卷绕式电芯的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种卷绕式电芯，包括：第一极片，具有第一集流体和涂覆在第一集流体的第一活性物质层；第二极片，具有第二集流体和涂覆在第二集流体的第二活性物质层，第二极片的第二卷绕起始段具有空白第二集流体；隔离膜，将第一极片和第二极片隔离开；第一极耳，与第一集流体电连接；第二极耳，固定于空白第二集流体。第一极片的第一卷绕起始段包括：主体部，处于第二卷绕起始段的外侧，且主体部长度大于第二卷绕起始段的长度；回折部，处于主体部的内侧，回折部不与第二极耳在厚度方向上重叠；回折部具有空白第一集流体。第一极耳的位置超出第二卷绕起始段的端部；隔离膜的第三卷绕起始段向内侧回折且位于第一极耳和第二极耳之间。
【专利说明】
卷绕式电芯
技术领域
[0001]本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种卷绕式电芯。
【背景技术】
[0002]随着锂离子电芯商业化的发展，市场对其能量密度的要求越来越高。参照图1，常规的卷绕式电芯的头部的空白正极集流体111 (Al foil，铝箔)短于负极集流体211 (Cufoil，铜箔)，并且卷绕式电芯的内部需要空卷两层隔离膜3(图1虚框围绕的部分隔离膜即为空卷的隔离膜)，不但造成隔离膜3的浪费，而且使得隔离膜3与正极极耳4、负极极耳5在厚度方向T上重叠，因此增加电芯的厚度从而降低电芯的能量密度。
【实用新型内容】
[0003]鉴于【背景技术】中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种卷绕式电芯，其能减少隔离膜以及胶纸的使用量，并降低卷绕式电芯的厚度，提高卷绕式电芯的能量密度。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种卷绕式电芯，其包括:第一极片，具有第一集流体和涂覆在第一集流体至少一个表面上的第一活性物质层;第二极片，具有第二集流体和涂覆在第二集流体至少一个表面上的第二活性物质层，第二极片的第二卷绕起始段具有未涂覆第二活性物质层的空白第二集流体；隔离膜，设置于第一极片和第二极片之间，以将第一极片和第二极片隔离开;第一极耳，与第一集流体电连接;第二极耳，固定于空白第二集流体。
[0005]其中，第一极片的第一卷绕起始段包括:主体部，处于第二卷绕起始段沿厚度方向的外侧，且主体部沿长度方向的长度大于第二卷绕起始段沿长度方向的长度；以及回折部，与主体部相连并处于主体部沿厚度方向的内侧，且回折部不与第二极耳在厚度方向上重叠；回折部具有未涂覆第一活性物质层的空白第一集流体。
[0006]在长度方向上，第一极耳的位置超出第二卷绕起始段的端部；至少一部分的隔离膜的第三卷绕起始段向厚度方向的内侧回折，并且在长度方向上，向厚度方向的内侧回折的第三卷绕起始段位于第一极耳和第二极耳之间。
[0007]本实用新型的有益效果如下:
[0008]在根据本实用新型的卷绕式电芯中，第二卷绕起始段小于主体部的长度，所以隔离膜的第三卷绕起始段无需像现有技术那样大长度的空卷，从而减少隔离膜的使用量，降低成本。另外，由于隔离膜的第三卷绕起始段在长度方向上位于第一极耳和第二极耳之间，所以隔离膜的第三卷绕起始段的厚度不再与第一极耳和第二极耳的厚度叠加，从而降低卷绕式电芯的厚度，提高卷绕式电芯的能量密度。同时，所述卷绕式电芯可以实现自动化生产；另外，由于回折部不与第二极耳在厚度方向上重叠，回折部不会增加电芯的厚度，并且回折部的端部在厚度方向上仅一侧与第二极片相对，因此只需在该侧粘贴胶纸即可，而另一侧与主体部相对，因此无需粘贴胶纸，与现有技术相比，减少了胶纸的用量，节约了成本，而且进一步减小了电芯厚度。
【附图说明】
[0009]图1为现有技术的卷绕式电芯的示意图；
[0010]图2为根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例的示意图，其中第一卷绕起始段、第二卷绕起始段、第三卷绕起始段均用虚框指示出；
[0011]图3为根据本实用新型的卷绕式电芯的另一实施例的示意图，其中第一卷绕起始段、第二卷绕起始段、第三卷绕起始段均用虚框指示出；
[0012]图4为根据本实用新型的卷绕式电芯的又一实施例的示意图，其中第一卷绕起始段、第二卷绕起始段、第三卷绕起始段均用虚框指示出；
[0013]图5为根据本实用新型的卷绕式电芯的再一实施例的示意图，其中第一卷绕起始段、第二卷绕起始段、第三卷绕起始段均用虚框指示出；
[0014]图6为根据本实用新型的卷绕式电芯的形成第一极耳的一实施例的示意图，其中为了清楚起见，第一集流体上未涉及第一活性物质层；
[0015]图7为根据本实用新型的卷绕式电芯的形成第一极耳的另一实施例的示意图，其中为了清楚起见，第一集流体上未涉及第一活性物质层；
[0016]图8为根据本实用新型的卷绕式电芯的成形示意图。
[0017]其中，附图标记说明如下:
[0018]I第一极片5第二极耳
[0019]11第一集流体El第一卷绕起始段
[0020]111空白第一集流体 El I主体部
[0021]12第一活性物质层E12回折部
[0022]13第一凹槽E2第二卷绕起始段
[0023]2第二极片E3第三卷绕起始段
[0024]21第二集流体SI第一卷针
[0025]211空白第二集流体 S2第二卷针
[0026]22第二活性物质层G夹槽
[0027]3隔离膜T厚度方向
[0028]4第一极耳L长度方向
【具体实施方式】
[0029]下面参照附图来详细说明本实用新型的卷绕式电芯。
[0030]参照图2至图5，根据本实用新型的卷绕式电芯包括:第一极片I，具有第一集流体11和涂覆在第一集流体11至少一个表面上的第一活性物质层12;第二极片2，具有第二集流体21和涂覆在第二集流体21至少一个表面上的第二活性物质层22，第二极片2的第二卷绕起始段E2具有未涂覆第二活性物质层22的空白第二集流体211;隔离膜3，设置于第一极片I和第二极片2之间，以将第一极片I和第二极片2隔离开;第一极耳4，与第一集流体11电连接;第二极耳5，固定于空白第二集流体211。
[0031]其中，第一极片I的第一卷绕起始段El包括:主体部ElI，处于第二卷绕起始段E2沿厚度方向T的外侧，且主体部El I沿长度方向L的长度大于第二卷绕起始段E2沿长度方向L的长度(即部分的主体部Ell在长度方向L上超出第二卷绕起始段E2的端部)；以及回折部E12，与主体部Ell相连并处于主体部Ell沿厚度方向T的内侧，且回折部E12不与第二极耳5在厚度方向T上重叠；回折部E12具有未涂覆第一活性物质层12的空白第一集流体111。
[0032]在长度方向L上，第一极耳4的位置超出第二卷绕起始段E2的端部;至少一部分的隔离膜3的第三卷绕起始段E3向厚度方向T的内侧回折，并且在长度方向L上，向厚度方向T的内侧回折的第三卷绕起始段E3位于第一极耳4和第二极耳5之间。
[0033]在根据本实用新型的卷绕式电芯中，第二卷绕起始段E2小于主体部Ell的长度，所以隔离膜3的第三卷绕起始段E3无需像现有技术那样大长度的空卷，从而减少隔离膜3的使用量，降低成本。另外，由于隔离膜3的第三卷绕起始段E3在长度方向L上位于第一极耳4和第二极耳5之间，所以隔离膜3的第三卷绕起始段E3的厚度不再与第一极耳4和第二极耳5的厚度叠加，从而降低卷绕式电芯的厚度，提高卷绕式电芯的能量密度。同时，所述卷绕式电芯可以实现自动化生产；另外，由于回折部E12不与第二极耳5在厚度方向T上重叠，回折部E12不会增加电芯的厚度，并且回折部E12的端部在厚度方向T上仅一侧与第二极片2相对，因此只需在该侧粘贴胶纸(由于在实际生产中，回折部E12的端部会留有毛刺，易刺破隔离膜3而与第二极片2接触，并造成短路)即可，而另一侧与主体部EU相对，因此无需粘贴胶纸，与现有技术相比，减少了胶纸的用量，节约了成本，而且进一步减小了电芯厚度。
[0034]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，沿厚度方向T，在第二极片2的第二卷绕起始段E2相邻的内侧和外侧分别设有一层隔离膜3，并且所述两层隔离膜3均超出第二卷绕起始段E2的端部，超出第二卷绕起始段E2的端部的所述两层隔离膜3共同组成隔离膜3的第三卷绕起始段E3。换句话说，在最终成型后的卷绕式电芯中，隔离膜3的第三卷绕起始段E3由超出第二卷绕起始段E2的端部的未回折的隔离膜以及沿厚度方向T回折在第二卷绕起始段E2内侧的部分隔离膜组成。隔离膜3的第三卷绕起始段E3的长度视卷绕式电芯的长度而定，最小长度大于等于3mm即可，优选3mm?100mm，进一步优选8mm?30mm。在形成的卷绕式电芯内，第三卷绕起始段E3为两层隔离膜，优选地，此两层隔离膜贴合在一起。
[0035]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，第一极片I可以为正极极片或者负极极片，对应地，第二极片2为负极极片或者正极极片。优选地，第一极片I为正极极片，第二极片2为负极极片，对应地，第一活性物质层12为正极活性物质层，具体可以为钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂中的至少一种。第二活性物质层22为负极活性物质层，具体可以为碳和硅中的至少一种。
[0036]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，第一极耳4为一个或多个;第二极耳5为一个。参照图5，当卷绕式电芯的第一极耳4为多个时，多个第一极耳4优选沿厚度方向T对齐，但是，由于加工误差，各第一极耳4的对齐位置也允许一定的偏差。
[0037]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，第一集流体11为铝箔，第二集流体21为铜箔。
[0038]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2和图3，主体部Ell具有未涂覆第一活性物质层12的空白第一集流体111。
[0039]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图4和图5，主体部Ell的沿厚度方向T背离第二卷绕起始段E2的一侧表面为第一表面，第一表面涂覆有第一活性物质层12，并且第二极片2的与第一表面直接相对的一侧表面涂覆有第二活性物质层22。
[0040]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2至图4，第二集流体21的与空白第一集流体111直接相对的一侧未涂覆第二活性物质层22。由于空白第一集流体111上未涂覆第一活性物质层12，与空白第一集流体111直接相对的第二集流体21上如果涂覆上第二活性物质层22，不但对容量没有帮助(在空白第一集流体111和与空白第一集流体111直接相对的第二集流体21之间，锂离子无法实现往返嵌入和脱嵌)，反而增加电芯厚度从而减小电芯能量密度，所以第二集流体21的与空白第一集流体111直接相对的一侧的第二活性物质层22可以省去，避免材料的浪费，并且提高电芯能量密度。
[0041]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2至图4，第一集流体11的与空白第二集流体211直接相对的一侧未涂覆第一活性物质层12。由于空白第二集流体211上未涂覆第二活性物质层22，与空白第二集流体211直接相对的第一集流体11上如果涂覆上第一活性物质层12，不但对容量没有帮助(在空白第二集流体211和与空白第二集流体211直接相对的第一集流体11之间，锂离子无法实现往返嵌入和脱嵌)，反而增加电芯厚度从而减小电芯能量密度，所以第一集流体11的与空白第二集流体211直接相对的一侧的第一活性物质层12可以省去，避免材料的浪费，并且提高电芯能量密度。
[0042]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2，第一极片I的主体部Ell和回折部El 2都为空白第一集流体111。
[0043]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图5，第一极片I还具有第一凹槽13，底部为露出的空白第一集流体111而周侧为第一活性物质层12，且第一凹槽13在长度方向L上的位置超出第二卷绕起始段E2的端部。
[0044]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，第一极耳4与第一集流体11一体形成。例如，参照图6，第一极耳4直接由第一集流体11切割而成。进一步优选地，如图7所示，第一极耳4直接由第一集流体11切割并弯折而成。当第一极耳4为多个时，优选地，第一极耳4与第一集流体11 一体形成。
[0045]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，第一极耳4单独形成并固定于对应的空白第一集流体111(例如，第一极耳4固定于回折部E12处的空白第一集流体111(参照图3至图5)，或者第一极耳4固定于第一凹槽13处的空白第一集流体111(参照图5)，或者第一极片I的主体部EU为空白第一集流体111(参照图2)并且第一极耳4固定于主体部EU的空白第一集流体111)。
[0046]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，参照图2，第一极耳4固定于主体部El I的空白第一集流体111，回折部E12不与第二卷绕起始段E2在厚度方向T上重叠，优选回折部E12不与第一极耳4在厚度方向T上重叠。
[0047]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，第一极耳4可以通过焊接固定于对应的空白第一集流体111，所述焊接为激光焊、超声波焊接或电阻焊。第二极耳5优选采用焊接固定于第二卷绕起始段E2的空白第二集流体211。
[0048]在根据本实用新型的卷绕式电芯的一实施例中，回折部E12的端部在厚度方向T上与第二极片2直接相对的一侧贴有胶纸(未示出)；或第二极片2的与回折部E12的端部直接相对的一侧贴有胶纸(未示出)。胶纸能够防止回折部E12的端部的毛刺刺破隔离膜3而与第二极片2接触并造成短路。
[0049]在根据本实用新型的卷绕式电芯中，参照图8，所述卷绕式电芯由在长度方向L上依次放置的第一卷针SI和第二卷针S2卷绕而成。隔离膜3的第三卷绕起始段E3的部分夹持在第一卷针SI和第二卷针S2之间的夹槽G内，当第一卷针SI和第二卷针S2转动时，隔离膜3及由隔离膜3隔开的第一极片I和第二极片2卷绕在第一卷针SI和第二卷针S2上，待卷绕完成后，抽出第一卷针SI和第二卷针S2，即完成卷绕式电芯的成型。
【主权项】
1.一种卷绕式电芯，包括: 第一极片(I)，具有第一集流体(11)和涂覆在第一集流体(11)至少一个表面上的第一活性物质层(12); 第二极片(2)，具有第二集流体(21)和涂覆在第二集流体(21)至少一个表面上的第二活性物质层(22)，第二极片(2)的第二卷绕起始段(E2)具有未涂覆第二活性物质层(22)的空白第二集流体(211); 隔离膜(3)，设置于第一极片(I)和第二极片(2)之间，以将第一极片(I)和第二极片(2)隔呙开； 第一极耳(4)，与第一集流体(11)电连接； 第二极耳(5)，固定于空白第二集流体(211); 其特征在于， 第一极片(I)的第一卷绕起始段(El)包括: 主体部(Ell)，处于第二卷绕起始段(E2)沿厚度方向(T)的外侧，且主体部(Ell)沿长度方向(L)的长度大于第二卷绕起始段(E2)沿长度方向(L)的长度；以及 回折部(E12)，与主体部(Ell)相连并处于主体部(Ell)沿厚度方向(T)的内侧，且回折部(E12)不与第二极耳(5)在厚度方向(T)上重叠；回折部(E12)具有未涂覆第一活性物质层(12)的空白第一集流体(111); 在长度方向(L)上，第一极耳(4)的位置超出第二卷绕起始段(E2)的端部;至少一部分的隔离膜(3)的第三卷绕起始段(E3)向厚度方向(T)的内侧回折，并且在长度方向(L)上，向厚度方向(T)的内侧回折的第三卷绕起始段(E3)位于第一极耳(4)和第二极耳(5)之间。2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，沿厚度方向(T)，在第二极片(2)的第二卷绕起始段(E2)相邻的内侧和外侧分别设有一层隔离膜(3)，并且所述两层隔离膜(3)均超出第二卷绕起始段(E2)的端部，超出第二卷绕起始段(E2)的端部的所述两层隔离膜(3)共同组成隔离膜(3)的第三卷绕起始段(E3)。3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一极片(I)为正极极片，第二极片(2)为负极极片。4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于， 第一极耳(4)为一个或多个； 第二极耳(5)为一个。5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，主体部(EU)具有未涂覆第一活性物质层(12)的空白第一集流体(111)。6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，主体部(Ell)的沿厚度方向(T)背离第二卷绕起始段(E2)的一侧表面为第一表面，第一表面涂覆有第一活性物质层(12)，并且第二极片(2)的与第一表面直接相对的一侧表面涂覆有第二活性物质层(22)。7.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第二集流体(21)的与空白第一集流体(111)直接相对的一侧未涂覆第二活性物质层(22)。8.根据权利要求1或5所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一集流体(11)的与空白第二集流体(211)直接相对的一侧未涂覆第一活性物质层(12)。9.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一极片(I)还具有第一凹槽(13)，底部为露出的空白第一集流体(111)而周侧为第一活性物质层(12)，且第一凹槽(13)在长度方向(L)上的位置超出第二卷绕起始段(E2)的端部。10.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，第一极耳(4)与第一集流体(11)一体形成;或 第一极耳(4)单独形成并固定于对应的空白第一集流体(111)。11.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于， 回折部(E12)的端部在厚度方向(T)上与第二极片(2)直接相对的一侧贴有胶纸;或 第二极片(2)的与回折部(E12)的端部直接相对的一侧贴有胶纸。12.根据权利要求5所述的卷绕式电芯，其特征在于， 第一极耳(4)固定于主体部(Ell)的空白第一集流体(111)，回折部(E12)不与第二卷绕起始段(E2)在厚度方向(T)上重叠，优选回折部(E12)不与第一极耳(4)在厚度方向(T)上重叠。
【文档编号】H01M2/18GK205564899SQ201620318807
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】曾巧, 王可飞, 周伯林, 罗宇
【申请人】宁德新能源科技有限公司