CN220358119U - 一种正极片及卷绕电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种正极片及卷绕电芯，涉及电池技术领域。该正极片包括集流体，所述集流体被分割成多个水平涂料部、多个拐角留白部；多个所述水平涂料部与多个所述拐角留白部沿预设方向交错排列设置，且所述水平涂料部厚度方向的两侧均涂布有活性材料；所述拐角留白部的一侧设置有采用柔性材料制成的弹性部。本实用新型提供的卷绕电芯采用了上述的正极片。本实用新型提供的正极片及卷绕电芯可以改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。

Description

一种正极片及卷绕电芯

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种正极片及卷绕电芯。

背景技术

锂离子电池性能优异，生产技术日益精进，行业进入一个快速发展的阶段，各大企业的产能逐日扩张。

目前常见的锂电池卷芯生产工艺有卷绕和叠片。相比于叠片，卷绕有着生产效率上的优势，同时操作简单，对设备要求要低于叠片，这使得很多方形铝壳厂家更倾向于卷绕工艺。不过，经卷绕获得的卷芯存在曲面问题，尤其是方形铝壳，卷绕热压后的卷芯一般由平整大面和拐角构成。部分设计的电芯化成后会出现极片大面褶皱，同时NP比差异使得拐角比大面更易析锂。大面褶皱会导致容量损失，而长时间的析锂容易生成锂枝晶，刺穿隔膜导致电芯短路，引发安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，提供了一种正极片，其能够改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。

本实用新型的目的还包括，提供了一种卷绕电芯，其能够改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种正极片，应用于卷绕电芯，所述正极片包括集流体，所述集流体被分割成多个水平涂料部、多个拐角留白部；

多个所述水平涂料部与多个所述拐角留白部沿预设方向交错排列设置，且所述水平涂料部厚度方向的两侧均涂布有活性材料；

所述拐角留白部的一侧设置有采用柔性材料制成的弹性部。

可选地，所述弹性部沿所述预设方向的长度为所述拐角留白部沿预设方向的长度的0.5-1倍。

可选地，所述弹性部的厚度为所述水平涂料部上涂布的活性材料的厚度的1-1.3倍。

可选地，设有所述弹性部的所述拐角留白部的数量占所述拐角留白部的总数量的比例为0.5-0.7；且所述弹性部的总面积占所述拐角留白部的总面积的比例为0.25-0.7。

可选地，所述水平涂料部上还形成多个凸起结构，多个所述凸起结构间隔设置。

可选地，所述凸起结构的厚度为所述水平涂料部的厚度的5％-20％。

可选地，至少一个所述凸起结构的形状为圆形、多边形、椭圆形或星形。

可选地，所述弹性部采用的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、天然纤维中的一种或者多种。

一种卷绕电芯，包括电芯本体，所述电芯本体包括负极片、隔膜和上述的正极片；所述隔膜、所述负极片、所述隔膜和所述正极片依次层叠且卷绕设置；其中所述拐角留白部中远离所述电芯本体的中空腔的一侧设置有弹性部。

可选地，所述电芯本体卷绕形成多层，以所述电芯本体的中空腔的厚度乘以1/2得到的值、所述负极片的厚度与所述拐角留白部所在层数的乘积、所述正极片的基底的厚度与所述拐角留白部所在层数的乘积以及所述隔膜的厚度的两倍与所述拐角留白部所在层数的乘积之和得到的值与π的乘积为基准长度值，所述拐角留白部的长度为所述基准长度值的0.6倍至1.4倍。

本实用新型提供的正极片及卷绕电芯相对于现有技术的有益效果包括：

在正极片的拐角留白部的其中一侧设置由柔性材料制成的弹性部，且在采用该正极片制作卷绕电芯的情况下，使得该弹性部对应于卷绕电芯的拐角部；在卷绕过程中，由于弹性部采用柔性材料制成，则使得弹性部可以被压缩。而在卷绕完成之后进行热压之后，可以通过弹性部的弹性回复作用向外撑开，以向拐角部的横向扩张提供作用力，进而能向卷绕电芯的大面提供扩张作用，可以防止卷绕电芯的大面形成褶皱，缓解卷绕电芯中极片褶皱。基于此，可以改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。并且，由于弹性部的设置，还能改善卷绕电芯的拐角部的析锂问题，提高卷绕电芯的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中提供的一种正极片的结构示意图；

图2为本申请实施例中提供的另一种正极片第一视角的结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的另一种正极片第二视角的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的卷绕电芯的结构示意图。

图标：10-电芯本体；11-中空部；12-拐角部；13-水平部；100-正极片；110-水平涂料部；120-拐角留白部；130-弹性部；140-凸起结构；200-负极片；300-隔膜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1，本申请实施例中提供了一种正极片100，该正极片100可以应用于制作电芯，并且该正极片100还能改善现有技术中卷绕电芯中极片容易出现褶皱的技术问题。

在本实施例中，正极片100包括集流体，集流体被分割成多个水平涂料部110和多个拐角留白部120。多个水平涂料部110与多个拐角留白部120沿预设方向交错排列设置，其中，预设方向为图1中的A方向；且水平涂料部110厚度方向的两侧均涂布有活性材料。拐角留白部12的一侧设置有采用柔性材料制成的弹性部130。

值得说明的是，水平涂料部110和拐角留白部120的形成也可以看作是，以集流体上是否会涂覆活性材料分割，也就是说，需要涂布有活性材料的部分则形成水平涂料部110，而未涂布活性材料的部分则形成拐角留白部120。其中，多个水平涂料部110构成卷绕电芯的水平部13，而多个拐角留白部120构成卷绕电芯的拐角部12。

另外，拐角留白部120的一侧设置有采用柔性材料制成的弹性部130，这里弹性部130部130可以通过粘贴的方式或者涂布的方式设置在拐角留白部120的一侧。

由于弹性部130采用柔性材料制成，便使得弹性部130具有一定的弹性，也就是说，弹性部130可以在外力作用下被压缩，而在外力撤销之后便能恢复至初始状态。也就是说，在某一物体向弹性部130施加作用力且使得弹性部130产生弹性形变的情况下，弹性部130同样向该物体施加反作用力。可选地，弹性部130采用的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、天然纤维中的一种或者多种。

以上所述，在正极片100的拐角留白部120的其中一侧设置由柔性材料制成的弹性部130，且在采用该正极片100制作卷绕电芯的情况下，使得该弹性部130对应于卷绕电芯的拐角部12；在卷绕过程中，由于弹性部130采用柔性材料制成，则使得弹性部130可以被压缩。而为保证在去除卷针后弹性部130还能处于压缩状态，可以在电芯本体的中空部设置导热硅胶块，这里要求导热硅胶块的弹性性能比弹性部130的弹性性能差。在卷绕完成之后进行热压之后，可以通过弹性部130的弹性回复作用向外撑开，以向拐角部12的横向扩张提供作用力，进而能向电芯的大面提供扩张作用，可以防止电芯的大面形成褶皱，缓解电芯中极片褶皱。基于此，可以改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。

在本申请的实施例中，将电芯本体10划分为中空部11、位于中空部11长度方向两端的拐角部12和位于中空部11厚度方向两端的水平部13；其中，水平部13为极片形成的大面，而拐角部12在电芯未进行热压的情况下大致呈半圆形。其中，以中空部11的厚度方向为第一方向，以中空部11的长度方向为第二方向。

在电芯完成卷绕之后，弹性部130在卷绕的情况下被压缩，此时弹性部130具有沿第二方向向外的弹性势能，也就是说，弹性部130通过其弹性回复作用抵持在隔膜300上。在进行热压之后，由于热压需要沿第一方向挤压电芯，便使得两个拐角部12沿第二方向向外扩张，此时，弹性部130则可以通过其弹性回复作用向电芯的扩张提供支撑。并且，还能通过弹性部130的扩张作用顶推外层的隔膜300，进而能使得原本可能褶皱的极片得以伸张，缓解极片的褶皱。由此，可以实现改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。

可选地，在本申请的实施例中，弹性部130沿预设方向的长度为拐角留白部120沿预设方向的长度的0.5-1倍。换言之，弹性部130沿预设方向的长度为拐角留白部120沿预设方向的长度的倍数可以为0.5倍和0.6倍等，这样设计的目的是为了避免因弹性部130而使得拐角部12向着中空部11变形。

其中，在弹性部130沿预设方向的长度小于拐角留白部120的长度的情况下，弹性部130可以设置在拐角留白部120上的任意位置，优选为拐角留白部120的中部，以方便弹性部130在拐角部12向沿第一方向上两侧的极片提供均匀的扩张作用力。另外，在弹性部130沿预设方向的长度小于拐角留白部120的长度的情况下，设置在其中一个拐角留白部120上的弹性部130可以是间隔分布的多个部分，当然，弹性部130也可以是一个整体。

可选地，在本申请的实施例中，弹性部130的厚度为水平涂料部110上涂布的活性材料的厚度的1.1-1.3倍。也就是说，在正极片100还未进行卷绕之前，弹性部130的高度可以与水平涂料部110上的活性材料层平齐，也可以高于水平涂料部110上的活性材料层。可选地，弹性部130的厚度为水平涂料部110上涂布的活性材料的厚度的倍数可以为1.1倍、1.2倍或1.3倍等。

值得说明的是，在弹性部130的厚度大于活性材料层的厚度的情况下，弹性部130相对活性材料层凸出，在进行电芯的卷绕之后，弹性部130被压缩的更多；在电芯热压之后，弹性部130便能提供更大的扩张力，能提升缓解极片褶皱的效果。

可选地，在本申请的实施例中，设有所述弹性部130的拐角留白部120的数量占所述拐角留白部120的总数量的比例为0.5-0.7；且弹性部130的总面积占拐角留白部120的总面积的比例为0.25-0.7。

也就是说，仅部分拐角留白部120设置有弹性部130，这样设计的原因是在电芯靠近中空部11的正极片若设置了弹性部，那么在撤去卷针后，电芯靠近中空部11的正极片会因为压缩着的弹性部而向着电芯的中心变形。其中，至少一半数量的拐角留白部120上设置有弹性部130，以确保能向电芯提供足够的扩张作用，以确保能缓解极片褶皱的问题。可选地，设置弹性部130的拐角留白部120的数量占全部拐角留白部120数量的比例可以取值为0.5、0.55、0.6、0.65、0.7。

另外，弹性部130的总面积站拐角留白部120的总面积的比例可以取值为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7；例如，每个弹性部130的面积占用拐角留白部120的面积的比例至少为0.25。

在本实施例中，请结合参阅图2和图3，水平涂料部110上还形成多个凸起结构140，多个凸起结构140间隔设置。通过凸起结构140的设置，可以在电芯完成卷绕的情况下，通过凸起结构140顶起隔膜300，使得隔膜300和正极片100之间的间隙增大，便能同时使得拐角部12正极片100和隔膜300的间隙增大；在电芯发生膨胀时，通过将凸起结构140压平来缓解极片的褶皱，并且通过弹性部130弹性回复以向极片提供伸张作用，进一步提升缓解极片褶皱的效果，改善现有技术中卷绕电芯的极片容易褶皱的技术问题。

值得说明的是，凸起结构140的形成方式可以如下，水平涂料部110的活性材料上形成有凸起，在活性材料涂布完成之后，通过辊压设备在活性材料上形成有凸起。

可选地，凸起结构140的厚度为水平涂料部110的厚度的5％-20％。换言之，凸起结构140的厚度相对水平涂料部110的厚度的比例可以取值为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等。

其中，若凸起结构140的高度过小，则难以实现提升缓解褶皱的效果；若凸起结构140的高度过大，则会影响正极片100的卷绕。基于此，将凸起结构140的厚度设置为相对水平涂料部110的厚度的5％-20％。值得说明的是，此处凸起结构140的厚度指代的是，以水平涂料部110未凸起部分的外侧为基准，凸起结构140凸起的高度。

另外，在本实施例中，凸起结构140与弹性部130凸起在水平涂料部110在厚度方向上的同一侧。

可选地，至少一个凸起结构140的形状为圆形、多边形、椭圆形或星形。其中，星形指代的是五角星、六角星或者八角星等形状。

基于上述提供的正极片100，请参阅图4，本申请实施例中还提供了一种卷绕电芯，该卷绕电芯能实现改善现有技术中卷绕电芯中极片容易褶皱的技术问题。

在本申请的实施例中，电芯本体10包括负极片200、隔膜300和上述的正极片100。隔膜300、负极片200、隔膜300和正极片100依次层叠且卷绕设置；拐角留白部120折弯形成拐角部12；拐角留白部120中远离所述电芯本体的中空腔11的一侧设置有弹性部130。

可选地，电芯本体10卷绕形成多层，以电芯本体10的中空腔11最内层的厚度乘以1/2得到的值、负极片200的厚度与拐角留白部120所在层数的乘积、正极片100的基底的厚度与拐角留白部120所在层数的乘积以及两倍隔膜300的厚度与拐角留白部120所在层数的乘积之和得到的值与π的乘积为基准长度值，拐角留白部120的长度为基准长度值的0.6倍至1.4倍。

其中，以正极片100、隔膜300、负极片200依次重叠设置形成复合极片，然后通过复合极片的卷绕形成电芯本体10，其中，正极片100上拐角留白部120上设置弹性部130的一侧外凸设置。以复合极片为基准的情况下，电芯本体10形成多层环形的结构，电芯本体10的中空部为d0；负极片200的厚度记为t3，正极片100的基底的厚度记为t2，隔膜300的厚度记为t1；另外，在计算其中一层复合极片中拐角留白部120的长度的情况下，拐角留白部120所处的复合极片的层数记为x，拐角留白部120的基准长度值记为l x。其中，

l x＝π*(1/2*d0+x*2t1+x*t2+x*t3)；

也就是说，拐角留白部120的长度可以取值为0.6l x-1.4l x，其中，0.6和1.4表示倍数。可选地，拐角留白部120的长度可以取值为0.6l x、0.7l x、0.8l x、0.9l x、1l x、1.1l x、1.2l x、1.3l x或1.4l x等。

综上所述，在本申请实施例中提供的正极片100及卷绕电芯中，在正极片100的拐角留白部120的其中一侧设置由柔性材料制成的弹性部130，且在采用该正极片100制作卷绕电芯的情况下，使得该弹性部130对应于卷绕电芯的拐角部12；在卷绕过程中，由于弹性部130采用柔性材料制成，则使得弹性部130可以被压缩。而在卷绕完成之后进行热压之后，可以通过弹性部130的弹性回复作用向外撑开，以向拐角部12的横向扩张提供作用力，进而能向卷绕电芯的大面提供扩张作用，可以防止卷绕电芯的大面形成褶皱，缓解卷绕电芯中极片褶皱。基于此，可以改善现有技术中卷绕电芯的极片容易出现褶皱的技术问题。并且，还能改善卷绕电芯的拐角部12的析锂问题，提高电芯的安全性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种正极片，应用于卷绕电芯，其特征在于，所述正极片(100)包括集流体，所述集流体被分割成多个水平涂料部(110)、多个拐角留白部(120)，

多个所述水平涂料部(110)与多个所述拐角留白部(120)沿预设方向交错排列设置，且所述水平涂料部(110)厚度方向的两侧均涂布有活性材料；

所述拐角留白部(120)的一侧设置有采用柔性材料制成的弹性部(130)。

2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述弹性部(130)沿所述预设方向的长度为所述拐角留白部(120)沿预设方向的长度的0.5-1倍。

3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述弹性部(130)的厚度为所述水平涂料部(110)上涂布的活性材料的厚度的1.1-1.3倍。

4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，设有所述弹性部(130)的所述拐角留白部(120)的数量占所述拐角留白部(120)的总数量的比例为0.5-0.7；且所述弹性部(130)的总面积占对应的所述拐角留白部(120)的总面积的比例为0.25-0.7。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的正极片，其特征在于，所述水平涂料部(110)上还形成多个凸起结构(140)，多个所述凸起结构(140)间隔设置。

6.根据权利要求5所述的正极片，其特征在于，所述凸起结构(140)的厚度为所述水平涂料部(110)的厚度的5％-20％。

7.根据权利要求5所述的正极片，其特征在于，至少一个所述凸起结构(140)的形状为圆形、多边形、椭圆形或星形。

8.一种卷绕电芯，包括电芯本体，其特征在于，所述电芯本体包括负极片(200)、隔膜(300)和权利要求1-7中任意一项所述的正极片(100)；所述隔膜(300)、所述负极片(200)、所述隔膜(300)和所述正极片(100)依次层叠且卷绕设置；其中所述拐角留白部(120)中远离所述电芯本体的中空腔(11)的一侧设置有弹性部(130)。

9.根据权利要求8所述的卷绕电芯，其特征在于，所述电芯本体(10)卷绕形成多层，以所述电芯本体(10)的中空腔(11)的厚度乘以1/2得到的值、所述负极片(200)的厚度与所述拐角留白部(120)所在层数的乘积、所述正极片(100)的厚度与所述拐角留白部(120)所在层数的乘积以及两倍所述隔膜(300)的厚度与所述拐角留白部(120)所在层数的乘积之和得到的值与π的乘积为基准长度值，所述拐角留白部(120)的长度为所述基准长度值的0.6倍至1.4倍。