一种圆柱电池双卷芯结构

技术领域

本发明涉及锂电池制备技术领域，尤其涉及一种圆柱电池双卷芯结构。

背景技术

目前传统的圆柱电池多采用单卷芯结构，但随着对单体锂电池能量密度要求的提升，如果仍采用传统的单卷芯进行并联配对，则需要较多的结构件实现连接，不仅结构复杂、制造成本高，而且也会导致装配效率及合格率低下，过多的结构件还会影响圆柱电池的能量密度。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种圆柱电池双卷芯结构，在卷芯成型阶段即可得到双卷芯结构，提升了圆柱电池的能量密度。

本发明提出的一种圆柱电池双卷芯结构，包括正极片、负极片和隔膜，正极片为正极耳与单正极极片连接得到，负极片为负极耳双向分别连接单负极极片得到，按照从上往下的顺序进行排列，将正极片、隔膜、负极片、隔膜堆叠在一起后得到第一堆叠体，将所述第一堆叠体沿设定方向旋转得到卷芯本体。

进一步地，所述正极耳和负极耳为连续的极耳，正极片的宽度为S，隔膜的宽度为Q，单负极极片的宽度为M，单正极极片的宽度为N，S＞Q＞M＞N。

进一步地，所述第一堆叠体包括两条正极片、两条隔膜和一条负极片，两条正极片分别与单负极极片贴附设置，其中一个隔膜贴附设置于正极片和负极片之间，另一个隔膜贴附设置于负极片的另一侧，正极耳远离负极耳设置，通过第一堆叠体得到的卷芯本体中两端为向外伸出的正极耳，中间为负极耳。

进一步地，双卷芯结构还包括支撑组件，支撑组件设置于第一堆叠体上，支撑组件包括支撑圆盘，支撑圆盘的轴线与第一堆叠体的卷绕轴线平行设置，且支撑圆盘的外周在第一堆叠体卷绕过程与负极耳贴附设置。

进一步地，所述支撑盘上开设有中心孔和通孔。

进一步地，卷芯本体两端分别向外延伸设置正极耳，正极耳上套设有正极连接件，正极连接件的外周边沿包覆设置有绝缘胶带。

进一步地，所述正极连接件包括集流盘、凸台、极柱、绝缘件，凸台与集流盘固定连接，绝缘件和极柱套设在凸台上，绝缘件的一端与集流盘贴附设置、另一端与凸台嵌套设置。

进一步地，所述正极连接件还包括扣合件，扣合件嵌套设置于绝缘件上开设的凹槽中，集流盘上开设有集流孔，集流孔与通孔对应设置。

进一步地，双卷芯结构还包括壳体和盖板，两端连接正极连接件的卷芯本体插入两端开口的壳体中设置，两端的极柱穿出壳体的两端设置；盖板上开设有配合孔，盖板通过配合孔扣合在扣合件上，盖板与壳体的端口固定连接。

进一步地，所述正极耳和负极耳为间断设置，彼此正极耳之间的间隔沿第一堆叠体的卷绕方向逐渐增大，彼此负极耳之间的间隔沿第一堆叠体的卷绕方向逐渐增大。

本发明提供的一种圆柱电池双卷芯结构的优点在于：本发明结构中提供的一种圆柱电池双卷芯结构，在卷芯成型阶段即可得到双卷芯结构，正极耳位于壳体两端，通过对壳体滚槽或者激光焊接来实现负极耳与壳体导通，相较于传统单卷芯结构而言，更容易实现双卷芯的并联制造；本发明的卷芯装配方案流程简单，所需结构件较少，不仅能够提高装配效率、合格率，而且能够提升圆柱电池的能量密度；采用滚槽结构将负极耳与壳体的内壁进行导通。

附图说明

图1是实施例一中负极片、正极片的结构示意图；

图2是实施例一中卷芯本体结构的正视图；

图3是实施例一中卷芯本体结构的三维示意图；

图4是图3中的A-A的剖视图；

图5是支撑组件的结构示意图；

图6是实施例一中正极连接件焊接完成后的示意图；

图7是正极连接件的结构示意图；

图8是图7中的B-B的剖视图；

图9是实施例一中卷芯本体塞入壳体后的正视图；

图10是实施例一中卷芯本体塞入壳体后的三维示意图；

图11是实施例一中壳体完成滚槽后的正视图；

图12是图11中的C-C的剖视图；

图13是实施例一中完成盖板焊接后的示意图；

图14是实施例一中盖板的结构示意图；

图15是图13中的D-D的剖视图；

图16是实施例二中负极片、正极片的结构示意图；

图17是实施例二中卷芯结构的正视图；

图18是实施例二中卷芯结构的三维示意图；

其中，10-负极片，20-正极片，30-支撑组件，40-正极连接件，5-绝缘胶带，60-壳体，70-盖板，80-卷芯本体，101-单负极极片，102-负极耳，201-单正极极片，202-正极耳，301-中心孔，302-通孔，303-支撑圆盘，401-集流盘，402-凸台，403-绝缘件，404-极柱，405-扣合件，406-焊印，701-配合孔。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如图1至18所示，本发明提出的一种圆柱电池双卷芯结构，包括正极片20、负极片10和隔膜，负极片10为负极耳102双向分别连接单负极极片101得到，正极片20为正极耳202与单正极极片201连接得到按照从上往下的顺序进行排列，将正极片20、隔膜、负极片10、隔膜堆叠在一起后得到第一堆叠体，将所述第一堆叠体沿设定方向旋转得到卷芯本体80。

负极片10是由均匀涂覆在铜箔上的负极活性材料101经烘干、辊压后制得的，而未经涂覆的区域将作为负极耳102；正极片20是由均匀涂覆在铝箔上的正极活性材料201经烘干、辊压后制得的，而未经涂覆的区域将作为正极耳202；负极片10是由通过负极耳102相连的两个单极片构成的，将负极活性材料101的区域作为单负极极片101，将正极活性材料201的区域作为单正极极片201。

针对单个卷芯而言，正极耳20和负极耳10的可以为连续的(如图1所示)，也可以为间隔设置的(如图17所示)，当为间隔设置，彼此正极耳202之间的间隔沿第一堆叠体的卷绕方向逐渐增大，彼此负极耳102之间的间隔沿第一堆叠体的卷绕方向逐渐增大，以使得正极耳202和负极耳102在卷绕过程中，可以对应堆叠设置。

本文以正极耳20和负极耳10的可以为连续的来具体说明，间隔设置的可以直接参考连续设置。

实施例一，如图1所示，正极片20的宽度为S，隔膜的宽度为Q，单负极极片101的宽度为M，单正极极片201的宽度为N，为了保证正极活性材料201充分完成电化学反应，设定S＞Q＞M＞N。

对隔膜进行特别说明：如图2和3所示，第一堆叠体包括两条正极片20、两条隔膜和一条负极片10，两条正极片20分别与单负极极片101贴附设置，其中一个隔膜贴附设置于正极片20和负极片10之间，另一个隔膜贴附设置于负极片10的另一侧，正极耳202远离负极耳102设置，通过第一堆叠体得到的卷芯本体80中两端为向外伸出的正极耳202，中间为负极耳102；由于正极片20为两个，因而在与正极片20贴附的隔膜被分割成两个，被分割后的隔膜分别与负极片10的单负极极片101贴附以及正极片20的单正极极片201贴附设置，将正极耳202和负极耳102在卷绕过程中可以堆叠连接。

如图4和5所示，负极耳102设置于卷芯本体80的中间位置，为了提高负极耳102在卷绕过程中的能够相互挤压在一起，双卷芯结构还包括支撑组件30，支撑组件30设置于第一堆叠体上，支撑组件30包括支撑圆盘303，支撑圆盘303的轴线与第一堆叠体的卷绕轴线平行设置，且支撑圆盘303的外周在第一堆叠体卷绕过程与负极耳102贴附设置。将支撑组件30放置在由正极片20、隔膜、负极片10、隔膜形成的堆叠体上，然后将上述五者同时沿顺时针旋转得到卷芯本体80，此时的负极耳102位于卷芯本体80的中部，而正极耳202则分别位于卷芯本体80的两端，其中，支撑组件30的材质可以是金属，优选为铜；但也可以采用非金属材质，本实施例不限定支撑件30的具体材质。支撑组件30上开设有中心孔301和通孔302，中心孔301起到减轻重量的作用，而通孔302是为了便于电解液的自由流通。

如图6所示，按照第一堆叠体的排布，在第一堆叠体卷绕形成卷绕本体80后，卷芯本体80两端分别向外延伸设置正极耳202，正极耳202上套设有正极连接件40，集流盘401紧贴在预先整形后的正极耳202的表面，然后通过激光将两者焊接在一起，如图6所示的焊印406，最后再在集流盘401的边缘处包覆绝缘胶带50，防止后续入壳后集流盘401接触壳体；正极耳202可以通过机械揉平、超声波揉平等方式进行预先整形，本实施例不限定正极耳202的具体整形方式。

如图7和8所示，正极连接件40包括集流盘401、凸台402、绝缘件403、极柱404和扣合件405，凸台402与集流盘401固定连接，绝缘件403和极柱404套设在凸台402上，极柱404与凸台402通过激光焊接在一起，绝缘件403的一端与集流盘401贴附设置、另一端与凸台402嵌套设置，扣合件405嵌套设置于绝缘件403上开设的凹槽中。集流盘401、凸台402、极柱404的材质均为铝，扣合件405的材质为钢，绝缘件403为非金属的绝缘材料。

另外，集流盘401上开设有集流孔406，集流孔406与通孔302对应设置，目的是便于电解液的自由流通。

如图9和10所示，卷芯本体80通过上述在两端设置正极连接件40后插入壳体60中设置，两端的极柱404穿出壳体60的两端设置。图9和图10所示，壳体60为两端开口的薄壁结构，壳体60的材质为钢，在图10的基础上，为了让负极耳102与壳体60实现导通，如图11和12所示，将壳体60进行滚槽处理，可以将负极耳102紧贴在壳体60内壁上。

如图13至15所示，将盖板70上的配合孔701扣合在扣合件405上，并通过激光将两者焊接在一起。最后再通过激光将盖板70与壳体60的端口焊接在一起。盖板70的材质为钢，且在盖板70上还开设有注液孔、防爆阀。

作为实施例二：如图16所示，负极片10、正极片20的结构示意图，相较于实施例一而言，实施例二中负极片10中的负极耳102不是连续的一段铜箔，而是彼此之间存在间隔，且彼此之间的间隔沿卷绕方向是逐渐增大的；实施例二中正极片20中的正极耳202不是连续的一段铝箔，而是彼此之间存在间隔，且彼此之间的间隔沿卷绕方向是逐渐增大的。此时的负极耳102、正极耳202采用了多极耳结构。

图17、图18示出了本发明实施例二中卷芯结构的示意图，负极耳102在支撑组件30的作用下相互挤压在一起，而正极耳202相互堆叠并压合在卷芯本体80的端面上。

实施例二设置的正极连接件40、绝缘胶带50、壳体60和盖板70等可以参考实施例一，实施例二和实施例的区别点在与负极耳102和正极耳202是否为连续极耳，其他结构是适应性一致的。

值得注意的是：

实施例一中负极耳102、正极耳202均采用了连续极耳结构，而实施例二中负极耳102、正极耳202均采用了多极耳结构，本发明不限定具体的极耳结构形式，针对单个卷芯而言，负极耳102可以是连续极耳或者多极耳，正极耳202可以是连续极耳或者多极耳。

实施例一中采用滚槽结构将负极耳102与壳体60的内壁进行导通，也可以通过激光穿透焊接的方式将两者导通。

实施例一中由于采用了滚槽结构，因此为保证强度，壳体60的材质为钢，对应盖板70的材质也为钢；若采用激光穿透焊接的方式，则壳体60的材质可以为铝，对应盖板70的材质也可以为铝。

因而本实施例具有以下优点：在卷芯成型阶段即可得到双卷芯结构，正极耳位于壳体两端，通过对壳体滚槽或者激光焊接来实现负极耳与壳体导通，相较于传统单卷芯结构而言，更容易实现双卷芯的并联制造；本发明的卷芯装配方案流程简单，所需结构件较少，不仅能够提高装配效率、合格率，而且能够提升圆柱电池的能量密度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。