CN209691836U - 一种锂离子电池电芯结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种锂离子电池电芯结构,属于锂离子电池技术领域,具体技术方案如下:一种锂离子电池电芯结构,包括正极片、负极片和隔膜,所述隔膜位于所述正极片和负极片之间,所述正极片包括正极集流体和正极涂层,所述负极片包括负极集流体和负极涂层,所述电芯结构还包括至少一个正极极耳和至少一个负极极耳,所述正极极耳和负极极耳的总数量至少为三个;位于电芯最外圈的正极集流体或负极集流体上设置有单面正极涂层或单面负极涂层。本实用新型通过将多极耳连续涂布极片的一面设计成单面,使得电芯中未有正极对应的负极面和未有负极对应的正极面没有涂膏,来最大化提升电池的能量密度。

Description

一种锂离子电池电芯结构
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种锂离子电池电芯结构。
背景技术
锂离子电池因其具有较高能量密度、功率密度和长循环寿命,在其商业化之后成为了最高效的能量存储装置。锂离子电池已经被广泛地应用在便携式电子设备中,并且也越来越广泛地应用于电动汽车(EVs)、混合动力汽车(HEVs)和智能电网中。
近些年来,随着通讯技术4G的普及和5G的不断成熟以及新能源动力汽车的飞速发展。人们对锂离子电池的倍率性能和续航能力要求越来越高,这就要求锂离子电池在有较高能量密度的同时还具有大倍率充放电能力。多极耳卷绕结构的电芯具有内阻小的特点,适合用于大功率充放电。
目前常用的倍率型多极耳卷绕结构电池是正、负极均连续涂布的卷芯,且负极和隔膜外包。在这个卷芯结构中负极有4个单折面的材料是不发挥作用的,这部分材料增加了电池的厚度和重量,影响了电池的能量密度,负极外包增大了电池的电化学腐蚀风险,隔膜外包结构不能贴热熔胶,对电池安全不利。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提升锂离子电池的能量密度,同时保持多极耳电池结构的大倍率充电优势,本实用新型提供一种锂离子电池电芯结构。
为了实现上述目的,本实用新型采取如下的技术方案:
一种锂离子电池电芯结构,包括正极片、负极片和隔膜,所述隔膜位于所述正极片和负极片之间,所述正极片、隔膜和负极片卷绕设置,所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极涂层,所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极涂层,所述电芯结构还包括至少一个正极极耳和至少一个负极极耳,所述正极极耳和负极极耳的总数量至少为三个,所有所述正极极耳均固定在所述正极集流体上,所有所述负极极耳均固定在所述负极集流体上;位于电芯最外圈的正极集流体或负极集流体上设置有单面正极涂层或单面负极涂层。
进一步的,位于电芯的最内圈的正极集流体或负极集流体上设置有单面正极涂层或单面负极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的正极集流体或负极集流体上设置为双面正极涂层或双面负极涂层。
进一步的,所有所述正极极耳和所有所述负极极耳均各自对齐。
进一步的,所有所述正极极耳与所述正极集流体一体连接。
进一步的,所有所述负极极耳与所述负极集流体一体连接。
进一步的,所述正极片的每一圈均设置有一个正极极耳,所述负极片的每一圈均设置有一个负极极耳。
进一步的,所述正极片的每一折均设置有一个正极极耳,所述负极片的每一折均固定有一个负极极耳。
进一步的,所述单面正极涂层为在正极集流体的一个表面涂布正极涂层,所述双面正极涂层为在正极集流体的两个相对的表面涂布正极涂层。
进一步的,所述单面负极涂层为在负极集流体的一个表面涂布负极涂层,所述双面负极涂层为在负极集流体的两个相对的表面涂布负极涂层。
本实用新型的有益效果:
通过将多极耳连续涂布极片的一面设计成单面,使得电芯中未有正极对应的负极面和未有负极对应的正极面没有涂膏,以最大化提升电池的能量密度;
以容量4Ah的多极耳电芯为例,体积能量密度能够提升20Wh/L,重量能量密度提升5Wh/L。
附图说明
图1:对比例1的电芯结构示意图;
图2:本实用新型实施例1的电芯结构示意图;
图3:本实用新型实施例2的电芯结构示意图;
图4:本实用新型实施例3的电芯结构示意图;
图中:1、正极片,2、负极片,3、隔膜,11、正极集流体,12、正极极耳,13、正极涂层,21、正极集流体,22、正极极耳,23、正极涂层。
具体实施方式
下面结合附图1-4并通过具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型中,正极片隔膜和负极片的头部对齐同时入片卷绕形成电芯,卷绕在电芯最内圈的端部定义为头部,卷绕在电芯最外圈的端部定义为尾部。
具体实施方式一
一种锂离子电池电芯结构,包括正极片1、负极片2和隔膜3,所述隔膜3位于所述正极片1和负极片2之间,所述正极片1、隔膜3和负极片2卷绕设置,所述正极片1包括正极集流体11和涂覆在正极集流体11上的正极涂层13,所述负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21上的负极涂层23,所述电芯结构还包括至少一个正极极耳 12和至少一个负极极耳22,所述正极极耳12和负极极耳22的总数量至少为三个,所有所述正极极耳12均固定在所述正极集流体11上,所有所述负极极耳22均固定在所述负极集流体21上;位于电芯最外圈的正极集流体11或负极集流体21上设置有单面正极涂层或单面负极涂层。
进一步的,位于电芯的最内圈的正极集流体11或负极集流体21上设置有单面正极涂层或单面负极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的正极集流体11或负极集流体21上设置为双面正极涂层或双面负极涂层。
进一步的,所有所述正极极耳12和所有所述负极极耳22均各自对齐。
进一步的,所有所述正极极耳12与所述正极集流体11一体连接。
进一步的,所有所述负极极耳22与所述负极集流体21一体连接。
优选的,所述正极片1的每一圈均设置有一个正极极耳12,所述负极片2的每一圈均设置有一个负极极耳22。
优选的,所述正极片1的每一折均设置有一个正极极耳12,所述负极片2的每一折均固定有一个负极极耳22。
进一步的,所述单面正极涂层为在正极集流体11的一个表面涂布正极涂层13,所述双面正极涂层为在正极集流体11的两个相对的表面涂布正极涂层13。
进一步的,所述单面负极涂层为在负极集流体21的一个表面涂布负极涂层23,所述双面负极涂层为在负极集流体21的两个相对的表面涂布负极涂层23。
实施例1
一种锂离子电池电芯结构,包括正极片1、负极片2和隔膜3,所述隔膜3位于所述正极片1和负极片2之间,所述正极片1、隔膜3和负极片2卷绕设置,所述正极片1包括正极集流体11和涂覆在正极集流体11上的正极涂层13,所述负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21上的负极涂层23,所述电芯结构还包括一个正极极耳12和两个负极极耳22,所述正极极耳12固定在所述正极集流体11上,两个所述负极极耳22 均固定在所述负极集流体21上;位于电芯最外圈的负极集流体21上设置有单面负极涂层,除最外圈的负极集流体21,其余负极集流体21上均设置有双面负极涂层,所述正极集流体11上设置有双面正极涂层。
进一步的,两个负极极耳22位于不同圈的负极集流体21上并对齐设置。
进一步的,所述正极极耳12与所述正极集流体11一体连接;所有所述负极极耳22与所述负极集流体21一体连接。
进一步的,所述双面正极涂层为在正极集流体11的两个相对的表面涂布正极涂层13;所述单面负极涂层为在负极集流体21的一个表面涂布负极涂层23,所述双面负极涂层为在负极集流体21的两个相对的表面涂布负极涂层23。
如图2所示,本实施例中正极片是连续涂布的,两面均有涂膏,但负极片2尾部的外两折没有负极材料,减少了两层负极材料的重量和厚度,本实施例中最外层的集流体为负极集流体21,为防止与电芯的铝塑膜接触,负极集流体21与铝塑膜之间设置有一层隔膜 3。本图的正负极片都是奇数折,偶数折结构类似,也在本实用新型保护范围内。
实施例2
一种锂离子电池电芯结构,包括正极片1、负极片2和隔膜3,所述隔膜3位于所述正极片1和负极片2之间,所述正极片1、隔膜3和负极片2卷绕设置,所述正极片1包括正极集流体11和涂覆在正极集流体11上的正极涂层13,所述负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21上的负极涂层23,所述电芯结构还包括至少一个正极极耳 12和至少一个负极极耳22,所述正极极耳12和负极极耳22的总数量至少为三个,所有所述正极极耳12均固定在所述正极集流体11上,所有所述负极极耳22均固定在所述负极集流体21上;位于电芯最外圈的正极集流体11上设置有单面正极涂层。
进一步的,位于电芯的最内圈的负极集流体21上设置有单面负极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的正极集流体11上设置有双面正极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的负极集流体21上设置有双面负极涂层。
进一步的,所有所述正极极耳12与所述正极集流体11一体连接;所有所述负极极耳 22与所述负极集流体21一体连接。
优选的,所述正极片1的每一圈均设置有一个正极极耳12,所述负极片2的每一圈均设置有一个负极极耳22,所有所述正极极耳12和所有所述负极极耳22均各自对齐。
进一步的,所述单面正极涂层为在正极集流体11的一个表面涂布正极涂层13,所述双面正极涂层为在正极集流体11的两个相对的表面涂布正极涂层13;所述单面负极涂层为在负极集流体21的一个表面涂布负极涂层23,所述双面负极涂层为在负极集流体21 的两个相对的表面涂布负极涂层23。
如图3所示,本实施例中负极片2头部内两折没有负极材料,将正极片1外包负极片2,正极片1尾部外两折没有正极材料,减少了两层正极材料和两层负极材料的重量和厚度。本实施例中的的正负极片都是偶数折,铝箔外包,偶数折和隔膜外包的结构类似,也在本实用新型保护范围内。
实施例3
一种锂离子电池电芯结构,包括正极片1、负极片2和隔膜3,所述隔膜3位于所述正极片1和负极片2之间,所述正极片1、隔膜3和负极片2卷绕设置,所述正极片1包括正极集流体11和涂覆在正极集流体11上的正极涂层13,所述负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21上的负极涂层23,所述电芯结构还包括至少一个正极极耳 12和至少一个负极极耳22,所述正极极耳12和负极极耳22的总数量至少为三个,所有所述正极极耳12均固定在所述正极集流体11上,所有所述负极极耳22均固定在所述负极集流体21上;位于电芯最外圈的正极集流体11上设置有单面正极涂层。
进一步的,位于电芯的最内圈的负极集流体21上设置有单面负极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的正极集流体11上设置有双面正极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的负极集流体21上设置有双面负极涂层。
进一步的,所有所述正极极耳12与所述正极集流体11一体连接;所有所述负极极耳 22与所述负极集流体21一体连接。
优选的,所述正极片1的每一折均设置有一个正极极耳12,所述负极片2的每一折均设置有一个负极极耳22,所有所述正极极耳12和所有所述负极极耳22均各自对齐。
进一步的,所述单面正极涂层为在正极集流体11的一个表面涂布正极涂层13,所述双面正极涂层为在正极集流体11的两个相对的表面涂布正极涂层13;所述单面负极涂层为在负极集流体21的一个表面涂布负极涂层23,所述双面负极涂层为在负极集流体21 的两个相对的表面涂布负极涂层23。
具体结构如图4所示。
对比例1
一种锂离子电池电芯结构,包括正极片1、负极片2和隔膜3,所述隔膜3位于所述正极片1和负极片2之间,所述正极片1、隔膜3和负极片2卷绕设置,所述正极片1包括正极集流体11和涂覆在正极集流体11上的正极涂层13,所述负极片2包括负极集流体21和涂覆在负极集流体21上的负极涂层23,所述电芯结构还包括多个个正极极耳12 和多个负极极耳22,所有所述正极极耳12固定在所述正极集流体11上,所有所述负极极耳22固定在所述负极集流体21上;所述负极集流体21上均设置有双面负极涂层,所述正极集流体11上设置有双面正极涂层。
进一步的,所述双面正极涂层为在正极集流体11的两个相对的表面涂布正极涂层13;所述双面负极涂层为在负极集流体21的两个相对的表面涂布负极涂层23。
如图1结构所示:是对比例1常规的多极耳卷绕结构电芯,其中,负极片2头部的内两折和尾部的外两折的负极材料是不参与充放电反应的。

Claims (9)

1.一种锂离子电池电芯结构,包括正极片(1)、负极片(2)和隔膜(3),所述隔膜(3)位于所述正极片(1)和负极片(2)之间,所述正极片(1)、隔膜(3)和负极片(2)卷绕设置,所述正极片(1)包括正极集流体(11)和涂覆在正极集流体(11)上的正极涂层(13),所述负极片(2)包括负极集流体(21)和涂覆在负极集流体(21)上的负极涂层(23),其特征在于:所述电芯结构还包括至少一个正极极耳(12)和至少一个负极极耳(22),所述正极极耳(12)和负极极耳(22)的总数量至少为三个,所有所述正极极耳(12)均固定在所述正极集流体(11)上,所有所述负极极耳(22)均固定在所述负极集流体(21)上;位于电芯最外圈的正极集流体(11)或负极集流体(21)上设置有单面正极涂层或单面负极涂层。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:位于电芯的最内圈的正极集流体(11)或负极集流体(21)上设置有单面正极涂层或单面负极涂层,位于电芯的最内圈与最外圈之间的正极集流体(11)或负极集流体(21)上设置为双面正极涂层或双面负极涂层。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所有所述正极极耳(12)和所有所述负极极耳(22)均各自对齐。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所有所述正极极耳(12)与所述正极集流体(11)一体连接。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所有所述负极极耳(22)与所述负极集流体(21)一体连接。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所述正极片(1)的每一圈均设置有一个正极极耳(12),所述负极片(2)的每一圈均设置有一个负极极耳(22)。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所述正极片(1)的每一折均设置有一个正极极耳(12),所述负极片(2)的每一折均固定有一个负极极耳(22)。
8.根据权利要求2所述一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所述单面正极涂层为在正极集流体(11)的一个表面涂布正极涂层(13),所述双面正极涂层为在正极集流体(11)的两个相对的表面涂布正极涂层(13)。
9.根据权利要求2所述的一种锂离子电池电芯结构,其特征在于:所述单面负极涂层为在负极集流体(21)的一个表面涂布负极涂层(23),所述双面负极涂层为在负极集流体(21)的两个相对的表面涂布负极涂层(23)。
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