专利名称：一种隔膜、电芯及电芯的卷绕方法
技术领域：
本发明 涉及一种隔膜、电芯及电芯的卷绕方法。
背景技术：
现在，卷绕电池电芯的隔膜置于正极和负极之间，其主要作用是防止正极片和负 极片活性物质相接触，进而造成电芯内短路。隔膜在电芯中占有十分重要的地位，直接影响 电芯的短路、低压性能、寿命及自放电性能。对卷绕式电芯隔膜一般要求具有良好的化学稳定性和一定的机械强度。但是隔膜 的厚度与其机械强度及保液能力具有矛盾性，特别是高容量电芯，由于电极片在卷绕过程 中产生一定的微裂纹，从而发生一定的掉粉或产生一定的毛刺现象，其隔膜易在卷绕前端 或所有发生电极片卷绕后产生微裂纹的地方被刺破或由于掉粉而形成短路或微短路。专利申请号200410056887. 2的中国专利“碱性隔膜及其制作方法”介绍了一种碱 性电芯隔膜，包括厚度为0. 10-0. 25mm的主隔膜层和厚度为0. 5mm以上的辅助隔膜层，辅 助隔膜层通过热压粘合包覆位于主隔膜层中间。由于隔膜包括两个粗纤维层和一个微纤维 层，从厚度方向形成密度梯度，大大提高了隔膜的机械强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是首先提供一种隔膜，在满足足够的机械强度的前提 下，能够容纳更多的电液以提高电芯的容量。在满足足够的机械强度的前提下，能够减少短 路或微短路及容纳更多的电解液以提高电芯的容量及寿命。其次，还要提供一种电芯，和电芯的卷绕方法。对此，本发明首先提供一种隔膜，所述隔膜沿其展开方向具有至少两种不同的厚 度；所述隔膜卷绕电芯时，卷在内圈的隔膜的厚度，不小于卷在外圈的隔膜的厚度。相应的，本发明还提供一种电芯，包括所述的隔膜，正极片，和负极片；所述隔膜 隔在正极片与负极片之间，卷绕成电芯。以及，
一种电芯的卷绕方法，所述的隔膜，隔于正极片与负极片之间，卷绕成电芯。由于卷绕在电芯中心处的隔膜，其曲率半径较小，所受到的应力叫会较大，如果其 机械强度不高，则容易产生诸如微裂纹等破坏，引起内部短路。采用上述技术方案，该隔膜 卷绕在电芯中心处的隔膜，其厚度将更大，相应的机械强度也会更大，在受到较大的应力的 时候，也能较好的保持其机械状态。而单纯的增加隔膜整体的机械强度，如中国专利申请200410056887. 2 “碱性隔膜 及其制作方法”，但是，该隔膜的整体厚度大，将在电芯中占据过大的体积，从而无法容纳下 更多的电液，致使无法在高容量型号上的使用。而采用本发明的技术方案，卷绕在外圈的隔膜，由于其厚度较小，能够留出更多的 空间来保持电液，这样能够在电芯整体的体积一定的前提下，进一步提高电芯的容量。而 且，该技术方案还能节省了隔膜所需的材料。
而且，卷 绕电池电芯中心附近的极片，其曲率半径较小，所受的应力较大，容易断 裂而产生毛刺，进而损坏隔膜。而采用本发明的技术方案，由于垫厚了增大了电芯中心附近 两个极片的曲率半径，使得两个极片和隔膜不容易断裂，且减少了两个极片的产生掉粉的 概率，从而减少了短路或微短路的可能，进一步提高了电池电芯的寿命；同时，隔膜不容易 被两个极片损坏。与现有技术相比，本发明的优点在于，在满足足够的机械强度的前提下，能够减少 短路或微短路及容纳更多的电解液以提高电芯的容量及寿命。优选的，所述的隔膜包括依次拼接的至少两个、分别具有不同厚度的隔膜段。采用上述技术措施，能够更加简便的制造以获得相应的隔膜。进一步的，所述隔膜段分别为依次拼接的最薄隔膜段、次薄隔膜段、最厚隔膜段， 和次薄隔膜段。进一步的，所述次薄隔膜段沿展开方向，其厚度呈梯形分布，越靠接最厚隔膜段处 的厚度越厚。进一步的，所述最厚隔膜段的厚度不小于0. 15毫米，所述次薄隔膜段的厚度在 0. 10至0. 15之间梯形分布，所述最薄隔膜段的厚度不大于0. 10毫米。优选的，相邻的所述隔膜段通过热压焊接。优选的，所述隔膜段的材料采用尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和维纶纤维 中的至少一种。
图1为本发明隔膜一种具体实施例在卷绕前的结构示意图； 图2为本发明电芯一种具体实施例的结构示意图3为本发明电芯一种具体实施例的卷绕剖视图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明
如图1所示，一种隔膜300卷绕前的结构示意图。隔膜300包括依次连接的第一次 薄隔膜段303、第二次薄隔膜段302、最厚隔膜段301、第二次薄隔膜段302、第一次薄隔膜段 303，和最薄隔膜段304。其中，次薄隔膜段包括具有不同厚度、并相互连接的第一次薄隔 膜段303和第二次薄隔膜段302。其中，最厚隔膜段301的厚度在0. 15mm以上、次薄隔膜段的厚度在0. 10至0. 15mm 之间、最薄隔膜段304的厚度在0. IOmm以下。隔膜段的连接方式可以采用热压连接。其中，隔膜300的材料可以采用尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、维纶纤维、经 过磺化处理的以上几种材质的材料中的一种或几种。隔膜段的段数可以依据电芯的实际卷绕圈数而定，段数可以是电芯的卷绕圈数。例如，在另一种实施例中，也可以直接制作一种隔膜300，该隔膜300的厚度从一 端至另一端逐渐减小。将隔膜300置于第一电极片和第二电极片之间，以隔膜300的最厚 的一端为起始端进行卷绕，从而制作成卷绕电池电芯。
在另一种实施例中，最厚隔膜段301的厚度为0. 15mm以上，第二次薄隔膜段302、 第一次薄隔膜段303和最薄隔膜段304的厚度均相同，且小于0. 15mm，即只需要粘接两种厚 度的隔膜300即可，此种方式可称之为三段连接方式。此种三段连接方式，在保证隔膜300的机械强度和一定程度提高电芯容量的同 时，也减少了连接隔膜300的工艺，提高了效率。按照图2的方式，将正极片100、隔膜300和负极片200卷绕成电芯。如图3所示， 即把图1所示的隔膜卷绕成相应的电芯。以最厚隔膜段301的对称轴为对称轴将隔膜300对折，然后将第一电极片放置对 折后的隔膜300内，再将第二电极片放置在隔膜300表面，并与第一电极片重叠后，以最厚 隔膜段301为起始端进行卷绕。因而，随着电芯的卷绕方向，隔膜段的厚度逐渐减小。采用本发明制作容量为AA2600mAh的镍氢充电电芯，电池电芯设计为3. 5圈。为了进一步说明，还进一步提供如下具体实施例和数据做如下说明 实施方式1
隔膜300采用多段连接方式，隔膜300均经过聚丙烯磺化处理。电芯最内段隔膜301 厚度为0. 18mm，第二圈隔膜300厚度为0. 12mm，第三圈隔膜300厚度为0. 11mm，最外圈隔膜 300厚度为0. 09mm，各段隔膜按图1所示顺序采用热压焊接。实施方式2
隔膜300采用多段连接方式，隔膜300均经过聚丙烯磺化处理。电芯最内段隔膜301 厚度为0. 18mm，第二圈隔膜300厚度为0. 15mm，第三圈隔膜300厚度为0. 11mm，最外圈隔膜 300厚度为0. 09mm，各段隔膜按图1所示顺序采用热压焊接。实施方式3
隔膜300采用多段连接方式。电芯最内段隔膜301使用厚度为0. 18mm的聚丙烯氟化 隔膜，第二圈使用厚度为0. 12mm的聚丙烯磺化隔膜，第三圈使用厚度为0. Ilmm的聚丙烯磺 化隔膜，最外圈使用厚度为0. 09mm聚丙烯磺化隔膜，各段隔膜按图1所示顺序采用热压焊 接。以下对比例为现有技术的实施例，对比以说明本发明实施例的具体优势 对比例1
采用整段式厚度为0. IOmm聚丙烯磺化隔膜。对比例2
采用整段式厚度为0. 09mm聚丙烯磺化隔膜。将对比例的隔膜包于正极上，再将负极置于隔膜之上，卷绕，组装成电芯，经化成 得到容量为AA2600mAh的镍氢充电电芯。在实施方式1至3，及对比例1至2分别制成10000万支电芯。对实施方式1至3和对比例1至2各制成的10000万支电芯的制作过程卷绕短路 率及化成短路率进行统计，如下表所示
表 1___
权利要求
1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜沿其展开方向具有至少两种不同的厚度；所述隔 膜卷绕成电芯时，卷在内圈的隔膜的厚度，不小于卷在外圈的隔膜的厚度。
2.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，包括依次拼接的至少两个、分别具有不同 厚度的隔膜段。
3.如权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜段分别为依次拼接的最薄隔膜 段、次薄隔膜段、最厚隔膜段，和次薄隔膜段。
4.如权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述次薄隔膜段沿展开方向，其厚度呈梯形 分布，越靠接最厚隔膜段处的厚度越厚。
5.如权利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述最厚隔膜段的厚度不小于0.15毫米， 所述次薄隔膜段的厚度在0. 10至0. 15之间梯形分布，所述最薄隔膜段的厚度不大于0. 10 毫米。
6.如权利要求2所述的隔膜，其特征在于，相邻的所述隔膜段通过热压焊接。
7.如权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜段的材料采用尼龙纤维、聚丙烯 纤维、聚乙烯纤维和维纶纤维中的至少一种。
8.—种电芯，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一所述的隔膜，正极片，和负极 片；所述隔膜隔在正极片与负极片之间，卷绕成电芯。
9.一种电芯的卷绕方法，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一所述的隔膜，隔于 正极片与负极片之间，卷绕成电芯。
全文摘要
本发明涉及一种隔膜、电芯及电芯的卷绕方法。一种隔膜，所述隔膜沿其展开方向具有至少两种不同的厚度；所述隔膜卷绕电芯时，卷在内圈的隔膜的厚度，不小于卷在外圈的隔膜的厚度。与现有技术相比。本发明的优点在于，在满足足够的机械强度的前提下，能够减少短路或微短路及容纳更多的电解液以提高电芯的容量及寿命。
文档编号H01M2/18GK102064302SQ20101060262
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者刘新华, 彭东方, 王卫东, 王守军, 莫元妙 申请人:深圳市量能科技有限公司