CN206134803U - 二次电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二次电芯，其包括设有第一极耳的第一极片、设有第二极耳的第二极片和隔离膜，第一极片、第二极片和隔离膜层叠后卷绕，第一极耳位于电芯长度方向的第一端，第二极耳位于电芯长度方向的第二端；所述第一极片包括第一集流体，第一集流体包括涂覆有第一活性物质层的第一涂布区和位于第一涂布区边缘的第一空白区，第一极耳由第一集流体的第一空白区裁切而成；第一极耳与第一涂布区连接的一端为根部，远离第一涂布区的一端为头部，第一极耳的宽度自根部向头部逐渐减小。与现有技术相比，本实用新型二次电芯采用了从根部至头部宽度渐缩的极耳，既避免了极耳弯折对涂布区造成损伤，又提高了二次电池内的空间利用率。

Description

二次电芯

技术领域

本实用新型属于二次电池领域，尤其涉及一种二次电芯。

背景技术

目前，锂离子电池由于具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，已经在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备上得到了广泛使用，并且在电动汽车、电动自行车等电动交通工具及储能设施等大中型电动设备方面有着广泛地应用前景，成为解决能源危机和环境污染等全球性问题的关键。

随着电动汽车技术的日益完善，电动汽车和混合动力车离人们的日常生活越来越近，存在着巨大的商机，同时，电动汽车对为其提供能量的锂离子电池的安全性能也提出了更高地要求。混合动力汽车对锂离子电池的容量要求比较低，但对电芯瞬间或短时间内输出的功率要求较高，同时，一般混合动力电池的尺寸较小。

现有的一种二次电芯，其电芯是通过卷绕将正极片、隔离膜、负极片卷绕成为一个整体制成的，电芯的正负极耳分别处于两侧。正负极片均包括涂布区和非涂布区，其中涂布区是化学活性物质，非涂布区通过与顶盖引脚连接，实现将电芯内部的电流传向电池单体外部。极片通常是连续的一个卷料，卷绕后，非涂布区是沿电芯外围方向连续分布的。

由于正负极片的涂布区涂有化学活性物质，导致涂布区的厚度大于非涂布区的厚度。当电芯卷绕成型后，在自由状态下，各圈的非涂布区之间存在一定的间隙。为了让电芯与极柱实现连接，一般通过铆接、激光焊接、电阻焊、超声焊等方式将非涂布区与顶盖的引脚进行连接，也就是将非涂布区作为极耳使用。在连接时，一般会将电芯平直区的极耳压紧，之后与引脚进行有效连接，电芯圆弧区的极耳则不使用。但是，不使用区域的极耳依旧占用了电池单体内部的空间，导致电池内的空间利用率降低，电池的能量密度受到影响。如果为了提高能量密度而将电芯圆弧区的极耳也进行压紧装配，则会使该区域靠里的涂布区容易受到损伤，导致涂布的化学活性物质脱落，脱落的物质会在电池单体内部形成颗粒物影响到电芯的性能，严重的甚至会导致电池单体发生内部短路，安全风险很大。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述技术问题的二次电芯。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种空间利用率较高的二次电芯。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电芯，其包括设有第一极耳的第一极片、设有第二极耳的第二极片和隔离膜，第一极片和第二极片层叠后卷绕，隔离膜间隔于相邻的第一极片和第二极片之间，第一极耳位于电芯长度方向的第一端，第二极耳位于电芯长度方向的第二端；所述第一极片包括第一集流体，第一集流体包括涂覆有第一活性物质层的第一涂布区和位于第一涂布区边缘的第一空白区，第一极耳由第一集流体的第一空白区裁切而成；第一极耳与第一涂布区连接的一端为根部，远离第一涂布区的一端为头部，第一极耳的宽度自根部向头部逐渐减小。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述卷绕后的电芯包括平直区和圆弧区，第一极耳根部的宽度边缘位于圆弧区，第一极耳的头部则与平直区对齐。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第一极耳的形状为正弦曲线形、余弦曲线形、三角形或梯形。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第一极耳有多个，第一极片卷绕前，多个第一极耳的轮廓共同形成正弦波、余弦波、三角波或梯形波。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第一极耳有多个，第一极片卷绕前，相邻第一极耳之间预留有与圆弧区相对应的间隔。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第二极片包括第二集流体，第二集流体包括涂覆有第二活性物质层的第二涂布区和位于第二涂布区边缘的第二空白区，第二极耳由第二集流体的第二空白区裁切而成；第二极耳与第二涂布区连接的一端为根部，远离第二涂布区的一端为头部，第二极耳的宽度自根部向头部逐渐减小。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述卷绕后的电芯包括平直区和圆弧区；第二极耳根部的宽度边缘位于圆弧区，第二极耳的头部则与平直区对齐。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第二极耳的形状为正弦曲线形、余弦曲线形、三角形或梯形。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第二极耳有多个，第二极片卷绕前，多个第二极耳的轮廓共同形成正弦波、余弦波、三角波或梯形波。

作为本实用新型二次电芯的一种改进，所述第二极耳有多个，第一极片卷绕前，相邻第二极耳之间预留有与圆弧区相对应的间隔。

与现有技术相比，本实用新型二次电芯通过将极耳裁切为从根部至头部宽度渐缩的结构，确保了卷绕后二次电芯的圆弧区不存在需要弯折的极耳，既避免了极耳弯折对涂布区造成损伤，又提高了二次电池内的空间利用率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型二次电芯及其有益技术效果进行详细说明。

图1至图2为本实用新型二次电芯的极片制备过程示意图。

图3为本实用新型二次电芯的结构示意图。

图4为本实用新型二次电芯与电池顶盖的连接结构的第一实施方式示意图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为图5的局部放大图。

图7为本实用新型二次电芯与电池顶盖的连接结构的第二实施方式示意图。

图8为本实用新型二次电芯与电池顶盖的连接结构的第三实施方式示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

请参阅图1至图3，为了避免电芯圆弧区存在极耳导致的种种问题，本实用新型在制备极片时就将圆弧区的极耳切除，例如可以通过以下方法制备二次电芯的正负极片(由于极片的制备不涉及正负极性的区分，因此不再对正负极片进行分开说明，统称为极片)：

1)在集流体上涂布活性物质层时，使无需涂布的空白区10(也就是预留的极耳区)处于两个涂布区12的中间位置，涂布区12的宽度根据预设的二次电芯尺寸定义，即每一涂布区12的宽度等于二次电芯的预设长度，空白区10的宽度等于极耳的预设长度；

2)对涂布后的集流体进行曲线分条，分条时膜片以速度V匀速通过切口位置，同时切刀以速度w作直线往复运动，从而将空白区10切割成两个极耳错位半个波长的形状，得到图2所示的两条极片20。

易于理解的是，虽然图1～3所示实施方式中每条极片20的所有极耳22的轮廓都形成了正弦波，但是在其他实施方式中，也可以形成余弦波或三角波或梯形波。这些波的波长均等于或略大于卷绕后电芯的宽度。

制备二次电芯时，只需将以上述方法分切出的正负极片与隔离膜进行卷绕，卷绕时注意使正负极耳伸出的朝向相反，并且使极耳22根部的宽度边缘(也就是波形的波谷位置)处于二次电芯的圆弧区32、极耳22的头部(也就是波形的波峰区)则与二次电芯的平直区34对齐，即可得到如图3所示的二次电芯。为了避免正负极耳弯折时彼此干涉，两极的极耳需位于电芯长度方向的相反端。电芯长度方向是与极片卷绕方向相垂直的方向。需要说明的是，由于卷绕时隔离膜的边缘会适当超出极片20的边缘，极耳22的根部就会被隔离膜挡住一定长度，因此从图3中只能看到极耳22外露于隔离膜的部分，却看不到极耳22的根部。

请参阅图4至图8，二次电池的顶盖40包括主盖板和自主盖板两端向电池壳体(图未示)内伸出的两个引脚42(分别为正极引脚和负极引脚，本说明书中不做具体区分)。

组装二次电池时，只需将二次电芯3横向放置，并将其两端的极耳22分别与电池顶盖40的两个引脚42进行装配焊接即可。极耳22与引脚42之间的装配方式，有以下几种但并不限于此：1)可以如图6所示将极性相同的极耳22全部压紧在一起后弯折，再焊接在引脚42的内壁；2)也可以如图7所示将极性相同的极耳22全部压紧在一起后弯折，再将引脚42插入极耳22弯折形成的收容部内，并将极耳焊接在引脚42的外壁；3)还可以如图8所示将极性相同的极耳22在电芯厚度方向分成两部分，两部分分别压紧后相对弯折而形成收容部，再将引脚42插入极耳22弯折形成的收容部内，并将极耳焊接在引脚42的外壁。

需要说明的是，虽然电芯卷绕时会因为圆弧区32的存在导致极耳22逐渐出现错位，但是对于较薄的二次电芯来说，这种错位量很小；而且，由于卷绕时隔离膜的边缘会适当超出正负极片的边缘，极耳22的根部就会被隔离膜挡住一定长度，极耳装配焊接时，真正需要弯折只是极耳22超出隔离膜的部分，此部分的宽度显然是比极耳根部的宽度略小的，也就是说，对于极耳22少量错位的二次电芯来说，极耳22需要弯折的部分不会位于圆弧区32。因此，对于薄型二次电芯(如卷绕层数为十几层或更薄的电芯)来说，圆弧区32导致的少量极耳错位并不会对本实用新型的实施产生影响。对于较厚的二次电芯来说，可以在极片裁切时考虑圆弧区32导致的极耳错位量，从而在裁切时就在相邻极耳22之间预留与圆弧区32相对应的间隔，即可避免极耳错位问题。

易于理解的是，虽然在图3所示的实施方式中，二次电芯的两极极耳都采用了从根部至头部宽度渐缩的结构，但在其他实施方式中，根据实际需要，二次电芯也可以仅有正极或者负极的任意一极极耳采用图示的结构，另一极采用其他结构，这并不影响本实用新型的实施。

与现有技术相比，本实用新型二次电芯通过将极耳裁切为从根部至头部宽度渐缩的结构，确保了卷绕后二次电芯的圆弧区不存在需要弯折的极耳，既避免了极耳弯折对涂布区造成损伤，又提高了二次电池内的空间利用率。另外，极片裁切采用的是双膜片对称互补的结构，因此没有裁切废料产生，提升了材料利用率，降低了生产成本。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种二次电芯，包括设有第一极耳的第一极片、设有第二极耳的第二极片和隔离膜，第一极片和第二极片层叠后卷绕，隔离膜间隔于相邻的第一极片和第二极片之间，第一极耳位于电芯长度方向的第一端，第二极耳位于电芯长度方向的第二端；其特征在于：所述第一极片包括第一集流体，第一集流体包括涂覆有第一活性物质层的第一涂布区和位于第一涂布区边缘的第一空白区，第一极耳由第一集流体的第一空白区裁切而成；第一极耳与第一涂布区连接的一端为根部，远离第一涂布区的一端为头部，第一极耳的宽度自根部向头部逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的二次电芯，其特征在于：所述卷绕后的电芯包括平直区和圆弧区，第一极耳根部的宽度边缘位于圆弧区，第一极耳的头部则与平直区对齐。

3.根据权利要求1所述的二次电芯，其特征在于：所述第一极耳的形状为正弦曲线形、余弦曲线形、三角形或梯形。

4.根据权利要求1所述的二次电芯，其特征在于：所述第一极耳有多个，第一极片卷绕前，多个第一极耳的轮廓共同形成正弦波、余弦波、三角波或梯形波。

5.根据权利要求2所述的二次电芯，其特征在于：所述第一极耳有多个，第一极片卷绕前，相邻第一极耳之间预留有与圆弧区相对应的间隔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电芯，其特征在于：所述第二极片包括第二集流体，第二集流体包括涂覆有第二活性物质层的第二涂布区和位于第二涂布区边缘的第二空白区，第二极耳由第二集流体的第二空白区裁切而成；第二极耳与第二涂布区连接的一端为根部，远离第二涂布区的一端为头部，第二极耳的宽度自根部向头部逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的二次电芯，其特征在于：所述卷绕后的电芯包括平直区和圆弧区；第二极耳根部的宽度边缘位于圆弧区，第二极耳的头部则与平直区对齐。

8.根据权利要求7所述的二次电芯，其特征在于：所述第二极耳的形状为正弦曲线形、余弦曲线形、三角形或梯形。

9.根据权利要求7所述的二次电芯，其特征在于：所述第二极耳有多个，第二极片卷绕前，多个第二极耳的轮廓共同形成正弦波、余弦波、三角波或梯形波。

10.根据权利要求7所述的二次电芯，其特征在于：所述第二极耳有多个，第一极片卷绕前，相邻第二极耳之间预留有与圆弧区相对应的间隔。