CN219457721U - 电池卷芯、圆柱电池、电池模组及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池卷芯、圆柱电池、电池模组及用电装置，包括正极集流体的双侧面设有正极涂覆区，正极涂覆区内涂覆有正极活性物质，正极集流体的侧边设有正极未涂覆区，正极未涂覆区的首端裁切形成有正极空位区；负极集流体的双侧面均设有负极涂覆区，负极涂覆区内涂覆有负极活性物质，负极集流体的侧边设有负极未涂覆区，负极未涂覆区的首端裁切形成有负极空位区；隔膜、负极集流体、隔膜、正极集流体从外到内依次层叠设置，正极涂覆区和负极涂覆区分别覆盖隔膜的两侧，电池卷芯卷绕后，正极未涂覆区域和负极未涂覆区域位于轴心的首端高度低于末端高度。能够避免褶皱不良问题发生，进而就能够提高焊接质量，保证电池卷芯卷绕后的产品良率。

Description

电池卷芯、圆柱电池、电池模组及用电装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子动力电池技术领域，特别是涉及一种电池卷芯、圆柱电池、电池模组及用电装置。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，对动力电池的需求量呈爆炸式增长，与此同时对于动力电池的使用性能也提出了更高要求。例如，针对于圆柱电池而言，传统的圆柱电池均设计有正极耳和负极耳，以便与壳体的正负极进行连接，但这种有正负极耳的圆柱电池进行充放电时，电子的横向移动路径长，会不可避免的增大内阻，不仅会损耗电池的能量，同时还会造成发热量增加，影响圆柱电池使用安全与可靠。

针对于上述有极耳圆柱电池存在的弊端，近年来市面上推出了无极耳圆柱电池，但这种无极耳圆柱电池的卷芯制作工艺不成熟，卷芯卷绕后轴心区域的极片褶皱不良问题严重，进而会导致正负极集流体焊接质量不良，极大影响到了无极耳圆柱电池的加工质量和良品率。

实用新型内容

基于此，有必要针对极片褶皱不良，焊接质量不佳的问题，提供一种电池卷芯、圆柱电池、电池模组及用电装置。

一种电池卷芯，其包括：

正极集流体，所述正极集流体的双侧面均设有正极涂覆区，所述正极涂覆区内涂覆有正极活性物质，所述正极集流体的侧边设有正极未涂覆区，所述正极未涂覆区的首端裁切形成有正极空位区；

负极集流体，所述负极集流体的双侧面均设有负极涂覆区，所述负极涂覆区内涂覆有负极活性物质，所述负极集流体的侧边设有负极未涂覆区，所述负极未涂覆区的首端裁切形成有负极空位区；以及

隔膜，所述隔膜、所述负极集流体、所述隔膜、所述正极集流体从外到内依次层叠设置，所述正极涂覆区和所述负极涂覆区分别覆盖所述隔膜的两侧，所述电池卷芯卷绕后，所述正极未涂覆区域和所述负极未涂覆区域位于轴心的首端高度低于末端高度。

在其中一个实施例中，所述正极未涂覆区和所述负极未涂覆区分别位于所述隔膜的宽度方向的相对两端。

在其中一个实施例中，所述隔膜的高度方向或宽度方向的两侧均超出所述正极涂覆区和所述负极涂覆区的侧边。

在其中一个实施例中，所述正极未涂敷区域的首端裁切形成第一切缝；所述负极未涂敷区域的首端裁切形成第二切缝。

在其中一个实施例中，所述正极未涂覆区裁切形成多个第一缺口，多个所述第一缺口沿着所述正极未涂覆区的长度延伸方向间隔排布；各个所述第一缺口的宽度X1、X2、X3、X4至Xy不相等；

所述负极未涂覆区裁切形成多个第二缺口，多个所述第二缺口沿着所述负极未涂覆区的长度延伸方向间隔排布；各个所述第二缺口的宽度Y1、Y2、Y3、Y4至Yx不相等。

在其中一个实施例中，所述正极未涂覆区和所述负极未涂覆区在所述电池卷芯卷绕之前进行预折弯；

折弯方向为偏向所述电池卷芯的中心孔内折弯或者偏向所述电池卷芯的中心孔外折弯，折弯角度范围为0°＜α＜90°。

在其中一个实施例中，在所述电池卷芯卷绕完成后，所述正极未涂覆区和所述负极未涂覆区均形成为360°螺旋状结构。

一种圆柱电池，其包括如上所述的电池卷芯。

一种电池模组，其包括多个如上所述的圆柱电池，多个所述圆柱电池呈阵列结构排布并相互并联或串联。

一种用电装置，其包括如上所述的电池模组。

本申请技术方案的有益效果如下：

正极集流体的双侧面均设有正极涂覆区，正极涂覆区内涂覆有正极活性物质，正极集流体的侧边设有正极未涂覆区，正极未涂覆区的首端裁切形成有正极空位区；负极集流体的双侧面均设有负极涂覆区，负极涂覆区内涂覆有负极活性物质，负极集流体的侧边设有负极未涂覆区，负极未涂覆区的首端裁切形成有负极空位区；隔膜层叠设置于正极集流体与负极集流体之间，正极涂覆区和负极涂覆区分别覆盖隔膜的两侧，电池卷芯卷绕后，正极未涂覆区域和负极未涂覆区域位于轴心的首端高度低于末端高度。也即正极未涂覆区(作为正极极耳)和负极未涂覆区(作为负极极耳)因为正极空位区和负极空位区的存在从而有充足的空间进行向内折弯，且内外多层卷绕结构折弯贴合有序且紧密，能够避免褶皱不良的问题发生，进而就能够提高焊接质量，保证电池卷芯卷绕后的产品良率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中电池卷芯的部分卷绕的结构示意图；

图2为图1中电池卷芯的展开结构图；

图3为正极集流体展开平面状的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图1中电池卷芯另一实施例的结构示意图；

图6为多个第一缺口具有不等宽度的结构示意图；

图7为多个第二缺口具有不等宽度的结构示意图；

图8为正极未涂覆区和负极未涂覆区向中心孔内折弯的结构示意图；

图9为正极未涂覆区和负极未涂覆区向中心孔外折弯的结构示意图。

附图标记说明：

100、电池卷芯；10、正极集流体；11、正极涂覆区；12、正极未涂覆区；121、第一缺口；13、正极空位区；20、负极集流体；21、负极涂覆区；22、负极未涂覆区；221、第二缺口；23、负极空位区；30、隔膜。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图4所示，为实施例的一种电池卷芯100，其包括：正极集流体10，正极集流体10的双侧面均设有正极涂覆区11，正极涂覆区11内涂覆有正极活性物质，正极集流体10的侧边设有正极未涂覆区12，正极未涂覆区12的首端裁切形成有正极空位区13；负极集流体20，负极集流体20的双侧面均设有负极涂覆区21，负极涂覆区21内涂覆有负极活性物质，负极集流体20的侧边设有负极未涂覆区22，负极未涂覆区22的首端裁切形成有负极空位区23；以及隔膜30，隔膜30、负极集流体20、隔膜30、正极集流体10从外到内依次层叠设置，正极涂覆区11和负极涂覆区21分别覆盖隔膜30的两侧，电池卷芯100卷绕后，正极未涂覆区12和负极未涂覆区22位于轴心的首端高度低于末端高度。

本申请技术方案的有益效果如下：正极集流体10的双侧面均设有正极涂覆区11，正极涂覆区11内涂覆有正极活性物质，正极集流体10的侧边设有正极未涂覆区12，正极未涂覆区12的首端裁切形成有正极空位区13；负极集流体20的双侧面均设有负极涂覆区21，负极涂覆区21内涂覆有负极活性物质，负极集流体20的侧边设有负极未涂覆区22，负极未涂覆区22的首端裁切形成有负极空位区23；隔膜30层叠设置于正极集流体10与负极集流体20之间，正极涂覆区11和负极涂覆区21分别覆盖隔膜30的两侧，电池卷芯100卷绕后，正极未涂覆区12和负极未涂覆区22位于轴心的首端高度低于末端高度。也即正极未涂覆区12(作为正极极耳)和负极未涂覆区22(作为负极极耳)因为正极空位区13和负极空位区23的存在从而有充足的空间进行向内折弯，且内外多层卷绕结构折弯贴合有序且紧密，能够避免褶皱不良的问题发生，进而就能够提高焊接质量，保证电池卷芯100卷绕后的产品良率。

在一个实施例中，正极未涂覆区12和负极未涂覆区22分别位于隔膜30的宽度方向的相对两端。从而当电池卷芯100卷绕后，正极未涂覆区12和负极未涂覆区22能够叠合形成正极和负极，以便与壳体的连接件进行正负极焊接连接，实现圆柱电池内部电路接通。

进一步地，隔膜30的高度方向或宽度方向的两侧均超出正极涂覆区11和负极涂覆区21的侧边。这样可以保证隔膜30能够完成将两侧的正极涂覆区11内的正极活性物质与负极涂覆区21内的负极活性物质完全可靠的隔离开。

请参阅图2和图3，一种卷芯的制作方案中，在卷绕之前需要在正极未涂敷区域12的首端裁切形成第一切缝；负极未涂敷区域22的首端裁切形成第二切缝。第一切缝和第二切缝有助于使正极未涂覆区12和负极未涂覆区22朝轴心方向弯折聚拢所需的空间，并保证贴合紧凑，折叠有序，间隙小。

请继续参阅图5至图9，此外，另一种卷芯的制作方案中，正极未涂覆区12裁切形成多个第一缺口121，多个第一缺口121沿着正极未涂覆区12的长度延伸方向间隔排布；各个第一缺口121的宽度X1、X2、X3、X4至Xy不相等。负极未涂覆区22裁切形成多个第二缺口221，多个第二缺口221沿着负极未涂覆区22的长度延伸方向间隔排布；各个第二缺口221的宽度Y1、Y2、Y3、Y4至Yx不相等。在电池卷芯100卷绕折叠时，第一缺口121和第二缺口221能提供正极未涂覆区12和负极未涂覆区22朝轴心方向弯折聚拢所需的空间，并保证贴合紧凑，折叠有序，间隙小，方便后续进行焊接加工。此外，各第一缺口121和第二缺口221的宽度不相等，从而可根据工艺裁切不同的宽度，进而极大适应后期焊接位置，随时变换焊接位置。

较佳地，正极未涂覆区12和负极未涂覆区22在电池卷芯100卷绕之前向轴心方向进行预折弯。负极未涂覆区22在电池卷芯100卷绕之前进行预折弯；折弯方向为偏向电池卷芯的中心孔内折弯或者偏向电池卷芯的中心孔外折弯，折弯角度范围为0°＜α＜90°。这样能够降低卷绕后各圈层的正极未涂覆区12和负极未涂覆区22所形成的极耳进行最终折弯接触的加工难度。在电池卷芯卷绕完成后，正极未涂覆区12和负极未涂覆区22均形成为360°螺旋状结构。这样的结构布置更有利于后续进行二次折弯平整，提高焊接质量。

综上，本申请还要求保护一种用电装置，其包括电池模组。电池模组包括多个如上的圆柱电池，多个圆柱电池呈阵列结构排布并相互并联或串联。圆柱电池包括壳体和电池卷芯100，电池卷芯100安装在壳体内。

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。

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。

Claims (10)

1.一种电池卷芯，其特征在于，包括：

正极集流体，所述正极集流体的双侧面均设有正极涂覆区，所述正极涂覆区内涂覆有正极活性物质，所述正极集流体的侧边设有正极未涂覆区，所述正极未涂覆区的首端裁切形成有正极空位区；

负极集流体，所述负极集流体的双侧面均设有负极涂覆区，所述负极涂覆区内涂覆有负极活性物质，所述负极集流体的侧边设有负极未涂覆区，所述负极未涂覆区的首端裁切形成有负极空位区；以及

隔膜，所述隔膜、所述负极集流体、所述隔膜、所述正极集流体从外到内依次层叠设置，所述正极涂覆区和所述负极涂覆区分别覆盖所述隔膜的两侧，所述电池卷芯卷绕后，所述正极未涂覆区域和所述负极未涂覆区域位于轴心的首端高度低于末端高度。

2.根据权利要求1所述的电池卷芯，其特征在于，所述正极未涂覆区和所述负极未涂覆区分别位于所述隔膜的宽度方向的相对两端。

3.根据权利要求1所述的电池卷芯，其特征在于，所述隔膜的高度方向或宽度方向的两侧均超出所述正极涂覆区和所述负极涂覆区的侧边。

4.根据权利要求1所述的电池卷芯，其特征在于，所述正极未涂敷区域的首端裁切形成第一切缝；所述负极未涂敷区域的首端裁切形成第二切缝。

5.根据权利要求1所述的电池卷芯，其特征在于，所述正极未涂覆区裁切形成多个第一缺口，多个所述第一缺口沿着所述正极未涂覆区的长度延伸方向间隔排布；各个所述第一缺口的宽度X1、X2、X3、X4至Xy不相等；

所述负极未涂覆区裁切形成多个第二缺口，多个所述第二缺口沿着所述负极未涂覆区的长度延伸方向间隔排布；各个所述第二缺口的宽度Y1、Y2、Y3、Y4至Yx不相等。

6.根据权利要求1所述的电池卷芯，其特征在于，所述正极未涂覆区和所述负极未涂覆区在所述电池卷芯卷绕之前进行预折弯；

折弯方向为偏向所述电池卷芯的中心孔内折弯或者偏向所述电池卷芯的中心孔外折弯，折弯角度范围为0°＜α＜90°。

7.根据权利要求6所述的电池卷芯，其特征在于，在所述电池卷芯卷绕完成后，所述正极未涂覆区和所述负极未涂覆区均形成为360°螺旋状结构。

8.一种圆柱电池，其特征在于，包括如上权利要求1至7任一项所述的电池卷芯。

9.一种电池模组，其特征在于，包括多个如上权利要求8所述的圆柱电池，多个所述圆柱电池呈阵列结构排布并相互并联或串联。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上权利要求9所述的电池模组。