卷繞式電芯的制作方法
【專利摘要】本實(shí)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的第一活性物質(zhì)層；第二極片，具有第二集流體和涂覆在第二集流體的第二活性物質(zhì)層，第二極片的第二卷繞起始段具有空白第二集流體；隔離膜，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，固定于空白第二集流體。第一極片的第一卷繞起始段包括：主體部，處于第二卷繞起始段的外側(cè)，且主體部長度大于第二卷繞起始段的長度；回折部，處于主體部的內(nèi)側(cè)，回折部不與第二極耳在厚度方向上重疊；回折部具有空白第一集流體。第一極耳的位置超出第二卷繞起始段的端部；隔離膜的第三卷繞起始段向內(nèi)側(cè)回折且位于第一極耳和第二極耳之間。
【專利說明】
卷繞式電芯
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種卷繞式電芯。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰離子電芯商業(yè)化的發(fā)展，市場對其能量密度的要求越來越高。參照圖1，常規(guī)的卷繞式電芯的頭部的空白正極集流體111 (Al foil，鋁箔)短于負(fù)極集流體211 (Cufoil，銅箔)，并且卷繞式電芯的內(nèi)部需要空卷兩層隔離膜3(圖1虛框圍繞的部分隔離膜即為空卷的隔離膜)，不但造成隔離膜3的浪費(fèi)，而且使得隔離膜3與正極極耳4、負(fù)極極耳5在厚度方向T上重疊，因此增加電芯的厚度從而降低電芯的能量密度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種卷繞式電芯，其能減少隔離膜以及膠紙的使用量，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(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)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至少一個(gè)表面上的第一活性物質(zhì)層;第二極片，具有第二集流體和涂覆在第二集流體至少一個(gè)表面上的第二活性物質(zhì)層，第二極片的第二卷繞起始段具有未涂覆第二活性物質(zhì)層的空白第二集流體；隔離膜，設(shè)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，固定于空白第二集流體。
[0005]其中，第一極片的第一卷繞起始段包括:主體部，處于第二卷繞起始段沿厚度方向的外側(cè)，且主體部沿長度方向的長度大于第二卷繞起始段沿長度方向的長度；以及回折部，與主體部相連并處于主體部沿厚度方向的內(nèi)側(cè)，且回折部不與第二極耳在厚度方向上重疊；回折部具有未涂覆第一活性物質(zhì)層的空白第一集流體。
[0006]在長度方向上，第一極耳的位置超出第二卷繞起始段的端部；至少一部分的隔離膜的第三卷繞起始段向厚度方向的內(nèi)側(cè)回折，并且在長度方向上，向厚度方向的內(nèi)側(cè)回折的第三卷繞起始段位于第一極耳和第二極耳之間。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0008]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯中，第二卷繞起始段小于主體部的長度，所以隔離膜的第三卷繞起始段無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣大長度的空卷，從而減少隔離膜的使用量，降低成本。另外，由于隔離膜的第三卷繞起始段在長度方向上位于第一極耳和第二極耳之間，所以隔離膜的第三卷繞起始段的厚度不再與第一極耳和第二極耳的厚度疊加，從而降低卷繞式電芯的厚度，提高卷繞式電芯的能量密度。同時(shí)，所述卷繞式電芯可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；另外，由于回折部不與第二極耳在厚度方向上重疊，回折部不會增加電芯的厚度，并且回折部的端部在厚度方向上僅一側(cè)與第二極片相對，因此只需在該側(cè)粘貼膠紙即可，而另一側(cè)與主體部相對，因此無需粘貼膠紙，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了膠紙的用量，節(jié)約了成本，而且進(jìn)一步減小了電芯厚度。
【附圖說明】
[0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的卷繞式電芯的示意圖；
[0010]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始段、第二卷繞起始段、第三卷繞起始段均用虛框指示出；
[0011]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的另一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始段、第二卷繞起始段、第三卷繞起始段均用虛框指示出；
[0012]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的又一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始段、第二卷繞起始段、第三卷繞起始段均用虛框指示出；
[0013]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的再一實(shí)施例的示意圖，其中第一卷繞起始段、第二卷繞起始段、第三卷繞起始段均用虛框指示出；
[0014]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的形成第一極耳的一實(shí)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(zhì)層；
[0015]圖7為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的形成第一極耳的另一實(shí)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(zhì)層；
[0016]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的成形示意圖。
[0017]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0018]I第一極片5第二極耳
[0019]11第一集流體El第一卷繞起始段
[0020]111空白第一集流體 El I主體部
[0021]12第一活性物質(zhì)層E12回折部
[0022]13第一凹槽E2第二卷繞起始段
[0023]2第二極片E3第三卷繞起始段
[0024]21第二集流體SI第一卷針
[0025]211空白第二集流體 S2第二卷針
[0026]22第二活性物質(zhì)層G夾槽
[0027]3隔離膜T厚度方向
[0028]4第一極耳L長度方向
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面參照附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的卷繞式電芯。
[0030]參照圖2至圖5，根據(jù)本實(shí)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至少一個(gè)表面上的第一活性物質(zhì)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至少一個(gè)表面上的第二活性物質(zhì)層22，第二極片2的第二卷繞起始段E2具有未涂覆第二活性物質(zhì)層22的空白第二集流體211;隔離膜3，設(shè)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;第二極耳5，固定于空白第二集流體211。
[0031]其中，第一極片I的第一卷繞起始段El包括:主體部ElI，處于第二卷繞起始段E2沿厚度方向T的外側(cè)，且主體部El I沿長度方向L的長度大于第二卷繞起始段E2沿長度方向L的長度(即部分的主體部Ell在長度方向L上超出第二卷繞起始段E2的端部)；以及回折部E12，與主體部Ell相連并處于主體部Ell沿厚度方向T的內(nèi)側(cè)，且回折部E12不與第二極耳5在厚度方向T上重疊；回折部E12具有未涂覆第一活性物質(zhì)層12的空白第一集流體111。
[0032]在長度方向L上，第一極耳4的位置超出第二卷繞起始段E2的端部;至少一部分的隔離膜3的第三卷繞起始段E3向厚度方向T的內(nèi)側(cè)回折，并且在長度方向L上，向厚度方向T的內(nèi)側(cè)回折的第三卷繞起始段E3位于第一極耳4和第二極耳5之間。
[0033]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯中，第二卷繞起始段E2小于主體部Ell的長度，所以隔離膜3的第三卷繞起始段E3無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣大長度的空卷，從而減少隔離膜3的使用量，降低成本。另外，由于隔離膜3的第三卷繞起始段E3在長度方向L上位于第一極耳4和第二極耳5之間，所以隔離膜3的第三卷繞起始段E3的厚度不再與第一極耳4和第二極耳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。同時(shí)，所述卷繞式電芯可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；另外，由于回折部E12不與第二極耳5在厚度方向T上重疊，回折部E12不會增加電芯的厚度，并且回折部E12的端部在厚度方向T上僅一側(cè)與第二極片2相對，因此只需在該側(cè)粘貼膠紙(由于在實(shí)際生產(chǎn)中，回折部E12的端部會留有毛刺，易刺破隔離膜3而與第二極片2接觸，并造成短路)即可，而另一側(cè)與主體部EU相對，因此無需粘貼膠紙，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了膠紙的用量，節(jié)約了成本，而且進(jìn)一步減小了電芯厚度。
[0034]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，沿厚度方向T，在第二極片2的第二卷繞起始段E2相鄰的內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別設(shè)有一層隔離膜3，并且所述兩層隔離膜3均超出第二卷繞起始段E2的端部，超出第二卷繞起始段E2的端部的所述兩層隔離膜3共同組成隔離膜3的第三卷繞起始段E3。換句話說，在最終成型后的卷繞式電芯中，隔離膜3的第三卷繞起始段E3由超出第二卷繞起始段E2的端部的未回折的隔離膜以及沿厚度方向T回折在第二卷繞起始段E2內(nèi)側(cè)的部分隔離膜組成。隔離膜3的第三卷繞起始段E3的長度視卷繞式電芯的長度而定，最小長度大于等于3mm即可，優(yōu)選3mm?100mm，進(jìn)一步優(yōu)選8mm?30mm。在形成的卷繞式電芯內(nèi)，第三卷繞起始段E3為兩層隔離膜，優(yōu)選地，此兩層隔離膜貼合在一起。
[0035]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極片I可以為正極極片或者負(fù)極極片，對應(yīng)地，第二極片2為負(fù)極極片或者正極極片。優(yōu)選地，第一極片I為正極極片，第二極片2為負(fù)極極片，對應(yīng)地，第一活性物質(zhì)層12為正極活性物質(zhì)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(zhì)層22為負(fù)極活性物質(zhì)層，具體可以為碳和硅中的至少一種。
[0036]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4為一個(gè)或多個(gè);第二極耳5為一個(gè)。參照圖5，當(dāng)卷繞式電芯的第一極耳4為多個(gè)時(shí)，多個(gè)第一極耳4優(yōu)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。
[0037]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一集流體11為鋁箔，第二集流體21為銅箔。
[0038]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2和圖3，主體部Ell具有未涂覆第一活性物質(zhì)層12的空白第一集流體111。
[0039]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖4和圖5，主體部Ell的沿厚度方向T背離第二卷繞起始段E2的一側(cè)表面為第一表面，第一表面涂覆有第一活性物質(zhì)層12，并且第二極片2的與第一表面直接相對的一側(cè)表面涂覆有第二活性物質(zhì)層22。
[0040]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖4，第二集流體21的與空白第一集流體111直接相對的一側(cè)未涂覆第二活性物質(zhì)層22。由于空白第一集流體111上未涂覆第一活性物質(zhì)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(zhì)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(shí)現(xiàn)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(cè)的第二活性物質(zhì)層22可以省去，避免材料的浪費(fèi)，并且提高電芯能量密度。
[0041]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2至圖4，第一集流體11的與空白第二集流體211直接相對的一側(cè)未涂覆第一活性物質(zhì)層12。由于空白第二集流體211上未涂覆第二活性物質(zhì)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(zhì)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(shí)現(xiàn)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(cè)的第一活性物質(zhì)層12可以省去，避免材料的浪費(fèi)，并且提高電芯能量密度。
[0042]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2，第一極片I的主體部Ell和回折部El 2都為空白第一集流體111。
[0043]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖5，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(cè)為第一活性物質(zhì)層12，且第一凹槽13在長度方向L上的位置超出第二卷繞起始段E2的端部。
[0044]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4與第一集流體11一體形成。例如，參照圖6，第一極耳4直接由第一集流體11切割而成。進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖7所示，第一極耳4直接由第一集流體11切割并彎折而成。當(dāng)?shù)谝粯O耳4為多個(gè)時(shí)，優(yōu)選地，第一極耳4與第一集流體11 一體形成。
[0045]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4單獨(dú)形成并固定于對應(yīng)的空白第一集流體111(例如，第一極耳4固定于回折部E12處的空白第一集流體111(參照圖3至圖5)，或者第一極耳4固定于第一凹槽13處的空白第一集流體111(參照圖5)，或者第一極片I的主體部EU為空白第一集流體111(參照圖2)并且第一極耳4固定于主體部EU的空白第一集流體111)。
[0046]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，參照圖2，第一極耳4固定于主體部El I的空白第一集流體111，回折部E12不與第二卷繞起始段E2在厚度方向T上重疊，優(yōu)選回折部E12不與第一極耳4在厚度方向T上重疊。
[0047]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，第一極耳4可以通過焊接固定于對應(yīng)的空白第一集流體111，所述焊接為激光焊、超聲波焊接或電阻焊。第二極耳5優(yōu)選采用焊接固定于第二卷繞起始段E2的空白第二集流體211。
[0048]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯的一實(shí)施例中，回折部E12的端部在厚度方向T上與第二極片2直接相對的一側(cè)貼有膠紙(未示出)；或第二極片2的與回折部E12的端部直接相對的一側(cè)貼有膠紙(未示出)。膠紙能夠防止回折部E12的端部的毛刺刺破隔離膜3而與第二極片2接觸并造成短路。
[0049]在根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯中，參照圖8，所述卷繞式電芯由在長度方向L上依次放置的第一卷針SI和第二卷針S2卷繞而成。隔離膜3的第三卷繞起始段E3的部分夾持在第一卷針SI和第二卷針S2之間的夾槽G內(nèi)，當(dāng)?shù)谝痪磲楽I和第二卷針S2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隔離膜3及由隔離膜3隔開的第一極片I和第二極片2卷繞在第一卷針SI和第二卷針S2上，待卷繞完成后，抽出第一卷針SI和第二卷針S2，即完成卷繞式電芯的成型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種卷繞式電芯，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)至少一個(gè)表面上的第一活性物質(zhì)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)至少一個(gè)表面上的第二活性物質(zhì)層(22)，第二極片(2)的第二卷繞起始段(E2)具有未涂覆第二活性物質(zhì)層(22)的空白第二集流體(211); 隔離膜(3)，設(shè)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； 第二極耳(5)，固定于空白第二集流體(211); 其特征在于， 第一極片(I)的第一卷繞起始段(El)包括: 主體部(Ell)，處于第二卷繞起始段(E2)沿厚度方向(T)的外側(cè)，且主體部(Ell)沿長度方向(L)的長度大于第二卷繞起始段(E2)沿長度方向(L)的長度；以及 回折部(E12)，與主體部(Ell)相連并處于主體部(Ell)沿厚度方向(T)的內(nèi)側(cè)，且回折部(E12)不與第二極耳(5)在厚度方向(T)上重疊；回折部(E12)具有未涂覆第一活性物質(zhì)層(12)的空白第一集流體(111); 在長度方向(L)上，第一極耳(4)的位置超出第二卷繞起始段(E2)的端部;至少一部分的隔離膜(3)的第三卷繞起始段(E3)向厚度方向(T)的內(nèi)側(cè)回折，并且在長度方向(L)上，向厚度方向(T)的內(nèi)側(cè)回折的第三卷繞起始段(E3)位于第一極耳(4)和第二極耳(5)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，沿厚度方向(T)，在第二極片(2)的第二卷繞起始段(E2)相鄰的內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別設(shè)有一層隔離膜(3)，并且所述兩層隔離膜(3)均超出第二卷繞起始段(E2)的端部，超出第二卷繞起始段(E2)的端部的所述兩層隔離膜(3)共同組成隔離膜(3)的第三卷繞起始段(E3)。3.根據(jù)權(quán)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(fù)極極片。4.根據(jù)權(quán)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(gè)或多個(gè)； 第二極耳(5)為一個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，主體部(EU)具有未涂覆第一活性物質(zhì)層(12)的空白第一集流體(111)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，主體部(Ell)的沿厚度方向(T)背離第二卷繞起始段(E2)的一側(cè)表面為第一表面，第一表面涂覆有第一活性物質(zhì)層(12)，并且第二極片(2)的與第一表面直接相對的一側(cè)表面涂覆有第二活性物質(zhì)層(22)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，第二集流體(21)的與空白第一集流體(111)直接相對的一側(cè)未涂覆第二活性物質(zhì)層(22)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的卷繞式電芯，其特征在于，第一集流體(11)的與空白第二集流體(211)直接相對的一側(cè)未涂覆第一活性物質(zhì)層(12)。9.根據(jù)權(quán)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(cè)為第一活性物質(zhì)層(12)，且第一凹槽(13)在長度方向(L)上的位置超出第二卷繞起始段(E2)的端部。10.根據(jù)權(quán)利要求1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)一體形成;或 第一極耳(4)單獨(dú)形成并固定于對應(yīng)的空白第一集流體(111)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于， 回折部(E12)的端部在厚度方向(T)上與第二極片(2)直接相對的一側(cè)貼有膠紙;或 第二極片(2)的與回折部(E12)的端部直接相對的一側(cè)貼有膠紙。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷繞式電芯，其特征在于， 第一極耳(4)固定于主體部(Ell)的空白第一集流體(111)，回折部(E12)不與第二卷繞起始段(E2)在厚度方向(T)上重疊，優(yōu)選回折部(E12)不與第一極耳(4)在厚度方向(T)上重疊。
【文檔編號】H01M2/18GK205564899SQ201620318807
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】曾巧, 王可飛, 周伯林, 羅宇
【申請人】寧德新能源科技有限公司