一种电芯及电池的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本实用新型属于电池工艺技术领域，涉及一种电芯及电池。背景技术：2.近年来，在环境问题日益严峻，能源多样化战略逐渐成为发展共识的背景下，新能源汽车行业发展迅速。圆柱形动力电池作为电动汽车的心脏，是新能源汽车产业发展的关键。3.现有的圆柱形锂离子电池中，极耳在揉平处理后会平铺于电芯的端部并裸露在外面。为了避免极耳与电池壳体接触发生短路现象，通常需要在极耳表面包裹绝缘胶纸，因此也就导致电芯端部被绝缘胶纸覆盖。然而电芯端部在被绝缘胶纸覆盖包裹后，电解液的渗透性会大幅减弱，同时也会影响电池工作过程中散热。技术实现要素：4.本实用新型提供一种电芯及电池。本实用新型的电芯通过在包括正极极耳和负极极耳的电极组件的端面设置包括缺口的绝缘件，该绝缘件在避免极耳与电池壳体接触出现短路现象的基础上，还可使电解液从缺口渗透至电芯内部，有效提升电解液对电极组件的浸润程度，同时，电池在充放电和正常使用过程中，电芯内部产生的热量可通过缺口进行散热，提升电池的安全性能。5.本实用新型第一方面提供一种电芯，包括电极组件，所述电极组件的端面包括正极极耳和负极极耳，所述端面的周缘设置有绝缘件，所述绝缘件包括缺口。6.在一种可选的实施方式中，所述绝缘件还包括第一区，所述第一区的绝缘件设置于所述电极组件的外周壁上。7.在一种可选的实施方式中，所述缺口至少部分位于所述端面的周缘。8.在一种可选的实施方式中，所述缺口的数量为n个，n≥2，n个缺口沿周向方向间隔分布于所述端面的周缘。9.在一种可选的实施方式中，所述电极组件包括第一端面和第二端面，所述正极极耳和所述负极极耳分别设置于所述第一端面和所述第二端面；10.所述第一端面的周缘设置有正极极耳绝缘件，所述第二端面的周缘设置有负极极耳绝缘件。11.在一种可选的实施方式中，所述正极极耳绝缘件和所述负极极耳绝缘件一体成型。12.在一种可选的实施方式中，所述一体成型的正极极耳绝缘件和所述负极极耳绝缘件在所述第一端面的周缘、所述第二端面的周缘和电极组件的外周壁上均包括缺口。13.在一种可选的实施方式中，所述电极组件的外周壁上的缺口数目为m个，m≥2，m个缺口沿轴向方向和/或周向方向间隔分布于所述电极组件的外周壁上。14.在一种可选的实施方式中，沿所述端面的径向方向上，所述绝缘件依次包括靠近所述电极组件的外周壁的第一边缘和远离所述电极组件的外周壁的第二边缘，所述缺口与所述第一边缘的最小距离为1mm～10mm，所述缺口与所述第二边缘的最小距离为1mm～5mm。15.本实用新型第二方面提供一种电池，该电池包括本实用新型第一方面提供的电芯。16.本实用新型通过通过在包括正极极耳和负极极耳的电极组件的端面设置包括缺口的绝缘件，该绝缘件在避免极耳与电池壳体接触出现短路现象的基础上，还可使电解液从缺口渗透至电芯内部，有效提升电解液对电极组件的浸润程度，同时，电池在充放电和正常使用过程中，电芯内部产生的热量可通过缺口进行散热，提升电池的安全性能。附图说明17.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。18.图1为本实用新型一实施方式的电芯的结构示意图；19.图2为本实用新型一实施方式的第一绝缘件的结构示意图；20.图3为本实用新型又一实施方式的第一绝缘件的结构示意图；21.图4为本实用新型又一实施方式的电芯的局部结构示意图；22.图5为本实用新型再一实施方式的电芯的结构示意图。23.附图标记说明：24.100-电极组件；25.200-第一端面；26.300-第二端面；27.400-第一周缘；28.500-第二周缘；29.600-绝缘件；30.700-缺口；31.800-第一区；32.s1-第一边缘；33.s2-第二边缘。具体实施方式34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。35.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。36.通常情况下，电池包括壳体与电极组件，其中，壳体设置于电极组件的外周壁上，正极极耳和负极极耳通常分别设置在电极组件的两个端面或者全部设置于电极组件的同一个端面上，因此正极极耳和负极极耳可能会与位于电极组件的外周壁上的壳体接触发生短路现象。37.现有技术中通过用绝缘胶纸对端面的周缘进行包裹可以避免电池短路。然而电解液由电极组件的端面进入电芯极片之间也是电解液浸润电池的重要途径，当电极组件的端面部分被绝缘胶纸包括后，电解液的渗透性能和电池的散热性能会大幅减弱。38.本实用新型第一方面提供一种电芯，图1为本实用新型一实施方式的电芯的结构示意图，如图1所示，该电芯包括电极组件100，电极组件100的端面包括正极极耳和负极极耳(未图示)，端面的周缘设置有绝缘件600，绝缘件600包括缺口700。39.本实用新型通过设置缺口能够有效提升电解液在电极组件内部的浸润效率，并且电池工作过程中产生的热量可通过缺口进行散热，提升电池的安全性能。40.本实用新型对缺口700的形状不作特别限定，圆形、三角形、方形和梯形均可。41.图2为本实用新型一实施方式的绝缘件的结构示意图，如图2所示，缺口700的形状为圆形。42.图3为本实用新型又一实施方式的绝缘件的结构示意图，如图3所示，缺口700的形状为方形。43.本实用新型的电芯非常适用于圆柱形电池，圆柱形电池一般为全极耳设计，位于端面周缘的极耳有极大的可能性会与壳体接触发生短路，此时位于周缘的绝缘件可避免短路现象的出现。44.如图1所示，电极组件100包括第一端面200和第二端面300，正极极耳和负极极耳可均设置于任一端面上，也可以将正极极耳和负极极耳分别设置于第一端面200和第二端面300上。45.其中，第一端面200的周缘为第一周缘400，第二端面300的周缘为第二周缘500。46.当正极极耳和负极极耳均设置于第一端面200和第二端面300中的任一端面时，在正极极耳和负极极耳所在的端面的周缘设置绝缘件600即可，另一端面可不设置绝缘件600。47.当正极极耳设置于第一端面200，负极极耳设置于第二端面300时，第一周缘400设置有正极极耳绝缘件600，第二周缘500设置有负极极耳绝缘件600。48.可以理解的是，为避免正极极耳与负极极耳通过缺口700与电池壳体接触发生短路，可使缺口700的边缘与绝缘件600的边缘留有间距，这样设置不仅能够保证安全性能，也能够使绝缘件600与其所在的周缘区域具有更好的粘接效果。49.本实用新型的电极组件100由正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间隔膜共同卷绕形成，其中，正极片具有第一未涂覆区，第一未涂覆区用于设置正极极耳；负极片具有第二未涂覆区，第二未涂覆区用于设置负极极耳。50.图4为本实用新型又一实施方式的电芯的局部结构示意图，如图4所示，绝缘件600还包括第一区800，第一区800的绝缘件设置于电极组件100的外周壁上，并与第一端面200上的绝缘件一体成型。51.在电极组件100的最外周通常是隔膜，隔膜在靠近电极组件100的第一端面200和第二端面300的边缘处容易打皱，打皱后暴露出的负极片或正极片在接触到电池外壳后也会存在短路的可能性，因此当绝缘件600通过第一区800延伸至电极组件100的外周壁上时，能够避免隔膜打皱，进一步增强电池的安全性能。52.在制备具有图4所示结构的电芯时，可以先将绝缘件600沿着周向方向包裹于电极组件100的外周壁上，包裹完成后，将绝缘件600朝向电极组件100的端面进行折弯，使绝缘件600贴合于端面上的周缘区域，即可完成绝缘件的设置。53.在上述制备过程中，由于缺口700的存在，绝缘件600在折弯过程中的应力会大幅减小，不仅可以防止绝缘件600折弯后反弹，还能够保证绝缘件600折弯后与端面具有良好的贴合效果。54.当电芯具有如图4所示的结构时，为保证电芯从端面方向向电池内部浸润，应当保证缺口700至少部分位于端面的周缘上。55.进一步的，如图1和图4所示，缺口700的数量为n个，n≥2，n个缺口沿周向方向间隔分布于端面的周缘。这样能够保证电解液浸润的均匀性和电芯散热的均匀性，避免局部地区浸润或者散热不利现象的出现。56.具有图4所示结构的电芯，沿电极组件100的外周壁的轴向方向，第一区800的宽度与电极组件100的高度之比为(1:100)～(1:1)。57.当第一区800的宽度与电极组件100的高度之比为1:1时，位于电极组件100外周壁上的绝缘件也同样设置有缺口700。可以理解的是，第一区800的宽度与电极组件100的高度之比为1:1时，此时绝缘件完全覆盖在了电极组件100的外周壁上，此时电解液难以通过电极组件外周壁上的隔膜向电芯内部浸润，同时电池散热效果也会变差，设置缺口可以改善电解液的浸润和散热的效果。58.进一步的，位于端面上的绝缘件600在端面上的径向宽度与位于第一区800上的绝缘件600沿电极组件100轴向的宽度之和为8～40mm。59.图5为本实用新型再一实施方式的电芯的结构示意图，如图5所示，第一周缘400设置有正极极耳绝缘件600，第二周缘500设置有负极极耳绝缘件600，正极极耳绝缘件600和负极极耳绝缘件600一体成型。60.使正极极耳绝缘件600和负极极耳绝缘件600一体成型能够保证电池的一致性和绝缘件设置的便携性。61.同样的，具有图5所示结构的电芯在制备时，可以先将绝缘件600沿着周向方向包裹于电极组件100上，包裹完成后，再将绝缘件600分别朝向电极组件100的第一端面200和第二端面300进行折弯，使绝缘件600分别贴合于第一周缘400和第二周缘500。62.进一步的，具有图5所示结构的电芯，为保证电芯具有更好的浸润性能和散热性能，可使一体成型的绝缘件600在第一端面200的周缘、第二端面300的周缘和电极组件100的外周壁上均设置有缺口700。63.进一步的，当一体成型的绝缘件600在第一端面200的周缘、第二端面300的周缘和电极组件100的外周壁上均设置有缺口700时，第一端面200和第二端面300上的绝缘件600包括n个缺口700，n≥2，n个缺口700在沿周向方向在第一周缘400和第二周缘500上间隔分布；和/或，电极组件100的外周壁上的绝缘件600包括m个缺口，m≥2，m个缺口沿轴向方向和/或周向方向间隔分布于电极组件100的外周壁上。64.进一步的，参考图2，沿端面的径向方向上，绝缘件600依次包括靠近电极组件外周壁的第一边缘s1和远离电极组件外周壁的第二边缘s2，其中，缺口700与第一边缘s1的最小距离为l1，l1的取值可以为1mm～10mm，缺口700与第二边缘s2的最小距离为l2，l2的取值可以为1mm～5mm。65.本实用新型对绝缘件600的材质也不作特别限定，只要能够实现壳体与极耳的绝缘即可。66.本实用新型的绝缘件600可以选用本领域常规使用的绝缘胶纸，其中，绝缘胶纸的材质可以选自聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙烯醇、环氧树脂、有机硅胶及其衍生物、聚苯基硫醚中的一种或多种。67.可以理解的是，绝缘件600太薄或太厚均对电芯不利，绝缘件600太薄使，将不能获得良好的绝缘效果，绝缘件600太厚时，将不利于电芯的能量密度，为兼顾能量密度和绝缘效果，可以将绝缘件的厚度设置在10μm～100μm范围内。68.此外，绝缘件600的长度至少应该与电极组件100的外周周长相等。为进一步保证绝缘件600的绝缘效果，可使绝缘件600的长度略大于电极组件100的外周周长，具体的，可设置绝缘件600的长度为电极组件100周长的1.2～2倍。69.同样的，第一周缘400和第二周缘500占其相对应端面的面积过大或过小都不利于使电芯兼顾良好的安全性能和浸润性能，因此，较为合适的，在分别沿第一端面200和第二端面300的径向方向上，控制第一周缘400的宽度与第一端面200的半径之比为(1:10)～(1:2)，控制第二周缘500的宽度与第二端面300的半径之比为(1:10)～(1:2)，有利于兼顾电芯的安全性能和浸润性能。70.本实用新型第二方面还提供一种电池，包括本实用新型第一方面提供的电芯。除电芯外，本实用新型的电池还包括壳体，将电芯容纳于壳体内，再注入电解液即可得到电池。本实用新型的电池具有浸润效率高且不易短路，因此具有良好的循环性能和安全性能。71.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。72.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。73.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当的情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。









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