CN114335754A - 一种电池 - Google Patents

Abstract

一种电池，包括由依次叠置的第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片卷绕而成的电芯；所述第一极片具有在其宽度方向上依次设置的空箔区和涂膏区，所述第一极片上的空箔区形成第一极耳；所述第二极片具有在其宽度方向上依次设置的空箔区和涂膏区，所述第二极片上的空箔区形成第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电芯轴线方向上的两端；所述第一极耳和所述第二极耳中的至少一个具有沿自身宽度方向依次设置的第一部分和第二部分，所述第一部分向内聚拢形成第一区域，所述第二部分形成第二区域。本发明可以避免焊接集流板时激光穿透密实区刺破隔膜，提高锂离子电池的良品率，保证电池质量。

Description

一种电池

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地说，涉及一种电池。

背景技术

近年来，在环境问题日益严峻、能源多样化战略渐成发展共识的背景下，新能源汽车行业发展迅速。圆柱形动力锂离子电池作为电动汽车的心脏，是新能源汽车产业发展的关键。全极耳的圆柱形锂离子电池在制作过程中，需要对极耳进行揉平处理，极耳揉平就是将原本直立的极耳压在一起，使极耳相互接触，能更好地起到集流作用，而且揉平后的极耳处于同一平面内，也方便后续的集流板焊接。但在现有技术中，焊接集流板时激光容易穿透极耳揉平区域刺破隔离膜，隔离膜一旦被刺破后，正、负极片就会接触在一起，从而导致电池内部短路，引发质量问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以避免焊接集流板时激光穿透极耳刺破隔离膜的电池。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种电池，包括由依次叠置的第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片卷绕而成的电芯；所述第一极片具有在其宽度方向上依次设置的空箔区和涂膏区，所述第一极片上的空箔区形成第一极耳；所述第二极片具有在其宽度方向上依次设置的空箔区和涂膏区，所述第二极片上的空箔区形成第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电芯轴线方向上的两端；所述第一极耳和所述第二极耳中的至少一个具有沿自身宽度方向依次设置的第一部分和第二部分，所述第一部分向内聚拢形成第一区域，所述第二部分形成第二区域。

进一步的，极耳中所述第一区域的宽度和极耳宽度的比为0.1～0.8。

进一步的，所述第一区域位于所述第二区域的远离所述极片的涂膏区的一侧。

进一步的，所述第一极耳和所述第二极耳中至少一个在沿自身长度方向的两相对侧端部分别具有缺口；所述缺口的长度小于极耳的长度的1/3、宽度小于所述极耳的宽度且大于所述第一区域的宽度。

进一步的，所述第一极片的空箔区和涂膏区之间设置有绝缘区，和/或，所述第二极片的空箔区和涂膏区之间设置有绝缘区。

进一步的，在所述第一极片的厚度方向上，所述第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片的卷绕起始位置不重合，和/或

在所述第一极片的厚度方向上，所述第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片的卷绕收尾位置不重合。

进一步的，所述第一隔离膜的卷绕起始位置和所述第一极片的卷绕起始位置之间相差A1圈，1/3＜A1＜8，和/或

所述第一极片的卷绕起始位置和所述第二极片的卷绕起始位置之间相差A2圈，1/3＜A2＜2，和/或

所述第二极片的卷绕起始位置和所述第二隔离膜的卷绕起始位置之间相差A3圈，1/3＜A3＜2。

进一步的，所述第二隔离膜的卷绕收尾位置和所述第一极片的卷绕收尾位置之间相差B1圈，1＜B1＜3，和/或

所述第二极片的卷绕收尾位置和所述第一极片的卷绕收尾位置之间相差B2圈，1/6＜B2＜2，和/或

所述第一隔离膜的卷绕收尾位置和所述第一极片的卷绕收尾位置之间相差B3圈，1/6＜B3＜2。

进一步的，所述电芯的最外层设置胶纸，所述胶纸至少覆盖所述第一极片和所述第二极片的卷绕收尾位置。

进一步的，所述第一极耳上包括若干沿所述第一极耳的长度方向间隔设置的第一缝隙，所述第一缝隙从所述第一极耳的端部边缘沿所述第一极耳的宽度方向向所述第一极耳的内部延伸；和/或

所述第二极耳上包括若干沿所述第二极耳的长度方向间隔设置的第二缝隙，所述第二缝隙沿所述第二极耳的长度方向间隔设置，所述第二缝隙从所述第二极耳的端部边缘沿所述第二极耳的宽度方向向所述第二极耳的内部延伸。

由以上技术方案可知，本发明在对极耳进行揉平处理时，分区域进行揉平，使极耳上形成密实区和无损区，并通过控制密实区和无损区的尺寸，来避免焊接集流板时激光穿透密实区刺破隔离膜，从而提高锂离子电池的良品率，保证电池质量。在更具体的技术方案中，还可以通过设置极片和隔离膜的卷绕起始位置、卷绕收尾位置，避免极耳机械揉平过程中产生的金属粉尘掉入电池中心孔刺破隔离膜，进一步保证电池质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例锂离子电池极耳未进行揉平处理时的剖视图；

图2为本发明实施例锂离子电池极耳进行揉平处理后的结构示意图；

图3为沿图2中A-A线的剖视图；

图4为图3中A部分的局部放大示意图；

图5为图3中B部分的局部放大示意图；

图6为本发明实施例极片的结构示意图；

图7为图6中C部分的局部放大示意图；

图8为图6中D部分的局部放大示意图；

图9为沿图2中B-B线的剖视图；

图10为图9中E部分的局部放大示意图；

图11为图9中F部分的局部放大示意图；

图12为本发明极片另一种实施方式的结构示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

锂离子电池通常包括第一极片、第二极片以及位于第一、第二极片之间的隔离膜，第一极片和第二极片的极性相反，隔离膜将极性相反的极片隔离开，防止极片接触在一起造成短路，隔离膜可由聚乙烯、聚丙烯或其组合制成，隔离膜上还可以设置微孔。如图1所示，将隔离膜和极片按照第一隔离膜3、第一极片1、第二隔离膜4、第二极片2的顺序叠放后卷绕成型，制成电芯。

第一极片1和第二极片2均具有涂覆有活性物质的涂膏区和未涂覆有活性物质的空箔区，空箔区和涂膏区沿极片的宽度方向依次设置，空箔区即构成极片的极耳。卷绕时，第一极片1上的涂膏区和第二极片2上的涂膏区重叠在一起并由隔离膜隔开，空箔区伸出于隔离膜之外，卷绕成电芯后，第一极片1的第一极耳11和第二极片2的第二极耳21分别位于电芯轴线方向的两端，即第一极耳11从电芯的一端伸出，第二极耳21从电芯的另一端伸出，第一极耳11伸出于电芯的长度为P1，第二极耳21伸出于电芯的长度为P2，5mm＜P1＜20mm，5mm＜P2＜20mm，P1和P2可以相等。为了便于描述，将极耳伸出于电芯的长度尺寸定义为极耳的宽度，极耳的宽度方向和电芯轴线方向平行。

第一隔离膜3和第二隔离膜4的宽度一致，卷绕成型后，第一隔离膜3和第二隔离膜4在电芯轴线方向的外侧边缘在过电芯轴线的平面上的投影之间的距离差为0～2mm，即第一隔离膜3和第二隔离膜4的外侧边缘保持基本平齐。电芯卷绕成型后未进行揉平操作时，第一极耳11和第二极耳21在垂直于电芯轴线平面上的投影呈螺旋状，即第一极耳11和第二极耳21是一圈一圈卷绕的形状。由于相邻各圈极耳之间存在间隙，为了方便极耳和集流板焊接，通常需要对极耳进行揉平处理，即将各圈极耳揉压在一起，形成一个整体，再和集流板焊接。

本发明在对极耳进行揉平处理时不是将整个极耳都进行揉平，而是将极耳分为第一部分和第二部分，只对极耳的位于外侧的第一部分进行揉平，极耳靠近涂膏区的第二部分仍保留原状，这样第一部分在揉平处理后会向内聚拢，形成用于焊接集流板的第一区域，第一区域为进行揉平处理的密实区，用于焊接集流板，第二部分保持原状，为第二区域，第二区域为未进行揉平处理的无损区，从而在极耳上形成了两个区域：位于外侧的第一区域和位于内侧的第二区域，第一区域位于第二区域的远离极片的涂膏区的一侧，第二区域与极片的涂膏区相邻设置，即对于位于同一极耳上的第一区域和第二区域，第二区域相对于第一区域更靠近电芯。本发明的密实区(第一区域)是指各圈极耳被揉合在一起、彼此之间相互贴合，形成具有一定硬度的区域，密实区的端面是平面，从而方便集流板的焊接。无损区(第二区域)是指各圈极耳保持原状的区域，即仍保持一圈一圈相互间隔的状态。本实施例的第一极耳和第二极耳都具有第一区域和第二区域，如图2和图3所示，在揉平处理后，第一极耳11上形成第一密实区11a和第一无损区11b，第二极耳21上形成第二密实区21a和第二无损区21b。在其他的实施例中，也可以只有一个极耳设置密实区和无损区。

极耳中第一区域的宽度和极耳宽度的比值为0.1～0.8(可包含端点数值)，结合图4和图5所示，第一极耳11上的第一密实区11a(第一区域)的宽度为C1，第一无损区11b(第二区域)的宽度为C2，C1+C2＝P1，C1/(C1+C2)＝C1/P1＝0.1～0.8；第二极耳21上的第二密实区21a(第一区域)的宽度为D1，第二无损区21b(第二区域)的宽度为D2，D1+D2＝P2，D1/(D1+D2)＝D1/P2＝0.1～0.8。更具体的，1mm＜C1＜10mm，1mm＜C2＜10mm，1mm＜D1＜10mm，1mm＜D2＜10mm。通过规定密实区和无损区的尺寸，只对部分极耳进行揉平处理，而不是对整个极耳进行揉平处理，可以控制极耳的焊接区域，避免焊接集流板时激光会穿过密实区(揉平区)刺穿隔离膜，同时极耳保留了无损区，减小压实区域，有利于电解液的浸润。

作为本发明的一种优选实施方式，揉平时将密实区最外几层的极耳向电芯轴线方向挤压，即，使得密实区的侧边和密实区的底边之间的夹角小于60°，也就是第一密实区11a的侧边和其底边之间的夹角α1＜60°，第二密实区21a的侧边和其底边之间的夹角α2＜60°，这样可以使密实区外侧贴合更加紧密，此时密实区端面在垂直于电芯轴线的平面上的投影位于电芯在垂直于电芯轴线的平面上的投影之内。

图6为本实施例第一极片的结构示意图，第二极片的结构和第一极片的相同，下面以第一极片为例对本发明极片的结构进行说明。参照图6、图7和图8，第一极片1包括基材和涂覆在基材一侧或两侧表面的活性物质，基材上涂覆活性物质的区域形成第一极片1的涂膏区1a，未涂覆活性物质的区域形成第一极片1的空箔区1b，极片卷绕成电芯后空箔区1b就形成第一极片1的第一极耳11。涂膏区为具有导电性的导电涂层，例如可以是电极膜。作为一种可选的实施方式，本实施例在第一极耳11的两侧各具有一个矩形缺口，从而使得第一极耳11的两侧形成台阶形，第一极片11呈凸字形，第一极耳11两侧的缺口的长度L1小于第一极片1(第一极耳)的长度L的三分之一，缺口的宽度W小于第一极片1(第一极耳)的宽度P1且大于第一密实区11a(第一区域)的宽度C1。在其他的实施例中，极耳也可以不在其两侧设置缺口(如图12)。在极耳的两侧端设置缺口，这样在进行揉平处理时只需要揉压内圈极耳，外圈不用揉，可以减少外圈极耳翻折的现象。

作为另一种可选的实施方式，第一极片1上还具有涂覆了绝缘材料的绝缘区1c，绝缘区1c位于涂膏区1a和空箔区1b之间，绝缘材料可以是聚合物绝缘材料或者陶瓷绝缘材料。设置绝缘区的目的是为了避免或减小第一极耳和第二极耳之间的电接触。在其他的实施例中，可以在涂膏区的两侧均设置绝缘区，即极片上依次具有空箔区1b、绝缘区1c、涂膏区1a、绝缘区1c。

如图9所示，极片和隔离膜卷绕制成电芯后，在电芯的轴线方向上具有一个中心通孔a，在采用机械揉平的方式揉平极耳时，揉平过程中产生的金属粉尘可能会掉入中心通孔a中，从而存在金属粉尘刺破隔离膜的风险。在上述技术方案的基础上，可以通过控制卷绕时第一极片1、第二极片2、第一隔离膜3以及第二隔离膜4之间的位置关系，尤其是起始位置和收尾位置，来避免金属粉尘掉入中心通孔a中。

如图10所示，本实施例电芯的最内层为第一隔离膜3，极片和隔离膜按照第一隔离膜3、第一极片1、第二隔离膜4、第二极片2的顺序依次叠置后进行卷绕。第一隔离膜3的卷绕起始位置和第一极片1的卷绕起始位置不重合，第一隔离膜3先卷绕一定圈数后，再***第一极片1，也就是说第一隔离膜3的卷绕圈数和第一极片2的卷绕圈数不同，第一隔离膜3比第一极片1先卷绕(或多卷绕)A1圈后，再***第一极片1，1/3(圈)＜A1＜8(圈)，也就是第一隔离膜3的卷绕起始位置位于第一极片1的卷绕起始位置之前，两者的卷绕起始位置之间相差A1圈。同样的，第一极片1和第二极片2的卷绕起始位置也不重合，第一极片1比第二极片2先卷绕A2圈后，再***第二极片2，1/3(圈)＜A2＜2(圈)，第一极片1的卷绕起始位置位于第二极片2的卷绕起始位置之前，两者的卷绕起始位置之间相差A2圈。第二隔离膜4和第二极片2的卷绕起始位置也不重合，第二极片2比第二隔离膜4先卷绕A3圈后，再***第二隔离膜4，1/3(圈)＜A3＜2(圈)，第二极片2的卷绕起始位置位于第二隔离膜4的卷绕起始位置之前，两者的卷绕起始位置之间相差A3圈。通过控制隔离膜和极片的起始卷绕位置，可以控制电芯中心通孔a的形状(大小)，避免揉平处理时机械粉尘进入电芯中心通孔a中刺破隔离膜。

如图11所示，本实施例电芯的最外层为第二隔离膜4，第二隔离膜4的卷绕收尾位置和第一极片1的卷绕收尾位置不重合，第二隔离膜4要比第一极片1多卷绕一定圈数后才收尾，本实施例的第二隔离膜4的卷绕收尾位置位于第一极片1的卷绕收尾位置之后，两者的卷绕收尾位置之间相差B1圈，1(圈)＜B1＜3(圈)。第二极片2的卷绕收尾位置位于第一极片1的卷绕收尾位置之后，两者的卷绕收尾位置之间相差B2圈，1/6(圈)＜B2＜2(圈)。第一隔离膜3的卷绕收尾位置位于第一极片2的收尾位置之后，两者的卷绕收尾位置之间相差B3圈，1/6(圈)＜B3＜2(圈)。在其他的实施例中，电芯的最外层也可以是第一隔离膜3，第一隔离膜3和第二隔离膜4的卷绕收尾位置也可以重合。

为了防止收尾部分的隔离膜和极片松散，还可以在电芯的最外层设置胶纸5，优选的，胶纸5至少覆盖第一极片1和第二极片2的卷绕收尾位置，以达到最好的胶纸贴附效果。也可以将胶纸5将整个电芯包裹一圈。

如图12所示，作为本发明极片的另一种实施方式，在极片的空箔区1b(极耳)上设置有若干间隔布置的缝隙1d，缝隙1d沿极片(极耳)的长度方向间隔设置，从极耳的端部边缘沿极片(极耳)的宽度方向向极耳的内部延伸，缝隙1d的长度小于等于极耳的宽度(P1、P2)。在极耳上设置缝隙，可以方便后续极耳的揉搓处理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的范围之中。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于：包括由依次叠置的第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片卷绕而成的电芯；

所述第一极片具有在其宽度方向上依次设置的空箔区和涂膏区，所述第一极片上的空箔区形成第一极耳；

所述第二极片具有在其宽度方向上依次设置的空箔区和涂膏区，所述第二极片上的空箔区形成第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电芯轴线方向上的两端；

所述第一极耳和所述第二极耳中的至少一个具有沿自身宽度方向依次设置的第一部分和第二部分，所述第一部分向内聚拢形成第一区域，所述第二部分形成第二区域。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于：极耳中所述第一区域的宽度和极耳宽度的比为0.1～0.8。

3.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述第一区域位于所述第二区域的远离所述极片的涂膏区的一侧。

4.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述第一极耳和所述第二极耳中至少一个在沿自身长度方向的两相对侧端部分别具有缺口；所述缺口的长度小于极耳的长度的1/3、宽度小于极耳的宽度且大于所述第一区域的宽度。

5.如权利要求1所述的电池，其特征在于：

所述第一极片的空箔区和涂膏区之间设置有绝缘区，和/或

所述第二极片的空箔区和涂膏区之间设置有绝缘区。

6.如权利要求1所述的电池，其特征在于：

在所述第一极片的厚度方向上，所述第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片的卷绕起始位置不重合，和/或

在所述第一极片的厚度方向上，所述第一隔离膜、第一极片、第二隔离膜、第二极片的卷绕收尾位置不重合。

7.如权利要求6所述的电池，其特征在于：

所述第一隔离膜的卷绕起始位置和所述第一极片的卷绕起始位置之间相差A1圈，1/3＜A1＜8，和/或

所述第一极片的卷绕起始位置和所述第二极片的卷绕起始位置之间相差A2圈，1/3＜A2＜2，和/或

所述第二极片的卷绕起始位置和所述第二隔离膜的卷绕起始位置之间相差A3圈，1/3＜A3＜2。

8.如权利要求6所述的电池，其特征在于：

所述第二隔离膜的卷绕收尾位置和所述第一极片的卷绕收尾位置之间相差B1圈，1＜B1＜3，和/或

所述第二极片的卷绕收尾位置和所述第一极片的卷绕收尾位置之间相差B2圈，1/6＜B2＜2，和/或

所述第一隔离膜的卷绕收尾位置和所述第一极片的卷绕收尾位置之间相差B3圈，1/6＜B3＜2。

9.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电芯的最外层设置胶纸，所述胶纸至少覆盖所述第一极片和所述第二极片的卷绕收尾位置。

10.如权利要求1所述的电池，其特征在于：

所述第一极耳上包括若干沿所述第一极耳的长度方向间隔设置的第一缝隙，所述第一缝隙从所述第一极耳的端部边缘沿所述第一极耳的宽度方向向所述第一极耳的内部延伸；和/或

所述第二极耳上包括若干沿所述第二极耳的长度方向间隔设置的第二缝隙，所述第二缝隙沿所述第二极耳的长度方向间隔设置，所述第二缝隙从所述第二极耳的端部边缘沿所述第二极耳的宽度方向向所述第二极耳的内部延伸。

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