一種卷繞式電池結構、包括其的二次電池組和電池組模塊的制作方法

本發明涉及電池領域，具體涉及一種卷繞式電池結構、包括其的二次電池組和電池組模塊。

背景技術：

當今社會，移動設備迅猛發展，需求日益增長，加之新能源汽車的大力推進，作為移動裝置能源的電池行業蓬勃發展。因而，對各種市場需求做了大量的調查與研究。對于電池體積能量密度與重量能量密度的要求越來越高，對高性能、高穩定性、高安全性的鋰離子聚合物電池和電池組的需求頗高。新能源汽車的大力發展，動力鋰離子電池降低制造成本面臨很大的挑戰。因此，可以對電池組件的結構進行區分，有卷繞式結構和疊片式結構，卷繞結構是將連續的正極片和負極片通過分離膜隔開進行卷繞；而在疊片型結構中，將特定的結構單元進行連續的堆疊，并通過分離膜隔開。

但是，傳統的電池結構具有幾個問題。首先，通過密集地纏繞長片型負極和長片型正極來制造卷繞式結構，結果電池結構在截面上是圓形或橢圓的。故而，在電池的充電和放電期間由于電極的膨脹和收縮引起的應力在電池結構中累積，并且當應力累積超過特定極限時，電池結構會變形。電池結構的變形導致在電極之間的不均勻的間隙，電池的循環性能將急劇變差，電池的安全由于電池內部的短路而得不到保障。其次，通過依序堆疊多個單元負極和多個單元正極來制造堆疊型的電池結構，需要大量的時間和精力來執行順序堆疊處理，結果是該工序生產效率低。所以，開發一種能夠結構穩定性更高、制備效率更高的新型的電池結構。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種卷繞式電池結構、包括其的二次電池組和電池組模塊。

本發明所采取的技術方案是：

一種卷繞式電池結構，包括電芯，所述電芯包括相對設置的兩層連續式隔膜，所述兩層連續式隔膜之間夾著間隔設置的多個第一電池單元，所述兩層連續式隔膜及夾在其之間的所述第一電池單元以卷繞的形式形成電芯，所述兩層連續式隔膜的外側之間夾有第二電池單元，所述第二電池單元與所述第一電池單元相互貼近的兩個極片形成一個電極對。

在一些具體的實施方式中，所述第一電池單元為正極單極片、負極單極片、外側極片為正極和負極的結構、外側極片均為正極的結構、外側極片均為負極的結構中的任一種。

在上述方案的改進的實施方式中，所述卷繞式電池結構的最外側的極片為負極片。

在一些具體的實施方式中，所述第一電池單元為正極單極片、負極單極片、正極/隔膜/負極、負極/隔膜/正極、正極/隔膜/負極/隔膜/正極、負極/隔膜/正極/隔膜/負極結構中的任一種。

在一些具體的實施方式中，所述第一電池單元為正極或外側極片均為正極的結構時，所述第二電池單元為負極或外側極片均為負極的結構。

在一些具體的實施方式中，所述第一電池單元為負極、外側極片均為負極的結構時，所述第二電池單元為正極或外側極片均為正極的結構。

在一些具體的實施方式中，所述第一電池單元為外側極片為正極和負極的結構時，最貼近電芯卷繞中心處的第一電池單元設置的那個所述第二電池單元為單極片、外側極片均為正極的結構或外側極片均為負極的結構，其他各個所述第二電池單元為外側極片為正極和負極的結構。

在上述方案的改進的實施方式中，所述第一電池單元為正極/隔膜/負極結構時，當所述兩層連續式隔膜及夾在其之間的所述第一電池單元按照順時針方向卷繞時，最貼近電芯卷繞中心處的第一電池單元設置的那個所述第二電池單元為負極單極片或外側極片均為負極的結構，其他各個所述第二電池單元為外側極片為正極/隔膜/負極結構。

本發明還提供了一種二次電池組，包括如上所述的卷繞式電池結構。

本發明還提供了一種電池組模塊，包括如上所述的二次電池組。

本發明的有益效果是：

目前市場上所有的電池結構均是采用單層連續式隔膜通過卷繞或者折疊的形式形成電芯，電池結構穩定性不夠，電池結構容易變形，針對這一問題，本發明提供了一種卷繞式電池結構，包括電芯，所述電芯包括相對設置的兩層連續式隔膜，所述兩層連續式隔膜之間夾著間隔設置的多個第一電池單元，所述兩層連續式隔膜及夾在其之間的所述第一電池單元以卷繞的形式形成電芯，所述兩層連續式隔膜的外側之間夾有第二電池單元，所述第二電池單元與所述第一電池單元相互貼近的兩個極片形成一個電極對；本發明采用兩層連續式隔膜結構，一方面，本發明所述卷繞式電池結構不存在循環后電池變形的隱患，更安全，設計空間更寬廣，使得電池結構的穩定性更高，提高電池的循環性能，另一方面，相對于目前的“之”字形折疊電池結構的制備工藝，本發明所述卷繞式電池的生產制備效率能夠提高一到兩倍，即減少了能耗，也降低了電池的生產制造成本，可以提高電池的生產制備效率。本發明所述卷繞式電池結構的應用能為新能源汽車行業大發展給出了技術上的解決方案。

附圖說明

圖1為實施例1的卷繞式電池結構圖；

圖2為實施例1的電池結構卷繞之前的結構圖；

圖3為實施例2的電池結構卷繞之前的結構圖；

圖4為實施例2的卷繞式電池結構圖；

圖5為實施例3的電池結構卷繞之前的結構圖；

圖6為實施例3的卷繞式電池結構圖；

圖7為實施例4的電池結構卷繞之前的結構圖；

圖8為實施例5的電池結構卷繞之前的結構圖；

圖9為實施例5的卷繞式電池結構圖；

圖10為實施例6的電池結構卷繞之前的結構圖。

具體實施方式

實施例1：

參照圖1，圖1為實施例1的卷繞式電池結構圖，本發明提供了一種卷繞式電池結構，包括電芯，所述電芯包括相對設置的兩層連續式隔膜1,2，所述兩層連續式隔膜1,2之間夾著間隔設置的多個第一電池單元3，所述兩層連續式隔膜1,2及夾在其之間的所述第一電池單元3以卷繞的形式形成電芯，所述兩層連續式隔膜1,2的外側之間夾有第二電池單元4，所述第二電池單元4和所述第一電池單元3相互貼近的兩個極片形成一個電極對。在本實施例中，所述第一電池單元3為負極單極片，所述第二電池單元4為正極單極片，所述卷繞式電池結構的最外側極片為負極片。所述兩層連續式隔膜1,2的收尾端通過熱熔固定或通過膠粘合固定。

制備上述電池結構的方法包括以下步驟：切割制備第一電池單元，然后將第一電池單元按設定位置間隔擺放在兩層連續式隔膜中間，然后將第二電池單元擺放于上層的連續式隔膜的上面或下層的連續式隔膜的下面，所述兩層連續式隔膜及夾在其之間的所述第一電池單元按照順時針的方向卷繞時，則將第二電池單元擺放于上層的連續式隔膜的上面，如果采用逆時針卷繞方式，則將第二電池單元擺放于下層的連續式隔膜的下面，各個第二電池單元對應各個第一電池單元放置，將兩層連續式隔膜和夾于其之間的第一電池單元一起卷繞，使得整個全電池重疊，并且負極對正極形成一定的覆蓋。

參照圖2，圖2為實施例1的電池結構卷繞之前的結構圖，在兩層連續式隔膜1,2之間間隔設置多個第一電池單元3，各個第二電池單元4對應各個第一電池單元3放置，第一個第一電池單元3與第二個第一電池單元3的間隔≥兩倍第一電池單元厚度和第二電池單元4的厚度，隨后的各相鄰的第一電池單元3的間隔等于每個全電池的厚度與卷繞所述隔膜1,2增大的隔膜的厚度之和。所述兩層連續式隔膜1,2及夾在其之間的所述第一電池單元3按照順時針的方向卷繞，形成一個呈逆時針卷繞式的電池結構。

實施例2：

參照圖3-4，圖3為實施例2的電池結構卷繞之前的結構圖，圖4為實施例2的卷繞式電池結構圖，本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于：所述第一電池單元3為正極單極片，所述第二電池單元4為負極單極片。卷繞后，所述卷繞式電池結構的最外側極片為負極片，所述兩層連續式隔膜1,2的最外側各設有一負極片5，也即排在最后兩個第一電池單元3下方各設有一負極單極片或外側極片為負極的結構，在本實施例中，排在最后兩個第一電池單元3下方各設有一負極片5。

實施例3：

參照圖5，圖5為實施例3的電池結構卷繞之前的結構圖，本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于：所述第一電池單元3為正極/隔膜/負極結構，最貼近電芯卷繞中心處的第一電池單元3設置的那個所述第二電池單元4為負極單極片，也即排在第二個第一電池單元3上方的第二電池單元4為負極單極片，其他各個所述第二電池單元4為正極/隔膜/負極結構。參照圖6，圖6為實施例3的卷繞式電池結構圖，所述兩層連續式隔膜1,2及夾在其之間的所述第一電池單元3按照順時針的方向以卷繞的形式形成電芯，形成一個呈逆時針卷繞式的電池結構。

實施例4：

參照圖7，圖7為實施例4的電池結構卷繞之前的結構圖，本實施例與實施例2基本相同，不同之處在于：所述第一電池單元3為負極/隔膜/正極結構，最貼近電芯卷繞中心處的第一電池單元3設置的那個所述第二電池單元4為正極單極片或外側極片均為正極的結構（如正極/隔膜/負極/隔膜/正極結構），也即排在第二個第一電池單元3上方的第二電池單元4為正極單極片或外側極片均為正極的結構，其他各個所述第二電池單元4為負極/隔膜/正極結構或負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜/正極，在本實施例中，最貼近電芯卷繞中心處的第一電池單元3設置的那個所述第二電池單元4為正極單極片，其他各個所述第二電池單元4為負極/隔膜/正極結構。卷繞后，所述卷繞式電池結構的最外側極片為負極片，所述兩層連續式隔膜1,2的最外側各設有一負極片5，也即排在最后兩個第一電池單元3下方各設有一負極片5。

實施例5：

參照圖8，圖8為實施例5的電池結構卷繞之前的結構圖，本實施例與實施例2基本相同，不同之處在于：所述第一電池單元3為正極/隔膜/負極/隔膜/正極結構，所述第二電池單元4為負極單極片。參照圖9，圖9為實施例5的卷繞式電池結構圖，所述兩層連續式隔膜1,2及夾在其之間的所述第一電池單元3按照順時針的方向卷繞，形成一個呈逆時針卷繞式的電池結構。所述卷繞式電池結構的最外側極片為負極片，也即排在最后兩個第一電池單元3下方各設有一負極片5。

實施例6：

參照圖10，圖10為實施例6的電池結構卷繞之前的結構圖，本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于：所述第一電池單元3為負極/隔膜/正極/隔膜/負極結構，所述第二電池單元4為正極/隔膜/負極/隔膜/正極結構。