一种方形卷芯电池结构

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种方形卷芯电池结构。

背景技术

随着储能电芯的发展，更低的度电成本、更长的循环寿命和更高的安全性能的“更大”电芯容量电池越来越受到人们的关注，大电芯容量的需求也越来越大，原因主要如下：(1)相同容量下，电芯数量减少、PACK零部件减少，成本能够进一步优化；(2)大电芯在后端集成领域，装配工艺简化度高；(3)串并联电芯的数量减少，BMS的数据采集和监控精度能够实现提升。但是，随着储能的快速发展，对大电芯性能的要求也越来越高。

目前，对于300AH以上大容量的方形卷绕锂电池结构，常通过改变集流体中电流流动路径、增加极耳载流面积的方式提高电池的倍率，常见的方式为通过全极耳设计或多极耳设计方案实现。全极耳方案的组装焊接工艺更简单，但是，正负极耳在电芯的两端，需要两个盖板，焊接工序复杂，且PACK组装工艺复杂。此外，大容量多极耳方案存在极耳电流分布不均匀的问题，进而影响电池的性能，很难满足实际使用的需要。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种方形卷芯电池结构，旨在解决现有卷芯电池零部件多、内阻高、极片电流分布不均匀、充放电过程中产热高、组装工艺复杂等技术问题。本申请结构同侧出极耳，能够简化PACK结构，且电芯内阻低，极片电流分布均匀，产热低，适合大电流的充放电及快充快放。

为实现上述目的，本发明实施例提出如下技术方案：

一种方形卷芯电池结构，包括至少一个卷芯单元、正极连接片和负极连接片；所述卷芯单元由若干正极片和若干负极片卷绕得到，所述正极片与所述负极片之间设置有隔膜；所述正极片的一侧设置有多个正极耳，所述负极片的一侧设置有多个负极耳；若干所述正极片与若干所述负极片叠放卷绕时，多个所述正极耳与多个所述负极耳位于同一侧，且所述正极耳与所述负极耳交替设置；

若干所述正极片上处于相同位置的所述正极耳组成正极耳组，所述正极耳组与所述正极连接片连接；若干所述负极片上处于相同位置的所述负极耳组成负极耳组；所述负极耳组与所述负极连接片连接。

作为优选的实施方式，多个所述正极耳等间距设置，多个所述负极耳等间距设置；相邻两个所述正极耳的距离与相邻两个所述负极耳的距离相等。这样，能够改变集流体中电流流动路径，使得极片的电流分布均匀。

作为优选的实施方式，所述正极耳组设置有多个，所述负极耳组设置有多个；所述正极耳组与所述负极耳组交替设置，且所述正极耳组与所述负极耳组处于同一平面上。这样，能够简化零部件之间的连接，有效节约空间，可以在不改变传统盖板结构的前提下，便于卷芯单元、正极连接片、负极连接片之间的稳定连接，使得采用传统盖板结构即可将本申请结构组装成电池结构。

作为优选的实施方式，所述正极耳组和所述负极耳组呈直线排列设置，且所述正极耳组的高度与所述负极耳组的高度相同。

作为优选的实施方式，若干所述正极片上处于相同位置的所述正极耳相互连接组成正极耳组；若干所述负极片上处于相同位置的所述负极耳相互连接组成负极耳组。

作为优选的实施方式，所述正极连接片包括正极连接片本体、正极柱连接部和多个正极耳连接部；多个所述正极耳连接部对称设置于所述正极连接片本体的两侧；所述正极柱连接部设置于所述正极连接片本体的一端；所述正极耳连接部与所述正极耳组连接。

作为优选的实施方式，所述正极耳连接部与所述正极耳组一一对应设置；且所述正极耳连接部与所述正极耳组相适配设置。

作为优选的实施方式，所述负极连接片包括负极连接片本体、负极柱连接部和多个负极耳连接部；多个所述负极耳连接部对称设置于所述负极连接片本体的两侧；所述负极柱连接部设置于所述负极连接片本体的一端；所述负极耳连接部与所述负极耳组连接。

作为优选的实施方式，所述负极耳连接部与所述负极耳组一一对应设置；且所述负极耳连接部与所述负极耳组相适配设置。

作为优选的实施方式，所述方形卷芯电池结构还包括盖板；所述盖板的一端与所述正极柱连接部连接，所述盖板的另一端与所述负极柱连接部连接。

作为优选的实施方式，所述盖板包括顶盖片、正极柱组件、负极柱组件和下塑胶片；所述顶盖片抵接于所述下塑胶片上；所述正极柱组件和所述负极柱组件分别设置于所述顶盖片的两端；所述下塑胶片与所述卷芯单元抵接；所述正极柱组件与所述正极柱连接部连接；所述负极柱组件与所述负极柱连接部连接。

作为优选的实施方式，所述正极柱组件的正极柱与所述正极柱连接部连接；所述负极柱组件的负极柱与所述负极柱连接部连接。

作为优选的实施方式，所述方形卷芯电池结构的单体容量＞300AH。

作为优选的实施方式，所述方形卷芯电池结构为壳体电池结构；所述壳体电池结构为锂离子电池结构或钠离子电池结构。

本发明所达到的有益效果：本申请通过在卷芯单元的同侧设置多个正极耳组和多个负极耳组，使正极耳组与负极耳组交替设置，在有效提高卷芯单元过电流能力的同时，能够改善卷芯单元的导热和散热效果，进而有效降低卷芯单元的发热量，从而有效提高大容量卷芯单元的循环使用寿命。通过在正极片上设置多个正极耳、在负极片上设置多个负极耳，能够使极片的电流和卷芯单元内部的热量均匀分布，并能够有效降低卷芯单元内阻和充放电过程中的产热量。本申请结构简单，性能可靠，加工工艺简单，特别适合用于大容量单体卷芯电池，可以进行电流充放电及快充快放。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例方形卷芯电池结构的爆炸结构示意图；

图2为图1的方形卷芯电池结构的卷芯单元处于卷绕状态的结构示意图；

图3为图1的方形卷芯电池结构的卷芯单元的结构示意图；

图4为图1的方形卷芯电池结构的整体结构的爆炸结构示意图；

图5为图2的卷芯单元的正极片的结构示意图；

图6为图2的卷芯单元的负极片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在本申请实施例的方形卷芯电池结构中，卷芯单元的数量可以根据实际使用需要进行设置，可以设置为一个，也可以设置为两个，或者设置为三个，或者设置为四个甚至设置为更多个。

当卷芯单元设置有多个时，多个卷芯单元共用一个正极连接片和一个负极连接片即可，正极耳连接部的数量根据所有卷芯单元的正极耳组的数量进行设置(一般正极耳连接部的数量大于或等于(优选等于)正极耳组的数量)；负极耳连接部的数量根据所有卷芯单元的负极耳组的数量进行设置(一般负极耳连接部的数量大于或等于(优选等于)负极耳组的数量)。

具体的，在本实施例中，以设置有两个卷芯单元的方形卷芯电池结构为例对方形卷芯电池结构进行详细说明。

为实现上述目的，如图1至图6所示，本发明实施例提供一种方形卷芯电池结构，包括两个卷芯单元10(两个卷芯单元10对称设置)、正极连接片20和负极连接片30；每个所述卷芯单元10由若干正极片11和若干负极片12卷绕得到，所述正极片11与所述负极片12之间设置有隔膜13；所述正极片11的一侧设置有多个正极耳111，所述负极片12的一侧设置有多个负极耳121；若干所述正极片11与若干所述负极片12叠放卷绕时，多个所述正极耳111与多个所述负极耳121位于同一侧，且所述正极耳111与所述负极耳121交替设置；

若干所述正极片11上处于相同位置的所述正极耳111组成正极耳组A，所述正极耳组A与所述正极连接片20连接；若干所述负极片12上处于相同位置的所述负极耳121组成负极耳组B；所述负极耳组B与所述负极连接片30连接。

作为优选的实施方式，多个所述正极耳111等间距设置，多个所述负极耳121等间距设置；相邻两个所述正极耳111的距离与相邻两个所述负极耳121的距离相等。这样，能够改变集流体中电流流动路径，使得极片的电流分布均匀。

作为优选的实施方式，所述正极耳组A设置有多个，所述负极耳组B设置有多个；所述正极耳组A与所述负极耳组B交替设置，且所述正极耳组A与所述负极耳组B处于同一平面上。这样，能够简化零部件之间的连接，有效节约空间，可以在不改变传统盖板结构的前提下，便于卷芯单元10、正极连接片20、负极连接片30之间的稳定连接，使得采用传统盖板结构即可将本申请结构组装成电池结构。

作为优选的实施方式，所述正极耳组A和所述负极耳组B呈直线排列设置，且所述正极耳组A的高度与所述负极耳组B的高度相同。这样，能够改变集流体中电流流动路径，使得极片的电流分布均匀；同时，能够简化有效节约空间，可以在不改变传统盖板结构的前提下，便于卷芯单元10、正极连接片20、负极连接片30之间的稳定连接。

作为优选的实施方式，若干所述正极片11上处于相同位置的所述正极耳111相互连接组成正极耳组A；若干所述负极片12上处于相同位置的所述负极耳121相互连接组成负极耳组B。

以若干正极片(规格大小相同，叠放位置相同)上处于位置X的正极耳为例，处于相同位置的正极耳指的是每个正极片上设置在位置X的正极耳。

作为优选的实施方式，所述正极连接片20包括正极连接片本体21、正极柱连接部22和多个正极耳连接部23；多个所述正极耳连接部23对称设置于所述正极连接片本体21的两侧；所述正极柱连接部22设置于所述正极连接片本体21的一端；所述正极耳连接部23与所述正极耳组A连接。

作为优选的实施方式，所述正极耳连接部23与所述正极耳组A一一对应设置(即正极耳连接部23的设置数量、位置均与正极耳组A的设置数量、位置相对应。)；且所述正极耳连接部23与所述正极耳组A相适配设置(即正极耳连接部23的设置大小、形状均与正极耳组A的设置大小、形状相适配。)。

作为优选的实施方式，所述负极连接片30包括负极连接片本体31、负极柱连接部32和多个负极耳连接部33；多个所述负极耳连接部33对称设置于所述负极连接片本体31的两侧；所述负极柱连接部32设置于所述负极连接片本体31的一端；所述负极耳连接部33与所述负极耳组B连接。

作为优选的实施方式，所述负极耳连接部33与所述负极耳组B一一对应设置(即负极耳连接部33的设置数量、位置均与负极耳组B的设置数量、位置相对应。)；且所述负极耳连接部33与所述负极耳组B相适配设置(即负极耳连接部33的设置大小、形状均与负极耳组B的设置大小、形状相适配。)。

在本实施例中，两个卷芯单元对称设置在所述正极连接片20(所述负极连接片30)的两侧，正极连接片20和负极连接片30可以采用相似的结构。正极耳111和负极耳121的数量可以根据实际使用需要进行设置，可以设置为两个，或者设置为三个，或者设置为四个甚至更多个。具体的，在本实施例中，每个正极片的正极耳111和每个负极片的负极耳121的数量均为三个。

在本实施例中，正极连接片20设置于负极连接片30的上方，且正极连接片20与负极连接片30之间设置有间隙；处于与所述正极连接片20重叠位置内的负极连接片30的负极耳连接部33通过弧部连接于负极连接片30的负极连接片本体31的侧面。这样，通过设置弧部，并控制正极耳组A的高度与所述负极耳组B的高度相同，能够很好的保证正极连接片20与负极连接片30之间存在固定的间隙，保证正极连接片20与负极连接片30之间的绝缘性；同时，可以在不改变传统盖板结构的前提下，便于卷芯单元10、正极连接片20、负极连接片30之间的稳定连接。作为优选的实施方式，所述方形卷芯电池结构还包括盖板40；所述盖板40的一端与所述正极柱连接部22连接，所述盖板40的另一端与所述负极柱连接部32连接。

作为优选的实施方式，如图4所示，所述盖板40包括顶盖片41、正极柱组件42、负极柱组件43和下塑胶片44；所述顶盖片41抵接于所述下塑胶片44上；所述正极柱组件42和所述负极柱组件43分别设置于所述顶盖片41的两端；所述下塑胶片44与所述卷芯单元10抵接；所述正极柱组件42与所述正极柱连接部22连接；所述负极柱组件43与所述负极柱连接部32连接。

作为优选的实施方式，所述正极柱组件42的正极柱(图中未标识)与所述正极柱连接部22连接；所述负极柱组件43的负极柱(图中未标识)与所述负极柱连接部32连接。

作为优选的实施方式，所述方形卷芯电池结构的单体容量＞300AH。

作为优选的实施方式，所述方形卷芯电池结构为壳体电池结构；所述壳体电池结构为锂离子电池结构或钠离子电池结构。

本发明所达到的有益效果：本申请通过在卷芯单元10的同侧设置多个正极耳组A和多个负极耳组B，使正极耳组A与负极耳组B交替设置，在有效提高卷芯单元10过电流能力的同时，能够改善卷芯单元10的导热和散热效果，进而有效降低卷芯单元10的发热量，从而有效提高大容量卷芯单元的循环使用寿命。通过在正极片上设置多个正极耳、在负极片上设置多个负极耳，能够使极片的电流和卷芯单元内部的热量均匀分布，并能够有效降低卷芯单元内阻和充放电过程中的产热量。本申请结构简单，性能可靠，加工工艺简单，特别适合用于大容量单体卷芯电池，可以进行电流充放电及快充快放。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。