极全极耳(200)上的切割轨迹关于所述电芯沿Y轴方向延伸的中轴线对称设置。

7.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，所述正极全极耳(100)切割偶数次，所述正极全极耳(100)上的切割轨迹关于所述电芯沿所述X轴方向延伸的中轴线对称设置。

8.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，所述负极全极耳(200)切割偶数次，所述负极全极耳(200)上的切割轨迹关于所述电芯沿所述X轴方向延伸的中轴线对称设置。

9.根据权利要求1所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，所述正极全极耳(100)被切割两次，所述负极全极耳(200)被切割两次，所述正极全极耳(100)上的切割轨迹与所述负极全极耳(200)上的切割轨迹关于所述电芯的中心呈中心对称设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的全极耳卷绕电芯结构，其特征在于，所述电芯的切割采用激光模切。