CN220914293U - 电池单体的卷绕式电芯、电池单体、电池包和用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池单体的卷绕式电芯、电池单体、电池包和用电装置，所述卷绕式电芯包括：电极组件，所述电极组件包括层叠设置的正极片、隔膜和负极片，所述电极组件卷绕成型且设有中心孔，在所述电极组件的径向方向上，所述电极组件包括多个卷绕段，每个所述卷绕段的起始端和末端径向正对设置，所述多个卷绕段包括相连的第一卷绕段和第二卷绕段，所述第一卷绕段限定出所述中心孔；支撑组件，所述支撑组件包括第一支撑件，所述第一支撑件位于所述第二卷绕段的径向外侧。由此，使得支撑组件可以对电极组件进行支撑以避免中心孔塌陷，且第二卷绕段可以对支撑组件的内侧进行限位支撑，有利于降低支撑组件的结构强度要求。

Description

电池单体的卷绕式电芯、电池单体、电池包和用电装置

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其是涉及一种电池单体的卷绕式电芯、电池单体、电池包和用电装置。

背景技术

相关技术中，卷绕式电芯是通过卷绕形成的，卷绕完成后会将卷针抽走，从而在卷绕后形成的极芯中间留有中心孔。电池在循环过程中，极芯会发生膨胀导致极芯会向中心孔处挤压，当挤压力过大时会导致极芯在中心孔处发生塌陷，存在改进的空间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电池单体的卷绕式电芯，支撑组件可以对电极组件进行支撑以避免中心孔塌陷，且第二卷绕段可以对支撑组件的内侧限位支撑，降低了支撑组件的结构强度要求，提高了支撑组件的安装稳定性。

根据本实用新型实施例的电池单体的卷绕式电芯，包括：电极组件，所述电极组件包括层叠设置的正极片、隔膜和负极片，所述电极组件卷绕成型且设有中心孔，在所述电极组件的径向方向上，所述电极组件包括多个卷绕段，每个所述卷绕段的起始端和末端径向正对设置，所述多个卷绕段包括相连的第一卷绕段和第二卷绕段，所述第一卷绕段限定出所述中心孔；支撑组件，所述支撑组件包括第一支撑件，所述第一支撑件位于所述第二卷绕段的径向外侧。

根据本实用新型实施例的电池单体的卷绕式电芯，通过将支撑组件设于第二卷绕段的径向外侧，使得支撑组件可以对电极组件进行支撑以避免中心孔塌陷，且第二卷绕段可以对支撑组件的内侧进行限位支撑，降低了支撑组件的结构强度要求，提高了支撑组件的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯的可靠性。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件包括第二支撑件，所述第二支撑件夹持于相邻的两个所述卷绕段之间，在所述电极组件的卷绕方向上，所述第二支撑件位于所述第一支撑件的下游。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述第一支撑件和所述第二支撑件为分体件，所述第二支撑件的起始端与所述第一支撑件的末端相连。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述第一支撑件的末端和所述第二支撑件的起始端沿所述电极组件的周向止抵配合。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述第一支撑件和所述第二支撑件为一体件。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件的轴向高度为H1，所述隔膜的轴向高度为H2，所述卷绕式电芯满足如下条件：0.6H2≤H1≤H2。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件的厚度为0.1mm-2mm。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件的轴向两端均设有绝缘件。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件设有贯穿孔。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件为弹性件。

根据本实用新型一些实施例的电池单体的卷绕式电芯，所述支撑组件的一部分在径向上弯曲以限定出内凹部。

本实用新型还提出了一种电池单体。

根据本实用新型实施例的电池单体，包括根据上述任一实施例所述的卷绕式电芯。

本实用新型又提出了一种电池包。

根据本实用新型实施例的电池包，包括根据上述任一实施例所述的电池单体。

本实用新型又提出了一种用电装置。

根据本实用新型实施例的用电装置，包括根据上述任一实施例所述的电池包。

所述电池单体、所述电池包和所述用电装置与所述卷绕式电芯相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型实施例的卷绕式电芯的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的支撑组件的安装轴测图；

图3是根据本实用新型实施例的支撑组件的安装俯视图；

图4是根据本实用新型另一实施例的支撑组件的示意图；

图5是根据本实用新型又一实施例的支撑组件的示意图。

附图标记：

卷绕式电芯100，

电极组件1，正极片11，负极片12，隔膜13，第一隔膜13a，第二隔膜13b，第一卷绕段131，第二卷绕段132，第三卷绕段133，中心孔14，

支撑组件2，第一支撑件21，第二支撑件22，内凹部23，贯穿孔24。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

下面，参考附图，描述根据本实用新型实施例的电池单体的卷绕式电芯100。

如图1-图5所示，根据本实用新型实施例的电池单体的卷绕式电芯100，包括：电极组件1，电极组件1包括层叠设置的正极片11、隔膜13和负极片12，电极组件1卷绕成型且设有中心孔14，在电极组件1的径向方向上，电极组件1包括多个卷绕段，每个卷绕段的起始端和末端径向正对设置，多个卷绕段包括相连的第一卷绕段131和第二卷绕段132，第一卷绕段131限定出中心孔14；支撑组件2，支撑组件2包括第一支撑件21，第一支撑件21位于第二卷绕段132的径向外侧。

由此，使得支撑组件2可以对电极组件1进行支撑以避免中心孔14塌陷，且第二卷绕段132可以对支撑组件2的内侧进行限位支撑，降低了支撑组件2的结构强度要求，提高了支撑组件2的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性。

例如，参照图1-图3所示，电池单体的卷绕式电芯100包括：电极组件1，电极组件1包括正极片11、隔膜13和负极片12，隔膜13为两个，两个隔膜13分别为第一隔膜13a和第二隔膜13b，可以设置正极片11、第一隔膜13a、负极片12和第二隔膜13b依次层叠布置以组成电极组件1，或设置负极片12、第一隔膜13a、正极片11和第二隔膜13b依次层叠布置以组成电极组件1，本申请对此不作限制。电极组件1卷绕成型，如筒状、棱柱状等。

其中，在电极组件1的径向方向上，电极组件1包括多个卷绕段，多个卷绕段依次排布，多个卷绕段均沿同一方向进行卷绕，如顺时针方向或逆时针方向，且多个卷绕段的起始端和末端径向正对设置，以使每个卷绕段均可卷绕为整圈。需要说明的是，此处的径向是指在电极组件1的横截面上从中心孔14到外侧的内外方向。

多个卷绕段包括顺序排布的第一卷绕段131、第二卷绕段132和第三卷绕段133，第一卷绕段131位于电极组件1的起始端，第一卷绕段131用于缠绕在卷针上以限定出中心孔14。第二卷绕段132缠绕在第一卷绕段131的外侧，且第三卷绕段133用于缠绕在第二卷绕段132的外侧。

卷绕式电芯100还包括支撑组件2，支撑组件2包括第一支撑件21，第一支撑件21可以构造为弧形板状。可以设置第一支撑件21与第二卷绕段132所形成的卷绕结构相匹配，使得第一支撑件21可以套设贴合在第二卷绕段132的径向外侧，以在第三卷绕段133缠绕完成后，将第一支撑件21夹设在第二卷绕段132和第三卷绕段133之间。这样，当电极组件1膨胀变形时，第一支撑件21可以对电极组件1进行支撑，以消除或减小电极组件1对中心孔14的挤压，从而防止中心孔14发生塌陷。

在具体的加工过程中，可以通过转动卷针，使得第一卷绕段131卷绕在卷针上以形成中心孔14，然后继续转动卷针，以将第二卷绕段132缠绕在第一卷绕段131的外侧。由于卷绕轴线通常沿水平方向延伸，当第二卷绕段132卷绕完成后，可以将第一支撑件21直接放置在第二卷绕段132的径向外侧，并驱动卷针继续转动，使得第三卷绕段133可以缠绕在第一支撑件21的外侧。通过上述设置，可以将支撑组件2与卷针隔开，可以防止支撑组件2和卷针在卷绕过程中碰撞受损，且可以降低支撑组件2的结构强度要求，提高支撑组件2的安装稳定性。

当然，也可以设置第一支撑件21套设贴合在第三卷绕段133的径向外侧，使得第二卷绕段132、第三卷绕段133可以共同对第一支撑件21进行支撑；还可以将第一支撑件21套设贴合在第四卷绕段的径向外侧；依此类推。

需要说明的是，可以在第一支撑件21的内侧设有胶粘件，以使第一支撑件21可以胶粘在第二卷绕段132的径向外侧。由此，可以提高第一支撑件21的安装精度和安装稳定性。

根据本实用新型实施例的电池单体的卷绕式电芯100，通过将支撑组件2设于第二卷绕段132的径向外侧，使得支撑组件2可以对电极组件1进行支撑以避免中心孔14塌陷，且第二卷绕段132可以对支撑组件2的内侧进行限位支撑，降低了支撑组件2的结构强度要求，提高了支撑组件2的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，可以设置第一卷绕段131和第二卷绕段132仅由第一隔膜13a和第二隔膜13b组成，使得电极组件1可以更好地缠绕在卷针上，以避免电极组件1在卷绕过程中脱离卷针，且可以将支撑组件2设置为沿卷绕方向与正极片11和负极片12间隔开，以避免支撑组件2挤压正极片11和负极片12。

在本实用新型的一些实施例中，支撑组件2包括第二支撑件22，第二支撑件22夹持于相邻的两个卷绕段之间，在电极组件1的卷绕方向上，第二支撑件22位于第一支撑件21的下游。

例如，参照图2-图3所示，可以设置支撑组件2包括第二支撑件22，第二支撑件22可以构造为筒形板状，在电极组件1的卷绕方向上，第二支撑件22位于第一支撑件21的下游，且第二支撑件22夹设于相邻两个卷绕段之间以实现固定。举例地，可以设置第一支撑件22支撑在第二卷绕段132的径向外侧，且可以设置多个卷绕段还包括第四卷绕段，第四卷绕段的末端与第三卷绕段133的起始端相连，第二支撑件21用于夹设在第三卷绕段133和第四卷绕段之间。第一支撑件21和第二支撑件22用于对中心孔14形成双重支撑。举例地，若多个卷绕段绕逆时针方向进行卷绕，可以设置第二支撑件22位于第一支撑件21沿逆时针方向的一侧。由此，可以提高中心孔14的稳定性，提高了卷绕式电芯100的可靠性。

需要说明的是，如图2所示，也可以将第一支撑件21和第二支撑件22均构造为弧形板状，第一支撑件21和第二支撑件22依次排布以拼接为筒状，使得第一支撑件21和第二支撑件22可以共同支撑中心孔14。由此，利于满足不同工况。

在本实用新型的一些实施例中，如图2-图3所示，第一支撑件21和第二支撑件22为分体件，第二支撑件22的起始端与第一支撑件21的末端相连。在具体的加工过程中，当第二卷绕段132卷绕完成后，可以将第一支撑件21放置在第二卷绕段132的径向外侧，并驱动卷针转动，以将第三卷绕段133缠绕在第一支撑件21的径向外侧，以对第一支撑件21进行限位，接着，可以将第二支撑件22放置在第三卷绕段133的径向外侧，使得第二支撑件22的起始端与第一支撑件21的末端相连，然后驱动卷针转动，使得第四卷绕段可以缠绕在第二支撑件22的外侧以对第二支撑件22进行限位。

通过上述设置，可以降低支撑组件2的加工难度和安装难度，提高了卷绕式电芯100的实用性。

在本实用新型的一些实施例中，如图2-图3所示，第一支撑件21的末端和第二支撑件22的起始端沿电极组件1的周向止抵配合。通过上述设置，使得第一支撑件21和第二支撑件22可以实现相互限位，提高了第一支撑件21和第二支撑件22的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性。

进一步地，可以在第一支撑件21的末端设有第一定位件，且可以在第二支撑件22的起始端设有第二定位件，第一定位件和第二定位件中的一个设为定位凸起，且另一个设为定位槽，定位凸起和定位槽定位配合，以实现第一支撑件21和第二支撑件22之间的定位。由此，可以提高卷绕式电芯100的稳定性。

在本实用新型的一些实施例中，可以将第一支撑件21和第二支撑件22为一体件。由此，可以通过单次动作以完成第一支撑件21和第二支撑件22的安装，利于降低支撑组件2的安装难度，提高了卷绕式电芯100的实用性。

在本实用新型的一些实施例中，支撑组件2的轴向高度为H1，隔膜13的轴向高度为H2，卷绕式电芯100满足如下条件：0.6H2≤H1≤H2。例如，可以将支撑组件2的轴向高度设为H1，且可以将隔膜13的轴向高度设为H2，卷绕式电芯100满足如下条件：0.6H2≤H1≤H2，如可以设置支撑组件2的轴向高度H1为隔膜13的轴向高度H2的0.7倍；或者，可以设置支撑组件2的轴向高度H1为隔膜13的轴向高度H2的0.8倍；又或者，可以设置支撑组件2的轴向高度H1为隔膜13的轴向高度H2的0.9倍，本申请对此不作限制。同时，可以设置支撑组件2位于隔膜13沿轴向的中间位置处。

通过上述设置，使得支撑组件2可以有效地支撑中心孔14，且可以避免支撑组件2超出隔膜13两侧的端面，从而防止支撑组件2与极片发生接触，提高了卷绕式电芯100的设计合理性。

在本实用新型的一些实施例中，支撑组件2的厚度为0.1mm-2mm。举例地，可以将支撑组件2的厚度取为0.2mm；或者，可以将支撑组件2的厚度取为0.5mm；又或者，可以将支撑组件2的厚度取为1mm；又或者，可以将支撑组件2的厚度取为1.5mm；又或者，可以将支撑组件2的厚度取为1.9mm，本申请对此不作限制。由此，可以保证支撑组件2具有足够的抗压强度，利于提高卷绕式电芯100的可靠性。

在实际的布置中，可以将支撑组件2的材质设为绝缘材质，如PP、PE等，绝缘材质的抗压强度较低，则可以将支撑组件2的厚度设置为较大；或者，可以将支撑组件2的材质设为金属材质，如铝或铜等，金属材质的抗压强度较高，则可以将支撑组件2的厚度设置为较小。

在本实用新型的一些实施例中，支撑组件2的轴向两端均设有绝缘件。具体地，当支撑组件2为金属材质时，如铝，可以在支撑组件2沿轴向的两端分别贴有绝缘件，如胶纸，以使支撑组件2的端部可以形成为绝缘结构。通过上述设置，可以避免支撑组件2与极片接触，可以防止支撑组件2对极片造成损伤，提高了卷绕式电芯100的可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，可以在支撑组件2设有贯穿孔24，贯穿孔24沿厚度方向贯穿支撑组件2，贯穿孔24用于流通电解液。由此，可以提高卷绕式电芯100的设计合理性。

进一步地，当支撑组件2的材质为绝缘材质时，如PP、PE等，可以设置支撑组件2上贯穿孔24所占的面积占比≤0.5；而当支撑组件2的材质为金属材质时，如铝等，可以设置支撑组件2上贯穿孔24所占的面积占比≤0.8。由此，可以保证支撑组件2具有足够的抗压强度，提高了卷绕式电芯100的可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，可以将支撑组件2设为弹性件。也就是说，在支撑组件2的安装过程中，可以将支撑组件2扩张后套设在第二卷绕段132的径向外侧，使得支撑组件2可以收缩贴合在第二卷绕段132的径向外侧，以提高支撑组件2的安装稳定性，且在电极组件1发生膨胀时，支撑组件2可以发生弹性变形，以避免支撑组件2发生不可逆变形。由此，可以提高卷绕式电芯100的可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，支撑组件2的一部分在径向上弯曲以限定出内凹部23。例如，参照图5所示，可以设置支撑组件2的一部分在径向上向内弯曲成型以限定出内凹部23，如可以在支撑组件2沿轴向的中部设有内凹部23，或者可以在支撑组件2沿轴向的两端分别设有内凹部23，本申请对此不做限制。内凹部23构造为弧形凹槽，当电极组件1发生膨胀时，内凹部23可以为电极组件1预留膨胀空间，以用于减缓电极组件1对支撑组件2的挤压。由此，可以提高支撑组件2的稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性。

本实用新型还提出了一种电池单体。

根据本实用新型实施例的电池单体，包括根据上述任一实施例的卷绕式电芯100。

根据本实用新型实施例的电池单体，通过将支撑组件2设于第二卷绕段132的径向外侧，使得支撑组件2可以对电极组件1进行支撑以避免中心孔14塌陷，且第二卷绕段132可以对支撑组件2的内侧进行限位支撑，降低了支撑组件2的结构强度要求，提高了支撑组件2的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性，提高了电池单体的整体性能。

本实用新型又提出了一种电池包。

根据本实用新型实施例的电池包，包括根据上述任一实施例的电池单体。

根据本实用新型实施例的电池包，通过将支撑组件2设于第二卷绕段132的径向外侧，使得支撑组件2可以对电极组件1进行支撑以避免中心孔14塌陷，且第二卷绕段132可以对支撑组件2的内侧进行限位支撑，降低了支撑组件2的结构强度要求，提高了支撑组件2的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性，提高了电池单体的整体性能，提升了电池包的实用性。

本实用新型又提出了一种用电装置。

根据本实用新型实施例的用电装置，包括根据上述任一实施例的电池包。

根据本实用新型实施例的用电装置，通过将支撑组件2设于第二卷绕段132的径向外侧，使得支撑组件2可以对电极组件1进行支撑以避免中心孔14塌陷，且第二卷绕段132可以对支撑组件2的内侧进行限位支撑，降低了支撑组件2的结构强度要求，提高了支撑组件2的安装稳定性，利于提高卷绕式电芯100的可靠性，提高了电池单体的整体性能，提升了电池包的实用性，利于提高用电装置的竞争力。

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。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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，包括：

电极组件(1)，所述电极组件(1)包括层叠设置的正极片(11)、隔膜(13)和负极片(12)，所述电极组件(1)卷绕成型且设有中心孔(14)，在所述电极组件(1)的径向方向上，所述电极组件(1)包括多个卷绕段，每个所述卷绕段的起始端和末端径向正对设置，所述多个卷绕段包括相连的第一卷绕段(131)和第二卷绕段(132)，所述第一卷绕段(131)限定出所述中心孔(14)；

支撑组件(2)，所述支撑组件(2)包括第一支撑件(21)，所述第一支撑件(21)位于所述第二卷绕段(132)的径向外侧。

2.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)包括第二支撑件(22)，所述第二支撑件(22)夹持于相邻的两个所述卷绕段之间，在所述电极组件(1)的卷绕方向上，所述第二支撑件(22)位于所述第一支撑件(21)的下游。

3.根据权利要求2所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述第一支撑件(21)和所述第二支撑件(22)为分体件，所述第二支撑件(22)的起始端与所述第一支撑件(21)的末端相连。

4.根据权利要求3所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述第一支撑件(21)的末端和所述第二支撑件(22)的起始端沿所述电极组件(1)的周向止抵配合。

5.根据权利要求2所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述第一支撑件(21)和所述第二支撑件(22)为一体件。

6.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)的轴向高度为H1，所述隔膜(13)的轴向高度为H2，所述卷绕式电芯(100)满足如下条件：0.6H2≤H1≤H2。

7.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)的厚度为0.1mm-2mm。

8.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)的轴向两端均设有绝缘件。

9.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)设有贯穿孔(24)。

10.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)为弹性件。

11.根据权利要求1所述的电池单体的卷绕式电芯(100)，其特征在于，所述支撑组件(2)的一部分在径向上弯曲以限定出内凹部(23)。

12.一种电池单体，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的卷绕式电芯(100)。

13.一种电池包，其特征在于，包括根据权利要求12所述的电池单体。

14.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求13所述的电池包。