卷绕式电芯及卷绕电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种卷绕式电芯及卷绕电池。


背景技术：

2.随着电子技术的发展，锂离子电池具有的比功率高、循环寿命长、安全性能好以及无污染等优点使其得到广泛地应用。传统的卷绕式电芯的极片由于卷绕圈数较少，故电芯的体积不会太大。为了提高卷绕式电芯的容量及降低卷绕式电芯的制造成本，卷绕式电芯的直径开始逐渐增大。
3.但在制作高容量大体积的卷绕式电芯时，极片需要进行多次卷绕，由于极片的卷绕圈数过多，极片受到的弯折应力过大，容易导致正、负极片上的活性材料脱落，甚至引起极片的变形或断裂，大大降低了高容量大体积卷绕式电芯的性能。而且，极片在卷绕时，极片越靠近卷绕中心位置，卷绕的半径越小，极片内侧(即靠近卷绕中心的一侧)的弯折程度越大，使得极片的内侧更容易变形或断裂。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种卷绕式电芯及卷绕电池，旨在解决上述背景技术存在的不足，该卷绕式电芯由极片单元环绕卷芯卷绕形成，卷芯能够增大极片单元的卷绕半径，以减小极片单元的弯折程度，从而避免极片上的活性材料脱落以及极片的变形或断裂，提高了高容量大体积卷绕式电芯及卷绕电池的性能。
5.本实用新型的一种实施例提供一种卷绕式电芯，包括卷芯和极片单元，所述卷芯包括正极连接部、负极连接部以及位于所述正极连接部和所述负极连接部之间的绝缘部，所述正极连接部和所述负极连接部分别与所述绝缘部的两端相连；所述极片单元包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片和所述负极片之间通过所述隔膜隔开，所述正极片与所述正极连接部相连，所述负极片与所述负极连接部相连，所述卷绕式电芯由所述极片单元环绕所述卷芯卷绕形成。
6.由此，所述正、负极片由所述隔膜隔开，并且卷绕在所述卷芯上，卷绕后能够增大其卷绕半径，减小所述正、负极片的弯折程度，进而降低所述正、负极片的应力，避免极片上的活性材料脱落以及极片的变形或断裂，提高了高容量大体积卷绕式电芯及卷绕电池的使用性能。
7.在一种可实现的方式中，所述极片单元的所述正极片、所述隔膜、所述负极片和所述隔膜依次卷绕所述卷芯形成所述卷绕式电芯。
8.在一种可实现的方式中，所述极片单元由所述正极片、所述负极片和所述隔膜叠合后复合形成。
9.本技术极片和连接部的连接方式有两种，一种是所述正、负极片分别连接到所述正、负极连接部上，然后以连接到所述正、负极连接部上的所述正、负极片和所述隔膜形成所述极片单元；其中所述隔膜可以和所述正极片或负极片复合从而被间接固定到所述正、
负极连接部上。另一种是先将所述正、负极片和所述隔膜复合成所述极片单元，所述复合比如热压等，然后所述极片单元中所述正、负极片分别与所述正、负极连接部相连接。以此两种方式形成的卷绕式电芯分别有两种形式，一种是所述极片单元的所述正极片、所述隔膜、所述负极片和所述隔膜依次卷绕所述卷芯形成所述卷绕式电芯。另一种是，所述正、负极片和隔膜先叠合形成所述极片单元，所述极片单元再卷绕到所述卷芯上，形成所述卷绕式电芯。
10.在一种可实现的方式中，所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳，所述正极耳和所述负极耳位于所述极片单元的同一侧，所述正极耳与所述正极连接部相连，所述负极耳与所述负极连接部相连。
11.在一种可实现的方式中，所述卷芯为片状结构，所述极片单元的数量为多个，多个所述极片单元沿所述卷芯的宽度方向依次排列设置，相邻所述极片单元之间通过所述隔膜隔开，所述卷绕式电芯由多个所述极片单元环绕所述卷芯卷绕形成。
12.在一种可实现的方式中，所述正极连接部、所述负极连接部和所述绝缘部均为片状结构，所述绝缘部包括相对设置的第一绝缘片和第二绝缘片，所述第一绝缘片和所述第二绝缘片分别位于所述正极连接部和所述负极连接部的上下两侧，所述正极连接部和所述负极连接部夹设于所述第一绝缘片和所述第二绝缘片之间。
13.在一种可实现的方式中，所述卷芯为柱状结构，所述极片单元的数量为多个，多个所述极片单元沿所述卷芯的周向方向依次排列设置，相邻所述极片单元之间通过所述隔膜隔开，所述卷绕式电芯由多个所述极片单元环绕所述卷芯卷绕形成。
14.由此，多个所述极片单元依次排列后，并且均沿着所述卷芯的宽度方向(片状卷芯)或圆周方向(柱状卷芯)卷绕后，在所述片状卷芯中越远离卷芯中心的位置设置的所述极片单元，其卷绕半径越大，在柱状卷芯中越远离卷芯的位置设置的所述极片单元，其卷绕半径越大；卷绕半径越大，使得所述极片单元卷绕时受到的应力越小，从而使所述正、负极片上活性材料不易脱落，防止所述正、负极片的变形或断裂，提高卷绕式电芯及卷绕电池的性能。
15.在一种可实现的方式中，所述卷芯为圆柱状结构或多边形柱状结构。
16.在一种可实现的方式中，所述正极连接部上设有第一电连接部，所述负极连接部上设有第二电连接部，所述第一电连接部和所述第二电连接部分别位于所述卷芯的两端。
17.在一种可实现的方式中，所述隔膜、所述正极片和所述负极片的数量均为多个，多个所述正极片和多个所述负极片交替设置，相邻的所述正极片和所述负极片之间通过所述隔膜隔开，所述极片单元由多个所述隔膜、多个所述正极片和多个所述负极片叠合后复合形成。
18.本实用新型的另一种实施例还提供一种卷绕电池，包括以上所述的卷绕式电芯。
19.本实用新型提供的卷绕式电芯，该卷绕式电芯由极片单元环绕卷芯卷绕形成，卷芯能够增大极片单元的卷绕半径，以减小极片单元的弯折程度及弯折应力，从而避免极片上的活性材料脱落以及极片的变形或断裂。而且，卷芯能够明显地增大极片单元内侧(即极片单元靠近卷芯的一侧)的卷绕半径，以减小极片单元内侧的弯折程度，从而避免极片单元内侧发生变形或断裂。
附图说明
20.图1为本实用新型第一实施例中卷绕式电芯的立体结构示意图。
21.图2为本实用新型第一实施例中卷绕式电芯还未卷绕时的立体结构示意图。
22.图3为图2的侧视图。
23.图4为图2中卷芯的结构示意图。
24.图5为图4的侧视图。
25.图6为图2中极片单元的结构示意图。
26.图7为图6的爆炸结构示意图。
27.图8为本实用新型第二实施例中卷绕式电芯还未卷绕时的立体结构示意图。
28.图9为本实用新型第三实施例中卷绕式电芯还未卷绕时的立体结构示意图。
29.图10为本实用新型实施例中卷绕电池的立体结构示意图。
30.图11为图10的爆炸结构示意图。
31.图中，1-卷绕式电芯，2-卷芯，21-正极连接部，211-第一电连接部，22-负极连接部，221-第二电连接部，23-绝缘部，231-第一绝缘片，232-第二绝缘片，3-极片单元，31-正极片，311-正极耳，32-负极片，321-负极耳，33-隔膜，4-壳体，41-正极盖板，42-负极盖板，421-注液孔，43-外壳，44-绝缘片，45-膜层，46-密封钉，47-密封盖板。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
33.本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
34.本实用新型的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本实用新型请求保护的范围。
35.如图1至图4及图7所示，本实用新型实施例提供的卷绕式电芯1，包括卷芯2和极片单元3。卷芯2包括正极连接部21、负极连接部22以及位于正极连接部21和负极连接部22之间的绝缘部23，正极连接部21和负极连接部22分别与绝缘部23的两端相连。极片单元3包括正极片31、负极片32和隔膜33，正极片31和负极片32之间通过隔膜33隔开，正极片31与正极连接部21相连，负极片32与负极连接部22相连，该卷绕式电芯1由极片单元3环绕卷芯2卷绕形成。如图2及图3所示，该卷绕式电芯1在卷绕前整体为片状结构；如图1所示，该卷绕式电芯1在卷绕后整体形成柱状结构。
36.具体地，正极连接部21和负极连接部22起到基座的作用，所有的正极片31均与正极连接部21相连，再通过正极连接部21与电池正极电连接；所有的负极片32均与负极连接部22相连，再通过负极连接部22与电池负极电连接。绝缘部23既起到连接正极连接部21和负极连接部22的作用，即使卷芯2为一个整体，从而便于极片单元3与卷芯2的连接以及极片单元3环绕卷芯2卷绕，还起到使正极连接部21和负极连接部22绝缘的作用，防止该卷绕式电芯1在生产或使用过程中正极连接部21和负极连接部22相接触。正极连接部21、负极连接
部22和绝缘部23可以通过热复合的方式形成为一个整体。
37.如图3、图6及图7所示，作为一种实施方式，极片单元3由正极片31、负极片32和隔膜33叠合后复合形成，即每个极片单元3在卷绕前为一个整体的片状结构，该整体结构的极片单元3能够方便与卷芯2连接；当然，如图9所示，在其它实施例中，每个极片单元3中的正极片31、负极片32和隔膜33也可以不是复合为一个整体，即每个极片单元3中的正极片31、负极片32和隔膜33分别单独环绕卷芯2进行卷绕。作为一种实施方式，每个极片单元3中的正极片31和负极片32的数量均为一个，每个极片单元3中的隔膜33的数量为两个，其中一个隔膜33夹设于正极片31和负极片32之间，用于使正极片31和负极片32相互绝缘；另外一个隔膜33与正极片31或负极片32的一侧贴合，用于防止极片单元3在卷绕时正极片31和负极片32相接触，从而保证相邻极片单元3之间的正极片31和负极片32之间通过隔膜33隔开。每个极片单元3中的两个隔膜33、一个正极片31和一个负极片32按照隔膜33、正极片31、隔膜33、负极片32或隔膜33、负极片32、隔膜33、正极片31的顺序叠合后，通过热复合的方式形成为一个整体。
38.作为另一种实施方式，每个极片单元3在卷绕前为一个整体的片状结构，每个极片单元3中的隔膜33、正极片31和负极片32的数量均为多个，多个正极片31和多个负极片32交替设置，相邻的正极片31和负极片32之间通过隔膜33隔开，极片单元3由多个隔膜33、多个正极片31和多个负极片32叠合后复合形成。同时，位于最外侧的正极片31和/或负极片32的一侧也需设置隔膜33，以防止极片单元3在卷绕时正极片31和负极片32相接触，从而保证相邻极片单元3之间的正极片31和负极片32之间通过隔膜33隔开。每个极片单元3中的多个隔膜33、多个正极片31和多个负极片32按照隔膜33、正极片31、隔膜33、负极片32或隔膜33、负极片32、隔膜33、正极片31的顺序叠合后，通过热复合的方式形成为一个整体。
39.如图2、图6及图7所示，作为一种实施方式，正极片31上设有正极耳311，负极片32上设有负极耳321，正极耳311和负极耳321位于极片单元3的同一侧，正极耳311与正极连接部21相连，负极耳321与负极连接部22相连。
40.作为一种实施方式，正极耳311与正极连接部21以及负极耳321与负极连接部22均通过焊接连接。
41.如图2至图4所示，作为一种实施方式，卷芯2为片状结构，极片单元3的数量为多个，多个极片单元3均与卷芯2相连，多个极片单元3沿卷芯2的宽度方向w依次排列设置，该卷绕式电芯1由多个极片单元3环绕卷芯2卷绕形成。
42.如图4及图5所示，作为一种实施方式，正极连接部21、负极连接部22和绝缘部23均为片状结构，绝缘部23包括相对设置的第一绝缘片231和第二绝缘片232，第一绝缘片231和第二绝缘片232分别位于正极连接部21和负极连接部22的上下两侧，正极连接部21和负极连接部22夹设于第一绝缘片231和第二绝缘片232之间。即第一绝缘片231的两端分别与正极连接部21的顶面和负极连接部22的顶面相贴合，第二绝缘片232的两端分别与正极连接部21的底面和负极连接部22的底面相贴合。在将第一绝缘片231的两端和第二绝缘片232的两端分别夹持正极连接部21和负极连接部22后，再通过热复合的方式将正极连接部21、负极连接部22、第一绝缘片231和第二绝缘片232形成一个整体。
43.如图2及图4所示，作为一种实施方式，正极连接部21上设有第一电连接部211，负极连接部22上设有第二电连接部221，第一电连接部211和第二电连接部221分别位于卷芯2
的两端。
44.作为一种实施方式，第一电连接部211和正极连接部21以及第二电连接部221与负极连接部22均通过焊接连接。
45.如图4所示，作为一种实施方式，正极连接部21为铝片，负极连接部22为铜片。第一电连接部211为铝条，第二电连接部221为铜条。绝缘部23的材质为pps(聚苯硫醚)。当然，正极连接部21、负极连接部22、第一电连接部211和第二电连接部221还可以为其它导电材料，绝缘部23还可以为其它绝缘材料。
46.如图8所示，作为另一种实施方式，卷芯2为柱状结构，极片单元3的数量为多个，多个极片单元3均与卷芯2相连，多个极片单元3沿卷芯2的周向方向(即圆周方向)依次排列设置，该卷绕式电芯1由多个极片单元3环绕卷芯2卷绕形成。卷芯2可以为圆柱状结构或多边形柱状结构等。正极连接部21、负极连接部22和绝缘部23均为柱状结构，其中，正极连接部21为铝柱，负极连接部22为铜柱，绝缘部23的材质为pps，正极连接部21、负极连接部22和绝缘部23固定连接形成为一个整体。当然，正极连接部21和负极连接部22还可以为其它导电材料，绝缘部23还可以为其它绝缘材料。
47.如图10及图11所示，本实用新型实施例还提供一种卷绕电池，包括以上所述的卷绕式电芯1，该卷绕电池还包括包裹该卷绕式电芯1的壳体4，壳体4包括正极盖板41、负极盖板42和外壳43，卷绕式电芯1与正极盖板41和负极盖板42之间设置有绝缘片44，卷绕式电芯1与外壳43之间设置有膜层45，负极盖板42上设置有密封钉46及密封盖板47(密封钉46和密封盖板47也可以设置在正极盖板41上)。卷绕式电芯1在卷绕完成后，在卷绕式电芯1的外表面包裹膜层45，膜层45一般为mylar(麦拉)膜，以防止该卷绕式电芯1散开，同时具有绝缘作用。然后将卷绕式电芯1放置于外壳43内，再在卷绕式电芯1的两端分别套设绝缘片44。卷绕式电芯1上的第一电连接部211穿过绝缘片44后与正极盖板41焊接固定，卷绕式电芯1上的第二电连接部221穿过绝缘片44后与负极盖板42焊接固定，然后将正极盖板41和负极盖板42分别与外壳43的两端固定。负极盖板42上设有注液孔421(注液孔421也可以设置在正极盖板41上)，通过注液孔421向卷绕电池内注入电解液后，将密封钉46塞入注液孔421内，然后在注液孔421处焊接密封盖板47，使注液孔421密封，即完成卷绕电池的组装。
48.本实用新型实施例提供的卷绕式电芯1，该卷绕式电芯1由极片单元3环绕卷芯2卷绕形成，卷芯2能够增大极片单元3的卷绕半径，以减小极片单元3的弯折程度及弯折应力，从而避免极片31/32上的活性材料脱落以及极片31/32的变形或断裂。而且，卷芯2能够明显地增大极片单元3内侧(即极片单元3靠近卷芯2的一侧)的卷绕半径，以减小极片单元3内侧的弯折程度，从而避免极片单元3内侧发生变形或断裂。同时，在制作高容量大体积的电池时，该卷绕式电芯1由多个极片单元3环绕卷芯2卷绕形成，每个极片单元3的尺寸相对不大，即通过增加极片单元3的数量以减小单个极片单元3的尺寸，能够减少极片单元3的卷绕圈数，增大极片单元3的卷绕半径，从而明显地减小极片单元3的弯折程度及弯折应力，进一步地避免极片31/32上的活性材料脱落以及极片31/32的变形或断裂，大大提高了高容量大体积卷绕式电池的性能。
49.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的
保护范围为准。