一种卷绕叠片电芯结构、电池及制备方法与流程

本发明属于叠片电芯，尤其涉及一种卷绕叠片电芯结构、电池及制备方法。

背景技术：

1、随着锂电池行业的发展，其广泛应用于3c数码、电动汽车、储能等领域，从产品结构分流，主流的锂电池电芯结构有：卷绕结构和叠片结构。

2、但现有的卷绕结构电芯存在明显结构缺陷：卷绕电芯两侧拐角位置，会使得电池在充放电过程中锂离子迁移距离大幅增加；并且长期使用会导致该区域出现析锂/黑斑等界面异常，从而降低电芯循环寿命和安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种卷绕叠片电芯结构，旨在提高使用的安全性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种卷绕叠片电芯结构，包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜；

4、所述第一极片包括第一复合集流体以及设置于所述第一复合集流体上至少一个表面的第一活性材料层；并且所述第一极片上设有至少两个第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述第一活性材料层，且延伸进入所述第一复合集流体；

5、所述第二极片包括第二复合集流体以及设置于所述第二复合集流体上至少一个表面的第二活性材料层；并且所述第二极片上设有第二凹槽；所述第二凹槽贯穿所述第二活性材料层，且延伸进入所述第二复合集流体；

6、当所述第一极片与所述第二极片处于卷绕层叠状态时，所述第一凹槽的投影与所述第二凹槽的投影至少部分结构重合。

7、优选地，所述第一极片包括至少两个第一拐角和至少两个第一平面，所述第一拐角与所述第一平面相互交替设置；并且所述第一凹槽设置于所述第一拐角处，所述第一活性材料层设置于所述第一平面处；

8、和/或，所述第二极片包括至少两个第二拐角和至少两个第二平面，所述第二拐角和所述第二平面相互交替设置；并且所述第二凹槽设置于所述第二拐角；所述第二活性材料层设置于所述第二平面处。

9、优选地，所述第一复合集流体包括第一绝缘层以及相对设置于所述第一绝缘层两表面的第一导电层；所述第一活性材料层连接于所述第一导电层不同于所述第一绝缘层一侧的表面上；并且所述第一凹槽分别贯穿所述第一活性材料层、所述第一导电层，且延伸至所述第一绝缘层的表面；

10、和/或，所述第二复合集流体包括第二绝缘层以及相对设置于所述第二绝缘层两表面的第二导电层；所述第二活性材料层连接于所述第二导电层不同于所述第二绝缘层一侧的表面上；并且所述第二凹槽分别贯穿所述第二活性材料层、第二导电层，且延伸至所述第二绝缘层的表面。

11、优选地，所述第一凹槽的深度a2、所述第一绝缘层的厚度a1与所述第一导电层的厚度a0之间的关系，满足：a2＝a1+a0；

12、和/或，所述第二凹槽的深度c2、所述第二绝缘层的厚度c1与所述第二导电层的厚度c0之间的关系，满足：c2＝c1+c0。

13、优选地，第m个所述第一凹槽的宽度dm、所述第一绝缘层的厚度a1、所述第一导电层的厚度a0、所述第二绝缘层的厚度c1、所述第二导电层的厚度c0、所述隔离膜的厚度e0、所述第二平面的长度d0、所述第一平面203的长度d0之间的关系，满足为：dm＝m*(a0+2*a1+c0+2*c1+e0*2+d0-b0)；其中，m为自然数。

14、优选地，第n个所述第一凹槽的宽度bm、所述第一绝缘层的厚度a1、所述第一导电层的厚度a0、所述第二绝缘层的厚度c1、所述第二导电层的厚度c0以及所述隔离膜的厚度e0之间的关系，满足为：bn＝n*

15、(a0+2*a1+c0+2*c1+e0*2)；其中，n为自然数。

16、优选地，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片；

17、和/或，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。

18、优选地，所述隔离膜中，最外层的尾端与次外层的表面之间设置有收尾胶。

19、本发明还公开了一种电池，包括所述的卷绕叠片电芯结构。

20、本发明还公开了一种卷绕叠片电芯结构的制备方法，应用于所述的卷绕叠片电芯结构；所述卷绕叠片电芯结构的制备方法，包括以下步骤：。

21、分别对至少两个极片基材表面进行清洗，以获得带有第一凹槽的第一极片以及带有第二凹槽的第二极片；

22、其中，分别对所述第一极片上的第一活性材料层以及所述第一极片中第一复合集流体上的第一导电层清洗，以使所述第一凹槽延伸至所述第一极片中第一复合集流体的第一绝缘层；

23、分别对所述第二极片上的第二活性材料层以及所述第二极片中第二复合集流体上的第二导电层清洗，以使所述第二凹槽延伸至所述第二极片中第二复合集流体的第二绝缘层；

24、将带有所述第一凹槽的所述第一极片以及带有所述第二凹槽的所述第二极片层叠分布且卷绕处理，以实现所述第一凹槽的投影与所述第二凹槽的投影至少部分结构重合。

25、本发明的有益效果在于，本技术方案通过采用多组投影重合的第一凹槽和第二凹槽，避免第一极片与第二极片之间出现接触，从而以使第一极片和第二极片被分隔成多个不连续部分，并且可以提高电解液与第一极片和第二极片之间的接触面积，进而保障电芯的电解液循环效应，避免第一极片和第二极片发生直接接触短路等现象，提高使用的安全性。

技术特征：

1.一种卷绕叠片电芯结构，其特征在于：包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜；

2.根据权利要求1所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：所述第一极片包括至少两个第一拐角和至少两个第一平面，所述第一拐角与所述第一平面相互交替设置；并且所述第一凹槽设置于所述第一拐角处，所述第一活性材料层设置于所述第一平面处；

3.根据权利要求2所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：所述第一复合集流体包括第一绝缘层以及相对设置于所述第一绝缘层两表面的第一导电层；所述第一活性材料层连接于所述第一导电层不同于所述第一绝缘层一侧的表面上；并且所述第一凹槽分别贯穿所述第一活性材料层、所述第一导电层，且延伸至所述第一绝缘层的表面；

4.根据权利要求3所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：所述第一凹槽的深度a2、所述第一绝缘层的厚度a1与所述第一导电层的厚度a0之间的关系，满足：a2＝a1+a0；

5.根据权利要求4所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：第m个所述第一凹槽的宽度dm、所述第一绝缘层的厚度a1、所述第一导电层的厚度a0、所述第二绝缘层的厚度c1、所述第二导电层的厚度c0、所述隔离膜的厚度e0、所述第二平面的长度d0、所述第一平面203的长度d0之间的关系，满足为：dm＝m*(a0+2*a1+c0+2*c1+e0*2+d0-b0)；其中，m为自然数。

6.根据权利要求4所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：第n个所述第一凹槽的宽度bm、所述第一绝缘层的厚度a1、所述第一导电层的厚度a0、所述第二绝缘层的厚度c1、所述第二导电层的厚度c0以及所述隔离膜的厚度e0之间的关系，满足为：bn＝n*(a0+2*a1+c0+2*c1+e0*2)；其中，n为自然数。

7.根据权利要求1所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片；

8.根据权利要求1所述卷绕叠片电芯结构，其特征在于：所述隔离膜中，最外层的尾端与次外层的表面之间设置有收尾胶。

9.一种电池，其特征在于：包括如上述权利要求1至8任一项所述的卷绕叠片电芯结构。

10.一种卷绕叠片电芯结构的制备方法，其特征在于：应用于如上述权利要求1至8任一项所述的卷绕叠片电芯结构；所述卷绕叠片电芯结构的制备方法，包括以下步骤：。

技术总结
本发明属于叠片电芯技术领域，具体涉及一种卷绕叠片电芯结构、电池及制备方法；其中卷绕叠片电芯结构包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜；第一极片包括第一复合集流体和第一活性材料层；并且第一极片上设有第一凹槽，第一凹槽贯穿第一活性材料层，且延伸进入所述第一复合集流体；第二极片包括第二复合集流体和第二活性材料层；并且第二极片上设有第二凹槽；第二凹槽贯穿第二活性材料层，且延伸进入第二复合集流体；当第一极片与第二极片处于卷绕层叠状态时，第一凹槽的投影与第二凹槽的投影至少部分结构重合。本发明能够避免第一极片和第二极片发生直接接触短路等现象，提高使用的安全性。

技术研发人员：李万亮,谢钦钦,孙梦婷,刘碧辉
受保护的技术使用者：广州融捷能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15