CN218274991U - 一种电芯和电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电芯和电池，电芯包括第一极片、第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片、隔膜和第二极片层叠卷绕设置；第一极片的卷绕起始段包括预折段和与预折段连接的第一平直段，预折段与第一平直段平行，且预折段位于第一平直段背离卷绕中心的一侧；第二极片的卷绕起始段为与第一平直段平行的第二平直段，第二平直段与预折段位于第一平直段的同一侧，且在电芯的厚度方向上，第二平直段和预折段不重叠。本实用新型解决了现有卷芯的首端和其它区域的厚度差，造成卷芯的表面不平整，影响电池的界面的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯和电池。
背景技术
锂离子电池具有高能量密度、高循环性能、高电压、低自放电和重量轻等优点，被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、手机和手表等各种便携式电子产品中。随着各种便携式电子产品的广泛应用，人们对锂离子电池的性能的要求也越来越高，尤其是对锂离子电芯的能量密度和安全性能等需求也越来越高。
正极片包括正极集流体以及涂敷在正极集流体表面的正极活性物质层，负极片包括负极集流体以及涂敷在负极集流体表面的负极活性物质层。目前，卷绕式电芯在制造时，将极片按照隔膜、负极片、隔膜以及正极片的次序叠放在一起后，从首端向尾端卷绕形成卷芯。但是由于卷绕式电芯的制作工艺，无法保证首端的正极片能够完全与负极片贴合平齐，因此，为了保证负极片能够完全覆盖正极片，在卷芯的首端，一般会使负极片的长度预留一段，使负极片的首端超出正极片的首端。然而，预留段由于没有极片填充而使卷芯的厚度小于其它区域，导致卷芯在宽度方向上的厚度不一致，造成卷芯的表面不平整，影响电池的界面。
实用新型内容
本实用新型旨在解决卷芯的首端和其它区域的厚度差，造成卷芯的表面不平整，影响电池的界面的问题。
为解决上述问题，本实用新型第一方面提供了一种电芯，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片层叠卷绕设置；
所述第一极片的卷绕起始段包括预折段和与所述预折段连接的第一平直段，所述预折段与所述第一平直段平行，且所述预折段位于所述第一平直段背离卷绕中心的一侧；
所述第二极片的卷绕起始段为与所述第一平直段平行的第二平直段，所述第二平直段与所述预折段位于所述第一平直段的同一侧，且在电芯的厚度方向上，所述第二平直段和所述预折段不重叠。
进一步地，所述预折段的自由端为所述第一极片的起始端，所述第二平直段的自由端为所述第二极片的起始端，在所述电芯的宽度方向上，所述第一极片的起始端和所述第二极片的起始端之间的间距范围大于0mm，且小于等于4mm。
进一步地，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜；
在所述电芯的宽度方向上，所述第一隔膜的卷绕起始段的一端位于所述第一平直段和所述第二平直段之间，所述第一隔膜的卷绕起始段的另一端位于所述预折段和所述第二隔膜的卷绕起始段之间，且所述第一隔膜的卷绕起始段将所述第二平直段的自由端和所述预折段的自由端分隔；
所述第二平直段位于所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段之间。
进一步地，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段的起始点相连；
所述第一隔膜的卷绕起始段位于所述第一平直段和所述第二平直段之间；
所述第二平直段位于所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段之间，且所述第二平直段的自由端被所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜是卷绕起始段包裹。
进一步地，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜包括相连接的第一隔膜的卷绕起始段和第一隔膜的卷绕次段，所述第二隔膜包括相连接的第二隔膜的卷绕起始段和第二隔膜的卷绕次段；
所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段的起始点相连，所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的起始段均位于所述第一平直段朝向所述卷绕中心的一侧；
所述第一平直段和所述预折段均位于所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第一隔膜的卷绕次段之间；
所述第二平直段位于所述第一隔膜的卷绕次段和所述第二隔膜的卷绕次段之间，且所述第一隔膜的卷绕次段将所述第二平直段的自由端和所述预折段的自由端分隔。
进一步地，所述第一极片包括第一集流体、涂敷在所述第一集流体的至少一个表面上的第一活性物质层和电连接在所述第一集流体上的第一极耳；
所述第二极片包括第二集流体、涂敷在所述第二集流体的至少一个表面上的第二活性物质层和电连接在所述第二集流体上的第二极耳。
进一步地，所述第一极耳位于所述第一极片的卷绕起始段和所述第一极片的卷绕收尾段之间；
和/或，所述第二极耳位于所述第二极片的卷绕起始段和所述第二极片的卷绕收尾段之间。
进一步地，所述第一极片的卷绕起始段的所述第一集流体的单面涂敷所述第一活性物质层；
和/或，所述第二极片的卷绕起始段的所述第二集流体的双面涂敷所述第二活性物质层。
进一步地，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片。
本实用新型第二方面还提供了一种电池，包括壳体、电解液和如第一方面任一项所述的电芯，所述电芯位于所述壳体内，所述电解液注入在安装有所述的电芯的所述壳体内。
本实用新型所述的电芯和电池，第一极片的预折段和第二极片的第二平直段在电芯的厚度方向上无重叠，预折段能够大致补足第二极片的第二平直段比第一极片的第一平直段短而造成的电芯厚度不均匀的情况，能够使电芯更为平整，此外，第二平直段与预折段位于第一平直段的同一侧，能够进一步提高电芯的平整性，并且在电芯化成受压时，预折段能够起到支撑作用，使第二平直段上受到的压力分散一部分至预折段，降低第二平直段受到的压力，减小第二平直段比第一平直段短的这一部分区域由于厚度差所导致的在交界处产生的切应力，从而降低极片的微结构的损伤，并降低析锂的风险，提高电池的安全性。
附图说明
图1为本实用新型实施例中提供的电芯的第一种结构示意图；
图2为图1的局部方法结构示意图；
图3为本实用新型实施例中提供的电芯的第二种结构示意图；
图4为本实用新型实施例中提供的电芯的第三种结构示意图；
图5为电芯的受压结构示意图，图5A为现有技术的电芯的受压结构示意图，图5B为本实用新型实施例中提供的电芯的受压结构示意图。
附图标记说明：
100-第一极片；110-第一极片的卷绕起始段；111-预折段；112-第一平直段；120-第一极耳；200-第二极片；210-第二平直段；220-第二极耳；300-隔膜；310-第一隔膜；311-第一隔膜的卷绕起始段；312-第一隔膜的卷绕次段；320-第二隔膜；321-第二隔膜的卷绕起始段；322-第二隔膜的卷绕次段。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型地描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“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一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
图5A为现有技术中电芯的结构示意图，结合图5A所示，该电芯包括第一极片100、第二极片200以及设置在第一极片100和第二极片200之间的隔膜，第一极片100、隔膜和第二极片200层叠卷绕设置；第一极片100的卷绕起始段110包括预折段111和与预折段111连接的第一平直段112，预折段111与第一平直段112平行，且预折段111位于第一平直段112朝向卷绕中心的一侧；第二极片200的卷绕起始段为与第一平直段112平行的第二平直段210，第二平直段210位于第一平直段112背离卷绕中心的一侧，也即，预折段111和第二平直段210分别位于第一平直段112的相对两侧。然而，预折段111位于第一平直段112朝向卷绕中心的一侧，而第二平直段210位于第一平直段112背离卷绕中心的一侧，容易导致卷芯在宽度方向上的厚度不一致，造成卷芯的表面不平整，影响电池的界面，并且该种结构的电芯在化成受压时，会使朝向卷绕中心的一侧的局部出现厚度差，导致在交界处(即图5A的虚线框内)产生切应力，损伤极片的微结构，从而有可能会引发析锂的风险，影响电池的安全性。
本申请的实施例提供了一种电芯，旨在解决上述问题。
结合图1至图4所示，本申请的实施例第一方面提供了一种电芯，包括第一极片100、第二极片200以及设置在第一极片100和第二极片200之间的隔膜300，第一极片100、隔膜300和第二极片200层叠卷绕设置，形成卷绕式电芯；
其中，第一极片100的卷绕起始段110包括预折段111和与预折段111连接的第一平直段112，预折段111与第一平直段112平行，且预折段111位于第一平直段112背离卷绕中心的一侧；
第二极片200的卷绕起始段为与第一平直段112平行的第二平直段210，第二平直段210与预折段111位于第一平直段112的同一侧，也即，第二平直段210位于第一平直段112背离卷绕中心的一侧，且在电芯的厚度方向(即图3中的y轴方向)上，第二平直段210和预折段111不重叠。
本实施例提供的电芯，第一极片的预折段和第二极片的第二平直段在电芯的厚度方向上无重叠，预折段能够大致补足第二极片的第二平直段比第一极片的第一平直段短而造成的电芯厚度不均匀的情况，能够使电芯更为平整，此外，第二平直段与预折段位于第一平直段的同一侧，能够进一步提高电芯的平整性，并且在电芯化成受压时，预折段能够起到支撑作用，使第二平直段上受到的压力分散一部分至预折段，降低第二平直段受到的压力，减小第二平直段比第一平直段短的这一部分区域由于厚度差所导致的在交界处(即图5B的虚线框内)产生的切应力，从而降低极片的微结构的损伤，并降低析锂的风险，提高电池的安全性。
其中，第一极片100的卷绕起始段110是指卷芯在卷绕的过程中第一极片100卷绕开始的一端，第一极片100的卷绕收尾段是指卷芯在卷绕的过程中第一极片100卷绕收尾的一端；第二极片200的卷绕起始段是指卷芯在卷绕过程中第二极片200卷绕开始的一端，第二极片200的卷绕收尾段是指卷芯在卷绕过程中第二极片200卷绕收尾的一端。
结合图2所示，预折段111的自由端为第一极片100的起始端A，第二平直段210的自由端为第二极片200的起始端B，在电芯的宽度方向(即图3中的x轴方向)上，第一极片100的起始端A和第二极片200的起始端B之间的间距范围L大于0mm，且小于或者等于4mm，也即，0<L≤4mm，由此，能够进一步降低电芯的厚度差，提高电芯的平整性。
结合图1、图3和图4所示，隔膜300包括第一隔膜310和第二隔膜320，第一隔膜310和第二隔膜320用于将第一极片100和第二极片200电性绝缘，避免第一极片100和第二极片200接触造成电芯的短路。第一隔膜310和第二隔膜320可以采用不同的排布方式，只要能够保证将第一极片100和第二极片200电性绝缘即可。
作为一种可选的实施方式，参见图1，第一隔膜310和第二隔膜320为起始点不相连的两层膜，且第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321平行设置，且均在电芯的宽度方向上基本铺满。在电芯的宽度方向上，第一隔膜310的卷绕起始段311的一端位于第一平直段112和第二平直段210之间，第一隔膜310的卷绕起始段311的另一端位于预折段111和第二隔膜320的卷绕起始段321之间，且第一隔膜310的卷绕起始段311将第二平直段210的自由端和预折段111的自由端分隔；第二平直段210位于第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321之间，且第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321在电芯的宽度方向上，比第一平直段112稍长，由此，不仅能使第二平直段210的自由端被第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321包住，还能进一步提高电芯的安全性。
作为一种可选的实施方式，参见图3，第一隔膜310和第二隔膜320为起始点相连的两层膜，且第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321平行设置。第一隔膜310的卷绕起始段311位于第一平直段112和第二平直段210之间；第二平直段210位于第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321之间，且第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321在电芯的宽度方向上，比第二平直段210稍长，但比第一平直段112稍短，由此，使第二平直段210的自由端被第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321包裹，从而使第二平直段210的自由端和预折段111的自由端分隔开。
作为一种可选的实施方式，参见图4，第一隔膜310和第二隔膜320为起始点相连的两层膜，且第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321平行设置，且均在电芯的宽度方向上基本铺满。第一隔膜310包括相连接的第一隔膜310的卷绕起始段311和第一隔膜310的卷绕次段312，第二隔膜320包括相连接的第二隔膜320的卷绕起始段321和第二隔膜320的卷绕次段322，其中，第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321的起始点相连，第一隔膜310的卷绕起始段311和第二隔膜320的卷绕起始段321均位于第一平直段112朝向卷绕中心的一侧；第一平直段112和预折段111均位于第一隔膜310的卷绕起始段311和第一隔膜310的卷绕次段312之间；第二平直段210位于第一隔膜310的卷绕次段312和第二隔膜320的卷绕次段322之间，且第一隔膜310的卷绕次段312将第二平直段210的自由端和预折段111的自由端分隔。
本实施例中，第一极片100包括第一集流体和第一活性物质层(图中均未标示)，第一活性物质层涂敷在第一集流体的至少一个表面上，第一极片100还包括第一极耳120，第一极耳120电连接在第一集流体上。第二极片200包括第二集流体和第二活性物质层(图中均未标示)，第二活性物质层涂敷在第二集流体的至少一个表面，第二极片200还包括第二极耳220，第二极耳220电连接在第二集流体上。第一极耳120和第二极耳220在电芯的宽度方向上错开一定的距离设置，由此能够保证第一极耳120和第二极耳220在电芯的厚度方向上无重叠。
本实施例中，本领域的技术人员可以根据实际需要设置第一集流体和第二集流体的材料，示例性地，第一集流体可以为铜箔，第二集流体可以为铝箔。
本实施例中，第一极耳120可以位于第一极片100的卷绕起始段110，第一极耳120也可以位于第一极片100的卷绕收尾段(图中未标示)，第一极耳120还可以位于第一极片100的卷绕起始段110和第一极片100的卷绕收尾段之间(即极耳中置)；第二极耳220可以位于第二极片200的卷绕起始段，第二极耳220也可以位于第二极片200的卷绕收尾段(图中未标示)，第二极耳220还可以位于第二极片200的卷绕起始段和第二极片200的卷绕收尾段之间(即极耳中置)。
在上述实施例的基础上，第一极耳120位于第一极片100的卷绕起始段110和第一极片100的卷绕收尾段之间；第二极耳220位于第二极片200的卷绕起始段和第二极片200的卷绕收尾段之间。由此，能够提升电芯的能量密度，还能降低电芯的阻抗，提升电芯的充电速度。
在上述实施例的基础上，第一极片100的卷绕起始段110可以在第一集流体的单面涂敷第一活性物质层，第二极片200的卷绕起始段可以在第二集流体的双面涂敷第二活性物质层，由此，有利于提高电芯的能量密度和安全性。
当然本领域的技术人员也可以根据实际需要设置第一极片100的卷绕起始段110和第二极片200的卷绕起始段的集流体上的活性物质层的涂敷面数。
在上述实施例的基础上，第一极片100为负极片，第二极片200为正极片，由此，能够保证负极覆盖正极。相应地，第一活性物质层为负极活性物质层，第二活性物质层为正极活性物质层，本实施例中，本领域的技术人员可以根据实际需要选择合适的正极活性物质层和负极活性物质层。
本申请的实施例第二方面提供了一种电池，该电池包括壳体、电解液和如第一方面所示的电芯，电芯封装于壳体内，电解液注入在安装有电芯的壳体内。
本实施例中对壳体不作进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况选择，例如壳体为铝塑膜壳体。
本实施例提供的电池，第一极片的预折段和第二极片的第二平直段在电芯的厚度方向上无重叠，预折段能够大致补足第二极片的第二平直段比第一极片的第一平直段短而造成的电芯厚度不均匀的情况，能够使电芯更为平整，此外，第二平直段与预折段位于第一平直段的同一侧，能够进一步提高电芯的平整性，并且在电芯化成受压时，预折段能够起到支撑作用，使第二平直段上受到的压力分散一部分至预折段，降低第二平直段受到的压力，减小第二平直段比第一平直段短的这一部分区域由于厚度差所导致的在交界处产生的切应力，从而降低极片的微结构的损伤，并降低析锂的风险，提高电池的安全性。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电芯，其特征在于，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片层叠卷绕设置；
所述第一极片的卷绕起始段包括预折段和与所述预折段连接的第一平直段，所述预折段与所述第一平直段平行，且所述预折段位于所述第一平直段背离卷绕中心的一侧；
所述第二极片的卷绕起始段为与所述第一平直段平行的第二平直段，所述第二平直段与所述预折段位于所述第一平直段的同一侧，且在电芯的厚度方向上，所述第二平直段和所述预折段不重叠。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述预折段的自由端为所述第一极片的起始端，所述第二平直段的自由端为所述第二极片的起始端，在所述电芯的宽度方向上，所述第一极片的起始端和所述第二极片的起始端之间的间距范围大于0mm，且小于等于4mm。
3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜；
在所述电芯的宽度方向上，所述第一隔膜的卷绕起始段的一端位于所述第一平直段和所述第二平直段之间，所述第一隔膜的卷绕起始段的另一端位于所述预折段和所述第二隔膜的卷绕起始段之间，且所述第一隔膜的卷绕起始段将所述第二平直段的自由端和所述预折段的自由端分隔；
所述第二平直段位于所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段之间。
4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段的起始点相连；
所述第一隔膜的卷绕起始段位于所述第一平直段和所述第二平直段之间；
所述第二平直段位于所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段之间，且所述第二平直段的自由端被所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜是卷绕起始段包裹。
5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜包括相连接的第一隔膜的卷绕起始段和第一隔膜的卷绕次段，所述第二隔膜包括相连接的第二隔膜的卷绕起始段和第二隔膜的卷绕次段；
所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的卷绕起始段的起始点相连，所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第二隔膜的起始段均位于所述第一平直段朝向所述卷绕中心的一侧；
所述第一平直段和所述预折段均位于所述第一隔膜的卷绕起始段和所述第一隔膜的卷绕次段之间；
所述第二平直段位于所述第一隔膜的卷绕次段和所述第二隔膜的卷绕次段之间，且所述第一隔膜的卷绕次段将所述第二平直段的自由端和所述预折段的自由端分隔。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片包括第一集流体、涂敷在所述第一集流体的至少一个表面上的第一活性物质层和电连接在所述第一集流体上的第一极耳；
所述第二极片包括第二集流体、涂敷在所述第二集流体的至少一个表面上的第二活性物质层和电连接在所述第二集流体上的第二极耳。
7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳位于所述第一极片的卷绕起始段和所述第一极片的卷绕收尾段之间；
和/或，所述第二极耳位于所述第二极片的卷绕起始段和所述第二极片的卷绕收尾段之间。
8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第一极片的卷绕起始段的所述第一集流体的单面涂敷所述第一活性物质层；
和/或，所述第二极片的卷绕起始段的所述第二集流体的双面涂敷所述第二活性物质层。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电芯，其特征在于，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片。
10.一种电池，其特征在于，包括壳体、电解液和如权利要求1至9任一项所述的电芯，所述电芯位于所述壳体内，所述电解液注入在安装有所述的电芯的所述壳体内。
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