[發(fā)明專利]卷繞式電芯、卷繞式電池及其使用方法、電池模塊

在審

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• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115832545A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鋒;陳宇杰;鐘韡;葛銷明
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M50/147
• 分類號: H01M50/147;H01M50/107;H01M10/42;H01M10/0587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 張曉玲

本申請涉及一種卷繞式電芯，通過在卷繞式電芯的中心空洞位置設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，成功解決了電芯塌陷問題，同時通過在該支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)置補鋰材料，可以使補鋰材料與電極材料充分接觸，實現(xiàn)了對電極材料的充分補鋰。此外，由于補鋰源設(shè)置于卷繞式電芯的中心位置，當(dāng)補鋰過程中有氣體產(chǎn)生時，隨著補鋰材料消耗，這些氣體會集中在該中心位置處，方便排出，避免因氣體在極片之間積余，造成極片之間空隙增大，從而導(dǎo)致電芯體積膨脹的問題。另外，本申請還涉及一種包括上述卷繞式電芯的卷繞式電池，該電池包括可開合頂蓋，實現(xiàn)了對電極材料的重復(fù)補鋰。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卷繞式電芯、卷繞式電池及其使用方法、電池模塊和電池包。

背景技術(shù)

電池現(xiàn)已被廣泛用于純電動汽車、混合電動汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。對于卷繞式電池電芯，由于中間存在空洞位置，因此在使用過程中可能會出現(xiàn)電芯塌陷的情況，影響電池的正常使用。其中，鋰離子電池在第一次充電過程中，存在鋰的永久性消耗問題，造成首周循環(huán)的庫倫效率降低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。

因此，亟需開發(fā)一種卷繞式電芯，其既能防止塌陷又能實現(xiàn)對電極材料的充分補鋰。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本申請?zhí)峁┮环N卷繞式電芯，其既能防止塌陷又能實現(xiàn)對電極材料的充分補鋰。

本申請第一方面提供的卷繞式電芯包括：卷繞式電芯本體和補鋰源。補鋰源設(shè)置在卷繞式電芯本體的中心位置，并且沿卷繞式電芯本體的軸線方向延伸。補鋰源包括：支撐結(jié)構(gòu)和補鋰材料。補鋰材料設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)上。

本申請實施例的技術(shù)方案中，通過在卷繞式電芯的中心空洞位置設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，成功解決了電芯塌陷問題，同時通過在該支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)置補鋰材料，可以使補鋰材料與電極材料充分接觸，實現(xiàn)了對電極材料的充分補鋰。此外，由于補鋰源設(shè)置于卷繞式電芯的中心位置，當(dāng)補鋰過程中有氣體產(chǎn)生時，隨著補鋰材料消耗，這些氣體會集中在該中心位置處，方便排出，避免因氣體在極片之間積余，造成極片之間空隙增大，從而導(dǎo)致電芯體積膨脹的問題。

在一些實施例中，根據(jù)第一方面，提出第一方面的第一種示例，支撐結(jié)構(gòu)包括支撐本體和凸起結(jié)構(gòu)，或者，支撐結(jié)構(gòu)包括支撐本體和凹陷結(jié)構(gòu)。凸起結(jié)構(gòu)和凹陷結(jié)構(gòu)均設(shè)置在支撐本體的側(cè)壁上。

該設(shè)計中，在支撐本體側(cè)壁上設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)或凹陷結(jié)構(gòu)能夠提供容納補鋰材料的空間。

在一些實施例中，根據(jù)第一方面，提出第一方面的第二種示例，支撐本體為柱體。凸起結(jié)構(gòu)為條形凸起結(jié)構(gòu)或棒狀凸起結(jié)構(gòu)。

由于卷繞式電池通常為柱狀電池，其中心位置處的空洞通常也為柱狀，因此設(shè)計柱體狀的支撐本體并配合凸起結(jié)構(gòu)，能夠使支撐結(jié)構(gòu)更好地匹配中心位置處的空洞，起到更好的支撐作用。

在一些實施例中，根據(jù)第一方面，提出第一方面的第三種示例，條形凸起結(jié)構(gòu)的長度等于支撐本體的長度。條形凸起結(jié)構(gòu)的數(shù)量為2個以上。

這樣設(shè)計能夠使補鋰材料分布在支撐本體的整個長度上，并且保證補鋰材料被消耗后，支撐本體上的凸起結(jié)構(gòu)能夠在多個方向上起到支撐作用，更好地防止卷繞式電芯變形或塌陷。

在一些實施例中，根據(jù)第一方面，提出第一方面的第四種示例，支撐結(jié)構(gòu)為齒輪形結(jié)構(gòu)或狼牙棒結(jié)構(gòu)。

齒輪形結(jié)構(gòu)和狼牙棒結(jié)構(gòu)都具有均勻分布的多個凸起結(jié)構(gòu)，能夠使補鋰材料均勻分布在支撐結(jié)構(gòu)上，從而使其能夠均勻充分地與電極材料接觸，從而實現(xiàn)充分補鋰。

在一些實施例中，根據(jù)第一方面，提出第一方面的第五種示例，支撐本體為柱體。凹陷結(jié)構(gòu)為條形凹槽或孔洞。

該設(shè)計中，柱體狀的支撐本體能夠更好地匹配中心位置處的空洞，起到更好的支撐作用，并且通過在支撐本體上設(shè)置條形凹槽或孔洞能夠方便地為補鋰材料提供容納空間。