卷繞式電芯的制作方法

本發明涉及電池領域，尤其涉及一種卷繞式電芯。

背景技術：

隨著鋰離子電芯商業化的發展，市場對其能量密度和機械濫用性能的要求越來越高。參照圖1，常規的卷繞式電芯的頭部的空白正極集流體111(alfoil，鋁箔)短于負極集流體211(cufoil，銅箔)，導致卷繞式電芯的內部需要空卷一層隔離膜，造成隔離膜的浪費。

技術實現要素：

鑒于背景技術中存在的問題，本發明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。

為了實現上述目的，本發明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側；隔離膜，設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，并沿遠離第二卷繞起始端的第二端部的方向延伸且不回折。

本發明的有益效果如下：

在根據本發明的卷繞式電芯中，由于隔離膜的第三卷繞起始端沿遠離第二卷繞起始端的第二端部的方向延伸且不回折，從而無需像現有技術那樣大長度回卷，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，本發明的卷繞式電芯可以實現自動化生產。

附圖說明

圖1為現有技術的卷繞式電芯及卷針的示意圖；

圖2為根據本發明的卷繞式電芯及卷針的一實施例的示意圖，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；

圖3為圖2的卷繞式電芯的一實施例的示意圖；

圖4為圖2的卷繞式電芯的另一實施例的示意圖；

圖5為根據本發明的卷繞式電芯及卷針的另一實施例的示意圖，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；

圖6為圖5的卷繞式電芯的示意圖；

圖7為根據本發明的卷繞式電芯的又一實施例的示意圖，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；

圖8為根據本發明的卷繞式電芯的形成第一極耳的一實施例的示意圖，其中為了清楚起見，第一集流體上未涉及第一活性物質層；

圖9為根據本發明的卷繞式電芯的形成第一極耳的另一實施例的示意圖，其中為了清楚起見，第一集流體上未涉及第一活性物質層；

圖10為根據本發明的卷繞式電芯的形成第二極耳的一實施例的示意圖，其中為了清楚起見，第二集流體上未涉及第二活性物質層；

圖11為根據本發明的卷繞式電芯的形成第二極耳的另一實施例的示意圖，其中為了清楚起見，第二集流體上未涉及第二活性物質層。

其中，附圖標記說明如下：

1第一極片e11第一端部

11第一集流體e2第二卷繞起始端

111空白第一集流體e21第二端部

12第一活性物質層e3第三卷繞起始端

13第一凹槽c弧形部分

2第二極片s1第一卷針

21第二集流體s11第一端面

211空白第二集流體s12第一側面

22第二活性物質層s2第二卷針

23第二凹槽s21第二端面

3隔離膜s22第二側面

4第一極耳g夾槽

5第二極耳l長度方向

e1第一卷繞起始端t厚度方向

具體實施方式

下面參照附圖來詳細說明本發明的卷繞式電芯及卷針。

首先說明根據本發明第一方面的卷繞式電芯。

參照圖2至圖11，根據本發明的卷繞式電芯包括：第一極片1，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層22，且第二極片2的第二卷繞起始端e2處于第一極片1的第一卷繞起始端e1的厚度方向t的內側；隔離膜3，設置于第一極片1和第二極片2之間，以將第一極片1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。

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，并沿遠離第二卷繞起始端e2的第二端部e21的方向延伸且不回折。

在根據本發明的卷繞式電芯中，由于隔離膜3的第三卷繞起始端e3沿遠離第二卷繞起始端e2的第二端部e21的方向延伸且不回折，從而無需像現有技術那樣大長度回卷，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，本發明的卷繞式電芯可以實現自動化生產。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，隔離膜3的第三卷繞起始端e3的長度為1mm～10mm，優選地，隔離膜3的第三卷繞起始端e3的長度為 1mm～5mm。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，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彼此相對且之間設置有隔離膜3。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，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內的部分隔離膜，在形成的卷繞式電芯內，第三卷繞起始端e3為兩層隔離膜，優選地，此兩層隔離膜貼合在一起。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第一極片1可以為正極極片或者負極極片，對應地，第二極片2為負極極片或者正極極片。優選地，第一極片1為正極極片，第二極片2為負極極片，對應地，第一活性物質層12為正極活性物質層，具體可以為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰中的至少一種。第二活性物質層22為負極活性物質層，具體可以為碳和硅中的至少一種。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第一極耳4為一個或多個(參照圖7至圖9)。當卷繞式電芯的第一極耳4為多個時，多個第一極耳4優選沿厚度方向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。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第二極耳5為一個或多個(參照圖7、圖10和圖11)。當卷繞式電芯的第二極耳5為多個時，多個第二極耳5優選沿厚度方向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。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第一集流體11為鋁箔，第二集流體21為銅箔。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，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的連接強度和過流截面積。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，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的連接強度和過流截面積。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖6，第一極片1在第一卷繞起始端e1具有未涂覆第一活性物質層12的空白第一集流體111；對應地，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層 22的空白第二集流體211。當第二極耳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。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖6，第二集流體21的與空白第一集流體111直接相對的一側未涂覆第二活性物質層22。由于空白第一集流體111上未涂覆第一活性物質層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111直接相對的第二集流體21之間，鋰離子無法實現往返嵌入和脫嵌)，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直接相對的一側的第二活性物質層22可以省去，避免材料的浪費，并且提高電芯能量密度。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖6，第一集流體11的與空白第二集流體211直接相對的一側未涂覆第一活性物質層12。由于空白第二集流體211上未涂覆第二活性物質層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，鋰離子無法實現往返嵌入和脫嵌)，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直接相對的一側的第一活性物質層12可以省去，避免材料的浪費，并且提高電芯能量密度。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖6，第二集流體21的與第一卷繞起始端e1的第一端部e11直接相對的弧形部分c的內側未涂覆第二活性物質層22。由于第二集流體21的與第一卷繞起始端e1的第一端部e11直接相對的弧形部分c的內側沒有涂覆第一活性物質層12的第一集流體11，如果在弧形部分c的內側涂覆上第二活性物質層22，不但對容量沒有幫助(在弧形部分c的內側，鋰離子無法實現往返嵌入和脫嵌)，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的內側的第二活性物質層22可以省去，避免材料的浪費，并且提高電芯能量密度。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖4，在長度方向l上，第一卷繞起始端e1的第一端部e11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，進而降低成本。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，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e1的第一端部e11，且第二極耳5的位置超出第一卷繞起始端e1的第一端部e11。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖7，第一極片1還具有第一凹槽13，底部為露出的空白第一集流體111而周側為第一活性物質層12；對應地，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而周側為第二活性物質層22。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，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。進一步優選地，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。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第二極耳5與第二集流體21一體成型。例如，參照圖10，第二極耳5直接由第二集流體21切割而成。進一步優選地，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。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第一極耳4單獨形成并焊接方式于對應的空白第一集流體111。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，第二極耳5單獨形成并焊接于對應的空白第二集流體211。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，所述焊接為激光焊、超聲波焊接或電阻焊。

第一極耳4的形成方式優選采用一體成型。第二極耳5的形成方式優選采用一體成型。

其次說明根據本發明第二方面的卷針。

參照圖2和圖5，根據本發明的卷針用于本發明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s1和第二卷針s2，第一卷針s1的第一端面s11和第二卷針s2的第二端面s21相向設置并構成夾槽g；第一端面s11遠離第二卷繞起始端e2的一端在長度方向l上超出第一端面s11靠近第二卷繞起始端e2的一端；對應地，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遠離第二卷繞起始端e2的一端。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2和圖5，第一端面s11平行于第二端面s21。

在根據本發明的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2和圖5，第一端面s11相對第一卷針s1靠近所述空白第二集流體211的第一側面s12的夾角為160°～110°；對應地，第二端面s21相對第二卷針s2靠近所述空白第二集流體211的第二側面s22的夾角為20°～70°。