CN218005176U - 一种圆柱电池极片及圆柱电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种圆柱电池极片，包括极片本体及多个排布于极片本体的一侧的极耳，相邻的极耳之间具有避空区，各个极耳分别具有一个或多个沿极耳表面延伸的狭缝，各个狭缝的起始端设置于各个极耳远离极片本体的一端，各个狭缝的延伸方向与极耳的排布方向分别成夹角设置，各个极耳沿狭缝的延伸方向被分割为多个子极耳。本实用新型通过优化极耳的结构，有利于极片卷绕后从极耳的一侧铺展和抚平极耳，能够有效地避免了揉极耳产生金属碎屑的情况。此外，本实用新型还公开了一种圆柱电池。
Description
技术领域
本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种圆柱电池极片及圆柱电池。
背景技术
如今，随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂离子电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，通过对锂离子电池采用不同的封装形式，从而使其形成有圆柱电池、方形电池和软包电池。
在现有技术中，圆柱电池主要采用揉极耳工艺，该工艺需要在垂直于极片的表面施加较大的压力，从而将卷绕后形成的圆柱电池的两个圆柱形端面揉平。然而，揉极耳易产生金属碎屑，容易导致内部正负极片上的活性材料脱落，甚至引起内部极片的变形，进而大大降低了产品的安全性。为此，亟需提出一种新型的技术方案以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种圆柱电池极片，其能够保障从极耳的一侧铺展和抚平极耳，能够有效地避免了揉极耳产生金属碎屑的情况。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种圆柱电池极片，包括：
极片本体及多个排布于所述极片本体的一侧的极耳，相邻的所述极耳之间具有避空区；
各个所述极耳分别具有一个或多个沿所述极耳表面延伸的狭缝，各个所述狭缝的起始端设置于各个所述极耳远离所述极片本体的一端；
各个所述狭缝的延伸方向分别与所述极耳的排布方向成夹角设置，各个所述极耳沿所述狭缝的延伸方向被分割为多个子极耳，各个所述狭缝的起始端设置于各个所述子极耳远离所述极片本体的一端。
优选的，各个所述狭缝的延伸方向相互平行，且倾斜于所述极耳的排布方向，从而确保了可以从同一个方向将各个所述子极耳铺展抚平。
优选的，各个所述避空区的宽度均不相等，即非极耳区之间的间距不相等，从而能够使圆柱电池极片在卷绕之后保证内圈极耳和外圈极耳具有良好精准的对齐度。
优选的，沿所述极片本体的卷绕方向的起始位置和终止位置均具有无极耳区，所述极耳和所述避空区交替分布设置。
优选的，相邻的所述极耳的宽度相等或不相等，从而可以按需调节不同极耳的宽度。
优选的，各个所述极耳靠近所述极片本体的一端具有连接于所述子极耳的台阶部，所述台阶部垂直于所述极片本体，所述狭缝的终止端位于所述子极耳和所述台阶部的交接处，所述台阶部用于防止所述子极耳出现倒插的现象。
优选的，多个所述子极耳倾斜设置于所述台阶部，从而使得各个所述子极耳的两侧边缘均倾斜于所述台阶部，使得各个所述子极耳的铺展抚平效果更好。
优选的，沿所述极片本体的一侧排布的部分所述极耳的宽度相等，当部分所述极耳的宽度相等时，有利于对部分所述极耳的模切和焊接，并可以使得多个所述极耳在所述极片本体的一侧形成台阶状的电连接区。
优选的，在同一个所述极耳中，各个所述子极耳的宽度相等，从而方便了对子极耳的加工。
优选的，所述极耳的宽度沿其排布方向依次增大，从而能够有效增加极耳的过流能力。
优选的，相邻的所述极耳的水平高度相等或不相等，当相邻的所述极耳的水平高度不相等时，可以使各个所述极耳的水平高度沿多个所述极耳的排布方向依次增大，从而使得外圈极耳的顶端可以折叠于内圈极耳，并形成台阶状的电连接区。
优选的，所述极耳的排布方向与所述狭缝的延伸方向的夹角为10°～85°，从而有利于调节极耳的铺展抚平效果以及不同的极耳之间的焊接面积，保障不同的所述极耳能够焊接牢固。
本实用新型的目的之二在于：提供一种圆柱电池，包括如上所述的圆柱电池极片。
优选的，所述圆柱电池的正极耳和负极耳位于所述圆柱电池的同一侧。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型的电池极片包括极片本体及多个排布于极片本体的一侧的极耳，其中，相邻的极耳之间具有避空区，避空区可以起到方便电解液浸透电池极片的效果，并且，各个极耳分别具有一个或多个沿极耳表面延伸的狭缝，各个狭缝的起始端设置于各个极耳远离极片本体的一端，各个狭缝的延伸方向与极耳的排布方向分别成夹角设置，各个极耳沿狭缝的延伸方向被分割为多个子极耳，由于各个极耳被狭缝分割切开得到多个子极耳，而多个子极耳可以按预设方向进行铺展抚平，使得电池极片卷绕成电芯后不需进行极耳揉平操作，进而避免了产生金属碎屑和活性物质脱落的现象，实现了产品的安全性的提高。
附图说明
下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本实用新型实施方式一的结构示意图。
图2为图1中的Ⅰ部分的放大图。
图3为本实用新型实施方式四的结构示意图。
图4为本实用新型实施方式五的结构示意图。
图5为图4中的A部分的放大图。
其中，附图标记说明如下：
1-极片本体；11-绝缘物质层；12-活性物质层；
2-极耳；21-子极耳；22-台阶部；
3-避空区；
4-狭缝；
T1-极耳的排布方向；T2-狭缝的延伸方向；α-极耳的排布方向与狭缝的延伸方向的夹角。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
在实用新型中，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
目前全极耳工艺电池通常采用两端出极耳的方式，且各个极耳的尺寸较长、往往为6-10mm，这种两端出极耳的方式严重浪费了一端的空间，使得电池损失了一定的能量密度。并且，现有技术主要采用揉极耳工艺处理圆柱电池极耳，揉极耳工艺易产生金属屑，降低产品安全性。为此，亟需一种通过优化极耳结构的极片来提高电池的安全性和能量密度。
以下结合附图1～5和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施方式一
下面结合附图1描述实施方式一
一种圆柱电池极片，包括：
极片本体1及多个排布于极片本体1的一侧的极耳2，相邻的极耳2之间具有避空区3；
其中，各个极耳2分别具有一个或多个沿极耳2表面延伸的狭缝4，各个狭缝4的起始端设置于各个极耳2远离极片本体1的一端；
并且，各个狭缝4的延伸方向T2分别与极耳2的排布方向T1成夹角设置，各个极耳2沿狭缝4的延伸方向T2被分割为多个子极耳21，相邻的子极耳21的宽度可以相等或不相等，多个子极耳21可以按预设方向进行铺展抚平。
其中，多个极耳2设置于极片本体1的宽度方向的一侧，当极片本体1从多个极耳2的排布方向T1进行卷绕并形成电芯后，由于各个极耳2可以被狭缝4分割切开得到多个子极耳21，通过对多个子极耳21的铺展折叠，进而优化了极耳2的结构，防止了揉极耳产生金属屑的情况，有效地提高了电池的安全性能。
在电池极片中，相邻的极耳2的宽度相等或不相等，如图2所示，各个极耳2的切开位置为狭缝4，各个狭缝4的延伸方向T2相互平行，且倾斜于极耳2的排布方向T1，其中，极耳2沿极片本体1的排布方向T1与狭缝4的延伸方向T2的夹角α为10°～85°，具体可以为10°～35°、35°～65°、65°～85°，从而有效地调节了各个子极耳21的倾斜幅度，使得各个子极耳21灵活地达到了多种的铺展抚平效果。
此外，为了保障极片本体1卷绕后的多个极耳2能够良好对齐，在电池极片中，各个避空区3的宽度均不相等，即非极耳区之间的间距不相等，并且，极耳2和避空区3交替分布设置。
在电池极片中，为了避免各个子极耳21倒插入极片本体1而导致短路的情况，各个极耳2靠近极片本体1的一端具有连接于子极耳21的台阶部22，台阶部22垂直于极片本体1，狭缝4的终止端位于子极耳21和台阶部22的交接处，其中，子极耳21的高度与狭缝4的高度相等，狭缝4的高度大于或等于台阶部22的高度，并且，优选的，台阶部22可以呈矩形结构。
在电池极片中，多个子极耳21倾斜设置于台阶部22，其中，各个子极耳21的两侧边缘均倾斜于台阶部22，从而能够更好地铺展抚平子极耳21和防止子极耳21出现倒插的现象。
优选地，为了使得多个极耳2的对齐度高和形成阶梯状的结构，各个极耳2的宽度可以沿若干个极耳2的排布方向T1依次增大。
在电池极片中，为了方便对部分极耳2的模切，沿极片本体1的一侧排布的部分极耳2的宽度相等。
优选地，为了提高电池的过流能力，从首个极耳2开始，沿着极耳2的排布方向T1，相邻的N个极耳2为一个单位，N大于1，此单位有X个，X大于1，每个单位的极耳2的宽度相同，沿着极耳2的排布方向T1，第一个单位里的极耳的宽度小于第二个单位里的极耳宽度小于第三个单位里的极耳宽度直至小于第X个单元里的极耳宽度。例如：沿极耳2的排布方向T1，可以使极片中的起始的4个依次排布的极耳2的宽度相等，再使接着的4个依次排布的极耳2的宽度以同等的宽度增大。
实施方式二
与实施方式一不同的是：沿极片本体1的一侧排布的部分极耳2所具有的狭缝4的数量相等，并且，在同一个极耳2中，各个子极耳21的宽度相等，从而方便了对子极耳21的加工。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式三
与实施方式一或二不同的是：相邻的极耳2的水平高度不相等，并且，极耳2的水平高度可以沿若干个极耳2的排布方向T1依次增大，当极片本体1从多个极耳2的排布方向T1进行卷绕并形成电芯后，外圈的极耳2的顶端可以折叠于内圈的极耳2，从而能够保证了多个极耳2的端面平整，达到所需的铺展抚平效果。
其他结构与实施方式一或二相同，这里不再赘述。
实施方式四
与实施方式一至三不同的是：参见图3，极片本体1具有绝缘物质层11和活性物质层12，其中，各个极耳2的台阶部22连接于绝缘物质层11，绝缘物质层11远离台阶部22的一侧设置有活性物质层12，绝缘物质层11能够隔开同极性的极片，避免不同极性的极片的卷绕过程中发生接触短路的情况。
其他结构与实施方式一至三相同，这里不再赘述。
实施方式五
一种圆柱电池，参见图4，包括如实施方式一到实施方式四任一种的圆柱电池极片，其中，该圆柱电池中的极片和隔膜经过卷绕形成电芯，该圆柱电池的正极耳和负极耳位于该圆柱电池的同一侧。
具体地，该圆柱电池的正极片可以为实施方式一到实施方式四任一种的圆柱电池极片，在正极片中，正极极耳区的材料可以为铝箔，即各个子极耳21和台阶部22均为铝箔，其中，正极极耳区具有绝缘物质层11，同时，其狭缝4的高度为4.5mm～6mm，其台阶部22的高度为2mm～3mm；该圆柱电池的负极片可以为实施方式一到实施方式四任一种的圆柱电池极片，在负极片中，负极极耳区的材料可以为铜箔，即各个子极耳21和台阶部22均为铜箔，其极片本体1仅具有活性物质层12，同时，其狭缝4的高度为5.5mm～6.5mm，其台阶部22的高度为1mm～2mm。
当正极片、负极片经过卷绕后，能够形成如图5所示的正负极在卷芯的同一侧的结构，卷芯的顶端左侧为正极，卷芯的顶端右侧为负极，这种结构不仅有效地避免了卷芯的两端出极耳浪费一端的空间而造成能量密度损失的情况，而且，其电池的极耳尺寸较短，可以在电芯的一端输出正负极，从而有效地节约了电池内部的空间。
此外，该电池可以为任意大小的圆柱电池，并且，该圆柱电池可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、镁离子电池等。
实施方式六
一种用电装置，包括实施方式五的电池，其中，该用电装置可以是车辆、手机、便携式装置、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (10)
1.一种圆柱电池极片，其特征在于，包括：
极片本体(1)及多个排布于所述极片本体(1)的一侧的极耳(2)，相邻的所述极耳(2)之间具有避空区(3)；
各个所述极耳(2)分别具有一个或多个沿所述极耳(2)表面延伸的狭缝(4)，各个所述狭缝(4)的起始端设置于各个所述极耳(2)远离所述极片本体(1)的一端；
各个所述狭缝(4)的延伸方向分别与所述极耳(2)的排布方向成夹角设置，各个所述极耳(2)沿所述狭缝(4)的延伸方向被分割为多个子极耳(21)。
2.如权利要求1所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：各个所述狭缝(4)的延伸方向相互平行，且倾斜于所述极耳(2)的排布方向。
3.如权利要求1所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：各个所述避空区(3)的宽度均不相等，相邻的所述极耳(2)的宽度相等或不相等。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：各个所述极耳(2)靠近所述极片本体(1)的一端具有连接于所述子极耳(21)的台阶部(22)，所述台阶部(22)垂直于所述极片本体(1)，所述狭缝(4)的终止端位于所述子极耳(21)和所述台阶部(22)的交接处。
5.如权利要求4所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：多个所述子极耳(21)倾斜设置于所述台阶部(22)。
6.如权利要求3所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：沿所述极片本体(1)的一侧排布的部分所述极耳(2)的宽度相等。
7.如权利要求6所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：在同一个所述极耳(2)中，各个所述子极耳(21)的宽度相等。
8.如权利要求1～3任一项所述的一种圆柱电池极片，其特征在于：所述极耳(2)的排布方向与所述狭缝(4)的延伸方向的夹角为10°～85°。
9.一种圆柱电池，其特征在于：包括如权利要求1～8任一项所述的圆柱电池极片。
10.如权利要求9所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述圆柱电池的正极耳和负极耳位于所述圆柱电池的同一侧。
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2023
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| US20230411803A1 (en) | 2023-12-21 |
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| GR01 | Patent grant |