一种电芯和电池的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯和电池。


背景技术：

2.锂离子电池具有高能量密度、高循环性能、高电压、低自放电和重量轻等优点，被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、手机和手表等各种便携式电子产品中。随着各种便携式电子产品的广泛应用，人们对锂离子电池的性能的要求也越来越高，尤其是对锂离子电池的能量密度和快速充放性能等需求也越来越高。
3.目前，卷绕式的锂离子电池在制造时，将极片按照隔膜、负极片、隔膜以及正极片的次序叠放在一起后，以负极片的头部为中心，从头部向尾部卷绕形成电芯。在化成工序中，将电芯压实，形成致密的界面，为锂离子电池提供稳定的电性能基础。在电芯的卷绕过程中，需要不停地将正极片和负极片进行折叠，使电芯形成平直部和弯折部，弯折部呈圆弧区。在化成工序中，电芯的平直部受力均匀，可以形成致密的界面，而弯折部受压后由于受力不均匀，会形成空穴，造成弯折部在长循环测试过程中产生析锂现象，不仅会带来潜在的安全隐患，还会降低锂离子电池性能的稳定性。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有的电芯的弯折部受压不均匀会形成空穴，导致弯折部产生析锂现象，影响电池的性能的问题。
5.为解决上述问题，本实用新型提供第一方面提供了一种电芯，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片层叠卷绕设置；
6.所述第一极片包括第一涂膏区和第一空箔区，所述第一涂膏区的至少一侧表面覆盖有第一活性物质层，所述第一空箔区位于所述电芯的内圈，所述第一空箔区沿卷绕方向形成第一弯折区，所述第一弯折区靠近所述电芯内部的一侧表面覆盖有胶层。
7.进一步地，所述第一空箔区沿卷绕方向还形成第二弯折区，所述第一弯折区和所述第二弯折区沿所述电芯的卷绕方向依次设置，所述第二弯折区靠近所述电芯内部的一侧表面也覆盖有胶层。
8.进一步地，沿所述电芯的厚度方向，所述胶层的厚度大于或者等于所述第一弯折区的半径，和/或，所述胶层的厚度大于或者等于所述第二弯折区的半径。
9.进一步地，两个所述胶层沿所述第一极片的长度方向排列，每个所述胶层沿第一极片的长度方向的尺寸w＝kw.π.r，其中，kw的取值范围在0.8～1.5， r为第一弯折区的半径或第二弯折区的半径。
10.进一步地，两个所述胶层沿所述第一极片的宽度方向的尺寸均小于或者等于所述第一极片的宽度。
11.进一步地，两个所述胶层沿所述第一极片的宽度方向的尺寸为所述第一极片的宽
度的0.6倍至1倍。
12.进一步地，所述胶层为热熔胶层。
13.进一步地，所述电芯热压后，所述第一弯折区和所述第二弯折区均具有空穴，所述胶层的至少部分位于所述空穴。
14.进一步地，所述胶层位于所述空穴内的部分为填充层，所述填充层的截面形状呈水滴状，所述填充层沿所述电芯的厚度方向的尺寸范围为0.01mm至 2mm，和/或，所述填充层沿所述电芯的长度方向的尺寸范围为0.5mm至4mm。
15.进一步地，沿所述电芯的宽度方向，所述填充层的边缘未凸出所述第一极片的边缘，所述填充层的边缘与所述第一极片的边缘之间的间距不超过 5mm，或者所述填充层的边缘凸出所述第一极片的边缘，所述填充层的边缘与所述第一极片的边缘之间的间距不超过4mm；
16.和/或，沿所述电芯的宽度方向，所述填充层的边缘未凸出所述第二极片的边缘，所述填充层的边缘与所述第二极片的边缘之间的间距不超过5mm，或者所述填充层的边缘凸出所述第二极片的边缘，所述填充层的边缘与所述第二极片的边缘之间的间距不超过4mm。
17.进一步地，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第一极片连接，所述第二极耳和所述第二极片连接，所述第一极耳和所述第二极耳均位于两个所述胶层之间。
18.本实用新型第二方面提供了一种电池，包括壳体、电解液和第一方面所述的电芯，所述电芯位于所述壳体内，所述电解液注入在安装有所述的电芯的所述壳体内。
19.本实用新型提供的电芯和电池，电芯包括第一极片，第一极片的空箔区位于电芯的内圈，且第一空箔区沿卷绕方向形成第一弯折区，第一弯折区靠近电芯内部的一侧表面覆盖有胶层，电芯热压化成时，胶层能够填充在第一弯折区形成的空穴，从而能够为电芯的弯折区提供支撑力，改善电芯的弯折区受力不良的情况，进而能够使电芯的弯折区形成致密的界面，改善弯折区在长循环测试过程中的析锂现象，提高电池的安全性能以及电池性能的稳定性。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提供的隐去隔膜和第二极片的电芯的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的第一极片的侧式结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的第一极片的正视结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例提供的热压化成后填充层的结构示意图；
24.图5为图4沿a-a面的剖视结构示意图。
25.附图标记说明：
26.100-第一极片；110-集流体；120-活性物质层；130-胶层；140-第一极耳； 200-第一弯折区；300-第二弯折区；400-填充层。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型地描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
29.结合图1所示，本实施例第一方面提供了一种电芯，该电芯包括第一极片100、第二极片以及设置在第一极片100和第二极片之间的隔膜(图1中隐去了第二极片和隔膜)，第一极片100和第二极片的极性相反，第一极片100、隔膜和第二极片层叠设置并从首端向尾端卷绕，形成电芯，第一极片100和第二极片的首端均位于电芯的内部。
30.其中，首端是指电芯在卷绕的过程中第一极片100和第二极片卷绕开始的一端，尾端是指电芯在卷绕的过程中第一极片100和第二极片卷绕收尾的一端。
31.第一极片100包括集流体110和活性物质层120，活性物质层120中含有活性物质，活性物质用于产生电流，根据极片100的极性不同，活性物质层 120中所含有的活性物质也不同，正极片中含有正极活性物质层，负极片中含有负极活性物质层。集流体120是指汇集电流的结构或零件，一般为铜箔、铝箔等金属箔，且正极片的集流体一般为铝箔，负极片的集流体一般为铜箔，集流体120的主要作用是将活性物质层120中的活性物质产生的电流汇集起来，以便形成较大的电流对外输出。
32.第一极片100具有涂膏区和空箔区，其中，涂膏区内的第一集流体110 的至少一侧表面覆盖有活性物质层120，空箔区内的集流体110的双侧表面均未覆盖活性物质层120。
33.图2和图3为第一极片的结构示意图，图2和图3中的活性物质层120 中打断的区域代表该区域活性物质层120是连续设置的，但为了避免展示出的第一极片的长度过长，故用打断线展示出一部分活性物质层120，实际上涂膏区的活性物质层120是连续设置的。结合图2和图3所示，空箔区位于第一极片100长度方向的一侧，且沿第一极片100的长度方向，第一极片100 包括依次设置的多个翻折段，每两个翻折段形成电芯的一圈，每个翻折段均以翻折中心线(即图3中的虚线位置)进行翻折，靠近翻折中心的区域形成电芯的弯折区，远离翻折中心的区域形成电芯的平直区。
34.第一极片100沿卷绕方向卷绕后具有多个弯折区，且从电芯的内部至电芯的外部依次形成第一弯折区、第二弯折区、......、第n弯折区，也即，第一弯折区为电芯最内圈的弯折区，第n弯折区为电芯最外圈的弯折区。本技术的实施例中对n的具体数值不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置。
35.在卷绕形成电芯时，为了能够减小电芯的体积，增加电芯的能量密度，提高电池的性能，第一极片100的空箔区位于第一极片100的卷绕首端，从而在卷绕形成电芯时，电芯的
内圈为第一极片100的空箔区，该空箔区沿卷绕方向依次形成第一弯折区200和第二弯折区300。具体地，若第一极片100 为正极片，则在卷绕形成电芯时，电芯的内圈为正极片形成的空箔区，该空箔区沿卷绕方向依次形成第一弯折区200和第二弯折区300；若第一极片100 为负极片，则在卷绕形成电芯时，电芯的内圈为负极片形成的空箔区，该空箔区沿卷绕方向依次形成第一弯折区200和第二弯折区300。
36.为了改善弯折区受力不均匀的问题，可以在位于第一弯折区200靠近电芯内部的一侧表面覆盖胶层130，即位于电芯最内圈的第一极片100的空箔区上设置有胶层130，且胶层130覆盖在电芯的第一弯折区200靠近电芯内部的一侧表面上。也可以在第一弯折区200和第二弯折区300靠近电芯内部的一侧表面均覆盖胶层130，即位于电芯最内圈的第一极片100的空箔区上设置有胶层130，且两个胶层130分别覆盖在电芯的第一弯折区200和第二弯折区 300靠近电芯内部的一侧表面上。较佳地，在第一弯折区200和第二弯折区 300靠近电芯内部的一侧表面均覆盖胶层130，由此，两个胶层130分别覆盖在第一弯折区200和第二弯折区300靠近电芯内部的一侧表面，在热压化成时，两个胶层130能够填充第一弯折区200和第二弯折区300形成的空穴，为第一弯折区200和第二弯折区300提供支撑力，而第一弯折区200和第二弯折区300为位于电芯内部的弯折区，从而能够为电芯的弯折区提供支撑力，改善电芯弯折区受力不良的情况，进而能够使电芯的弯折区形成致密的界面，改善弯折区在长循环测试过程中的析锂现象，提高电池的安全性能以及电池性能的稳定性。
37.沿电芯的厚度方向，覆盖在第一弯折区200上的胶层130的厚度可以大于或者等于第一弯折区200的半径，覆盖在第二弯折区300上的胶层130的厚度可以大于或者等于第二弯折区300的半径，其中，第一弯折区200的半径和第二弯折区300的半径不同，由此，一方面，胶层130弯折后能够填充第一弯折区200和第二弯折区300之间的空穴，为电芯的弯折区提供较好的支撑力，使电芯的弯折区形成致密的界面，改善弯折区在长循环测试过程中的析锂现象；另一方面，胶层130弯折后，第一弯折区200沿电芯的厚度方向的两侧能够通过胶层130粘接成一体，第二弯折区300沿电芯的厚度方向的两侧也能够通过胶层130粘接成一体，从而有利于提高空箔区的粘接力。
38.较佳地，沿电芯的厚度方向，覆盖在第一弯折区200上的胶层130的厚度等于第一弯折区200的半径，覆盖在第二弯折区300上的胶层130的厚度等于第二弯折区300的半径，由此，也能避免胶层130的厚度太厚，占用电芯的体积，降低了电芯的能量密度。
39.图3为第一极片100的展开结构示意图。结合图3所示，两个胶层130 沿第一极片100的长度方向排列，每个胶层130沿第一极片100长度方向的尺寸为w，w＝kw.π.r，其中，kw的取值范围为0.8～1.5，r为第一弯折区200 的半径或第二弯折区300的半径，由此，保证在热压化成后，胶层130有足够的胶量填充在第一弯折区200和第二弯折区300的空穴中，从而能够为电芯的弯折区提供足够的支撑力。
40.两个胶层130沿第一极片100宽度方向的尺寸可以相同，两个胶层130 沿第一极片100宽度方向的尺寸也可以不同，但两个胶层130沿第一极片100 宽度方向的尺寸均小于或者等于第一极片100的宽度，也即，胶层130的宽度l2小于或者等于第一极片100的宽度l1。由此，能够避免胶层130的宽度过长，在热压化成时，胶层130从电芯的边缘溢出，影响电芯的尺寸，并影响电池的性能。
41.较佳地，两个胶层130沿第一极片100宽度方向的尺寸均为第一极片100 的宽度的
0.6至1倍，即l2＝kl*l1，k
l
取值范围为0.6～1。由此，能够避免胶层130的宽度过长，在热压化成时，胶层130从电芯的边缘溢出，影响电芯的尺寸和电池的性能，又能够保证胶层130有足够的胶量填充在第一弯折区200和第二弯折区300的空穴中，从而能够为电芯的弯折区提供足够的支撑力。
42.第一极片100上还设置有第一极耳140，第一极耳140位于第一极片100 的空箔区上，且第一极耳140凸出第一极片100。
43.本实施例中对第二极片的结构不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，但是为了能够提高电池的能量密度，第二极片的卷绕首端不设置为空箔区，且第二极片的极性和第一极片100的极性相反，第一极片100可以为正极片，相应地，第二极片为负极片，或者第一极片100 可以为负极片，相应地，第二极片为正极片。第二极片上设置有第二极耳，第二极耳的极性与第一极耳的极性相反，本实施例中对第二极耳的位置不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置。
44.本实施例中，胶层130为热熔胶层，由此，热熔胶层在热压的作用下能够熔融成液态，更好地填充在第一弯折区200和第二弯折区300的空穴中。
45.结合图4所示，第一极片100、隔膜和第二极片卷绕形成电芯后，需要进行热压化成，在热压化成时，电芯受压使松散的层叠结构复合成一体，且电芯最内圈的第一弯折区200和第二弯折区300在热压过程中均会形成空穴，同时胶层130受热压熔融成液态，使胶层130的至少一部分位于空穴中，其中，胶层130位于空穴内的部分固化后形成填充层400，填充在电芯最内圈的第一弯折区200和第二弯折区300，从而能够为电芯的弯折区提供支撑力，改善电芯弯折区受力不良的情况。
46.两个填充层400的截面形状均呈水滴状，且填充层400靠近电芯弯折区一端的尺寸大于填充层400远离电芯弯折区一端的尺寸，由此，使填充层400 的形状可以与第一弯折区200和第二弯折区300的形状相匹配，避免填充层 400占用电芯的空间体积，影响电芯的能量密度。
47.填充层400沿电芯的厚度方向的尺寸范围可以为0.01mm至2mm，填充层400沿电芯的长度方向的尺寸范围可以为0.5mm至4mm，也即，v1的取值范围为0.01mm至2mm，h1的取值范围为0.5mm至4mm，由此，能够保证胶层130有足够的胶量填充在第一弯折区200和第二弯折区300的空穴中，从而能够为电芯的弯折区提供足够的支撑力，使电芯的弯折区形成致密的界面，改善弯折区在长循环测试过程中的析锂现象，提高电池的安全性能以及电池性能的稳定性。
48.图5为图4沿a-a面的剖视结构示意图，结合图5所示，沿电芯的宽度方向，填充层400的边缘与第一极片100的边缘之间的间距为h2，填充层400 的边缘可以凸出第一极片100的边缘，填充层400的边缘也可以未凸出第一极片100的边缘，若填充层400的边缘凸出第一极片100的边缘，则填充层 400的边缘与第一极片100的边缘之间的间距不超过5mm，若填充层400的边缘未凸出第一极片100的边缘，则填充层400的边缘与第一极片100的边缘之间的间距不超过4mm，也即，h2的取值范围为-5mm至4mm，其中负值代表填充层400未溢出第一极片100的边缘，正值代表填充层400溢出第一极片100的边缘。同时，沿电芯的宽度方向，填充层400的边缘与第二极片的边缘之间的间距也为-5mm至4mm，其中负值代表填充层400未溢出第二极片的边缘，正值代表填充层400溢出第二极片的边缘。由此，能够避免填充层
400溢出过多，影响电芯的尺寸和电池的性能，又能够保证填充层400 有足够的胶量填充在第一弯折区200和第二弯折区300的空穴中，从而能够为电芯的弯折区提供足够的支撑力。
49.本实施例的电芯还包括第一极耳140和第二极耳(图中未标示)，第一极耳140与第一极片100连接，第二极耳与第二极片连接，第一极耳140和第二极耳均位于两个胶层130之间。
50.本实用新型实施例第二方面提供了一种电池，包括壳体、电解液和实施例一提供的电芯，电芯位于壳体内，电解液注入在安装有的电芯的壳体内。示例性的，该电池可以是锂离子电池，在另一些示例中，该电池也可以是铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、镍镉电池等其他类型的电池。
51.其中，电芯包括隔膜、第一极片100和第二极片，第一极片100和第二极片与电解液相接触，并将电解液中的化学能转换为电能，第一极片100和第二极片上产生的电流可通过其上的极耳传导至壳体上的正负极。
52.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。