CN217740743U - 全极耳圆柱电池极片结构及全极耳圆柱卷芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种全极耳圆柱电池极片结构以及具有该极片结构的全极耳圆柱卷芯，所述极片结构包括矩形极片本体，所述极片本体沿宽度方向的一侧表面设置有涂覆区，涂覆区表面涂覆有正极材料或负极材料，极片本体沿宽度方向与涂覆区相对的一侧表面设置有揉平区，涂覆区与揉平区之间设置有留白区，所述留白区表面沿极片本体长度方向阵列开设有若干通孔。所述全极耳圆柱卷芯通过极片本体卷绕而成，利用通孔可以是卷芯内侧与卷芯外侧快速连通，从而使电解液快速浸润，而卷芯内的待挥发液体也能够通过通孔快速排出。

Description

全极耳圆柱电池极片结构及全极耳圆柱卷芯

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圆柱电池极片结构及全极耳圆柱卷芯。

背景技术

锂离子动力电池具有体积小、容量大、能量密度高、充放电倍率高、使用寿命长、低温性能强以及安全性能高等优点，目前越来越多的应用于电动轿车、大巴、储能电站等设备的动力电源上。随着锂离子电池能量密度的提升，圆柱电池的尺寸也越来越往打的方向发展。在圆柱电池的屋里尺寸增加的过程中，为了提升电池的能量密度，降低电池内阻，满足大倍率充放电需求，传统的极片间歇涂布、焊接极耳制片的方式正在被极片连续涂布，全极耳揉平焊接的方式取代。

圆柱电池极片采用全极耳结构，揉平后焊接的方式，可以减少电芯制作过程的复杂性，进一步简化工艺，大大降低所制备电池的内阻，实现大倍率的充放电能力，也使得电池的能量密度增大。但是全极耳揉平焊接的方式，揉平区域直接对电芯涂覆区的端部造成封堵，从而会带来电芯内部水分烘干困难，同时也增加了电解液渗透的难度。造成生产周期的延长，成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种能够提高电解液渗透和烘干效率的全极耳圆柱电池极片结构及全极耳圆柱卷芯。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种全极耳圆柱电池极片结构，其包括极片本体，所述极片本体沿宽度方向的一侧表面设置有涂覆区，涂覆区表面涂覆有正极材料或负极材料，极片本体沿宽度方向与涂覆区相对的一侧表面设置有揉平区，涂覆区与揉平区之间设置有留白区，所述留白区表面沿极片本体长度方向阵列开设有若干通孔。

在以上技术方案的基础上，优选的，涂覆区与留白区的分界线和留白区与揉平区的分界线均与极片本体的长度方向平行。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述留白区的表面涂覆设置有第一弹性胶层，通孔贯穿第一弹性胶层。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述留白区与揉平区之间还设置有涂胶区，涂胶区的表面涂覆设置有第二弹性胶层。

更进一步优选的，留白区与涂胶区的分界线和涂胶区与揉平区的分界线均与极片本体的长度方向平行。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述通孔为圆形。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述正极材料或负极材料远离涂覆区的表面开设有若干通槽，多个通槽沿极片本体的长度方向阵列排布，所述通槽的长度方向与极片本体的宽度方向平行。

本实用新型还提供了一种全极耳圆柱卷芯结构，全极耳圆柱卷芯结构由正极片、负极片以及设置于正极片与负极片之间的隔膜卷绕而成，所述正极片为上述方案中任一所述的全极耳圆柱电池极片结构且涂覆区表面涂覆有正极材料，所述负极片为上述方案中任一所述的全极耳圆柱电池极片结构且涂覆区表面涂覆有负极材料，所述正极片和负极片的揉平区分别位于全极耳圆柱电芯轴线方向的两端部，揉平区经过揉平处理并贴合在全极耳圆柱电芯沿轴线方向的端部表面

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供了一种结构改进的全极耳圆柱电池极片结构，通过在揉平区与涂覆区设置留白区，并在留白区表面开设通孔，而且由于留白区位于揉平区与涂覆区之间，极片结构卷绕之后，在揉平区揉平之后，通孔可以为涂覆区提供电解液流动的通道，同时也为电池烘干提供气体流动通道，从而能够改善全极耳圆柱电池生产中电解液难以渗透的问题；

(2)由于留白区与揉平区的分界效果较差，在实际生产中对揉平区进行揉平操作时可能会对留白区的结构稳定造成破坏，从而影响通孔的正常工作，本申请进一步的方案中，通过在留白区进行涂胶处理形成第一弹性胶层，从而加强留白区的结构强度，使留白区与揉平区形成更加明显的分界，在对揉平区进行揉平处理时，第一弹性胶层起到一定的弹性支撑作用，从而增大了留白区结构强度，极片在进行揉平处理后能够保持设有通孔的留白区结构完整，从而使通孔在卷绕揉平后为卷芯提供电解液通道，加速电解液的渗透浸润。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本实用新型全极耳圆柱电池极片结构中极片本体部分的主视图；

图2为本实用新型全极耳圆柱电池极片结构中极片本体部分另一种实施方式的主视图；

图3为本实用新型全极耳圆柱电池极片结构中极片本体表面涂覆正极材料的一种实施方式的主视图；

图4为本实用新型全极耳圆柱电池极片结构中的正极片的其中一种实施方式的侧面剖视图；

图5为本实用新型全极耳圆柱电池极片结构中的负极片的其中一种实施方式的侧面剖视图；

图6为本实用新型的全极耳圆柱卷芯的侧剖示意图；

图7为本实用新型的全极耳圆柱卷芯中正极片、负极片和隔膜之间的连接示意图。

图中：1-极片本体、2-正极材料、3-负极材料、4-第一弹性胶层、5-第二弹性胶层、6-通槽、11-涂覆区、12-揉平区、13-留白区、14-通孔、15-涂胶区、21-正极片、31-负极片、41-隔膜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2-7，本实用新型的全极耳圆柱电池极片结构，其包括矩形极片本体1，所述极片本体1沿宽度方向的一侧表面设置有涂覆区11，涂覆区11表面涂覆有正极材料2或负极材料3，极片本体1沿宽度方向与涂覆区11相对的一侧表面设置有揉平区12，涂覆区11与揉平区12之间设置有留白区13，所述留白区13表面沿极片本体1长度方向阵列开设有若干通孔14。

以上实施方式中，揉平区12作为极耳，极片本体1为集流体，在涂覆区11涂覆正极材料2，则对应的极片本体1作为正极片21，若涂覆区11涂覆负极材料3，则对应的极片本体1作为负极片31，留白区13不涂覆电极材料，因此留白区13的作用与揉平区12类似，均作为电流导体，同时由于其不作为揉平区12，其不被揉平处理，在卷绕后仍然与涂覆区11保持在相同的曲面内，其上开设的通孔14则可以为卷绕后相邻两层的留白区11之间提供通道，且该通道直接与卷绕后的卷芯侧面以及电极材料的端部连通，因此当揉平区被揉平后，电解液依然可以通过卷芯的侧面进入到卷芯内侧，同时卷芯内的待挥发液体也可以通过该通孔14快速排出。

在具体实施方式中，涂覆区11与留白区13的分界线和留白区13与揉平区12的分界线均与极片本体1的长度方向平行。

以上实施方式中，极片本体1在卷绕后，揉平区12会被揉平处理，当揉平区12与留白区13之间的分界线与极片本体1的长度方向平行时，揉平的揉平区12则具有更加平整的表面以及边缘，以上所述分界线为虚拟或者实际存在的分界结构，具体的，可以通过在揉平区12与留白区13之间加工出对应的应力薄弱结构，例如加工出凹槽，从而使该分界线区域更容易在受外力时被弯折揉平，而所述涂覆区11与留白区13的分界线则是电极材料的涂覆边缘，与极片本体1长度方向平行的边缘可以让卷绕后的卷芯具有更加良好的安全性能。

在具体实施方式中，所述留白区13的表面涂覆设置有第一弹性胶层4，通孔14贯穿第一弹性胶层4。

以上实施方式中，作为其中一种优选的实施方式，为了让揉平区12在揉平的过程中不对留白区13造成干扰，例如弯折应力传递至留白区13并使留白区13发生弯折，破坏通孔14的通畅性或留白区13的结构稳定性，因此在留白区13的表面覆盖一层第一弹性胶层4，第一弹性胶层4具有弹性，具体的，该第一弹性胶层4的厚度小于涂覆区11的正极材料2或负极材料3的厚度，第一弹性胶层4可以对留白区13进行结构加强，相比未设置胶层的揉平区12，在进行揉平处理时，应力传递至留白区13时，在第一弹性胶层4的弹性支撑作用下，可以极大地增强留白区13的结构稳定性，使其不容易发生形变，从而让揉平区12的揉平效果更好。

在具体实施方式中，所述留白区13与揉平区12之间还设置有涂胶区15，涂胶区15的表面涂覆设置有第二弹性胶层5。

以上实施方式中，作为另一种优选的结构，还可以选择在留白区13与揉平区12之间设置涂胶区15，此时涂胶区15单独进行涂胶并形成第二弹性胶层5，第二弹性胶层5的厚度不大于涂覆区11的正极材料2或负极材料3的厚度，在极片本体1卷绕后，第二弹性胶层5相互支撑，并起到对留白区13与揉平区12之间进行过渡支撑的作用，此时留白区13的表面可以选择同时涂覆第一弹性胶层4，也可以选择不涂覆第一弹性胶层4，此时第二弹性胶层5可以作为支撑结构，用于对揉平区12揉平产生的传导作用力进行抵消，一方面第二弹性胶层5可以提高涂覆区11上的电极材料与揉平区12之间的绝缘性能，另一方面还可以起到结构支撑作用。

以上实施方式中，第一弹性胶层4和第二弹性胶层5的材质均可以采用弹性橡胶或弹性塑料材质等具有绝缘性能的材质，例如聚氨酯、天然橡胶等材质。

在具体实施方式中，留白区13与涂胶区15的分界线和涂胶区15与揉平区12的分界线均与极片本体1的长度方向平行。

以上实施方式中，平行的分界线结构可以提高极片本体1卷然后的结构稳定性以及对应的卷芯的电学性能的稳定性。

在具体实施方式中，所述通孔14为圆形。

以上实施方式中，通孔14可以是任意形状的开口，优选的，通孔14为圆形，此时开口边缘圆滑，不易产生撕裂。

在具体实施方式中，所述正极材料2或负极材料3远离涂覆区11的表面开设有若干通槽6，多个通槽6沿极片本体1的长度方向阵列排布，所述通槽6的长度方向与极片本体1的宽度方向平行。

以上实施方式中，作为一种优选的结构，通槽6在卷绕后可沿电芯的轴线方向贯通，电解液在通过通孔14进入电芯的端部后，则可以通过通槽6快速进入到电芯内侧的电极材料内进行浸润吸收。

本实用新型还提供了一种全极耳圆柱卷芯，全极耳圆柱卷芯由正极片21、负极片31以及设置于正极片21与负极片31之间的隔膜41卷绕而成，所述正极片21为以上技术方案中所述的全极耳圆柱电池极片结构且涂覆区11表面涂覆有正极材料2，所述负极片31为以上技术方案中所述的全极耳圆柱电池极片结构且涂覆区11表面涂覆有负极材料3，所述正极片21和负极片31的揉平区12分别位于全极耳圆柱电芯轴线方向的两端部，揉平区12经过揉平处理并贴合在全极耳圆柱电芯沿轴线方向的端部表面。

以上实施方式得到的全极耳圆柱卷芯，卷芯的侧面设有通孔14，通孔14连通的区域对应留白区13所在区域，卷绕后的留白区13内形成螺旋空腔，空腔内螺旋侧壁上也阵列设置通孔14，因此，卷芯内侧通过通孔14可以轻易与卷芯外侧连通，在进行电解液的浸润时，即使揉平区密封性太强，电解液依然可以通过通孔14快速进入到卷芯内，并与正极材料2或负极材料3接触浸润，而在正极材料2或负极材料3上开设通槽6后，则可以使电解液更快地渗入内侧的正极材料2或负极材料3内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全极耳圆柱电池极片结构，包括矩形极片本体(1)，其特征在于，所述极片本体(1)沿宽度方向的一侧表面设置有涂覆区(11)，涂覆区(11)表面涂覆有正极材料(2)或负极材料(3)，极片本体(1)沿宽度方向与涂覆区(11)相对的一侧表面设置有揉平区(12)，涂覆区(11)与揉平区(12)之间设置有留白区(13)，所述留白区(13)表面沿极片本体(1)长度方向阵列开设有若干通孔(14)。

2.如权利要求1所述的全极耳圆柱电池极片结构，其特征在于，涂覆区(11)与留白区(13)的分界线和留白区(13)与揉平区(12)的分界线均与极片本体(1)的长度方向平行。

3.如权利要求1所述的全极耳圆柱电池极片结构，其特征在于，所述留白区(13)的表面涂覆设置有第一弹性胶层(4)，第一弹性胶层(4)的厚度小于正极材料(2)或负极材料(3)的厚度，通孔(14)贯穿第一弹性胶层(4)。

4.如权利要求1所述的全极耳圆柱电池极片结构，其特征在于，所述留白区(13)与揉平区(12)之间还设置有涂胶区(15)，涂胶区(15)的表面涂覆设置有第二弹性胶层(5)，第二弹性胶层(5)的厚度不大于正极材料(2)或负极材料(3)的厚度。

5.如权利要求4所述的全极耳圆柱电池极片结构，其特征在于，留白区(13)与涂胶区(15)的分界线和涂胶区(15)与揉平区(12)的分界线均与极片本体(1)的长度方向平行。

6.如权利要求1所述的全极耳圆柱电池极片结构，其特征在于，所述通孔(14)为圆形。

7.如权利要求1所述的全极耳圆柱电池极片结构，其特征在于，所述正极材料(2)或负极材料(3)远离涂覆区(11)的表面开设有若干通槽(6)，多个通槽(6)沿极片本体(1)的长度方向阵列排布，所述通槽(6)的长度方向与极片本体(1)的宽度方向平行。

8.一种全极耳圆柱卷芯，所述全极耳圆柱卷芯由正极片(21)、负极片(31)以及设置于正极片(21)与负极片(31)之间的隔膜(41)卷绕而成，其特征在于，所述正极片(21)为权利要求1-7中任一所述的全极耳圆柱电池极片结构且涂覆区(11)表面涂覆有正极材料(2)，所述负极片(31)为权利要求1-7中任一所述的全极耳圆柱电池极片结构且涂覆区(11)表面涂覆有负极材料(3)，所述正极片(21)和负极片(31)的揉平区(12)分别位于全极耳圆柱电芯轴线方向的两端部，揉平区(12)经过揉平处理并贴合在全极耳圆柱电芯沿轴线方向的端部表面。

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