CN217788448U - 一种分段式间隔涂布极片及裸电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，公开一种分段式间隔涂布极片及裸电芯。其中分段式间隔涂布极片包括集流体，集流体的正面和反面设有料区和空箔区，料区沿集流体的长度方向间隔设置，空箔区设于每个料区周围。相邻两个料区的间隔长度按等差数列递增。料区和空箔区相互分离，防止极片折叠时掉料。本实用新型还提供一种裸电芯，包括分段式间隔涂布极片和隔膜，将正极极片、负极极片和隔膜分层叠置后沿同一方向连续卷绕形成裸电芯主体；裸电芯主体横截面呈矩形，矩形裸电芯克服了现有技术中裸电芯圆弧端的缺陷，保证裸电芯的CB值不偏离设计值，集流体两侧的电流密度一致，防止电压极化造成电压不稳。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种分段式间隔涂布极片及裸电芯。
背景技术
锂离子电池是一种使用广泛的可充电电池，锂离子电池主要包括：正极极片和负极极片、电解液、隔膜和结构件。
现有技术中，通常采用将正、负极敷料连续涂布在对应的基片上，然后将基片分切成所需大小的极片的方法来生产锂离子电池中的极片。然后将正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕或堆叠工艺制成裸电芯，裸电芯和结构件再装配成锂离子电池的电芯。充电时，电子从正极料区通过正极集流体进入外电路，同时外电路中电子通过负极集流体流入负极，锂离子从正极料区进入电解液穿过隔膜到达负极。放电过程电子和锂离子运动路径与充电过程相反。
通过卷绕工艺制成的裸电芯，其两侧边缘会形成一个半圆形圆弧。随着卷绕层数(电芯层数)的增加，裸电芯两侧的圆弧的半径也会增大。该结构会存在以下几种缺陷：1.卷绕内侧的曲率较大，极片折叠的过程中会造成掉料，存在安全隐患。2.侧面极片形成的圆弧内外敷料状态不一样导致此处的CB值(单位面积负极容量相对正极容量的过量比)偏离设计值，导致此处容易受损。3.侧面圆弧在充放电过程中，易变形和扭曲导致电芯性能下降，甚至有安全隐患。4.放电过程中集流体两侧的电流密度不一样，电压极化较大，放电电压不稳。5.常用的结构件为规则的长方体，裸电芯两侧的圆弧会造成结构件内部空间浪费，体积能量较低。
实用新型内容
基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种分段式间隔涂布极片及裸电芯，以解决克服上述缺陷。
为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种分段式间隔涂布极片，分成负极极片和正极极片两种，包括：
料区，设于集流体的正面和反面上，并沿集流体的长度方向间隔设置，料区由敷料涂布而成，并形成为矩形；
空箔区，设于每个料区周围；
多个料区的大小和方向完全相同，且第n个料区与第n-1个料区的间隔长度an＝a1+(n-1)*b，其中n为大于或等于2的整数，b为公差。
作为一种分段式间隔涂布极片的可选方案，当分段式间隔涂布极片制成负极极片时，负极极片中的间隔长度的首项为a′1，0<a′1≤5mm；
当分段式间隔涂布极片制成正极极片时，正极极片中的间隔长度的首项为a″1，a″1＝a′1+l1*c+l2*d+l3*2,其中，l1是负极极片的冷压厚度，l2是正极极片的冷压厚度，l3是隔膜厚度；c为负极膨胀系数，1.05≤c≤2；d为正极膨胀系数，1.02≤d≤1.8。
作为一种分段式间隔涂布极片的可选方案，间隔长度的公差为b，b＝l1*c+l2*d+l3*2，其中l1是负极极片的冷压厚度，l2是正极极片的冷压厚度，l3是隔膜厚度；c为负极膨胀系数，1.05≤c≤2；d为正极膨胀系数，1.02≤d≤1.8。
作为一种分段式间隔涂布极片的可选方案，每个料区的第一边、第二边和第三边的外侧均为空箔区，第一边和第二边垂直于集流体的长度方向，第三边平行于集流体的长度方向。
作为一种分段式间隔涂布极片的可选方案，负极极片的料区被配置为能够完全覆盖正极极片的料区。
作为一种分段式间隔涂布极片的可选方案，位于集流体正、反两面对称位置的两个料区形成一个料区组，每个料区组设置1个极耳。
一种裸电芯，包括以上任一方案所述的分段式间隔涂布极片和隔膜，分段式间隔涂布极片包括正极极片和负极极片两种；将正极极片、负极极片和隔膜分层叠置后沿同一方向连续卷绕形成裸电芯主体；裸电芯主体横截面呈矩形，包括位于相对两端的空箔部和另一组相对两端的料区部，料区位于裸电芯主体的料区部。
作为一种裸电芯的可选方案，正极极片设有正极极耳，负极极片设有负极极耳，正极极耳和负极极耳不重叠。
作为一种裸电芯的可选方案，卷绕后，正极极耳或负极极耳的错位范围为±10mm。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供一种分段式间隔涂布极片，包括料区，设于集流体的正面和反面上，并沿集流体的长度方向间隔设置，料区由敷料涂布而成，并形成为矩形。空箔区，设于每个料区周围；多个料区的大小和方向完全相同，且第n个料区与第n-1个料区的间隔长度an＝a1+(n-1)*b，其中n为大于或等于2的整数，b为公差。如此设置使得分段式间隔涂布极片的料区和空箔区相互分离，防止极片折叠的过程中掉料。相较于传统连续涂布极片，优化了电子的传输路径，分段式间隔涂布极片中的电子通过间隔的空箔区传输到极耳，减少了电芯的内阻，优化了电芯的大倍率充放电性能。
本实用新型还提供一种裸电芯，包括分段式间隔涂布极片和隔膜，分段式间隔涂布极片包括所述正极极片和负极极片两种；将正极极片、负极极片和隔膜分层叠置后沿同一方向连续卷绕形成裸电芯主体；裸电芯主体横截面呈矩形，包括位于相对两端的空箔部和另一组相对两端的料区部，料区位于裸电芯主体的料区部。矩形裸电芯克服了现有技术中裸电芯圆弧端的缺陷，保证裸电芯的CB值不偏离设计值，且放电过程中，集流体两侧的电流密度一致，防止电压极化造成电压不稳。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型具体实施方式提供的分段式间隔涂布极片的示意图；
图2是本实用新型具体实施方式提供的裸电芯的截面图；
图3是本实用新型具体实施方式提供的裸电芯同侧设置极耳的示意图；
图4是本实用新型具体实施方式提供的裸电芯异侧设置极耳的示意图。
图中：
1、集流体；11、料区；111、第一边；112、第二边；113、第三边；12、空箔区；13、极耳；
2、隔膜；
110、负极极片；120、正极极片。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，本实施方式提供一种分段式间隔涂布极片，该极片通常能够被制成负极极片110或正极极片120。分段式间隔涂布极片包括敷料和集流体1，敷料被涂布在集流体1上，形成料区11。负极极片110的料区11被配置为能够完全覆盖正极极片120的料区11，以保证电流的有效传输。本实施例中，料区11为矩形。集流体1的表面未被敷料涂布的区域，形成空箔区12。
集流体1的正面和反面均沿集流体1的长度方向间隔涂布多个料区11，位于集流体1正面的料区11和位于集流体1反面的料区11关于集流体1对称分布。多个料区的大小和方向完全相同，且第n个料区与第n-1个料区的间隔长度an＝a1+(n-1)*b，其中n为大于或等于2的整数，b为公差。如此设置使得分段式间隔涂布极片的料区和空箔区相互分离，防止极片折叠的过程中掉料。相较于传统连续涂布极片，优化了电子的传输路径，分段式间隔涂布极片中的电子通过间隔的空箔区传输到极耳，减少了电芯的内阻，优化了电芯的大倍率充放电性能。
具体地，当分段式间隔涂布极片制成负极极片110时，集流体1采用铝箔。当分段式间隔涂布极片制成正极极片120时，集流体1采用铜箔。
当分段式间隔涂布极片制成负极极片110时，负极极片110中的间隔长度的首项为a′1，0<a′1≤5mm。
当分段式间隔涂布极片制成正极极片120时，正极极片120中的间隔长度的首项为a″1，a″1＝a′1+l1*c+l2*d+l3*2,其中，l1是负极极片110的冷压厚度，通常为50μm～200μm。l2是正极极片120的冷压厚度，通常为100μm～300μm。l3是隔膜厚度；c为负极膨胀系数，1.05≤c≤2；d为正极膨胀系数，1.02≤d≤1.8。
间隔长度的公差为b，b＝l1*c+l2*d+l3*2，其中l1是负极极片110的冷压厚度，l2是正极极片120的冷压厚度，l3是隔膜厚度；c为负极膨胀系数，1.05≤c≤2；d为正极膨胀系数，1.02≤d≤1.8。
每个矩形料区11包括四个边，第一边111、第二边112、第三边113和第四边，第一边111和第二边112垂直于集流体1的长度方向，第三边113和第四边平行于集流体1的长度方向。每个料区11的第一边111、第二边112和第三边113的外侧均为空箔区12。第一边111和第二边112外侧的空箔区12用于卷绕成型，第三边113外侧的空箔区12用于制作极耳。
位于集流体1正、反两面对称位置的两个料区11形成一个料区组，每个料区组设置1个极耳13。当分段式间隔涂布极片制成负极极片110时，该极耳即为负极极耳；当分段式间隔涂布极片制成正极极片120时，该极耳即为正极极耳。
如图2所示，本实施方式还提供一种裸电芯，包括分段式间隔涂布极片和隔膜2，分段式间隔涂布极片又包括正极极片120和负极极片110两种。将正极极片120、负极极片110和隔膜2分层叠置。示例性的指出，叠置的方式可以为隔膜2、正极极片120、隔膜2、负极极片110和隔膜2五层。叠置后，沿同一方向连续卷绕形成裸电芯主体。裸电芯主体横截面呈矩形，包括位于相对两端的空箔部和另一组相对两端的料区部，料区11全部位于裸电芯主体的料区部。其中，正极极耳和负极极耳不重叠。示例性地指出，如图3所示，正极极耳和负极极耳可以位于裸电芯的同侧。或如图4所示，正极极耳和负极极耳也可以位于裸电芯的异侧。
该裸电芯克服了现有技术中裸电芯圆弧端的缺陷，保证裸电芯的CB值不偏离设计值，且在放电过程中，集流体两侧的电流密度一致，防止电压极化造成电压不稳。此外，用于容纳裸电芯的结构件通常为规则的长方体，将裸电芯做成正方体，能够更好的契合铝壳，提升能量密度。
进一步地，继续参照图1，当分段式间隔涂布极片卷绕成裸电芯后，截面上沿竖直方向分布的多个正极极耳之间的错位范围为±10mm，多个负极极耳之间的错位范围也为±10mm。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域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。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
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。
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。
Claims (9)
1.一种分段式间隔涂布极片，其特征在于，包括：
料区(11)，设于集流体(1)的正面和反面上，并沿所述集流体(1)的长度方向间隔设置，所述料区(11)由敷料涂布而成，并形成为矩形；
空箔区(12)，设于每个所述料区(11)周围；
多个所述料区(11)的大小和方向完全相同，且第n个所述料区(11)与第n-1个所述料区(11)的间隔长度an＝a1+(n-1)*b，其中n为大于或等于2的整数，b为公差。
2.根据权利要求1所述的分段式间隔涂布极片，其特征在于，当所述分段式间隔涂布极片制成负极极片(110)时，所述负极极片(110)中的所述间隔长度的首项为a′1，0＜a′1≤5mm；
当所述分段式间隔涂布极片制成正极极片(120)时，所述正极极片(120)中的所述间隔长度的首项为a″1，a″1＝a′1+l1*c+l2*d+l3*2,其中，l1是所述负极极片(110)的冷压厚度，l2是所述正极极片(120)的冷压厚度，l3是隔膜厚度；c为负极膨胀系数，1.05≤c≤2；d为正极膨胀系数，1.02≤d≤1.8。
3.根据权利要求2所述的分段式间隔涂布极片，其特征在于，所述间隔长度的公差为b，b＝l1*c+l2*d+l3*2，其中l1是所述负极极片(110)的冷压厚度，l2是所述正极极片(120)的冷压厚度，l3是隔膜厚度；c为负极膨胀系数，1.05≤c≤2；d为正极膨胀系数，1.02≤d≤1.8。
4.根据权利要求1所述的分段式间隔涂布极片，其特征在于，每个所述料区(11)的第一边(111)、第二边(112)和第三边(113)的外侧均为所述空箔区(12)，所述第一边(111)和所述第二边(112)垂直于所述集流体(1)的长度方向，所述第三边(113)平行于所述集流体(1)的长度方向。
5.根据权利要求2所述的分段式间隔涂布极片，其特征在于，所述负极极片(110)的所述料区(11)被配置为能够完全覆盖所述正极极片(120)的所述料区(11)。
6.根据权利要求1所述的分段式间隔涂布极片，其特征在于，位于所述集流体(1)正、反两面对称位置的两个所述料区(11)形成一个料区组，每个所述料区组设置1个极耳(13)。
7.一种裸电芯，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的分段式间隔涂布极片和隔膜(2)，所述分段式间隔涂布极片包括正极极片(120)和负极极片(110)两种；将所述正极极片(120)、所述负极极片(110)和所述隔膜(2)分层叠置后沿同一方向连续卷绕形成裸电芯主体；所述裸电芯主体横截面呈矩形，包括位于相对两端的空箔部和另一组相对两端的料区部，所述料区(11)位于所述裸电芯主体的料区部。
8.根据权利要求7所述的裸电芯，其特征在于，所述正极极片(120)设有正极极耳，所述负极极片(110)设有负极极耳，所述正极极耳和所述负极极耳不重叠。
9.根据权利要求8所述的裸电芯，其特征在于，卷绕后，所述正极极耳或所述负极极耳的错位范围为±10mm。
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