CN220604733U - 电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电芯及电池，其中电芯包括卷正极片、负极片和隔膜，正极片包括第一集流体，第一集流体设置有两个绝缘的第一导电层，第一导电层均设有第一空箔区，第一空箔区均连接有一个正极耳，负极片包括第二集流体，第二集流体设有两个绝缘的第二导电层，第二导电层均设有第二空箔区，第二空箔区均连接有一个负极耳，其中一个正极耳与其中一个负极耳连接。本实用新型通过多个第一导电层和多个第二导电层能制成多极耳电芯，并将其中一个正极耳和其中一个负极耳作为输出极耳，另一个正极耳与另一个负极耳连接以串联电芯内部，从而提高电芯的输出电压，无需通过外部串联多个电芯的方式提升输出电压，提高了电池内部空间利用率。

Description

电芯及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯及电池。

背景技术

电芯一般由正极片、负极片及隔膜组成，通过隔膜隔开正极片与负极片形成电芯，目前单个电芯的平均输出电压一般在3～4V之间，输出电压低。为了满足用电设备(例如电动车)的使用需求，现有的电池通过串联多个电芯来提升输出电压。但是现有技术存在以下缺陷：电池需要通过连接件(例如汇流片)串联多个电芯，连接件会占用电池内部空间，导致电池内部空间利用率低，电池的体积能量密度损失大。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种电芯，其结构简单，能够有效地提高输出电压。

本实用新型实施例的另一个目的在于：提供一种电池，其单个电芯输出电压高，能够提高内部空间利用率。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，提供一种电芯，包括：

正极片，所述正极片包括第一集流体，所述第一集流体设置有两个第一导电层，两个所述第一导电层之间绝缘设置，所述第一导电层均设置有第一涂料区和第一空箔区，所述第一空箔区均连接有一个正极耳；

负极片，所述负极片包括第二集流体，所述第二集流体设置有两个绝缘的第二导电层，两个所述第二导电层之间绝缘设置，所述第二导电层均设置有第二涂料区和第二空箔区，所述第二空箔区均连接有一个负极耳，其中一个所述正极耳与其中一个所述负极耳一一连接；

隔膜，所述隔膜设置在所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠卷绕设置。

作为电芯的一种优选方案，所述正极耳和所述负极耳在所述电芯上至少沿X方向的投影错开。

作为电芯的一种优选方案，所述电芯的输出电压为6V～8V。

作为电芯的一种优选方案，两个所述第一导电层之间设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层用于使两个所述第一导电层之间绝缘设置；

两个所述第二导电层之间设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层用于使两个所述第二导电层之间绝缘设置。

作为电芯的一种优选方案，所述第一导电层和第二导电层均为金属层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为PET层或PP层或PI层。

作为电芯的一种优选方案，两个所述第一导电层上的所述第一空箔区相对应或错开；两个所述第二导电层上的所述第二空箔区相对应或错开。

作为电芯的一种优选方案，所述第一集流体沿自身长度方向具有第一端，所述第一端位于所述电芯的外圈，所述第一集流体沿厚度方向的两侧面上设置有第三空箔区，所述第三空箔区位于所述第一端。

作为电芯的一种优选方案，所述第三空箔区与所述第一空箔区重叠，或所述第三空箔区与所述第一空箔区错开。

作为电芯的一种优选方案，所述第一集流体还具有与所述第一端相对的第二端，所述第二端位于所述电芯的中部，所述第一空箔区位于所述第一端。

作为电芯的一种优选方案，朝向所述电芯外侧的所述第三空箔区的长度大于朝向所述电芯内侧的所述第三空箔区的长度。

作为电芯的一种优选方案，所述第二集流体沿自身长度方向具有第四端，所述第四端位于所述电芯的中部，所述第二集流体沿厚度方向的两侧面上均设置有第四空箔区。

作为电芯的一种优选方案，所述第三空箔区与所述第四空箔区重合，或所述第三空箔区与第四空箔区错开。

作为电芯的一种优选方案，朝向所述电芯内侧的所述第四空箔区的长度大于朝向所述电芯外侧的所述第四空箔区的长度。

第二方面，提供一种电池，包括壳体和以上所述的电芯，所述电芯设置在所述壳体内。

本实用新型的有益效果为：通过在第一集流体设置多个绝缘的第一导电层，第二集流体设置有多个绝缘的第二导电层，第一导电层和第二导电层的数量相同，且每个第一导电层均设置有一个正极耳，每个第二导电层均设置有一个负极耳，卷绕制成的电芯相当于集成了多个具有单正极耳和单负极耳的电芯，并且通过将其中一个正极耳与其中一个负极耳作为电芯的输出极耳，剩下的正极耳和负极耳一一对应连接，即相对于将多个具有单正极耳和单负极耳的电芯串联连接，从而提高了电芯的输出电压。因此，电池无需通过外部串联多个电芯的方式来提升输出电压，能够有助于提高电池内部空间的利用率，从而提高电池的体积能量密度。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的电芯的结构示意图。

图2为本实用新型实施例正极片的第一视图。

图3为本实用新型实施例正极片的第二视图。

图4为本实用新型实施例正极片的第三视图。

图5为本实用新型实施例负极片的第一视图。

图6为本实用新型实施例负极片的第二视图。

图7为本实用新型实施例负极片的第三视图。

图中：

1、正极片；11、第一集流体；111、第一绝缘层；112、第一导电层；113、第一端；114、第二端；12、第一活性物质层；13、第一空箔区；14、第三空箔区；2、负极片；21、第二集流体；211、第二绝缘层；212、第二导电层；213、第三端；214、第四端；22、第二活性物质层；23、第二空箔区；3、正极耳；4、负极耳；5、隔膜。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图7，本实用新型提供的一种电芯，包括正极片1、负极片2和隔膜5，隔膜5设置在正极片1和负极片2之间，正极片1、隔膜5和负极片2层叠卷绕设置形成卷绕式电芯。

其中，正极片1包括第一集流体11，第一集流体11设置有两个第一导电层112，两个第一导电层112之间绝缘设置，即两个第一导电层112之间不导通电子，第一导电层112均设置有第一涂料区和第一空箔区13，第一涂料区设置有第一活性物质层12，第一空箔区13均连接有一个正极耳3，正极片1包括第二集流体21，第二集流体21设置有两个第二导电层212，两个第二导电层212之间绝缘设置，第二导电层212均设置有第二涂料区和第二空箔区23，第二涂料区设置有第二活性物质层22，第二空箔区23均连接有一个负极耳4，其中一个正极耳3与其中一个负极耳4连接，另一个正极耳3和另一个负极耳4作为电芯的输出极耳。

可理解的，一个第一导电层112和一个第二导电层212能够形成相当于一个单正极耳和单负极耳的电芯，因此，电芯内部设置有两个绝缘的第一导电层112和第二导电层212，相当于电芯内部集成有两个单正极耳和单负极耳的电芯，其中一个正极耳3和其中一个负极耳4作为电芯的输出极耳，用于连接外部用电设备，另一个正极耳3和另一个负极耳4对应连接，以串联电芯内部，本实用新型的电芯相当于串联多个单正极耳和单负极耳的电芯，从而提升电芯的输出电压。相比于现有技术，电池无需通过外部串联多个电芯的方式来满足用电设备的使用需求，能够避免占用电池内部空间，以提高电池内部空间的利用率，从而提高了电池的体积能量密度。

具体地，经过多次试验测试得到，此结构的电芯的输出电压可达6V～8V，有效地提升了输出电压。

具体地，正极耳3和负极耳4在电芯上至少沿X方向(图1中X方向)的投影错开，以方便正极耳3和负极耳4连接。

进一步地，两个第一导电层112上的第一空箔区13相对应或错开；两个第二导电层212上的第二空箔区23相对应或错开。

示例的，两个第一导电层112上的第一空箔区13相对应，两个正极耳3在正极片1上间隔错开设置，两个第二导电层212上的第二空箔区23相对应，两个负极耳4在负极片2上间隔错开设置，而且，正极片1和负极片2层叠时，两个正极耳3和两个负极耳4错开不正对设置，以满足卷绕后的正极耳3和负极耳4二者在X方向上的投影不重叠。

具体地，第一导电层112之间设置有第一绝缘层111，第一绝缘层111使两个第一导电层112之间绝缘设置；两个第二导电层212之间设置有第二绝缘层211，第二绝缘层211用于使两个第二导电层212之间绝缘设置。

可选的，第一导电层112和第二导电层212均为金属层。示例的，第一导电层112铝箔层，第二导电层212为铜箔层。

可选的，第一绝缘层111和第二绝缘层211为有机绝缘层，例如PET层(聚对苯二甲酸类酯层)或PP层(聚丙烯层)或PI层(聚酰亚胺层)。

绝缘层能够作为基材层，以支撑导电层，在保证导电层的机械强度下尽可能减少导电层的厚度，从而增加活性物质层的厚度，进而提高电芯的能量密度。示例的，通过真空镀膜等工艺，在绝缘层的上下表面堆积出导电层，以通过不同材料之间的复合最大程度地集合不同材料之间的优势。

具体地，卷绕制成电芯后，电芯的两个正极耳3和两个负极耳4均部分延伸至电芯外部，以便连接。示例的，其中一个正极耳3和其中一个负极耳4通过电池保护板连接，以防止电芯损坏和延长电芯的使用寿命，另外一个正极耳3和另外一个负极耳4作为电芯输出极耳。

具体地，参照图1、图2和图5，第一集流体11具有沿自身长度方向的第一端113和第二端114，第二集流体21具有沿自身长度方向的第三端213和第四端214，第二端114和第四端214可分别作为正极片1和负极片2的卷绕末端，第一端113和第三端213可分别作为正极片1和负极片2的卷绕起始端，正极片1包覆负极片2进行卷绕，卷绕制成卷芯后，第一端113和第三端213位于电芯的外圈，第二端114和第四端214位于电芯的中部。

其中，参照图1至图4，第一集流体11沿厚度方向的两侧面上设置有第三空箔区14，第三空箔区14位于第二端114，即第三空箔区14位于电芯的外圈。第三空箔区14没有涂布活性物质，以方便卷绕，保证电芯厚度的一致性。

进一步地，参照图1，隔膜5的末端延伸至第四端214的外侧，以避免负极片2的第一导电层112外漏并与第三空箔区14接触，防止发生析锂。

可选的，如图2至图4所示，朝向电芯外侧的第三空箔区14的长度大于朝向电芯内侧的第三空箔区14的长度。其中，朝向电芯外侧的第三空箔区14远离第一端113的一侧与朝向电芯内侧的第三空箔区14远离第一端113的一侧相平齐。

在电芯的外圈中，第二端114朝向电芯内侧的侧面与负极片2相对设置，第二端114朝向电芯内侧的侧面需要设置第一活性物质层12，以与其正对的负极片2侧面上的活性物质层发生反应，以避免发生析锂，而第二端114朝向电芯外侧并没有与负极片2相对设置，无需设置第一活性物质层12，以减少第一活性物质层12的用料，保证电芯厚度的一致性。

当然，在其他实施例中，朝向电芯外侧的第一空箔区13的长度与朝向电芯内侧的第一空箔区13的长度相同。

可选的，第三空箔区14与第一空箔区13重叠，即正极耳3位于第二端114；或第三空箔区14与第一空箔区13错开，即正极耳3位于正极片1除第一端113外的位置。

在本实施例中，如图1至图4所示，第三空箔区14与第一空箔区13错开，第一空箔区13位于第一端113，第三空箔区14位于第二端114。具体地，两个正极耳3分别设置第二端114两侧的第一空箔区13上，且两个正极耳3错开设置。由于正极耳3和正极片1的连接无需进行清洗第一活性物质层12形成槽位的操作，极大程度上简化了工艺流程，提高了生产制造效率。另外，由于正极片1的端部留有第一正极空箔区，因此，无需进行端部退料的工作，减少因退料引起的电池厚度一致性较差、退料位置粘接不良、电池循环后期发生析锂等问题，因而，制备完成的卷芯结构具有较高的安全性能和较长的使用寿命，并且，电池内阻大大降低，充电速度得到明显提升。

具体地，参照图1以及图5至图7，第三端213沿自身厚度方向的两侧面上均设置有第四空箔区。第四空箔区位于电芯的中部。由于第二空箔区23部没有设置第二活性物质层22，能够便于电芯卷绕成型。

可选的，朝向电芯内侧的第四空箔区的长度大于朝向电芯外侧的第四空箔区的长度。其中，两个第四空箔区远离第四端214的一侧相平齐。参照图1，负极片2位于电芯的最内圈，第三端213朝向电芯内侧的一面并没有正极片1与其发生反应，无需设置第二活性物质层22，以减少负极片2第二活性物质的用料，保证电芯厚度的一致性，而第三端213朝向电芯外侧的一面与正极片1相对设置，需要设置第二活性物质层22，以避免第四空箔区与第一活性物质层12之间产生析锂问题。

当然，在其他实施例中，朝向电芯内侧的第四空箔区的长度与朝向电芯外侧的第四空箔区的长度也可相同，保证卷绕后第四空箔区不与第一活性物质层12发生析锂问题即可。

可选的，第二空箔区23与第四空箔区重合，即负极耳4位于第三端213，或所述第二空箔区23与第四空箔区错开。

在本实施例中，如图1以及图5至图7，第二空箔区23与第四空箔区重合，即第二空箔区23为第四空箔区。此设计既能够方便卷绕，同时无需再单独设置一个空箔区，能够提高第二活性物质层22的占比，有助于提高电芯的容量。

本实用新型还提供一种电池，包括壳体和以上任一实施例所述的电芯，电芯设置在壳体内。该电池的输出电压高，能够满足用电设备的使用需求，无需通过连接件串联多个电芯提升输出电压，因此，提高了电池的内部空间利用率，从而提高了电池的体积能量密度。

具体地，电池为锂离子电池。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电芯，其特征在于，包括：

正极片，所述正极片包括第一集流体，所述第一集流体设置有两个第一导电层，两个所述第一导电层之间绝缘设置，所述第一导电层均设置有第一涂料区和第一空箔区，所述第一空箔区均连接有一个正极耳；

负极片，所述负极片包括第二集流体，所述第二集流体设置有两个第二导电层，两个所述第二导电层之间绝缘设置，所述第二导电层均设置有第二涂料区和第二空箔区，所述第二空箔区均连接有一个负极耳，其中一个所述正极耳与其中一个所述负极耳连接；

隔膜，所述隔膜设置在所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠卷绕设置。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极耳和所述负极耳在所述电芯上至少沿X方向的投影错开。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯的输出电压为6V～8V。

4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，两个所述第一导电层之间设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层用于使两个所述第一导电层之间绝缘设置；

两个所述第二导电层之间设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层用于使两个所述第二导电层之间绝缘设置。

5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述第一导电层和第二导电层均为金属层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为PET层或PP层或PI层。

6.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，两个所述第一导电层上的所述第一空箔区相对应或错开；两个所述第二导电层上的所述第二空箔区相对应或错开。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电芯，其特征在于，所述第一集流体沿自身长度方向具有第一端，所述第一端位于所述电芯的外圈，所述第一集流体沿厚度方向的两侧面上设置有第三空箔区，所述第三空箔区位于所述第一端。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第三空箔区与所述第一空箔区重叠，或所述第三空箔区与所述第一空箔区错开。

9.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第一集流体还具有与所述第一端相对的第二端，所述第二端位于所述电芯的中部，所述第一空箔区位于所述第一端。

10.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，朝向所述电芯外侧的所述第三空箔区的长度大于朝向所述电芯内侧的所述第三空箔区的长度。

11.根据权利要求1至6任一项所述的电芯，其特征在于，所述第二集流体沿自身长度方向具有第四端，所述第四端位于所述电芯的中部，所述第二集流体沿厚度方向的两侧面上均设置有第四空箔区。

12.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，所述第二空箔区与所述第四空箔区重合，或所述第二空箔区与第四空箔区错开。

13.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，朝向所述电芯内侧的所述第四空箔区的长度大于朝向所述电芯外侧的所述第四空箔区的长度。

14.一种电池，其特征在于，包括壳体和权利要求1至13任一项所述的电芯，所述电芯设置在所述壳体内。