CN220556604U - 卷芯结构、电池及镍氢电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种卷芯结构、电池及镍氢电池。上述的卷芯结构包括依次层叠并卷绕设置的正极极片、隔膜及负极极片，所述正极极片包括正极极片本体及空料区，所述正极极片本体与所述空料区连接，所述空料区设置有防脱粉层。具体地，正极极片本体与空料区卷绕时形成脱粉间隙，防脱粉层可以堵住脱粉间隙，避免正极极片本体上的活性物质脱落至壳体，进而避免了电池内部微短路，提高了电池良率。

Description

卷芯结构、电池及镍氢电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种卷芯结构、电池及镍氢电池。

背景技术

镍氢电池作为一款安全、环保的二次电池，可实现-20℃以下、80℃以上等极端情况进行充放电，因而在市场上仍占有一定的独特地位。然而，正负极极片在卷绕形成卷芯装入壳体后，极片上的活性物质少量脱落至壳体，容易造成电池容量下降、内部微短路等风险。

为了解决上述问题，申请号为CN201220272275.7的中国的专利公开了一种镍氢电池正极片，所述正极片基材上涂有的四氟乙烯网状膜，由于聚四氟乙烯具有较好的粘结性且为疏水物质，同时具有网孔结构，有效的粘结在网孔中的活性物质，正极片在软化的过程中杜绝了活性物质的脱落，并使得在卷绕的生产过程中解决了正极细裂纹的脱粉现象，进而使得电池容量发挥稳定，很大程度的降低了电池低压现象，使得电池自放电28天荷电保持率达到85％以上。

然而，上述的镍氢电池正极片的结构设计在使用过程中存在以下问题：

上述的正极片基材需要在整片上涂有的四氟乙烯网状膜，通过四氟乙烯网状膜粘接活性物质，但是在整个正极片基材上涂覆四氟乙烯网状膜使得生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种防止正极片活性物质脱落，降低生产成本且提高电池良率的卷芯结构、电池及镍氢电池。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种卷芯结构，包括依次层叠并卷绕设置的正极极片、隔膜及负极极片，所述正极极片包括正极极片本体及空料区，所述正极极片本体与所述空料区连接，所述空料区设置有防脱粉层。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层沿所述正极极片本体的长度方向延伸设置；及/或，

所述防脱粉层的厚度为4mm-5mm。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层呈矩形状；及/或，

所述防脱粉层为胶布防脱粉层。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层包括底粘部、面粘部及离型部，所述底粘部粘接在所述正极极片本体上，所述面粘部分别与所述底粘部及所述离型部粘接。

在其中一个实施例中，所述负极极片包括负极极片本体及形成于所述负极极片本体的卷绕尾端的刮粉区，所述刮粉区设置于所述负极极片本体的一端侧，所述刮粉区至少部分裸露于所述卷芯结构的外侧并用于与电池的壳体抵接

在其中一个实施例中，所述刮粉区沿着所述负极极片本体的宽度方向延伸设置；及/或，

所述刮粉区呈矩形状。

在其中一个实施例中，所述刮粉区在所述负极极片本体的宽度方向的尺寸为1mm～2mm。

在其中一个实施例中，所述刮粉区呈矩形状。

在其中一个实施例中，所述隔膜的长度大于所述负极极片的长度，以使所述隔膜包覆于所述负极极片。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层的厚度为4mm-5mm。

一种电池，包括上述任一实施例所述的卷芯结构。

一种镍氢电池，包括上述任一实施例所述的卷芯结构。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

上述的卷芯结构，正极极片包括正极极片本体及空料区，正极极片本体涂覆有活性物质，在正极片、负极片及隔膜卷绕时，正极极片本体与空料区卷绕形成有脱粉间隙，在空料区设置有防脱粉层可以在正极极片本体的下方形成脱粉通道屏障，即正极极片本体与空料区的脱粉间隙被防脱粉层堵住，避免正极极片本体上的活性物质掉落至壳体上，进而避免了电池内部微短路，提高了电池良率，同时结构简单，利于降低生产成本。

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为一实施例的卷芯结构的正极极片的结构示意图；

图2为一实施例的卷芯结构的负极极片的结构示意图；

图3为实施例1、实施例2及对比例1的储存电压随时间变化的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请提供一种卷芯结构，包括依次层叠并卷绕设置的正极极片、隔膜及负极极片，所述正极极片包括正极极片本体及空料区，所述正极极片本体与所述空料区连接，所述空料区设置有防脱粉层。

上述的卷芯结构，正极极片包括正极极片本体及空料区，正极极片本体涂覆有活性物质，在正极片、负极片及隔膜卷绕时，正极极片本体与空料区卷绕形成有脱粉间隙，在空料区设置有防脱粉层可以在正极极片本体的下方形成脱粉通道屏障，即正极极片本体与空料区的脱粉间隙被防脱粉层堵住，避免正极极片本体上的活性物质掉落至壳体上，进而避免了电池内部微短路，提高了电池良率，同时结构简单，利于降低生产成本

为更好地理解本申请的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例对本申请做进一步地详细说明：

如图1和图2所示，一实施例的卷芯结构包括正极极片100、负极极片200及隔膜，所述正极极片100、所述隔膜及所述负极极片200依次层叠并卷绕设置。所述正极极片100包括正极极片本体110及空料区130，所述正极极片本体110与所述空料区130连接，所述空料区130设置有防脱粉层120，以使正极极片100脱落的活性物质粘接在防脱粉层120上。可以理解，传统技术中正极极片本体110涂覆有活性物质，在正极片卷绕时正极极片本体110与空料区130形成有脱粉间隙，通过在空料区130设置有防脱粉层120可在卷绕后堵住脱粉间隙，防止活性物质脱落至电池壳体底部。

在本实施例中，正极极片100在上粉(涂覆活性物质)前将防脱粉层120粘接在空料区130，如此在正极极片100与隔膜卷绕后，防脱粉层120在正极极片本体110下方形成脱粉通道屏障，即正极极片本体110与空料区130卷绕形成的脱粉间隙被防脱粉层120堵住，以防止活性物质脱落至壳体，导致电池内部微短路。

上述的卷芯结构，正极极片100包括正极极片本体110及空料区130，正极极片本体110涂覆有活性物质，在正极片100、负极片200及隔膜卷绕时，正极极片本体110与空料区130卷绕形成有脱粉间隙，在空料区130设置有防脱粉层120可以在正极极片本体110的下方形成脱粉通道屏障，即正极极片本体110与空料区130的脱粉间隙被防脱粉层120堵住，避免正极极片本体110上的活性物质掉落至壳体上，进而避免了电池内部微短路，提高了电池良率，同时结构简单，利于降低生产成本。

如图1所示，在其中一个实施例中，所述防脱粉层120沿所述正极极片本体110的长度方向延伸设置。可以理解，防脱粉层120沿整极片本体的长度方向延伸设置，正极极片本体110上蘸有活性物质，当正极极片本体110进行卷绕时，正极极片本体110与空料区130形成的脱粉间隙被防脱粉层120堵住，防止活性物质掉落至壳体上，避免了电池内部的微短路。在本实施例中，正极极片沿着长度方向进行卷绕。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层120的厚度为4mm-5mm，以使防脱粉层120能够堵住正极极片本体110及空料区130形成的脱粉间隙。

如图1所示，在其中一个实施例中，所述防脱粉层120呈矩形状。可以理解，防脱粉层120还可以为弧形或波浪形等其它现有的形状。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层120为胶布防脱粉层120。可以理解，在其它实施例中防脱粉层120还可以为橡胶、胶纸等其它现有的粘接结构。

在其中一个实施例中，所述防脱粉层120包括底粘部、面粘部及离型部，所述底粘部粘接在所述正极极片本体110上，所述面粘部分别与所述底粘部及所述离型部粘接。可以理解，在正极极片100进行上粉前先将面粘部粘接至正极极片本体110的下方，在正极极片100卷绕前将面粘部上的离型部撕下，以使正极极片本体110上的活性物质在脱落后能被面粘部粘接，避免活性物质掉落在壳体。在本实施例中，防脱粉层为4mm的美纹胶纸。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述负极极片200包括负极极片本体210及形成于所述负极极片本体210的卷绕尾端的刮粉区220，所述刮粉区220设置于所述负极极片本体210的一端侧，所述刮粉区220至少部分裸露于所述卷芯结构的外侧并用于与电池的壳体抵接。可以理解，负极极片200上设有刮粉区，在卷绕前先对刮粉区220进行刮粉处理，使得刮粉区220露出基体后与电池的壳体接触，形成充放电回路，同时防止刮粉区220上的活性物质掉落至壳体抵住，避免电池微短路。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述刮粉区220沿着所述负极极片本体210的宽度方向延伸设置。可以理解，刮粉区220沿着负极极片本体210的宽度方向延伸设置，在负极极片200卷绕前先对刮粉区220进行刮粉处理，以使刮粉区220上的活性物质被刮除且露出基体，当处于外圈的负极极片200进行卷绕后，刮粉区220上的基体与电池的壳体接触，形成充放电回路，同时也避免了刮粉区220上的活性物质脱落至壳体，进而避免了电池内部的微短路。

在其中一个实施例中，所述刮粉区在所述负极极片本体的宽度方向的尺寸为1mm～2mm，以使刮粉区与壳体抵接，形成充放电回路。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述刮粉区220呈矩形状。可以理解，刮粉区220还可以为圆形或弧形等其它现有的形状。

在其中一个实施例中，所述隔膜的长度大于所述负极极片200的长度，以使所述隔膜包覆于所述负极极片200。可以理解，隔膜的长度大于负极极片200的长度，使得隔膜包覆于负极极片200，进而阻断负极极片本体210上的活性物质脱离基体，进一步避免了电池内部的微短路。

本申请提供一种电池，包括上述任一实施例所述的卷芯结构。在其它实施例中，上述电池可以为锂电池或镍氢电池。

本申请还提供一种镍氢电池，包括上述任一实施例所述的卷芯结构。所述卷芯结构包括正极极片100、负极极片200及隔膜，所述正极极片100、所述隔膜及所述负极极片200依次层叠并卷绕设置。所述正极极片100包括正极极片本体110及空料区130，所述正极极片本体110与所述空料区130连接，所述空料区130设置有防脱粉层120。

以下列举一些具体实施例及对比例，用于对比上述结构设计的镍氢电池及传统结构设计的镍氢电池在常温下电压下降的情况。

实施例1

采用正极极片以发泡镍为基体，底边通过辊压方式对折贴4mm美纹胶纸，再填充上活性物质及添加剂；负极极片以钢带为基体，进行上粉、烘干、刮除刮粉区的活性物质、辊压、分切，正极极片与负极极片、隔膜卷绕形成卷芯结构，负极极片卷绕后刮粉区外露，无隔膜包住，点焊集流体后植入电池的钢壳中，注入电解液，最后经过封口、化成、检测。

实施例2

采用正极极片以发泡镍为基体，底边通过辊压方式对折贴4mm美纹胶纸，再填充上活性物质及添加剂；负极极片以钢带为基体，进行上粉、烘干、辊压、分切，正极极片与负极极片、隔膜卷绕形成卷芯结构，卷绕后隔膜包住外圈负极极片，点焊集流体后植入电池的钢壳中，注入电解液，最后经过封口、化成、检测。

对比例1

采用正极极片以发泡镍为基体，底边不贴胶布，填充上活性物质及添加剂；负极极片以钢带为基体，进行上粉、烘干、辊压、分切，正极极片与负极极片、隔膜卷绕形成卷芯结构，卷绕后负极极片外圈外露，点焊集流体后植入电池的钢壳中，注入电解液，最后经过封口、化成、检测。

如图3所示，通过对实施例1、实施例2及对比例1进行常温下长时间电压监控，对比例出现5％的电压下降过快异常，而实施例1、实施2均为电压平缓下降，即通过本申请的结构设计，镍氢电池能够有效地避免电池容量下降、内部微短路等问题，进而提高电池的良率。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

上述的卷芯结构，正极极片包括正极极片本体及空料区，正极极片本体涂覆有活性物质，在正极片、负极片及隔膜卷绕时，正极极片本体与空料区卷绕形成有脱粉间隙，在空料区设置有防脱粉层可以在正极极片本体的下方形成脱粉通道屏障，即正极极片本体与空料区的脱粉间隙被防脱粉层堵住，避免正极极片本体上的活性物质掉落至壳体上，进而避免了电池内部微短路，提高了电池良率，同时结构简单，利于降低生产成本。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种卷芯结构，包括依次层叠并卷绕设置的正极极片、隔膜及负极极片，其特征在于，所述卷芯结构包括：

所述正极极片包括正极极片本体及空料区，所述正极极片本体与所述空料区连接，所述空料区设置有防脱粉层。

2.根据权利要求1所述的卷芯结构，其特征在于，所述防脱粉层沿所述正极极片本体的长度方向延伸设置；及/或，

所述防脱粉层的厚度为4mm-5mm。

3.根据权利要求1所述的卷芯结构，其特征在于，所述防脱粉层呈矩形状；及/或，

所述防脱粉层为胶布防脱粉层。

4.根据权利要求1所述的卷芯结构，其特征在于，所述防脱粉层包括底粘部、面粘部及离型部，所述底粘部粘接在所述正极极片本体上，所述面粘部分别与所述底粘部及所述离型部粘接。

5.根据权利要求1所述的卷芯结构，其特征在于，所述负极极片包括负极极片本体及形成于所述负极极片本体的卷绕尾端的刮粉区，所述刮粉区设置于所述负极极片本体的一端侧，所述刮粉区至少部分裸露于所述卷芯结构的外侧并用于与电池的壳体抵接。

6.根据权利要求5所述的卷芯结构，其特征在于，所述刮粉区沿着所述负极极片本体的宽度方向延伸设置；及/或，

所述刮粉区呈矩形状。

7.根据权利要求5所述的卷芯结构，其特征在于，所述刮粉区在所述负极极片本体的宽度方向的尺寸为1mm～2mm。

8.根据权利要求1所述的卷芯结构，其特征在于，所述隔膜的长度大于所述负极极片的长度，以使所述隔膜包覆于所述负极极片。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的卷芯结构。

10.一种镍氢电池，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的卷芯结构。