CN220774653U - 隔膜、电芯结构、电池及储能设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种隔膜、电芯结构、电池及储能设备，属于电池技术领域。所述隔膜用于分别与正极极片和负极极片相对的一侧连接并吸附电解液，所述隔膜包括本体和接触部；所述接触部设置在所述本体的底面，至少部分所述接触部能浸泡在所述电解液中，且所述接触部的底面呈凹凸设置；所述接触部的底部开设有至少一个凹槽，且所述凹槽贯穿所述接触部沿厚度方向相对设置的两个侧面。由于接触部的底面呈凹凸设置，增大了接触部与电解液的接触面积，相比于相关技术中隔膜的底面为平面形状，本实施例中通过接触部的底面呈凹凸设置，从而尽可能增加隔膜的比表面积，增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
Description
技术领域
本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种隔膜、电芯结构、电池及储能设备。
背景技术
目前，圆柱形电池通常包括壳体和容纳在所述壳体中的电芯结构，电芯结构包括正极极片、隔膜和负极极片，即将正极极片、隔膜和负极极片依次叠置在一起，并整体卷绕成涡状结构。其中，通常在将电芯结构安装在壳体中后，需要将壳体内注入电解液，即利用隔膜在分隔正极极片和负极极片的同时吸收电解液，从而使电解液分别与正极极片和负极极片反应以实现电池的充放电性能。然而，随着对电池的能量密度越来越高以及电池的重量越来越轻便的需要，隔膜的厚度也相应设计得越来越薄，这就导致电解液的浸润效果受到了影响，电池的充放电性能下降。
实用新型内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种隔膜、电芯结构、电池及储能设备，通过将隔膜分成本体和接触部两个部分，本体起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部的底部开设有至少一个凹槽以实现接触部的底面呈凹凸设置，增大了接触部与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
第一方面，本申请提供了一种隔膜，用于分别与正极极片和负极极片相对的一侧连接并吸附电解液，所述隔膜包括：
本体；
接触部，所述接触部设置在所述本体的底面，至少部分所述接触部能浸泡在所述电解液中，且所述接触部的底面呈凹凸设置；所述接触部的底部开设有至少一个凹槽，且所述凹槽贯穿所述接触部沿厚度方向相对设置的两个侧面。
根据本申请的隔膜，由于接触部的底面呈凹凸设置，增大了接触部与电解液的接触面积，相比于相关技术中隔膜的底面为平面形状，本实施例中利用在接触部的底部开设有至少一个凹槽以实现通过接触部的底面呈凹凸设置，从而尽可能增加隔膜的比表面积，增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
根据本申请的一个实施例，所述凹槽设置有多个，多个所述凹槽沿所述接触部的长度方向间隔分布。
根据本申请的一个实施例，所述凹槽的截面形状呈三角形、半圆形、方形或梯形。
根据本申请的一个实施例，所述接触部的底面沿远离所述本体的方向凸设有至少一个凸起。
根据本申请的一个实施例，所述凸起设置有多个，多个所述凸起沿所述接触部的长度方向间隔分布，且所述凹槽和所述凸起交错排列。
根据本申请的一个实施例，所述接触部的底面的最高点分别低于所述正极极片的底面的最低点和所述负极极片的底面的最低点。
根据本申请的一个实施例，所述本体和所述接触部为一体成型结构。
第二方面，本申请提供了一种电芯结构，所述电芯结构包括：
正极极片；
负极极片；以及
如上所述的隔膜，所述正极极片和所述负极极片分别安装于所述隔膜的相对两侧面。
根据本申请的电芯结构，通过将隔膜分成本体和接触部两个部分，本体起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部的底部开设有至少一个凹槽以实现接触部的底面呈凹凸设置，增大了接触部与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
第三方面，本申请提供了一种电池，所述电池包括：
壳体，所述壳体内设置有电解液；以及
如上所述的电芯结构，所述电芯结构密封在所述壳体内。
根据本申请的电池，通过将电芯结构的隔膜分成本体和接触部两个部分，本体起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部的底部开设有至少一个凹槽以实现接触部的底面呈凹凸设置，增大了接触部与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
第四方面，本申请提供了一种储能设备，所述储能设备包括如上所述的电池。
根据本申请的储能设备，通过将电池中的电芯结构的隔膜分成本体和接触部两个部分，本体起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部的底部开设有至少一个凹槽以实现接触部的底面呈凹凸设置，增大了接触部与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例提供的第一种隔膜的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的第二种隔膜的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的第三种隔膜的结构示意图；
附图标记：
110、本体；120、接触部；130、凹槽。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考图1-图3描述本申请实施例提供的隔膜，该隔膜用于分别与正极极片和负极极片相对的一侧连接并吸附电解液，隔膜包括本体110和接触部120。
在隔膜展开的情况下，本体110呈方形。本体110的材质包括但不限于聚丙烯或聚乙烯、无纺布或聚酰亚胺。可以理解的是，本体110的两个侧面分别与正极极片和负极极片相贴接，以便后续对整体进行卷绕形成涡状结构的电芯结构。本体110的尺寸大小可根据正极极片和负极极片的尺寸需求进行设计，本实施例对此不作具体限制，只要能满足电性能需求即可。
接触部120设置在本体110的底面，至少部分接触部120能浸泡在电解液中，且接触部120的底面呈凹凸设置。需要说明的是，接触部120的材质包括但不限于聚丙烯或聚乙烯、无纺布或聚酰亚胺。可以理解的是，接触部120的尺寸大小可根据本体110的尺寸需求进行设计，只要能使接触部120的顶面与本体110的底面完全贴合，本实施例对此不作具体限制。
可以理解的是，由于接触部120的底面呈凹凸设置，增大了接触部120与电解液的接触面积，相比于相关技术中隔膜的底面为平面形状，本实施例中通过接触部120的底面呈凹凸设置，从而尽可能增加隔膜的比表面积，增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能、储电容量、充放电电流密度和循环性能。
其中，为了实现接触部120的底面呈凹凸设置，接触部120的底部开设有至少一个凹槽130，且凹槽130贯穿接触部120沿厚度方向相对设置的两个侧面。即在隔膜展开时，凹槽130的深度方向和本体110的宽度方向相重合，尽可能在有限的长度距离内通过从平面变成凹凸不平的表面以增加隔膜和电解液的接触面积，提高电解液的浸润性。
根据本申请实施例提供的隔膜，通过将隔膜分成本体110和接触部120两个部分，本体110起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部120的底部开设有至少一个凹槽130以实现接触部120的底面呈凹凸设置，增大了接触部120与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
在一些实施例中，为了保证隔膜的隔离作用，接触部120的底面的最高点分别低于正极极片的底面的最低点和负极极片的底面的最低点。
可以理解的是，即当隔膜分别与正极极片和负极极片的贴接后，由于接触部120的底面的最高点既低于正极极片的底面的最低点，也低于负极极片的底面的最低点，从而避免接触部120部分浸泡在电解液中时，正极极片的部分表面和负极极片的部分表面有接触的情况发生，造成电池出现短路，影响了电池使用的安全性。
在一些实施例中，本体110和接触部120为一体成型结构，以确保隔膜的结构稳定性和吸液速度。可以理解的是，接触部120的底面呈凹凸设置可以采用机械领域任意熟知的方法制备，比如制成所需的模具以实现裁切成型。在一些实施例中，多个凹槽130沿接触部120的长度方向间隔分布，从而使隔膜的底部出现规则的锯齿形，以进一步地提高和电解液的接触面积，并保证隔膜在卷绕时其各个部分吸收电解液的均匀性，提高电池的充放电性能。需要说明的是，凹槽130的数量和大小可根据实际情况进行设计，本实施例对此不作具体限制。
在一些实施例中，凹槽130的截面形状呈三角形、半圆形、方形或梯形。当然，在其它实施例中，凹槽130的截面形成也可呈不规则形状，本实施例对其凹槽130的形状不做具体限制。如图1所示，凹槽130的截面形状呈三角形；如图2所示，凹槽130的截面形状呈半圆形；如图3所示，凹槽130的截面形状呈梯形。
在一些实施例中，接触部120的底面沿远离本体110的方向凸设有至少一个凸起，以进一步地提高和电解液的接触面积。需要说明的是，凸起的截面形状包括但不限于三角形、半圆形、方形或梯形，且凸起的形状即可与凹槽130的形状相同，也可不相同，本实施例对此不做具体限制。同理，凸起的数量、大小和形状可根据实际情况进行设计，本实施例对此不作具体限制。
在一些实施例中，凸起设置有多个，多个凸起沿接触部120的长度方向间隔分布，且凹槽130和凸起交错排列，以保证提高和电解液的接触面积的同时，增加隔膜的各个部分吸液的均匀性，进一步地提高电池的充放电性能。
本申请实施例还提供一种电芯结构。该电芯结构包括正极极片、负极极片和上述的隔膜，正极极片和负极极片分别安装于隔膜的相对两侧面。即电芯结构由正极极片、隔膜和负极极片通过叠层或卷绕的方式形成。需要说明的是，正极极片和负极极片的长度、厚度和宽度可根据实际需求进行设计，本实施例对此不做具体限制。
在一些实施例中，正极极片包括正极集流体和位于正极集流体两侧的正极涂层，正极涂层的材料包括正极活性材料、正极导电材料和正极粘结材料，其中正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、三元、磷酸铁锂、富锂锰中的一种或多种，正极导电材料包括碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)、硫/聚丙烯腈共聚物(Sulfur-Polyacrylonitrile，SP)和石墨烯中的一种或多种，正极粘结材料包括聚偏氟乙烯(poly(vinylidene fluoride)，PVDF)。负极极片包括负极集流体和位于负极集流体两侧的负极涂层，负极涂层的材料包括负极活性材料、负极导电材料和负极粘结材料，其中负极活性材料包括石墨、硬碳、一氧化硅SiO中的一种或多种，负极导电材料包括CNTs、SP、和石墨烯中的一种或多种，负极粘结材料包括丁苯橡胶(Polymerized Styrene Butadiene Rubber，SBR)、聚丙烯酸(Polyacrylic acid，pAA)、羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose，CMC)中的一种或多种。
根据本申请实施例提供的电芯结构，通过将隔膜分成本体110和接触部120两个部分，本体110起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部120的底部开设有至少一个凹槽130以实现接触部120的底面呈凹凸设置，增大了接触部120与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
本申请实施例还提供一种电池。该电池包括壳体和上述的电芯结构，壳体内设置有电解液，且电芯结构密封在壳体内。
在一些实施例中，壳体的材质包括但不限于镀镍钢或铝合金。需要说明的是，壳体的形状和规格大小可根据实际需求进行设计，本实施例对此不做具体限制。
在一些实施例中，电池的类型包括但不限于磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池和钴锰混合电池三元锂电池。
需要说明的是，电解液的高度为h，壳体的高度为H，h≤1/3H。电解液的成分包括但不限于水、铝锰、硫酸锂、柠檬酸锂、氨基甲酸钠和钠硫酸钾。
根据本申请实施例提供的电池，通过将电芯结构的隔膜分成本体110和接触部120两个部分，本体110起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部120的底部开设有至少一个凹槽130以实现接触部120的底面呈凹凸设置，增大了接触部120与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
本申请实施例还提供一种储能设备。该储能设备包括上述的电池。
根据本申请实施例提供的储能设备，通过将电池中的电芯结构的隔膜分成本体110和接触部120两个部分，本体110起到对正极极片和负极极片的隔离作用，并利用在接触部120的底部开设有至少一个凹槽130以实现接触部120的底面呈凹凸设置，增大了接触部120与电解液的接触面积，进而增加了电解液的浸润性，保证了电池的充放电性能。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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申请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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种隔膜，用于分别与正极极片和负极极片相对的一侧连接并吸附电解液，其特征在于，包括：
本体；
接触部，所述接触部设置在所述本体的底面，至少部分所述接触部能浸泡在所述电解液中，且所述接触部的底面呈凹凸设置；所述接触部的底部开设有至少一个凹槽，且所述凹槽贯穿所述接触部沿厚度方向相对设置的两个侧面。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述凹槽设置有多个，多个所述凹槽沿所述接触部的长度方向间隔分布。
3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述凹槽的截面形状呈三角形、半圆形、方形或梯形。
4.根据权利要求1至3任一项所述的隔膜，其特征在于，所述接触部的底面沿远离所述本体的方向凸设有至少一个凸起。
5.根据权利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述凸起设置有多个，多个所述凸起沿所述接触部的长度方向间隔分布，且所述凹槽和所述凸起交错排列。
6.根据权利要求1至3任一项所述的隔膜，其特征在于，所述接触部的底面的最高点分别低于所述正极极片的底面的最低点和所述负极极片的底面的最低点。
7.根据权利要求1至3任一项所述的隔膜，其特征在于，所述本体和所述接触部为一体成型结构。
8.一种电芯结构，其特征在于，包括：
正极极片；
负极极片；以及
如权利要求1至7任一项所述的隔膜，所述正极极片和所述负极极片分别安装于所述隔膜的相对两侧面。
9.一种电池，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体内设置有电解液；以及
如权利要求8所述的电芯结构，所述电芯结构密封在所述壳体内。
10.一种储能设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322318852.2U CN220774653U (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 隔膜、电芯结构、电池及储能设备 |
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| CN202322318852.2U CN220774653U (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 隔膜、电芯结构、电池及储能设备 |
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Family Applications (1)
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| CN202322318852.2U Active CN220774653U (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 隔膜、电芯结构、电池及储能设备 |
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |