CN220382163U - 一种圆柱电芯、电池组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种圆柱电芯、电池组及电子设备，涉及电池领域，所述圆柱电芯包括：电极组件，所述电极组件包括卷绕的正极片、负极片和将所述正极片和所述负极片隔开的隔膜；所述电极组件的卷绕中心形成有卷芯通孔；其中，所述负极片的卷绕起始端设置有极耳裁切区，所述极耳裁切区的所述负极片与所述电极组件高度方向一侧或两侧的隔膜之间设置有粘接件。本实用新型提出的一种圆柱电芯、电池组及电子设备，利用粘接件将受热易变形的负极片与隔膜粘贴在一起，限制负极片的形变位移，保证圆柱电芯内圈形态的稳定，从而满足圆柱电芯的质量标准。

Description

一种圆柱电芯、电池组及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种圆柱电芯、电池组及电子设备。

背景技术

随着科学技术的进步和现代化社会的发展，动力电池所起的作用越来越大，被广泛应用于工程机械、轨道和道路交通、船舶舰艇、通讯、航空、国防、储能以及人们的日常生活领域的各个方面。动力电池按外形尺寸的不同可以分为圆柱电芯和方壳电芯两大类。圆柱电芯一般采用卷绕成型，形成卷绕结构后，圆柱电芯两端的极耳通常通过极耳揉平或极耳叠加固定在一起，并且通常会切除卷绕结构内圈的极耳。但是，这种结构的圆柱电芯内圈由于没有极耳的束缚，在经过烘烤工序后，内部容易松散，导致内圈电芯界面出现异常，无法满足产品质量标准。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型提供一种圆柱电芯、电池组及电子设备，以解决现有圆柱电芯内圈易松散，导致电芯内圈界面异常的技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种圆柱电芯，所述圆柱电芯包括：电极组件，所述电极组件包括卷绕的正极片、负极片和将所述正极片和所述负极片隔开的隔膜；所述电极组件的卷绕中心形成有卷芯通孔；其中，所述负极片的卷绕起始端设置有极耳裁切区，所述极耳裁切区的所述负极片与所述电极组件高度方向一侧或两侧的隔膜之间设置有粘接件。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述正极片上涂布有正极活性物质，所述负极片上涂布有负极活性物质，在所述电极组件的高度方向两端，所述负极物质均超出所述正极活性物质；所述粘接件在所述负极片上的粘接区域不超过所述负极活性物质超出所述正极活性物质的宽度。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述粘接件有多个，多个所述粘接件沿所述负极片的长度方向间隔设置。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述粘接件与下一所述粘接件之间的间距等于所述粘接件的宽度与以所述粘接件为起点的下一圈隔膜卷绕长度的和。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述粘接件的宽度为5～20mm。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述粘接件的宽度为10±0.3mm。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，多个所述粘接件的宽度之和等于所述卷芯通孔直径的3～10倍。

在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述粘接件的材质包括亚克力胶和改性树脂。

本实用新型还提供一种电池组，所述电池组包括所述圆柱电芯。

本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述电池组。

本实用新型提出的一种圆柱电芯、电池组及电子设备，利用粘接件将受热易变形的负极片与隔膜粘贴在一起，限制负极片的形变位移，保证圆柱电芯内圈形态的稳定，从而满足圆柱电芯的质量标准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型圆柱电芯一实施例的整体示意图；

图2为本实用新型圆柱电芯一实施例中电极组件极耳裁切区的结构示意图；

图3为本实用新型圆柱电芯一实施例中电极组件的剖视图；

图4为本实用新型圆柱电芯一实施例圆柱电芯的剖视图。

元件标号说明

100、圆柱电芯；110、壳体；111、端盖；120、极柱；200、电极组件；210、负极片；211、负极耳；220、正极片；221、正极耳；230、隔膜；231、第一隔膜；232、第二隔膜；240、卷芯通孔；300、粘接件；400、集流部。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本实用新型另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本实用新型中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本实用新型的记载，还可以使用与本实用新型实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本实用新型。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1至图4，图3为本实用新型圆柱电芯一实施例中电极组件的剖视图，图4为本实用新型圆柱电芯一实施例圆柱电芯的剖视图。本实用新型提供一种圆柱电芯、电池组及电子设备，利用粘接件300将受热易变形的负极片210与隔膜230粘贴在一起，限制负极片210的形变位移，避免影响卷芯通孔240的形态的稳定，以解决现有圆柱电芯100在烘烤后内圈易松散，导致电芯界面异常的问题。

请参阅图1、图2和图3，图1为本实用新型圆柱电芯一实施例的整体示意图，图2为本实用新型圆柱电芯一实施例中电极组件极耳裁切区的结构示意图(图2中为了方便展示负极片，部分正极片和正、负极片之间的隔膜未示出，非实际产品的完整示意图)。本实用新型提供一种圆柱电芯，圆柱电芯100包括：电极组件200，电极组件200包括卷绕的正极片220、负极片210和将正极片220和负极片210隔开的隔膜230，隔膜230包括第一隔膜231和第二隔膜232，负极片210设置在第一隔膜231和第二隔膜232之间，正极片220设置在第二隔膜232背离负极片210的一侧。隔膜230的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。为对电芯起到防护和绝缘作用，还可以在电芯外部包覆绝缘膜，绝缘膜可由PP、PE、PET、PVC或其它高分子聚合物材料合成。电极组件200的卷绕起始端以负极片210在内侧、正极片220在外侧的方向进行卷绕；电极组件200的卷绕中心形成有卷芯通孔240；其中，负极片210的卷绕起始端设置有极耳裁切区，极耳裁切区的负极片210在电极组件200高度方向(如图2中X轴方向所示)的一侧或两侧设置有粘接件300，且粘接件300位于第一隔膜231和第二隔膜232之间，用以将第一隔膜231和第二隔膜232均与负极片210粘接。电极组件200卷绕后，正极片220各圈的正极耳221相互叠加在一起，负极片210各圈的负极耳211也相互叠加在一起，正极耳221、负极耳211的叠加后对相应的电极组件200的卷绕圈层形成束缚效果，以稳定电极组件200。而极耳裁切区由于没有极耳，所以极耳裁切区对应的内圈卷绕圈稳定性较差，进而导致卷芯通孔240的稳定性也随之较差，粘接件300通过极耳裁切区的将负极片210与隔膜230粘接的方式提升极耳裁切区对应卷绕圈层的稳定性，可以防止卷芯通孔240出现松散，因此可以减少电芯界面出现异常，从而可以以提高圆柱电芯100的可靠性能。

正极片220、负极片210材质均包括基体材料和活性物质，活性物质涂覆在基体材料的表面。由于正、负极之间存在电位差，正极片220的活性物质一般采用电位高、比表面积大、扩散系数大的过渡金属，例如钴酸锂或锰酸锂等，负极片210的活性物质则需要具有比容量高、结构相对稳定、能与电解液形成稳定的固体电解质膜的特性，优选的如碳、硅等材料。由此，负极片210也具有了膨胀系数高的特性，在烘烤工序中，更易形变、松散，粘接件300则有效降低了负极片210形变对电芯稳定性的影响。

请参阅图1至图3，在本实用新型圆柱电芯一示例中，所述正极片220上涂布有正极活性物质，所述负极片210上涂布有负极活性物质，在所述电极组件200的高度方向(如图2中X轴方向所示)两端，所述负极物质均超出所述正极活性物质；粘接件300在负极片210上粘接区域的宽度(如图2中尺寸L所示)不超过负极活性物质超出正极活性物质的宽度。以锂离子电池为例，负极片210需要足够接受锂离子的位置，以防锂离子在负极片210表面析出锂枝晶，刺穿隔膜230，造成圆柱电芯100的内短路，所以N/P(单位面积内负极容量与正极容量的比值)一般为1.03-1.5，使负极片210有一定的过量以避免析出锂枝晶。而电极组件200在卷绕过程中，隔膜230与极片之间充分贴合，粘接件300与负极片210粘接区域的宽度小于或等于负极片210活性物质超出正极片220活性物质的宽度时，正极片220与负极片210之间仅设有隔膜230，间距均匀，粘接件300不影响正极片220和负极片210的间距，可以保证电极组件200的卷绕形态规则。因此可以保证圆柱电芯100充放电性能的稳定性。

请参阅图1至图3，在本实用新型圆柱电芯一示例中，粘接件300有多个，多个粘接件300沿负极片210的长度方向(如图2中Y轴方向所示)间隔设置。当然，负极片210在电极组件200高度方向(如图2中X轴方向所示)的一侧也可以设置一个粘接件300，该粘接件300的长度需满足极耳裁切区长度方向(如图2中Y轴方向所示)所需的粘接长度。但是由于卷绕过程中粘接件300的卷绕内侧容易出现褶皱，从而影响电极组件200的卷绕质量，进而影响电芯的界面。因此，在本实施例中，粘接件300优选地设置为多个，且间隔设置。粘接件300的数量不限，本领域技术人员可以根据极耳裁切区的长度进行调整。

请参阅图1至图3，在本实用新型圆柱电芯一示例中，粘接件300与下一粘接件300之间的间距等于粘接件300的宽度与以粘接件300为起点的下一圈隔膜230卷绕长度的和。相邻的两个粘接件300之间的间距随着离卷绕起点距离的增大而增大，在卷绕过程中，为避免位于相邻圈层的粘接件300集中在电极组件100的周向同一方向上，造成周向方向上卷绕厚度的不均。本实施例中将极耳剪切区域内的多个粘结件300沿负极片长度方向(如图2中Y轴方向所示)首尾交错排列，这样设置，当极耳裁切区卷绕后，粘接件300沿卷绕圈层的周向均匀分布，使得电极组件200在周向方向上的厚度比较均匀，从而使得电极组件200整体形状更加规则、稳定。

请参阅图1和图4，圆柱电芯100还包括壳体110，壳体110用于形成容纳电极组件200的内部空间，其中，壳体110形成的内部空间可以用于容纳电极组件200、电解液(未示出)以及其他部件，例如集流部400。壳体110可以是多种形状和多种尺寸的，例如圆柱体形、长方体形、六棱柱形等。壳体110的形状可以根据电极组件200的具体形状和尺寸大小来确定。壳体110的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。

具体地，在本实用新型电芯一示例中，壳体110为一端封闭，另一端开口的圆筒，端盖111密封在圆筒的开口上，极柱120与电极组件200的正极耳221通过集流部400电连接，壳体110和电极组件200的负极极耳211直接或间接(通过其它集流部400)电连接，壳体110整体带负电，在极柱120所在的一侧同时具有极柱120和壳体110的端面，从而使极柱120与端盖111分别构成电芯的正极和负极，以实现正负极同侧。壳体110封闭端的端壁上设置有贯通的极柱120安装孔，极柱120密封且绝缘地穿装在极柱安装孔内，只要能够实现极柱120与壳体110的密封绝缘，极柱120在壳体110上的安装方式可以不受限定。这种壳体110结构可以提高安装效率，并且装配性和密封性相比两端开口的壳体110形式更加优秀。

请参阅图1和图4，壳体110在开口位置密封连接有端盖111，集流部400设置在端盖111与电极组件200之间，集流部400一端与电极组件200的负极耳211电连接，集流部400的另一端与壳体110电连接，实现壳体110整体带负电。端盖111上设置有防爆阀，当圆柱电芯100热失控时，电极组件200中产生的高温气体会通过防爆阀排出，实现圆柱电芯100的轴向定向爆破。

请参阅图1至图3，在本实用新型圆柱电芯一示例中，粘接件300的宽度为5～20mm范围内的任意数值，例如，可以是5mm、10mm、15mm或20mm等。粘接件300的具体宽度可以根据实际需要调整，既要保证粘接效果，以便对负极片210产生足够的束缚作用，又要限制粘接件300的宽度不宜过大，以免影响卷绕效果。将粘接件300的宽度设置在上述5～20mm范围内，既能保证对负极片210的束缚作用，又能减少对卷绕效果的影响。优选地，粘接件300的宽度为10±0.3mm。当然，根据电极组件200尺寸的不同，粘接件300的宽度也可以进行适应性调整，例如粘接件300的宽度设为5mm、7mm、15mm等等。

请参阅图1至图3，在本实用新型圆柱电芯一示例中，多个粘接件300的宽度之和等于卷芯通孔240直径的3～10倍。多个粘接件300的宽度之和可以等于卷芯通孔240直径的3倍、5倍、7倍、10倍等。将粘接件300的宽度之和设置在卷芯通孔240直径的3～10倍范围内，这样一方面可以保证在卷芯通孔240附近，卷绕圈层在周向的大部分区域都能被粘接件300覆盖，可以提高负极片210在周向方向上束缚力的均匀性，进而可以减少卷芯通孔240处的松散；另一方面又不会使得卷绕层上设置过多的粘接件300，从而可以减少过多的粘接件300膨胀变形时在径向方向产生较大的膨胀力，造成对卷芯通孔240处形变。在本实用新型一实施例中，粘接件300可以首尾交错排布，形成卷绕结构，对负极片210极耳裁切区形成束缚阵列，使电极组件200上卷心通孔及靠近卷芯通孔240的卷绕层在烘烤工序中，不受形变的影响。随电极组件200的卷绕，以隔膜230和负极片210靠近卷芯通孔240的一端为粘接起点，同步进行粘接件300的粘接。

请参阅图1至图3，在本实用新型圆柱电芯一示例中，粘接件300的材质包括亚克力胶和改性树脂。在圆柱电芯100的壳体110内还填充有电解液。亚克力胶和改性树脂受电解液浸泡后产生溶胀，使负极片210和隔膜230之间粘接更加稳固，即对负极片210有更好的束缚效果。

本实用新型还提供一种电池组，该电池组包括上述任一项的圆柱电芯，多个圆柱电芯串联或并联；或者是多个圆柱电芯串联和并联混合后形成的电池模组、电池包。

本实用新型再提供一种电子设备，该电子设备包括工作部和上述的电池组，工作部与电池组电连接，以获取电能支持。工作部可以为能够获取电池组的电能，并做出对应工作的单元部件，例如风扇的扇叶旋转单元，吸尘器的吸尘工作单元，电动汽车中的车轮驱动单元等。电子设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述电子设备不作特殊限制。。

本实用新型圆柱电芯100，通过设置粘接负极片210与隔膜230的粘接件300，在电极组件200的烘烤过程中限制极耳裁切区的负极片210的形变作用，使负极片210及负极片210相邻的卷绕结构保持稳定，进而避免影响卷芯通孔240，使圆柱电芯100整体的稳定性得到提高。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种圆柱电芯，其特征在于，包括：

电极组件，所述电极组件包括卷绕的正极片、负极片和将所述正极片和所述负极片隔开的隔膜；所述电极组件的卷绕中心形成有卷芯通孔；

其中，所述负极片的卷绕起始端设置有极耳裁切区，所述极耳裁切区的所述负极片与所述电极组件高度方向一侧或两侧的隔膜之间设置有粘接件。

2.根据权利要求1所述的圆柱电芯，其特征在于，所述正极片上涂布有正极活性物质，所述负极片上涂布有负极活性物质，在所述电极组件的高度方向两端，所述负极物质均超出所述正极活性物质；所述粘接件在所述负极片上的粘接区域不超过所述负极活性物质超出所述正极活性物质的宽度。

3.根据权利要求1所述的圆柱电芯，其特征在于，所述粘接件有多个，多个所述粘接件沿所述负极片的长度方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的圆柱电芯，其特征在于，所述粘接件与下一所述粘接件之间的间距等于所述粘接件的宽度与以所述粘接件为起点的下一圈隔膜卷绕长度的和。

5.根据权利要求1所述的圆柱电芯，其特征在于，所述粘接件的宽度为5～20mm。

6.根据权利要求5所述的圆柱电芯，其特征在于，所述粘接件的宽度为10±0.3mm。

7.根据权利要求5所述的圆柱电芯，其特征在于，多个所述粘接件的宽度之和等于所述卷芯通孔直径的3～10倍。

8.根据权利要求1所述的圆柱电芯，其特征在于，所述粘接件的材质包括亚克力胶和改性树脂。

9.一种电池组，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的圆柱电芯。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的电池组。