电池卷芯组件及电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电池领域，具体公开了一种电池卷芯组件，包括：卷芯以及能够在电解液中溶胀的止动膜圈，止动膜圈圈附于卷芯的侧面。上述电池卷芯组件，当装入壳体并注入电解液后，止动膜圈在电解液的作用下溶胀，使其可以与卷芯紧密接触，将卷芯与壳体之间的空隙完全填充，将卷芯与壳体牢牢固定，不易产生晃动，进而避免电池断路的风险。由于止动膜圈的溶胀是在电解液注入之后，故很容易入壳，同时电解液的浸润速度快。另外，止动膜圈可以起到储存电解液的作用，能够补充在循环过程中卷芯内部消耗的电解液，并抑制卷芯在循环过程中的膨胀，提升电池的循环性能。本实用新型还公开了一种电池。
【专利说明】
电池卷芯组件及电池
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电池领域，特别是涉及一种电池卷芯组件及电池。
【背景技术】
[0002] 电池卷芯在壳体内产生晃动，剧烈晃动时或造成极耳与卷芯、或极耳与壳体之间 的连接断开，导致电池断路。为了解决电池卷芯在壳体内晃动的问题，目前一般采用如下方 法，提高电池的填充度;但是较大填充度的电池卷芯，在电池组装时，造成入壳困难，并且电 解液浸润速度慢，不利于自动化生产。 【实用新型内容】
[0003] 基于此，有必要针对现有技术中不易入壳、电解液浸润慢的问题，提供一种易入 壳、电解液浸润快的电池卷芯组件。
[0004] -种电池卷芯组件，包括:卷芯以及能够在电解液中溶胀的止动膜圈，所述止动膜 圈圈附于所述卷芯的侧面。
[0005] 上述电池卷芯组件，由于在卷芯的侧面圈附有止动膜圈，当电池卷芯组件装入壳 体并注入电解液后，止动膜圈在电解液的作用下溶胀，其体积膨胀，从而使其可以与卷芯紧 密接触，以达到增强电芯界面紧实度的目的。同时将卷芯与壳体之间的空隙完全填充，从而 将卷芯与壳体牢牢固定，不易产生晃动，进而避免电池断路的风险。由于止动膜圈的溶胀是 在电解液注入之后，故入壳时体积较小，很容易入壳，操作简单，同时电解液的浸润速度快。 另外，止动膜圈可以起到储存电解液的作用，能够补充在循环过程中卷芯内部消耗的电解 液，并抑制卷芯在循环过程中的膨胀，从而提升电池的循环性能。
[0006] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈的厚度为0.05~0.5mm。
[0007] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈的个数为至少两个，相邻的所述止动膜圈的 间距为2~65mm。
[0008] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈的宽度为1~60mm。
[0009] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈上开设有镂空孔。
[0010] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈的两端搭接在一起。
[0011] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈呈C形，所述止动膜圈的两端具有间隙。
[0012] 在其中一个实施例中，所述止动膜圈粘附于所述卷芯的侧面。
[0013] 本实用新型还提供了一种电池。
[0014] -种电池，包括:壳体、及容置在所述壳体中的电解液及电池卷芯组件;所述电池 卷芯组件为本实用新型所提供的电池卷芯组件。
[0015] 上述电池，由于采用本实用新型所提供的电池卷芯组件，卷芯不易产生晃动，进而 避免电池断路的风险;入壳简单、电解液的浸润速度快;并且止动膜圈可以起到储存电解液 的作用，能够补充在循环过程中卷芯内部消耗的电解液，并抑制卷芯在循环过程中的膨胀， 从而提升电池的循环性能。
[0016] 在其中一个实施例中，所述壳体为错壳或钢壳。
[0017] 在其中一个实施例中，所述电池为圆柱形电池。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型第一实施例的电池卷芯组件的立体结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型第二实施例的电池卷芯组件的立体结构示意图。
[0020] 图3为本实用新型第三实施例的电池卷芯组件的立体结构示意图。
[0021 ]图4为电池循环性能测试图。
【具体实施方式】
[0022]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描 述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新 型的公开内容理解的更加透彻全面。
[0023]需要说明的是，当元件被称为"设置于"另一个元件，它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是"连接"另一个元件，它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0024]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为 了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语"及/或"包 括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0025]参见图1，本实用新型第一实施例的电池卷芯组件100,其包括卷芯110以及止动膜 圈120,止动膜圈120圈附于卷芯110的侧面。
[0026]其中，卷芯110是电池的核心部件。一般地，卷芯110由正极片、隔膜、负极片卷绕而 成。在本实施例中，卷芯110的外轮廓呈圆柱形，适用于圆柱形电池。当然，可以理解的是，卷 芯110并不局限于圆柱形，还可以是适用于方形电池的块状卷芯。
[0027]其中，止动膜圈120能够在电解液中溶胀;也就是说，止动膜圈120由能够在电解液 中溶胀的材料制成。可以理解的是，溶胀是指高分子聚合物在电解液中体积发生膨胀，但不 溶解。优选地，止动膜圈120的材料选自PAN(聚丙烯腈）、ΡΕ0(聚氧化乙烯）、PMMA(聚甲基丙 烯酸甲酯）、PVC(聚氯乙烯）、PVDF(聚偏氟乙烯）、PVAc(聚乙酸乙烯酯）、和PVB(聚乙烯醇缩 丁醛）中的一种或几种的共混或共聚物。在本实施例中，止动膜圈120材质为PMMA(聚甲基丙 烯酸甲酯）。
[0028]在本实施例中，止动膜圈120粘附于卷芯110侧面上。即止动膜圈120的内表面具有 粘性，将止动膜圈120与卷芯110的侧面粘接在一起，从而使止动膜圈120和卷芯110成为一 个整体。当然，还可以是，止动膜圈120的内外表面均具有粘性。
[0029] 优选地，止动膜圈120的厚度为0.05~0.5mm。也就是说，止动膜圈120由膜厚为 0.0 5~0.5mm的聚合物膜片围成。这样，既可以有效保证止动膜圈120的溶胀后的固定效果， 又可以便于电池卷芯组件100装入壳体内。在本实施例中，止动膜圈120的厚度为0.2mm。
[0030] 在本实施例中，在电池卷芯组件100中只含有一个止动膜圈120。在本实施例中，止 动膜圈120的宽度为600mm。具体地，止动膜圈120圈附于卷芯110侧面的中部区域。这样更容 易入壳以及注入电解液。当然，可以理解的是，还可以是上部区域或下部区域;还可以是止 动膜圈120覆盖整个卷芯110的侧面，也就是说，止动膜圈120的宽度等于卷芯110的高度。
[0031] 在本实施例中，止动膜圈120上开设有镂空孔129。具体地，镂空孔129呈圆形。更具 体地，镂空孔129的直径为10mm。当然，可以理解的是，本实用新型对镂空孔129的形状没有 特殊限制，还可以是条形、方形、圆形、椭圆形、星形、三角形等规则形状以及不规则形状。
[0032] 参见图2,图2为本实用新型第二实施例的电池卷芯组件的立体结构示意图。第二 实施例与第一实施例基本相同，与第一实施例所不同的是：
[0033]在本实施例中，止动膜圈120材质为PVC(聚氯乙烯）。
[0034]在本实施例中，止动膜圈120的个数为三个;也就是说，在电池卷芯组件100中包括 三个止动膜圈120。具体地，三个止动膜圈120分别圈附于卷芯110侧面的上部、中部及下部。 当然，可以理解的是，止动膜圈120的个数并不局限于三个，也可以是两个、四个、五个、甚至 更多。
[0035]在本实施例中，止动膜圈120均匀分布于卷芯110的侧面。更优选地，相邻的止动膜 圈120的间距为2~65mm;也即相邻的止动膜圈120之间露出卷芯110的高度为2~65mm。优选 地，止动膜圈120的宽度为1~60mm。在本实施例中，止动膜圈120的宽度为30mm。
[0036]当然，可以理解的是，止动膜圈120也可以不均匀分布于卷芯110的侧面。
[0037]在本实施例中，止动膜圈120的两端搭接在一起。也即止动膜圈120展开后长方形 的长度大于卷芯110的圆周长。在制备电池卷芯组件时，将长方形的聚合物膜绕在卷芯110 侧面一周，然后将聚合物膜的首尾两端搭接在一起，从而形成止动膜圈120。
[0038]参见图3,图3为本实用新型第三实施例的电池卷芯组件的立体结构示意图。第三 实施例与第一实施例基本相同，与第一实施例所不同的是：
[0039]在本实施例中，止动膜圈120呈C形，止动膜圈120的两端具有间隙128;也就是说， 止动膜圈120并不是附在卷芯110侧面的完整的一圈，也即止动膜圈120展开后长方形的长 度小于卷芯110的圆周长。优选地，间隙128位于卷芯110的侧面的非卷绕末端的区域，也就 是说，止动膜圈120将卷绕的末端圈住。这样更加有利于卷芯110的固定，使卷芯110不易展 开，可省略在卷芯10 0贴胶布以防止卷芯110展开的步骤。更优选地，间隙12 8的宽度为 0.5mm。这样在止动膜圈120溶胀之后，止动膜圈120的两端可逐渐靠近，甚至接触;更加有利 于卷芯110的固定，避免其晃动。
[0040] 在本实施例中，镂空孔129为六边形。
[0041] 本实用新型的电池卷芯组件，由于在卷芯的侧面圈附有止动膜圈，当电池卷芯组 件装入壳体并注入电解液后，止动膜圈在电解液的作用下溶胀，其体积膨胀，从而使其可以 与卷芯紧密接触，以达到增强电芯界面紧实度的目的。同时将卷芯与壳体之间的空隙完全 填充，从而将卷芯与壳体牢牢固定，不易产生晃动，进而避免电池断路的风险。由于止动膜 圈的溶胀是在电解液注入之后，故入壳时体积较小，很容易入壳，操作简单，同时电解液的 浸润速度很快。另外，止动膜圈可以起到储存电解液的作用，能够补充在循环过程中卷芯内 部消耗的电解液，并抑制卷芯在循环过程中的膨胀，从而提升电池的循环性能。
[0042]本实用新型还提供了一种电池。
[0043] -种电池，包括本实用新型所提供的电池卷芯组件。
[0044] 具体地，所述壳体为铝壳或钢壳。当然，可以理解的是，本实用新型对壳体没有特 殊要求，亦或是合金壳。
[0045] 具体地，电池为圆柱形电池。当然，可以理解的是，亦可以是方形电池。
[0046] 上述电池，由于采用了本实用新型所提供的电池卷芯组件，卷芯不易产生晃动，进 而避免电池断路的风险;入壳简单、电解液的浸润速度快;并且止动膜圈可以起到储存电解 液的作用，能够补充在循环过程中卷芯内部消耗的电解液，并抑制卷芯在循环过程中的膨 胀，从而提升电池的循环性能。
[0047] 以下结合具体电池实施例对本实用新型做进一步阐述。
[0048] 实施例四：
[0049] 制作18650型(直径18mm，高度650mm)的圆柱电池，壳体采用不锈钢壳，采用第二实 施例的卷芯组件，其中卷芯中正极为磷酸铁锂、负极为Si/C。将卷芯组件装入壳体内并完成 之后的组装工序、烘烤、注液、化成、分容，最后将电池充至满电。得到电池 A1。
[0050] 实施例五：
[00511 制作20700型(直径20mm，高度700mm)的圆柱电池，壳体采用不锈钢壳，采用第一实 施例的卷芯组件，其中卷芯中正极为LiNi1/3Co1/3Mm/3、负极为Si/C。将卷芯组件装入壳体内 并完成之后的组装工序、烘烤、注液、化成、分容，最后将电池充至满电。得到电池 A2。
[0052] 对比例一：
[0053]与实施例四唯一所不同的是，不设止动膜圈。得到电池 D1。
[0054] 对比例二：
[0055] 与实施例五唯一所不同的是，不设止动膜圈。得到电池 D1。
[0056] 性能测试：
[0057]振动测试：
[0058] 各取电池 A1-A2、D1-D2 1000只，固定在振动测试台上，分别先后在X、Y、Z三个方向 上每个方向以3m/s的速度进行往复振动测试，测试时间为30min，振动测试位移幅度为 30cm。测试完成后，测试电池的电压以确定是否断路，并得到断路率。测试结果见表1。
[0059] 表 1
[0060]
[0061]从表1中可以看出，电池 A1的断路率明显低于电池 D1，这说明本实用新型的电池有 效的提升了卷芯在壳体内的稳定性，大幅降低了振动引起电池断路的概率。
[0062] 循环测试：
[0063] 各取电池 A1、D1 5只，在45°C下1C循环。测试结果见图4。
[0064]从图4中可以看出，电池 A1的循环性能明显优于电池 D1，这说明本实用新型的电池 可以有效提升电池的循环性能。
[0065] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0066] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于 本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种电池卷芯组件，其特征在于，包括:卷芯以及能够在电解液中溶胀的止动膜圈， 所述止动膜圈圈附于所述卷芯的侧面。2. 根据权利要求1所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈的厚度为0.05~ 0.5mm〇3. 根据权利要求1所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈的个数为至少两 个，相邻的所述止动膜圈的间距为2~65mm。4. 根据权利要求3所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈的宽度为1~60_。5. 根据权利要求1所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈上开设有镂空孔。6. 根据权利要求1所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈的两端搭接在一 起。7. 根据权利要求1所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈呈C形，所述止动膜 圈的两端具有间隙。8. 根据权利要求1所述的电池卷芯组件，其特征在于，所述止动膜圈粘附于所述卷芯的 侧面。9. 一种电池，其特征在于，包括:壳体、及容置在所述壳体中的电解液及电池卷芯组件； 所述电池卷芯组件为权利要求1-8任一项所述的电池卷芯组件。10. 根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述壳体为铝壳或钢壳。11. 根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池为圆柱形电池。
【文档编号】H01M10/04GK205564885SQ201620346496
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】余海君, 郝三存
【申请人】苏州协鑫集成科技工业应用研究院有限公司, 协鑫集成科技（苏州）有限公司, 协鑫集成科技股份有限公司, 苏州协鑫集成储能科技有限公司