[實用新型]一種卷繞結構的電池

有效

• 申請號: 201521115080.1
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN205355186U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 李炳江;牛少軍
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M2/26
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 羅偉平

技術領域

本實用新型涉及電池技術領域，尤其涉及一種卷繞結構的電池。

背景技術

隨著電子產品向小型化、多功能化發展，其對電池的硬度以及能量密度要求也越來越高，這就要求電芯的對稱性要很好，同時在同樣的空間內要貢獻出更多的容量。如圖1所示，傳統卷繞結構的電芯，正、負極極片的起始端都設有空白集流體，正極極耳5’和負極極耳6’一般直接焊接在正、負極極片上的空白集流體上，這樣的電池雖然對稱性較好，硬度較高，但其厚度由于極耳厚度的累加，使得焊接極耳區域的厚度為電池的最大厚度，而未焊接極耳區域的厚度則相對較小，這部分空間不能被充分利用，導致在一定型號尺寸內，電池的能量密度難以進一步提高。

鑒于此，有人提出了嵌入式極耳結構(ETS)的電芯，即，在極片上的活性物質層設置凹槽，使電池極耳嵌入凹槽，這在一定程度上緩解了極耳厚度對電池厚度的累加。因此，ETS電芯由于更高的能量密度和更好的動力學結構逐漸成為了業界新研發的方向；但由于電芯結構設計的緣故，ETS電芯硬度更低，更容易變形，導致其在電池濫用測試的通過率較低。如圖2所示，目前的ETS電芯把正極極耳5’和負極極耳6’都嵌入電芯極片的中部(M-M結構)。M-M結構的電芯具有以下缺陷：1)電芯在力學上的對稱性較差，導致電芯在循環過程中更容易變形，循環膨脹率較大；2)隔離膜與極片的粘結面積減少，導致電芯硬度下降，撞擊測試通過率較低。

因此，在保證其高能量密度和良好動力學結構的前提下，如何調整完善ETS電芯的結構設計，以改善電芯的變形和提高電池濫用測試的通過率，具有重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種卷繞結構的電池。在增大電芯能量密度的同時，通過調整極耳嵌入卷繞極片的位置來優化電芯的結構和設計，從而改善電芯硬度低、易變形、對稱性差等問題，提高電池濫用測試的通過率。

為了實現上述目的，本實用新型提供以下解決方案：

一種卷繞結構的電池，包括第一極片、隔離膜和與第一極片電性相反的第二極片依次層疊后沿同一方向卷繞而成的電芯，及其電解液，第一極片包括第一集流體和附著在第一集流體表面的第一活性物質層，第二極片包括第二集流體和附著在第二集流體表面的第二活性物質層，所述第一極片的第一活性物質層上設置有第一凹槽，所述第二極片的第二活性物質層上設置有第二凹槽，所述第一凹槽位于卷繞的第一極片的起始端，所述第二凹槽位于卷繞的第二極片的起始端或者中部，第一極耳鑲嵌于所述第一凹槽并與第一集流體電連接，第二極耳鑲嵌于所述第二凹槽并與第二集流體電連接。

其中，所述第一極片為正極極片或負極極片，所述第二極片為負極極片或者正極極片；所述第一極耳為正極極耳或負極極耳，所述第二極耳為負極極耳或者正極極耳；所述正極極耳為鋁極耳，所述負極極耳為鎳極耳。所述正極極耳或負極極耳均可以通過激光焊接、電阻焊接、和超聲波焊接等方式鑲嵌于所述第一極片上的第一凹槽或者所述第二極片上的第二凹槽。本實用新型通過調整正、負極極耳位于卷繞極片的位置改善了電芯的對稱性，減少能量密度的損失，同時避免了綠膠在同一層出現的情況，這樣提高了電芯的粘結性，可以顯著改善電芯的硬度。

作為本實用新型的進一步改進，所述卷繞結構的電池還包括膠層，所述膠層設置在所述第一極耳表面并覆蓋整個第一凹槽和/或設置在所述第二極耳表面并覆蓋整個第二凹槽。膠層主要起到對極耳的絕緣保護和固定作用。

作為本實用新型的進一步改進，所述膠層為熱熔膠層或綠膠層。一般貼有綠膠層以保護和固定極耳，但同時降低了極片與隔離膜的粘結面積，導致電芯的硬度較低。相比于綠膠，熱熔膠易在高溫條件下融化，在隔離膜和極片之間起到了良好的粘結作用，從而提高電芯的硬度。通常熱熔膠融化后所覆蓋的面積要大于貼膠面積，這些被熱熔膠覆蓋的區域無法正常脫嵌鋰，會導致部分容量損失。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一極耳的厚度a小于等于所述第一凹槽的深度b，所述第二極耳的厚度c小于等于所述第二凹槽的深度d。若極耳的厚度大于凹槽的深度會使電池厚度增加，造成電池能量密度的損失。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一凹槽的長度m小于所述第一極片的寬度n，所述第二凹槽的長度p小于所述第二極片的寬度q。當電池的第一、第二極片較寬時，第一、第二極片上有大面積的空白凹槽區域不能對應第一、第二極耳，不僅會使該凹陷區域對應的第一、第二極片受力不均，造成界面接觸變差，影響電池性能，而且浪費了電池內的空間，不能使電池的能量密度達到最優。