[發明專利]一種卷繞-堆疊式電池

有效

• 申請號: 201710558778.8
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107171017B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 程君;劉燦;柳聽前;王玉虎;金江敏
• 申請（專利權）人: 力信（江蘇）能源科技有限責任公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M10/0587
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 張皓;錢程

本發明公開了一種卷繞?堆疊式電池，包括電芯，電芯由卷繞結構單元堆疊而成，卷繞結構單元包括水平設置的隔膜、正極極片、負極極片，正極極片、負極極片分別由隔膜間隔設置，整體卷繞形成卷繞結構單元，卷繞圈數為0.5*N圈，其中N為正整數，形成的卷繞結構單元為負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜/正極/隔膜/負極交替出現重復單元中的任意可截取的部分，多個卷繞結構單元堆疊后形成電池極組，電池極組中隔膜分離的兩側為正極極片、負極極片相對形成電池對，電池極組中最外層為隔膜，次外層為負極極片。本發明的優點是無圓弧區，節約原材料，損耗低，循環膨脹均勻，制備效率高，電解液分布均勻，結構穩定性好。

技術領域

本發明涉及一種電池，尤其涉及一種卷繞-堆疊式電池。

背景技術

現如今鋰離子電池在電動工具上的使用爆發式增長，動力電池成本、生產效率及長期壽命及一致性亟待飛速突破，故而對電池組件結構的研究為重中之重。當前電池組件結構有卷繞式、疊片式、制袋式、堆疊-折疊式等結構：卷繞式結構是將連續的正極片和負極片通過分離膜隔開進行卷繞；而在疊片式結構中，將特定的結構單元進行連續的堆疊，并通過分離膜隔開；制袋式結構是先將負極制袋裝于隔膜袋中，然后進行一層一層堆疊的結構；堆疊-折疊式結構先制作堆疊的結構單元，然后折疊形成電芯結構。

卷繞式、疊片式、制袋式、堆疊-折疊式電池結構的分別具有以下優劣點：(1)卷繞式結構通過密集地纏繞長片型負極和長片型正極來制造卷繞式結構，結果電池結構在截面上是圓形或橢圓的，在電池的充電和放電期間由于電極的膨脹和收縮引起的應力在電池結構中累積，并且當應力累積超過特定極限時，電池結構會變形，電池結構的變形導致在電極之間的不均勻的間隙，電池的循環性能將急劇變差，電池的安全由于電池內部的短路而得不到保障；(2)疊片式結構通過依序堆疊多個單元負極和多個單元正極來制造堆疊型的電池結構，需要大量的時間和精力來執行順序堆疊處理，結果是該工序生產效率低；(3)制袋式結構，相比疊片式更增加了低效率的制袋工序；(4)堆疊-折疊式結構生產效率高，結構穩定，但電解液層間差異會影響電池的長期特性。

發明內容

發明目的：針對上述問題，本發明的目的是提供一種卷繞-堆疊式電池，綜合考慮制備效率、結構穩定性，并同時兼顧電池長期均一性。

技術方案：

一種卷繞-堆疊式電池，包括電芯，所述電芯包括卷繞結構單元，且由所述卷繞結構單元堆疊而成，所述卷繞結構單元包括水平設置的隔膜、正極極片、負極極片，所述正極極片、所述負極極片分別由所述隔膜間隔設置，整體卷繞形成所述卷繞結構單元，卷繞圈數為0.5*N圈，其中N為正整數，形成的所述卷繞結構單元為負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜/正極/隔膜/負極交替出現重復單元中的任意可截取的部分，多個所述卷繞結構單元堆疊后形成電池極組，所述電池極組中隔膜分離的兩側為正極極片、負極極片相對形成電池對，所述電池極組中最外層為隔膜，次外層為負極極片。卷繞結構單元通過溫度及壓力作用、電暈、等離子體、膠聯等方式結合成一個整體，產品穩定性好。

具體的，所述隔膜設置的層數大于等于一層，所述隔膜的層數大于一層時，所述隔膜分別平行設置，根據實際生產的需要選擇隔膜的層數，可調節性好。

具體的，所述卷繞結構單元最外層均為隔膜，或者最外層兩面都是正極極片或者負極極片，或者其中一面最外層為正極極片，另外一面最外層為負極極片，卷繞結構單元多樣化，實際生產中選擇面廣。

以下提供幾種不同的卷繞結構單元堆疊而成的電池極組：

具體的，所述卷繞結構單元為兩種不同的結構，所述卷繞結構單元一的結構為隔膜/負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜，對應的所述卷繞結構單元二的結構為正極/隔膜/負極/隔膜/正極/隔膜/負極/隔膜/正極，所述卷繞結構單元一、所述卷繞結構單元二依次堆疊后形成所述電池極組，所述卷繞結構單元一分別堆疊于最上端和最下端。