一种卷绕结构的电池制造技术

技术编号:15138914 阅读:168 留言:0更新日期:2017-04-10 22:53
本实用新型专利技术涉及电池技术领域,尤其涉及一种卷绕结构的电池,包括第一极片、隔离膜和与第一极片电性相反的第二极片依次层叠后沿同一方向卷绕而成的电芯,及其电解液,第一极片包括第一集流体和附着在第一集流体表面的第一活性物质层,第二极片包括第二集流体和附着在第二集流体表面的第二活性物质层,第一活性物质层上设置有第一凹槽,第二活性物质层上设置有第二凹槽,第一凹槽位于卷绕的第一极片的起始端,第二凹槽位于卷绕的第二极片的起始端或者中部,第一极耳镶嵌于第一凹槽,第二极耳镶嵌于第二凹槽。与现有技术相比,本实用新型专利技术通过优化极耳位于极片的位置,从而改善电芯硬度低、易变形、对称性差等问题,提高电池滥用测试的通过率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池
,尤其涉及一种卷绕结构的电池
技术介绍
随着电子产品向小型化、多功能化发展,其对电池的硬度以及能量密度要求也越来越高,这就要求电芯的对称性要很好,同时在同样的空间内要贡献出更多的容量。如图1所示,传统卷绕结构的电芯,正、负极极片的起始端都设有空白集流体,正极极耳5’和负极极耳6’一般直接焊接在正、负极极片上的空白集流体上,这样的电池虽然对称性较好,硬度较高,但其厚度由于极耳厚度的累加,使得焊接极耳区域的厚度为电池的最大厚度,而未焊接极耳区域的厚度则相对较小,这部分空间不能被充分利用,导致在一定型号尺寸内,电池的能量密度难以进一步提高。鉴于此,有人提出了嵌入式极耳结构(ETS)的电芯,即,在极片上的活性物质层设置凹槽,使电池极耳嵌入凹槽,这在一定程度上缓解了极耳厚度对电池厚度的累加。因此,ETS电芯由于更高的能量密度和更好的动力学结构逐渐成为了业界新研发的方向;但由于电芯结构设计的缘故,ETS电芯硬度更低,更容易变形,导致其在电池滥用测试的通过率较低。如图2所示,目前的ETS电芯把正极极耳5’和负极极耳6’都嵌入电芯极片的中部(M-M结构)。M-M结构的电芯具有以下缺陷:1)电芯在力学上的对称性较差,导致电芯在循环过程中更容易变形,循环膨胀率较大;2)隔离膜与极片的粘结面积减少,导致电芯硬度下降,撞击测试通过率较低。因此,在保证其高能量密度和良好动力学结构的前提下,如何调整完善ETS电芯的结构设计,以改善电芯的变形和提高电池滥用测试的通过率,具有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种卷绕结构的电池。在增大电芯能量密度的同时,通过调整极耳嵌入卷绕极片的位置来优化电芯的结构和设计,从而改善电芯硬度低、易变形、对称性差等问题,提高电池滥用测试的通过率。为了实现上述目的,本技术提供以下解决方案:一种卷绕结构的电池,包括第一极片、隔离膜和与第一极片电性相反的第二极片依次层叠后沿同一方向卷绕而成的电芯,及其电解液,第一极片包括第一集流体和附着在第一集流体表面的第一活性物质层,第二极片包括第二集流体和附着在第二集流体表面的第二活性物质层,所述第一极片的第一活性物质层上设置有第一凹槽,所述第二极片的第二活性物质层上设置有第二凹槽,所述第一凹槽位于卷绕的第一极片的起始端,所述第二凹槽位于卷绕的第二极片的起始端或者中部,第一极耳镶嵌于所述第一凹槽并与第一集流体电连接,第二极耳镶嵌于所述第二凹槽并与第二集流体电连接。其中,所述第一极片为正极极片或负极极片,所述第二极片为负极极片或者正极极片;所述第一极耳为正极极耳或负极极耳,所述第二极耳为负极极耳或者正极极耳;所述正极极耳为铝极耳,所述负极极耳为镍极耳。所述正极极耳或负极极耳均可以通过激光焊接、电阻焊接、和超声波焊接等方式镶嵌于所述第一极片上的第一凹槽或者所述第二极片上的第二凹槽。本技术通过调整正、负极极耳位于卷绕极片的位置改善了电芯的对称性,减少能量密度的损失,同时避免了绿胶在同一层出现的情况,这样提高了电芯的粘结性,可以显著改善电芯的硬度。作为本技术的进一步改进,所述卷绕结构的电池还包括胶层,所述胶层设置在所述第一极耳表面并覆盖整个第一凹槽和/或设置在所述第二极耳表面并覆盖整个第二凹槽。胶层主要起到对极耳的绝缘保护和固定作用。作为本技术的进一步改进,所述胶层为热熔胶层或绿胶层。一般贴有绿胶层以保护和固定极耳,但同时降低了极片与隔离膜的粘结面积,导致电芯的硬度较低。相比于绿胶,热熔胶易在高温条件下融化,在隔离膜和极片之间起到了良好的粘结作用,从而提高电芯的硬度。通常热熔胶融化后所覆盖的面积要大于贴胶面积,这些被热熔胶覆盖的区域无法正常脱嵌锂,会导致部分容量损失。作为本技术的进一步改进,所述第一极耳的厚度a小于等于所述第一凹槽的深度b,所述第二极耳的厚度c小于等于所述第二凹槽的深度d。若极耳的厚度大于凹槽的深度会使电池厚度增加,造成电池能量密度的损失。作为本技术的进一步改进,所述第一凹槽的长度m小于所述第一极片的宽度n,所述第二凹槽的长度p小于所述第二极片的宽度q。当电池的第一、第二极片较宽时,第一、第二极片上有大面积的空白凹槽区域不能对应第一、第二极耳,不仅会使该凹陷区域对应的第一、第二极片受力不均,造成界面接触变差,影响电池性能,而且浪费了电池内的空间,不能使电池的能量密度达到最优。作为本技术的进一步改进,所述第二极片在展开状态下,第二极片的头部至尾部的距离定义为D1,所述卷绕的第二极片的中部定义为d1,d1处于自第二极片的头部起计算的1/10D1~7/10D1的范围内。所述卷绕的第一极片或者第二极片的起始端定义为w,w为第一极片或者第二极片头部与第一次卷绕弯折的中点之间的区域。作为本技术的进一步改进,所述第一凹槽通过激光清洗、机械清洗或发泡胶清洗将第一活性物质层去除以露出第一集流体而形成。作为本技术的进一步改进,所述第二凹槽通过激光清洗、机械清洗或发泡胶清洗将第二活性物质层去除以露出第二集流体而形成。作为本技术的进一步改进,所述热熔胶层或绿胶层的厚度设置为5~50μm。胶层厚度太薄,起不到绝缘固定和保护作用;胶层厚度太厚,会造成电池能量密度损失。本技术的有益效果在于:在增大电芯能量密度的同时,通过调整极耳嵌入卷绕极片的位置来优化电芯的结构和设计,从而改善电芯硬度低、易变形、对称性差等问题,提高电池滥用测试的通过率。附图说明图1为现有技术中传统卷绕结构的电池的结构示意图。图2为现有技术中嵌入式极耳结构电池的结构示意图。图3为本技术卷绕结构的电池的结构示意图之一。图4为本技术卷绕结构的电池的结构示意图之二。图5为本技术中第一极耳镶嵌于第一极片的结构示意图。图6为本技术中第一极耳镶嵌于第一极片的剖视图之一。图7为本技术中第一极耳镶嵌于第一极片的剖视图之二。图8为本技术中第二极耳镶嵌于第二极片的结构示意图。图9为本技术中第二极耳镶嵌于第二极片的剖视图之一。图10为本技术中第二极耳镶嵌于第二极片的剖视图之二。图中:1-第一极片,11-第一活性物质层,111-第一凹槽,12-第一集流体,2-第二极片,21-第二活性物质层,2本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种卷绕结构的电池,包括第一极片(1)、隔离膜(3)和与第一极片(1)电性相反的第二极片(2)依次层叠后沿同一方向卷绕而成的电芯(4),及其电解液,第一极片(1)包括第一集流体(12)和附着在第一集流体(12)表面的第一活性物质层(11),第二极片(2)包括第二集流体(22)和附着在第二集流体(22)表面的第二活性物质层(21),其特征在于:所述第一极片(1)的第一活性物质层(11)上设置有第一凹槽(111),所述第二极片(2)的第二活性物质层(21)上设置有第二凹槽(211),所述第一凹槽(111)位于卷绕的第一极片(1)的起始端,所述第二凹槽(211)位于卷绕的第二极片(2)的起始端或者中部,第一极耳(5)镶嵌于所述第一凹槽(111)并与第一集流体(12)电连接,第二极耳(6)镶嵌于所述第二凹槽(211)并与第二集流体(22)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种卷绕结构的电池,包括第一极片(1)、隔离膜(3)和与第一极片(1)电性相反的第二极片(2)依次层叠后沿同一方向卷绕而成的电芯(4),及其电解液,第一极片(1)包括第一集流体(12)和附着在第一集流体(12)表面的第一活性物质层(11),第二极片(2)包括第二集流体(22)和附着在第二集流体(22)表面的第二活性物质层(21),其特征在于:所述第一极片(1)的第一活性物质层(11)上设置有第一凹槽(111),所述第二极片(2)的第二活性物质层(21)上设置有第二凹槽(211),所述第一凹槽(111)位于卷绕的第一极片(1)的起始端,所述第二凹槽(211)位于卷绕的第二极片(2)的起始端或者中部,第一极耳(5)镶嵌于所述第一凹槽(111)并与第一集流体(12)电连接,第二极耳(6)镶嵌于所述第二凹槽(211)并与第二集流体(22)电连接。
2.根据权利要求1所述的卷绕结构的电池,其特征在于:所述第一极片(1)为正极极片或负极极片。
3.根据权利要求1所述的卷绕结构的电池,其特征在于:所述卷绕结构的电池还包括胶层(7),所述胶层(7)设置在所述第一极耳(5)表面并覆盖整个第一凹槽(111)和/或设置在所述第二极耳(6)表面并覆盖整个第二凹槽(211)。
4.根据权利要求3所述的卷绕结构的电池,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:李炳江牛少军
申请(专利权)人:宁德新能源科技有限公司
类型:新型
国别省市:福建;35

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