CN218004977U - 卷绕电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕电芯，所述卷绕电芯包括：卷绕设置的第一极片、第二极片和隔膜，所述隔膜设在所述第一极片和所述第二极片之间，所述第二极片处于最内层，所述第一极片包括沿卷绕方向由内向外的第一个第一弯曲段，所述隔膜包括沿卷绕方向由内向外的第一个第二弯曲段，所述第一个第一弯曲段与所述第一个第二弯曲段之间设置有绝缘层。电芯最内层的第一极片的第一个第一弯曲段与隔膜的第一个第二弯曲段设置绝缘层，由此，绝缘层将阻隔第一极片与第二极片之间的锂离子流动，这样以来即使第二极片最内层的弯曲段发生断裂，也不会引发析锂等失效问题，提高了电芯的安全性。

Description

卷绕电芯

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种卷绕电芯。

背景技术

卷绕电芯是以卷绕方式组合成形的电芯，相关技术中的多极耳卷绕电芯的最内层负极片弯折处由于弯折弧度过小，很容易产生断裂，进而引发析锂、内短路等失效问题，不仅使电芯性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电芯的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果，因此，相关技术中的卷绕电芯存在一定的安全风险。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本实用新型通过在第一极片最内层的第一个第一弯曲段以及隔膜最内层的第一个第二弯曲段处设置绝缘层，由此，绝缘层将阻隔第一极片与第二极片之间的锂离子流动，这样以来即使第二极片最内层的弯曲段发生断裂，也不会引发析锂等失效问题，提高了电芯的安全性。

本实用新型实施例的卷绕电芯包括：卷绕设置的第一极片、第二极片和隔膜，所述隔膜设在所述第一极片和所述第二极片之间，所述第二极片处于最内层，所述第一极片包括沿卷绕方向由内向外的第一个第一弯曲段，所述隔膜包括沿卷绕方向由内向外的第一个第二弯曲段，所述第一个第一弯曲段与所述第一个第二弯曲段之间设置有绝缘层

在一些实施例中，所述绝缘层设置在所述第一个第一弯曲段上，或所述绝缘层设置在所述第一个第二弯曲段上。

在一些实施例中，所述第一极片的表面设有第一涂层，所述绝缘层设置在所述第一涂层上。

在一些实施例中，所述第一极片表面还设有第二涂层，位于所述第一极片同一表面的所述第二涂层与所述第一涂层相接。

在一些实施例中，所述第一涂层为磷酸铁锂正极材料涂层；所述第二涂层为三元正极材料涂层。

在一些实施例中，所述第一涂层设在所述第一极片的靠近最内层所述第二极片的表面，所述第二涂层设在所述第一极片的相对的两个表面，所述第一涂层沿卷绕方向由内向外延伸，位于所述第一极片靠近最内层所述第二极片的表面的所述第二涂层沿卷绕方向由外向内延伸，并与所述第一涂层相接。

在一些实施例中，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳为多个且均与所述第一极片相连，多个所述第一极耳沿卷绕方向在所述第一极片上间隔布置，多个所述第一极耳沿卷绕方向自内向外被依次定义为第一个极耳、第二个极耳……第N个极耳，所述第二极耳为多个且均与所述第二极片相连，多个所述第二极耳沿卷绕方向在所述第二极片上间隔布置。

在一些实施例中，所述第一涂层和所述第二涂层的接合处位于所述第一个极耳和所述第二个极耳之间。

在一些实施例中，所述绝缘层位于所述第一个极耳和所述第二个极耳之间。

在一些实施例中，所述第一极片为正极片；所述第二极片为负极片。

附图说明

图1是本实用新型实施例的卷绕电芯的俯视剖视示意图。

图2是本实用新型实施例的卷绕电芯的第一极片展开后的正面示意图。

图3是本实用新型实施例的卷绕电芯的第一极片展开后的背面示意图。

附图标记：

第一极片1、第一平面段101、第一弯曲段102、

第二极片2、第二平面段201、第三弯曲段202、

隔膜3、

绝缘层4、第一涂层5、第二涂层6、第一极耳7。

具体实施方式

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中，多极耳卷绕电芯最内层的负极片弯折处的弯折弧度过小，弯折时间久后很容易断裂。负极片断裂后，负极片会出现明显的掉料、漏箔进而引发析锂、内短路等失效问题。并且，电解液在浸润电芯的中间位置较为困难，也即是极片位于卷芯的最内层的部分。由于该部位电解液浸润困难，也是最先出现失效问题的部位。

下面结合附图描述本实用新型实施例的卷绕电芯。

如图1所示，本实用新型实施例的卷绕电芯包括：卷绕设置的第一极片1、第二极片2和隔膜3。

隔膜3设在第一极片1和第二极片2之间，第二极片2处于最内层。第一极片1包括沿卷绕方向由内向外的第一个第一弯曲段102，隔膜3包括沿卷绕方向由内向外的第一个第二弯曲段，第一个第一弯曲段102与所述第一个第二弯曲段之间设置有绝缘层4。

需要理解的是，当本实用新型实施例的电芯在展开状态下，最底层为隔膜3，该层隔膜3的上方为一层第一极片1。第一极片1的上方再铺设一层隔膜3，该层隔膜3的上方为一层第二极片2。

因此，当电芯卷绕后，如图1所示，最外层为隔膜3，最内层为第二极片2，也即是电芯从内到外依次为：第二极片2-隔膜3-第一极片1-隔膜3。换言之，第一极片1夹设在两层隔膜3之间，第二极片2设置在位于最内层的隔膜3的内侧。此外，通过设置两层隔膜3，且隔膜3的长度大于第一极片1和第二极片2的长度，以确保电芯卷绕后第一极片1和第二极片2均被隔膜3包覆，并且还被隔膜3隔开。

此外，卷绕后的第一极片1、第二极片2和隔膜3均是由多个交替相连的平面段和弯曲段组成。为方便理解和描述，第一极片1的平面段称为第一平面段101，第一极片1的弯曲段称为第一弯曲段102。第二极片2的平面段称为第二平面段201，第二极片2的弯曲段称为第三弯曲段202。隔膜3的平面段称为第三平面段，隔膜3的弯曲段称为第二弯曲段。

可选地，如图1所示，电芯卷绕后，第一极片1包括沿卷绕方向由内向外的第一个第一弯曲段102，第二极片2包括沿卷绕方向由内向外的第一个第三弯曲段202，隔膜3包括沿卷绕方向由内向外的第一个第二弯曲段。其中，第一个第一弯曲段102、第一个第三弯曲段202和第一个第二弯曲段均指的是位于电芯最内层的弯曲段。并且，第一个第二弯曲段位于第一个第一弯曲段102和第一个第三弯曲段202之间。

具体地，如图1所示，以位于卷绕电芯最内层的端部为首端，以位于卷绕电芯最外层的端部为尾端。第一极片1的首端和尾端均为第一平面段101，第二极片2的首端为第二平面段201，第二极片2的尾端为第三弯曲段202。

可以理解的是，由于第二极片2位于电芯的最内层，第二极片2沿卷绕方向由内向外的第一个第三弯曲段202的弧度较小，导致卷绕电芯卷绕压紧过程中或者使用一段时间后，第二极片2的第一个第三弯曲段202容易断裂。断裂后的第二极片2出现明显掉料、漏箔，进而引发电芯出现析锂等失效问题。并且，第二极片2的第一个第三弯曲段202位于卷绕电芯的最内层，电解液浸润较为困难，也是最先开始出现失效问题的部位。

进一步地，如图1所示，第一极片1的第一个第一弯曲段102与隔膜3的第一个第二弯曲段之间设置有绝缘层4。绝缘层4为绝缘胶带，在绝缘层4的作用下，第一极片1的第一个第一弯曲段102与第二极片2的第一个第三弯曲段202之间的锂离子流动被阻隔。因此，即使出现第二极片2的第一个第三弯曲段202发生断裂或者电解液未浸润的情况，该部位也不会引发析锂等失效问题，降低了安全风险，提高了电芯的安全性能。

本实用新型实施例的卷绕电芯，在第一极片1与第二极片2之间设置隔膜3，从而将第一极片1与第二极片2分隔开。并且，第一极片1最内层的第一个第一弯曲段102处设置绝缘层4，由此，第一极片1上设置绝缘层4的部位将阻隔第一极片1与第二极片2之间的锂离子流动，这样以来即使第二极片2最内层的弯曲段发生断裂，也不会引发析锂等失效问题，提高了电芯的安全性。

在一些实施例中，绝缘层4设置在第一个第一弯曲段102上，或绝缘层4设置在第一个第二弯曲段上。

例如，绝缘层4设在第一极片1的靠近最内层第二极片2的表面上，且位于沿卷绕方向由内向外的第一极片1的第一个第一弯曲段102处。或者，绝缘层4设在位于第一极片1和第二极片2之间的隔膜3的相对的两个表面上，且位于沿卷绕方向由内向外的隔膜3的第一个第二弯曲段处。也即是，使绝缘层4起到分隔沿卷绕方向由内向外的第一极片1的第一个第一弯曲段102和第二极片2的第一个第三弯曲段202的作用。

在一些实施例中，如图1所示，第一极片1的表面设有第一涂层5，绝缘层4设置在第一涂层5上。

可选地，第一涂层5选用安全性高、热失控触发温度高、同样设置面积下克容量发挥低的材料，并将第一涂层5涂设在位于卷绕电芯内层的第一极片1的表面上，以提高卷绕电芯内层的析锂边界。进一步地，如图1所示，绝缘层4设置在第一涂层5上。由此，一方面在第一涂层5的作用下，提高卷绕电芯内层的析锂边界，另一方面在绝缘层4的作用下，使第一个第一弯曲段102处不发挥容量，从而提高了卷绕电芯内层的安全性能。

在一些实施例中，如图1所示，第一极片1的表面还设有第二涂层6，位于第一极片1同一表面的第二涂层6与第一涂层5相接。

可以理解的是，由于第一涂层5的克容量发挥低，为保证卷绕电芯整体的能量密度，故在第一极片1上还涂设第二涂层6，从而在提高电芯内层的安全性能的前提下，还确保卷绕电芯整体正常的能量密度。并且，位于第一极片1同一表面的第一涂层5和第二涂层6相接，从而满足第一极片1上能量的连通性。

进一步地，第一涂层5为磷酸铁锂正极材料涂层，第二涂层6为三元正极材料涂层。磷酸铁锂正极材料涂层自身材料的安全系数较高，抗过充能力强，克容量低。三元正极材料涂层相对于磷酸铁锂正极材料涂层的克容量较高，因此，通过对第一极片1进行不同材料的涂覆，以保证本实用新型实施例的卷绕电芯整体的能量密度。

在一些实施例中，如图1所示，第一涂层5设在第一极片1的靠近最内层第二极片2的表面，第二涂层6设在第一极片1的相对的两个表面，第一涂层5沿卷绕方向由内向外延伸，位于第一极片1靠近最内层第二极片2的表面的第二涂层6沿卷绕方向由外向内延伸，且与第一涂层5相接。

具体地，如图1所示，第一极片1的远离最内层第二极片2的表面全部涂设第二涂层6。第一极片1的靠近最内层第二极片2的表面一部分涂设第一涂层5，另一部分涂设第二涂层6。绝缘层4设在第一涂层5的靠近最内层第二极片2的表面上，且绝缘层4的靠近最内层第二极片2的表面与隔膜3的第一个第二弯曲段的远离最内层第二极片2的表面相贴合。

进一步地，如图1所示，在第一极片1的靠近最内层第二极片2的表面上，第一涂层5沿卷绕方向由内向外延伸，第二涂层6沿卷绕方向由外向内延伸且与第一涂层5相接。

在一些实施例中，如图2和图3所示，还包括第一极耳7和第二极耳(图中未示出)。

第一极耳7为多个且均与第一极片1相连，多个第一极耳7沿卷绕方向在第一极片1上间隔布置，多个第一极耳7沿卷绕方向自内向外被依次定义为第一个极耳、第二个极耳……第N个极耳。第二极耳为多个且均与第二极片2相连，多个第二极耳沿卷绕方向在第二极片2上间隔布置。

其中，当第一极片1在卷绕状态下，多个第一极耳7沿卷绕方向自内向外被依次定义为第一个极耳、第二个极耳……第N个极耳。当第一极片1在展开状态下，如图2所示，在左右方向上，依次为第一个极耳、第二个极耳……第N个极耳。可选地，第一极片1上的第一极耳7的数量与第二极片2上的第二极耳的数量相同。第一极片1上的第一极耳7与第二极片2上的第二极耳均位于卷绕电芯的同一侧。

进一步地，如图2所示，第一极片1处于展开状态。多个第一极耳7沿第一极片1的长度方向(如图2中的左右方向)间隔布置。并且，沿从左到右的方向上，相邻的第一极耳7之间的距离逐渐增大。

在一些实施例中，如图2所示，第一涂层5和第二涂层6的接合处位于第一个极耳和第二个极耳之间。

可选地，如图2所示，第一涂层5和第二涂层6的接合处位于从左往右方向上的第一个第一极耳7(第一个极耳)和第二个第一极耳7(第二个极耳)之间。

进一步地，如图2所示，绝缘层4位于第一个极耳和第二个极耳之间。换言之，绝缘层4位于从左往右方向上的第一个第一极耳7和第二个第一极耳7之间。

在一些实施例中，第一极片1为正极片，第一极耳7为正极耳。第二极片2为负极片，第二极耳为负极耳。

可以理解的是，第一极片1为卷绕电芯的正极片，第一极耳7为卷绕电芯的正极耳。第二极片2为卷绕电芯的负极片，第二极耳为卷绕电芯的负极耳。其中，极耳用于将卷绕电芯极片上的电流引导出来，通过在第一极片1上设置多个第一极耳7以及在第二极片2上设置多个第二极耳，从而提高卷绕电芯的导电能力和导电速度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卷绕电芯，其特征在于，包括卷绕设置的第一极片(1)、第二极片(2)和隔膜(3)，所述隔膜(3)设在所述第一极片(1)和所述第二极片(2)之间，所述第二极片(2)处于最内层，所述第一极片(1)包括沿卷绕方向由内向外的第一个第一弯曲段(102)，所述隔膜(3)包括沿卷绕方向由内向外的第一个第二弯曲段；所述第一个第一弯曲段(102)与所述第一个第二弯曲段之间设置有绝缘层(4)。

2.根据权利要求1所述的卷绕电芯，其特征在于，所述绝缘层(4)设置在所述第一个第一弯曲段(102)上，或所述绝缘层(4)设置在所述第一个第二弯曲段上。

3.根据权利要求1所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一极片(1)的表面上设有第一涂层(5)，所述绝缘层(4)设置在所述第一涂层(5)上。

4.根据权利要求3所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一极片(1)的表面还设有第二涂层(6)，位于所述第一极片(1)同一表面的所述第二涂层(6)与所述第一涂层(5)相接。

5.根据权利要求4所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一涂层(5)为磷酸铁锂正极材料涂层，所述第二涂层(6)为三元正极材料涂层。

6.根据权利要求4所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一涂层(5)设在所述第一极片(1)的靠近最内层所述第二极片(2)的表面，所述第二涂层(6)设在所述第一极片(1)的相对的两个表面，所述第一涂层(5)沿卷绕方向由内向外延伸，位于所述第一极片(1)靠近最内层所述第二极片(2)的表面的所述第二涂层(6)沿卷绕方向由外向内延伸，并与所述第一涂层(5)相接。

7.根据权利要求6所述的卷绕电芯，其特征在于，还包括：

第一极耳(7)，所述第一极耳(7)为多个且均与所述第一极片(1)相连，多个所述第一极耳(7)沿卷绕方向在所述第一极片(1)上间隔布置，多个所述第一极耳(7)沿卷绕方向自内向外被依次定义为第一个极耳、第二个极耳……第N个极耳；

第二极耳，所述第二极耳为多个且均与所述第二极片(2)相连，多个所述第二极耳沿卷绕方向在所述第二极片(2)上间隔布置。

8.根据权利要求7所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一涂层(5)和所述第二涂层(6)的接合处位于所述第一个极耳和所述第二个极耳之间。

9.根据权利要求7所述的卷绕电芯，其特征在于，所述绝缘层(4)位于所述第一个极耳和所述第二个极耳之间。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一极片(1)为正极片；所述第二极片(2)为负极片。

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