一种电芯的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种电芯。


背景技术：

2.锂离子电池广泛应用于蓝牙耳机、手机、笔记本电脑等便携式设备，其中软包卷绕式锂离子电池由于工艺简单、生产效率高，占据了主流地位。软包卷绕式锂离子电池主要包括壳体和设置于壳体内的卷芯，卷芯的极耳伸出于壳体之外。目前的卷芯结构，极耳一般是焊接在极片的卷绕首端，极片焊接极耳后再进行卷绕制成卷芯，因此极耳位于电芯的内圈，对于蓝牙耳机、电子烟等小型电子设备的电池，由于电池尺寸较小，电芯内部空间不足，较难在电芯的内圈设置一对极耳，因此这种极耳位于内圈的卷芯结构并不适用。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种可以提高制程良率和电池安全性能的电芯。
4.为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：
5.一种电芯，包括：第一极片、第二极片及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片上设置有第一极耳，所述第二极片上设置有第二极耳；所述第一极片包括从极片的卷绕首端至卷绕尾端依次设置的第一双面涂料段、第一单面涂料段及第一空箔段，所述第一极耳设置于所述第一单面涂料段的外侧表面；所述第二极片包括从极片的卷绕首端至卷绕尾端依次设置的第二单面涂料段和第二双面涂料段，所述第二双面涂料段上设置有容纳所述第二极耳的极耳槽；所述第二极耳设置在所述极耳槽内。
6.如上所述的电芯，可选的，所述第一极耳和所述第二极耳位于电芯的厚度方向的中心线的同一侧；和/或，所述第一极耳和所述第二极耳分别激光焊接于所述第一极片和所述第二极片上。
7.如上所述的电芯，可选的，所述电芯的最外层是所述第一极片，并由所述第一空箔段收尾。
8.如上所述的电芯，可选的，所述第一单面涂料段的起始端和所述第二极片的卷绕尾端的端部在电芯的厚度方向上对齐。
9.如上所述的电芯，可选的，所述第一空箔段的起始端和所述第二极片的卷绕尾端的端部在电芯的厚度方向上对齐。
10.如上所述的电芯，可选的，所述第一极耳的连接部的外侧表面设置有第一绝缘胶层，所述第一绝缘胶层至少完全覆盖所述第一极耳的连接部；和/或，所述第二极耳的连接部的外侧表面设置有第二绝缘胶层，所述第二绝缘胶层至少完全覆盖所述第二极耳的连接部。
11.如上所述的电芯，可选的，所述第一单面涂料段设置有和所述第二极耳相对设置的第三绝缘胶层，所述第二极耳在所述第三绝缘胶层上的投影位于所述第三绝缘胶层内；和/或，所述第一双面涂料段设置有和所述第二极耳的背面相对设置的第四绝缘胶层，所述
第二极耳的连接部在所述第四绝缘胶层上的投影位于所述第四绝缘胶层内。
12.如上所述的电芯，可选的，所述第一单面涂料段和所述第一空箔段的连接处设置有第五绝缘胶层，所述第五绝缘胶层和所述第二极片的卷绕尾端的端部相对设置，所述第二极片的卷绕尾端的端部在所述第五绝缘胶层上的投影位于所述第五绝缘胶层内。
13.如上所述的电芯，可选的，所述第五绝缘胶层覆盖部分所述第一空箔段。
14.如上所述的电芯，可选的，所述第一双面涂料段设置有第六绝缘胶层，所述第六绝缘胶层和所述第二极片的卷绕尾端的端部相对设置，所述第二极片的卷绕尾端的端部在所述第六绝缘胶层上的投影位于所述第六绝缘胶层内。
15.如上所述的电芯，可选的，所述第六绝缘胶层和部分所述第一空箔段相对。
16.如上所述的电芯，可选的，所述第二极片包括和所述第二双面涂料段相连的第二空箔段，所述第二空箔段位于所述第二极片的卷绕尾端，所述第二极耳设置于所述第二空箔段的外侧表面。
17.如上所述的电芯，可选的，所述第二极耳的连接部的外侧表面设置有第二绝缘胶层，所述第二空箔段在所述第二绝缘胶层上的投影位于所述第二绝缘胶层内。
18.如上所述的电芯，可选的，在所述第二空箔段的内侧表面设置有第七绝缘胶层，所述第二空箔段在所述第七绝缘胶层上的投影在所述第七绝缘胶层内。
19.由以上技术方案可知，本实用新型将第一极片的极耳设置于第一极片的最外圈，从而可以在卷芯卷绕完成后再焊接第一极耳，就可以根据第二极耳的位置灵活调整第一极耳的位置，保证第一极耳和第二极耳之间的间距不受卷绕设备精度、极片厚度等波动因素的影响，使两个极耳间的间距保持稳定一致，从而提高电池的制程良率，降低材料成本，同时，由于避免了极耳位置的波动，壳体封边不会受到影响，提高了壳体封边的可靠性，电池的安全性也得到了保证。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例1电芯的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例1电芯的卷绕结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例2电芯的卷绕结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例3电芯的卷绕结构示意图。
25.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。同时，在本技术的描述中，术
语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.实施例1
29.如图1和图2所示，本实施例的电芯包括第一极片1、第二极片2及隔膜3，隔膜3设置于第一极片1和第二极片2之间，将第一极片1和第二极片2隔开。第一极片1和第二极片2的极性相反。本实施例的第一极片1为正极片，第二极片2为负极片，第一极片1位于第二极片2的外侧(将靠近电芯中心的一侧定义为内，远离电芯中心的一侧定义为外)。第一极片1上设置有第一极耳4，第二极片2上设置有第二极耳5。为了便于说明，将极片的卷绕起始端定义为卷绕首端，则极片的另一端为卷绕尾端，极片的卷绕首端位于电芯的内圈，极片的卷绕尾端位于电芯的外圈。
30.第一极片1包括第一极片集流体1-1和设置于第一极片集流体1-1表面的第一活性物质层1-2，第二极片2包括第二极片集流体2-1和设置于第二极片集流体2-1表面的第二活性物质层2-2。活性物质层可以设置于极片集流体的单侧表面或两侧表面上，为了提高电池的能量密度，活性物质层优选设置于极片集流体的两侧表面。本实施例的第一极片1包括双面均设置第一活性物质层的双面涂料段和仅单面设置第一活性物质层的单面涂料段，(第一)双面涂料段和(第一)单面涂料段依次设置。卷绕成电芯后，第二极片2的卷绕尾端的端部和第一极片1的双面涂料段和单面涂料段的连接处相对齐，即第二极片2的卷绕尾端的端部和第一极片1的单面涂料段的起始端在电芯的厚度方向上对齐。单面涂料段的外侧表面不设置第一活性物质层1-1，仅在单面涂料段的内侧表面设置第一活性物质层1-1，第一极耳4设置于第一极片1的单面涂料段的外侧表面上，即第一极耳4设置于第一极片1的单面涂料段的不涂覆活性物质的表面上。将极耳的和极片连接在一起的部分定义为极耳的连接部，极耳的延伸出极片的部分定义为探出部。在第一极耳4的连接部的外侧表面设置有第一绝缘胶层6，第一绝缘胶层6至少完全覆盖第一极耳4的连接部，即第一绝缘胶层6的面积大于第一极耳4的连接部的面积，从而可以实现第一极耳4的良好绝缘。
31.本实施例的第一极片1还包括和(第一)单面涂料段相连的第一空箔段，第一空箔段的两侧表面均不设置第一活性物质层。本实施例的电芯为极片外包的结构，电芯的最外层是第一极片1，并由第一极片1的第一空箔段收尾，即第一空箔段将隔膜3包在第一极片1的空箔段的内侧。第一空箔段的起始端和第二极片2的卷绕尾端的端部在电芯的厚度方向上对齐。
32.本实施例的第二极片2同样具有单面涂料段和双面涂料段，(第二)单面涂料段和(第二)双面涂料段依次设置，单面涂料段位于第二极片2的卷绕首端，卷绕成电芯后，第二
极片2的最内圈为单面涂料段。第一、第二极片的最内圈均为涂料段(单面涂料段或双面涂料段)，可以达到提高能量密度的目的。
33.第二极耳5设置于第二极片2的卷绕尾端的第二双面涂料段的外侧表面。本实施例在第二极片2卷绕尾端的外侧加工有极耳槽(未标号)，极耳槽处暴露出第二活性物质层2-2下方的第二极片集流体2-1，第二极耳5的连接部设置于极耳槽内，从而和第二极片集流体2-1相连，第二极耳5的探出部伸出于第二极片2之外。本实施例的第一极耳4和第二极耳5的探出方向相同，即均从电芯长度方向的同一侧伸出于电芯之外。在第二极耳5连接部的外侧表面设置有第二绝缘胶层7，第二绝缘胶层7至少完全覆盖第二极耳5的连接部，即第二绝缘胶层7的面积大于第二极耳5的连接部的面积，从而实现第二极耳5的良好绝缘。本实施例的第一极耳4和第二极耳5通过激光焊接的方式分别和第一极片1及第二极片2相连，焊点结构可为螺旋线、波浪线、直线等。采用激光焊接的方式，相比于超声焊接，超声焊接时，与极耳连接处的极片表面及极片的另一面不能涂覆活性物质，而激光焊接时，与极耳连接处的极片表面及极片的另一面仍可以涂覆活性物质，从而不会降低电池的能量密度。第一极耳4和第二极耳5均位于电芯的厚度方向(图2中箭头z所示方向)的中心线的同一侧。
34.可选的，本实施例在第一极片1的单面涂料段上设置有和第二极耳5位置相对应的第三绝缘胶层8，第三绝缘胶层8位于第一极片1单面涂料段的内侧表面、并和第二极耳5(第二绝缘胶层7)相对设置。第三绝缘胶层8的面积大于第二绝缘胶层7的面积，即第二绝缘胶层7在第三绝缘胶层8上的投影位于第三绝缘胶层8内。第二绝缘胶层7的面积大于第二极耳5的面积，则第二极耳5在第三绝缘胶层8上的投影也位于第三绝缘胶层8内。进一步的，本实施例在第一极片1上设置有和第二极耳5位置相对应的第四绝缘胶层9，第四绝缘胶层9位于第一极片1的双面涂料段的外侧表面、并和第二极耳5的背面(第二极耳的靠近电芯中心的一侧表面)相对设置。第四绝缘胶层9的面积大于第二极耳5的连接部的面积，即第二极耳5的连接部在第四绝缘胶层9上的投影位于第四绝缘胶层9内。
35.实施例2
36.如图3所示，本实施例和实施例1不同的地方在于：本实施例在第一极片1上还设置有第五绝缘胶层10和第六绝缘胶层11，第五绝缘胶层10设置于第一极片1的单面涂料段和空箔段的连接处的内侧表面，第六绝缘胶层11位于第一极片1的双面涂料段的外侧表面，第五绝缘胶层10和第六绝缘胶层11均和第二极片2的卷绕尾端的端部相对设置。第二极片2的卷绕尾端的端部在第五绝缘胶层10上的投影位于第五绝缘胶层10内，且第二极片2的卷绕尾端的端部在第六绝缘胶层11上的投影位于第六绝缘胶层11内。第五绝缘胶层10覆盖部分第一极片1的空箔段，第六绝缘胶层11和第一极片1的部分空箔段相对。
37.在一些实施例中，第五绝缘胶层10和第三绝缘胶层8可连为一体，第六绝缘胶层11和第四绝缘胶层9可连为一体，即相当于第三绝缘胶层8延伸进入第一极片2的空箔区内，第二极耳5和第二极片2的卷绕尾端的端部在垂直于电芯厚度方向的平面上的投影位于第三绝缘胶层8在同一平面上的投影内，第四绝缘胶层9延伸至和第一极片2的部分空箔区相对，第五极耳5和第二极片2的卷绕尾端的端部在垂直于电芯厚度方向的平面上的投影位于第四绝缘胶层9在同一平面上的投影内。
38.实施例3
39.如图4所示，本实施例和实施例1不同的地方在于：本实施例的第二极片2还包括和
双面涂料段相连的第二空箔段，第二空箔段的两侧表面均不设置第二活性物质层，第二空箔段位于第二极片2的卷绕尾端。第二极耳5设置于第二极片2的第二空箔段的外侧表面。第二绝缘胶层7的面积大于第二空箔段的面积，即，可以完全覆盖第二极耳5以及第二空箔段的其他区域，第二空箔段在第二绝缘胶层上的投影位于第二绝缘胶层内，实现良好绝缘。在第二极片2的第二空箔段的内侧表面设置有第七绝缘胶层12，第七绝缘胶层12的面积大于第二空箔段的面积，即第二空箔段在第七绝缘胶层上的投影在第七绝缘胶层内。
40.本实用新型的电芯的制备流程为：制片，制得第一极片和第二极片
→
将第二极耳通过激光焊接等手段和第二极片连接在一起
→
在第一、第二极片相应位置贴绝缘胶层
→
将极片和隔膜按序叠放，进行卷绕，制成没有第一极耳的卷芯
→
根据第二极耳的位置及极耳间距要求，定位第一极耳的位置，通过激光焊接等手段将第一极耳和第一极片连接在一起
→
卷芯成型。
41.现有的极耳内置于电芯内部的电芯的制备流程为：制片，制得第一极片和第二极片
→
通过超声焊将第一极耳、第二极耳分别和第一极片、第二极片连接在一起
→
在第一、第二极片相应位置贴绝缘胶层
→
将极片和隔膜按序叠放，进行卷绕
→
卷芯成型。
42.从以上两种制备流程可以看出，现有的极耳内置于电芯内部的电芯的制备工艺，电芯卷绕成型后，第一极耳和第二极耳的相对位置就已经固定，不能再进行调整，一旦制程出现波动，容易产生不良品。而本技术的电芯的制备工艺，第一极耳设置于电芯的最外圈，电芯卷绕成型后再进行第一极耳的焊接连接，焊接第一极耳时可以根据第二极耳的位置进行定位，第一极耳的位置可以灵活调整，有利于提高制成良率，且后道工序的壳体密封可靠性得以保障，提高了电池的安全性。
43.在生产实践中，申请人对现有的极耳内置于电芯内部的电芯及其制备工艺和实施例2结构的电芯及其制备工艺进行了对比测试，测试结果如下表，表中组1为现有结构的电芯和现有制备工艺的测试结果，组2为实施例2电芯和制备工艺的测试结果。
44.对比项目组1组2卷绕良率90.1％98.4％高温高湿通过率96.8％100％能量密度681.6wh/l690.3wh/l
45.通过以上对比可以发现，实施例2较现有电芯，在卷绕良率、高温高湿通过率(储存安全性)及电芯的能量密度都有了显著提升。
46.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

技术特征：
1.一种电芯，包括：第一极片、第二极片及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片上设置有第一极耳，所述第二极片上设置有第二极耳；其特征在于：所述第一极片包括从极片的卷绕首端至卷绕尾端依次设置的第一双面涂料段、第一单面涂料段及第一空箔段，所述第一极耳设置于所述第一单面涂料段的外侧表面；所述第二极片包括从极片的卷绕首端至卷绕尾端依次设置的第二单面涂料段和第二双面涂料段，所述第二双面涂料段上设置有容纳所述第二极耳的极耳槽；所述第二极耳设置在所述极耳槽内。2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述第一极耳和所述第二极耳位于电芯的厚度方向的中心线的同一侧；和/或，所述第一极耳和所述第二极耳分别激光焊接于所述第一极片和所述第二极片上。3.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述电芯的最外层是所述第一极片，并由所述第一空箔段收尾。4.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述第一单面涂料段的起始端和所述第二极片的卷绕尾端的端部在电芯的厚度方向上对齐。5.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述第一空箔段的起始端和所述第二极片的卷绕尾端的端部在电芯的厚度方向上对齐。6.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述第一极耳的连接部的外侧表面设置有第一绝缘胶层，所述第一绝缘胶层至少完全覆盖所述第一极耳的连接部；和/或，所述第二极耳的连接部的外侧表面设置有第二绝缘胶层，所述第二绝缘胶层至少完全覆盖所述第二极耳的连接部。7.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述第一单面涂料段设置有和所述第二极耳相对设置的第三绝缘胶层，所述第二极耳在所述第三绝缘胶层上的投影位于所述第三绝缘胶层内；和/或，所述第一双面涂料段设置有和所述第二极耳的背面相对设置的第四绝缘胶层，所述第二极耳的连接部在所述第四绝缘胶层上的投影位于所述第四绝缘胶层内。8.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述第一单面涂料段和所述第一空箔段的连接处设置有第五绝缘胶层，所述第五绝缘胶层和所述第二极片的卷绕尾端的端部相对设置，所述第二极片的卷绕尾端的端部在所述第五绝缘胶层上的投影位于所述第五绝缘胶层内。9.如权利要求8所述的电芯，其特征在于：所述第五绝缘胶层覆盖部分所述第一空箔段。10.如权利要求1或8或9所述的电芯，其特征在于：所述第一双面涂料段设置有第六绝缘胶层，所述第六绝缘胶层和所述第二极片的卷绕尾端的端部相对设置，所述第二极片的卷绕尾端的端部在所述第六绝缘胶层上的投影位于所述第六绝缘胶层内。11.如权利要求10所述的电芯，其特征在于：所述第六绝缘胶层和部分所述第一空箔段相对。12.如权利要求2所述的电芯，其特征在于：所述第二极片包括和所述第二双面涂料段相连的第二空箔段，所述第二空箔段位于所述第二极片的卷绕尾端，所述第二极耳设置于
所述第二空箔段的外侧表面。13.如权利要求12所述的电芯，其特征在于：所述第二极耳的连接部的外侧表面设置有第二绝缘胶层，所述第二空箔段在所述第二绝缘胶层上的投影位于所述第二绝缘胶层内。14.如权利要求12或13所述的电芯，其特征在于：在所述第二空箔段的内侧表面设置有第七绝缘胶层，所述第二空箔段在所述第七绝缘胶层上的投影在所述第七绝缘胶层内。

技术总结
一种电芯，包括：第一极片、第二极片及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片上设置有第一极耳，所述第二极片上设置有第二极耳；所述第一极片包括从极片的卷绕首端至卷绕尾端依次设置的第一双面涂料段、第一单面涂料段及第一空箔段，所述第一极耳设置于所述第一单面涂料段的外侧表面；所述第二极片包括从极片的卷绕首端至卷绕尾端依次设置的第二单面涂料段和第二双面涂料段，所述第二双面涂料段上设置有容纳所述第二极耳的极耳槽；所述第二极耳设置在所述极耳槽内。本实用新型采用极片外包及极耳设置于最外圈的结构，可以灵活调整极耳的位置，从而避免正负极耳间距不稳定而导致的制程良率低、成本高的问题。题。题。


技术研发人员：杨章应 徐腾飞 谢继春
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：2023.03.24
技术公布日：2023/8/13