[發(fā)明專利]一種卷繞-卷疊式電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710559795.3
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107181005B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程君;劉燦;王玉虎;金江敏;陳道明
• 申請（專利權(quán)）人: 力信（江蘇）能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M10/0583
• 分類號: H01M10/0583
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 張皓;錢程

本發(fā)明公開了一種卷繞?卷疊式電池，包括電芯，電芯由多個卷繞結(jié)構(gòu)單元以連續(xù)隔膜為載體卷疊而成，卷繞結(jié)構(gòu)單元包括水平設(shè)置的隔膜、由隔膜間隔設(shè)置的正極極片和負(fù)極極片，整體卷繞形成卷繞結(jié)構(gòu)單元，卷繞圈數(shù)為0.5*N圈，形成的卷繞結(jié)構(gòu)單元為負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極交替出現(xiàn)重復(fù)單元中的任意可截取的部分，多個卷繞結(jié)構(gòu)單元卷疊后形成電池極組。本發(fā)明不僅無圓弧區(qū)，損耗低，循環(huán)膨脹均勻，制備效率高，電解液分布均勻，且連續(xù)隔膜的卷疊方式使卷芯更為穩(wěn)定，便于自動化產(chǎn)線中卷芯的轉(zhuǎn)運，另一方面該層連續(xù)隔膜也平衡了多層極片中電解液分布的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種卷繞-卷疊式電池。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今鋰離子電池在電動工具上的使用爆發(fā)式增長，動力電池成本、生產(chǎn)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(jié)構(gòu)的研究為重中之重。當(dāng)前電池組件結(jié)構(gòu)有卷繞式、疊片式、制袋式、堆疊-折疊式等結(jié)構(gòu)：卷繞式結(jié)構(gòu)是將連續(xù)的正極片和負(fù)極片通過分離膜隔開進(jìn)行卷繞；而在疊片式結(jié)構(gòu)中，將特定的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行連續(xù)的堆疊，并通過分離膜隔開；制袋式結(jié)構(gòu)是先將負(fù)極制袋裝于隔膜袋中，然后進(jìn)行一層一層堆疊的結(jié)構(gòu)；堆疊-折疊式結(jié)構(gòu)先制作堆疊的結(jié)構(gòu)單元，然后折疊形成電芯結(jié)構(gòu)。

但是這幾種結(jié)構(gòu)的電池均存在各自的缺陷，具體如下：(1)卷繞式結(jié)構(gòu)通過密集地纏繞長片型負(fù)極和長片型正極來制造卷繞式結(jié)構(gòu)，結(jié)果電池結(jié)構(gòu)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(yīng)力在電池結(jié)構(gòu)中累積，并且當(dāng)應(yīng)力累積超過特定極限時，電池結(jié)構(gòu)會變形，電池結(jié)構(gòu)的變形導(dǎo)致在電極之間的不均勻的間隙，電池的循環(huán)性能將急劇變差，電池的安全由于電池內(nèi)部的短路而得不到保障；(2)疊片式結(jié)構(gòu)通過依序堆疊多個單元負(fù)極和多個單元正極來制造堆疊型的電池結(jié)構(gòu)，需要大量的時間和精力來執(zhí)行順序堆疊處理，結(jié)果是該工序生產(chǎn)效率低；(3)制袋式結(jié)構(gòu)，相比疊片式更增加了低效率的制袋工序；(4)堆疊-折疊式結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但電解液層間差異會影響電池的長期特性。

因此，如何綜合考慮制備效率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、同時兼顧電池長期均一性，一種新的電池結(jié)構(gòu)值得研究。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備效率高、原材料浪費少、設(shè)計損耗低、提高產(chǎn)品質(zhì)量、循環(huán)壽命長的卷繞-卷疊式電池，

技術(shù)方案：本發(fā)明提出了以下一種技術(shù)方案：一種卷繞-卷疊式電池，包括電芯，所述電芯由1個以上的卷繞結(jié)構(gòu)單元以連續(xù)隔膜為載體進(jìn)行卷疊而成，卷疊后連續(xù)隔膜收尾處包覆至最頂層右側(cè)三分之一處并固定；所述卷繞結(jié)構(gòu)單元包括水平設(shè)置的隔膜、正極極片、負(fù)極極片，所述正極極片、所述負(fù)極極片分別由所述隔膜間隔設(shè)置，整體卷繞形成所述卷繞結(jié)構(gòu)單元，卷繞圈數(shù)為0.5*N圈，其中N為正整數(shù)，形成的所述卷繞結(jié)構(gòu)單元為負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極交替出現(xiàn)重復(fù)單元中的任意可截取的部分，多個所述卷繞結(jié)構(gòu)單元卷疊后形成電池極組，所述電池極組中隔膜分離的兩側(cè)為正極極片、負(fù)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(fù)極極片，所述隔膜設(shè)置的層數(shù)大于等于一層，所述隔膜的層數(shù)大于一層時，所述隔膜分別平行設(shè)置，根據(jù)實際生產(chǎn)的需要選擇隔膜的層數(shù)，可調(diào)節(jié)性好。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述卷繞結(jié)構(gòu)單元最外層兩面都是正極極片或者負(fù)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(fù)極極片，多樣化的卷繞結(jié)構(gòu)單元在多種不同要求的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用環(huán)境中選擇性更廣。

更進(jìn)一步的，所述卷繞結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)為正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極，或負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極，或正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜，或正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極，或負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極。

更為優(yōu)選的，所述多個卷繞結(jié)構(gòu)單元以連續(xù)隔膜為載體，連續(xù)卷疊形成包含任意層正極極片層數(shù)的所述電池極組。