電池卷芯組件及電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電池領域，具體公開了一種電池卷芯組件，包括：卷芯以及能夠在電解液中溶脹的止動膜圈，止動膜圈圈附于卷芯的側面。上述電池卷芯組件，當裝入殼體并注入電解液后，止動膜圈在電解液的作用下溶脹，使其可以與卷芯緊密接觸，將卷芯與殼體之間的空隙完全填充，將卷芯與殼體牢牢固定，不易產生晃動，進而避免電池斷路的風險。由于止動膜圈的溶脹是在電解液注入之后，故很容易入殼，同時電解液的浸潤速度快。另外，止動膜圈可以起到儲存電解液的作用，能夠補充在循環(huán)過程中卷芯內部消耗的電解液，并抑制卷芯在循環(huán)過程中的膨脹，提升電池的循環(huán)性能。本實用新型還公開了一種電池。
【專利說明】
電池卷芯組件及電池
技術領域
[0001] 本實用新型涉及電池領域，特別是涉及一種電池卷芯組件及電池。
【背景技術】
[0002] 電池卷芯在殼體內產生晃動，劇烈晃動時或造成極耳與卷芯、或極耳與殼體之間 的連接斷開，導致電池斷路。為了解決電池卷芯在殼體內晃動的問題，目前一般采用如下方 法，提高電池的填充度;但是較大填充度的電池卷芯，在電池組裝時，造成入殼困難，并且電 解液浸潤速度慢，不利于自動化生產。 【實用新型內容】
[0003] 基于此，有必要針對現有技術中不易入殼、電解液浸潤慢的問題，提供一種易入 殼、電解液浸潤快的電池卷芯組件。
[0004] -種電池卷芯組件，包括:卷芯以及能夠在電解液中溶脹的止動膜圈，所述止動膜 圈圈附于所述卷芯的側面。
[0005] 上述電池卷芯組件，由于在卷芯的側面圈附有止動膜圈，當電池卷芯組件裝入殼 體并注入電解液后，止動膜圈在電解液的作用下溶脹，其體積膨脹，從而使其可以與卷芯緊 密接觸，以達到增強電芯界面緊實度的目的。同時將卷芯與殼體之間的空隙完全填充，從而 將卷芯與殼體牢牢固定，不易產生晃動，進而避免電池斷路的風險。由于止動膜圈的溶脹是 在電解液注入之后，故入殼時體積較小，很容易入殼，操作簡單，同時電解液的浸潤速度快。 另外，止動膜圈可以起到儲存電解液的作用，能夠補充在循環(huán)過程中卷芯內部消耗的電解 液，并抑制卷芯在循環(huán)過程中的膨脹，從而提升電池的循環(huán)性能。
[0006] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈的厚度為0.05~0.5mm。
[0007] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈的個數為至少兩個，相鄰的所述止動膜圈的 間距為2~65mm。
[0008] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈的寬度為1~60mm。
[0009] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈上開設有鏤空孔。
[0010] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈的兩端搭接在一起。
[0011] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈呈C形，所述止動膜圈的兩端具有間隙。
[0012] 在其中一個實施例中，所述止動膜圈粘附于所述卷芯的側面。
[0013] 本實用新型還提供了一種電池。
[0014] -種電池，包括:殼體、及容置在所述殼體中的電解液及電池卷芯組件;所述電池 卷芯組件為本實用新型所提供的電池卷芯組件。
[0015] 上述電池，由于采用本實用新型所提供的電池卷芯組件，卷芯不易產生晃動，進而 避免電池斷路的風險;入殼簡單、電解液的浸潤速度快;并且止動膜圈可以起到儲存電解液 的作用，能夠補充在循環(huán)過程中卷芯內部消耗的電解液，并抑制卷芯在循環(huán)過程中的膨脹， 從而提升電池的循環(huán)性能。
[0016] 在其中一個實施例中，所述殼體為錯殼或鋼殼。
[0017] 在其中一個實施例中，所述電池為圓柱形電池。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型第一實施例的電池卷芯組件的立體結構示意圖。
[0019] 圖2為本實用新型第二實施例的電池卷芯組件的立體結構示意圖。
[0020] 圖3為本實用新型第三實施例的電池卷芯組件的立體結構示意圖。
[0021 ]圖4為電池循環(huán)性能測試圖。
【具體實施方式】
[0022]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描 述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施方式。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來 實現，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本實用新 型的公開內容理解的更加透徹全面。
[0023]需要說明的是，當元件被稱為"設置于"另一個元件，它可以直接在另一個元件上 或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0024]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領 域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為 了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語"及/或"包 括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0025]參見圖1，本實用新型第一實施例的電池卷芯組件100,其包括卷芯110以及止動膜 圈120,止動膜圈120圈附于卷芯110的側面。
[0026]其中，卷芯110是電池的核心部件。一般地，卷芯110由正極片、隔膜、負極片卷繞而 成。在本實施例中，卷芯110的外輪廓呈圓柱形，適用于圓柱形電池。當然，可以理解的是，卷 芯110并不局限于圓柱形，還可以是適用于方形電池的塊狀卷芯。
[0027]其中，止動膜圈120能夠在電解液中溶脹;也就是說，止動膜圈120由能夠在電解液 中溶脹的材料制成?？梢岳斫獾氖?，溶脹是指高分子聚合物在電解液中體積發(fā)生膨脹，但不 溶解。優(yōu)選地，止動膜圈120的材料選自PAN(聚丙烯腈）、ΡΕ0(聚氧化乙烯）、PMMA(聚甲基丙 烯酸甲酯）、PVC(聚氯乙烯）、PVDF(聚偏氟乙烯）、PVAc(聚乙酸乙烯酯）、和PVB(聚乙烯醇縮 丁醛）中的一種或幾種的共混或共聚物。在本實施例中，止動膜圈120材質為PMMA(聚甲基丙 烯酸甲酯）。
[0028]在本實施例中，止動膜圈120粘附于卷芯110側面上。即止動膜圈120的內表面具有 粘性，將止動膜圈120與卷芯110的側面粘接在一起，從而使止動膜圈120和卷芯110成為一 個整體。當然，還可以是，止動膜圈120的內外表面均具有粘性。
[0029] 優(yōu)選地，止動膜圈120的厚度為0.05~0.5mm。也就是說，止動膜圈120由膜厚為 0.0 5~0.5mm的聚合物膜片圍成。這樣，既可以有效保證止動膜圈120的溶脹后的固定效果， 又可以便于電池卷芯組件100裝入殼體內。在本實施例中，止動膜圈120的厚度為0.2mm。
[0030] 在本實施例中，在電池卷芯組件100中只含有一個止動膜圈120。在本實施例中，止 動膜圈120的寬度為600mm。具體地，止動膜圈120圈附于卷芯110側面的中部區(qū)域。這樣更容 易入殼以及注入電解液。當然，可以理解的是，還可以是上部區(qū)域或下部區(qū)域;還可以是止 動膜圈120覆蓋整個卷芯110的側面，也就是說，止動膜圈120的寬度等于卷芯110的高度。
[0031] 在本實施例中，止動膜圈120上開設有鏤空孔129。具體地，鏤空孔129呈圓形。更具 體地，鏤空孔129的直徑為10mm。當然，可以理解的是，本實用新型對鏤空孔129的形狀沒有 特殊限制，還可以是條形、方形、圓形、橢圓形、星形、三角形等規(guī)則形狀以及不規(guī)則形狀。
[0032] 參見圖2,圖2為本實用新型第二實施例的電池卷芯組件的立體結構示意圖。第二 實施例與第一實施例基本相同，與第一實施例所不同的是：
[0033]在本實施例中，止動膜圈120材質為PVC(聚氯乙烯）。
[0034]在本實施例中，止動膜圈120的個數為三個;也就是說，在電池卷芯組件100中包括 三個止動膜圈120。具體地，三個止動膜圈120分別圈附于卷芯110側面的上部、中部及下部。 當然，可以理解的是，止動膜圈120的個數并不局限于三個，也可以是兩個、四個、五個、甚至 更多。
[0035]在本實施例中，止動膜圈120均勻分布于卷芯110的側面。更優(yōu)選地，相鄰的止動膜 圈120的間距為2~65mm;也即相鄰的止動膜圈120之間露出卷芯110的高度為2~65mm。優(yōu)選 地，止動膜圈120的寬度為1~60mm。在本實施例中，止動膜圈120的寬度為30mm。
[0036]當然，可以理解的是，止動膜圈120也可以不均勻分布于卷芯110的側面。
[0037]在本實施例中，止動膜圈120的兩端搭接在一起。也即止動膜圈120展開后長方形 的長度大于卷芯110的圓周長。在制備電池卷芯組件時，將長方形的聚合物膜繞在卷芯110 側面一周，然后將聚合物膜的首尾兩端搭接在一起，從而形成止動膜圈120。
[0038]參見圖3,圖3為本實用新型第三實施例的電池卷芯組件的立體結構示意圖。第三 實施例與第一實施例基本相同，與第一實施例所不同的是：
[0039]在本實施例中，止動膜圈120呈C形，止動膜圈120的兩端具有間隙128;也就是說， 止動膜圈120并不是附在卷芯110側面的完整的一圈，也即止動膜圈120展開后長方形的長 度小于卷芯110的圓周長。優(yōu)選地，間隙128位于卷芯110的側面的非卷繞末端的區(qū)域，也就 是說，止動膜圈120將卷繞的末端圈住。這樣更加有利于卷芯110的固定，使卷芯110不易展 開，可省略在卷芯10 0貼膠布以防止卷芯110展開的步驟。更優(yōu)選地，間隙12 8的寬度為 0.5mm。這樣在止動膜圈120溶脹之后，止動膜圈120的兩端可逐漸靠近，甚至接觸;更加有利 于卷芯110的固定，避免其晃動。
[0040] 在本實施例中，鏤空孔129為六邊形。
[0041] 本實用新型的電池卷芯組件，由于在卷芯的側面圈附有止動膜圈，當電池卷芯組 件裝入殼體并注入電解液后，止動膜圈在電解液的作用下溶脹，其體積膨脹，從而使其可以 與卷芯緊密接觸，以達到增強電芯界面緊實度的目的。同時將卷芯與殼體之間的空隙完全 填充，從而將卷芯與殼體牢牢固定，不易產生晃動，進而避免電池斷路的風險。由于止動膜 圈的溶脹是在電解液注入之后，故入殼時體積較小，很容易入殼，操作簡單，同時電解液的 浸潤速度很快。另外，止動膜圈可以起到儲存電解液的作用，能夠補充在循環(huán)過程中卷芯內 部消耗的電解液，并抑制卷芯在循環(huán)過程中的膨脹，從而提升電池的循環(huán)性能。
[0042]本實用新型還提供了一種電池。
[0043] -種電池，包括本實用新型所提供的電池卷芯組件。
[0044] 具體地，所述殼體為鋁殼或鋼殼。當然，可以理解的是，本實用新型對殼體沒有特 殊要求，亦或是合金殼。
[0045] 具體地，電池為圓柱形電池。當然，可以理解的是，亦可以是方形電池。
[0046] 上述電池，由于采用了本實用新型所提供的電池卷芯組件，卷芯不易產生晃動，進 而避免電池斷路的風險;入殼簡單、電解液的浸潤速度快;并且止動膜圈可以起到儲存電解 液的作用，能夠補充在循環(huán)過程中卷芯內部消耗的電解液，并抑制卷芯在循環(huán)過程中的膨 脹，從而提升電池的循環(huán)性能。
[0047] 以下結合具體電池實施例對本實用新型做進一步闡述。
[0048] 實施例四：
[0049] 制作18650型(直徑18mm，高度650mm)的圓柱電池，殼體采用不銹鋼殼，采用第二實 施例的卷芯組件，其中卷芯中正極為磷酸鐵鋰、負極為Si/C。將卷芯組件裝入殼體內并完成 之后的組裝工序、烘烤、注液、化成、分容，最后將電池充至滿電。得到電池 A1。
[0050] 實施例五：
[00511 制作20700型(直徑20mm，高度700mm)的圓柱電池，殼體采用不銹鋼殼，采用第一實 施例的卷芯組件，其中卷芯中正極為LiNi1/3Co1/3Mm/3、負極為Si/C。將卷芯組件裝入殼體內 并完成之后的組裝工序、烘烤、注液、化成、分容，最后將電池充至滿電。得到電池 A2。
[0052] 對比例一：
[0053]與實施例四唯一所不同的是，不設止動膜圈。得到電池 D1。
[0054] 對比例二：
[0055] 與實施例五唯一所不同的是，不設止動膜圈。得到電池 D1。
[0056] 性能測試：
[0057]振動測試：
[0058] 各取電池 A1-A2、D1-D2 1000只，固定在振動測試臺上，分別先后在X、Y、Z三個方向 上每個方向以3m/s的速度進行往復振動測試，測試時間為30min，振動測試位移幅度為 30cm。測試完成后，測試電池的電壓以確定是否斷路，并得到斷路率。測試結果見表1。
[0059] 表 1
[0060]
[0061]從表1中可以看出，電池 A1的斷路率明顯低于電池 D1，這說明本實用新型的電池有 效的提升了卷芯在殼體內的穩(wěn)定性，大幅降低了振動引起電池斷路的概率。
[0062] 循環(huán)測試：
[0063] 各取電池 A1、D1 5只，在45°C下1C循環(huán)。測試結果見圖4。
[0064]從圖4中可以看出，電池 A1的循環(huán)性能明顯優(yōu)于電池 D1，這說明本實用新型的電池 可以有效提升電池的循環(huán)性能。
[0065] 以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存 在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0066] 以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于 本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種電池卷芯組件，其特征在于，包括:卷芯以及能夠在電解液中溶脹的止動膜圈， 所述止動膜圈圈附于所述卷芯的側面。2. 根據權利要求1所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈的厚度為0.05~ 0.5mm〇3. 根據權利要求1所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈的個數為至少兩 個，相鄰的所述止動膜圈的間距為2~65mm。4. 根據權利要求3所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈的寬度為1~60_。5. 根據權利要求1所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈上開設有鏤空孔。6. 根據權利要求1所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈的兩端搭接在一 起。7. 根據權利要求1所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈呈C形，所述止動膜 圈的兩端具有間隙。8. 根據權利要求1所述的電池卷芯組件，其特征在于，所述止動膜圈粘附于所述卷芯的 側面。9. 一種電池，其特征在于，包括:殼體、及容置在所述殼體中的電解液及電池卷芯組件； 所述電池卷芯組件為權利要求1-8任一項所述的電池卷芯組件。10. 根據權利要求9所述的電池，其特征在于，所述殼體為鋁殼或鋼殼。11. 根據權利要求9所述的電池，其特征在于，所述電池為圓柱形電池。
【文檔編號】H01M10/04GK205564885SQ201620346496
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】余海君, 郝三存
【申請人】蘇州協鑫集成科技工業(yè)應用研究院有限公司, 協鑫集成科技（蘇州）有限公司, 協鑫集成科技股份有限公司, 蘇州協鑫集成儲能科技有限公司