WO2018121133A1 - 一种卷绕式电芯 - Google Patents

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Abstract

一种卷绕式电芯，该电芯（1）包括由第一极片（10）、第一隔膜（30）、第二极片（20）、第二隔膜（40）的起始端叠置并卷绕而成的扁平状电芯，第一极耳（50）和第二极耳（60）均位于膜片的凹槽内；第二外层膜片（202）和第二内层膜片（203）的起始端均与第二集流体（201）的起始端齐平，第一外层膜片（102）起始端与第一集流体（101）的起始端齐平；在第一集流体（101）朝向电芯中心的面上设置有第一头部段（106），第一头部段（106）的起始端与所述第一集流体（101）齐平。该卷绕式电芯结构不仅提升了电芯的能量密度，还减轻了第一极片（10）头部单面区的打卷和膜片脱落，提高的电芯性能一致性。

Description

一种卷绕式电芯 技术领域
本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种卷绕式电芯。
背景技术
目前市场上广泛应用的二次电池，都由二次电池的电芯和外壳组成。其中，电芯为活性部件，一般由正极极片、负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔膜层叠或者卷绕而成。正极片包括正极集流体及涂覆在正极集流体表面的正极活性物质；负极片包括负极集流体及涂覆在负极集流体表面的负极活性物质。
随着二次电芯商业化的发展，市场对电芯的能量密度要求越来越高，目前传统卷绕结构方式，如图1所示，极耳焊接在空箔区域，其厚度占整体电芯的厚度比例比较大，严重降低电芯的能量密度。
针对现有技术的缺陷，特提出本申请。
发明内容
本申请的发明目的在于提出一种卷绕式电芯。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种卷绕式电芯，包括由第一极片、第一隔膜、第二极片、第二隔膜的起始端叠置并卷绕而成的扁平状电芯，所述第一极片上连接有第一极耳，所述第二极片上连接有第二极耳；
所述第一极片第一次发生弯折的位点为第一弯折处；所述第一极片第二次发生弯折的位点为第二弯折处；所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体相对两表面的第一外层膜片和第一内层膜片，所述第一外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第一内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体相对两表面的第二外层膜片和第二内层膜片，所述第二外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第二内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
所述第二外层膜片和/或所述第二内层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽内；所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内；
所述第二极片的起始端位于所述第一弯折处与所述第二弯折处之间；第二外层膜片和第二内层膜片的起始端均与所述第二集流体的起始端齐平；
所述第一外层膜片起始端与第一集流体的起始端齐平；在所述第一集流体朝向电芯中心的面上设置有第一头部段，所述第一头部段的起始端与所述第一集流体齐平。
优选的，在所述卷绕式电芯的厚度方向上，所述第一头部段的末端位于所述第二极片的起始端周围。
优选的，所述第一内层膜片的起始端位于第二弯折处周围。
优选的，所述第一弯折处到所述第二弯折处之间所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内。
优选的，所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片最后一次发生弯折的位点为第一极片末端弯折处；
所述第二弯折处到所述第一极片末端弯折处之间的所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内。
优选的，所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片最后一次发生弯折的位点为第一极片末端弯折处；所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片的末端为第一膜片末端；
所述第一极片末端弯折处到所述第一膜片末端之间的所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片中设有露出空白集流体的凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内。
优选的，所述扁平状电芯厚度方向上，所述卷绕式电芯最内侧连续重叠的所述第一隔膜和所述第二隔膜之和不超过两层。
优选的，所述卷绕式电芯末端设置有一段仅由所述第一隔膜和/或所述第二隔膜构成的隔膜收尾段。
优选的，所述卷绕式电芯的外周面由所述第一隔膜和/或所述第二隔膜构成。
优选的，所述第二极片至少在位于所述卷绕式电芯的最外半圈的部分为第二空箔区，所述第二极片上与所述第二空箔区朝向电芯中心的面直接相对的部分包括第二单面涂覆区。
优选的，所述第二极片至少在位于所述卷绕式电芯的最外半圈的部分为第二空箔区，所述第一极片上与所述第二空箔区背离电芯中心的面直接相对的部分包括第一空箔区。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请两个极耳均嵌入膜片凹槽中，提升电芯的能量密度；通过增加第一头部段，减轻第一极片头部单面区的打卷和膜片脱落，提高的电芯性能一致性。
附图说明
图1为背景技术中卷绕式电芯结构示意图；
图2为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图3为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图4为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图5为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图6为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图7为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
图8为本申请某一具体实施方式中的卷绕式电芯结构示意图；
1-卷绕式电芯；
10-第一极片；
101-第一集流体；
102-第一外层膜片；
103-第一内层膜片；
104-第一弯折处；
105-第二弯折处；
106-第一头部段；
107-第一极片末端弯折处；
108-第一空箔区；
20-第二极片；
201-第二集流体；
202-第二外层膜片；
203-第二内层膜片；
204-第二空箔区；
205-第二单面涂覆区；
30-第一隔膜；
40-第二隔膜；
50-第一极耳；
60-第二极耳；
70-隔膜收尾段。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请涉及一种卷绕式电芯1，如图2所示包括由第一极片10、第一隔膜30、第二极片20、第二隔膜40的起始端叠置并卷绕而成的扁平状电芯，第一极片10上连接有第一极耳50，第二极片20上连接有第二极耳60；第一极片10第一次发生弯折的位点为第一弯折处104；第一极片10第二次发生弯折的位点为第二弯折处105；
第一极片10包括第一集流体101和设置于第一集流体101相对两表面的第一外层膜片102和第一内层膜片103，第一外层膜片102设置于背离电芯中心的面上，第一内层膜片103设置于朝向电芯中心的面上；第一外层膜片102和/或第一内层膜片103中设有露出空白集流体的第一凹槽(图中未示出)，第一极耳50位于第一凹槽内；
第二极片20包括第二集流体201和设置于第二集流体201相对两表面的第二外层膜片202和第二内层膜片203，第二外层膜片202设置于背离电芯中心的面上，第二内层膜片203设置于朝向电芯中心的面上；第二外层膜片202和/或第二内层膜片203中设有露出空白集流体的第二凹槽(图中未示出)，第二极耳60位于第二凹槽内；
本申请两个极耳均嵌入膜片凹槽中，提升电芯的能量密度。
在本申请实施例中，第二外层膜片202和第二内层膜片203的起始端均与 第二集流体201的起始端齐平，从而可最大限度提高电芯的能量密度，并减少毛刺。
在本申请实施例中，第二极片20的起始端位于第一弯折处104与第二弯折处105之间。
第一外层膜片102起始端与第一集流体101的起始端齐平，并在第一集流体101朝向电芯中心的面上设置有第一头部段106，第一头部段106的起始端与第一集流体101齐平，从而在第一集流体101的头部形成双面膜片区，从而减轻第一极片10头部单面区的打卷和膜片脱落，提高的电芯性能一致性。优选的，第一头部段106可选用第一极片的活性材料制备，也可采用其他与电芯材料不反应的惰性材料制备。
在本申请实施例中，在卷绕式电芯的厚度方向上，第一头部段106的末端位于第二极片20的起始端周围，并优选与第二极片20的起始端齐平，从而不增加电芯厚度，不影响电芯的能量密度。
在本申请实施例中，第一内层膜片103的起始端位于第二弯折处105周围。本申请第一极片10的头部为单面涂覆的，单面涂覆区位于卷绕式电芯的最内侧。
在本申请实施例中，如图2和图3所示，第一极耳50可位于第一极片10的头部，从而可在一定程度上减少极化；第一弯折处104到第二弯折处105之间第一外层膜片102中设有露出空白集流体的第一凹槽(图中未示出)，第一极耳50位于第一凹槽内。
在本申请实施例中，如图4所示，第一极耳50可位于第一极片10的中部，从而可在一定程度上减少极化；具体的，第一内层膜片103最后一次发生弯折的位点为第一极片末端弯折处107；第二弯折处105到第一极片末端弯折处107之间的第一外层膜片102中设有露出空白集流体的第一凹槽，第一极耳50位于第一凹槽(图中未示出)内。同样的，也可在第一内层膜片103设有露出空白集流体的凹槽。
在本申请实施例中，如图5所示，第一极耳50可位于第一极片10的尾部，从而可在一定程度上减少极化；第一内层膜片103最后一次发生弯折的位点为第一极片10末端弯折处107，第一内层膜片103的末端为第一膜片末端；第一极片10末端弯折处107到第一膜片末端之间的第一外层膜片102中设有露出空白集流体的凹槽，第一极耳50位于第一凹槽(图中未示出)内。同样的， 也可在第一内层膜片103设有露出空白集流体的凹槽。
在本申请实施例中，如图3～图5所示，在扁平状电芯厚度方向上(T-T’方向)，卷绕式电芯最内侧连续重叠的第一隔膜30和第二隔膜40之和不超过两层。从而进一步减小了电芯的厚度，提高了电芯的能量密度。
在本申请实施例中，为了提高裸电芯和包装袋之间的粘接，改善抗跌落性能，卷绕式电芯末端设置有一段仅由第一隔膜30和第二隔膜40构成的隔膜收尾段70，如图6所示，从而增加裸电芯外侧面和包装袋之间的摩擦力，有利于改善电池的抗跌性能。其中，隔膜收尾段70可由第一隔膜30或第二隔膜40构成。
在本申请实施例中，如图7所示，为了进一步提高裸电芯和包装袋之间的粘接，卷绕式电芯的外周面述第一隔膜30和第二隔膜40构成，从而最大限度的增加了裸电芯外侧面和包装袋之间的摩擦力，有利于改善电池的抗跌性能。其中，电芯的外周面可由第一隔膜30或第二隔膜40构成。
在本申请实施例中，如图2～6所示，为了提高电芯的抗滥用性能，第二极片20至少在位于卷绕式电芯的最外半圈的部分为第二空箔区204，第二极片20上与第二空箔区204朝向电芯中心的面直接相对的部分包括第二单面涂覆区205。在电芯的厚度方向上，第一极片10的末端与第二极片20上第二空箔区204的起始位点基本齐平。即该马甲由第二极片20上的第二空箔区204以及第二单面涂覆区205形成。第二空箔区204可围绕电芯半圈，从而在电芯的厚度方向的一侧形成马甲区；也可围绕电芯一整圈，从而在电芯的厚度方向的两侧都形成马甲区；当电芯遭到滥用时，马甲区可以优先发生短路，而避免燃烧或爆炸等安全问题，从而提高了电芯的安全性。
在本申请实施例中，如图8所示，为了提高电芯的抗滥用性能，第二极片20至少在位于卷绕式电芯的最外半圈的部分为第二空箔区204，第一极片10上与第二空箔区204背离电芯中心的面直接相对的部分包括第一空箔区108。即该马甲由第二极片20上的空箔区与第一极片10上的空箔区形成。同样的，第二空箔区204可围绕电芯半圈，从而在电芯的厚度方向的一侧形成马甲区；也可围绕电芯一整圈，从而在电芯的厚度方向的两侧都形成马甲区。
当在电芯的厚度方向的相对两侧都形成马甲区时，还平衡了电芯两侧卷曲部分的厚度，从而使电芯的平整度更好，可改善电芯变形。
进一步优选的，在本申请实施例中，极耳可与集流体一体形成，例如，极 耳直接由集流体切割而成。或，极耳单独形成并固定于对应的空白集流体，或者极耳固定于极片的凹槽处的空白集流体上。进一步优选的，第一极耳50与第一集流体101的焊接后最大厚度小于或等于第一极耳50和第一集流体101的厚度之和的1.5倍；和/或，第二极耳60与第二集流体201的焊接后最大厚度小于或等于第二极耳60和第二集流体201的厚度之和的1.5倍。从而使得极耳结构的厚度适宜，避免因极耳结构的厚度过大而造成的焊接电阻过大的缺陷，提高电芯的内部对称性，增加了极耳结构的可靠性，从而避免变形，提升了电池的整体性能。
在本申请实施例中的上述卷绕式电芯1中，第一极片10为阴极极片，第二极片20为阳极极片；或，第一极片10为阳极极片，第二极片20为阴极极片。优选的，第一极片10为阳极极片。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

  1. 一种卷绕式电芯，所述卷绕式电芯包括由第一极片、第一隔膜、第二极片、第二隔膜的起始端叠置并卷绕而成的扁平状电芯，所述第一极片上连接有第一极耳，所述第二极片上连接有第二极耳；其特征在于，
    所述第一极片第一次发生弯折的位点为第一弯折处；所述第一极片第二次发生弯折的位点为第二弯折处；所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体相对两表面的第一外层膜片和第一内层膜片，所述第一外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第一内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体相对两表面的第二外层膜片和第二内层膜片，所述第二外层膜片设置于背离电芯中心的面上，所述第二内层膜片设置于朝向电芯中心的面上；
    所述第二外层膜片和/或所述第二内层膜片中设有露出空白集流体的第二凹槽，所述第二极耳位于所述第二凹槽内；所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内；
    所述第二极片的起始端位于所述第一弯折处与所述第二弯折处之间；第二外层膜片和第二内层膜片的起始端均与所述第二集流体的起始端齐平；
    所述第一外层膜片起始端与所述第一集流体的起始端齐平；在所述第一集流体朝向电芯中心的面上设置有第一头部段，所述第一头部段的起始端与所述第一集流体齐平。
  2. 根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，在所述卷绕式电芯的厚度方向上，所述第一头部段的末端位于所述第二极片的起始端周围。
  3. 根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一内层膜片的起始端位于第二弯折处周围。
  4. 根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一弯折处到所述第二弯折处之间所述第一外层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内。
  5. 根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片最后一次发生弯折的位点为第一极片末端弯折处；
    所述第二弯折处到所述第一极片末端弯折处之间的所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片中设有露出空白集流体的第一凹槽，所述第一极耳位于所 述第一凹槽内。
  6. 根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片最后一次发生弯折的位点为第一极片末端弯折处，所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片的末端为第一膜片末端；
    所述第一极片末端弯折处到所述第一膜片末端之间的所述第一外层膜片和/或所述第一内层膜片中设有露出空白集流体的凹槽，所述第一极耳位于所述第一凹槽内。
  7. 根据权利要求1～6任一权利要求所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述扁平状电芯厚度方向上，所述卷绕式电芯最内侧连续重叠的所述第一隔膜和所述第二隔膜之和不超过两层。
  8. 根据权利要求1～6任一权利要求所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯末端设置有一段仅由所述第一隔膜和/或所述第二隔膜构成的隔膜收尾段。
  9. 根据权利要求1～6任一权利要求所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯的外周面由所述第一隔膜和/或所述第二隔膜构成。
  10. 根据权利要求1～6任一权利要求所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片至少在位于所述卷绕式电芯的最外半圈的部分为第二空箔区，所述第二极片上与所述第二空箔区朝向电芯中心的面直接相对的部分包括第二单面涂覆区。
  11. 根据权利要求1～6任一权利要求所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二极片至少在位于所述卷绕式电芯的最外半圈的部分为第二空箔区，所述第一极片上与所述第二空箔区背离电芯中心的面直接相对的部分包括第一空箔区。
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