CN221353091U - 卷芯和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种卷芯和电池，涉及电池技术领域，卷芯通过在隔膜位于拐角区处的表面涂布多孔状离子穿透涂层，可以减小隔膜和极片之间的间隔，使得隔膜能够更好的贴合极片，如此，在电池充放电过程中，锂离子可以快速的在正极片和负极片之间进行传输，避免锂离子在正极片和负极片之间游离，减少了析锂情况的出现，保证卷芯的性能和品质，避免卷芯的自放电大或短路失效。

Description

卷芯和电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种卷芯和电池。

背景技术

CB(Cell Balance)值为负极面密度极和负极克容量的乘积与正极面密度和正极克容量的乘积的比值，如果CB值比平均设计值偏小，则二次电池在充电过程中容易发生析锂问题，而如果CB值比平均设计值偏大，则会造成负极材料的浪费。

卷绕式电芯(以下称“卷芯”)在卷绕制作时会形成平直区和拐角区，拐角区处的CB值小于平直区的CB值，在循环过程中拐角区处正、负极片之间的间隔大，接触不佳，锂离子传输阻力大，循环后期拐角区容易发生析锂现象，这不仅影响了卷芯的性能和品质，严重的还可能造成卷芯的自放电大或短路失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种卷芯和电池，在电池充放电过程中，锂离子可以快速的在正极片和负极片之间进行传输，避免锂离子在正极片和负极片之间游离，减少了析锂情况的出现，保证卷芯的性能和品质，避免卷芯的自放电大或短路失效。

第一方面，本实用新型提供一种卷芯，所述卷芯由正极片、隔膜和负极片卷绕而成，其中，所述隔膜位于所述正极片与所述负极片之间；所述卷芯分为两个平直区和两个拐角区，两个所述平直区相互平行布置，一个所述拐角区连接在两个所述平直区的一端之间，另一个拐角区连接在两个所述平直区的另一端之间；

其中，所述隔膜在所述拐角区处的表面涂布有多孔状离子穿透涂层。

在可选的实施方式中，所述隔膜在所述拐角区处的两面均有多孔状离子穿透涂层。

在可选的实施方式中，在位于所述隔膜两面的多孔状离子穿透涂层中，位于所述隔膜朝向所述负极片一面的多孔状离子穿透涂层的厚度大于位于所述隔膜朝向所述正极片一面的多孔状离子穿透涂层的厚度。

在可选的实施方式中，所述隔膜在所述拐角区处的孔隙率小于其在所述平直区处的孔隙率。

在可选的实施方式中，位于所述隔膜一面的多孔状离子穿透涂层的厚度为5-7μm；从所述拐角区的中心至所述拐角区与两个所述平直区连接的部位的方向，所述隔膜上的多孔状离子穿透涂层的厚度逐渐减小。

在可选的实施方式中，多孔状离子穿透涂层由导电材料制成。

在可选的实施方式中，所述负极片表面的活性物质涂层在所述拐角区处的厚度大于其所述平直区处的厚度。

在可选的实施方式中，所述负极片表面的活性物质涂层在所述拐角区处的厚度为其所述平直区处的厚度的1.05～1.1倍；从所述拐角区的中心至所述拐角区与两个所述平直区连接的部位的方向，所述负极片表面活性物质涂层的厚度逐渐减小。

在可选的实施方式中，多孔状离子穿透涂层的材质与所述负极片表面的活性物质涂层的材质相同。

第二方面，本实用新型提供一种电池，包括前述实施方式任一项所述的卷芯。

本实用新型的有益效果包括：

通过在隔膜位于拐角区处的表面涂布多孔状离子穿透涂层，可以减小隔膜和极片之间的间隔，使得隔膜能够更好的贴合极片，如此，在电池充放电过程中，锂离子可以快速的在正极片和负极片之间进行传输，避免锂离子在正极片和负极片之间游离，减少了析锂情况的出现，保证卷芯的性能和品质，避免卷芯的自放电大或短路失效。

此外，多孔状离子穿透涂层的高比面积和强吸附性能够将电解液通过毛细作用引入到多孔状离子穿透涂层的孔道内部以浸润隔膜；而且多孔状离子穿透涂层还可具有良好的导热性能以利于扩散电池在充放电过程中产生的热量，提高电池的散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例卷芯的局部结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例隔膜示意图；

图3为本实用新型实施例卷芯的局部结构示意图之二；

图4为本实用新型实施例负极片示意图。

图标：10-负极片；11-活性物质涂层增厚部分；20-正极片；30-隔膜；31-第一隔膜；32-第二隔膜；33-多孔状离子穿透涂层；40-平直区；50-拐角区；A-隔膜涂布基底；B-多孔状离子穿透材料涂布位置；C-负极片平直区；D-负极片拐角区。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型实施例公开了一种电池，该电池包括电池壳体、电池盖、电极端子和卷芯，电池壳体呈中空构造，且一端为开口状，电池盖则密封连接在电池壳体具有开口的一端，从而将电池壳体的内腔密封。卷芯则位于电池壳体内，电极端子的数量为两个，分别为正极端子和负极端子，这两个电极端子穿设于电池盖，且与电池盖进行绝缘密封，正极端子和卷芯的正极耳电性连接，负极端子和卷芯的负极耳电性连接，如此通过正极端子和负极端子来实现充放电过程。

卷芯一般采用正极片20、负极片10和隔膜30卷绕而成，通过隔膜30位于正极片20和负极片10之间，以将正极片20和负极片10分隔。隔膜30包括第一隔膜31和第二隔膜32，在实际生产卷芯时，按照第一隔膜31、负极片10、第二隔膜32以及正极片20的顺序将正极片20、负极片10、第一隔膜31以及第二隔膜32叠加在一起然后以第一隔膜31为内侧进行卷绕以形成卷芯。

卷芯分为两个平直区40和两个拐角区50，两个平直区40相互平行布置，一个拐角区50连接在两个平直区40的一端之间，另一个拐角区50连接在两个平直区40的另一端之间。

结合图1和图2，其中，隔膜30在拐角区50处的表面涂布有多孔状离子穿透涂层33。这样通过多孔状离子穿透涂层33可以减小隔膜30和极片之间的间隔，使得隔膜30能够更好的贴合极片，如此，在电池充放电过程中，锂离子可以快速的在正极片20和负极片10之间进行传输，避免锂离子在正极片20和负极片10之间游离，减少了析锂情况的出现，保证卷芯的性能和品质，避免卷芯的自放电大或短路失效。

此外，多孔状离子穿透涂层33的高比面积和强吸附性能够将电解液通过毛细作用引入到多孔状离子穿透涂层33的孔道内部以浸润隔膜30；而且多孔状离子穿透涂层33可具有良好的导热性能以利于扩散电池在充放电过程中产生的热量，提高电池的散热效果。

其中，对于两面分别有正极片20和负极片10的隔膜30而言，可以使该隔膜30在拐角区50处的两面均有多孔状离子穿透涂层33。这样可以减小隔膜30分别与正极片20和负极片10之间的距离，从而进一步改善析锂情况。

而在位于该隔膜30两面的多孔状离子穿透涂层33中，位于隔膜30朝向负极片10一面的多孔状离子穿透涂层33的厚度大于位于隔膜30朝向正极片20一面的多孔状离子穿透涂层33的厚度。这样在电池充电过程中隔膜30上朝向负极片10的厚度较大的多孔状离子穿透涂层33可以嵌入一些位于隔膜30和负极片10之间的锂离子，避免负极片10上出现析锂。

需要说明的是，对于仅有一面有负极片10正对，而另一面无负极片10正对的隔膜30而言，此时可以仅对隔膜30在拐角区50处朝向负极片10的一面涂布形成多孔状离子穿透涂层33即可，这样在电池充电过程中该隔膜30上的多孔状离子穿透涂层33也可以嵌入一些位于该隔膜30和负极片10之间的锂离子，以避免负极片10上出现析锂。

还需要注意的是，隔膜30在拐角区50处的孔隙率小于其在平直区40处的孔隙率。这样可以降低锂离子的穿过隔膜30在拐角区50的通过率，此时锂离子可移动至平直区40，以穿过位于平直区40的隔膜30，继而进一步避免位于拐角区50的负极片10析锂。

此外，在进行多孔状离子穿透涂层33的涂布过程中，在将多孔状离子穿透的浆料涂布至在隔膜30上之后，对隔膜30上有浆料的部分进行加热，使得浆料烘干，这样可以使得隔膜30这部分区域的孔隙率变小，从而实现隔膜30在拐角区50处的孔隙率小于其在平直区40处的孔隙率。

此外，位于隔膜30一面的多孔状离子穿透涂层33的厚度为5-7μm；且从拐角区50的中心至拐角区50与两个平直区40连接的部位的方向，隔膜30上的多孔状离子穿透涂层33的厚度逐渐减小。

这样一来，避免因多孔状离子穿透涂层33的厚度过小而导致改善析锂的效果不佳，也避免因多孔状离子穿透涂层33的厚度过大导致隔膜30涂布的烘干工艺要求高，施工困难且浪费材料。此外，由于且从拐角区50的中心至拐角区50与两个平直区40连接的部位的方向，隔膜30上的多孔状离子穿透涂层33的厚度逐渐减小，这样可以适应正极片20和负极片10在越靠近拐角区50的中心部位弯折度越高的客观原因，以使得拐角区50中心处锂离子穿过隔膜30的通过率更低，同时可以在充放电过程中，为拐角区50中心处锂离子的嵌入提供空间，改善了拐角区50中心处的析锂现象。且不易因隔膜30上的多孔状离子穿透涂层33引起卷绕后的卷芯表面出现不平整现象。

多孔状离子穿透涂层33可以由导电材料制成，这样可以利用导电材料的导电性来增大离子传输能力，这样在电池进行充放电时，导电材料的存在可以使得正极片20或负极片10快速完成嵌锂，减少析锂情况。

多孔状离子穿透涂层33的材质可以与负极片10表面的活性物质涂层的材质相同，例如可以是炭黑、石墨烯、碳纳米管以及其他衍生的碳材料等。

在隔膜30上进行涂布时，将多孔状粒子穿透材料与粘接剂按照例如质量比9:1均匀混合后得到涂布浆料，然后按照图2所示将浆料间隔涂布在隔膜涂布基底A上的多孔状离子穿透材料涂布位置B，而后烘干浆料，再将第一隔膜31、负极片10、第二隔膜32和正极片20进行卷绕得到图1所示的卷芯。

如图3所示，负极片10表面的活性物质涂层在拐角区50处的厚度大于其平直区40处的厚度，这样通过将负极片10位于拐角区50处的表面形成活性物质涂层增厚部分11，可以减小隔膜30和负极片10之间的间隔，使得负极片10能够更好的贴合隔膜30，如此，在电池充放电过程中，锂离子可以快速的在正极片20和负极片10之间进行传输，避免锂离子在正极片20和负极片10之间游离，减少了析锂情况的出现，保证卷芯的性能和品质，避免卷芯的自放电大或短路失效。

同时，负极片10增厚可以在电池充电过程中使得负极片10在拐角处能够为锂离子嵌入提供更多的空间，缓解析锂现象。

负极片10表面的活性物质涂层在拐角区50处的厚度为其平直区40处的厚度的1.05～1.1倍；从拐角区50的中心至拐角区50与两个平直区40连接的部位的方向，负极片10表面活性物质涂层的厚度逐渐减小。

这样一来，通过负极片10表面的活性物质涂层在拐角区50处的厚度为其平直区40处的厚度的1.05～1.1倍，即可确保负极片10增厚可以在电池充电过程中使得负极片10在拐角处能够为锂离子嵌入提供更多的空间，较好地缓解析锂现象，同时避免负极片10在拐角区50处表面的活性物质涂层过厚使得浆料的涂布过程过于复杂。且由于从拐角区50的中心至拐角区50与两个平直区40连接的部位的方向，负极片10上的活性物质涂层的厚度逐渐减小，这样可以适应正极片20和负极片10在越靠近拐角区50的中心部位弯折度越高的客观原因，以使得拐角区50中心负极片10和正极片20的间隔，同时为拐角区50中心处负极片10提供了更大的嵌锂空间，以改善析锂现象。且不易引起卷绕后的卷芯表面出现不平整现象。

在负极集流体上进行首次涂布时，在一个例子中，如图4所示，可先在负极片10涂布基底C上进行一次完整的涂布(即既对负极涂布基底C后续对应的平直区40进行涂布，也对负极涂布基底C后续对应的拐角区50进行涂布)，之后针对负极片拐角区D进行二次涂布，来达到拐角区50增厚的目的。

需要说明的是，由于卷绕后的卷芯具有多圈正极片20、多圈负极片10和多圈隔膜30。在一个例子中，可仅有一圈隔膜30具有多孔状离子穿透涂层33；可仅有一圈负极片10的拐角区的活性物质涂层增厚。在另一个例子中，每圈隔膜30均具有多孔状离子穿透涂层33；每圈负极片10的拐角区的活性物质涂层均增厚。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种卷芯，其特征在于，所述卷芯由正极片、隔膜和负极片卷绕而成，其中，所述隔膜位于所述正极片与所述负极片之间；所述卷芯分为两个平直区和两个拐角区，两个所述平直区相互平行布置，一个所述拐角区连接在两个所述平直区的一端之间，另一个拐角区连接在两个所述平直区的另一端之间；

其中，所述隔膜在所述拐角区处的表面涂布有多孔状离子穿透涂层。

2.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述隔膜在所述拐角区处的两面均有多孔状离子穿透涂层。

3.根据权利要求2所述的卷芯，其特征在于，在位于所述隔膜两面的多孔状离子穿透涂层中，位于所述隔膜朝向所述负极片一面的多孔状离子穿透涂层的厚度大于位于所述隔膜朝向所述正极片一面的多孔状离子穿透涂层的厚度。

4.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述隔膜在所述拐角区处的孔隙率小于其在所述平直区处的孔隙率。

5.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，位于所述隔膜一面的多孔状离子穿透涂层的厚度为5-7μm；从所述拐角区的中心至所述拐角区与两个所述平直区连接的部位的方向，所述隔膜上的多孔状离子穿透涂层的厚度逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，多孔状离子穿透涂层由导电材料制成。

7.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述负极片表面的活性物质涂层在所述拐角区处的厚度大于其所述平直区处的厚度。

8.根据权利要求7所述的卷芯，其特征在于，所述负极片表面的活性物质涂层在所述拐角区处的厚度为其所述平直区处的厚度的1.05～1.1倍；从所述拐角区的中心至所述拐角区与两个所述平直区连接的部位的方向，所述负极片表面活性物质涂层的厚度逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的卷芯，其特征在于，多孔状离子穿透涂层的材质与所述负极片表面的活性物质涂层的材质相同。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的卷芯。