卷繞式電芯的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種卷繞式電芯，卷繞式電芯包括：第一極片，具有第一集流體和涂覆在第一集流體表面上的第一活性物質(zhì)層；第二極片，具有第二集流體和涂覆在第二集流體表面上的第二活性物質(zhì)層，且第二極片的第二卷繞起始端處于第一極片的第一卷繞起始端的厚度方向的內(nèi)側(cè)；隔離膜，設(shè)置于第一極片和第二極片之間，以將第一極片和第二極片隔離開；第一極耳，與第一集流體電連接；第二極耳，與第二集流體電連接。在長度方向上，隔離膜的第三卷繞起始端位于第二極片的第二卷繞起始端的外側(cè)，沿遠(yuǎn)離第二卷繞起始端的第二端部的方向延伸且不回折。本實(shí)用新型的卷繞式電芯能減少隔離膜的使用量，降低卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。
【專利說明】
卷繞式電芯
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種卷繞式電芯。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰離子電芯商業(yè)化的發(fā)展，市場對其能量密度和機(jī)械濫用性能的要求越來越高。參照圖1，常規(guī)的卷繞式電芯的頭部的空白正極集流體IlKAl foil，鋁箔)短于負(fù)極集流體211(Cu foil，銅箔)，導(dǎo)致卷繞式電芯的內(nèi)部需要空卷一層隔離膜，造成隔離膜的浪費(fèi)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種卷繞式電芯，其能減少隔離膜的使用量，并降低卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種卷繞式電芯，其包括:第一極片，具有第一集流體和涂覆在第一集流體表面上的第一活性物質(zhì)層;第二極片，具有第二集流體和涂覆在第二集流體表面上的第二活性物質(zhì)層，且第二極片的第二卷繞起始端處于第一極片的第一卷繞起始端的厚度方向的內(nèi)側(cè);隔離膜，設(shè)置于第一極片和第二極片之間，以將第一極片和第二極片隔離開;第一極耳，與第一集流體電連接;第二極耳，與第二集流體電連接。其中，在長度方向上，隔離膜的第三卷繞起始端位于第二極片的第二卷繞起始端的外側(cè)，并沿遠(yuǎn)離第二卷繞起始端的第二端部的方向延伸且不回折。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0006]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯中，由于隔離膜的第三卷繞起始端沿遠(yuǎn)離第二卷繞起始端的第二端部的方向延伸且不回折，從而無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣大長度回卷，從而降低隔離膜的使用量，降低成本。另外，隔離膜的第三卷繞起始端的延伸方式能夠避免第三卷繞起始端在厚度方向上與第二卷繞起始端重疊，從而降低卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。同時，本實(shí)用新型的卷繞式電芯可以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0007]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的卷繞式電芯及卷針的示意圖；
[0008]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯及卷針的一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始端、第二卷繞起始端、第三卷繞起始端均用虛框指示出；
[0009]圖3為圖2的卷繞式電芯的一實(shí)施例的示意圖；
[0010]圖4為圖2的卷繞式電芯的另一實(shí)施例的示意圖；
[0011]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯及卷針的另一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始端、第二卷繞起始端、第三卷繞起始端均用虛框指示出；
[0012]圖6為圖5的卷繞式電芯的示意圖；
[0013]圖7為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的又一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始端、第二卷繞起始端、第三卷繞起始端均用虛框指示出；
[0014]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的形成第一極耳的一實(shí)施例的示意圖，其中為了清楚起見，第一集流體上未涉及第一活性物質(zhì)層；
[0015]圖9為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的形成第一極耳的另一實(shí)施例的示意圖，其中為了清楚起見，第一集流體上未涉及第一活性物質(zhì)層；
[0016]圖10為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的形成第二極耳的一實(shí)施例的示意圖，其中為了清楚起見，第二集流體上未涉及第二活性物質(zhì)層；
[0017]圖11為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的形成第二極耳的另一實(shí)施例的示意圖，其中為了清楚起見，第二集流體上未涉及第二活性物質(zhì)層。
[0018]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0019]I第一極片Ell第一端部
[0020]11第一集流體E2第二卷繞起始端
[0021]111空白第一集流體 E21第二端部
[0022]12第一活性物質(zhì)層 E3第三卷繞起始端
[0023]13第一凹槽C弧形部分
[0024]2第二極片SI第一卷針
[0025]21第二集流體SI I第一端面
[0026]211空白第二集流體 S12第一側(cè)面
[0027]22第二活性物質(zhì)層 S2第二卷針
[0028]23第二凹槽S21第二端面
[0029]3隔離膜S22第二側(cè)面
[0030]4第一極耳G夾槽
[0031]5第二極耳L長度方向
[0032]El第一卷繞起始端 T厚度方向
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面參照附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的卷繞式電芯及卷針。
[0034]首先說明根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的卷繞式電芯。
[0035]參照圖2至圖11，根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯包括:第一極片I，具有第一集流體11和涂覆在第一集流體11表面上的第一活性物質(zhì)層12;第二極片2，具有第二集流體21和涂覆在第二集流體21表面上的第二活性物質(zhì)層22，且第二極片2的第二卷繞起始端E2處于第一極片I的第一卷繞起始端El的厚度方向T的內(nèi)側(cè);隔離膜3，設(shè)置于第一極片I和第二極片2之間，以將第一極片I和第二極片2隔離開;第一極耳4，與第一集流體11電連接;第二極耳5，與第二集流體21電連接。
[0036]其中，在長度方向L上，隔離膜3的第三卷繞起始端E3位于第二極片2的第二卷繞起始端E2的外側(cè)，并沿遠(yuǎn)離第二卷繞起始端E2的第二端部E21的方向延伸且不回折。
[0037]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯中，由于隔離膜3的第三卷繞起始端E3沿遠(yuǎn)離第二卷繞起始端E2的第二端部E21的方向延伸且不回折，從而無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣大長度回卷，從而降低隔離膜3的使用量，降低成本。另外，隔離膜3的第三卷繞起始端E3的延伸方式能夠避免第三卷繞起始端E3在厚度方向T上與第二卷繞起始端E2重疊，從而降低卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。同時，本實(shí)用新型的卷繞式電芯可以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
[0038]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，隔離膜3的第三卷繞起始端E3的長度為Imm?I Omm，優(yōu)選地，隔離膜3的第三卷繞起始端E3的長度為Imm?5_。
[0039]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖7，第二極片2圍繞第二卷繞起始端E2卷繞形成的第一個半圈為第二極片第一層，第二極片第一層與第二卷繞起始端E2彼此相對且之間設(shè)置有隔離膜3。
[0040]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖7，沿厚度方向T，隔離膜3的第三卷繞起始端E3由兩層隔離膜組成。第三卷繞起始端E3為夾持在下述的卷針的夾槽G內(nèi)的部分隔離膜，在形成的卷繞式電芯內(nèi)，第三卷繞起始端E3為兩層隔離膜，優(yōu)選地，此兩層隔離膜貼合在一起。
[0041]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極片I可以為正極極片或者負(fù)極極片，對應(yīng)地，第二極片2為負(fù)極極片或者正極極片。優(yōu)選地，第一極片I為正極極片，第二極片2為負(fù)極極片，對應(yīng)地，第一活性物質(zhì)層12為正極活性物質(zhì)層，具體可以為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰中的至少一種。第二活性物質(zhì)層22為負(fù)極活性物質(zhì)層，具體可以為碳和硅中的至少一種。
[0042]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4為一個或多個(參照圖7至圖9)。當(dāng)卷繞式電芯的第一極耳4為多個時，多個第一極耳4優(yōu)選沿厚度方向T對齊，但是，由于加工誤差，各第一極耳4的對齊位置也允許一定的偏差。
[0043]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第二極耳5為一個或多個(參照圖
7、圖10和圖11)。當(dāng)卷繞式電芯的第二極耳5為多個時，多個第二極耳5優(yōu)選沿厚度方向T對齊，但是，由于加工誤差，各第一極耳4的對齊位置也允許一定的偏差。
[0044]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一集流體11為鋁箔，第二集流體21為銅箔。
[0045]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4的厚度大于第一集流體11的厚度。這樣能夠保證第一極耳4的連接強(qiáng)度和過流截面積。
[0046]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第二極耳5的厚度大于第二集流體21的厚度。這樣能夠保證第二極耳5的連接強(qiáng)度和過流截面積。
[0047]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖6，第一極片I在第一卷繞起始端EI具有未涂覆第一活性物質(zhì)層12的空白第一集流體111;對應(yīng)地，第二極片2在第二卷繞起始端E2具有未涂覆第二活性物質(zhì)層22的空白第二集流體211。當(dāng)?shù)诙O耳5連接于空白第二集流體211時，隔離膜3的第三卷繞起始端E3的延伸方式能夠避免第三卷繞起始端E3在厚度方向T上與第二極耳5的厚度疊加，從而降低卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。
[0048]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖6，第二集流體21的與空白第一集流體111直接相對的一側(cè)未涂覆第二活性物質(zhì)層22。由于空白第一集流體111上未涂覆第一活性物質(zhì)層12，與空白第一集流體111直接相對的第二集流體21上如果涂覆上第二活性物質(zhì)層22，不但對容量沒有幫助(在空白第一集流體111和與空白第一集流體Ill直接相對的第二集流體21之間，鋰離子無法實(shí)現(xiàn)往返嵌入和脫嵌)，反而增加電芯厚度從而減小電芯能量密度，所以第二集流體21的與空白第一集流體111直接相對的一側(cè)的第二活性物質(zhì)層22可以省去，避免材料的浪費(fèi)，并且提高電芯能量密度。
[0049]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖6，第一集流體11的與空白第二集流體211直接相對的一側(cè)未涂覆第一活性物質(zhì)層12。由于空白第二集流體211上未涂覆第二活性物質(zhì)層22，與空白第二集流體211直接相對的第一集流體11上如果涂覆上第一活性物質(zhì)層12，不但對容量沒有幫助(在空白第二集流體211和與空白第二集流體211直接相對的第一集流體11之間，鋰離子無法實(shí)現(xiàn)往返嵌入和脫嵌)，反而增加電芯厚度從而減小電芯能量密度，所以第一集流體11的與空白第二集流體211直接相對的一側(cè)的第一活性物質(zhì)層12可以省去，避免材料的浪費(fèi)，并且提高電芯能量密度。
[0050]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖6，第二集流體21的與第一卷繞起始端El的第一端部El I直接相對的弧形部分C的內(nèi)側(cè)未涂覆第二活性物質(zhì)層
22。由于第二集流體21的與第一卷繞起始端El的第一端部Ell直接相對的弧形部分C的內(nèi)側(cè)沒有涂覆第一活性物質(zhì)層12的第一集流體11，如果在弧形部分C的內(nèi)側(cè)涂覆上第二活性物質(zhì)層22，不但對容量沒有幫助(在弧形部分C的內(nèi)側(cè)，鋰離子無法實(shí)現(xiàn)往返嵌入和脫嵌)，反而增加電芯厚度從而減小電芯能量密度，所以該弧形部分C的內(nèi)側(cè)的第二活性物質(zhì)層22可以省去，避免材料的浪費(fèi)，并且提高電芯能量密度。
[0051]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖4，在長度方向L上，第一卷繞起始端El的第一端部Ell超出第二卷繞起始端E2的第二端部E21，且第一極耳4的位置超出第二卷繞起始端E2的第二端部E21。這種卷繞方式能夠再次降低隔離膜3的使用量，進(jìn)而降低成本。
[0052]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖5和圖6，在長度方向L上，第二卷繞起始端E2的第二端部E21超出第一卷繞起始端El的第一端部Ell，且第二極耳5的位置超出第一卷繞起始端El的第一端部El I。
[0053]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖7，第一極片I還具有第一凹槽13，底部為露出的空白第一集流體111而周側(cè)為第一活性物質(zhì)層12;對應(yīng)地，第二極片2還具有第二凹槽23，底部為露出的空白第二集流體211而周側(cè)為第二活性物質(zhì)層22。
[0054]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4與第一集流體11一體成型。例如，參照圖8，第一極耳4直接由第一集流體11切割而成。進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖9所示，第一極耳4直接由第一集流體11切割并彎折而成。
[0055]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第二極耳5與第二集流體21—體成型。例如，參照圖10，第二極耳5直接由第二集流體21切割而成。進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖11所示，第二極耳5直接由第二集流體21切割并彎折而成。
[0056]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4單獨(dú)形成并焊接方式于對應(yīng)的空白第一集流體111。
[0057]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第二極耳5單獨(dú)形成并焊接于對應(yīng)的空白第二集流體211。
[0058]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，所述焊接為激光焊、超聲波焊接或電阻焊。
[0059]第一極耳4的形成方式優(yōu)選采用一體成型。第二極耳5的形成方式優(yōu)選采用一體成型。
[0060]其次說明根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的卷針。
[0061]參照圖2和圖5，根據(jù)本實(shí)用新型的卷針用于本實(shí)用新型第一方面所述的卷繞式電芯，所述卷針包括在長度方向L上依次放置的第一卷針SI和第二卷針S2，第一卷針SI的第一端面Sll和第二卷針S2的第二端面S21相向設(shè)置并構(gòu)成夾槽G;第一端面Sll遠(yuǎn)離第二卷繞起始端E2的一端在長度方向L上超出第一端面Sll靠近第二卷繞起始端E2的一端;對應(yīng)地，第二端面S21靠近第二卷繞起始端E2的一端在長度方向L上超出第二端面S21遠(yuǎn)離第二卷繞起始端E2的一端。
[0062]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2和圖5，第一端面Sll平行于第二端面S21。
[0063]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2和圖5，第一端面Sll相對第一卷針SI靠近所述空白第二集流體211的第一側(cè)面SI 2的夾角為160°?110° ;對應(yīng)地，第二端面S21相對第二卷針S2靠近所述空白第二集流體211的第二側(cè)面S22的夾角為20°?70。。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種卷繞式電芯，包括: 第一極片(I)，具有第一集流體(I I)和涂覆在第一集流體(I I)表面上的第一活性物質(zhì)層(12); 第二極片(2)，具有第二集流體(21)和涂覆在第二集流體(21)表面上的第二活性物質(zhì)層(22)，且第二極片(2)的第二卷繞起始端(E2)處于第一極片(I)的第一卷繞起始端(El)的厚度方向(T)的內(nèi)側(cè)； 隔離膜(3)，設(shè)置于第一極片(I)和第二極片(2)之間，以將第一極片(I)和第二極片(2)隔咼開； 第一極耳(4)，與第一集流體(11)電連接； 第二極耳(5)，與第二集流體(21)電連接； 其特征在于， 在長度方向(L)上，隔離膜(3)的第三卷繞起始端(E3)位于第二極片(2)的第二卷繞起始端(E2)的外側(cè)，并沿遠(yuǎn)離第二卷繞起始端(E2)的第二端部(E21)的方向延伸且不回折。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，隔離膜(3)的第三卷繞起始端(E3)的長度為Imm?5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，第一極片(I)為正極極片，第二極片(2)為負(fù)極極片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于， 第一極耳(4)為一個或多個； 第二極耳(5)為一個或多個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于， 第一極片(I)在第一卷繞起始端(El)具有未涂覆第一活性物質(zhì)層(12)的空白第一集流體(111); 第二極片(2)在第二卷繞起始端(E2)具有未涂覆第二活性物質(zhì)層(22)的空白第二集流體(211)06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于， 第二集流體(21)的與空白第一集流體(111)直接相對的一側(cè)未涂覆第二活性物質(zhì)層(22); 第一集流體(11)的與空白第二集流體(211)直接相對的一側(cè)未涂覆第一活性物質(zhì)層(⑵。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，第二集流體(21)的與第一卷繞起始端(El)的第一端部(Ell)直接相對的弧形部分(C)的內(nèi)側(cè)未涂覆第二活性物質(zhì)層(22)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷繞式電芯，其特征在于， 在長度方向(L)上，第一卷繞起始端(El)的第一端部(ElI)超出第二卷繞起始端(E2)的第二端部(E21)，且第一極耳(4)的位置超出第二卷繞起始端(E2)的第二端部(E21);或 在長度方向(L)上，第二卷繞起始端(E2)的第二端部(E21)超出第一卷繞起始端(El)的第一端部(Ell)，且第二極耳(5)的位置超出第一卷繞起始端(El)的第一端部(E11)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于， 第一極片(I)還具有第一凹槽(13)，底部為露出的空白第一集流體(111)而周側(cè)為第一活性物質(zhì)層(12); 第二極片(2)還具有第二凹槽(23)，底部為露出的空白第二集流體(211)而周側(cè)為第二活性物質(zhì)層(22)。10.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的卷繞式電芯，其特征在于， 第一極耳(4)與第一集流體(11)一體成型，或第一極耳(4)單獨(dú)形成并焊接于對應(yīng)的空白第一集流體(111); 第二極耳(5)與第二集流體(21) —體成型，或第二極耳(5)單獨(dú)形成并焊接于對應(yīng)的空白第二集流體(211)。
【文檔編號】H01M2/26GK205508963SQ201620261950
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】曾巧, 蔡家財, 王可飛, 羅宇
【申請人】寧德新能源科技有限公司