CN223539627U - 卷绕式电芯、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕式电芯、电池单体、电池及用电设备，涉及电池技术领域，其中，该卷绕式电芯包括电极组件，该电极组件包括本体部与电极引出部，本体部以第一轴线为转轴卷绕设置；电极引出部与本体部连接并包括正极端子与负极端子，正极端子与负极端子间隔设置，并设置在本体部沿平行于第一轴线的方向的同一端。本实用新型技术方案提供的卷绕式电芯、电池单体、电池及用电设备，旨在提升卷绕式电芯的能量密度。

Description

卷绕式电芯、电池单体、电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种卷绕式电芯、电池单体、电池及用电设备。

背景技术

卷绕式电芯是通过将正极极片、负极极片以及隔离膜交错堆叠后，通过卷绕的方式形成的。传统的卷绕式电芯通常采用的全极耳的设置方式，即电芯的正极极耳与负极极耳分别设置在两端，通过揉平后分别作为正极与负极。

然而，这样的设置方式势必在两端的极耳揉平处增加电芯的结构尺寸，降低了电芯应用于电池单体时的空间利用率，不利于能量密度的提升。

因此，亟需设计一种新的卷绕式电芯解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种卷绕式电芯、电池单体、电池及用电设备，旨在提升卷绕式电芯的能量密度。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出了一种卷绕式电芯，该卷绕式电芯包括电极组件，电极组件包括本体部与电极引出部，其中，本体部以第一轴线为转轴卷绕设置；电极引出部与本体部连接并包括正极端子与负极端子，正极端子与负极端子间隔设置，并设置在本体部沿第一方向的同一端，第一方向平行于第一轴线。

在一些实施例中，卷绕式电芯还包括两个集流盘，两个集流盘分别与正极端子与负极端子连接。

在一些实施例中，集流盘包括焊接部与金属引带，电极引出部沿第一方向向焊接部的投影落在焊接部上，金属引带与焊接部连接并用于与极柱连接。

在一些实施例中，卷绕式电芯还包括绝缘件，绝缘件将焊接部包覆。

在一些实施例中，绝缘件包括主体部、凹槽及通槽，主体部与焊接部连接并设置在焊接部背离电极引出部的一端，凹槽设置在主体部靠近焊接部的一端，通槽沿第一方向贯通主体部；焊接部卡设于凹槽，且金属引带用于穿过通槽后与极柱连接。

在一些实施例中，集流盘与绝缘件在垂直于第一方向的截面形状均呈扇形。

在一些实施例中，集流盘在垂直于第一方向的截面中的圆心角大小与绝缘件在垂直于第一方向的截面中的圆心角大小均为a，且90°<a<120°。

本实用新型实施例还提供了一种电池单体，该电池单体包括外壳、端盖、以及如前述任一实施例提供的卷绕式电芯；其中，外壳与端盖共同围成容纳空间，端盖设置有用于与用电设备连接的正极极柱与负极极柱，卷绕式电芯容纳于容纳空间，且正极端子与正极极柱连接，负极端子与负极极柱连接。

本实用新型实施例还提供了一种电池，包括如前述任一实施例提供的电池单体。

本实用新型实施例还提供了一种用电设备，包括如前述任一实施例提供的电池，电池用于提供电能。

本实用新型的技术方案通过将正极端子与负极端子设置在本体部沿第一方向的同一端，可以减少卷绕式电芯在第一方向上的结构尺寸，有利于提升实际起到充电与放电功能的本体部的设计尺寸，进而有利于提升卷绕式电芯的能量密度；同时，通过将正极端子与负极端子设置在本体部沿第一方向的同一端，使得电解液可以经本体部背离正极端子与负极端子的一端进行浸润，提升电解液的浸润效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的卷绕式电芯的立体结构示意图；

图2是图1所示的卷绕式电芯的A部分放大图；

图3是本实用新型提供的卷绕式电芯中正负极片的极耳揉平后的立体结构示意图；

图4是本实用新型提供的卷绕式电芯中绝缘件一个角度的结构示意图；

图5是本实用新型提供的卷绕式电芯中绝缘件另一个角度的结构示意图；

图6是本实用新型提供的卷绕式电芯的正极极片与负极极片在经过模切后形成带有极耳的极片的结构示意图；

图7是本实用新型提供的电池单体的立体结构示意图。

附图标号说明：

1000、电池单体；200、外壳；300、端盖；301、正极极柱；302、负极极柱；

100、卷绕式电芯；10、电极组件；11、本体部；12、电极引出部；121、正极端子；122、负极端子；20、集流盘；21、焊接部；22、金属引带；30、绝缘件；31、主体部；32、凹槽；33、通槽；

O、第一轴线；X、第一方向。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作出创造性劳动的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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

卷绕式电芯是通过将正极极片、负极极片以及隔离膜交错堆叠后，通过卷绕的方式形成的。传统的卷绕式电芯通常采用的全极耳的设置方式，即电芯的正极极耳与负极极耳分别设置在两端，通过揉平后分别作为正极与负极。

然而，这样的设置方式势必在两端的极耳揉平处增加电芯的结构尺寸，降低了电芯应用于电池单体时的空间利用率，不利于能量密度的提升；同时，由于在电芯的两端均采用揉平的方式处理极耳，使得电芯两端的密封性能较高，在电解液的浸润阶段会增加电解液浸润电芯内部极片的效率，容易出现电解液浸润不均或者电解液浸润不够的现象。

基于此，发明人提供了一种新的卷绕式电芯，旨在通过将卷绕式电芯的正负极极耳设置在电极组件的同一端，以减少卷绕式电芯的结构尺寸，进而有利于提升卷绕式电芯的能量密度；同时，电解液也可以由未设置极耳的一端浸润极片，如此在极大程度上提升了电解液的浸润效率。

请结合参阅图1至图6，本实用新型实施例提出了一种卷绕式电芯100，该卷绕式电芯100包括电极组件10，该电极组件10包括本体部11与电极引出部12，其中，本体部11以第一轴线O为转轴卷绕设置；电极引出部12与本体部11连接并包括正极端子121与负极端子122，正极端子121与负极端子122间隔设置，并设置在本体部11沿第一方向X的同一端，第一方向X平行于第一轴线O。

卷绕式电芯100是一种通过将正极极片、负极极片和隔离膜交错叠设后，通过卷绕的方式形成圆柱形或方柱形的电池芯体结构，卷绕式电芯100因其具有高能量密度、高循环寿命和易于组装等特点，在移动设备和电动汽车等领域得到了广泛的应用。

电极组件10包括本体部11与电极引出部12，其中，本体部11为卷绕式电芯100中实际用于释放或存储电能的组件。在本实用新型的这些实施例中，可以设置本体部11包括正极极片、负极极片以及隔离膜，正极极片与负极极片沿垂直于第一轴线的方向交错设置，隔离膜设置在相邻正极极片与负极极片之间，如此，在电解液浸润后，电子可以穿过隔离膜在正极极片与负极极片之间移动，进而实现充电与放电。

本体部11以第一轴线O为转轴卷绕设置，其中，第一轴线O为一条虚拟的轴线，指的是本体部11通过卷绕成卷绕结构，以使结构更为紧凑。

电极引出部12与本体部11连接并包括正极端子121与负极端子122，其中，电极引出部12为电传到构件，电极引出部12与本体部11连接，以用于在充电阶段将外界电能传递至本体部11，实现充电；或者用于在放电阶段将本体部11产生的电能传递至外界。

在本实用新型的这些实施例中，正极端子121用于连接前述正极极片，示例性地，正极端子121可以为前述正极极片的极耳的集合，通过揉平工序后形成；相应地，负极端子122用于连接前述负极极片，负极极片122也可以为前述负极极片的极耳的集合，通过揉平工序后形成。

在本实用新型的这些实施例中，正极端子121与负极端子122可能的成型方式为：

首先分别选取正负极极片，分别对正负极极片进行模切或激光切割，并使正负极极片中作为极耳的空箔处呈现等宽不等间距的形式，以使正负极极片在后续卷绕过程中，随着卷绕的进行卷绕厚度的增加，相同极性的极耳任然可以处于卷绕结构的同一侧位置。

对极耳成型好的正负极极片进行卷绕，并使正极极片的极耳与负极极耳的极耳位于同一端。需要说明的是，由于正极极片的极耳与负极极片的极耳位于同一端，在前述对正负极极片进行模切时，需要控制正负极极片的极耳存在错位，以在后续卷绕过程中，正极极片的多个极耳可以相互接触，负极极片的多个极耳可以相互接触，且正极极耳与负极极耳在垂直于第一方向X的环状截面上间隔设置。

分别对正极极片与负极极片的极耳进行揉平处理，以使正极极片的多个极耳形成正极端子121，使负极极片的多个极耳形成负极端子122。

在本实用新型的这些实施例中，相较于传统技术的两端全极耳的结构，本实用新型通过将正极端子121与负极端子122设置在本体部11沿第一方向X的同一端，可以减少卷绕式电芯100在第一方向X上的结构尺寸，有利于提升实际起到充电与放电功能的本体部11的设计尺寸，进而有利于提升卷绕式电芯100的能量密度；同时，通过将正极端子121与负极端子122设置在本体部11沿第一方向X的同一端，使得电解液可以经本体部11背离正极端子121与负极端子122的一端进行浸润，提升电解液的浸润效率。

在一些实施例中，卷绕式电芯100还包括两个集流盘20，两个集流盘20分别与正极端子121与负极端子122连接。

集流盘20的作用在于导电，使电极组件10能够与外界电性连接进而实现充电或放电。

在本实用新型的这些实施例中，设置集流盘20的数量为两个，以利用两个集流盘20分别与正极端子121及负极端子122连接。其中，集流盘20与正极端子121的连接，可能的实施方式是，在正极极片的多个极耳通过揉平形成正极端子121后，通过一个集流盘20与正极端子121焊接，以提升集流盘20与正极端子121的结构一致性，进而提升电流传输效率。集流盘20与负极端子122的连接情况类似，在此不再赘述。

在本实用新型的一些实施例中，集流盘20与正极端子121或负极端子的连接，也可以通过装配结构将集流盘20与正极端子121或负极端子122抵紧，以实现电流的导通。

在一些实施例中，集流盘20包括焊接部21与金属引带22，电极引出部12沿第一方向X向焊接部21的投影落在焊接部21上，金属引带22与焊接部21连接并用于与极柱连接。

焊接部21的作用在于与正极端子121或负极端子122焊接，以形成结构一致性更高的电流导通结构。

金属引带22的作用在于与极柱焊接，以将正极端子121或负极端子122通过极柱与外界用电设备或电源连接。在本实用新型的这些实施例中，通过金属引带22将与正极端子121或负极端子122焊接完成后的焊接部21与极柱连接，因金属引带22具有一定的柔韧性，在安装过程中可以通过弯曲或弯折适应不同电池壳体的结构。

电极引出部12沿第一方向X向焊接部21的投影落在焊接部21上，旨在提升电极引出部12与焊接部21之间的接触面积，进而提升电极引出部12与焊接部21在进行电流传导过程中的过流效果，提升卷绕式电芯100在工作过程中的充电或放电效率。

金属引带22与焊接部21连接并用于与极柱连接，其中，金属引带22与焊接部21连接，可能的实施方式是，金属引带22的一端与焊接部21焊接固定，或者，在一些实施例中，也可以设置金属引带22与焊接部21一体成型。

金属引带22与极柱连接，可能的实施方式是，金属引带22与极柱焊接，以提升金属引带22与极柱之间的连接稳定性；或者，在一些实施例中，也可以设置金属引带22与极柱之间通过螺钉等外部连接件实现可拆卸连接，以降低后续维修或更换的难度，有利于进一步提升效率。

在一些实施例中，卷绕式电芯100还包括绝缘件30，绝缘件30将焊接部21包覆。

绝缘件30的作用在于提升焊接部21的绝缘密封性能，在卷绕式电芯100装配至壳体后，一方面可以降低焊接部21与水汽接触的概率，进而降低外界水汽在焊接部21位置冷却凝结成水滴，进而造成电极组件10内部短路的风险；另一方面也可以降低焊接部21在输送或使用过程中，与壳体接触短路的风险，进一步提升了卷绕式电芯100的结构稳定性与可靠性。

绝缘件30将焊接部21包覆，可能的实施方式是，绝缘件30的主体结构设置在焊接部21背离本体部11的一端，同时，绝缘件30还存在部分结构设置于焊接部21沿垂直于第一方向X的侧边位置，如此一来，焊接部21靠近本体部11的一端与本体部11接触，同时，绝缘件30在焊接部21背离本体部11的一端以及垂直于第一方向X的侧边位置与焊接部21接触，共同配合提升了焊接部21的绝缘性能。

在一些实施例中，绝缘件30包括主体部31、凹槽32及通槽33，主体部31与焊接部21连接并设置在焊接部21背离电极引出部12的一端，凹槽32设置在主体部31靠近焊接部21的一端，通槽33沿第一方向X贯通主体部31；焊接部21卡设于凹槽32，且金属引带22用于穿过通槽33后与极柱连接。

主体部31与焊接部21连接，可能的事实方式是，主体部31通过胶粘的方式与焊接部21之间固定连接，以提升主体部31与焊接部21之间的连接稳定性，提升卷绕式电芯100在输送过程中或跌落时的结构稳定性。

主体部31设置在焊接部21背离电极引出部12的一端，以提升焊接部21在该端的密封与绝缘性能。

凹槽32的作用在于将焊接部21包覆，也即在卷绕式电芯100的组装过程中，在焊接部21与正极端子121或负极端子122焊接完成后，可以将凹槽32对准焊接部21后将焊接部21覆盖，此时，凹槽32的槽壁位于焊接部21的周缘，以将焊接部21的侧边包覆，如此降低焊接部21与其他构件接触的概率，提升焊接部21的绝缘性能。

通槽33沿第一方向X贯通主体部31，如此一来，在绝缘件30的安装过程中，可以将金属引带22沿第一方向X穿过通槽33，使得绝缘件30在为焊接部21提供绝缘的同时，减少对集流盘20的电传导功能的影响，提升了卷绕式电芯100电传导的可靠性。

在一些实施例中，集流盘20与绝缘件30在垂直于第一方向X的截面形状均呈扇形。

集流盘20在垂直于第一方向X的截面形状呈扇形，旨在覆盖正极极片的全部极耳或者负极极片的全部极耳。

在本实用新型的这些实施例中，在对极片组进行卷绕的过程中，正极极片的多个极耳在卷绕过程中难免存在误差，使得多个正极极片的极耳在揉平时呈现类似于扇形的结构，负极极片情况相同。如此，可以利用集流盘20将揉平后的多个正极极耳或多个负极极耳覆盖，提升卷绕式电芯100的导电性能。

绝缘件30的形状与集流盘20匹配且在第一方向X的投影略大于集流盘20在第一方向X的投影，以更好地对焊接部21进行包覆，提升焊接部21的绝缘性能。

在一些实施例中，集流盘20在垂直于第一方向X的截面中的圆心角大小与绝缘件30在垂直于第一方向X的截面中的圆心角大小均为a，且90°<a<120°。

在本实用新型的这些实施例中，通过设置90°<a<120°，即集流盘20在垂直于第一方向X的截面中的圆心角大于90°并小于120°。其中，通过设置集流盘20在垂直于第一方向X的截面中的圆心角大于90°，旨在提升极耳卷绕-揉平工序中的容错，降低生产精度需求；通过设置集流盘20在垂直于第一方向X的截面中的圆心角小于120°，可以提升正极端子121与负极端子122之间的绝缘性能，即在呈扇形的正极端子121与负极端子122之间设置两块空白区域，降低二者短接的可能性，进一步提升了卷绕式电芯100的可靠性。

请结合参阅图1至图7，本实用新型实施例还提供了一种电池单体1000，该电池单体1000包括外壳200、端盖300、以及如前述任一实施例提供的卷绕式电芯100；其中，外壳200与端盖300共同围成容纳空间，端盖300设置有用于与用电设备连接的正极极柱301与负极极柱302，卷绕式电芯100容纳于容纳空间，且正极端子121与正极极柱301连接，负极端子122与负极极柱302连接。

外壳200与端盖300为电池单体1000的外部结构件，以用于形成密封且稳定的工作环境。在电池单体1000的生产过程中，可以首先将卷绕式电芯100放入外壳200中，再将与正极端子121连接的集流盘20的金属引带22与正极极柱301焊接固定、将与负极端子122连接的集流盘20的金属引带22与负极极柱302焊接固定，最后将端盖300与外壳200连接，注入电解液后形成一个电池单体1000。

本实用新型实施例还提供了一种电池，包括如前述任一实施例提供的电池单体1000。

本实用新型实施例还提供了一种用电设备，包括如前述任一实施例提供的电池，电池用于提供电能。

以上所述仅为本实用新型的示例性的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种卷绕式电芯，其特征在于，包括电极组件，所述电极组件包括：

本体部，以第一轴线为转轴卷绕设置；

电极引出部，与所述本体部连接并包括正极端子与负极端子，所述正极端子与所述负极端子间隔设置，并设置在所述本体部沿第一方向的同一端，所述第一方向平行于所述第一轴线。

2.如权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯还包括两个集流盘，两个所述集流盘分别与所述正极端子与所述负极端子连接。

3.如权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述集流盘包括焊接部与金属引带，所述电极引出部沿第一方向向所述焊接部的投影落在所述焊接部上，所述金属引带与所述焊接部连接并用于与极柱连接。

4.如权利要求3所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯还包括绝缘件，所述绝缘件将所述焊接部包覆。

5.如权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述绝缘件包括主体部、凹槽及通槽，所述主体部与所述焊接部连接并设置在所述焊接部背离所述电极引出部的一端，所述凹槽设置在所述主体部靠近所述焊接部的一端，所述通槽沿所述第一方向贯通所述主体部；

所述焊接部卡设于所述凹槽，且所述金属引带用于穿过所述通槽后与极柱连接。

6.如权利要求4所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述集流盘与所述绝缘件在垂直于所述第一方向的截面形状均呈扇形。

7.如权利要求6所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述集流盘在垂直于所述第一方向的截面中的圆心角大小与所述绝缘件在垂直于所述第一方向的截面中的圆心角大小均为a，且90°<a<120°。

8.一种电池单体，其特征在于，包括外壳、端盖、以及如权利要求1至7任一项所述的卷绕式电芯；

所述外壳与端盖共同围成容纳空间，所述端盖设置有用于与用电设备连接的正极极柱与负极极柱，所述卷绕式电芯容纳于所述容纳空间，且所述正极端子与所述正极极柱连接，所述负极端子与所述负极极柱连接。

9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池单体。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池，所述电池用于提供电能。