CN219040551U - 一种新型卷绕式电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型卷绕式电芯，其电芯的正负极极片上各有两个长边缘，分别为第一长边缘和第二长边缘，其特征在于：在两个长边缘之间，各分布有两个或两个以上的，互不接触的切缝，所述的切缝，使得正负极极片上平行于长边的任意两点之间的连续长度在指定的长度范围内。
Description
技术领域
本实用新型涉及卷绕式电池技术领域，特指一种新型卷绕式电芯。
背景技术
随着现代社会的不断发展，移动设备如智能手机，笔记本电脑，电动汽车等得到越来越广泛的应用，从而形成了对电池的大量需求，特别是卷绕式电池已经成为应用的主流。
现阶段，自动化卷绕后及运行或充电过程中的电芯变形问题是行业内的难题。并且由于电池在使用或充电过程中，其内部将产生热量，极片和隔膜也会随之升温并产生膨胀，而在电池停止使用时，原先因受热膨胀的极片和隔膜也会随温度下降而收缩。由于卷绕式电池的容量与极片的长度相关，一般需要是将几米至几十米长的电极卷绕得很紧实，没有多余的空间允许极片的膨胀，因此极片在膨胀极片与隔膜的热胀冷缩的程度不同，在升温及降温的热胀冷缩的过程中，极片可能发生挤压和位移，进而引发电极材料脱落、甚至刺穿隔膜，导致电池的电极材料脱落使电池的容量变小，性能大幅度下降，严重时则导致安全性下降，引发电池短路、打火等安全事故。特别是大直径大容量的卷绕电芯，由于正负电极的长度很长，热胀冷缩更加严重，电芯变形和失效更加严重，目前还无法生产直径大于50mm的卷绕电池。
现有技术中，一般采用在卷绕过程中预留卷绕膨胀空间的做法以解决电芯的热胀冷缩问题，如名称为：一种改善电芯膨胀变形的卷绕结构，专利号为：201820420227.5的中国实用新型专利，提供了一种改善电芯膨胀变形的卷绕结构，其特征在于，包括由正极片、隔离膜和负极片依次层叠后围绕椭圆形卷针卷绕形成的卷芯，所述卷芯在卷绕过程中通过插拔圆形卷针而形成有预膨胀空间，此技术方案中，虽然提供了预膨胀空间，但其使卷绕后的电芯结构松散，体积增大，也降低了电池的容量。
因此，急需一种能够避免因极片热胀冷缩产生电池性能下降及安全风险的新型卷绕式电芯来满足实际需要。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型卷绕式电芯，能够在整个电芯中均匀分散提供足够冗余的极片热胀冷缩空间，并克服现有卷绕式电芯中因极片热胀冷缩引起的电池性能下降，及降低安全隐患的不足。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种新型卷绕式电芯，其特征在于：其电芯的正负极极片上各有两个长边缘，分别为第一长边缘和第二长边缘，在两个长边缘之间，各分布有两个或两个以上的，互不接触的切缝，所述的切缝，使得正负极极片上平行于长边的任意两点之间的连续长度在指定的长度范围内。
为了实现更好的技术效果，本实用新型目的一所述技术方案的技术特点还可以具体为以下技术特征：
1.一种新型卷绕式电芯，其特征在于：其电芯的正负极极片上各有两个长边缘，分别为第一长边缘和第二长边缘，在两个长边缘之间，各分布有两个或两个以上的，互不接触的切缝，所述的切缝，使得正负极极片上平行于长边的任意两点之间的连续长度在指定的长度范围内。
2.所述的切缝，其中若干个切缝分别与正负极极片的第一长边缘和第二长边缘相交。
3.任意相邻两个切缝之间具有指定的长度。
4.相邻的分别与第一长边缘和与第二长边缘相交的两个切缝之间，有一个以上的不与第一和第二长边缘相交的切缝。
5.相邻的分别与第一长边缘和与第二长边缘相交的两个切缝之间的所有切缝，其垂直于第一和第二长边缘长度之和不小于正负极片的宽度。
6.所述切缝的最大宽度小于等于50cm。
7.所述切缝与第一长边缘和第二长边缘垂直。
8.所述切缝形状可以是细缝型、矩形、圆形、三角形、梯形等其它形状。
9.每个切缝，其垂直于第一和第二长边缘的最大长度小于所述正负极极片的宽度。
相对于现有技术，本发明的电芯卷绕设备有以下优点：
1.正极片及负极片上的挖空部分使正极片片段出现中断，所述正极片片段被其中若干个挖空部分截断后分成若干个互不相连的连续部分，相邻的两个连续部分之间的挖空部分为正极片上的连续部分预留了热胀冷缩的空间，避免电芯因极片的热胀冷缩效应产生的变形。
2.挖空部分预留了热胀冷缩的空间，能克服现有卷绕式电芯中因极片热胀冷缩引起的电池性能下降，及降低安全隐患的不足。
3.无需在电芯内额外预留热胀冷缩空间，可以使电芯卷绕紧实，减小电芯体积，提高容量密度。
附图说明
图1为本实用新型的一种新型卷绕式电芯的一个实施例立体示意图。
图2为实施例一所示卷绕式电芯中正极片的第一个实施例示意图。
图3为实施例一所示卷绕式电芯中正极片的第二个实施例示意图。
图1-3中，100为卷绕式电芯，101为外壳，102为端盖，1为正极片，11为正极片第一长边缘，12为正极片第二长边缘，13为正极片第一短边，14为正极片第二短边；2为切缝，21为第一切缝，22为第二切缝，23为第三切缝，第一切缝21为与第一长边缘11相交的切缝，第二切缝22为与第二长边缘12相交的切缝，第三切缝23处于第一切缝21和第二切缝22之间。
3为连接正极片两个短边且平行两个长边的正极片片段，l1，l2……ln为正极片片段3上被若干个切缝截断后分成的若干个互不相连的连续部分。4为隔膜，5为负极片，51为负极片第一长边缘，52为负极片第二长边缘，53为负极片第一短边。
需要指出的是，图1至3中未示出正极极耳和负极极耳。但实际的卷绕式电芯还可以包括有正极极耳和负极极耳，其中正极极耳从正极极片引出，每个正极极片引出一个正极极耳，负极极耳从负极极片引出，每个负极极片引出一个负极极耳，正极极耳的引出方向与负极极耳的引出方向可以分布在卷绕式电芯的同一侧或不同侧。
具体实施方式：
为了更好地理解本实用新型的技术方案，以下结合附图1-3对本实用新型目的一的技术方案的一个实施例进行详细说明。
实施例一：
本实施例是本实用新型目的所述的一种新型卷绕式电芯技术方案的一个实施例。
如图1-3中所示，一种新型卷绕式电芯100，包含外壳101、端盖102、若干个正极片1、隔膜4和负极片5，所述正极片、隔膜和负极片层叠并卷绕成电芯，相邻的正极片1和负极片5之间由隔膜4隔离，所述正极片1和负极片5分别具有相对的第一长边缘和第二长边缘、相对的第一短边和第二短边，本实施例中正极片1及负极片5为长方形。所述正极片1和负极片5上各自的两个长边缘之间，各分布有两个或两个以上，互不接触的切缝，正负极极片上平行于长边的任意两点之间的连续长度在指定的长度范围内。
本实施例中以正极片1为例进行详细说明，如图2-3所示，正极片1上，第一长边缘11和第二长边缘12之间分布有两个或两个以上，互不接触的切缝2，其中部分切缝21、22分别与正极片1的第一长边缘11和第二长边缘相交。所述的切缝2，使正极1片上平行于长边的任意两点A和B之间的连续长度在指定的长度范围内。
本实施例图2中，所述切缝2的形状为矩形，所述切缝2分为两组，分别为第一切缝21和第二切缝22，两切缝相互错开并间隔排列，且两组切缝分别与第一长边缘11和第二长边缘12垂直。第一切缝21自正极片1的第一长边缘11向第二长边缘12延伸但未到达第二长边缘12，第二切缝22自正极片的第二长边缘向第一长边缘11延伸但未到达第一长边缘，即每个切缝的最大长度小于所述正极片的宽度。相邻的两个第一切缝21和第二切缝22的长度之和不小于正极片1的宽度。在实际应用中，根据需要，正极片上平行于长边的任意两点A和B之间的连续长度在指定的长度范围内。
本实施例图2中，正极片片段3连接正极片的两个短边并与两个长边缘平行，所述正极片片段3被其中若干个切缝2截断分成若干个互不相连的连续部分l1，l2……ln，根据正极片的性能，可以通过设计切缝2的形状、大小及其在正极片1上的分布方式，使连续部分l1，l2……ln中的任一个的长度在指定的长度范围内。
优选地，正极片片段3为正极片1上任意一个连接两个短边并与两个长边缘平行的片段。
在实际应用中，也可以通过设计切缝2的形状、大小及其在正极片1上的分布方式使任意两个相邻的切缝2之间具有指定的长度。
为了更好的技术效果，所述切缝的形状、大小及其分布方式可以采用多种形式。以下结合附图3对正极片1上的切缝的分布形式的第二种方式进行详细描述。
图3中，相邻的分别与第一长边缘11和与第二长边缘12相交的两个切缝之间，即相邻的第一切缝21和第二切缝22之间还设有至少一个不与第一长边缘和第二长边缘相交的第三切缝23。
优选地，第一切缝21、第二切缝22和第三切缝23与第一长边缘11和与第二长边缘12垂直，相邻的第一切缝21、第二切缝22和其间所有第三切缝23的长度之和不小于正极片1的宽度。
实际应用中，第一切缝21、第二切缝22和第三切缝23可以不与第一长边缘11和与第二长边缘12垂直，而在正极片上成倾斜状分布，即所述切缝本身或其延长线与第一长边缘11或第二长边缘12相交但不垂直，相邻的第一切缝21、第二切缝22和其间所有第三切缝23在垂直于第一长边缘11和与第二长边缘12方向上的投影的长度之和不小于正极片的宽度。
本实施例中，切缝2的形状为矩形，实际应用中，所述切缝2的形状可以是细缝型、矩形、圆形、三角形、梯形等其它形状的一种，同一个正极片上的切缝的形状可以相同也可以不同。
优选地，所述第一切缝21、第二切缝22和第三切缝23形成一组，在正极片上循环分布。
图2-3是对正极片1的实施例进行的描述，本实施例中，负极片5上的切缝采用与正极片1上的切缝相同的形状和大小及相同的分布形式，在此不再重复提供负极片5的实施例视图。
实际应用中，正极片和负极片上的切缝可以采用相同的形状和大小及相同的分布形式，也可以采用不同的形状、大小及分布方式。
本实用新型中，通过在正极片及负极片上设置切缝，使正极片及负极片上预留出极片的热胀冷缩空间，可以及时抵消正极片及负极片或其片段上的热胀冷缩，避免极片热胀冷缩导致电芯变形，提高电池性能。
采用本实用新型技术方案的卷绕式电芯，可以广泛应用在电动汽车、电动两轮车等的动力电池、以及储能用和电脑及其他工具和家用用电设备上。
Claims (9)
1.一种新型卷绕式电芯，其电芯的正负极极片上各有两个长边缘，分别为第一长边缘和第二长边缘，其特征在于：在两个长边缘之间，各分布有两个或两个以上的，互不接触的切缝（2），所述的切缝（2），使得正负极极片上平行于长边的任意两点之间的连续长度在指定的长度范围内。
2.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于：所述的切缝，其中若干个切缝分别与正负极极片的第一长边缘和第二长边缘相交。
3.如权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于：任意两个相邻切缝（2）之间具有指定的长度。
4.如权利要求2或3所述的卷绕式电芯，其特征在于：相邻的分别与第一长边缘和与第二长边缘相交的两个切缝之间，有一个以上的不与第一和第二长边缘相交的切缝。
5.如权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于：相邻的分别与第一长边缘和与第二长边缘相交的两个切缝及其之间的所有切缝，其垂直于第一和第二长边缘长度之和不小于正负极片的宽度。
6.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于：所述切缝（2）的最大宽度小于等于50cm。
7.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于：所述切缝（2）与第一长边缘和第二长边缘垂直。
8.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于：所述切缝形状是细缝型或矩形或圆形或三角形或梯形。
9.如权利要求5所述的卷绕式电芯，其特征在于：每个切缝，其垂直于第一和第二长边缘的最大长度小于所述正负极极片的宽度。
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