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一种电芯结构、电池及用电设备的制作方法 专利技术说明

作者:admin      2022-11-29 21:45:52     203



电气元件制品的制造及其应用技术1.本实用新型涉及新能源技术领域,具体涉及一种电芯结构、电池及用电设备。背景技术:2.卷绕工艺因其良好的生产效率和产品一致性被广泛应用于消费类锂离子电芯的生产。而在tws充电盒、电子烟及vr等领域为了充分利用产品空间,锂电池往往被设计成窄厚型,即锂电池的厚度大于宽度。3.消费类锂离子电池侧边圆角区域的极片本身成圆弧形,在循环过程中无法通过自身形变来释放膨胀应力,因而该位置极片的压力会迅速增加。因极片连续性的影响,电芯非圆角区域的极片张力也会同步增长。在循环过程中极片张力的增长显著高于常规型号,常常出现循环断片的问题。目前主要通过加厚箔材来改善循环断片的问题,但这会增加损失电芯的能量密度。4.有鉴于此,确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。技术实现要素:5.本实用新型的目的在于:提供一种电芯结构,来解决上述卷绕式电芯容易断片的问题。6.为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:7.一种电芯结构,所述电芯由两个极性相反的极片和隔膜经过卷绕制成,包括主体部,所述主体部包括两个相对设置的平直部,所述极片包括集流体和位于所述集流体至少一表面的涂覆层,所述集流体设置有双面涂覆区和单面涂覆区,其中,所述双面涂覆区和所述单面涂覆区的连接处位于所述平直部中心以外的区域。8.作为所述电芯结构的一种改进,所述主体部还包括两个相对设置的拐角部,两个所述拐角部分别位于所述平直部的两侧。9.作为所述电芯结构的一种改进,至少一个所述极片设置有所述双面涂覆区和所述单面涂覆区,所述双面涂覆区和所述单面涂覆区的连接处设置于至少一侧拐角部。10.作为所述电芯结构的一种改进,一个所述极片的所述双面涂覆区和所述单面涂覆区连接处设置在一侧所述拐角部中,另一个所述极片的所述双面涂覆区和所述单面涂覆区连接处设置在一侧所述平直部中。11.作为所述电芯结构的一种改进,所述拐角部与所述电芯整体表面积占比为50%以上。12.作为所述电芯结构的一种改进,所述双面涂覆区和所述单面涂覆区的连接处靠近所述拐角部的中部。13.一种电池,包括上述的电芯结构。14.一种用电设备,包括上述的电池。15.相比于现有技术,本实用新型的有益效果在于:16.1)本实用新型通过将双面涂覆区和单面涂覆区的连接处设置在平直部中心以外的区域,把极片强度的薄弱位置与电芯张应力的集中区域分开,对极片形成了很好的保护,有效的降低了卷绕式电芯断片的风险。17.2)本实用新型通过把极片强度的薄弱位置与电芯张应力的集中区域分开,以此改善电芯断片问题的同时,并没有降低电芯的能量密度,提高了电芯的整体质量。附图说明18.图1为本实用新型提供的一种电芯结构的极片结构示意图之一。19.图2为本实用新型提供的一种电芯结构的极片结构示意图之二。20.图3为本实用新型提供的一种电芯结构的主体部结构示意图。21.图4为本实用新型的电芯循环数据对比图。22.图中:1-集流体,2-涂覆层,3-双面涂覆区,4-单面涂覆区,5-平直部,6-拐角部,7-空箔区,8-主体部。具体实施方式23.为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施方式和说明书附图,对本实用新型及其有益效果作进一步详细的描述,但本实用新型的实施方式不限于此。24.在本实用新型的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。25.本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段,机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。26.具体的,通过大量的实验和力学仿真分析,证实了上述电芯的平直部5是极片的应力集中区,而拐角部6是极片张应力分布最小的区域。27.如图1图、2和图3所示,一种电芯结构,电芯由两个极性相反的极片和隔膜经过卷绕制成,包括主体部8,主体部8包括两个相对设置的平直部5,极片包括集流体1和位于集流体1两侧表面的涂覆层2,集流体1设置有双面涂覆区3和单面涂覆区4,其中,将极片的双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处位于平直部5的非中部位置。具体的,在生产电芯时,将双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处收尾在平直部5的非中部位置。本实用新型通过将双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处设置在平直部5中心以外的区域,把极片强度的薄弱位置与电芯张应力的集中区域分开,对极片形成了很好的保护,有效的降低了卷绕式电芯断片的风险,通过把极片强度的薄弱位置与电芯张应力的集中区域分开,以此改善电芯断片问题的同时,并没有降低电芯的能量密度,因此提高了电芯的整体质量。28.更为优选的是,主体部8还包括两个相对设置的拐角部6,两个拐角部6分别位于平直部5的两侧。具体的,拐角部6为圆弧状。29.更为优选的是,至少一个极片设置有双面涂覆区3和单面涂覆区4,双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处设置于至少一侧拐角部6。具体的,两个极片均设置有双面涂覆区3和单面涂覆区4,两个极片的双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处均设置在任意一侧的拐角部6中。两个极片为阳极片和阴极片,将阳极片和阴极片双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处均收尾在拐角部6,而拐角部6作为极片张应力分布最小的区域,可以更好减小阳极片和阴极片双面涂覆区3和单面涂覆区4连接处所受到的张应力,进一步的降低极片断片的风险,同时,也保证了电芯的质量和实用性。30.更为优选的是,一个极片的双面涂覆区和单面涂覆区连接处设置在一侧拐角部中,另一个极片的双面涂覆区和单面涂覆区连接处设置在一侧平直部中。具体的,将阳极片和阴极片其中一个的双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处收尾在拐角部6,另一个收尾在平直部5,减小阳极片或阴极片双面涂覆区3和单面涂覆区4连接处所受到的张应力,同样也达到了降低极片断片风险的效果,也保证了电芯的质量和实用性。31.更为优选的是,拐角部6与电芯整体表面积占比为50%以上。具体的,拐角部6的占比大于平直部5,使得将阴极片双面涂覆区3和单面涂覆区4连接处收尾在拐角部6的几率更大,在提高电芯质量的同时,也提高了电芯的生产效率,不会由于拐角部6范围过小导致收尾不便从而影响生产效率。32.更为优选的是,还包括空箔区7,空箔区7为集流体1未设置涂覆层2的部分。具体的,空箔区7分布在极片的首端和末端,位于卷绕电芯的最内侧和最外侧,空箔区7为极片可承受张应力最大的区域。33.更为优选的是,双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处靠近拐角部6的中部。具体的,由于平直部5中间受到的张应力最大,拐角部6受到的张应力最小,因此将双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处更进一步的设置在靠近拐角部6中部的位置,最大程度的减小双面涂覆区3和单面涂覆区4连接处所受到的张应力,也是最大程度的降低极片断片的风险,以此完成改善卷绕结构电芯的断片问题。34.一种电池,包括上述的电芯结构。具体的,采用了上述的电芯结构,使得电池由于张应力的增长极片出现循环断片的问题大幅度减少,电池质量的提升,让本电池在市场具有更大的竞争力。35.一种用电设备,包括上述的电池。具体的,用电设备采用了上述的电池,因此具有更佳的实用性,大大的减少了由极片断片引发的故障率,使得用电设备使用的更加顺畅,同时,也提高了用电设备的安全性能。36.极片拉力测试:准备好四条实施例1中的所述极片,对极片的双面涂覆区3、单面涂覆区4、双面涂覆区3和单面涂覆区4的连接处、空箔区7分别进行拉伸处理,直到极片断片为止,通过对这四个区域断片时所使用力的大小来判定哪个区域是极片最薄弱的位置。37.对比例138.在971630(长为9.7mm,宽为15.7mm,厚度为29.7mm的电芯)的方案中,方案1阴极片涂覆层2单双面连接处收尾在电芯平直部5。方案1循环至540周,膨胀率6%左右时出现断片。39.实施例140.在971630(长为9.7mm,宽为15.7mm,厚度为29.7mm的电芯)的方案中,方案2阴极片涂覆层2单双面连接处收尾在电芯拐角部6。电芯循环800周膨胀率增加至9%,未出现断片。41.方案1和方案2的电芯循环数据对比如图4所示,因此,得出结论:方案1电芯循环至540周,膨胀率6%左右时出现断片;方案2电芯循环800周膨胀率增加至9%,未出现断片。通过避开极片强度的薄弱位置与电芯张应力的集中区域,能够有效的降低了卷绕式电芯断片的风险,本实用新型实施简单,在改善断片问题的同时不降低电芯能量密度,可与各类设备通用。42.根据上述说明书的揭示和教导,本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本实用新型构成任何限制。









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