卷绕式电芯及电化学装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种卷绕式电芯及电化学装置。卷绕式电芯包括：阴极极片，其阴极集流体的至少一个表面设置有含阴极活性材料的阴极膜片且阴极集流体在卷绕式电芯的卷绕收尾处未设置阴极膜片；阳极极片，其阳极集流体的至少一个表面设置有含阳极活性材料的阳极膜片且阳极集流体在卷绕式电芯的卷绕收尾处未设置阳极膜片；隔离膜，位于阴阳极片之间；自未设置阴极膜片的阴极集流体的末端起在未设置阴极膜片的阴极集流体的表面和/或自未设置阳极膜片的阳极集流体的末端起在未设置阳极膜片的阳极集流体的表面涂覆有NTC金属材料层，隔离膜向卷绕式电芯的卷绕收尾处的尾端延伸至NTC金属材料层的位置，以与NTC金属材料层一起使得阴阳极片电绝缘隔离开。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
卷绕式电芯及电化学装置
[0001 ] 本技术涉及储能器件领域，尤其涉及一种卷绕式电芯及电化学装置。
技术介绍
锂离子电池作为一种绿色的环保电池，具有高能量密度，高工作电压和长使用寿命的优点，在很多电子产品，如移动电话，手提电脑、摄像机、移动通讯等领域应用广泛。但锂离子电池行业存在机遇的同时也面临巨大挑战，要求兼顾能量密度又保证安全性能。对于高容量的电芯，特别需要通过一些规定的安全性能检测指标，例如现在消费电子类电芯都要求高能量密度、高电压设计，而这类电芯在客户端是要经过150°C或者更高温度的长时间烘烤(baking)测试。为了顺利通过这类苛刻的安全测试。传统的做法是需要选择更安全的阴极极片、阳极极片、电解液、隔离膜以及更可靠的外界保护电路。然而对于活性材料的选择和体系的优化受到材料发展的制约，往往是比较有限的。对于选择外界保护电路，这种做法不仅使得电芯的成本增加，而且占用了外部空间，影响了电池的设计和能量密度；此外，额外增加外界保护电路还可能存在因外界保护电路失效带来的风险。通过对电芯内热冲击实验测试的过程分析，可以看到高电压满充状态下的电芯进行150°C高温烘烤I小时，通常包括外部烘箱的热量传递、阳极化学反应的放热、阴极化学反应的放热、隔离膜在高温下收缩或融化导致阴极极片和阳极极片短路而释放出热等几个过程，其中造成热失控的主要是集中在140°C以后隔离膜开始闭孔，内部满嵌锂的阳极极片和阴极极片接触会出现激烈的放热反应导致电芯失效。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本技术的目的在于提供一种卷绕式电芯及电化学装置，在所述卷绕式电芯应用于电化学装置时能避免热失控。本技术的另一目的在于一种卷绕式电芯及电化学装置，其结构简单、可靠性强且成本低。为了实现上述目的，在第一方面，本技术提供了一种卷绕式电芯，其包括:阴极极片，包括阴极集流体，阴极集流体的至少一个表面设置有含阴极活性材料的阴极膜片且阴极集流体在卷绕式电芯的卷绕收尾处未设置有含阴极活性材料的阴极膜片；阳极极片，包括阳极集流体，阳极集流体的至少一个表面设置有含阳极活性材料的阳极膜片且阳极集流体在卷绕式电芯的卷绕收尾处未设置有含阳极活性材料的阳极膜片；以及隔离膜，位于阴极极片和阳极极片之间；其中，自未设置有含阴极活性材料的阴极膜片的阴极集流体的末端起在未设置有含阴极活性材料的阴极膜片的阴极集流体的表面和/或自未设置有含阳极活性材料的阳极膜片的阳极集流体的末端起在未设置有含阳极活性材料的阳极膜片的阳极集流体的表面涂覆有NTC金属材料层，隔离膜向卷绕式电芯的卷绕收尾处的尾端延伸至NTC金属材料层的位置，以与NTC金属材料层一起使得阴极极片与阳极极片电绝缘隔离开。为了实现上述目的，在第二方面，本技术提供了一种电化学装置，其包括根据本技术第一方面所述的卷绕式电芯。本技术的有益效果如下:通过设置NTC金属材料层，在所述卷绕式电芯应用于电化学装置时能避免热失控；结构简单、可靠性强且成本低。【附图说明】图1为根据本技术的卷绕式电芯的结构示意图，其中为了清楚起见，NTC金属材料层以透明方式示出。其中，附图标记说明如下:I阴极极片211末端11阴极集流体22阳极膜片111末端3隔离膜12阴极膜片4 NTC金属材料层2阳极极片5卷绕收尾处21阳极集流体【具体实施方式】下面参照附图来详细说明根据本技术的卷绕式电芯及电化学装置。首先说明根据本技术第一方面的卷绕式电芯。参照图1，根据本技术第一方面的卷绕式电芯包括:阴极极片1，包括阴极集流体11，阴极集流体11的至少一个表面设置有含阴极活性材料的阴极膜片12且阴极集流体11在卷绕式电芯的卷绕收尾处5未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12 ;阳极极片2，包括阳极集流体21，阳极集流体21的至少一个表面设置有含阳极活性材料的阳极膜片22且阳极集流体21在卷绕式电芯的卷绕收尾处5未设置有含阳极活性材料的阳极膜片22 ；以及隔离膜3，位于阴极极片I和阳极极片2之间。其中，自未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的末端111起在未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的表面和/或自未设置有含阳极活性材料的阳极膜片22的阳极集流体21的末端211起在未设置有含阳极活性材料的阳极膜片22的阳极集流体21的表面涂覆有NTC(Negative Temperature Coefficient,负温度系数,缩写为NTC)金属材料层4,隔离膜3向卷绕式电芯的卷绕收尾处5的尾端延伸至NTC金属材料层4的位置，以与NTC金属材料层4 一起使得阴极极片I与阳极极片2电绝缘隔离开。应注意的是，阴极集流体11可以仅在一个表面设置有含阴极活性材料的阴极膜片12，也可以在两个表面(正反表面)设置有含阴极活性材料的阴极膜片12 ;阳极集流体12可以仅在一个表面设置有含阳极活性材料的阳极膜片22，也可以在两个表面(正反表面)设置有含阳极活性材料的阳极膜片22 ;NTC金属材料层4可以涂覆在相应未设置有活性材料的膜片的集流体(阴极集流体11和/或阳极集流体12)的一个表面或两个表面，可以视具体的实际情况来确定，只要能达到与相应的隔离膜3 —起将阴极极片I和阳极极片2电隔离即可。NTC金属材料层4代替了
技术介绍
中的部分隔离膜3，在电化学装置正常使用的温度下可以保持绝缘性质，并与隔离膜3 —起将阴极极片I和阳极极片2隔离开。而当电化学装置为二次电池且使用时卷绕式电芯的温度高于热失控的温度时，NTC金属材料层4的电阻值会急剧降低到一定可设计阻值，该状态下可以实现阴极极片I和阳极极片2以一个稳定的倍率电流进行短路放电(即自放电)，卷绕式电芯电压下降，故能保证在一些特殊安全测试，诸如热冲击、高温短路、过充等测试中避免由于隔离膜收缩、高氧化态的阴极与电解液的反应放热等导致的热失控，提高电化学装置的安全性。在根据本技术第一方面的卷绕式电芯的一实施例中，阴极集流体11为铝箔，阳极集流体21为铜箔。当然不限于此，阴极集流体11以及阳极集流体21的材质的选用可以依据实际应用的电化学装置来确定。在根据本技术第一方面的卷绕式电芯的一实施例中，隔离膜3向卷绕式电芯的卷绕收尾处5的尾端延伸至NTC金属材料层4的位置处，以使隔离膜3与NTC金属材料层4部分重叠。当然不限于此，理论上可以隔离膜3向卷绕式电芯的卷绕收尾处5的尾端延伸至NTC金属材料层4的位置对接，以形成一体式的使阴极极片I和阳极极片2电隔离即可。在根据本技术第一方面的卷绕式电芯的一实施例中，当自未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的末端111起在未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的表面涂覆有NTC金属材料层4时，自未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的末端111起在未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的表面涂覆的NTC金属材料层4涂覆在部分或全部的未设置有含阴极活性材料的阴极膜片12的阴极集流体11的该表面上。在根据本技术第一方面的卷绕式电芯的一实施例中，当自未设置有含阳极活性材料的阳极膜片22的阳极集流体21的末端211起在未设置有含阳极活性材料的阳极膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷绕式电芯，包括：阴极极片（1），包括阴极集流体（11），阴极集流体（11）的至少一个表面设置有含阴极活性材料的阴极膜片（12）且阴极集流体（11）在卷绕式电芯的卷绕收尾处（5）未设置有含阴极活性材料的阴极膜片（12）；阳极极片（2），包括阳极集流体（21），阳极集流体（21）的至少一个表面设置有含阳极活性材料的阳极膜片（22）且阳极集流体（21）在卷绕式电芯的卷绕收尾处（5）未设置有含阳极活性材料的阳极膜片（22）；以及隔离膜（3），位于阴极极片（1）和阳极极片（2）之间；其特征在于，自未设置有含阴极活性材料的阴极膜片（12）的阴极集流体（11）的末端（111）起在未设置有含阴极活性材料的阴极膜片（12）的阴极集流体（11）的表面和/或自未设置有含阳极活性材料的阳极膜片（22）的阳极集流体（21）的末端（211）起在未设置有含阳极活性材料的阳极膜片（22）的阳极集流体（21）的表面涂覆有NTC金属材料层（4），隔离膜（3）向卷绕式电芯的卷绕收尾处（5）的尾端延伸至NTC金属材料层（4）的位置，以与NTC金属材料层（4）一起使得阴极极片（1）与阳极极片（2）电绝缘隔离开。

【技术特征摘要】
2013.09.09 CN 201320560293.X1.一种卷绕式电芯，包括: 阴极极片(1)，包括阴极集流体(11)，阴极集流体(11)的至少一个表面设置有含阴极活性材料的阴极膜片(12)且阴极集流体(11)在卷绕式电芯的卷绕收尾处(5)未设置有含阴极活性材料的阴极膜片(12)； 阳极极片(2)，包括阳极集流体(21)，阳极集流体(21)的至少一个表面设置有含阳极活性材料的阳极膜片(22)且阳极集流体(21)在卷绕式电芯的卷绕收尾处(5)未设置有含阳极活性材料的阳极膜 片(22);以及 隔离膜(3 )，位于阴极极片(I)和阳极极片(2 )之间； 其特征在于，自未设置有含阴极活性材料的阴极膜片(12)的阴极集流体(11)的末端(111)起在未设置有含阴极活性材料的阴极膜片(12)的阴极集流体(11)的表面和/或自未设置有含阳极活性材料的阳极膜片(22)的阳极集流体(21)的末端(211)起在未设置有含阳极活性材料的阳极膜片(22)的阳极集流体(21)的表面涂覆有NTC金属材料层(4)，隔离膜(3)向卷绕式电芯的卷绕收尾处(5)的尾端延伸至NTC金属材料层(4)的位置，以与NTC金属材料层(4) 一起使得阴极极片(I)与阳极极片(2)电绝缘隔离开。2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，阴极集流体(11)为铝箔，阳极集流体(21)为铜箔。3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，隔离膜(3)向卷绕式电芯的卷绕收尾处(5)的尾端延伸至NTC金属材料层(4)的位置处，以使隔离膜(3)与NTC金属材料层(4)部分重叠。4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恺，王敦强，
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