一种卷绕式电芯及电化学装置的制作方法

本技术涉及电化学，更具体的涉及一种卷绕式电芯，还涉及一种包括上述卷绕式电芯的电化学装置。

背景技术：

1、随着5g时代的到来及锂离子电池技术的迅速发展，人们对锂离子电池能量密度、快速充电能力以及充放电倍率提出了更高的要求，快充锂电池亦是消费类锂离子电池发展的趋势。快充技术的发展也带来了离子电池的安全问题，现有技术中的极片存在电解液供给不足的问题，容易造成极片的边缘析锂，并由此带来锂电池循环跳水；同时卷绕式电芯不能很好的抵抗膨胀变形，由此产生失效等问题，大大降低了锂电池的使用寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供了一种卷绕式电芯及电化学装置，其通过在隔膜的基膜上涂覆形成有多个第一凸起、多个第二凸起的第一涂层，进而在相邻凸起之间形成了预留空间，上述预留空间不仅能够存储足够的电解液，而且能够抵抗卷绕式电芯的膨胀变形，其解决了极片边缘析锂，以及发生膨胀变形失效的问题。

2、为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一种卷绕式电芯，包括第一极片、第二极片，和设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜；

4、所述隔膜包括基膜和形成于所述基膜的至少一侧表面的第一涂层；所述第一涂层沿所述隔膜的长度方向包括多个循环排布的第一涂覆区、第二涂覆区；

5、所述第一涂覆区形成有多个第一凸起；

6、所述第二涂覆区形成有多个第二凸起。

7、可选的，上述卷绕式电芯中，所述卷绕式电芯包括折弯段和平直段；所述第一涂覆区位于所述折弯段；所述第二涂覆区位于所述平直段。

8、可选的，上述卷绕式电芯中，沿所述隔膜的厚度方向，所述第一凸起距离所述基膜的最大高度为h1，所述第二凸起距离所述基膜的最大高度为h2，h1、h2满足：0.3≤h2:h1≤1。

9、可选的，上述卷绕式电芯中，

10、h1满足：0.5μm≤h1≤3μm

11、和/或，

12、h2满足：0.15μm≤h1≤3μm。

13、可选的，上述卷绕式电芯中，

14、所述第一涂覆区包括第一聚合物；第一聚合物形成所述第一凸起；

15、所述第二涂覆区包括第二聚合物；第二聚合物形成所述第二凸起。

16、可选的，上述卷绕式电芯中，

17、形成所述第一凸起的第一聚合物包括若干个第一聚合物颗粒，所述第一聚合物颗粒的形状为球形；

18、和/或，

19、形成所述第二凸起的第二聚合物熔连在一起，所述第二聚合物为非颗粒状态；或，形成所述第二凸起的第二聚合物包括第二聚合物颗粒，所述第二聚合物颗粒溶解连接在一起，所述第二聚合物颗粒的形状为球形、规则多边形、不规则多边形中的至少一种。

20、可选的，上述卷绕式电芯中，

21、所述第一聚合物颗粒的粒径尺寸为0.2μm-2.5μm；

22、和/或，

23、所述第二聚合物颗粒的对角线尺寸为0.2μm-2.5μm。

24、可选的，上述卷绕式电芯中，所述隔膜满足以下特征中的至少一种：

25、a)所述第一凸起和所述第二凸起间隔排布；

26、b)所述第一凸起和/或所述第二凸起的形状为点状、规则多边形、不规则多边形、岛状中的至少一种；

27、c)每个所述第一凸起和/或每个所述第二凸起内间隔存在若干个空隙区；

28、d)每个所述第一凸起和/或每个所述第二凸起内间隔存在若干个空隙区，所述空隙区占凸起总面积的10％-30％；

29、e)所述第一凸起和/或所述第二凸起呈矩阵式排布；

30、f)所述第一凸起和/或所述第二凸起为不规则多边形，所述第一凸起和/或所述第二凸起的外接圆的直径为200μm-430μm；

31、g)相邻两所述第一凸起和/或所述第二凸起的外接圆的圆心之间的距离为200μm-800μm。

32、可选的，上述卷绕式电芯中，

33、一个所述第一凸起内的所述空隙区的数量为3个-15个；

34、和/或，

35、所述空隙区的外接圆的直径为5μm-80μm。

36、可选的，上述卷绕式电芯中，所述基膜的至少一侧表面涂覆有第二涂层，所述第一涂层位于所述基膜的表面或所述第二涂层的表面；

37、和/或，

38、所述基膜的至少一侧表面涂覆有第二涂层，所述第二涂层为连续涂覆的耐热层。

39、可选的，上述卷绕式电芯中，所述第一凸起和/或所述第二凸起所在的任意50μm*50μm的区域内，外接球直径>2μm的聚合物颗粒的数量为90～300个，外接球直径>4μm的聚合物颗粒的数量为20～80个；

40、和/或，

41、所述第一凸起和/或所述第二凸起从其边缘区域到其中心区域，第一聚合物和/或第二聚合物的密度越来越小，但第一聚合物颗粒和/或第二聚合物颗粒的直径越来越大。

42、可选的，上述卷绕式电芯中，所述第一极片的厚度是所述隔膜的厚度的8倍-15倍；

43、和/或，

44、所述隔膜的透气率为20000s/100ml-60000s/100ml；

45、和/或，

46、所述折弯段的直径小于所述平直段的长度；

47、和/或，

48、所述平直段的长度h与圆弧区直径d满足：h＞2d。

49、可选的，上述卷绕式电芯中，

50、所述第一极片远离所述第二极片的表面设置有第一层隔膜，所述第一极片靠近所述第二极片的表面设置有第二层隔膜；

51、所述第一极片包括卷绕起始的头端部和卷绕结束的收尾部；

52、所述第一层隔膜与所述第二层隔膜超出所述第一极片的头端部，并连接在一起，所述第一层隔膜与所述第二层隔膜超出所述第一极片的收尾部，并连接在一起。

53、可选的，上述卷绕式电芯中，

54、所述第一层隔膜与所述第二层隔膜超出所述第一极片的头端部的长度为10mm-30mm；

55、和/或，

56、所述第一层隔膜与所述第二层隔膜超出所述第一极片的头端部的区域粘接在一起，且其粘接强度为4n/m-12n/m；

57、和/或，

58、所述第一层隔膜与所述第二层隔膜超出所述第一极片的收尾部的长度为3mm-10mm；

59、和/或，

60、所述第一层隔膜与所述第二层隔膜超出所述第一极片的收尾部的区域粘接在一起，且其粘接强度为1n/m-6n/m。

61、一种电化学装置，包括上文所述的卷绕式电芯和壳体，所述卷绕式电芯容纳于所述壳体内。

62、本技术提供的卷绕式电芯及电化学装置中，在隔膜的表面形成了循环间隔排布的第一涂覆区和第二涂覆区，第一涂覆区形成有多个第一凸起，第二涂覆区行成有多个第二凸起；凸起靠近基膜的部分的尺寸大于凸起远离基膜的部分的尺寸；因此相邻凸起的远离基膜31的之间的区域形成有预留空间；具体的，相邻第一凸起之间形成有第一预留空间，第一预留空间内能够存储一定的电解液，避免位于第一涂覆区的极片边缘发生析锂，而且第一预留空间能够抵抗位于第一涂覆区的极片发生变形，避免卷绕式电芯发生失效；同理的，相邻第二凸起之间形成有第二预留空间，第二预留空间内能够存储一定的电解液，避免位于第二涂覆区的极片边缘发生析锂，而且第二预留空间能够抵抗位于第二涂覆区的极片发生变形，避免卷绕式电芯发生失效。

技术特征：

1.一种卷绕式电芯，其特征在于，包括第一极片、第二极片，和设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜；

2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯包括折弯段和平直段；所述第一涂覆区位于所述折弯段；所述第二涂覆区位于所述平直段。

3.根据权利要求1或2所述的卷绕式电芯，其特征在于，沿所述隔膜的厚度方向，所述第一凸起距离所述基膜的最大高度为h1，所述第二凸起距离所述基膜的最大高度为h2，h1、h2满足：0.3≤h2:h1≤1。

4.根据权利要求3所述的卷绕式电芯，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的卷绕式电芯，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的卷绕式电芯，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述隔膜满足以下特征中的至少一种：

9.根据权利要求8所述的卷绕式电芯，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述基膜的至少一侧表面涂覆有第二涂层，所述第一涂层位于所述基膜的表面或所述第二涂层的表面；

11.根据权利要求6所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一凸起和/或所述第二凸起所在的任意50μm*50μm的区域内，外接球直径>2μm的聚合物颗粒的数量为90～300个，外接球直径>4μm的聚合物颗粒的数量为20～80个；

12.根据权利要求2所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述第一极片的厚度是所述隔膜的厚度的8倍-15倍；

13.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，

14.根据权利要求13所述的卷绕式电芯，其特征在于，

15.一种电化学装置，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的卷绕式电芯和壳体，所述卷绕式电芯容纳于所述壳体内。

技术总结
本申请公开了一种卷绕式电芯和电化学装置，卷绕式电芯包括第一极片、第二极片，和设置于第一极片和所述第二极片之间的隔膜；隔膜包括基膜和形成于基膜的至少一侧表面的第一涂层；第一涂层沿隔膜的长度方向包括多个循环排布的第一涂覆区、第二涂覆区；第一涂覆区形成有多个第一凸起；第二涂覆区形成有多个第二凸起。相邻凸起的远离基膜的之间的区域形成有预留空间，预留空间内能够存储一定的电解液，避免极片边缘发生析锂，而且预留空间能够抵抗极片发生变形，避免卷绕式电芯发生失效，提升锂电池的使用性能。

技术研发人员：李佳佳,张保海,彭冲,方双柱
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：20231228
技术公布日：2024/9/23