CN220914385U - 一种全极耳圆柱形电池的电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全极耳圆柱形电池的电芯，包括负极普通极耳、隔膜、负极集流体、负极活性材料、正极集流体、正极活性材料和正极普通极耳，所述负极普通极耳设在隔膜的一侧，所述隔膜的侧端连通有负极集流体，所述负极集流体的侧端设有负极活性材料，所述正极普通极耳对称反向设在负极普通极耳的另一侧，所述正极普通极耳的侧端设有另一个隔膜，所述隔膜的侧端设有正极活性材料，所述正极活性材料的侧端设有正极集流体。本实用新型为全极耳圆柱形电池的电芯及制作方法，此方法在电芯经过整平后，仍然可以保留电解液渗透的通道，使生产效率大幅度提高，安全质量隐患降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池设备技术领域，具体为一种全极耳圆柱形电池的电芯。
背景技术
锂离子电池具有比能量高、循环次数长等优点，被运用在多领域，包括便携式电子设备、电动汽车、电动自行车、电动工具、储能等，随着目前市场对电池的需求量急速增加，对电池的要求也越来越高，尤其是对电池的快充快放(即电池进行大电流充放电)和安全性保障。
其中，在圆柱型锂离子电池的生产技术中，注入电解液是一道必须的工艺，注液的快慢，是整个电芯组装工艺里面最长的一步，直接影响整个组装线的生产效率；同时电解液渗透不好，还会影响电池的性能，尤其还会有安全隐患。
电池组装步骤的注液工艺中，电解液通过电芯周围加入电解液，在一定的正压和负压的条件下，使电解液渗透到电芯的内部。在非全极耳的电芯工艺中。电芯的两端，因为有隔膜的存在，电解液可以通过两端的通道，渗透到电解液内部。从两端渗透到电解液内部，通道的距离最短，效率最高。通过中心孔和圆周外面，也可以渗透进去；
但是，目前全极耳的电芯，为了利用集流体作为极耳，并要进行激光焊接，会将露出的集流体揉平或压平，使得集流体将两端的隔膜渗透通道堵塞，电解液只能通过卷绕的方向渗透，极片对于圆柱电池，长度很多都要超过一米，大的圆柱，像4680形电池，极片长度可以到四米以上。在这种长极片结构下，通过卷绕的方向渗透会很长时间，目前，随着圆柱形电池的直径不断增加，全极耳的方案得到了行业的不断认可。全极耳的方案中，都会将卷绕好的电芯进行整平处理，整平处理可以是揉平或压平等不同的方法，但是这些方案中，都会将电芯两端金属箔部分压实，在后续电解液注液时，本来可以通过电芯的两端将电解液渗透进中心的通道，被整平后堵住了，产生了注液阶段的渗透问题，延长了注液的工序时间，使生产效率大幅降低，电池本身的质量和安全会产生更多问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种全极耳圆柱形电池的电芯，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种全极耳圆柱形电池的电芯，包括负极普通极耳、隔膜、负极集流体、负极活性材料、正极集流体、正极活性材料和正极普通极耳，所述负极普通极耳设在隔膜的一侧，所述隔膜的侧端连通有负极集流体，所述负极集流体的侧端设有负极活性材料，所述正极普通极耳对称反向设在负极普通极耳的另一侧，所述正极普通极耳的侧端设有另一个隔膜，所述隔膜的侧端设有正极活性材料，所述正极活性材料的侧端设有正极集流体。
优选的，所述隔膜为多孔结构。
优选的，所述负极集流体、正极集流体为导电材质。
优选的，所述隔膜为聚合物材料。
优选的，所述隔膜与负极集流体的高度差为0-2mm，不同材质的集流体，高度差会不同，根据电芯焊接和电解液渗液的要求来决定。
优选的，整体电芯为卷绕形成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
一、本实用新型在电芯卷绕工艺中通过利用多孔的高分子隔膜的特性，即使全极耳电芯在揉平或压平后，依然保留有微观通道，在电池在电解液注液时，利用这些微观通道，将电解液快速分布到整个极片。
二、本实用新型可以在完全现有的工艺设备下，通过改变电芯的结构，使得电解液可以更快，更均匀的分布在极片的各个部位，保证了产品的质量，提高了合格率。
三、本实用新型缩短了电芯注液的渗透时间；因为注液是整个圆柱形电芯组装线的最慢的步骤，这样使得整个组装线的效率大幅度提高，生产线的设计也更容易，从而降低生产线的制造成本。
附图说明
图1为现有技术中一般标准非全极耳电芯的结构示意图；
图2为现有技术中一般标准全极耳的电芯压平前结构示意图；
图3为现有技术中一般标准电芯的压平后结构示意图；
图4为本实用新型压平前结构示意图；
图5为本实用新型压平后的结构示意图；
图6为本实用新型注入10ml电解液下的试验数据；
图7为本实用新型注入30ml电解液下的试验数据。
图中：100-负极普通极耳、101-隔膜、102-负极集流体、103-负极活性材料、104-正极集流体、105-正极活性材料、200-正极普通极耳。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种全极耳圆柱形电池的电芯，包括负极普通极耳100、隔膜101、负极集流体102、负极活性材料103、正极集流体104、正极活性材料105和正极普通极耳200，负极普通极耳100设在隔膜101的一侧，隔膜101的侧端连通有负极集流体102，负极集流体102的侧端设有负极活性材料103，正极普通极耳200对称反向设在负极普通极耳100的另一侧，正极普通极耳200的侧端设有另一个隔膜101，隔膜101的侧端设有正极活性材料105，正极活性材料105的侧端设有正极集流体104。
电芯工艺可以是锂离子电池的活性材料或钠离子电池等通过卷绕形成的电芯；电芯，可以是圆形或其他形状；正极集流体104和负极集流体102可以是铜箔，铝箔等金属的箔材，也可以是具有一定空隙的网状导电材质；隔膜101可以是单一的聚合物材料也可以是多种聚合物材料或这些与其他材料带有复合结构的膜；隔膜101与集流体的高度差为0-2mm，根据不同材质的集流体，高度差会不同，根据电芯焊接和电解液渗液的要求来决定；隔膜101的结构可以在正负极两端；也可以只在任何一端，可以在负极或正极端使用此结构。
图1结构的电芯，电解液可以通过上下两端渗透到各个部位。
图3在这个结构下，上线两端为了后续的焊接工艺，露出的集流体被压实，电解液不再可以通过上下两端渗透到极片的各个部位，造成电解液渗透到各个部位，需要很长的时间。如果渗透不均匀，会对电池质量产生严重问题，轻者，电池寿命会受很大影响，重的会产生电池内部过热，发生热失控，造成安全问题；
图5本实用新型的结构，打破了大家对全极耳必须是将集流体压合在一起的图3方法，我们将在集流体之间，夹带一部分的隔膜，这样，在电芯经过揉平或压平后，还会留有一些电解液可以渗透的通道。对于不同的集流体，夹带隔膜的高度会有差别。我们根据之间的经验，在保证后续激光焊接的条件下，隔膜和集流体之间，铜材质集流体可以留有0-1mm的差距，可以将铜材质集流体高度和隔膜的高度对齐。铝箔要0-2mm，隔膜要比铝材质集流体短。
实施例一
本实用新型在此提供按照一般的锂电池工艺，选三元正极材料622，人造石墨负极，LiPF6/DMC/EMDC/EC/VC/FEC作为电解液，PVDF作为粘结剂。按照如图1所示，一般的圆柱形电芯的制作方法，按照图1中方法制作5个电芯，标志为A1，A2，A3，A4，A5；图2所示，是一般的全极耳圆柱形电芯的制作方法，按照图2方法制作5个电芯，并按照图3进行揉平两端各3mm，标志为B1，B2，B3，B4，B5；按照图4所示，是本实用新型的全极耳圆柱形电芯的制作方法，按照图4方法制作5个电芯，负极端隔膜的高度，和负极铜箔的集流体齐平；正极端隔膜的高度，比正极铝箔的集流体高度少1mm，并按照图5进行揉平两端各3mm,标志为C1，C2，C3，C4，C5；
将做好的电芯，装入在底部中心留有2mm直径的注液口，高度为89mm的4680钢壳，进行棍槽，封口，将底壳与负极揉平的部分进行激光焊接，揉平的正极部分，同电池的顶盖用激光焊接。正极集流体与电池盖之间，以及负极集流体与电池壳之间，可以有集流盘或没有集流盘，本样品没有集流盘，直接用激光焊焊接。
将上面的电池每组取两个，在每个电芯上，用医用注射针，各取10ml同样的电解液，通过注液孔，将电解液注入；计算每个样品电解液完全进入电池内部的时间。
试验数据如表格1所示；
从上述变更实验结果得出：这种这种电芯的结构，在电解液注液时，电解液渗透的速度和一般的非全极耳电芯的渗透速度相近，远远大于一般的全极耳结构的电解液渗透速度。
实施例二
将上述实施例一的电池各取2各，在自动注液机注液30ml、在抽真空后，进行加压的10次循环；结束后，称量电芯注液到电芯内部的量，记录数据；
试验数据如表格2所示；从上述表格实验结果得出：这种电芯的结构，在电解液注液时，电解液渗透的速度和一般的非全极耳电芯的渗透速度相近，远远大于一般的全极耳结构的电解液渗透速度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种全极耳圆柱形电池的电芯，包括负极普通极耳(100)、隔膜(101)、负极集流体(102)、负极活性材料(103)、正极集流体(104)、正极活性材料(105)和正极普通极耳(200)，其特征在于：所述负极普通极耳(100)设在隔膜(101)的一侧，所述隔膜(101)的侧端连通有负极集流体(102)，所述负极集流体(102)的侧端设有负极活性材料(103)，所述正极普通极耳(200)对称反向设在负极普通极耳(100)的另一侧，所述正极普通极耳(200)的侧端设有另一个隔膜(101)，所述隔膜(101)的侧端设有正极活性材料(105)，所述正极活性材料(105)的侧端设有正极集流体(104)；
所述隔膜(101)为多孔结构；
所述负极集流体(102)、正极集流体(104)为导电材质；
所述隔膜(101)为聚合物材料。
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