卷繞式電芯的製作方法

2023-11-11 21:10:27

卷繞式電芯的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種卷繞式電芯，其包括第一極片、第二極片和隔離膜。第一極片包括：第一集流體；以及第一活性物質層。第二極片包括：第二集流體；以及第二活性物質層。在卷繞式電芯的卷繞收尾處，第一集流體的正反兩個表面上均未塗覆第一活性物質層且定義為第一空白集流體，第二集流體的正反兩個表面上均未塗覆第二活性物質層且定義為第二空白集流體。第二空白集流體的起始段處於第一空白集流體的起始段內側，第二空白集流體的長度大於第一空白集流體的長度，且第二空白集流體的超出第一空白集流體的部分形成第二空白集流體的摺疊部，摺疊部包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面中的至少一個。當用於穿釘測試時，穿釘效果好，使用安全性高。
【專利說明】
卷繞式電芯
技術領域
[0001]本實用新型涉及電池領域，尤其涉及一種卷繞式電芯。
【背景技術】
[0002]現有技術中，鋰離子電池正負極片卷繞成電芯，由於正負極片均由敷料區收尾，在進行穿釘測試時，鋼針刺入滿充的電池後，帶敷料的正、負極片瞬間短路，立即放出大量的熱，極易起火燃燒。為了改善電池的穿釘性能，現有技術採用在正極片尾部設置一段加長空鋁箔，在負極片尾部設置一段加長空銅箔，並對隔膜進行延長，且按照空鋁箔-隔膜-空銅箔-隔膜由外到內排布的順序圍繞電芯外圈一周，該結構稱之為馬甲(MJ)結構，從而當外部鋒利導體刺穿電池時，空鋁箔和空銅箔能迅速發生短路，並將空鋁箔和陽極片(Al-Anode)，陽極片和陰極片(Anode-Cathode)的短路電流分流，使電芯內部的電量放出，以防止電池起火，從而提高電池的安全性。
[0003]但是現有技術仍然存在一些問題:首先，降低了電芯的能量密度，因為MJ結構不包含活性物質，圍繞層數越多，能量密度越低，對於表面積較大，特別是電芯較薄的情況下能量損失更大。其次，增加了成本，因為該結構包括一層空銅箔，一層空鋁箔，兩層隔膜，使用面積大。再次，特殊情況下無改善作用，由於空鋁箔的熔點較低，當電芯容量過大，或者電芯尺寸變化時，會使空鋁箔熔斷導致MJ結構的分流作用消失，這種情況下對於MJ結構來說只能增加它的圈數來提高作用效果，從而造成先前的成本提高和能量密度減小的問題。
【實用新型內容】
[0004]鑑於【背景技術】中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種卷繞式電芯，其提高了電芯使用的安全性，增加了電芯的能量密度，降低了成本，且當用於穿釘測試時穿釘效果好。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種卷繞式電芯，其具有兩個大面和兩個側面，包括第一極片、第二極片和隔離膜。
[0006]第一極片包括:第一集流體:以及第一活性物質層，塗覆在第一集流體的表面上。第二極片與第一極片電極性相反，包括:第二集流體；以及第二活性物質層，塗覆在第二集流體的表面上。隔離膜設置於第二極片和第一極片之間。
[0007]在卷繞式電芯的卷繞收尾處，第一集流體的正反兩個表面上均未塗覆第一活性物質層且定義為第一空白集流體，第二集流體的正反兩個表面上均未塗覆第二活性物質層且定義為第二空白集流體。
[0008]其中，第二空白集流體的起始段處於第一空白集流體的起始段內側，第二空白集流體的長度大於第一空白集流體的長度，且第二空白集流體的超出第一空白集流體的部分形成第二空白集流體的摺疊部，摺疊部包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面中的至少一個。
[0009]本實用新型的有益效果如下:
[0010]在根據本實用新型的卷繞式電芯中，第二空白集流體的起始段處於第一空白集流體的起始段內側，由於第二空白集流體比第一空白集流體長，且第二空白集流體的超出第一空白集流體的部分包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面中的至少一個，以至於第二空白集流體在該至少一個面上比第一空白集流體多包裹至少一層，進而在進行穿釘測試時，第二空白集流體與第一空白集流體能夠迅速發生短路，穿釘效果好，提高了電芯使用的安全性。此外，在本實用新型的卷繞式電芯的卷繞收尾處，無需將第一極片、第二極片和隔離膜同時卷繞多圈即可實現良好的穿釘效果，從而增加了電芯的能量密度，降低了成本。
【附圖說明】

[0011]圖1是根據本實用新型的卷繞式電芯在一實施例中的卷繞示意圖；
[0012]圖2是根據本實用新型的卷繞式電芯在另一實施例中的卷繞示意圖；
[0013]圖3是圖2的變形圖；
[0014]圖4是圖1的變形圖；
[0015]圖5是圖1的又一變形圖。
[0016]其中，附圖標記說明如下:
[0017]I第一極片S21第二空白集流體的起始段
[0018]11第一集流體S22摺疊部
[0019]12第一活性物質層S221摺痕
[0020]SI第一空白集流體3隔離膜
[0021]Sll第一空白集流體的起始段31第一條隔離膜
[0022]2第二極片BI第一條隔離膜的收尾末端
[0023]21第二集流體32第二條隔離膜
[0024]22第二活性物質層B2第二條隔離膜的收尾末端
[0025]S2第二空白集流體4固定膠
【具體實施方式】
[0026]下面參照附圖來詳細說明根據本實用新型的卷繞式電芯。
[0027]參照圖1至圖5，根據本實用新型的卷繞式電芯具有兩個大面和兩個側面，其包括第一極片1、第二極片2和隔離膜3。
[0028]第一極片I包括:第一集流體11:以及第一活性物質層12，塗覆在第一集流體11的表面上。第二極片2與第一極片I電極性相反，包括:第二集流體21;以及第二活性物質層22，塗覆在第二集流體11的表面上。隔離膜3設置於第二極片2和第一極片I之間。
[0029]在卷繞式電芯的卷繞收尾處，第一集流體11的正反兩個表面上均未塗覆第一活性物質層12且定義為第一空白集流體SI，第二集流體21的正反兩個表面上均未塗覆第二活性物質層22且定義為第二空白集流體S2。
[0030]其中，第二空白集流體的起始段S21處於第一空白集流體的起始段Sll內側，第二空白集流體S2的長度大於第一空白集流體SI的長度，且第二空白集流體S2的超出第一空白集流體SI的部分形成第二空白集流體S2的摺疊部S22，摺疊部S22包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面中的至少一個。
[0031]在根據本實用新型的卷繞式電芯中，第二空白集流體的起始段S21處於第一空白集流體的起始段SI I內側，由於第二空白集流體S2比第一空白集流體SI長，且第二空白集流體S2的超出第一空白集流體SI的部分摺疊，包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面中的至少一個，以至於第二空白集流體S2在該至少一個面上比第一空白集流體SI多包裹至少一層，進而在進行穿釘測試時，第二空白集流體S2與第一空白集流體SI能夠迅速發生短路，由於多包裹至少一層第一空白集流體，能夠防止發生短路時其中一層空白集流體熔斷，從而導致短路失效，穿釘效果好，提高了電芯使用的安全性。此外，在本實用新型的卷繞式電芯的卷繞收尾處，無需將第一極片1、第二極片2和隔離膜3同時卷繞多圈即可實現良好的穿釘效果，從而增加了電芯的能量密度，降低了成本。
[0032]根據本實用新型的卷繞式電芯，在一實施例中，參照圖1至圖5，隔離膜3包括:第一條隔離膜31;以及第二條隔離膜32。
[0033]在一實施例中，第一條隔離膜31和第二條隔離膜32可互相連接而成為一條。
[0034]在一實施例中，第一條隔離膜31和第二條隔離膜32可為分離開的兩條。
[00；35]在一實施例中，第一極片I為正極極片而第二極片2為負極極片，第一集流體11為正極集流體而第二集流體21為負極集流體，第一活性物質層12為正極活性物質層而第二活性物質層22為負極活性物質層。或者第一極片I為負極極片而第二極片2為正極極片，第一集流體11為負極集流體而第二集流體21為正極集流體，第一活性物質層12為負極活性物質層而第二活性物質層22為正極活性物質層。
[0036]根據本實用新型的卷繞式電芯，在一實施例中，參照圖2和圖3，第二空白集流體S2的超出第一空白集流體SI的部分向卷繞式電芯內部彎折並形成具有摺痕S221的摺疊部S22，且摺疊部S22處於第一條隔離膜31和第二條隔離膜32之間並包裹卷繞式電芯的至少一個大面。具體地，摺疊部S22可處於第一條隔離膜31和第二空白集流體S2之間(如圖2所示)，摺疊部S22也可處於第二條隔離膜32和第二空白集流體S2之間(如圖3所示)。
[0037]在一實施例中，參照圖2和圖3，摺痕S221不超過第一條隔離膜的收尾末端BI和第二條隔離膜的收尾末端B2。這樣卷繞的目的是為了避免第二空白集流體S2的摺痕S221暴露在第一條隔離膜31和第二條隔離膜32之外，從而防止第二空白集流體S2與第一空白集流體SI接觸，進而避免了正負極短路，有助於保護卷繞式電芯的使用安全。
[0038]根據本實用新型的卷繞式電芯，在一實施例中，參照圖1、圖4和圖5，第二條隔離膜32的超出第一空白集流體SI的部分沿卷繞式電芯的卷繞方向的反向彎折至第一空白集流體SI的外側，相應地，第二空白集流體S2的超出第一空白集流體SI的部分沿卷繞式電芯的卷繞方向的反向彎折至第二條隔離膜32的外側並形成具有摺痕S221的摺疊部S22，且摺疊部S22包裹卷繞式電芯的至少一個大面。
[0039]在這裡補充說明的是，當卷繞式電芯的卷繞方向為順時針時，第二條隔離膜32的超出第一空白集流體SI的部分和第二空白集流體S2的超出第一空白集流體SI的部分逆時針(繞式電芯的卷繞方向的反向)彎折；當卷繞式電芯的卷繞方向為逆時針時，第二條隔離膜32的超出第一空白集流體SI的部分和第二空白集流體S2的超出第一空白集流體SI的部分順時針(繞式電芯的卷繞方向的反向)彎折。
[0040]在一實施例中，參照圖1和圖4，第二條隔離膜32的末端超出第二空白集流體S2的摺疊部S22的末端。這樣卷繞的目的是為了避免第二空白集流體S2與第一空白集流體SI接觸，從而避免了正負極短路，有助於保護卷繞式電芯的使用安全。
[0041]在一實施例中，參照圖1，摺疊部S22可包裹卷繞式電芯的其中一個大面。
[0042]在一實施例中，摺疊部S22包裹卷繞式電芯的兩個大面。
[0043]在一實施例中，參照圖4，摺疊部S22包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面，從而實現卷繞式電芯全方位的包裹，增強對不同面的穿釘測試的適應性。
[0044]在一實施例中，摺疊部S22的摺痕S221可為一個或多個。
[0045]在一實施例中，參照圖5，當摺疊部S22的摺痕S221為兩個或兩個以上時，摺疊部S22的形狀可為「Z」字狀。此時可以極大地增強兩個或兩個以上摺痕S221所處的卷繞式電芯的表面(在圖5中為處於上方的大面)在穿釘時的摺疊部S22的散熱性，同時增加摺疊部S22的厚度及強度，降低熔斷的風險，提高穿釘測試的可靠性。
[0046]在一實施例中，參照圖1至圖5，摺疊部S22的末端可粘貼有固定膠4。在這裡補充說明的是，粘貼固定膠4是為了固定摺疊部SI I的末端。而在圖2和圖3中，固定膠4還能夠起到防止摺疊部S22刺穿第一條隔離膜31(對應圖3)或第二條隔離膜32(對應圖2)的目的，為了達到這一目的，還可將固定膠4粘貼在摺疊部S22的末端對應的第一條隔離膜31的表面上(對應圖3)或第二條隔離膜32的表面上(對應圖2)。
[0047]在一實施例中，參照圖1、圖4和圖5，摺疊部S22的摺痕S221處粘貼有固定膠4，第一空白集流體SI的末端也粘貼有固定膠4。在這裡補充說明的是，固定膠4粘貼在摺痕S221處是為了固定摺痕Slll，而粘貼在第一空白集流體SI的末端是為了防止第一空白集流體SI刺穿隔離膜3與第二空白集流體S2直接接觸。
[0048]在一實施例中，固定膠4可為綠膠。
[0049]在一實施例中，隔離膜3的材質可為聚丙烯或聚乙烯。
[0050]在一實施例中，正極集流體可為鋁箔，負極集流體可為銅箔。
[0051]在一實施例中，負極活性物質層中的負極活性物質可選自人造石墨、天然石墨、無定形碳、硬炭中的一種或多種。
[0052]在一實施例中，正極極活性物質層中的正極活性物質可選自鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸亞鐵鋰中的一種或多種。
【主權項】
1.一種卷繞式電芯，具有兩個大面和兩個側面，包括； 第一極片(I)，包括: 第一集流體(11);以及 第一活性物質層(12)，塗覆在第一集流體(11)的表面上； 第二極片(2)，與第一極片(I)電極性相反，包括: 第二集流體(21);以及 第二活性物質層(22)，塗覆在第二集流體(11)的表面上； 隔離膜(3)，設置於第二極片(2)和第一極片(I)之間； 在卷繞式電芯的卷繞收尾處，第一集流體(11)的正反兩個表面上均未塗覆第一活性物質層(12)且定義為第一空白集流體(SI)，第二集流體(21)的正反兩個表面上均未塗覆第二活性物質層(22)且定義為第二空白集流體(S2); 其特徵在於， 第二空白集流體的起始段(S21)處於第一空白集流體的起始段(SI I)內側； 第二空白集流體(S2)的長度大於第一空白集流體(SI)的長度，且第二空白集流體(S2)的超出第一空白集流體(SI)的部分形成第二空白集流體(S2)的摺疊部(S22)，摺疊部(S22)包裹卷繞式電芯的兩個大面和兩個側面中的至少一個。2.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，其特徵在於，隔離膜(3)包括: 第一條隔離膜(31);以及 第二條隔離膜(32)。3.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，其特徵在於，第一極片(I)為正極極片而第二極片(2)為負極極片，第一集流體(11)為正極集流體而第二集流體(21)為負極集流體，第一活性物質層(12)為正極活性物質層而第二活性物質層(22)為負極活性物質層;或者 第一極片(I)為負極極片而第二極片(2)為正極極片，第一集流體(I I)為負極集流體而第二集流體(21)為正極集流體，第一活性物質層(12)為負極活性物質層而第二活性物質層(22)為正極活性物質層。4.根據權利要求2所述的卷繞式電芯，其特徵在於，第二空白集流體(S2)的超出第一空白集流體(SI)的部分向卷繞式電芯內部彎折並形成具有摺痕(S221)的摺疊部(S22)，且摺疊部(S22)處於第一條隔離膜(31)和第二條隔離膜(32)之間並包裹卷繞式電芯的至少一個大面。5.根據權利要求4所述的卷繞式電芯，其特徵在於， 摺痕(S221)不超過第一條隔離膜的收尾末端(BI)和第二條隔離膜的收尾末端(B2)。6.根據權利要求2所述的卷繞式電芯，其特徵在於， 第二條隔離膜(32)的超出第一空白集流體(SI)的部分沿卷繞式電芯的卷繞方向的反向彎折至第一空白集流體(SI)的外側； 第二空白集流體(S2)的超出第一空白集流體(SI)的部分沿卷繞式電芯的卷繞方向的反向彎折至第二條隔離膜(32)的外側並形成具有摺痕(S221)的摺疊部(S22)，且摺疊部(S22)包裹卷繞式電芯的至少一個大面。7.根據權利要求6所述的卷繞式電芯，其特徵在於， 摺疊部(S22)包裹卷繞式電芯的其中一個大面;或 摺疊部(S22)包裹卷繞式電芯的兩個大面。8.根據權利要求6所述的卷繞式電芯，其特徵在於，摺疊部(S22)的摺痕(S221)為一個或多個。9.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，其特徵在於， 折置部(S22)的末端粘貼有固定I父(4)； 摺疊部(S22)的摺痕(S221)處粘貼有固定膠(4)。10.根據權利要求3所述的卷繞式電芯，其特徵在於，正極集流體為鋁箔，負極集流體為銅箔。
【文檔編號】H01M10/0587GK205723828SQ201620661316
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】周立健, 肖質文, 朱振東
【申請人】寧德新能源科技有限公司