CN113078370A - 一种卷绕式电芯和电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种卷绕式电芯和电池，属于电池技术领域。卷绕式电芯包括正极片和负极片，正极片包括第一分段和第二分段，所述负极片包括第三分段；所述第一分段与所述第三分段分别沿第一方向卷绕形成卷绕结构；所述第一分段的最外圈位于所述第三分段的最外圈的内侧，所述第二分段从所述第一分段的末端开始向第二方向卷绕，以包覆所述第三分段的最外圈；其中，所述第三分段的两侧涂布有对称分布的负极活性材料层，所述第一分段和所述第二分段的表面分别涂布有与所述负极活性材料层相对的正极活性材料层。本申请实施例提供的方案，可以缓解现有的负极片由于存在单面涂膏区，而导致的析锂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种卷绕式电芯和电池。
背景技术
目前，在卷绕式电芯结构的制作过程中，在对负极片涂布活性材料时，负极片两侧所涂布的活性材料层并非完全对称设置，即负极片存在仅单面涂布活性材料层的位置。例如，当负极片的最外圈的外侧不存在与至相对的正极片时，则将负极片的最外圈设置为单面涂膏区，即仅对负极片的最外圈的内侧涂布活性材料，这样，可以提高电池的能量密度。
然而，采用上述单面涂膏的方式，将导致负极片单面涂膏区的电流密度较双面涂膏区的电流密度大，从而可能导致负极片的单面涂膏区在大电流充电时出现析锂的问题。
发明内容
本申请提供的一种卷绕式电芯和电池，可以缓解现有的负极片由于存在单面涂膏区，而导致的析锂的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种卷绕式电芯，包括正极片和负极片，所述正极片包括第一分段和第二分段，所述负极片包括第三分段；
所述第一分段与所述第三分段分别沿第一方向卷绕形成卷绕结构；
所述第一分段的最外圈位于所述第三分段的最外圈的内侧，所述第二分段从所述第一分段的末端开始向第二方向卷绕，以包覆所述第三分段的最外圈；
其中，所述第三分段的两侧涂布有对称分布的负极活性材料层，所述第一分段和所述第二分段的表面分别涂布有与所述负极活性材料层相对的正极活性材料层。
可选地，所述第一方向和所述第二方向中，一者为顺时针方向，另一者为逆时针方向。
可选地，所述第一分段的最内圈的外侧壁与所述第三分段的最内圈的内侧壁相对；
所述第一分段的最内圈的外侧壁涂布有所述正极活性材料层，所述第一分段的最内圈的内侧壁形成第一空箔区。
可选地，所述第二分段的内侧壁涂布有所述正极活性材料层，所述第二分段的外侧壁形成第二空箔区。
可选地，所述正极片还包括从所述第一分段的首端向内侧延伸的第四分段，所述负极片还包括从所述第三分段的首端向内侧延伸的第五分段；
所述第四分段和所述第五分段分别形成空箔区，且所述第四分段的表面设有正极耳，所述第五分段的表面设有负极耳。
可选地，所述第一分段上形成有第三空箔区，所述第三分段上形成有第四空箔区，所述第三空箔区的表面设有正极耳，所述第四空箔区的表面设有负极耳。
可选地，所述正极耳和所述负极耳错位设置。
可选地，所述负极片与所述正极片之间设有隔膜。
可选地，所述隔膜延伸至所述第二分段的外侧。
第二方面，本申请实施例提供了一种电池，包括上述第一方面所述的卷绕式电芯。
本申请实施例中，通过在负极片的涂膏区的两侧对称涂布负极活性材料层，这样，可以避免由于负极片存在单面涂膏区而导致的析锂的问题；同时，通过设置第二分段与负极片的最外圈的外侧壁相对，从而可以提高电池的能量密度。
附图说明
图1是本申请实施例中卷绕式电芯的结构示意图之一；
图2是图1中正极片的展开示意图；
图3是图1中负极片的展开示意图；
图4是本申请实施例中卷绕式电芯的结构示意图之二；
图5是图4中正极片的展开示意图；
图6是图4中负极片的展开示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
请参见图1-6，为本申请实施例提供的一种卷绕式电芯，包括正极片100和负极片200，所述正极片100包括第一分段111和第二分段112，所述负极片200包括第三分段211；所述第一分段111与所述第三分段211分别沿第一方向卷绕形成卷绕结构；
所述第一分段111的最外圈位于所述第三分段211的最外圈的内侧，所述第二分段112从所述第一分段111的末端开始向第二方向卷绕，以包覆所述第三分段211的最外圈；
其中，所述第三分段211的两侧涂布有对称分布的负极活性材料层230，所述第一分段111和所述第二分段112的表面分别涂布有与所述负极活性材料层230相对的正极活性材料层150。
上述第一分段111与第三分段211可以平行且相对设置，所述第一分段111与的末端可以与所述第三分段211的末端相对齐，且所述第一分段111与的首端也可以与所述第三分段211的首端相对齐，其中，所述第一分段111的首端是指当所述第一分段111处于卷绕状态时，位于最内侧的一端，所述第一分段111的末端是指当所述第一分段111处于卷绕状态时，位于最外侧的一端。相应地，所述第三分段211的首端是指当所述第三分段211处于卷绕状态时，位于最内侧的一端，所述第三分段211的末端是指当所述第三分段211处于卷绕状态时，位于最外侧的一端。
上述第一分段111的最外圈为：在所述第一分段111处于卷绕状态时，位于第一分段111最外侧的一周。相应地，上述第一分段111的最内圈是指：在所述第一分段111处于卷绕状态时，位于第一分段111最内侧的一周。第三分段211的最内圈是指：在所述第三分段211处于卷绕状态时，位于第三分段211最内侧的一周。相应地，第三分段211的最外圈为：在所述第三分段211处于卷绕状态时，位于第三分段211最外侧的一周。
可以理解的是，上述第一分段111与第二分段112一体成型，在所述正极片100处于卷绕状态时，所述第二分段112位于所述第一分段111的外侧。
上述负极活性材料层230可以涂布于负极片200的负极集流体210上，相应地，上述正极活性材料层150可以涂布于正极片100的正极集流体110上。其中，所述第三分段211的两侧涂布有对称分布的负极活性材料层230可以是指：位于所述第三分段211两侧的负极活性材料层230关于所述第三分段211对称分布。
上述负极集流体210的材料可以根据实际需要进行设置。在本申请实施例中，上述负极集流体210可以为铜箔。同时，上述负极活性材料层230中的活性材料的种类和比例也是可以根据实际需要进行设置的，通常而言可以包括石墨、硬碳、硅、氧化亚硅等。
上述正极集流体110的材料可以根据实际需要进行设置。在本申请实施例中，上述正极集流体110可以为铝箔。同时，上述正极活性材料层150中的活性材料的种类和比例也是可以根据实际需要进行设置的，通常而言可以包括LiCoO2、LiNiCoMnO2、LiCoAlO2和LiMn2O4等。
上述第二分段112从所述第一分段111的末端开始向第二方向卷绕，以包覆所述第三分段211的最外圈，即所述第二分段112与所述第三分段211的最外圈的外侧相对。
该实施方式中，通过在负极片200的涂膏区的两侧对称涂布负极活性材料层230，这样，可以避免由于负极片200存在单面涂膏区而导致的析锂的问题。同时，通过设置第二分段112与负极片200的最外圈的外侧壁相对，这样，位于负极片200的最外圈的外侧壁的负极活性材料层230可以与第二分段112表面的正极活性材料层150相互作用，从而参与电能的产生过程，避免了由于位于负极片200的最外圈的外侧壁的负极活性材料层230不存在与之相对的正极片而导致的电池能量密度降低的问题，进而提高了提高电池的能量密度。
可选地，所述第一方向和所述第二方向中，一者为顺时针方向，另一者为逆时针方向。
请参见图1，在本申请一个实施例中，所述第一分段111沿顺时针卷绕，所述第二分段112沿逆时针卷绕。这样，可以有效的缩短正极片100的长度，同时，还可以确保所述第二分段112可以与第三分段211的最外圈的外侧相对。
可选地，所述第一分段111的最内圈的外侧壁与所述第三分段211的最内圈的内侧壁相对，所述第一分段111的最内圈的外侧壁涂布有所述正极活性材料层150，所述第一分段111的最内圈的内侧壁形成第一空箔区130。
该实施方式中，通过将所述第一分段111的最内圈的外侧壁与所述第三分段211的最内圈的内侧壁相对，并在所述第一分段111的最内圈的外侧壁涂布所述正极活性材料层150，这样，可以确保位于所述第三分段211的最内圈的内侧壁的负极活性材料层230可以与第一分段112表面的正极活性材料层150相互作用，从而参与电能的产生过程，避免了由于所述第三分段211的最内圈的内侧壁的负极活性材料层230不存在与之相对的正极片而导致的电池能量密度降低的问题，进而提高了提高电池的能量密度。
此外，由于所述第一分段111的最内圈的内侧壁不存在与之相对的负极片200，因此，即便在所述第一分段111的最内圈的内侧壁涂布正极活性材料层150，位于所述第一分段111的最内圈的内侧壁的正极活性材料层150也无法作为活性物质参与电能的产生过程。基于此，本申请实施例中，通过将第一分段111的最内圈的内侧壁形成第一空箔区130，从而可以进一步提高卷绕式电芯的能量密度，同时，还可以减小卷绕式电芯整体的体积和重量。
可选地，所述第二分段的内侧壁涂布有所述正极活性材料层150，所述第二分段112的外侧壁形成第二空箔区140。
该实施方式中，由于所述第二分段112的外侧壁不存在与之相对的负极片200，因此，即便在所述第二分段112的外侧壁涂布正极活性材料层150，位于所述第二分段112的外侧壁的正极活性材料层150也无法作为活性物质参与电能的产生过程。基于此，本申请实施例中，通过将第二分段112的外侧壁形成第二空箔区140，从而可以进一步提高卷绕式电芯的能量密度，同时，还可以减小卷绕式电芯整体的体积和重量。
可选地，所述正极片100还包括从所述第一分段111的最内端向内侧延伸的第四分段113，所述负极片200还包括从所述第三分段211的最内端向内侧延伸的第五分段212；
所述第四分段113和所述第五分段212分别形成空箔区，且所述第四分段113的表面设有正极耳120，所述第五分段212的表面设有负极耳220。或者，
所述第一分段111上形成有第三空箔区，所述第三分段211上形成有第四空箔区，所述第三空箔区的表面设有正极耳120，所述第四空箔区的表面设有负极耳220。
其中，所述正极耳120和所述负极耳220错位设置。
具体地，上述正极耳120可以设置于正极片100的不同的位置，相应地，上述负极耳220可以设置于负极片200的不同的位置。例如，请参见图1，在本申请一个实施例中，所正极耳120和负极耳220分别设置于所述正极片100和负极片200的最内端。请参见图4，所述正极耳120和负极耳220分别设置于第三空箔区和第四空箔区。通过设置正极耳120和负极耳220，从而方便电池与外部电气设备之间电连接。
此外，该实施方式中，通过将正极耳120和负极耳220错位设置，从而避免正极耳120与负极耳220发生接触，进而避免电池出现短路的问题。
可选地，所述负极片200与所述正极片100之间设有隔膜300。
上述隔膜300可以包括基材和涂覆层，其中基材可为聚乙烯(polythene，PE)单层膜、聚丙烯(polypropylene，PP)单层膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合膜，涂覆层可为多孔二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛和二氧化锆中的至少一种。
该实施方式中，通过在负极片200与所述正极片100之间设有隔膜300，这样，可以防止正极活性材料层150与负极活性材料层230直接接触。
可选地，所述隔膜300延伸至所述第二分段112的外侧。
该实施方式中，通过将所述隔膜300延伸至所述第二分段112的最外侧，从而可以将卷绕式电芯包覆于隔膜300内，有效的阻隔的外界污染物进入卷绕式电芯的内部。
本申请还提供了一种电池，所述电池包括上述实施例所述的卷绕式电芯，由于本申请提供的电池包括上述实施例所述的卷绕式电芯，因此，本申请提供的电池能够实现上述卷绕式电芯的全部有益效果，为避免重复，在此不再予以赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种卷绕式电芯，其特征在于，包括正极片和负极片，所述正极片包括第一分段和第二分段，所述负极片包括第三分段；
所述第一分段与所述第三分段分别沿第一方向卷绕形成卷绕结构；
所述第一分段的最外圈位于所述第三分段的最外圈的内侧，所述第二分段从所述第一分段的末端开始向第二方向卷绕，以包覆所述第三分段的最外圈；
其中，所述第三分段的两侧涂布有对称分布的负极活性材料层，所述第一分段和所述第二分段的表面分别涂布有与所述负极活性材料层相对的正极活性材料层。
2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向中，一者为顺时针方向，另一者为逆时针方向。
3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一分段的最内圈的外侧壁与所述第三分段的最内圈的内侧壁相对；
所述第一分段的最内圈的外侧壁涂布有所述正极活性材料层，所述第一分段的最内圈的内侧壁形成第一空箔区。
4.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第二分段的内侧壁涂布有所述正极活性材料层，所述第二分段的外侧壁形成第二空箔区。
5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极片还包括从所述第一分段的首端向内侧延伸的第四分段，所述负极片还包括从所述第三分段的首端向内侧延伸的第五分段；
所述第四分段和所述第五分段分别形成空箔区，且所述第四分段的表面设有正极耳，所述第五分段的表面设有负极耳。
6.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一分段上形成有第三空箔区，所述第三分段上形成有第四空箔区，所述第三空箔区的表面设有正极耳，所述第四空箔区的表面设有负极耳。
7.根据权利要求5或6所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述正极耳和所述负极耳错位设置。
8.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述负极片与所述正极片之间设有隔膜。
9.根据权利要求8所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述隔膜延伸至所述第二分段的外侧。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的卷绕式电芯。
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2021
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