CN217214848U - 卷绕式电芯及具有其的圆柱型电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕式电芯及具有其的圆柱型电池，卷绕式电芯包括正极片、负极片和隔膜，隔膜位于正极片和负极片之间并且三者以卷绕的方式设置以形成多层的正极片层、负极片层和隔膜层，正极片的内端设置有正极极耳，负极片的内端设置有负极极耳，正极极耳与负极极耳之间设置有至少两层负极片层或正极片层。根据本实用新型，可以增大正极极耳与负极极耳之间的距离，形成的至少两层负极片层或正极片层能够构成缓解对正极极耳与负极极耳的挤压的缓冲保护层，当电池使用时，可以有效缓解对两个极耳的挤压，避免两个极耳的膨胀受限制，提升电池的安全性能，避免电池着火。

Description

卷绕式电芯及具有其的圆柱型电池

技术领域

本实用新型涉及电池的技术领域，具体而言涉及一种卷绕式电芯及具有其的圆柱型电池。

背景技术

一直以来，锂离子电池安全问题一直是数码类消费者一直关注的问题，而锂离子因安全问题导致的起火事故一直对人类的身心健康和财产安全造成巨大的威胁。圆柱型电池近年来较多以电子烟高倍率电池的形式大批量销售并出口至美国，与方型电池结构不同的是，它的结构较为紧凑，充电膨胀大且膨胀空间小，隔膜孔隙率大，加之以一次性电池为主，所以大多以满电出货。在满电情况下，圆柱型电池更容易出现起火事件，已经在较多工厂生产过程中出现多次着火事件。

圆柱型电池的电芯通常采用卷绕的方式由正极片、隔膜和负极片组合形成。在卷绕之前，正极片的一端连接有正极极耳，负极片的一端连接有负极极耳，卷绕形成的电芯结构中，负极极耳与正极极耳相对较近，然而电芯的内部张力大于其外部张力，会产生对正极极耳和负极极耳的挤压，使得在电池使用时会因两个极耳处的膨胀太大，存在安全隐患。

因此，需要一种卷绕式电芯及具有其的圆柱型电池，以至少部分地解决以上问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型提供了一种卷绕式电芯，其包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间并且三者以卷绕的方式设置以形成多层的正极片层、负极片层和隔膜层，所述正极片的内端设置有正极极耳，所述负极片的内端设置有负极极耳，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有至少两层所述负极片层或所述正极片层。

可选地，所述正极片的所述内端位于所述负极片的所述内端的远离所述电芯的中心的外侧，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有至少两层所述负极片层。

可选地，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有两层所述负极片层。

可选地，所述隔膜的内端位于所述负极片的所述内端的靠近所述电芯的中心的内侧，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有至少两层所述隔膜层。

可选地，所述正极片和所述负极片中的至少一个的侧面设置有三氧化二铝层。

可选地，所述三氧化二铝层的厚度为2μm～3μm。

可选地，所述正极极耳通过膨胀胶片连接至所述正极片的所述内端，所述负极极耳通过膨胀胶片连接至所述负极片的所述内端。

可选地，所述正极极耳位于所述正极片的所述内端的靠近所述电芯的中心的内侧面，所述负极极耳位于所述负极片的所述内端的远离所述电芯的中心的外侧面。

可选地，所述正极片的厚度为0.099mm～0.160mm，所述负极片的厚度为0.080mm～0.150mm，所述膨胀胶片的厚度为0.025mm～0.065mm。

根据本实用新型的另一方面提供了一种圆柱型电池，其包括根据上述任一方面所述的卷绕式电芯。

根据本实用新型的卷绕式电芯及具有其的圆柱型电池，可以增大正极极耳与负极极耳之间的距离，形成的至少两层负极片层或正极片层能够构成缓解对正极极耳与负极极耳的挤压的缓冲保护层，当电池使用时，可以有效缓解对两个极耳的挤压，避免两个极耳的膨胀受限制，提升电池的安全性能，避免电池着火。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型的卷绕式电芯的结构示意图。

附图标记说明：

100电芯

110正极片

111正极片层

112正极极耳

120负极片

121负极片层

122负极极耳

130隔膜

131隔膜层

141第一膨胀胶片

142第二膨胀胶片

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的描述。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

本实用新型提供了一种圆柱型电池，例如圆柱型锂离子电池。该圆柱型电池可以包括卷绕式电芯100以及包覆该电芯100的外壳。外壳可以是例如铝塑膜等材料制成的软壳，也可以是例如不锈钢、铝等材料制成的硬壳，例如钢壳、铝壳等。当外壳软壳时，电芯100构成软包电芯，此时软包电芯可以置于硬壳内构成电池，当然也可以不置于硬壳内，软包电芯形成独立的软包电池。当外壳是硬壳时，电芯100是裸电芯，此时裸电芯置于硬壳内构成电池。

如图1所示，卷绕式电芯100可以包括正极片110、负极片120和隔膜130。隔膜130位于正极片110和负极片120之间，由此，可以隔离正极片110和负极片120放置电芯100发生物理短路。并且正极片110、负极片120和隔膜130三者以卷绕的方式设置以形成多层的正极片层111、负极片层121和隔膜层131。也就是说，卷绕式电芯100包括由正极片110、负极片120和隔膜130形成的多层的正极片层111、负极片层121和隔膜层131。

正极片110的内端可以设置有正极极耳112。负极片120的内端可以设置有负极极耳122。可以理解，此处的“内端”是指靠近电芯100的中心的一端，或者说最先开始卷绕的一端。正极极耳112可以由铝材料制成，负极极耳122可以由镍材料制成。

本实施方式中，正极极耳112与负极极耳122之间可以设置有至少两层负极片层121或正极片层111。可选地，正极极耳112与负极极耳122之间可以设置有两层负极片层121或正极片层111。以此实施方式，可以增大正极极耳112与负极极耳122之间的距离，形成的至少两层负极片层121或正极片层111能够构成缓解对正极极耳112与负极极耳122的挤压的缓冲保护层，当电池使用时，可以有效缓解对两个极耳的挤压，避免两个极耳的膨胀受限制，提升电池的安全性能，避免电池着火。

隔膜130的内端位于负极片120的内端的靠近电芯100的中心的内侧。隔膜130先于负极片120卷绕。正极片110的内端可以位于负极片120的内端的远离电芯100的中心的外侧。负极片120先于正极片110卷绕。具体是先将隔膜130卷绕，而后放置一端设置有负极极耳122的负极片120，将隔膜130与负极片120两者一起卷绕，然后放置一端设置有正极极耳112的正极片110，将隔膜130、负极片120和正极片110三者一起卷绕。

正极极耳112与负极极耳122之间可以设置有至少两层负极片层121。正极极耳112与负极极耳122之间设置有至少两层隔膜层131。例如，对于图示实施方式，正极极耳112与负极极耳122之间设置有两层负极片层121。正极极耳112与负极极耳122之间设置有三层隔膜层131。

正极极耳112位于正极片110的内端的靠近电芯100的中心的内侧面。进一步地，将正极极耳112连接至正极片110的内端的内侧面。负极极耳122位于负极片120的内端的远离电芯100的中心的外侧面。进一步地，将负极极耳122连接至负极片120的内端的外侧面。

正极极耳112可以通过膨胀胶片连接至正极片110的内端，负极极耳122可以通过膨胀胶片连接至负极片120的内端。如图示实施方式，第一膨胀胶片141位于正极极耳112的靠近电芯100的中心的内侧面，第二膨胀胶片142位于负极极耳122的远离电芯100的中心的外侧面。当制备电池时，向电芯100内部填充电解液，膨胀胶片受电解液影响厚度增加至例如3～4倍。膨胀胶片牢牢粘附在极耳的表面，且柔韧性较好，膨胀胶片的设置还可以进一步增大正极极耳112与负极极耳122之间的距离，保证两个极耳的更大的柔韧性，同时使极耳的缓冲保护层更厚，更有效缓解对两个极耳的挤压，大大提升了安全性能。

正极片110的厚度可以为0.099mm～0.160mm，例如正极片110的厚度可以为0.099mm、0.100mm、0.120mm、0.140mm、0.150mm、0.160mm等。负极片120的厚度可以为0.080mm～0.150mm，例如负极片120的厚度可以为0.080mm、0.090mm、0.100mm、0.120mm、0.140mm、0.150mm等。隔膜130的厚度可以为0.012mm～0.016mm，例如隔膜130的厚度可以为0.012mm、0.013mm、0.014mm、0.015mm、0.016mm等。两个极耳的厚度可以相同或不同，例如可以为0.1mm。膨胀胶片的厚度可以为0.025mm～0.065mm，例如膨胀胶片的厚度可以为0.025mm、0.035mm、0.040mm、0.045mm、0.050mm、0.060mm、0.065mm等。

正极片110和负极片120中的至少一个的侧面可以设置有三氧化二铝层。正极片110的内侧面和外侧面均可以设置有三氧化二铝层。负极片120的内侧面和外侧面也可以均设置有三氧化二铝层。三氧化二铝层的厚度可以为2μm～3μm，例如三氧化二铝层的厚度可以为2μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm等。

在制备电池时，在卷绕之前，可以将三氧化二铝涂覆至正极片110和负极片120中的至少一个的表面，例如将三氧化二铝涂覆至正极片110的上下两个表面，负极片120的上下两个表面。通过设置三氧化二铝层，可以避免正极片110与负极片120之间因粉尘产生的微短路，在一定程度上也能提升电池的安全性能。

作为示例，电池的制备过程如下：

先用膨胀胶片将正极极耳112连接至正极片110，将负极极耳122连接至负极片120。

接着将三氧化二铝涂覆至正极片110的上下两个表面和负极片120的上下两个表面。

接着卷绕正极片110、负极片120和隔膜130。具体地，先将隔膜130预卷1～3圈，而后放置一端设置有负极极耳122的负极片120，将隔膜130与负极片120两者一起预卷3～3.5圈，然后放置一端设置有正极极耳112的正极片110，将隔膜130、负极片120和正极片110三者一起卷绕例如1～1.5圈。

接着使用铝塑膜包覆卷绕结构，形成软包电芯。

然后向电芯100内部填充电解液。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种卷绕式电芯，其特征在于，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间并且三者以卷绕的方式设置以形成多层的正极片层、负极片层和隔膜层，所述正极片的内端设置有正极极耳，所述负极片的内端设置有负极极耳，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有至少两层所述负极片层或所述正极片层。

2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极片的所述内端位于所述负极片的所述内端的远离所述电芯的中心的外侧，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有至少两层所述负极片层。

3.根据权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有两层所述负极片层。

4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述隔膜的内端位于所述负极片的所述内端的靠近所述电芯的中心的内侧，所述正极极耳与所述负极极耳之间设置有至少两层所述隔膜层。

5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极片和所述负极片中的至少一个的侧面设置有三氧化二铝层。

6.根据权利要求5所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述三氧化二铝层的厚度为2μm～3μm。

7.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极极耳通过膨胀胶片连接至所述正极片的所述内端，所述负极极耳通过膨胀胶片连接至所述负极片的所述内端。

8.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极极耳位于所述正极片的所述内端的靠近所述电芯的中心的内侧面，所述负极极耳位于所述负极片的所述内端的远离所述电芯的中心的外侧面。

9.根据权利要求7所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极片的厚度为0.099mm～0.160mm，所述负极片的厚度为0.080mm～0.150mm，所述膨胀胶片的厚度为0.025mm～0.065mm。

10.一种圆柱型电池，其特征在于，包括根据权利要求1至9中的任一项所述的卷绕式电芯。

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