卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池。卷繞式電芯包括：第一極片；第一極耳；第二極片；第二極耳；隔離膜；至少一個(gè)第一金屬支撐部和/或至少一個(gè)第二金屬支撐部，受隔離膜隔離保護(hù)且整個(gè)平鋪布滿卷繞式電芯的中間層；所述至少一個(gè)第一金屬支撐部設(shè)置在位于卷繞式電芯的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯的中間層處的第一極片的表面上，所述至少一個(gè)第一金屬支撐部中至少有一個(gè)第一金屬支撐部與第一極耳電連接；所述至少一個(gè)第二金屬支撐部設(shè)置在位于卷繞式電芯的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯的中間層處的第二極片的表面上，所述至少一個(gè)第二金屬支撐部中至少有一個(gè)第二金屬支撐部與第二極耳電連接。由此，可有效抵抗電池變形。
【專利說明】卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電化學(xué)儲(chǔ)能器件，尤其涉及一種卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池負(fù)極材料在充放電過程中會(huì)發(fā)生嵌鋰和脫鋰化學(xué)反應(yīng)行為，伴隨負(fù)極材料的晶格參數(shù)發(fā)生增大和減少，導(dǎo)致負(fù)極極片厚度發(fā)生膨脹和收縮，導(dǎo)致電池厚度增加，其產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)誘發(fā)鋰離子軟包裝電池發(fā)生變形，如圖1所示，致使電池循環(huán)性能惡化、電芯內(nèi)部短路甚至燃燒等不良后果。尤其對(duì)于采用硅材料作為陽極的電芯，充放電過程中硅材料的體積變化過大，將導(dǎo)致更嚴(yán)重的變形。如何降低和解決電芯變形，已成為各大鋰電生產(chǎn)廠商共同面臨和亟需解決的難題。
[0003]圖1和圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的卷繞式電芯及鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖及剖面圖。如圖所示，在鋰離子電池中，卷繞式電芯I’封裝在包裝袋2’中。卷繞式電芯I’包括:第一極片11’ ；第一極耳12’，電連接于第一極片11’ ；第二極片13’，與第一極片11’極性相反；第二極耳14’，電連接于第二極片13’ ；隔離膜15’，設(shè)置于第一極片11’和第二極片13’之間；以及聚合物膜16’，插入到卷繞式電芯I’的中間層。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，通過插入聚合物膜16’以支撐電芯I’，從而防止電池的結(jié)構(gòu)變形。由于聚合物膜16’的剛度(彈性模量)較軟，所以需將聚合物膜16’的厚度制成很厚(800 m?1000 u m)，方可起到防止變形的作用，而這部分聚合物膜16’沒有任何活性物質(zhì)，因此會(huì)造成電池體積能量密度的極大浪費(fèi)。此外，由于在現(xiàn)有技術(shù)中，第一極耳12’和第二極耳14’均較窄，第一極耳12’焊接于第一極片上11’以及第二極耳14’焊接于第二極片13’時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)虛焊，導(dǎo)致極耳與極片接觸不良，從而增加導(dǎo)電內(nèi)阻，降低了電芯的導(dǎo)電性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池，其可以在不增加卷繞式電芯厚度的基礎(chǔ)上有效抵抗和降低電池變形，提高軟包裝鋰離子電池的體積能量密度和卷繞式電芯厚度的一致性。
[0006]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池，其能提高導(dǎo)電性能。
[0007]本實(shí)用新型的再一目的在于提供一種卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池，其能減少極耳虛焊的風(fēng)險(xiǎn)，提高極耳與極片電連接的可靠性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第一方面，本實(shí)用新型提供了一種卷繞式電芯，其包括:第一極片；第一極耳，電連接于第一極片；第二極片，與第一極片極性相反；第二極耳，電連接于第二極片；隔離膜，設(shè)置于第一極片和第二極片之間；以及至少一個(gè)第一金屬支撐部和/或至少一個(gè)第二金屬支撐部，受隔離膜隔離保護(hù)且整個(gè)平鋪布滿卷繞式電芯的中間層；其中，所述至少一個(gè)第一金屬支撐部設(shè)置在位于卷繞式電芯的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯的中間層處的第一極片的表面上，且所述至少一個(gè)第一金屬支撐部中至少有一個(gè)第一金屬支撐部與第一極耳電連接；所述至少一個(gè)第二金屬支撐部設(shè)置在位于卷繞式電芯的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯的中間層處的第二極片的表面上，且所述至少一個(gè)第二金屬支撐部中至少有一個(gè)第二金屬支撐部與第二極耳電連接。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第二方面，本實(shí)用新型提供了一種軟包裝鋰離子電池，其包括:根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的卷繞式電芯；電解液；以及包裝袋，封裝卷繞式電芯并容納電解液以使電解液浸潤卷繞式電芯的第一極片和第二極片。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0011]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中插入整個(gè)聚合物膜的方式，本實(shí)用新型的卷繞式電芯通過采用金屬支撐部，可以提高電芯厚度的一致性，減少了占用卷繞式電芯的厚度，減少變形空間，進(jìn)而增加了電池的體積能量密度；
[0012]與極耳電連接的金屬支撐部再與極片電連接，使得導(dǎo)電的接觸面積增大，可以提高導(dǎo)電性能，對(duì)于大容量電芯的作用更明顯；
[0013]與極耳相連的金屬支撐部再與極片焊接，使得焊接所可采用的面積增大，可以減少虛焊的風(fēng)險(xiǎn)，提高極耳與極片電連接的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有技 術(shù)的卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1的沿線C-C作出的剖面圖，其中為了清楚體現(xiàn)尺寸相對(duì)關(guān)系，僅示出金屬支撐部、極耳和包裝袋；
[0016]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0017]圖4為圖3的沿線A-A作出的剖面圖，其中為了清楚體現(xiàn)尺寸相對(duì)關(guān)系，僅示出金屬支撐部、極耳和包裝袋；
[0018]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0019]圖6為圖5的沿線B-B作出的剖面圖，其中為了清楚體現(xiàn)尺寸相對(duì)關(guān)系，僅示出金屬支撐部、極耳和包裝袋；
[0020]圖7為圖6的變化實(shí)施例的示意圖。
[0021]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0022]I’卷繞式電芯 12第一極耳
[0023]11’第一極片 13第二極片
[0024]12’第一極耳 14第二極耳
[0025]13’第二極片 15隔離膜
[0026]14’第二極耳 16第一金屬支撐部
[0027]15’隔離膜 17第二金屬支撐部
[0028]16’聚合物膜 2包裝袋
[0029]2’包裝袋L長度方向[0030]I卷繞式電芯 W寬度方向
[0031]11第一極片 T厚度方向
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面參照附圖來詳細(xì)說明根據(jù)本實(shí)用新型的卷繞式電芯及軟包裝鋰離子電池。
[0033]首先說明根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的卷繞式電芯。
[0034]參照圖3至圖7，根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的卷繞式電芯I包括:第一極片11 ;第一極耳12，電連接于第一極片11 ;第二極片13，與第一極片11極性相反；第二極耳14，電連接于第二極片13 ;隔離膜15，設(shè)置于第一極片11和第二極片13之間；以及至少一個(gè)第一金屬支撐部16和/或至少一個(gè)第二金屬支撐部17，受隔離膜15隔離保護(hù)且整個(gè)平鋪布滿卷繞式電芯I的中間層。其中，所述至少一個(gè)第一金屬支撐部16設(shè)置在位于卷繞式電芯I的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯I的中間層處的第一極片11的表面上，且所述至少一個(gè)第一金屬支撐部16中至少有一個(gè)第一金屬支撐部16與第一極耳12電連接；所述至少一個(gè)第二金屬支撐部17設(shè)置在位于卷繞式電芯I的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯I的中間層處的第二極片13的表面上，且所述至少一個(gè)第二金屬支撐部17中至少有一個(gè)第二金屬支撐部17與第二極耳14電連接。
[0035]具體地，在圖3和圖4中，第一金屬支撐部16為一個(gè)且電連接于第一極耳12，第二金屬支撐部17為一個(gè)且電連接于第二極耳14 ;在圖5和圖6中，僅有第二金屬支撐部17且第二金屬支撐部17為兩個(gè)，其中一個(gè)第二金屬支撐部17電連接于第二極耳14，而另一個(gè)第二金屬支撐部17不與第二極耳14電連接；在圖7中，僅有一個(gè)第二金屬支撐部17且電連接于第二極耳14。需說明的是，卷繞式電芯的極耳通常設(shè)置為一細(xì)的長條形，其長度(沿長度方向L)可根據(jù)需要改變，只要不超出電芯的長度即可。具體地，圖6中第一極耳12的長度與電芯的長度相等，而在圖7中，第一極耳12的長度與電芯的長度不相等(小于電芯的長度)。
[0036]應(yīng)注意的是，“整個(gè)平鋪布滿”指的是，對(duì)于僅采用第一金屬支撐部16，第一金屬支撐部16沿卷繞式電芯I的寬度方向W和長度方向L平鋪在整個(gè)中間層處，且同時(shí)考慮第二極耳14占有的中間層處的面積，以使第一金屬支撐部16與第二極耳14在所占面積上不重疊；對(duì)于僅采用第二金屬支撐部17，參照圖6和圖7，第二金屬支撐部17沿卷繞式電芯I的寬度方向W和長度方向L平鋪在整個(gè)中間層處，且同時(shí)考慮第一極耳12占有的中間層處的面積，以使第二金屬支撐部17與第一極耳12在所占面積上不重疊；對(duì)于同時(shí)采用第一金屬支撐部16和第二金屬支撐部17，參照圖4，第一金屬支撐部16沿卷繞式電芯I的寬度方向W和長度方向L平鋪在中間層處且第二金屬支撐部17也沿卷繞式電芯I的寬度方向W和長度方向L平鋪在中間層處，從而第一金屬支撐部16與第二金屬支撐部17 —起平鋪在整個(gè)中間層處，且第一金屬支撐部16與第二金屬支撐部17在所占面積上不重疊。
[0037]應(yīng)注意的是，第一極片11和第二極片13具有本領(lǐng)域中通用的含義，即具有相應(yīng)的集流體和形成在集流體上的含有相應(yīng)活性物質(zhì)的膜片，第一極耳12與第一極片11的電連接就是第一極耳12與第一極片11的集流體電連接，而第二極耳14與第二極片13的電連接就是第二極耳14與第二極片13的集流體電連接。
[0038]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的卷繞式電芯I中，在未增加卷繞式電芯I的厚度(沿厚度方向T)的基礎(chǔ)上，通過卷繞式電芯I的整個(gè)中間層處填充和插入的平鋪布滿的金屬支撐部，一方面降低了卷繞式電芯I中間層處的不平整度，從而提高卷繞式電芯I的厚度一致性，減少導(dǎo)致卷繞式電芯I變形的因素；另一方面，可以有效抵抗電芯的彎曲變形，從而達(dá)到降低電芯變形的目的。
[0039]此外，金屬支撐部的剛度較聚合物膜的剛度大很多，因此金屬支撐部的厚度可以做得很薄，以便卷繞式電芯I能容納更多活性材料，從而提高卷繞式電芯I的體積能量密度。
[0040]在一實(shí)施例中，第一金屬支撐部16可焊接于第一極片11。同樣地，在一實(shí)施例中，第二金屬支撐部17可焊接于第二極片13。因?yàn)榕c相應(yīng)極耳電連接有一個(gè)金屬支撐部，所以使得相應(yīng)的極耳與相應(yīng)的極片的焊接可采用的面積增大，可以減少極耳與極片之間虛焊的發(fā)生，從而減少內(nèi)阻，提高極耳與極片電連接的可靠性，增加采用所述卷繞式電芯的電池的導(dǎo)電導(dǎo)流性能。
[0041]在一實(shí)施例中，第一極耳12可通過焊接而電連接于第一極片11。同樣地，在一實(shí)施例中，第二極耳14可通過焊接而電連接于第二極片13。
[0042]在一實(shí)施例中，第一極耳12和第一金屬支撐部16均可焊接于第一極片11。在另一實(shí)施例中，第二極耳14和第二金屬支撐部17均可焊接于第二極片13。
[0043]在一實(shí)施例中，參照圖4，與第一極耳12電連接的第一金屬支撐部16與第一極耳12 一體成型。當(dāng)然不限于此，與第一極耳12電連接的第一金屬支撐部16可與第一極耳12各自成型并焊接在一起。
[0044]同樣地，在一實(shí)施例中，參照圖4、圖6、圖7，與第二極耳14電連接的第二金屬支撐部17與第二極耳14 一體成型。當(dāng)然不限于此，與第二極耳14電連接的第二金屬支撐部17可與第二極耳14各自成型并焊接在一起。
[0045]在一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝唤饘僦尾?6的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，不與第一極耳12電連接的第一金屬支撐部16的數(shù)量為一個(gè)以上。由此，第一金屬支撐部16的總數(shù)量為與第一極耳12電連接的第一金屬支撐部16的數(shù)量加上不與第一極耳12電連接的第一金屬支撐部16的數(shù)量。
[0046]同樣地，在一實(shí)施例中，參照圖6，當(dāng)?shù)诙饘僦尾?7的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，不與第二極耳14電連接的第二金屬支撐部17的數(shù)量可為一個(gè)以上。由此，第二金屬支撐部17的總數(shù)量為與第二極耳14電連接的第二金屬支撐部17的數(shù)量加上不與第二極耳14電連接的第二金屬支撐部17的數(shù)量。
[0047]在一實(shí)施例中，第一金屬支撐部16可與第一極耳12材質(zhì)相同，例如均為鋁。
[0048]在一實(shí)施例中，第二金屬支撐部17可與第二極耳14材質(zhì)相同，例如均為鎳或鎳銅
么么
I=1-Wl O
[0049]應(yīng)注意的是，第一極片11可以為正極極片或負(fù)極極片，而第二極片12可以相應(yīng)地為負(fù)極極片或正極極片。
[0050]根據(jù)本實(shí)用新型所述的電芯可以為電池的電芯或電容器的電芯。電池可以為但不限于鋰離子電池，電容器可以為但不限于鋰離子超級(jí)電容器。
[0051]接下來說明根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的軟包裝鋰離子電池。
[0052]參照圖3至圖6，根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的軟包裝鋰離子電池包括:根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的卷繞式電芯I ;電解液(未示出);以及包裝袋2，封裝卷繞式電芯I并容納電解液以使電解液浸潤卷繞式電芯I的第一極片11和第二極片13。
【權(quán)利要求】
1.一種卷繞式電芯(1)，包括: 第一極片(11); 第一極耳(12)，電連接于第一極片(11)； 第二極片(13)，與第一極片(11)極性相反； 第二極耳(14)，電連接于第二極片(13);以及 隔離膜(15)，設(shè)置于第一極片(11)和第二極片(13)之間； 其特征在于，卷繞式電芯(I)還包括: 至少一個(gè)第一金屬支撐部(16)和/或至少一個(gè)第二金屬支撐部(17)，受隔離膜(15)隔離保護(hù)且整個(gè)平鋪布滿卷繞式電芯(I)的中間層； 其中，所述至少一個(gè)第一金屬支撐部(16)設(shè)置在位于卷繞式電芯(I)的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯(I)的中間層處的第一極片(11)的表面上，且所述至少一個(gè)第一金屬支撐部(16)中至少有一個(gè)第一金屬支撐部(16)與第一極耳(12)電連接； 所述至少一個(gè)第二金屬支撐部(17)設(shè)置在位于卷繞式電芯(I)的卷繞起始端處的且位于卷繞式電芯(I)的中間層處的第二極片(13)的表面上，且所述至少一個(gè)第二金屬支撐部(17)中至少有一個(gè)第二金屬支撐部(17)與第二極耳(14)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(I)，其特征在于，與第一極耳(12)電連接的第一金屬支撐部(16)與第一極耳(12) 一體成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(1)，其特征在于，與第二極耳(14)電連接的第二金屬支撐部(17)與第二極耳(14) 一體成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(I)，其特征在于，第一金屬支撐部(16)焊接于第一極片(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(I)，其特征在于，第二金屬支撐部(17)焊接于第二極片(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(I)，其特征在于，第一極耳(12)焊接于第一極片(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(I)，其特征在于，第二極耳(14)焊接于第二極片(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(1)，其特征在于，當(dāng)?shù)谝唤饘僦尾?16)的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，不與第一極耳(12)電連接的第一金屬支撐部(16)的數(shù)量為一個(gè)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式電芯(I)，其特征在于，當(dāng)?shù)诙饘僦尾?17)的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，不與第二極耳(14)電連接的第二金屬支撐部(17)的數(shù)量為一個(gè)以上。
10.一種軟包裝鋰離子電池，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的卷繞式電芯(I)； 電解液；以及 包裝袋(2 )，封裝卷繞式電芯(I)并容納電解液以使電解液浸潤卷繞式電芯(I)的第一極片(11)和第二極片(13)。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK203574067SQ201320797081
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】孫占宇, 徐細(xì)勇, 李白清, 李海波, 陳一平 申請人:寧德新能源科技有限公司