CN219086023U - 卷芯、圆柱形电池单元、电池组和车辆 - Google Patents

卷芯、圆柱形电池单元、电池组和车辆 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供卷芯、圆柱形电池单元、电池组和车辆。一种根据本公开的实施方式的卷芯具有堆叠体沿一个方向卷绕的结构，所述堆叠体包括：第一电极，该第一电极具有第一极性的第一电极接头；第二电极，该第二电极具有第二极性的第二电极接头；以及插设在所述第一电极与所述第二电极之间的隔膜，所述第一电极接头和第二电极接头中的至少一者具有沿所述卷芯的卷绕方向形成的多个狭缝，并且所述多个狭缝之间的距离从所述卷芯的芯部到其外周逐渐增大。

Description

卷芯、圆柱形电池单元、电池组和车辆
技术领域
本公开涉及具有改善的电解质浸渍特性的卷芯以及包括该卷芯的圆柱形电池单元、电池组和车辆。
背景技术
根据产品组别易于应用并具有诸如高能量密度之类的电特性的二次电池不仅普遍应用于便携装置，而且还应用于由电力驱动源驱动的电动车辆(EV)或混合电动汽车(HEV)。由于这些二次电池不仅具有能够大幅减少化石燃料使用的主要优势，而且使用能源时不产生任何副产品，因此这些二次电池作为提高生态友好性和能源效率的新能源而备受关注。
目前广泛使用的二次电池类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这样的单位二次电池单元(即，单位电池单元)的操作电压约为2.5V至4.5V。因此，当需要更高的输出电压时，可以通过串联连接多个电池单元来配置电池组。此外，可以根据电池组所需的充放电容量，并联连接多个电池单元来形成电池组。因此，包括在电池组中的电池单元的数量可以根据所需的输出电压和/或充放电容量进行不同的设定。
另一方面，在一般情况下，在二次电池中，电解质可以浸渍在电极组件中，从而锂离子可以顺利地移动以产生电流。此时，电解质浸渍特性是影响电池寿命和容量的非常重要的因素，而且随着电解质浸渍率的提高，电解质浸渍特性也更加优越。
同时，随着近来对用于电动车辆的圆柱形二次电池需求的增加，为了提高能量密度，开发中大尺寸而非现有尺寸的圆柱形电池单元以提高能量密度的重要性也随之增加。然而，随着圆柱形电池单元尺寸的增大，在卷芯电极的中央部，电解质浸渍特性可能会劣化，从而使电池的性能劣化。即，传统电极组件的结构在改善中大尺寸圆柱形电池单元的电解质浸渍特性方面有局限性。
因此，需要找到一种方法来改善圆柱形电池单元的电极组件的电解质浸渍特性。
实用新型内容
技术问题
本公开旨在解决现有技术的问题，因此本公开旨在通过在圆柱形电池单元的电极接头上形成电解质可以穿过的狭缝来改善圆柱形电池单元的电解质浸渍特性，从而使电解质均匀地浸渍在圆柱形电池单元内部容纳的整个卷芯型电极组件中。
此外，本公开旨在通过弯曲电极接头的一端以确保电极接头与卷芯型电极组件的集流板之间的宽接触区域，从而减小圆柱形电池单元的内部电阻。
此外，本公开旨在通过确保电极接头与卷芯型电极组件的集流板之间的宽接触区域，来改善卷芯型电极组件与集流板之间的联接强度。
然而，本公开所要解决的技术目标并不限于以上所述，并且本领域的技术人员将根据以下公开清楚地了解本文未提及的其他目标。
技术方案
用于实现以上目标的根据本公开的一方面的一种卷芯是这样的卷芯，在该卷芯中，堆叠体沿一个方向卷绕，所述堆叠体包括：第一电极，该第一电极具有第一极性的第一电极接头；第二电极，该第二电极具有第二极性的第二电极接头；以及插设在所述第一电极与所述第二电极之间的隔膜。
同时，所述第一电极接头和第二电极接头中的至少一者可以具有沿所述卷芯的卷绕方向形成的多个狭缝，并且所述多个狭缝之间的距离可以从所述卷芯的芯部到其外周逐渐增大。
此时，所述多个狭缝可以具有在平行于所述卷绕方向的方向上延伸的形状。
同时，所述多个狭缝可以形成在同一条线上。
同时，所述多个狭缝可以形成在与所述第一电极或所述第二电极的所述卷绕方向平行的直线上。
同时，所述多个狭缝在所述卷绕方向上的长度可以从所述卷芯的所述芯部到其所述外周逐渐增大。
同时，在所述多个狭缝中，沿所述卷芯的径向方向彼此相邻的狭缝可以至少部分地相互交叠，以形成浸渍路径，电解质沿所述径向方向穿过该浸渍路径。
这里，所述浸渍路径可以从所述卷芯的外周表面沿所述径向方向形成到预定的深度。
同时，所述第一电极接头和所述第二电极接头中的至少任何一者可以具有多个弯曲部，这些弯曲部形成为沿所述卷芯的所述卷绕方向相互间隔开，并由多条切割线隔开，这些切割线从所述电极接头的端部形成到预定的深度。
此时，所述多个弯曲部可以在朝所述卷芯的卷绕轴线的方向上弯曲，并且所述多个弯曲部可以至少覆盖所述卷芯的垂直于所述卷绕轴线的一个表面的一部分。
另选地，所述的多个弯曲部可以在朝所述卷芯的卷绕轴线的方向上弯曲，并且所述多个弯曲部可以完全覆盖所述卷芯的垂直于所述卷绕轴线的一个表面。
同时，在所述多个狭缝中，沿所述卷芯的径向方向彼此相邻的狭缝可以至少部分地相互交叠，以形成浸渍路径，电解质沿所述径向方向穿过该浸渍路径，所述浸渍路径可以从所述卷芯的外周表面沿所述径向方向形成到预定的深度，并且所述浸渍路径的所述深度可以大于或等于垂直于所述卷芯的垂直于所述卷绕轴线的一个表面中被所述弯曲部覆盖的区域的径向长度。
同时，所述切割线和所述狭缝可以彼此间隔开预定的距离。
此外，根据本公开的一个实施方式的圆柱形电池单元包括根据以上实施方式所述的卷芯。
同时，根据本公开的一个实施方式的电池组包括至少一个根据本公开的一个实施方式所述的圆柱形电池单元。
同时，根据本公开的一个实施方式的车辆包括至少一个根据本公开的一个实施方式所述的电池组。
有利效果
根据本公开，能够改善卷芯式电极组件的电解质浸渍情况。更具体而言，根据本公开，有能够缩短电解质浸渍到卷芯式电极组件中的时间，并改善电解质浸渍的均匀性。因此，可以提高初始效率。此外，能够在电极的界面上形成均匀的SEI(固体电解质界面)层。
特别是，根据本公开，能够通过在圆柱形电池单元的电极接头上形成电解质可穿过的路径，使电解质均匀地浸渍在容纳在圆柱形电池单元内的整个卷芯式电极组件中，从而改善圆柱形电池单元的电解质浸渍特性。
此外，根据本公开，通过保证电极接头与卷芯型电极组件的集流板之间的宽的接触区域，能够减小圆柱形电池单元的内部电阻。
此外，根据本公开，通过保证电极接头与卷芯型电极组件的集流板之间的宽的接触区域，能够改善卷芯型电极组件与集流板之间的联接强度。
此外，本公开可以具有其他各种效果，这些效果将在每个实施方式中进行描述，或者将省略对于本领域技术人员容易推断出的效果的相应描述。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施方式，并与前述公开内容一起，有助于进一步理解本公开的技术特征，因此，本公开不被理解为仅限于图示。
图1是用于解释根据本公开的一个实施方式的卷芯的图。
图2是用于解释应用于图1的卷芯的第一电极展开状态的图。
图3是图1的卷芯的平面图。
图4是用于解释图3的卷芯的浸渍路径的图。
图5是用于解释根据本公开的另一实施方式的卷芯的浸渍路径的图。
图6是图1的卷芯的前剖视图。
图7是具有与图3中所示卷芯不同形状的卷芯的平面图。
图8是图7的卷芯的前剖视图。
图9是用于解释包括至少一个圆柱形电池单元的电池组的图，其中圆柱形电池单元具有图1的卷芯。
图10是用于解释包括图9的电池组的车辆的图。
[附图标记说明]
1：卷芯
10：第一电极接头(非涂覆部)
10a：狭缝
10b：切割线
10c：弯曲部
20：涂覆部
IP：浸渍路径
P：浸渍路径的深度
C：卷绕中心
A1：第一区域
A2：第二区域
D1：第一区域的径向长度
D2：第二区域的径向长度
2：电池组壳体
3：电池组
5：车辆
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应当理解，本公开中使用的术语不应解释为限于一般的和字典含义，而应根据允许发明人对术语进行适当定义以获得最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念进行解释。
因此，本说明书中公开的实施方式和附图中示出的配置只是本公开的最优选的实施方式之一，并不代表本公开的所有技术思想，从而应该理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以对这些实施方式和配置进行其他的等同和变型。
此外，为了帮助理解本公开，附图没有按比例绘制，但一些部件的尺寸可能被夸大了。
图1是用于解释根据本公开的一个实施方式的卷芯的图，并且图2是用于解释应用于图1的卷芯的第一电极展开状态的图。
参考图1和图2，电极组件是具有卷芯形状的电极组件，其中包括第一电极、第二电极和隔膜的堆叠体卷绕起来。下文中，具有卷芯形状的电极组件将被称为卷芯1。
第一电极包括具有第一极性的第一电极接头，并且第二电极包括具有第二极性的第二电极接头。例如，第一电极可以是正极或负极，并且第二电极可以是具有与第一电极相反极性的电极。
隔膜插设在第一电极与第二电极之间。第一电极、隔膜、第二电极和隔膜至少依次堆叠一次的堆叠体是基于沿第一电极和第二电极的宽度方向延伸的卷绕中心C进行卷绕，以形成卷芯1，第一电极和第二电极的宽度方向是卷芯1的高度方向(平行于Z轴)。即，卷芯1具有其中包括第一电极、第二电极和插设在第一电极和第二电极之间的隔膜的堆叠体沿一个方向卷绕的结构。
第一电极和第二电极中的每一者均包括电极接头和涂覆部。
第一电极包括第一电极集流体以及涂覆在第一电极集流体的一个表面或两个表面上的第一电极活性材料。在第一电极集流体的在宽度方向(平行于Z轴)上的一端处，存在没有涂覆第一电极活性材料的非涂覆部。非涂覆部本身用作第一电极接头10。即，第一电极接头10是第一非涂覆部。第一电极接头10在高度方向(平行于Z轴)上设置在容纳在电池罐中的电极组件上方。在第一电极集流体的非涂覆部的相对侧，存在涂覆有第一电极活性材料的涂覆部20。
同时，虽然在图中没有示出，但第二电极包括第二电极集流体以及涂覆在第二电极集流体的一个表面或两个表面上的第二电极活性材料。在第二电极集流体的宽度方向上的另一端处，存在没有涂覆第二电极活性材料的非涂覆部。非涂覆部本身用作第二电极接头。即，第二电极接头第二非涂覆部。第二电极接头在高度方向(平行于Z轴)上设置在容纳在电池罐中的电极组件下方。在第二电极集流体的非涂覆部的相对侧，存在涂覆有第二电极活性材料的涂覆部。
同时，在本公开中，涂覆在正极板上的正极活性材料和涂覆在负极板上的负极活性材料可以无限制地使用，只要是本领域已知的活性材料即可。
在一个实施例中，正极活性材料可以包括由通式A[AxMy]O2+z代表的碱金属化合物(A包括Li、Na和K中的至少一种元素；M包括选自Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru和Cr的至少一种元素；x≥0，1≤x+y≤2，0.1≤z≤2；选择x、y、z和M中包括的成分的化学计量因数，以保持电中性)。
在另一个实施例中，正极活性材料可以是US 6,677,082、US 6,680,143等中公开的碱金属化合物xLiM1O2(1-x)Li2M2O3(M1包括平均氧化态为3的至少一种元素；M2包括平均氧化态为4的至少一种元素；0≤x≤1)。
在另一个实施例中，正极活性材料可以是由通式LiaM1 xFe1-xM2 yP1-yM3 zO4-z(M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Mg和Al的至少一种元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V和S的至少一种元素；M3包括可选地包括F的卤元素；0＜a≤2，0≤x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1；选择a、x、y、z、M1、M2和M3中包括的成分的化学计量因数，以保持电中性)或Li3M2(PO4)3(M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Mg和Al的至少一种元素)代表的锂金属磷酸盐。
优选地，正极活性材料可以包括初级颗粒和/或初级颗粒聚集在一起的次级颗粒。
在一个实施例中，负极活性材料可以使用碳材料、锂金属或锂金属化合物、硅或硅化合物、锡或锡化合物。具有小于2V电位的金属氧化物(如TiO2和SnO2)也可以用作负极活性材料。作为碳材料，可以使用所有的低结晶碳和高结晶碳等。
隔膜可以使用多孔聚合物膜，例如由聚烯烃基聚合物或其层压体制成的多孔聚合物膜，聚烯烃基聚合物例如是乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物以及乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物。作为另一个实施例，隔膜可以使用传统的多孔无纺布，例如，由具有高熔点的玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等制成的无纺布。
隔膜的至少一个表面可以包括无机颗粒的涂覆层。还可能的是，隔膜本身由无机颗粒的涂覆层制成。构成涂覆层的颗粒可以具有与粘结剂联接以便在相邻的颗粒之间存在粒间体积的结构。
无机颗粒可以由介电常数为5以上的无机材料形成。在一个非限制性的实施例中，无机颗粒可以包括选自由以下物质构成的组中的至少一种材料：Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1- xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、BaTiO3、氧化铪(HfO2)、SrTiO3、TiO2、Al2O3、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO和Y2O3。
电解质可以是一种具有诸如A+B-结构的盐。这里，A+包括诸如Li+、Na+或K+之类的碱金属阳离子或其组合组成的离子。此外，B-包括选自由以下阴离子构成的组中的至少一个阴离子：F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、AlO4 -、AlCl4 -、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -、BF2C2O4 -、BC4O8 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 -、C4F9SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-和(CF3CF2SO2)2N-。
电解质也可以溶解在有机溶剂中，而后被使用。有机溶剂可以使用碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、甲基碳酸乙酯(EMC)、γ-丁内酯或其混合物。
在本公开的卷芯1中，第一电极和第二电极沿卷芯1的高度方向(平行于Z轴)在相反的两个方向上延伸。下面的描述中，将详细描述第一电极的结构。然而，这只是一个示例性描述，并且下面要描述的第一电极的结构可以适用于第一电极和第二电极两者，或者可以只适用于第二电极。
参考图1和图2，第一电极接头10包括多个狭缝10a。第一电极接头10可以进一步包括多条切割线10b以及被切割线10b隔开的弯曲部10c。
多个狭缝10a可以通过例如模压或激光切口而形成。
多个狭缝10a是沿卷芯1的圆周方向(即，卷芯1的卷绕方向)形成的。此时，多个狭缝10a可以形成在同一直线上。例如，多个狭缝10a可以形成在与第一电极和/或第二电极的卷绕方向平行的直线上。即，沿卷绕方向彼此相邻的狭缝10a的纵向延伸线可以相互交叠。
参考图1和图2，多个狭缝10a之间的距离可以从卷芯1的芯部到其外周逐渐增大。即，可以以梯度模式设置多个狭缝10a。
更具体而言，参考图2，片状的第一电极和/或第二电极具有沿一个方向卷绕的结构。此时，多个狭缝10a沿卷绕方向设置。在第一电极和/或第二电极的芯部处，狭缝10a之间的距离可以配置成相对接近，并且狭缝10a之间的距离可以配置成朝外周逐渐增大。这是因为，当第一电极和/或第二电极沿一个方向卷绕时，卷芯1的半径增大，并且由构成卷芯1的层形成的圆周的长度朝外周增大。即，随着第一电极和/或第二电极沿一个方向卷绕，最外层的圆周尺寸逐渐增大。因此，在片状的第一电极和/或第二电极处形成狭缝10a时，狭缝10a之间的距离应随着更接近外周而增大，以便设置在前一层中的狭缝10a和设置在下一层中的狭缝10a可以相互面对，以形成浸渍路径IP。换言之，为了在卷芯1的特定角度处设置狭缝10a，狭缝10a之间的距离应随着卷绕数量的增加而增大。例如，如果狭缝10a沿卷芯1的圆周以大约90°的间隔形成，则狭缝10a之间的距离应随着卷绕数量的增加而增大。用于形成浸渍路径IP的狭缝10a的确切位置可以根据每个圆周上的狭缝10a的数量、第一电极的厚度、第二电极的厚度、隔膜的厚度等变更。
根据本公开的这种结构，由于狭缝10a可以设置在卷芯1的特定角度的点处，因此可以有效地形成浸渍路径IP。因此，可以改善卷芯1的电极中心处的电解质浸渍特性。
此外，根据本公开的以上结构，没有必要使狭缝10a的尺寸过大，并且即使狭缝10a的尺寸相对较小，也可以可靠地形成浸渍路径IP。因此，能够将第一电极接头10和/或第二电极接头的强度减弱程度降到最低。
即，利用以上结构，在本公开中，可以将第一电极接头10的强度可以保证在一定水平。
例如，如果多个狭缝10a不是以梯度模式设置，而是以规则间隔或随机间隔设置，那么为了在卷芯1的径向方向上形成浸渍路径IP，多个狭缝10a在卷绕方向上的长度必须很长。这是因为当多个狭缝10a在卷绕方向上的长度较长时，设置在上一层中的狭缝10a和设置下一层中的狭缝10a更有可能相互面对。由于在设计中没有考虑到根据卷绕数量的增加而圆周长度增大，因此得到这样的结构。因此，根据这种结构，在形成多个狭缝10a的位置处，第一电极接头10的强度可能变得非常弱。即，在第一电极接头10中，形成狭缝10a的位置处的截面积(即，沿基本垂直于卷芯1的卷绕轴线的方向(平行于X-Y平面)切割的截面积)减小。因此，第一电极接头10可能由于在圆柱形电池单元使用过程中施加的冲击或振动而受损，这可能导致圆柱形电池单元的性能不佳和/或引起诸如由于内部短路而着火之类的安全问题。
另一方面，根据本公开，由于设置在上一层中的狭缝10a和设置下一层中的狭缝10a相互面对，即使狭缝10a在卷绕方向上的长度相对较小，也可以可靠地形成浸渍路径IP。根据这种结构，可以最低程度地减小第一电极接头10在形成狭缝10a的位置处的截面积(即，沿垂直于卷芯1的卷绕轴线的方向(平行于X-Y平面)切割的截面积)。因此，第一电极接头10在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的抗拉强度可以得到改善。因此，在这种情况下，即使对第一电极接头10施加外力时，第一电极接头10也不容易被破坏。
图3是图1的卷芯的平面图。图4是用于解释图3的卷芯的浸渍路径的图，并且图5是用于解释根据本公开的另一实施方式的卷芯的浸渍路径的图
作为本公开的一个实施方式，参考图4，狭缝10a可以形成为在卷绕方向上具有恒定长度，而不管狭缝10a设置在什么位置。根据这样的结构，如可以在图4中看到的，浸渍路径IP可以形成为具有均匀宽度。
另一方面，作为本公开的另一个实施方式，参考图5，狭缝10a在卷绕方向上的长度可以从卷芯1的芯部朝外周逐渐增大。因此，如可以在图5中看到的，浸渍路径IP的宽度可以逐渐朝卷芯1的外周增大。在这种情况下，设置在前一层中的狭缝10a的卷绕方向长度的中心可以与设置在下一层中的狭缝10a的卷绕方向长度的中心重合。根据这种结构，由于设置在最外层中的狭缝10a的面积大(该最外层是电解质开始浸渍卷芯1的部位)，因此电解质可以顺利地浸渍到卷芯1的内部。同时，由于设置在芯部处的狭缝10a的面积形成得小，因此能够将沿垂直于卷芯1的卷绕轴线的方向(平行于X-Y平面)切割的截面积的减小程度降至最低。因此，第一电极接头10在卷绕轴线方向(平行于Z轴)的抗拉强度可以得到改善。因此，在这种情况下，即使对第一电极接头10施加外力时，第一电极接头10也不容易被破坏。
另一方面，为了与如上所述将形成狭缝10a的位置处的截面积减小的程度降至最低相同的目的，狭缝10a可以布置成沿卷绕轴线的延伸方向(平行于Z轴)与切割线10b(将稍后描述)间隔开预定距离。因此，可以进一步减小第一电极接头10由于在圆柱形电池单元的制造和使用过程中可能施加的诸如冲击或振动之类的外力而被破坏的可能性。
同时，如上所述，在本说明书中，为了便于描述，只描述了第一电极设置有狭缝10a的情况，但狭缝10a可以只设置在第二电极处，也可以设置在第一电极和第二电极两者处。
图3是图1的卷芯的平面图，并且图6是图1的卷芯的前剖视图。
参考图3和图6，第一电极接头10可以包括多个弯曲部10c，这些弯曲部形成为沿卷芯1的卷绕方向彼此间隔开，并由多条切割线10b隔开，这些切割线10b形成至距离第一电极接头10的端部预定深度。因此，弯曲部10c设置在第一电极接头10的一端。即，第一电极接头10可以包括沿卷芯1的圆周方向由例如缺口划分的多个区段，并且多个区段可以沿卷芯1的径向方向弯曲。多个区段中的每一区段均对应于上述的弯曲部10c弯曲。
多个弯曲部10c可以例如在朝卷芯1的卷绕轴线的方向上弯曲，以覆盖卷芯1的与卷绕轴线基本垂直的一个表面的至少一部分。例如，参考图3和图6，多个弯曲部10c可以完全覆盖卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面。
以此方式，由于设置在第一电极接头10的一端处的弯曲部10c弯曲成覆盖卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面，因此可以保证要联接在卷芯1的一个表面上的集流板(未示出)与第一电极接头10之间的接触区域较宽。因此，可以减小圆柱形电池单元的内部电阻。此外，可以改善卷芯1与集流板之间的联接强度。
另一方面，在卷芯1被接收到电池罐中后，可以经由电池罐的顶部开口注入电解质。此时，由于多个弯曲部10c完全覆盖卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面，因此电解质可能无法顺利地经由卷芯1的顶部浸渍。特别是在中大尺寸圆柱形电池单元的情况下，电解质可能无法浸渍到卷芯1的中心。
因此，在本公开中，在多个狭缝10a中，沿卷芯1的径向方向彼此相邻的狭缝10a可以至少部分地相互交叠，以形成可供电解质沿径向方向穿过的浸渍路径IP。此时，浸渍路径IP可以从卷芯1的外周表面沿径向方向形成至预定深度。
例如，参考图6，设置在第一电极接头10的一端处的多个弯曲部10c可以在朝卷绕轴线的方向上弯曲成完全覆盖卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面。此时，在多个狭缝10a中，沿卷芯1的径向方向彼此相邻的狭缝10a可以至少部分地相互交叠，从而形成可供电解质沿径向方向穿过的浸渍路径IP。在图6中，浸渍路径IP沿径向方向从卷芯1的外周表面形成至卷绕中心C。因此，电解质可以经由穿过卷芯1形成的浸渍路径IP移动到卷芯1的中心。被引入浸渍路径IP中的电解质可能由于重力作用而向下流动。因此，在本公开的卷芯1中，高度方向(平行于Z轴的方向)上的整个区域和径向方向上的整个区域可以被电解质均匀地浸渍。
同时，在本实用新型中，当如上所述的弯曲部10c设置在第一电极接头10中时，狭缝10a可以设置在形成弯曲部10c的区域以外的区域中。因此，狭缝10a可以设置在卷芯1的外周表面上。
图7是具有与图3中所示的卷芯不同形状的卷芯的平面图，并且图8是图7的卷芯的前剖视图。
参考图7和图8，多个弯曲部10c也可以在朝卷芯1的卷绕轴线的方向上弯曲成仅覆盖卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面的一部分。
在这种情况下，第一电极接头10在邻近卷芯1的卷绕中心C的区域中的长度与第一电极接头10在邻近卷芯1的外周表面的区域中的长度可以相互不同。具体而言，第一电极接头10在邻近卷芯1的卷绕中心C的区域中的长度可以短于第一电极接头10在邻近卷芯1的外周表面的区域中的长度。在这种情况下，在邻近卷芯1的卷绕中心C的区域中第一电极接头10可以不设置切割线10b和弯曲部10c。即，多条切割线10b和多个弯曲部10c可以仅在邻近卷芯1的外周表面的区域中设置到第一电极接头10。
因此，根据以上实施方式，在邻近卷芯1的卷绕中心C的区域中，第一电极接头10可以具有向上开放而不弯曲的结构。下文中，上侧不被弯曲部10c覆盖的区域将被称为第一区域A1。此时，第一区域A1的径向长度将被称为D1。
另一方面，在邻近卷芯1的外周表面的区域中设置到第一电极接头10的多个弯曲部10c在朝向卷绕轴线的方向上弯曲成仅覆盖卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面的一部分。下文中，上侧被弯曲部10c覆盖的区域将被称为第二区域A2。此时，第二区域A2的径向长度将被称为D2。
根据这种结构，由于第一区域A1没有被弯曲部10c覆盖，并且具有向上开放的结构，因此经由电池罐的顶部开口引入的电解质可以顺利地流入第一区域A1中。因此，电解质的浸渍特性可以得到进一步改善。
然而，在这种情况下，由于设置到第一电极接头10的多个弯曲部10c朝芯部弯曲，上侧被覆盖的第二区域A2的浸渍率可能略低于上侧未被覆盖的第一区域A1的浸渍率。因此，有必要提高第二区域A2的浸渍率。因此，在本公开中，浸渍路径IP的深度P可以大于或等于卷芯1的与卷绕轴线垂直的一个表面中被弯曲部10c覆盖区域的径向长度。即，参考图8，浸渍路径IP的深度P可以形成为大于或等于第二区域A2的径向长度D2。
根据这种结构，电解质可以经由浸渍路径IP至少移动到第二区域A2与第一区域A1之间的边界点。另选地，电解质可以超出第二区域A2移动到第一区域A1。之后，电解质会由于重力作用而向下流动。因此，本公开的卷芯1可以被电解质均匀地浸渍，甚至浸渍到其内部。
同时，如上所述，在本说明书中，为了便于描述，只描述了将切割线10b和弯曲部10c设置到第一电极的情况，但切割线10b和弯曲部10c也可以只设置到第二电极或设置到第一电极和第二电极两者。
<浸渍特性和耐用性的测试>
对本公开的卷芯的电解质浸渍特性进行了评估。此外，还进行了跌落测试和振动测试以评估电极接头的强度。
1)电解质浸渍特性的评估
制作卷芯，在该卷芯中形成用于电解质浸渍的狭缝。然后，在经由电池罐的顶部或底部开口接收卷芯后，将电解质注入电池罐中。电解质注入后，陈放24小时，然后分析电解质的浸渍程度(检查是否存在非浸渍区域)。
O(合格)：不存在非浸渍区域
X(不合格)：存在非浸渍区域
2)电极接头强度的评估—跌落测试
在焊接卷芯和集流板后，将其插入电池罐中，以制造成圆柱形电池单元。此后，使充满电达4.2V的圆柱形电池单元从1.0米的高度自由落到水泥地上，然后检查圆柱形电池单元中是否发生短路和/或着火。
O(合格)：电池中没有发生短路和/或着火
X(不合格)：电池中发生短路和/或着火
3)电极接头强度的评估—振动测试
在焊接卷芯和集流板后，将其插入电池罐中，以制造成圆柱形电池单元。此后，振动完全放电到2.5V的圆柱形电池单元。振动方法是在
Figure BDA0003932031800000131
之间每15分钟改变振动频率，将此操作在X轴、Y轴和Z轴方向上各重复12次。振动测试完成后，检查圆柱形电池单元中是否发生短路和/或着火。
O(合格)：电池中没有发生短路和/或着火
X(不合格)：电池中发生短路和/或着火
实施例1
制造卷芯，使得多个狭缝形成在同一条线上，并且多个狭缝之间的距离从卷芯的芯部朝外周逐渐增大(梯度模式类型)。
比较例1
除了完全不提供狭缝外，在其他条件与实施例1相同的情况下制造卷芯。
比较例2
除了以规则间隔提供多个狭缝外，在其他条件与实施例1相同的情况下制造卷芯。
比较例3
制造卷芯，使得在多个狭缝中，沿卷绕方向彼此相邻的狭缝不形成在同一条线上，而是设置在交错的位置处(之字型式)。
针对如上所述获得的每个卷芯，对电解质浸渍特性和电极接头的强度的评估结果总结在表1中。
[表1]
形成狭缝 电解质浸渍特性测试 跌落测试 振动测试
比较例1 无 X O O
比较例2 在同一条线上，规则间隔 O X X
比较例3 之字形，规则间隔 O X X
实施例1 在同一条线上，梯度模式 O O O
根据此表，可以看出以下几点。
在实施例1中，由于电解质的浸渍特性优良，因此卷芯中没有非浸渍区域。此外，实施例1的卷芯通过了跌落测试和振动测试，因此可以确认该电极接头具有优良强度。
在比较例1中，由于没有提供狭缝，因此电解质浸渍特性差，从而卷芯中存在非浸渍区域。
在比较例2中，电解质浸渍特性令人满意，但由于在同一条线上以规则间隔设置多个沿卷绕方向延伸的狭缝，因此不能保证电极接头的强度。具体而言，由于跌落测试和振动测试，比较例2的卷芯在电极接头的一部分中受损。即，由于电极接头的强度低，比较例2的卷芯不能保证电池的质量和安全。
在比较例3中，电解质浸渍特性令人满意，但由于在交替位置处以之字型式设置了多个沿卷绕方向延伸的狭缝，电极接头的强度没有得到保证。具体而言，由于跌落测试和振动测试，比较例3的卷芯在电极接头的一部分中受损。即，由于电极接头的强度低，比较例3的卷芯不能保证电池的质量和安全。
图9是用于解释包括至少一个圆柱形电池单元的电池组的图，所述圆柱形电池单元具有图1的卷芯。
参考图9，根据本公开的一个实施方式的电池组3包括：其中圆柱形电池单元电连接的组件；以及用于容纳该组件的电池组壳体2。圆柱形电池单元是根据以上实施方式的电池单元。在图中，为了便于示出，省略了诸如汇流条、冷却单元和用于圆柱形电池单元电连接的外部端子之类的部件。
电池组3可以安装在车辆上。所述车辆可以是例如电动车辆、混合动力电动车辆或插电式混合动力车辆。所述车辆包括四轮车辆或两轮车辆。
图10是用于解释包括图9的电池组的车辆的图。
参考图10，根据本公开的一个实施方式的车辆5包括根据本公开的一个实施方式的电池组3。车辆5通过从根据本公开的一个实施方式的电池组3接收电力而进行操作。
另一方面，尽管本说明书中使用了指示方向的术语(如向上和向下)，但这些术语只是为了便于解释，对于本公开领域内的技术人员来说，显然这些术语可以根据目标物体的位置或观察者的位置而变更。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解的是，详细描述和具体实施例虽然示出了本公开的优选实施方式，但只是以说明的方式给出，因为对于本领域的技术人员来说，根据此详细描述，本公开范围内的各种变化和变型将变得显而易见。

Claims (15)

1.一种卷芯，其特征在于，所述卷芯具有堆叠体沿一个方向卷绕的结构，所述堆叠体包括：第一电极，该第一电极具有第一极性的第一电极接头；第二电极，该第二电极具有第二极性的第二电极接头；以及插设在所述第一电极与所述第二电极之间的隔膜，
其中，所述第一电极接头和第二电极接头中的至少一者具有沿所述卷芯的卷绕方向形成的多个狭缝，并且
其中，所述多个狭缝之间的距离从所述卷芯的芯部到其外周逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的卷芯，
其特征在于，所述多个狭缝具有在平行于所述卷绕方向的方向上延伸的形状。
3.根据权利要求1所述的卷芯，
其特征在于，所述多个狭缝形成在同一条线上。
4.根据权利要求1所述的卷芯，
其特征在于，所述多个狭缝形成在与所述第一电极或所述第二电极的所述卷绕方向平行的直线上。
5.根据权利要求1所述的卷芯，
其特征在于，所述多个狭缝在所述卷绕方向上的长度从所述卷芯的芯部到其外周逐渐增大。
6.根据权利要求1所述的卷芯，
其特征在于，在所述多个狭缝中，沿所述卷芯的径向方向彼此相邻的狭缝至少部分地相互交叠，以形成供电解质沿所述径向方向穿过的浸渍路径。
7.根据权利要求6所述的卷芯，
其特征在于，所述浸渍路径从所述卷芯的外周表面沿所述径向方向形成到预定深度。
8.根据权利要求1所述的卷芯，
其特征在于，所述第一电极接头和所述第二电极接头中的至少一个电极接头具有多个弯曲部，所述多个弯曲部形成为沿所述卷芯的所述卷绕方向相互间隔开，并由多条切割线隔开，所述切割线从所述电极接头的端部形成到预定深度。
9.根据权利要求8所述的卷芯，
其特征在于，所述多个弯曲部在朝所述卷芯的卷绕轴线的方向上弯曲，并且
所述多个弯曲部至少覆盖所述卷芯的与所述卷绕轴线垂直的一个表面的一部分。
10.根据权利要求8所述的卷芯，
其特征在于，所述多个弯曲部在朝所述卷芯的卷绕轴线的方向上弯曲，并且
所述多个弯曲部完全覆盖所述卷芯的与所述卷绕轴线垂直的一个表面。
11.根据权利要求9所述的卷芯，
其特征在于，在所述多个狭缝中，沿所述卷芯的径向方向彼此相邻的狭缝至少部分地相互交叠，以形成供电解质沿所述径向方向穿过的浸渍路径，
所述浸渍路径从所述卷芯的外周表面沿所述径向方向形成到预定深度，并且
所述浸渍路径的深度大于或等于在所述卷芯的与所述卷绕轴线垂直的所述一个表面中被所述弯曲部覆盖的区域的径向长度。
12.根据权利要求8所述的卷芯，
其特征在于，所述切割线和所述狭缝彼此间隔开预定距离。
13.一种圆柱形电池单元，其特征在于，所述圆柱形电池单元包括根据权利要求1至12中的任一项所述的卷芯。
14.一种电池组，其特征在于，所述电池组包括至少一个根据权利要求13所述的圆柱形电池单元。
15.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括至少一个根据权利要求14所述的电池组。
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