卷繞式電芯的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種卷繞式電芯，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。第二極片圍繞第二卷繞起始端卷繞形成的第一個半圈為第二極片第一層，第二極片第一層和第二極片的第二卷繞起始端彼此相對并且之間不設置有隔離膜。本實用新型的卷繞式電芯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。
【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]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IlKAl foil，鋁箔)短于負極集流體211(Cu foil，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。
【實用新型內容】
[0003]鑒于【背景技術】中存在的問題，本實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]為了實現上述目的，本實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；以及第二極耳，與第二集流體電連接。
[0005]其中，第二極片圍繞第二卷繞起始端卷繞形成的第一個半圈為第二極片第一層，第二極片第一層和第二極片的第二卷繞起始端彼此相對并且之間不設置有隔離膜。
[0006]本實用新型的有益效果如下:在根據本實用新型的卷繞式電芯中，由于第二極片第一層和第二極片的第二卷繞起始端彼此相對并且之間不設置有隔離膜，所以有效的縮短了隔離膜的長度，減少隔離膜的使用量，降低成本，同時也縮小了卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。
【附圖說明】
[0007]圖1為現有技術的卷繞式電芯的示意圖；
[0008]圖2為根據本實用新型的卷繞式電芯的第一實施例的示意圖，并示出卷針，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的卷繞成型后的卷繞式電芯的示意圖；
[0010]圖4為根據本實用新型的卷繞式電芯的第二實施例的示意圖，并示出卷針，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；
[0011 ]圖5為圖4的卷繞成型后的卷繞式電芯的示意圖；
[0012]圖6為根據本實用新型的卷繞式電芯的第三實施例的示意圖，并示出卷針，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；
[0013]圖7為圖6的卷繞成型后的卷繞式電芯的示意圖；
[0014]圖8為根據本實用新型的卷繞式電芯的第四實施例的示意圖，并示出卷針，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；
[0015]圖9為圖8的卷繞成型后的卷繞式電芯的示意圖；
[0016]圖10為根據本實用新型的卷繞式電芯的第五實施例的示意圖，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；
[0017]圖11為根據本實用新型的卷繞式電芯的第六實施例的示意圖，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；
[0018]圖12為根據本實用新型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；
[0019]圖13為根據本實用新型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；
[0020]圖14為根據本實用新型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；
[0021]圖15為根據本實用新型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。
[0022]其中，附圖標記說明如下:
[0023]I第一極片El I第一端部
[0024]11第一集流體E2第二卷繞起始端
[0025]111空白第一集流體E21第二端部
[0026]12第一活性物質層E3第三卷繞起始端
[0027]13第一凹槽C弧形部分
[0028]2第二極片SI第一卷針
[0029]21第二集流體SI I第一端面
[0030]211空白第二集流體S12第一側面[0031 ] 22第二活性物質層 S2第二卷針
[0032]23第二凹槽S21第二端面
[0033]3隔離膜S22第二側面
[0034]4第一極耳G夾槽
[0035]5第二極耳L長度方向
[0036]El第一卷繞起始端T厚度方向
【具體實施方式】
[0037]下面參照附圖來詳細說明本實用新型的卷繞式電芯。
[0038]參照圖2至圖15，根據本實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I的第一卷繞起始端El的厚度方向T的內側;隔離膜3，設置于第一極片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；以及第二極耳5，與第二集流體21電連接。
[0039]其中，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，第二極片第一層和第二極片2的第二卷繞起始端E2彼此相對并且之間不設置有隔離膜3(換句話說，在圖2至圖11中，第二卷繞起始端E2與第二極片2沿厚度方向T與第二卷繞起始端E2的直接面對的部分之間的中心區域內不設置有隔離膜3)。
[0040]在根據本實用新型的卷繞式電芯中，由于第二極片第一層和第二極片2的第二卷繞起始端E2彼此相對并且之間不設置有隔離膜3，所以有效的縮短了隔離膜3的長度，減少隔離膜3的使用量，降低成本，同時也縮小了卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。
[0041]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖11，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。
[0042]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，第一極片I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I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。
[0043]在根據本實用新型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
11、圖12和圖13)。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。
[0044]在根據本實用新型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
11、圖14和圖15)。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。
[0045]在根據本實用新型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。
[0046]在根據本實用新型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。
[0047]在根據本實用新型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。
[0048]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖9，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。
[0049]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖9，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。
[0050]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖9，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。
[0051]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖11，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El的第一端部Ell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。
[0052]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖10和圖11，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。
[0053]在根據本實用新型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12，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13所示，第一極耳4直接由第一集流體11切割并彎折而成。
[0054]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，第二極耳5與第二集流體21—體成型。例如，參照圖14，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15所示，第二極耳5直接由第二集流體21切割并彎折而成。
[0055]在根據本實用新型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。
[0056]在根據本實用新型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。
[0057]在根據本實用新型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。
[0058]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。
[0059]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2至圖5，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。
[0060]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖6至圖11，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。
[0061]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖3和圖7，在長度方向L上，隔離膜3的第三卷繞起始端E3位于第一卷繞起始端El的外側，并沿遠離第一卷繞起始端El的第一端部E11的方向延伸且不回折，且第三卷繞起始端E3在長度方向L上超出第二卷繞起始端E2的第二端部E21。由于第三卷繞起始端E3在長度方向L上超出第二卷繞起始端E2的第二端部E21，所以第三卷繞起始端E3能夠夾持到下述的卷針的夾槽G，進而可以實現卷繞式電芯的自動化生產。
[0062]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖5、圖9、圖10及圖11，至少一部分的隔離膜3的第三卷繞起始端E3向厚度方向T的內側回折，且第三卷繞起始端E3在長度方向L上超出第二卷繞起始端E2的第二端部E21 ο由于第三卷繞起始端E3在長度方向L上超出第二卷繞起始端E2的第二端部E21，所以第三卷繞起始端E3能夠夾持到下述的卷針的夾槽G，進而可以實現所述卷繞式電芯的自動化生產。
[0063]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，采用一種卷針，以卷繞上述的卷繞式電芯，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相向設置并構成夾槽G。
[0064]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2、圖4、圖6及圖8，第一端面SI I平行于第二端面S21。
[0065]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2和圖6，第一端面Sll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Sll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。
[0066]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖2和圖6，第一端面Sll相對第一卷針SI靠近第二卷繞起始端E2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靠近第二卷繞起始端E2的第二側面S22的夾角為20°?70°。
[0067]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖4和圖8，第一端面Sll靠近第二卷繞起始端E2的一端在長度方向L上超出第一端面Sll遠離第二卷繞起始端E2的一端；對應地，第二端面S21遠離第二卷繞起始端E2的一端在長度方向L上超出第二端面S21靠近第二卷繞起始端E2的一端。
[0068]在根據本實用新型的卷繞式電芯的一實施例中，參照圖4和圖8，第一端面Sll相對第一卷針SI靠近第二卷繞起始端E2的第一側面S12的夾角為20°?70° ;對應地，第二端面S21相對第二卷針S2靠近第二卷繞起始端E2的第二側面S22的夾角為160°?110°。
【主權項】
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(I)的第一卷繞起始端(El)的厚度方向(T)的內側； 隔離膜(3)，設置于第一極片(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；以及 第二極耳(5)，與第二集流體(21)電連接； 其特征在于， 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，第二極片第一層和第二極片(2)的第二卷繞起始端(E2)彼此相對并且之間不設置有隔離膜⑶。2.根據權利要求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)為負極極片。3.根據權利要求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。4.根據權利要求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層(22)的空白第二集流體(211)05.根據權利要求4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)直接相對的一側未涂覆第二活性物質層(22); 第一集流體(11)的與空白第二集流體(211)直接相對的一側未涂覆第一活性物質層(⑵。6.根據權利要求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)的內側未涂覆第二活性物質層(22)。7.根據權利要求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)而周側為第一活性物質層(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)而周側為第二活性物質層(22)。8.根據權利要求4或7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)單獨形成并焊接于對應的空白第一集流體(111); 第二極耳(5)與第二集流體(21) —體成型，或第二極耳(5)單獨形成并焊接于對應的空白第二集流體(211)。9.根據權利要求4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)。10.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，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)位于第一卷繞起始端(El)的外偵U，并沿遠離第一卷繞起始端(El)的第一端部(Ell)的方向延伸且不回折，且第三卷繞起始端(E3)在長度方向(L)上超出第二卷繞起始端(E2)的第二端部(E21);或 至少一部分的隔離膜(3)的第三卷繞起始端(E3)向厚度方向(T)的內側回折，且第三卷繞起始端(E3)在長度方向(L)上超出第二卷繞起始端(E2)的第二端部(E21)。
【文檔編號】H01M10/0587GK205508964SQ201620261958
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】曾巧, 王可飛, 蔡家財, 羅宇
【申請人】寧德新能源科技有限公司