[發明專利]鋰電池電芯的中空式卷繞結構

在審

• 申請號: 201811500276.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109818080A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 聶磊;周江;張娜;鄒玉峰
• 申請（專利權）人: 力神動力電池系統有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M10/613;H01M10/654
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 楊紅

本發明涉及一種鋰電池電芯的中空式卷繞結構，包括正極耳和負極耳，所述正極耳上焊接有正極片的始端，所述負極耳上焊接有負極片的始端，其特征是：所述正極片或負極片分別首尾卷繞固接構成封閉環形結構，正極片的封閉環形與負極片的封閉環形相間緊密連接，其中心部位呈中空狀，并構成回字形中空卷繞結構。有益效果：本發明內部空間利用率高，無結構死角；所有位置受力均勻，不會有先發生失效區域；內部無高溫中心，中空內部結構增加散熱面積，容易散熱；回形結構可以根據散熱、受力、結構、VDA標準進行尺寸優化；避免了單體一致性的差異。組模組時的電池單體易拆裝、易維護，利于梯次利用和回收利用。

技術領域

本發明屬于電化學領域，尤其涉及鋰電池電芯的中空式卷繞結構。

背景技術

傳統動力電池形式：卷繞(方形硬殼或軟包裝、圓形硬殼或軟包裝)、疊片(硬殼或軟包裝)。專利公開號207069007U公開了一種卷繞式電芯，其特征在于，包括：第一集流體、第二集流體和頭部段，所述第一集流體包括第一起始端與第一終止端，所述第二集流體包括第二起始端與第二終止端，所述第一起始端、第一終止端、第二起始端、第二終止端中的至少一個具有頭部段；所述第一集流體為銅箔，所述第一集流體厚度大于等于4微米且小于等于10微米。專利公開號207149641U公開了一種軟包鋰電池電芯的卷繞結構，包括隔膜、正極耳和負極耳，所述正極耳上焊接有正極片的始端，所述負極耳上焊接有負極片的始端，所述隔膜的兩端、所述正極片的尾端和所述負極片的尾端均以所述隔膜的S形部位為中心分別進行卷繞。通過采用優化卷繞方式將負極片進行延長，使正極片的始端和負極片的始端處于同一側，正極耳和負極耳均處于卷針的同一側，從而使卷出的電芯中正極耳和負極耳之間僅隔著1層隔膜。

卷繞形式電池存在問題：方形硬殼結構限制，如圖3、4中空白部分未能充分利用，損失容量；圖3、4中心部位的卷芯位置受力大，彎折處容易掉料、壓斷，尤其是隨著循環進行，壓力會增加，導致該位置掉料嚴重，電解液消耗嚴重，發生點狀失效區域，逐漸擴散導致整個電池循環失效；電池內芯部是高溫中心而且熱量不易傳導到外部，溫度高且溫度分布不均勻，導致電池循環失效。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的不足，提供一種鋰電池電芯的中空式卷繞結構，無應力死角，提高了鋰電池電芯空間利用率，保證鋰電池散熱良好。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現，一種鋰電池電芯的中空式卷繞結構，包括正極耳和負極耳，所述正極耳上焊接有正極片的始端，所述負極耳上焊接有負極片的始端，其特征是：所述正極片或負極片分別首尾卷繞固接構成封閉環形結構，正極片的封閉環形與負極片的封閉環形相間緊密連接，其中心部位呈中空狀，并構成回字形中空卷繞結構。

所述封閉環形結構的橫截面形狀呈長方形或橢圓形。

所述封閉環形結構的方形內部長×寬尺寸為＞1mm×3mm，橢圓形：短軸＞1mm，長軸＞3mm。

所述封閉環形結構的長方形或橢圓形尺寸是VDA尺寸的倍數。

所述正、負極的位置置于回字形中空卷繞結構中空部位兩側或左右兩側。

有益效果：與現有技術相比，本發明內部空間利用率高，無結構死角；所有位置受力均勻，不會有先發生失效區域；內部無高溫中心，中空內部結構增加散熱面積，容易散熱；回形結構可以根據散熱、受力、結構、VDA標準進行尺寸優化；避免了單體一致性的差異。組模組時的電池單體易拆裝、易維護，利于梯次利用和回收利用。

附圖說明

圖1是方形硬殼中空電池結構剖面示意圖；

圖2是橢圓形軟包裝中空電池結構剖面示意圖；

圖3是方形多極組或單極組(軟包裝)卷繞結構示意圖；

圖4是圓形卷繞結構示意圖；

圖5是多個卷芯串并聯使用的示意圖