电池卷芯及锂离子电池的制作方法

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电池卷芯以及具有该电池卷芯的锂离子电池。

背景技术：

现有技术中，锂离子电池的卷芯正极耳引出位置通常在卷芯的中心孔处，负极耳的引出位置通常在卷芯外圈，下垫片的边缘设有一方形缺口，且卷芯的中心孔与下垫片的中心孔对齐。在具体装配时，负极耳从下垫片的方形缺口处引出，并往下垫片的中心孔方向做90°弯折，以使得负极耳完全覆盖下垫片的中心孔。这种卷芯结构存在以下缺陷：

1)负极耳外裸的长度过长，浪费极耳材料；

2)由于负极耳在卷芯的最外层，因此卷芯横截面圆形度降低，不利于在卷芯外套装电池外壳；

3)在批量生产中，卷芯套入下垫片后，下垫片位置无法被固定而出现滑落，安全风险高。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种电池卷芯，其旨在解决现有电池卷芯中负极耳在卷芯最外层导致卷芯横截面圆形度降低而影响套装电池外壳的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型提供的方案是：电池卷芯，包括具有第一中心孔的柱状卷芯本体、设于所述柱状卷芯本体一端的正极耳和设于所述柱状卷芯本体另一端的负极耳，所述正极耳和所述负极耳沿所述柱状卷芯本体的径向都位于所述第一中心孔和所述柱状卷芯本体的外侧面之间，且所述负极耳沿所述柱状卷芯本体的径向位于所述第一中心孔与所述正极耳之间。

可选地，所述电池卷芯还包括下垫片，所述下垫片安装于所述柱状卷芯本体之设有所述负极耳的端部，所述下垫片上设有与所述第一中心孔对位设置的第二中心孔和与所述负极耳对位设置且周向封闭的限位孔，所述负极耳穿过所述限位孔并弯折覆盖所述第二中心孔。

可选地，所述柱状卷芯本体由电池正极片、电池负极片、第一隔膜和第二隔膜按照第二隔膜、电池负极片、第一隔膜和电池正极片的顺序叠加后卷绕形成，所述正极耳与所述电池正极片连接，所述负极耳与所述电池负极片连接。

可选地，所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜和所述第二隔膜都呈矩形，且所述电池负极片的宽度大于所述电池正极片的宽度，所述第一隔膜的宽度和所述第二隔膜的宽度都大于所述电池负极片的宽度。

可选地，所述电池负极片包括负极金属基片和负极涂层，所述负极金属基片具有反向设置的第一负极侧面和第二负极侧面，所述负极涂层包括涂覆于所述第一负极侧面的第一负极涂覆层和涂覆于所述第二负极侧面的第二负极涂覆层，所述负极耳焊接于所述第一负极侧面上并位于所述第一负极涂覆层的旁侧。

可选地，所述第一负极涂覆层在所述负极金属基片表面的涂覆面积大于所述第二负极涂覆层在所述负极金属基片表面的涂覆面积；且/或，

所述负极金属基片具有两个间隔相对的第一长外边缘和两个间隔相对的第一短外边缘，所述负极耳靠近一个所述第一短外边缘设置，所述第一负极涂覆层从另一个所述第一短外边缘延伸至所述负极耳的旁侧，所述第二负极涂覆层的一端与所述第一负极涂覆层之靠近所述负极耳的端部呈上下正对位设置、另一端与所述第一负极涂覆层之远离所述负极耳的端部具有54.56mm±5mm的距离。

可选地，所述电池正极片包括正极金属基片和正极涂层，所述正极金属基片具有反向设置的第一正极侧面和第二正极侧面，所述正极涂层包括两个间隔涂覆于所述第一正极侧面的第一正极涂覆层和两个间隔涂覆于所述第二正极侧面的第二正极涂覆层，所述正极耳焊接于所述第一正极侧面并位于两个所述第一正极涂覆层之间。

可选地，两个所述第一正极涂覆层之间的间隙与两个所述第二正极涂覆层之间的间隙呈上下正对位设置；且/或，

所述正极金属基片具有两个间隔相对的第二长外边缘和两个间隔相对的第二短外边缘，所述正极耳焊接于所述第二长外边缘长度方向五分之二的位置处。

本实用新型的第二个目的在于提供一种锂离子电池，其包括电池外壳、电解液和上述的电池卷芯，所述电池卷芯和所述电解液都设于所述电池外壳内，且正极耳焊接于所述电池外壳的内顶部，所述负极耳焊接于所述电池外壳的内底部。

可选地，所述电池外壳包括镀镍钢壳和盖帽，所述盖帽盖设于所述镀镍钢壳的顶部并与所述镀镍钢壳围合形成一容置腔，所述电池卷芯和所述电解液都设于所述容置腔内，所述盖帽之朝向所述容置腔的一侧设有汇流片，所述正极耳之远离所述柱状卷芯本体的端部焊接于所述汇流片上，所述负极耳之远离所述柱状卷芯本体的端部焊接于所述镀镍钢壳的底部。

本实用新型提供的电池卷芯及锂离子电池，通过将负极耳和正极耳都设于柱状卷芯本体的第一中心孔和柱状卷芯本体的外侧面之间，并将负极耳设于第一中心孔与正极耳之间，这样，由于负极耳不是在柱状卷芯本体的外侧，故，可使得柱状卷芯本体的横截面圆形度较好，使得电池外壳的套装更加顺畅。此外，正极耳引出位置的改变，利于减小电池卷芯的内阻。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电池卷芯在装配下垫片前的一个视角示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电池卷芯在装配下垫片前的另一个视角示意图；

图3是图1装配下垫片后的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的下垫片的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的电池负极片的结构示意图

图6是本实用新型实施例提供的电池正极片的结构示意图

图7是本实用新型实施例提供的锂离子电池的内部结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的锂离子电池的外部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1-8所示，本实用新型实施例提供的电池卷芯100，包括具有第一中心孔111的柱状卷芯本体110、设于柱状卷芯本体110一端的正极耳120和设于柱状卷芯本体110另一端的负极耳130，正极耳120和负极耳130沿柱状卷芯本体110的径向都位于第一中心孔111和柱状卷芯本体110的外侧面之间，且负极耳130沿柱状卷芯本体110的径向位于第一中心孔111与正极耳120之间，即负极耳130到第一中心孔111的距离小于正极耳120到第一中心孔111的距离。本实用新型实施例中，由于负极耳130靠近柱状卷芯本体110的第一中心孔111，故，利于减小负极耳130从下垫片140缺口处引出弯折覆盖下垫片140中心孔所需要的长度，从而有效缩短了负极耳130伸出柱状卷芯本体110外的裸露长度，进而有效节省了极耳的材料；另一方面由于负极耳130不是在柱状卷芯本体110的外侧，故，可使得柱状卷芯本体110的横截面圆形度较好，使得电池外壳200的套装更加顺畅。此外，正极耳120引出位置的改变，利于减小电池卷芯100的内阻。

优选地，参照图1、图3和图4所示，电池卷芯100还包括下垫片140，下垫片140安装于柱状卷芯本体110之设有负极耳130的端部，下垫片140上设有与第一中心孔111对位设置的第二中心孔141和与负极耳130对位设置且周向封闭的限位孔142，负极耳130穿过限位孔142并弯折覆盖第二中心孔141。由于负极耳130靠近柱状卷芯本体110的第一中心孔111，故，利于减小负极耳130从下垫片140缺口处引出弯折覆盖第二中心孔141所需要的长度，从而有效缩短了负极耳130伸出柱状卷芯本体110外的裸露长度，进而有效节省了极耳的材料。此外，由于下垫片140上的限位孔142为周向封闭的孔，故，负极耳130从限位孔142穿过弯折覆盖第二中心孔141后，下垫片140水平前、后、左、右四个方向和竖直上、下两个方向都被限位，使得下垫片140位置被固定，不会出现滑落，安全系数更高。

优选地，下垫片140上的限位孔142为矩形孔，其形状根据负极耳130的形状匹配设置，利于提高负极耳130对下垫片140限位的可靠性。

优选地，柱状卷芯本体110由电池正极片112、电池负极片113、第一隔膜114和第二隔膜115按照第二隔膜115、电池负极片113、第一隔膜114和电池正极片112的顺序叠加后卷绕形成，正极耳120与电池正极片112连接，负极耳130与电池负极片113连接。第一隔膜114用于分隔电池正极片112和电池负极片113，第二隔膜115用于包覆住电池负极片113，此处，通过第一隔膜114和第二隔膜115的设置，利于保障锂离子电池的安全性能。

优选地，电池正极片112、电池负极片113、第一隔膜114和第二隔膜115都呈矩形，且电池负极片113的宽度大于电池正极片112的宽度，第一隔膜114的宽度和第二隔膜115的宽度都大于电池负极片113的宽度，这样，使得电池正极片112、电池负极片113、第一隔膜114和第二隔膜115卷绕后，电池负极片113可以完全包住电池正极片112，第一隔膜114可以完全隔开电池正极片112和电池负极片113，且第二隔膜115可以完全包覆住电池负极片113，充分保障了锂离子电池的安全性能。

优选地，参照图5和图7所示，电池负极片113包括负极金属基片1131和负极涂层1132，负极金属基片1131具有反向设置的第一负极侧面和第二负极侧面，负极涂层1132包括涂覆于第一负极侧面的第一负极涂覆层1133和涂覆于第二负极侧面的第二负极涂覆层1134，负极耳130焊接于第一负极侧面上并位于第一负极涂覆层1133的旁侧，这样，利于使得在电池负极片113卷绕后，负极耳130靠近柱状卷芯本体110的第一中心孔111设置。

优选地，第一负极涂覆层1133在负极金属基片1131表面的涂覆面积大于第二负极涂覆层1134在负极金属基片1131表面的涂覆面积。此处，在负极金属基片1131底面留大间隙不涂覆，由于在电池组装过程中，电池负极片113卷绕后，负极金属基片1131底面的非涂覆区在电池卷芯100最外圈，与其对位的是镀镍钢壳210、没有正极材料，这样，在保证电池性能的前提下，利于降低成本。

优选地，参照图5和图7所示，负极金属基片1131具有两个间隔相对的第一长外边缘和两个间隔相对的第一短外边缘，负极耳130靠近一个第一短外边缘设置，第一负极涂覆层1133从另一个第一短外边缘延伸至负极耳130的旁侧，第二负极涂覆层1134的一端与第一负极涂覆层1133之靠近负极耳130的端部呈上下正对位设置、另一端与第一负极涂覆层1133之远离负极耳130的端部具有54.56mm±5mm的距离L。此处，通过对负极金属基片1131、负极涂层1132和负极耳130的位置进行优化设计，使得第二负极涂覆层1134的长度比第一负极涂覆层1133的长度短54.56mm±5mm的距离，既可减小负极涂层1132的用量，又利于保证最终制成的锂离子电池的性能。

优选地，第二负极涂覆层1134的长度比第一负极涂覆层1133的长度短54mm～56mm，即第二负极涂覆层1134的一端与第一负极涂覆层1133之靠近负极耳130的端部呈上下正对位设置、另一端与第一负极涂覆层1133之远离负极耳130的端部具有54mm～56mm的距离。

优选地，参照图6和图7所示，电池正极片112包括正极金属基片1121和正极涂层1122，正极金属基片1121具有反向设置的第一正极侧面和第二正极侧面，正极涂层1122包括两个间隔涂覆于第一正极侧面的第一正极涂覆层1123和两个间隔涂覆于第二正极侧面的第二正极涂覆层1124，正极耳120焊接于第一正极侧面并位于两个第一正极涂覆层1123之间。此处，正极耳120焊接于两个正极顶部涂覆层的间隙内，可使得最终制成的锂离子电池内阻小，利于循环。

优选地，参照图6所示，两个第一正极涂覆层1123之间的间隙与两个第二正极涂覆层1124之间的间隙呈上下正对位设置，这样，可利于减小最终制成的锂离子电池内阻，利于循环。

优选地，正极金属基片1121具有两个间隔相对的第二长外边缘和两个间隔相对的第二短外边缘，正极耳120焊接于第二长外边缘长度方向五分之二的位置处，这样，使得第二隔膜115、电池负极片113、第一隔膜114和电池正极片112叠压卷绕制成电池卷芯100后，正极耳120所处的位置符合设计要求，从而利于减小锂离子电池的内阻。

优选地，正极金属基片1121为铝箔片，负极金属基片1131为铜箔片。

本实施例中，电池卷芯100的制造方式为，分别制造第二隔膜115、电池负极片113、第一隔膜114和电池正极片112，将第二隔膜115、电池负极片113、第一隔膜114和电池正极片112叠压卷绕形成柱状卷芯本体110，然后装配下垫片140(将负极耳130穿过下垫片140的限位孔142后，向下垫片140的第二中心孔141方向弯折90°，并使负极耳130盖住下垫片140的第二中心孔141)。

作为本实施例的一较佳实施方案，本实用新型实施例提供的电池卷芯100，在工艺设计中，将正极耳120的位置设计在电池正极片112总长的2/5处，将负极耳130的位置设计在电池负极片113的头部。在涂布工序中，正极涂层1122使用间歇式涂覆，正极金属基片1121正反两面的涂覆料区一致、呈上下对齐，且每个面上的涂料区之间都有宽度为8-10mm的间隙，以用于制片时焊接正极耳120。负极涂层1132正反两面料区的涂覆长度不一致，反面料区的涂覆长度比正面料区的涂覆长度短54mm～56mm。

本实用新型实施例中，正极耳120的引出位置在电池卷芯100的层间，负极耳130的引出位置靠近电池卷芯100的中心孔。其中，正极耳120引出位置的改变，减小了电池卷芯100的内阻，降低了大电流通过时的产热量；负极耳130引出位置的改变，使负极耳130外裸的长度缩短了50％，节省了极耳的材料，且卷芯横截面圆形度好，套装镀镍钢壳210更加顺畅。此外，负极耳130从下垫片140方孔穿过弯折后，下垫片140各方向的位置都被固定，使得下垫片140不会出现滑落的现象，安全系数更高。

优选地，参照图3、图7和图8所示，本实用新型实施例提供的锂离子电池，包括电池外壳200、电解液和上述的电池卷芯100，电池卷芯100和电解液都设于电池外壳200内，且正极耳120焊接于电池外壳200的内顶部，负极耳130焊接于电池外壳200的内底部。本实施例提供的锂离子电池，由于采用了上述的电池卷芯100，故，使得电池卷芯100与电池外壳200的装配比较顺畅，利于提高装配效率，并提高了锂离子电池的综合性能，降低了锂离子电池的成本。

优选地，参照图3、图7和图8所示，电池外壳200包括镀镍钢壳210和盖帽220，盖帽220盖设于镀镍钢壳210的顶部并与镀镍钢壳210围合形成一容置腔，电池卷芯100和电解液都设于容置腔内，盖帽220之朝向容置腔的一侧设有汇流片，正极耳120之远离柱状卷芯本体110的端部焊接于汇流片上，负极耳130之远离柱状卷芯本体110的端部焊接于镀镍钢壳210的底部。优选地，电池外壳200、电池卷芯100和电解液的组装方式为：将电池卷芯100装于镀镍钢壳210中，将负极耳130点焊于镀镍钢壳210的底部，再按设计参数对镀镍钢壳210进行辊槽；将正极耳120激光焊焊接在盖帽220的汇流片处，制成半成品电芯，将半成品电芯烘烤一段时间；在半成品电芯内注入电解液，然后对半成品电芯进行封口，制得半成品电池；将半成品电池在恒温条件下以先倒置浸润后正放浸润的方式进行浸润活化一段时间，然后对半成品电池充电化成，制得锂离子电池。在恒温条件下，电池先倒置浸润、后正放浸润，利于提高浸润效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。