CN221102176U - 卷芯、电池及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种卷芯、电池及电池包。卷芯包括：正极极片，正极极片包括正极集流体和设于正极集流体上的正极极耳；负极极片，负极极片包括负极集流体、负极活性物质层以及设于负极集流体上的负极极耳，负极活性物质层涂覆于负极集流体的相对两侧，且使负极集流体在长度方向的一端设有第一空箔区，在长度方向的另一端设有第一单面区，负极极耳设于第一空箔区，并和第一单面区位于负极集流体的同一侧。本实用新型中的卷芯中，由于负极极片的第一单面区和负极极耳设置在负极集流体的相对两端，在充电时，降低了负极极片上出现析锂的情况发生。

Description

卷芯、电池及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种卷芯、电池及电池包。

背景技术

锂离子电池的卷芯包括隔膜和两层极片，两层极片的极性相反，隔膜叠设于两层极片之间，两层极片和隔膜卷绕形成卷芯结构。极片包括集流体和活性物质层，活性物质层涂覆在集流体的两侧。其中，集流体将化学反应所产生的电子汇集起来，极耳焊接在集流体上，极耳将电子传导至外电路。

现有技术中的极片在制备时，极片上设置有单面区，极耳设置在靠近单面区的一侧。然而，极片在制备的过程中，通过过棍进行辊压时，单面区的压实度小于双面区的压实度，电池在循环过程中，石墨颗粒之间以及石墨颗粒与集流体之间的接触性能较差，从而导致电子的传输性能较差，最终导致析锂问题的发生。

实用新型内容

为解决上述现有技术中所存在的至少一个问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种卷芯，包括：正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设于所述正极集流体上的正极极耳；负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设于所述负极集流体上的负极活性物质层和负极极耳，所述负极活性物质层涂覆于所述负极集流体的相对两侧，且使所述负极集流体在长度方向的一端设有第一空箔区，在长度方向的另一端设有第一单面区，所述负极极耳设于所述第一空箔区，并和所述第一单面区位于所述负极集流体的同一侧；其中，当所述正极极片和述负极极片卷绕形成所述卷芯时，沿所述卷芯的卷绕方向，所述正极极耳和所述负极极耳位于卷绕方向的末端。

这样，正极极片和负极极片在卷绕形成卷芯时，负极极片的负极极耳和负极极片的第一单面区相分隔设置在负极集流体的长度方向的两端，从而电池在充电的过程中，电流由负极极耳流动至负极集流体上，由于负极集流体设有负极极耳的区域相对于负极集流体的其他区域为电流流过时较大的区域，将负极极耳和负极集流体上的第一单面区相分隔设置，即大电流区域和电子传输区域较差的第一单面区分隔开了，锂离子从正极极片上脱离游到负极极片上进行还原时，能够和电子相结合进行还原，降低了锂离子在第一单面区上的析锂风险，保证了卷芯的正常充放电使用。

在一些实施方式中，所述正极极片还包括正极活性物质层，所述正极活性物质层设于所述正极集流体的相对两侧，且使所述正极集流体的一端设有第二空箔区，所述正极极耳设于所述第二空箔区。

在一些实施方式中，所述正极活性物质层衔接于所述正极集流体的另一端的边缘。

在一些实施方式中，所述正极集流体在设有所述第二空箔区的一端还具有第二单面区，所述第二单面区衔接于所述第二空箔区，并远离所述正极集流体的末端设置，所述第二单面区和所述正极极耳位于所述正极集流体的相对两侧，且在所述正极极片卷绕形成所述卷芯时，所述第二单面区位于背离所述卷芯的中心的一侧。

在一些实施方式中，沿所述正极集流体的长度方向，所述第二单面区和所述第二空箔区的总宽度的范围为3-100mm，所述第二空箔区的宽度的范围为3-10mm，且所述第二空箔区的宽度大于等于所述正极极耳的宽度。

在一些实施方式中，所述负极集流体在设有所述第一单面区的一端还设有第三空箔区，所述第三空箔区衔接于所述负极集流体的边缘。

在一些实施方式中，沿所述负极集流体的长度方向，所述第三空箔区和所述第一单面区的总宽度的范围为3-100mm；所述第三空箔区的宽度的范围为1-20mm。

在一些实施方式中，沿所述负极集流体的长度方向，所述第一空箔区的宽度的范围为3-10mm，且所述第一空箔区的宽度大于等于所述负极极耳的宽度。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种电池，包括壳体和上述所述的卷芯，所述卷芯收容于所述壳体内。

根据本实用新型的再一个方面，提供了一种电池包，包括上述所述的电池。

附图说明

图1为现有技术中的正极极片的一面的结构示意图；

图2为现有技术中的正极极片的另一面的结构示意图；

图3为现有技术中的负极极片的一面的结构示意图；

图4为现有技术中的负极极片的另一面的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的正极极片的一面的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的正极极片的另一面的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的负极极片的一面的结构示意图；

图8为本实用新型实施例的负极极片的另一面的结构示意图；

图9为本实用新型实施例的卷芯的结构示意图。

附图：100-卷芯，10-正极极片，11-正极集流体，12-正极活性物质层，13-正极极耳，14-第一端，15-第二端，16-第二单面区，17-第二空箔区，20-负极极片，21-负极集流体，22-负极活性物质层，23-负极极耳，24-第三端，25-第四端，26-第一单面区，27-第一空箔区，28-第三空箔区，30-隔膜，40-正极极片，41-正极集流体，42-正极活性物质层，43-正极极耳，44-第一端，45-第二端，46-第一面，47-第二面，48-第一空箔区，49-第一单面区，491-第二空箔区，50-负极极片，51-负极集流体，52-负极活性物质层，53-负极极耳，54-第三端，55-第四端，56-第三面，57-第四面，58-第二单面区，59-第二空箔区，591-第三空箔区。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

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例的目的，不是旨在限制本实用新型。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

请参阅图1和图2，为现有技术中的正极极片40的结构，图3和图4为现有技术中的负极极片50的结构。

其中，负极极片50在制备时，包括负极集流体51、负极活性物质层52以及负极极耳53，负极集流体51沿自身的长度方向具有第三端54和第四端55，并具有第三面56和第四面57，负极活性物质层52涂覆在负极集流体51上时，在第三端54形成第二单面区58和第二空箔区59，在第四端55形成第三空箔区591，负极极耳53连接于第三端54的第三面56，且和第二单面区58位于负极集流体51的同一面，且此时负极极耳53靠近第二单面区58设置。

其中，请参阅图1和图2，对应于负极极片50的结构，正极极片40在制备时，包括正极集流体41、正极活性物质层42以及正极极耳43，正极集流体41沿自身的长度方向具有第一端44和第二端45，并具有第一面46和第二面47，正极活性物质层42涂覆在正极集流体41上时，在第一端44形成第一空箔区48，在第二端45形成第一单面区49，正极极耳43连接于第一端44的第一空箔区48，且和第一单面区49均位于第一面46，即此时正极极耳43和第一单面区49相对设置在正极集流体41的长度方向上的相对两端；

在将上述的正极极片40和负极极片50通过进行辊压成型时，由于正极极片40和负极极片50均具有单面区，单面区所在的区域的集流体的对面未涂覆集流体，从而导致在通过辊轮辊压的时候，集流体所在的单面区的活性物质的压实程度不一样，单面区的压实程度低于双面区的压实，单面区压实度大约为双面区压实度的80％。

如此，在负极集流体51上焊接负极极耳53后，并应用于电池时，且电池处于充电状态下时，电流经负极极耳53流动至负极集流体51上，特别是负极极耳53和负极集流体51的连接处的电流较大，且由于负极极耳53靠近第二单面区58设置，第二单面区58的压实度较低，从而导致第二单面区58的负极活性物质层52的电子传导能力较差，锂离子不能很好的在第二单面区58进行嵌入还原，从而出现析锂现象。

上述的正极极片40和负极极片50通过隔膜分隔卷绕形成卷芯时，负极极片50设置位于内侧，正极极片40设置位于外侧，连接正极极耳43的第一空箔区48和连接负极极耳53的第二单面区58位于卷绕方向的起始端，从而导致卷芯在充电的过程中，由于第二单面区58和第一空箔区48均未设置活性物质层，导致中心区域的电流传输能力差，且当电流由负极极耳53传递到负极集流体51上时，由于负极极耳53靠近压实度较低的第二单面区58设置，电子传输能力差，增加了析锂风险，因此，有必要提供一种新的卷芯，以降低现有技术中的卷芯的析锂风险。

请参阅图5至图9，为本实用新型实施例提供的卷芯100，包括正极极片10、负极极片20以及隔膜30。

其中，正极极片10包括正极集流体11和设于正极集流体11上的正极极耳13；负极极片20包括负极集流体21、负极活性物质层22以及负极极耳23，负极活性物质层22涂覆于负极集流体21的相对两侧，且使负极集流体21在长度方向的一端设有第一空箔区27，在长度方向的另一端设有第一单面区26，负极极耳23设于第一空箔区27并和第一单面区26位于所述负极集流体21的同一侧；其中，当正极极片10、和负极极片20卷绕形成卷芯时，沿卷芯的卷绕方向，正极极耳13和负极极耳23位于卷芯100的卷绕方向的末端。

上述卷芯100，正极极片10和负极极片20在卷绕形成卷芯时，负极极片20的负极极耳23和负极极片20的第一单面区26相分隔设置在负极集流体21的长度方向的两端，从而电池在充电的过程中，电流由负极极耳23流动至负极集流体21上，由于负极集流体21设有负极极耳23的区域相对于负极集流体21的其他区域为电流流过时较大的区域，将负极极耳23和负极集流体21上的第一单面区26相分隔设置，即大电流区域和电子传输区域较差的第一单面区26分隔开了，锂离子从正极极片10上脱离游到负极极片20上进行还原时，能够和电子相结合进行还原，降低了锂离子在第一单面区26上的析锂风险，保证了卷芯20的正常充放电使用。

需要说明的是，单面区是指集流体的两个表面之一中某一区域涂覆活性物质层，对应于该区域的另一面未涂覆活性物质层，空箔区是指集流体的某一区域的相对两表面均未涂覆活性物质层。

请参阅图5和图6，为本实施例的正极极片10的结构示意图，在形成正极极片10时，正极极片10还包括正极活性物质层12，正极活性物质层12设于正极集流体11的相对两侧，且使正极集流体11上设有第二空箔区17，正极极耳13设于第二空箔区17，如此，由于正极极耳13需要焊接在正极集流体11上，通过在正极集流体11上有第二空箔区17，以便于正极极耳13在第二空箔区17上的焊接连接，避免焊接处涂覆的活性物质层的浪费。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，由于正极活性物质层12在正极集流体11上的粘附能力较强，为了提升卷芯的能量密度，正极活性物质层12衔接于正极集流体11的另一端的边缘,从而保证正极集流体11上的正极活性物质的量，保证卷芯的能量密度，同时能够减小正极极片10的空箔区域，减少和负极极片20的相电导通而发生短路的风险。

为了方便描述，定义正极集流体11沿长度方向上的两端分别为第一端14和第二端15，第二空箔区17设置位于第二端15，正极活性物质层12在正极集流体11的相对两表面衔接于第一端14的边缘，即正极活性物质层12涂覆到了第一端14的边缘，正极集流体11的相对两表面在第一端14未设置空箔区域或者单面区域，从而保证正极集流体11上的正极活性物质的量，保证卷芯的能量密度。

进一步地，为了节约原材料，避免浪费，正极集流体11在设有第一空箔区17的一端还具有第二单面区16，第二单面区16衔接于第二空箔区17，并远离正极集流体11的末端设置，第二单面区16和正极极耳13位于正极集流体11的相对两侧，且在正极极片10在卷绕形成卷芯100时，第二单面区16位于背离卷芯100的中心的一侧，由于对应于第二单面区16的区域，负极极片20无对应区域接收锂离子，为了避免正极活性材料的浪费，设置第二单面区16背离卷芯100的中心设置，从而能够达到节约原材料的效果。

具体地，正极极耳13的宽度一般设置为3mm左右，沿正极集流体11的长度方向，第二单面区16和第二空箔区17的总宽度的范围为3-100mm；第二空箔区17的宽度的范围为3-10mm，如此，设置第二空箔区17的宽度的范围在3-10mm的范围内，能够和正积极耳的宽度相适配，例如，在一个实施例中，当正极极耳13的宽度设置为3mm时，第二空箔区17的宽度可以设置为3mm，使得正极极耳13刚好焊接在第二空箔区17；可以理解地，在其他实施例中，由于焊接过程中激光热量会向周边进行传递，较难控制正极极耳13的宽度刚好和第二空箔区17的宽度相适配，因此可以设置第二空箔区17的宽度大于正极极耳13的宽度，便于正极极耳13在第二空箔区17上的焊接；同时当设置第二单面区16和第二空箔区17的宽度为3mm时，此时第二单面区16的宽度为0，即此时可以不形成第二单面区16，当设置第二单面区16和第二空箔区17的宽度大于3时，此时具有第二单面区16，以对第二单面区16不涂覆活性物质材料，以达到能够节约原材料的效果。

请参阅图7和图8，为了方便描述，将负极集流体21沿长度方向的两端定义为第三端24和第四端25，第一单面区26位于第三端24，负极极耳23设于第四端25。

在本实用新型的一个实施例中，为了降低负极极片20的负极活性物质的脱落风险，负极集流体21在设有第一单面区26的一端还设有第三空箔28，即第三端24设有第三空箔区28，第三空箔区28衔接于第三端24的边缘，如此，由于负极活性物质在负极集流体21上的粘附力较差，通过在负极集流体21的第三端24设置第三空箔区28，在第三空箔区28的相对相侧面均未涂覆负极活性材料，避免在对负极极片20进行裁切后，出现负极极片20边缘的负极活性物质的脱落风险。

其中，沿负极集流体21的长度方向，第三空箔区28和第二单面区的总宽度的范围为3-100mm；第三空箔区28的宽度范围为1-20mm，由于在卷绕形成卷芯100时，负极极片20设置位于内层，将第三空箔区28的宽度限制在1-20mm的范围内，能够便于在负极极片20制备形成卷芯100时，沿着第一单面区26的和负极活性物质层22的衔接处进行对折，将第三空箔区28和第一单面区26的总宽度设置在3-100mm的范围内，能够便于在负极极片20制备形成卷芯100时沿着第一单面区26和负极活性物质层22的衔接处进行对折，以卷绕形成卷芯100。

请参阅图8，沿负极集流体21的长度方向，第一空箔区27的宽度范围为3-10mm，且第一空箔区27的宽度大于等于负极极耳23的宽度，例如，在一个实施例中，当负极极耳23的宽度设置为3mm时，第一空箔区27的宽度可以设置为3mm，使得负极极耳23刚好焊接在第一空箔区27；可以理解地，在其他实施例中，由于焊接过程中激光热量会向周边进行传递，较难控制负极极耳23的宽度刚好和第一空箔区27的宽度相适配，因此可以设置第一空箔区27的宽度大于负极极耳23的宽度，便于负极极耳23在空箔区的焊接。

可以理解地，请参阅图9，本实施例的卷芯100还包括隔膜30，隔膜30叠设于正极极片10和负极极片20之间，以将正极极片10和负极极片20相分隔设置。

本实用新型在第二实施例中还提供一种电池，包括壳体还包括如上述所述的卷芯100。

其中，卷芯100收容于所述壳体内。具体地，本实施例的电池为方形电池，卷芯100在卷绕成型时，大致呈跑道型，并收容于壳体内，壳体中注入电解液并封装后，制备、形成电池。

本实用新型在第三实施例中还提供一种电池包，包括上述的电池，还包括箱体、BMS、CCS组件等结构，电池、BMS以及CCS组件设置于箱体中。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.卷芯(100)，其特征在于，包括：

正极极片(10)，所述正极极片(10)包括正极集流体(11)和设于所述正极集流体(11)上的正极极耳(13)；

负极极片(20)，所述负极极片(20)包括负极集流体(21)以及设于所述负极集流体(21)上的负极活性物质层(22)和负极极耳(23)，所述负极活性物质层(22)涂覆于所述负极集流体(21)的相对两侧，且使所述负极集流体(21)在长度方向的一端设有第一空箔区(27)，在长度方向的另一端设有第一单面区(26)，所述负极极耳(23)设于所述第一空箔区(27)，并和所述第一单面区(26)位于所述负极集流体(21)的同一侧；

其中，当所述正极极片(10)和述负极极片(20)卷绕形成所述卷芯(100)时，沿所述卷芯(100)的卷绕方向，所述正极极耳(13)和所述负极极耳(23)位于卷绕方向的末端。

2.根据权利要求1所述的卷芯(100)，其特征在于，所述正极极片(10)还包括正极活性物质层(12)，所述正极活性物质层(12)设于所述正极集流体(11)的相对两侧，且使所述正极集流体(11)的一端设有第二空箔区(17)，所述正极极耳(13)设于所述第二空箔区(17)。

3.根据权利要求2所述的卷芯(100)，其特征在于，所述正极活性物质层(12)衔接于所述正极集流体(11)的另一端的边缘。

4.根据权利要求2或3所述的卷芯(100)，其特征在于，所述正极集流体(11)在设有所述第二空箔区(17)的一端还具有第二单面区(16)，所述第二单面区(16)衔接于所述第二空箔区(17)，并远离所述正极集流体(11)的末端设置，所述第二单面区(16)和所述正极极耳(13)位于所述正极集流体(11)的相对两侧，且在所述正极极片(10)卷绕形成所述卷芯(100)时，所述第二单面区(16)位于背离所述卷芯(100)的中心的一侧。

5.根据权利要求4所述的卷芯(100)，其特征在于，沿所述正极集流体(11)的长度方向，所述第二单面区(16)和所述第二空箔区(17)的总宽度的范围为3-100mm，所述第二空箔区(17)的宽度的范围为3-10mm，且所述第二空箔区(17)的宽度大于等于所述正极极耳(13)的宽度。

6.根据权利要求1-3任一项所述的卷芯(100)，其特征在于，所述负极集流体(21)在设有所述第一单面区(26)的一端还设有第三空箔区(28)，所述第三空箔区(28)衔接于所述负极集流体(21)的边缘。

7.根据权利要求6所述的卷芯(100)，其特征在于，沿所述负极集流体(21)的长度方向，所述第三空箔区(28)和所述第一单面区(26)的总宽度的范围为3-100mm；所述第三空箔区(28)的宽度的范围为1-20mm。

8.根据权利要求1-3任一项所述的卷芯(100)，其特征在于，沿所述负极集流体(21)的长度方向，所述第一空箔区(27)的宽度的范围为3-10mm，且所述第一空箔区(27)的宽度大于等于所述负极极耳(23)的宽度。

9.电池，其特征在于，包括壳体和如权利要求1-8任一项所述的卷芯(100)，所述卷芯(100)收容于所述壳体内。

10.电池包，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。