本申请涉及新能源,具体涉及锂离子电池的卷芯。
背景技术:
1、锂离子电池由于具有诸多优点,成为消费电子和电动汽车的主要动力来源。随着人们日益增长的需求,锂离子电池逐步向快充、长寿命、高能量密度、高安全性方面发展。
2、在现有的锂离子电池制造工艺中,特别是在卷绕电芯制作过程中,卷绕电芯的拐角处相对平直处往往存在更大的弯曲应力。在电池的充放电过程中,极片会因活性物质的脱锂或嵌锂状态而发生体积膨胀,极片体积膨胀会导致正负极片之间产生膨胀应力,如果膨胀应力得不到有效释放,则容易导致卷绕电芯变形甚至是短路。在循环后期,极片体积膨胀还会挤出正负极片之间的电解液,导致电极组件的浸润性变差,使锂离子电池在卷绕拐角处更容易出现析锂的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本申请提供了一种卷芯,能够有效减少甚至避免锂离子电池在卷绕拐角处出现析锂的问题。
2、为了实现上述申请目的,本申请提供以下技术方案:
3、一种卷芯,包括第一极片、第二极片和位于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜,所述第一极片包括第一集流体和位于所述第一集流体至少一个侧面的第一活性层。而且所述卷芯包括有平直区和拐角区,所述拐角区中的所述第一活性层远离所述第一集流体的第一侧面包括沿极片宽度方向依次排列的第一区、第二区、第三区,其中:所述第二区设置有第一凹部,所述第一凹部在极片厚度方向上的深度为b;所述第一区和所述第三区中的至少一者设置有第二凹部,所述第二凹部包括位于所述第一活性层的第二侧面的第一缺口,所述第一缺口在极片厚度方向上的深度为a,a≤b。
4、可选地,所述卷芯的平直区的所述第一极片的第一活性层远离所述第一集流体的第一侧面包括沿极片宽度方向依次排列的第一区、第二区、第三区;
5、所述第二区设置有第一凹部,所述第一凹部在极片厚度方向上的深度为b;
6、所述第一区和所述第三区中的至少一者设置有第二凹部,所述第二凹部包括位于所述第一活性层的第二侧面的第一缺口,所述第一缺口在极片厚度方向上的深度为a,a≤b。
7、可选地,所述第二凹部在所述第一侧面的截面积小于或等于所述第一凹部在所述第一侧面的截面积。例如,二者比值范围为5%ˉ100%。
8、可选地,所述第一缺口在所述第二侧面的截面积小于或等于所述第一凹部在所述第一侧面的截面积。
9、可选地,a/b=10%ˉ90%。
10、可选地,所述第一缺口的数量和所述第一凹部的数量比值范围小于或等于5%。
11、可选地,多个所述第一凹部和多个所述第二凹部分别沿极片长度方向依次排列;二者在极片宽度方向上的投影交错排布,或者,二者在极片宽度方向上的投影中心重叠。
12、可选地,所述卷芯的所述平直区的所述第一集流体在所述第一凹部的投影位置设置有凹陷部。和/或,所述卷芯的所述拐角区的所述第一集流体在所述第一凹部的投影位置设置有凹陷部。
13、可选地,所述凹陷部的凹陷方向和所述第一凹部的凹陷方向相同。
14、可选地,所述凹陷部在极片长度方向的最大尺寸为r;所述第一凹部在极片长度方向的最大尺寸为r;1%≤r/r≤80%。
15、可选地,所述凹陷部在极片厚度方向的深度为e,1%≤e/b≤80%。
16、可选地,还包括极耳;所述第一极片设置有极耳槽,所述极耳槽的底部裸露出所述第一集流体;所述第一极片的极片宽度方向上,至少一个所述第二凹部位于所述第一极片的边缘和所述极耳槽之间;所述极耳包括位于所述极耳槽内与所述第一集流体连接的第一极耳区、第二极耳区、伸出极片外的第三极耳区,所述第二极耳区覆盖至少一个所述第二凹部。
17、可选地,还包括覆盖所述极耳的极耳保护胶纸,所述极耳保护胶纸覆盖部分所述第二凹部。
18、可选地,所述第一活性层设置有底部裸露出所述第一集流体的极耳槽,所述极耳槽的至少部分区域位于所述第一区或所述第三区,且在所述第一活性层的所述第二侧面形成第二缺口,所述第二缺口的至少一侧与所述第一缺口连通。
19、可选地,还包括极耳和极耳保护胶纸,所述极耳保护胶纸覆盖所述第二缺口以及与所述第二缺口连通的所述第一缺口。
20、可选地,所述第二极片包括第二集流体和位于所述第二集流体至少一个侧面的第二活性层,所述第二活性层远离所述第二集流体的侧面设置有第三凹部。
21、可选地,所述第一极片为正极极片,所述第二极片为负极极片。
22、可选地,所述第三凹部沿极片长度方向和/或极片厚度方向依次排列。
23、可选地,在极片厚度方向上,所述第二凹部的投影和所述第三凹部的投影不重叠。
24、与现有技术相比,本申请提供的卷芯中,由于第一活性层的表面设置有第一凹部和第二凹部,从而能够在第一极片表面容纳更多的电解液,提高电极组件的浸润性,从而能够解决锂离子电池在场循环过程中圆弧处负极析锂的问题,防止圆弧处正第二极片接触短路,同时能够有效抑制锂离子电池极片的膨胀。此外,由于卷芯拐角区的第一极片活性层的边缘位置形成有第一缺口,该第一缺口的深度小于或等于第一凹部的深度,因此能够相对提高第一极片活性层在边缘位置的持有量,考虑到边缘处游离的电解液较多,析锂相对极片第二区风险较小,从而能够在防止圆弧区析锂的同时,有效提高正极极片的能量密度。
1.一种卷芯,包括第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜,所述第一极片包括第一集流体(1)和位于所述第一集流体(1)至少一个侧面的第一活性层(2),其特征在于,
2.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,所述卷芯的平直区(200)的所述第一极片的第一活性层(2)远离所述第一集流体(1)的第一侧面(s1)包括沿极片宽度方向(m)依次排列的第一区(21)、第二区(22)、第三区(23),
3.根据权利要求1或2所述的卷芯,其特征在于,所述第二凹部(202)在所述第一侧面(s1)的截面积小于或等于所述第一凹部(201)在所述第一侧面(s1)的截面积;和/或,
4.根据权利要求1或2所述的卷芯,其特征在于,a/b=10%~90%。
5.根据权利要求1或2所述的卷芯,其特征在于,所述第一缺口(2020)的数量和所述第一凹部(201)的数量比值范围小于或等于5%。
6.根据权利要求1或2所述的卷芯,其特征在于,多个所述第一凹部(201)和多个所述第二凹部(202)分别沿极片长度方向(l)依次排列;二者在极片宽度方向(m)上的投影交错排布,或者,二者在极片宽度方向(m)上的投影中心重叠。
7.根据权利要求1或2所述的卷芯,其特征在于,所述卷芯的所述平直区(200)的所述第一集流体(1)在所述第一凹部(201)的投影位置设置有凹陷部(11),和/或
8.根据权利要求7所述的卷芯,其特征在于,所述凹陷部(11)的凹陷方向和所述第一凹部(201)的凹陷方向相同。
9.根据权利要求7所述的卷芯,其特征在于,所述凹陷部(11)在极片长度方向(l)的最大尺寸为r;
10.根据权利要求7所述的卷芯,其特征在于,所述凹陷部(11)在极片厚度方向(n)的深度为e,1%≤e/b≤80%。
11.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,还包括极耳(3);
12.根据权利要求11所述的卷芯,其特征在于,还包括覆盖所述极耳(3)的极耳保护胶纸(4),所述极耳保护胶纸(4)覆盖部分所述第二凹部(202)。
13.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,所述第一活性层(2)设置有底部裸露出所述第一集流体(1)的极耳槽(30),所述极耳槽(30)在所述第一活性层(2)的所述第二侧面(s2)形成第二缺口(301),所述第二缺口(301)的至少一侧与所述第一缺口(2020)连通。
14.根据权利要求13所述的卷芯,其特征在于,还包括极耳(3)和极耳保护胶纸(4),所述极耳保护胶纸(4)覆盖所述第二缺口(301)以及与所述第二缺口(301)连通的所述第一缺口(2020)。
15.根据权利要求1或2所述的卷芯,其特征在于,所述第二极片包括第二集流体和位于所述第二集流体至少一个侧面的第二活性层,所述第二活性层远离所述第二集流体的侧面设置有第三凹部。
16.根据权利要求15所述的卷芯,其特征在于,所述第一极片为正极极片,所述第二极片为负极极片。
17.根据权利要求15所述的卷芯,其特征在于,所述第三凹部沿极片长度方向和/或极片厚度方向依次排列。
18.根据权利要求15所述的卷芯,其特征在于,在极片厚度方向(n)上,所述第二凹部(202)的投影和所述第三凹部的投影不重叠。
