电池极片、卷芯以及电芯的制作方法

电池极片、卷芯以及电芯
1.本技术要求申请号为：202111015620.9，申请日为：2021年08月31日，发明名称为《电池极片、电池模组以及电极片的加工方法》的中国发明专利的优先权。
技术领域
2.本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池极片、卷芯以及电芯。


背景技术：

3.传统圆柱形电芯通过在卷针上卷绕后引出极耳，极耳与连接端子连接后与电芯外壳的端板连接，将电流导出。目前的极耳主要包括两种结构，一种是全极耳，一种是半极耳。半极耳的内阻较大，过流能力低，传热效果差，会导致电芯的使用寿命低。而全极耳在绕卷后需要与连接端子连接，但全极耳在绕卷后与连接端子连接时经常会出现外层的极耳接触不到连接端子的情况，导致外层的极耳与连接端子连接困难，影响全极耳的过流能力。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种电池极片、卷芯以及电芯，以解决相关技术中的极耳与连接端子连接困难的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池极片，包括：一体连接的电极片本体和极耳，电极片本体上涂布正极涂层或者负极涂层，极耳的长度与电极片本体的长度相同，极耳包括在其长度方向相对的第一端和第二端，极耳的宽度在从第一端至第二端的方向上逐渐增加，极耳上设置有多个沿极片宽度方向延伸的纵向切口。
6.进一步地，相邻的两个切口之间的间距在极耳的第一端至极耳的第二端的方向上逐渐增加。
7.进一步地，相邻的两个纵向切口之间的间距相同。
8.进一步地，纵向切口的宽度在40μm至25mm之间。
9.进一步地，纵向切口的宽度在40μm至700μm之间。
10.进一步地，极耳的远离电极片本体的边沿为倾斜线。
11.进一步地，倾斜线为圆弧线，且圆弧线的斜率在极耳的第一端至极耳的第二端的方向上逐渐减小。
12.进一步地，多个纵向切口的内端部到正极涂层或负极涂层的距离相同。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种卷芯，包括：正极片，正极片为上述的电池极片，其中，电池极片上涂有正极涂层，正极片包括正极极耳；负极片，负极片为上述的电池极片，其中，电池极片上涂有负极涂层，负极片包括负极极耳；隔膜，隔膜将相邻的正极片和负极片分隔开，正极片、隔膜以及负极片卷绕设置，正极极耳的方向与负极极耳的方向相反，正极极耳的高度由最内层至最外层逐渐增加，负极极耳的高度由最内层至最外层逐渐增加；第一连接端子，与正极极耳电性连接，正极极耳朝向第一连接端子的侧壁延伸，正极极耳的上端电性连接于第一连接端子的侧壁上；第二连接端子，与负极极耳电性连接，负极极
耳朝向第二连接端子的侧壁延伸，负极极耳的下端电性连接于第二连接端子的侧壁上。
14.进一步地，卷芯还包括：绝缘管，具有第一通孔，正极片、隔膜以及负极片卷绕设置于绝缘管的周向外侧，第一连接端子套设于绝缘管的上端部，第二连接端子，套设于绝缘管的下端部。
15.进一步地，第一连接端子的上表面和靠近绝缘管的表面之间设置有第一凹槽，第二连接端子的上表面和靠近绝缘管的表面之间设置有第二凹槽。
16.进一步地，第一连接端子包括第一连接段和位于第一连接段上方的第二连接段，第一连接段的外径小于第二连接段的外径，第一连接段和第二连接段之间形成第一台阶面，第一凹槽设置于第二连接段上；
17.第二连接端子包括第三连接段和位于第三连接段下方的第四连接段，第三连接段的外径小于第四连接段的外径，第三连接段和第四连接段之间形成第二台阶面，第二凹槽设置于第四连接段上。
18.根据本发明的另一方面，提供了一种电芯，包括：外壳；卷芯，卷芯为上述的卷芯。
19.应用本发明的技术方案，极耳的长度与电极片本体的长度相同，使得本技术的极耳为全极耳，电极片本体上的电子能够通过极耳流通到连接端子上，降低了极耳的内阻，提升了极耳的过流能力。极耳的宽度在从第一端至第二端的方向上逐渐增加，连接端子位于电池极片的卷绕中心，当电池极片卷绕后，极耳从内层至外层的高度逐渐增加，由于极耳上设置有多个沿极片宽度方向延伸的纵向切口，纵向切口将极耳分成多个极耳片，此时可将极耳片朝向连接端子的侧壁弯折，位于内层的极耳片距离连接端子的距离较近，高度也较低，位于外层的极耳片距离连接端子的距离较远，高度较高，更便于固定连接在连接端子上。上述结构将极耳的高度设置成由内层至外层逐渐升高的形式，位于内层的极耳片距离连接端子较近，因此设置成较短的高度即可触碰到连接端子，便于与连接端子固定连接。位于外层的极耳片距离连接端子较远，因此需要设置成更高的高度才可触碰到连接端子，便于与连接端子固定连接。
20.另外，本发明在卷芯内增设了绝缘管，不仅提高电芯寿命，同时实现在电芯内部直接散热，比传统在电芯的顶部或者底部的传导散热效率高，能极大改善电芯热失控问题。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1示出了根据本发明的电池极片的实施例的结构示意图；
23.图2示出了根据本发明的卷芯的实施例的纵剖结构示意图；
24.图3示出了图2的卷芯的a处的放大结构示意图；
25.图4示出了图2的卷芯的b处的放大结构示意图；
26.图5示出了根据本发明的电芯的实施例的纵剖结构示意图；
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.11、电极片本体；12、极耳；13、纵向切口；20、正极片；21、正极极耳；30、负极片；31、负极极耳；40、隔膜；50、第一连接端子；51、第一连接段；52、第二连接段；521、第一凹槽；53、第一台阶面；60、第二连接端子；61、第三连接段；62、第四连接段；621、第二凹槽；63、第二台
阶面；100、外壳；110、卷芯；120、电芯；130、绝缘管；131、第一通孔。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.如图1所示，本实施例的电池极片包括：一体连接的电极片本体11和极耳12，电极片本体11上涂布正极涂层或者负极涂层，极耳12的长度与电极片本体11的长度相同，极耳12包括在其长度方向相对的第一端和第二端，极耳12的宽度在从第一端至第二端的方向上逐渐增加，极耳12上设置有多个沿极片宽度方向延伸的纵向切口13。
33.应用本实施例的技术方案，极耳12的长度与电极片本体11的长度相同(极耳的长度方向为如图1所示的m方向)，使得本技术的极耳12为全极耳，电极片本体11上的电子能够通过极耳12流通到连接端子上，降低了极耳12的内阻，提升了极耳12的过流能力。极耳12的宽度在从第一端至第二端的方向上逐渐增加，连接端子位于电池极片的卷绕中心，当电池极片卷绕后，极耳12从内层至外层的高度逐渐增加，由于极耳12上设置有多个沿极片宽度方向(如图1所示的n方向)延伸的纵向切口13，纵向切口13将极耳12分成多个极耳片，此时可将极耳片朝向连接端子的侧壁弯折，位于内层的极耳片距离连接端子的距离较近，高度也较低，位于外层的极耳片距离连接端子的距离较远，高度较高，更便于固定连接在连接端子上。上述结构将极耳12的高度设置成由内层至外层逐渐升高的形式，使得在极耳12焊接时，位于内层的极耳片距离连接端子较近，因此设置成较短的高度即可触碰到连接端子，而位于外层的极耳片距离连接端子较远，因此需要设置成更高的高度才可触碰到连接端子，这种方式使得极耳12向连接端子靠近时能压合的更紧实，提升了极耳12焊接的可靠性，有利于降低卷芯的内阻。。
34.当然，极耳片除了可以直接连接在连接端子上，也可以连接在位于内层的极耳片上。
35.如果极耳12上不设置纵向切口13，当极耳向连接端子(或内层极耳)聚拢时，极耳会出现鼓包的状况，降低了极耳与连接端子的接触面积，进而降低了极耳12的过流能力。为解决上述问题，本技术在极耳12上设置了多个纵向切口，如图1所示，在本实施例中，相邻的两个纵向切口13之间的间距相同。上述结构中，设置纵向切口13可以使极耳形成多个极耳片，多个极耳片可以有部分交叠第连接在连接端子上或连接在内层的极耳片上。
36.优选地，相邻的两个纵向切口13之间的间距在极耳12的第一端至极耳12的第二端的方向上逐渐增加。由于电池极片在绕卷的过程中的绕卷路线为螺线，既电池极片的绕卷半径逐渐增加，因此相邻的两个纵向切口13之间的间距在极耳12的第一端至极耳12的第二端的方向上逐渐增加，使得每层极耳12都能被分成多个极耳片，进而进一步避免了极耳片向连接端子(或内层极耳片)聚拢时出现鼓包的状况。
37.如图1所示，在本实施例中，极耳12的远离电极片本体11的边沿为倾斜线。上述结构便于极耳的裁切，使得当电池极片卷绕后，极耳12从内层至外层的高度逐渐增加。
38.优选地，如图1所示，在本实施例中，倾斜线为圆弧线，且圆弧线的斜率在极耳12的第一端至极耳12的第二端的方向上逐渐减小。上述结构中，由于电池极片的绕卷半径逐渐增加，因此圆弧线的斜率在极耳12的第一端至极耳12的第二端的方向上逐渐减小。
39.如图1所示，在本实施例中，多个纵向切口13的内端部到正极涂层或负极涂层的距离相同。上述结构使得每个极耳片的长度均不相同，使得当电池极片卷绕后，极耳12从内层至外层的高度逐渐增加，有助于极耳的连接。
40.如图1所示，在本实施例中，纵向切口13的宽度在40μm至25mm之间。上述结构结构中，如果纵向切口13的宽度过大则会导致极耳12的面积减小，进而影响极耳12的过电能力，导致卷芯内阻的增加，因此需要保证纵向切口13的宽度以保证极耳12的过电能力。进一步优选地，纵向切口13的宽度在70μm至15mm之间。进一步优选地，纵向切口13的宽度在100μm至10mm之间。优选地，纵向切口13的宽度为40μm、50μm、70μm、10nm、11mm、12mm、13mm、14mm、或者15mm。
41.如图1所示，在本实施例中，纵向切口13的宽度在40μm至700μm之间。上述结构中，可以采用激光切割的方式切割极耳12，上述结构能够保证纵向切口13的宽度较小，从而使得极耳12的面积最大化，从而最大程度地提升极耳12的过电能力，降低卷芯的内阻。优选地，纵向切口13的宽度为40μm、60μm、70μm、80μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm或者700μm。
42.如图2所示，本技术的卷芯110包括正极片20、负极片30、隔膜40、第一连接端子50以及第二连接端子60。其中，正极片20为上述的电池极片，电池极片上涂有正极涂层，正极片包括正极极耳21；负极片30为上述的电池极片，电池极片上涂有负极涂层，负极片包括负极极耳31；隔膜40将相邻的正极片20和负极片30分隔开，正极片20、隔膜40以及负极片30卷绕设置，正极极耳21的方向与负极极耳31的方向相反，正极极耳21的高度由最内层至最外层逐渐增加，负极极耳31的高度由最内层至最外层逐渐增加；第一连接端子50，与正极极耳21电性连接，正极极耳21朝向第一连接端子50的侧壁延伸，正极极耳21的上端电性连接于第一连接端子50的侧壁上；第二连接端子60与负极极耳31电性连接，负极极耳31朝向第二连接端子60的侧壁延伸，负极极耳31的下端电性连接于第二连接端子60的侧壁上。上述结构中，卷绕后的正极极耳21上端电性连接于第一连接端子50的侧壁上，正极极耳21在由内
层至外层的方向上高度逐渐增加，从而便于与第一连接端子50连接。卷绕后的负极极耳31的下端电性连接于第二连接端子60的侧壁上，负极极耳31由内层至外层的方向上高度逐渐增加从而便于与第二连接端子60连接。
43.传统的为电芯降温的方式是将电芯集成成模组后放置在电池模组的外壳内，通过外壳的水冷腔来起到降温效果。上述结构采用的是外部传导散热，且不能覆盖电芯的所有发热点，散热效率低。为解决上述问题，如图1所示，在本实施例中，卷芯还包括：绝缘管130，绝缘管130具有第一通孔131，正极片20、隔膜40以及负极片30卷绕设置于绝缘管130的周向外侧，第一连接端子50套设于绝缘管130的上端部，第二连接端子60，套设于绝缘管130的下端部。上述结构中，本技术在传统卷芯的内部增加绝缘管130，绝缘管130内可以流通冷却介质。再将多个电芯连接成电池模组时，可将多个卷芯中的绝缘管130串联起来，使得冷却介质能够循环进入到每个卷芯内，从而使得每个卷芯都能被降温，提升电池模组的冷却效果，极大地改善了电芯的热失控问题。
44.需要说明的是，第一通孔131的内径在2mm至15mm之间。上述结构能够增加冷却介质的流通量，提升卷芯的冷却速率。在本实施例中，第一通孔131的内径可以为3mm、8mm、10mm或14mm。优选地，第一通孔的内径为10mm。绝缘管130的外径在3mm至18mm之间。第一连接端子50和第二连接端子60的内径在3mm至18mm之间。
45.如果将多个卷芯的绝缘管130直接连通，内部流通冷却介质，绝缘管130的连接处容易发生冷却介质泄漏的现象。为解决上述问题，可在将电芯连接成电池模组时在绝缘管130内穿设冷却管，在冷却管内流通冷却介质，冷却管对绝缘管130进行降温，绝缘管再对卷芯进行降温。由于冷却管通常设置为金属材质且需要从绝缘管130内穿出，因而冷却管与第一连接端子50的上表面(以及第二连接端子的下表面)的距离较近，导致冷却管与第一连接端子50和第二连接端子60产生连电的现象，造成卷芯短路。为解决上述问题，如图2至图4所示，在本实施例中，第一连接端子50的上表面和靠近绝缘管130的表面之间设置有第一凹槽521(如图3所示)，第二连接端子60的上表面和靠近绝缘管130的表面之间设置有第二凹槽621(如图4所示)。上述结构中，在第一连接端子50上设置第一凹槽521能够增加第一连接端子50与冷却管之间的最小距离，从而降低冷却管与第一连接端子50发生连电的概率。相应地，在第二连接端子60上设置第二凹槽621也能够降低冷却管与第二连接端子60发生连电的概率。如图1所示，在本实施例中，第一连接端子50包括第一连接段51和位于第一连接段51上方的第二连接段52，第一连接段51的外径小于第二连接段52的外径，第一连接段51和第二连接段52之间形成第一台阶面53，第一凹槽521设置于第二连接段52上；
46.如图2至图5所示，第二连接端子60包括第三连接段61和位于第三连接段61下方的第四连接段62，第三连接段61的外径小于第四连接段62的外径，第三连接段61和第四连接段62之间形成第二台阶面63，第二凹槽621设置于第四连接段62上。上述结构使得第二连接段52具有足够大的宽度和深度来设置第一凹槽521。相应地，上述结构使得第四连接段62具有足够大的宽度和深度来设置第二凹槽621。
47.如图5所示，本实施例的电芯包括外壳100和卷芯110。其中，卷芯110为上述的卷芯110，上述结构中，由于卷芯110具有使用寿命长、过电能力强、内阻小的优点，因此具有其的电芯也具备上述优点。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、
垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
49.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
50.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
51.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。