本實(shí)用新型屬于二次電池領(lǐng)域，尤其涉及一種二次電池卷繞式電芯。

背景技術(shù)：

在二次電池制造中，成本壓力越來越大，為了降低二次電池成本，大容量電池是一個(gè)最現(xiàn)實(shí)的選擇，但考慮到電池包組裝的兼容性，二次電池設(shè)計(jì)時(shí)只能通過增加電芯卷繞圈數(shù)來增加二次電池的厚度。

另一方面，為了確保二次電池有良好的倍率性能，其電芯通常采用多極耳結(jié)構(gòu)。由于多數(shù)卷繞式電芯大多是使用模切集流體作為極耳，因此需要提前設(shè)計(jì)好極耳間距。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往因?yàn)楹穸瓤刂破疃鴮?dǎo)致極耳不能按照設(shè)計(jì)要求對(duì)齊，也就是發(fā)生極耳錯(cuò)位；隨著卷繞圈數(shù)的增加，極耳錯(cuò)位距離會(huì)越來越大。當(dāng)極耳錯(cuò)位距離超出設(shè)計(jì)規(guī)格時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致焊接時(shí)錯(cuò)位部分的極耳出現(xiàn)漏焊，導(dǎo)致電池容量低或容易短路。因此，極耳錯(cuò)位問題已經(jīng)成為限制電芯卷繞圈數(shù)增加的瓶頸。

例如，某一卷繞式電芯的設(shè)計(jì)卷繞圈數(shù)是29圈，但實(shí)際生產(chǎn)時(shí)在卷繞圈數(shù)為22圈時(shí)，極耳錯(cuò)位距離就達(dá)到了設(shè)計(jì)極限，如果繼續(xù)卷繞，極耳錯(cuò)位距離將會(huì)超出設(shè)計(jì)規(guī)格，進(jìn)而導(dǎo)致上述后果。此時(shí)，顯然不能繼續(xù)卷繞，只能考慮將一個(gè)卷繞式電芯拆分設(shè)計(jì)成兩個(gè)層數(shù)較少的電芯，如將設(shè)計(jì)卷繞圈數(shù)為29圈的一個(gè)電芯拆分設(shè)計(jì)為卷繞圈數(shù)分別為15圈、14圈的兩個(gè)電芯。拆分設(shè)計(jì)雖然能確保極耳錯(cuò)位距離不超過設(shè)計(jì)規(guī)格，但是卻會(huì)導(dǎo)致電芯的能量密度降低，同時(shí)卷繞效率也將降低，導(dǎo)致制造成本大幅增加。

有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述技術(shù)問題的二次電池卷繞式電芯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于：提供一種極耳錯(cuò)位距離可控的二次電池卷繞式電芯，以避免極耳錯(cuò)位對(duì)電芯卷繞圈數(shù)的限制。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種二次電池卷繞式電芯，其包括陰極片、陽極片和隔膜，陰極片和陽極片層疊后卷繞，隔膜間隔于相鄰的陰極片和陽極片之間；所述陰極片和陽極片中的至少一種極片為非連續(xù)卷繞結(jié)構(gòu)；非連續(xù)卷繞的極片在卷繞方向上斷開為至少兩段，極片斷開位置的兩個(gè)端部彼此分離一段距離或是彼此重疊一定長(zhǎng)度。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述非連續(xù)卷繞的極片斷開位置為重疊結(jié)構(gòu)時(shí)，極片重疊長(zhǎng)度為3mm～50mm。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述非連續(xù)卷繞的極片為陰極片、且斷開位置為分離結(jié)構(gòu)時(shí)，極片分離距離為3mm～100mm。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述陰極片和陽極片的斷開位置均為分離結(jié)構(gòu)時(shí)，陰極片的分離距離比陽極片的分離距離長(zhǎng)3mm～50mm。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述非連續(xù)卷繞的極片為陽極片、且斷開位置為分離結(jié)構(gòu)時(shí)，與陽極片的分離區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰陰極片上貼有保護(hù)膠。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述非連續(xù)卷繞的極片為陽極片、且斷開位置為分離結(jié)構(gòu)時(shí)，與陽極片的分離區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰陰極片朝向陽極片分離區(qū)域的一面設(shè)置一段未涂覆陰極膜片的陰極空白集流體。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述保護(hù)膠或陰極空白集流體的長(zhǎng)度大于陽極片的分離距離而覆蓋住陽極片的全部分離區(qū)域。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述保護(hù)膠或陰極空白集流體的長(zhǎng)度比陽極片的分離距離長(zhǎng)3mm～15mm。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述保護(hù)膠或陰極空白集流體的長(zhǎng)度為10mm～110mm。

作為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的一種改進(jìn)，所述非連續(xù)卷繞的極片的斷開位置位于自內(nèi)向外數(shù)的第2～N-1圈的任何位置，其中N為電芯中對(duì)應(yīng)極片的總卷繞圈數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯通過對(duì)至少一種極片進(jìn)行非連續(xù)卷繞，有效地解決了因極片厚度偏差導(dǎo)致的極耳錯(cuò)位超標(biāo)，通過斷開位置的分離或重疊對(duì)極耳錯(cuò)位進(jìn)行了校正，確保了極耳錯(cuò)位合格，達(dá)到了增加電芯卷繞圈數(shù)的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本實(shí)用新型，并不是為了限定本實(shí)用新型。

常規(guī)卷繞的二次電池卷繞式電芯每個(gè)極片都只有一次插入和一次切斷，為了達(dá)到改善極耳錯(cuò)位的目的，本實(shí)用新型創(chuàng)造性地將單個(gè)卷繞式電芯的一種或兩種極片的卷繞過程改為一次以上的插入和切斷，使得極片成為在卷繞方向上斷開為至少兩段的非連續(xù)卷繞結(jié)構(gòu)，通過將極片斷開位置的兩個(gè)端部彼此分離一段距離或是彼此重疊一定長(zhǎng)度，來改善該極片極耳的錯(cuò)位情況。易于理解的是，如果極片在需要切斷的位置正好用盡，無需切斷動(dòng)作即可實(shí)現(xiàn)極片的斷開，這也屬于本實(shí)用新型所描述的“極片在卷繞方向上斷開為至少兩段”；但是，由于絕大部分情況都是需要對(duì)極片進(jìn)行切斷的，因此，以下實(shí)施方式的描述仍舊以通常程序的切斷為例，對(duì)本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的生產(chǎn)方法和結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的第一實(shí)施方式包括陰極片10、陽極片20和隔膜30，陰極片10和陽極片20層疊后卷繞，隔膜30間隔于相鄰的陰極片10和陽極片20之間。其中，陰極片10和陽極片20均在極片卷繞方向上被斷開為兩段，兩段陰極片10的相鄰端部彼此分離一段距離AB，兩段陽極片20的相鄰端部彼此分離一段距離CD。其中，兩段陰極片10的分離距離AB為3mm～100mm，兩段陽極片20的分離距離CD小于兩段陰極片10間的分離距離AB，二者的差值優(yōu)選為3mm～50mm。

圖1中二次電池卷繞式電芯的卷繞過程為：隔膜30、陰極片10和陽極片20插入→卷繞→陰極片10和陽極片20切斷→陰極片10和陽極片20二次插入→繼續(xù)卷繞→切斷→貼膠。具體來說，制備過程如下。

首先是材料的準(zhǔn)備。由于本實(shí)用新型涉及的主要是電芯的卷繞過程，因此對(duì)于陰極片10、陽極片20、隔膜30的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)沒有特別的要求。舉例來說，陰極片10制備時(shí)，可以以LiCoO₂/NCM/LFP作為陰極活性物質(zhì)、以碳黑作為導(dǎo)電劑、以聚偏二氟作乙烯作為粘結(jié)劑、以N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，將上述原料攪拌混合均勻形成陰極漿料；將陰極漿料涂布在陰極集流體鋁箔的兩面，干燥后，經(jīng)軋制、切割，形成預(yù)定間距的陰極耳12，再分條待用。陽極片20制備時(shí)，可以以石墨作為陽極活性物質(zhì)、以聚偏二氟作乙烯作為粘結(jié)劑、以去離子水作為溶劑，將上述原料攪拌混合均勻，形成陽極漿料；將陽極漿料涂布在陽極集流體銅箔的兩面，干燥后，經(jīng)軋制、切割，形成預(yù)定間距的陽極耳22，再分條待用。

對(duì)于本實(shí)用新型來說，最重要的步驟就是電芯的卷繞。將制備好的陰極片10和陽極片20分別放置在放卷機(jī)構(gòu)，經(jīng)過擺輥、張力系統(tǒng)、糾偏系統(tǒng)、極片插入機(jī)構(gòu)和切斷機(jī)構(gòu)，最后進(jìn)行卷繞。在卷繞過程中，隔膜30在卷針上纏繞不小于0.5圈后，陰極片10、陽極片20第一次插入，糾偏系統(tǒng)、張力系統(tǒng)時(shí)時(shí)檢測(cè)并反饋執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，極耳計(jì)數(shù)傳感器(或記號(hào)孔檢測(cè)傳感器)在檢測(cè)到達(dá)到設(shè)計(jì)的極耳數(shù)(或檢測(cè)到記號(hào)孔)后，再由編碼器計(jì)值一定長(zhǎng)度后反饋到卷繞機(jī)使卷針電機(jī)停轉(zhuǎn)，切斷機(jī)構(gòu)第一次切斷陰極片10和陽極片20；卷針繼續(xù)卷繞隔膜30mm～100mm，將陰極片10和陽極片20第二次插入并同隔膜30一起繼續(xù)卷繞，極耳計(jì)數(shù)傳感器(或記號(hào)孔檢測(cè)傳感器)繼續(xù)計(jì)數(shù)極耳數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)的極耳數(shù)(或檢測(cè)到記號(hào)孔)后，第二次切斷陰極片10和陽極片20。之后的操作與現(xiàn)有技術(shù)類似，卷針轉(zhuǎn)動(dòng)到另一工位、隔膜30熱切斷、下料輥跟隨卷針進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，貼膠輥貼保護(hù)膠帶，托盤接住卷好的電芯，卷針抽出，完成整個(gè)卷繞過程。

以上述方法卷繞的電芯，當(dāng)卷繞圈數(shù)多、厚度差異累積導(dǎo)致陰極耳12、極耳22錯(cuò)位達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格時(shí)，陰極片10和陽極片20可以從中間斷開，通過控制二次插入時(shí)的位置對(duì)陰極耳12、極耳22的錯(cuò)位進(jìn)行校正，從而保證陰極耳12、極耳22錯(cuò)位合格，達(dá)到增加電芯卷繞圈數(shù)的目的。

易于理解的是，雖然本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯第一實(shí)施方式是對(duì)陰陽兩種極片均進(jìn)行二次斷開和插入，但是根據(jù)電芯的實(shí)際設(shè)計(jì)圈數(shù)和極耳錯(cuò)位的嚴(yán)重程度，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯還可以對(duì)第一實(shí)施方式進(jìn)行如下變更：

1)可以僅僅對(duì)陰極片或陽極片中的任一種極片進(jìn)行二次斷開和插入；

2)可以對(duì)陰極片或陽極片中的任一種極片進(jìn)行二次以上的斷開和插入，如第三次、第四次甚至更多次斷開和插入，也可以對(duì)兩種極片都進(jìn)行二次以上的斷開和插入；

3)對(duì)于任一種極片來說，在斷開后再次插入時(shí)，極片可以在卷針卷繞隔膜1圈或2圈甚至更多圈后再插入，使得極片斷開位置所在圈數(shù)的極耳間距小于前一圈的極耳間距3mm～100mm；

4)對(duì)于任一種極片來說，在斷開后再次插入時(shí)，極片第二次插入的位置可以與第一次斷開位置重疊，重疊長(zhǎng)度為3mm～50mm；

5)對(duì)于任一種極片來說，斷開位置可以位于自內(nèi)向外數(shù)的第2～N-1圈的任何位置，其中N為電芯中對(duì)應(yīng)極片的總卷繞圈數(shù)(也就是說，斷開位置不在極片的最內(nèi)圈和最外圈即可)。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的第二實(shí)施方式包括陰極片10、陽極片20和隔膜30，陰極片10和陽極片20層疊后卷繞，隔膜30間隔于相鄰的陰極片10和陽極片20之間。其中，陰極片10和陽極片20均在極片卷繞方向上被斷開為兩段，兩段陰極片10的相鄰端部彼此分離一段距離AB，而兩段陽極片20的相鄰端部彼此重疊一定長(zhǎng)度EF。其中，兩段陰極片10的分離距離AB為3mm～100mm，兩段陽極片20的重疊長(zhǎng)度EF為3mm～50mm。優(yōu)選地，在電芯厚度方向上，陽極片20的重疊區(qū)域與陰極片10的分離區(qū)域?qū)R，且E、F兩點(diǎn)的投影落在A、B之間。本實(shí)施方式的電芯在卷繞時(shí)，為了防止陽極片20第二次插入時(shí)重疊的兩段陽極片20互相磕碰，可以在第一次斷開時(shí)將斷點(diǎn)前方的一段陽極片20粘在隔膜30上。

請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的第三實(shí)施方式包括陰極片10、陽極片20和隔膜30，陰極片10和陽極片20層疊后卷繞，隔膜30間隔于相鄰的陰極片10和陽極片20之間。其中，陰極片10和陽極片20均在極片卷繞方向上被斷開為兩段，兩段陰極片10的相鄰端部彼此分離一段距離AB，兩段陽極片20的相鄰端部彼此分離一段距離CD。其中，兩段陰極片10的分離距離AB為3mm～100mm，兩段陽極片20的分離距離CD小于兩段陰極片10間的分離距離AB，二者的差值優(yōu)選為3mm～50mm。與第一實(shí)施方式不同的是，本實(shí)施方式在與陽極片20的分離區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰陰極片10上貼有保護(hù)膠14，保護(hù)膠14的長(zhǎng)度GH大于陽極片10的分離距離CD而覆蓋住陽極片20的全部分離區(qū)域。保護(hù)膠14的長(zhǎng)度GH優(yōu)選為10mm～110mm，與CD的長(zhǎng)度差(GH-CD)優(yōu)選為3mm～15mm。這樣的設(shè)計(jì)是為了防止陽極片20分離位置出現(xiàn)析鋰。保護(hù)膠14可以在陰極片10分條時(shí)，利用自動(dòng)貼膠機(jī)構(gòu)貼覆，當(dāng)然如有必要，也可以手動(dòng)貼覆。

請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯的第四實(shí)施方式包括陰極片10、陽極片20和隔膜30，陰極片10和陽極片20層疊后卷繞，隔膜30間隔于相鄰的陰極片10和陽極片20之間。其中，陰極片10和陽極片20均在極片卷繞方向上被斷開為兩段，兩段陰極片10的相鄰端部彼此分離一段距離AB，兩段陽極片20的相鄰端部彼此分離一段距離CD。其中，兩段陰極片10的分離距離AB為3mm～100mm，兩段陽極片20的分離距離CD小于兩段陰極片10間的分離距離AB，二者的差值優(yōu)選為3mm～50mm。與第一實(shí)施方式不同的是，本實(shí)施方式將與陽極片20的分離區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰陰極片10朝向陽極片分離區(qū)域的一面設(shè)置一段未涂覆陰極膜片的陰極空白集流體16，陰極空白集流體16的長(zhǎng)度IJ大于陽極片10的分離距離CD而覆蓋住陽極片20的全部分離區(qū)域。陰極空白集流體16的長(zhǎng)度IJ優(yōu)選為10mm～110mm，與CD的長(zhǎng)度差(IJ-CD)優(yōu)選為3mm～15mm。這樣的設(shè)計(jì)也是為了防止陽極片20分離位置出現(xiàn)析鋰。陰極空白集流體16可以在陰極片制作時(shí)直接在對(duì)應(yīng)區(qū)域不涂布陰極膜片，也可以在卷繞前使用涂層剝離技術(shù)將對(duì)應(yīng)區(qū)域已涂布的陰極膜片去除而漏出陰極空白集流體。

易于理解的是，當(dāng)陽極片20的斷開位置采用重疊結(jié)構(gòu)時(shí)，無需如具體實(shí)施方式三、四那樣采用保護(hù)膠或陰極空白集流體來避免析鋰。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型二次電池卷繞式電芯通過對(duì)至少一種極片進(jìn)行至少兩次插入和斷開，實(shí)現(xiàn)了極片的非連續(xù)卷繞，有效地解決了因極片厚度偏差導(dǎo)致的極耳錯(cuò)位超標(biāo)，通過斷開位置的分離或重疊對(duì)極耳錯(cuò)位進(jìn)行了校正，確保了極耳錯(cuò)位合格，達(dá)到了增加電芯卷繞圈數(shù)的目的。經(jīng)檢測(cè)，使用本實(shí)用新型改善極耳錯(cuò)位，僅僅是通過二次斷開和二次插入的方式，即可實(shí)現(xiàn)大幅降低制造成本并提高電芯的體積能量密度，例如，在使用本實(shí)用新型的技術(shù)之前，設(shè)計(jì)卷繞圈數(shù)是29圈的電芯因?yàn)闃O耳錯(cuò)位需要拆分為卷繞圈數(shù)分別為15圈、14圈的兩個(gè)電芯，而使用本實(shí)用新型的技術(shù)之后，只需卷繞為一個(gè)29圈的電芯即可，如此，可以比卷繞為2個(gè)電芯降低制造成本21％，同時(shí)提高體積能量密度約0.5％。

根據(jù)上述原理，本實(shí)用新型還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。