CN220290840U - 一种极片结构及圆柱电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种极片结构及圆柱电池，包括极片本体，极片本体的第一方向的至少一侧依次设有多个通孔；多个所述通孔划分为多个打孔区，所述打孔区内设有至少一个所述通孔，所述打孔区内的通孔密度沿第二方向逐渐降低；其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。本实用新型通过优化极片结构，解决电池的注液问题，有助于提高卷芯吸液能力。

Description

一种极片结构及圆柱电池

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种极片结构及圆柱电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型储能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。

在圆柱电池卷绕结构中，内部卷芯卷绕张力大，导致电芯吸液、保液能力差。在多极耳、全极耳工艺中，电芯两端的极耳揉搓、拍平位置，电解液下液困难，而且电芯极耳处存在凸台，导致电芯吸液能力差，循环性能下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，一方面，提供一种极片结构，通过优化极片结构，解决电池的注液问题，有助于提高卷芯吸液能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种极片结构，包括极片本体，极片本体的第一方向的至少一侧依次设有多个通孔；多个所述通孔划分为多个打孔区，所述打孔区内设有至少一个所述通孔，所述打孔区内的通孔密度沿第二方向逐渐降低；其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

优选的，相邻的两个所述打孔区之间设置有焊接区。

优选的，同一打孔区内的所述通孔呈蜂窝状分布。

优选的，所述通孔的形状为圆形、椭圆形、多边形中的一种。

优选的，多个所述通孔的形状和/或大小相同；或，多个所述通孔的形状和/或大小不完全相同。

优选的，所述极片本体包括集流体及涂覆于所述集流体的活性物质，所述极片本体沿所述第一方向的一侧边缘具有空箔区，至少部分所述集流体暴露在所述空箔区表面，所述打孔区和所述焊接区均位于所述空箔区内，所述集流体上对应所述空箔区以外区域涂覆有活性物质。

优选的，所述空箔区的集流体经过揉平形成极耳端，多个所述通孔在所述极耳端形成电解液通道。

优选的，所述焊接区的形状为梯形或方形。

另一方面提供一种圆柱电池，包括第一极片、隔膜及第二极片，所述第一极片、所述隔膜及所述第二极片依次卷绕形成卷芯，所述第一极片和所述第二极片中的至少一者采用上述的极片结构。

优选的，打孔区内的通孔密度从所述卷芯的内圈到外圈逐渐降低。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果

本实用新型通过优化极片结构，在极片本体的第一方向的一侧进行打孔，即在对应电池极耳的位置进行打孔，同时，打孔区内的通孔密度沿第二方向逐渐降低，在极片本体卷绕成卷芯后，由于极耳揉平，内圈极耳重叠部分高，结构致密，所以对应打孔区的通孔密集较大，打孔密集且孔径小，有助于电解液下液和卷芯吸液；由于外圈极耳重叠面积低，支撑能力差，所以对应打孔区的通孔密度较小，打孔疏松且孔径大，也有助于电解液下液和卷芯吸液，从而提高圆柱电池的注液效率。

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为本实用新型的极片本体的结构示意图。

图2为本实用新型的卷芯的端面结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-极片本体；

2-通孔；

3-打孔区；

4-焊接区；

A-第一方向；B-第二方向。

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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

以下结合附图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

由于在多极耳、全极耳工艺中，电芯两端的极耳揉搓、拍平位置，电解液下液困难，而且电芯极耳处存在凸台，导致电芯吸液能力差，循环性能下降。

本实用新型的极片结构包括极片本体1，极片本体1的第一方向A的至少一侧依次设有多个通孔2；多个通孔2划分为多个打孔区3，打孔区3内设有至少一个通孔2，打孔区3内的通孔2密度沿第二方向B逐渐降低；其中，第一方向A与第二方向B相互垂直。本实用新型通过优化极片结构，在极片本体1的第一方向A的一侧进行打孔，即在对应电池极耳的位置进行打孔，同时，打孔区3内的通孔2密度沿第二方向B逐渐降低，在极片本体1卷绕成卷芯后，由于极耳揉平，内圈极耳重叠部分高，结构致密，所以对应打孔区3的通孔密集较大，打孔密集且孔径小，有助于电解液下液和卷芯吸液；由于外圈极耳重叠面积低，支撑能力差，所以对应打孔区3的通孔密度较小，打孔疏松且孔径大，也有助于电解液下液和卷芯吸液，从而提高圆柱电池的注液效率。

于本实施方式中，极片本体1大致呈矩形结构，第一方向A可以理解为极片本体1的宽度方向，第二方向B可以理解为极片本体1的长度方向，两个方向相互垂直，此外，相邻两个打孔区3的通孔2密度可以相同，也可不相同，这里不作限定，满足整体通孔2密度趋势逐渐降低即可。

在根据本实用新型的极片结构中，由于集流盘和卷芯的焊接需要较高的平面度，防止焊接出现炸火的情况，因此在非焊接区域打孔，在相邻的两个打孔区3之间设置有焊接区4，打孔采用非连续式，阴极片从内圈301mm处开始打孔，打孔距离达到(32+n)/4mm后，n为卷绕圈数，n>10的整数，预留50mm长度不打孔，作为焊接区4。

在根据本实用新型的极片结构中，同一打孔区3内的通孔2呈蜂窝状分布，使得极片本体1上分布的通孔2的数量最大化，这样打孔区3的孔隙率较大，提供电解液通过的空间较大，给电池预留充分的吸液空间。

在根据本实用新型的极片结构中，通孔2的形状为圆形、椭圆形、多边形中的一种。一方面这些形状的通孔可以比较均匀、整齐有规律且密集地分布于极片本体1上，能够充分利用极片本体1的平面面积，也便于制造具有这些形状的通孔的极片本体1，另一方面，这些形状的通孔结构稳定，有利于极片本体1受力和形变比较均匀。

在根据本实用新型的极片结构中，多个通孔2的形状和/或大小相同。通过将极片本体1的通孔的形状和/或大小设置为相同，可便于制造极片本体1，有助于降低极片整体的生产成本。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型通过优化极片结构，在极片本体1的第一方向A的一侧进行打孔，即在对应电池极耳的位置进行打孔，同时，打孔区3内的通孔2密度沿第二方向B逐渐降低，在极片本体1卷绕成卷芯后，由于极耳揉平，内圈极耳重叠部分高，结构致密，所以对应打孔区3的通孔密集较大，打孔密集且孔径小，有助于电解液下液和卷芯吸液；由于外圈极耳重叠面积低，支撑能力差，所以对应打孔区3的通孔密度较小，打孔疏松且孔径大，也有助于电解液下液和卷芯吸液，从而提高圆柱电池的注液效率。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的极片本体1包括集流体及涂覆于集流体的活性物质，极片本体1沿第一方向A的一侧边缘具有空箔区，至少部分集流体暴露在空箔区表面，打孔区3和焊接区4均位于空箔区内，集流体上对应空箔区以外区域涂覆有活性物质，空箔区的集流体经过揉平形成极耳端，多个通孔2在极耳端形成电解液通道。其中，打孔区3和焊接区4均在空箔区的范围内，空箔区的集流体充当的极耳分为正极耳和负极耳，即可以用于正极片的极耳，也可以用于负极片的极耳。集流体为汇集电流的结构或零件，在锂离子电池上主要是金属箔，如铜箔、铝箔、复合集流体等，主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以便形成较大的电流对外输出，集流体与活性物质需保证充分接触，并且保证内阻较小。为了避免正、负极片之间短路，每相邻两个极片之间设置有隔膜，极性相反的极片通过隔膜电性隔离。即将极片本体1分为第一极片和第二极片，第一极片和第二极片的极性相反，且第一极片和第二极片相互叠设。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的多个通孔2的形状和/或大小不完全相同，通过将极片本体1的通孔的形状和/或大小设置为不完全相同，则可使得极片本体1不同区域的形变性能具有差异，从而可根据电芯不同区域而相应地灵活设置极片本体1各个区域的通孔结构，焊接区4的形状为梯形或方形，优选的，焊接区4的形状为倒置的梯形，但本实用新型不以此为限，可根据实际焊接需求采用其它形状的焊接区4。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

圆柱电池

本实用新型包括实施方式一～三的极片结构。

包括第一极片、隔膜及第二极片，第一极片、隔膜及第二极片依次卷绕形成卷芯，第一极片和第二极片中的至少一者采用上述的极片结构。

本实用新型的极片结构可用于圆柱电池，圆柱电池可以包括至少两个相互叠设且极性相反的极片，极性相反的极片分别为电池的正极极片和负极极片。卷芯中央可根据实际需求设计中心孔。

此外，通孔2可以充当内部通道，起到导流的作用，进一步加强电解液的浸润性，即在极片本体1卷绕成卷芯后，由于极耳揉平，内圈极耳重叠部分高，结构致密，所以对应打孔区3的通孔密集较大，打孔密集且孔径小，有助于电解液下液和卷芯吸液；由于外圈极耳重叠面积低，支撑能力差，所以对应打孔区3的通孔密度较小，打孔疏松且孔径大，也有助于电解液下液和卷芯吸液，从而提高圆柱电池的注液效率。

对应的，打孔区3内的通孔2密度从卷芯的内圈到外圈逐渐降低。

在一些实施方式中，含有本实用新型的极片结构的电池还可用于用电装置，该用电装置可以是手机、便携式设备、笔记本电脑等等。

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)

1.一种极片结构，其特征在于，包括：

极片本体(1)，极片本体(1)的第一方向(A)的至少一侧依次设有多个通孔(2)；

多个所述通孔(2)划分为多个打孔区(3)，所述打孔区(3)内设有至少一个所述通孔(2)，所述打孔区(3)内的通孔(2)密度沿第二方向(B)逐渐降低；

其中，所述第一方向(A)与所述第二方向(B)相互垂直。

2.如权利要求1所述的一种极片结构，其特征在于：相邻的两个所述打孔区(3)之间设置有焊接区(4)。

3.如权利要求1所述的一种极片结构，其特征在于：同一打孔区(3)内的所述通孔(2)呈蜂窝状分布。

4.如权利要求1所述的一种极片结构，其特征在于：所述通孔(2)的形状为圆形、椭圆形、多边形中的一种。

5.如权利要求4所述的一种极片结构，其特征在于：多个所述通孔(2)的形状和/或大小相同；

或，多个所述通孔(2)的形状和/或大小不完全相同。

6.如权利要求2所述的一种极片结构，其特征在于：所述极片本体(1)包括集流体及涂覆于所述集流体的活性物质，所述极片本体(1)沿所述第一方向(A)的一侧边缘具有空箔区，至少部分所述集流体暴露在所述空箔区表面，所述打孔区(3)和所述焊接区(4)均位于所述空箔区内，所述集流体上对应所述空箔区以外区域涂覆有活性物质。

7.如权利要求6所述的一种极片结构，其特征在于：所述空箔区的集流体经过揉平形成极耳端，多个所述通孔(2)在所述极耳端形成电解液通道。

8.如权利要求2所述的一种极片结构，其特征在于：所述焊接区(4)的形状为梯形或方形。

9.一种圆柱电池，其特征在于：包括第一极片、隔膜及第二极片，所述第一极片、所述隔膜及所述第二极片依次卷绕形成卷芯，所述第一极片和所述第二极片中的至少一者采用权利要求1-8任意一项所述的极片结构。

10.如权利要求9所述的一种圆柱电池，其特征在于：打孔区(3)内的通孔(2)密度从所述卷芯的内圈到外圈逐渐降低。