电池以及电池制作方法与流程

1.本技术涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池以及电池制作方法。


背景技术：

2.众所周知，锂离子电池在充放电过程中会产生极化热、反应热和欧姆热；目前，圆柱电池通常采用卷绕工艺制作而成，卷绕式电池因极片、隔膜组合间的贴合非常紧密，产生的热量大部分是通过极片高度方向上散热，如此一来，导致电池在充放电过程中产生的热量热交换速率降低，从而造成热量的累计，使得电池的工作环境变得不友好；另外随着消费者对电池高能量密度的追求，电池的设计越来越极限，对于圆柱电池来说，电池在直径和高度方向不断增大，这样电池的散热效果会成指数形式增加，同时对电池的散热带来挑战。
3.因此，亟需一种电池以及电池制作方法，在一定程度上以解决现有技术中存在的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种电池以及电池制作方法，以在一定程度上解决现有技术中圆柱电池的散热效果不好的技术问题。
5.本技术提供了电池，包括卷芯、芯棒以及壳体；所述卷芯套设所述芯棒，所述壳体包裹所述卷芯；所述卷芯包括正极片、负极片、第一隔膜以及第二隔膜；以所述第一隔膜、所述负极片、所述第二隔膜以及所述正极片的排布方式并缠绕于所述芯棒能够形成所述卷芯；所述正极片包括第一集流体；所述第一集流体上沿第一方向依次形成有正极耳以及敷料层；所述负极片包括第二集流体；所述第二集流体上沿与所述第一方向相反的方向依次形成有负极耳以及敷料层；
6.所述第一集流体和所述第二集流体上的敷料层均设置有多个，且多个所述敷料层之间设置有绝缘层。
7.在上述技术方案中，进一步地，所述第一隔膜对应所述敷料层排布于所述正极片和所述负极片之间；
8.所述第二隔膜对应所述敷料层排布于所述正极片和所述壳体之间。
9.在上述技术方案中，进一步地，所述第一隔膜和所述第二隔膜的宽度均为h1，所述第一集流体上的所述敷料层的宽度为h2，所述第一集流体上的所述敷料层的宽度为h3，则h1、h2、h3满足如下关系式：
10.h2＝h
1-a，
11.其中，a为常数，取值在1mm-10mm之间；
12.h3＝h
2-b，
13.其中，b为常数，取值在1mm-10mm之间；
14.h1＝h3+a+b且h1设置在20mm-50mm之间。
15.在上述技术方案中，进一步地，所述芯棒的直径设置在3mm-10mm之间；所述芯棒的
高度为h4，且满足如下关系式：
16.h4＝h1*n+l0*(n-1)；
17.其中，n是指所述正极片上的所述敷料层的个数。
18.在上述技术方案中，进一步地，所述卷芯的直径为d，且所述卷芯的直径与所述第一隔膜的宽度h1满足如下关系式：
19.h1＝α*e
(β*d)
；
20.其中，α＝276
±
10，β＝-0.025
±
0.002，所述卷芯的直径d的取值设置在10mm-100mm。
21.在上述技术方案中，进一步地，所述正极耳的高度设置在6mm-15mm之间，且所述正极耳的高度高于所述负极耳1mm-5mm之间。
22.在上述技术方案中，进一步地，所述绝缘层的宽度l0设置在2mm-6mm之间。
23.在上述技术方案中，进一步地，所述第一集流体上的所述敷料层采用正极活性物质、导电剂、粘结剂制成；所述第二集流体上的所述敷料层采用负极活性物质、导电剂、粘结剂制成。
24.在上述技术方案中，进一步地，所述绝缘层采用al2o3或勃姆石制成。
25.本技术还提供一种电池制作方法，基于上述的电池，包括如下步骤：
26.制片步骤：在第一集流体上间隔涂布正极活性物质以使在第一集流体上形成第一敷料层，第一集流体上且在相邻第一敷料层之间涂布al2o3或勃姆石以使相邻第一敷料层之间形成绝缘层；
27.在第二集流体上间隔涂布负极活性物质以使在第二集流体上形成第二敷料层，第二集流体上且在相邻第二敷料层之间涂布al2o3或勃姆石以使相邻第二敷料层之间形成绝缘层；
28.卷芯步骤：按照第一隔膜、负极片、第二隔膜以及正极片的顺序叠放在一起，并且保证正极片的极耳和负极片的极耳相对，然后以芯棒为卷轴进行卷绕；
29.组装步骤：首先，将卷芯步骤之后形成的正极耳与负极耳分别与连接片焊接，然后装入壳体内；
30.注液步骤：对电池注液。
31.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
32.本技术提供了本技术提供了一种电池，包括卷芯、芯棒以及壳体；所述卷芯套设所述芯棒，所述壳体包裹所述卷芯；所述卷芯包括正极片、负极片、第一隔膜以及第二隔膜；以所述第一隔膜、所述负极片、所述第二隔膜以及所述正极片的排布方式并缠绕于所述芯棒能够形成所述卷芯；
33.所述正极片包括第一集流体；所述第一集流体上沿第一方向依次形成有正极耳以及敷料层；所述负极片包括第二集流体；所述第二集流体上沿与所述第一方向相反的方向依次形成有负极耳以及敷料层；
34.所述第一集流体和所述第二集流体上的敷料层均设置有多个，且多个所述敷料层之间设置有绝缘层。
35.上述形成正极片的正极活性物质以及形成负极片的负极活性物质均可以理解为是分段，当正极片与负极片缠绕在芯棒上时，最后形成的卷芯也是分段的，即最后的卷芯由
多段小卷芯间隔排布而形成的，且相邻小卷芯之间是由绝缘层缠绕在芯棒间隔的。
36.综上，本技术中将卷芯分段式设计，利用小卷芯与小卷芯之间的第一集流体(第一集流体上没有设置第一敷料层的区域)、第二集流体(第二集流体上没有设置第二敷料层的区域)可以增大小卷芯的散热比表面积，从而提高卷芯电池的散热效果，有效改善散热不好的问题。
37.本技术还提供一种电池制作方法，基于上述电池。因而，具有电池的全部有益技术效果，在此不再赘述。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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。
39.图1为本技术实施例一提供的电池中正极片的平面结构示意图；
40.图2为本技术实施例一提供的电池中负极片的平面结构示意图；
41.图3为本技术实施例一提供的电池的结构示意图。
42.附图标记：
43.1-芯棒；4-第一集流体；5-第一方向；6-正极耳；7-第一敷料层；8-第二集流体；9-负极耳；10-第二敷料层；11-绝缘层；12-小卷芯。
具体实施方式
44.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
45.这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
46.在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
47.如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确
切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
48.为了易于描述，在这里可使用诸如“在
……
之上”、“上部”、“在
……
之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。
49.因此，术语“在
……
之上”根据装置的空间方位而包括“在
……
之上”和“在
……
之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
50.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
51.这里所描述的示例的特征可按照在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本技术的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
52.实施例一
53.结合图1-3详细描述本技术提供的一种电池。
54.一种电池(在该实施例中以圆柱电池为例进行阐述)包括卷芯、芯棒1以及壳体；其中卷芯套设芯棒1，壳体包裹卷芯，卷芯包括正极片、负极片、第一隔膜以及第二隔膜；在实际生产圆柱电池时，步骤一：按照第一隔膜、负极片、第二隔膜以及正极片的顺序将正极片、负极片、第一隔膜以及第二隔膜叠加在一起；步骤二：绕芯棒1缠绕形成卷芯；步骤三：在卷芯的外侧套上壳体即可；另外，要求正极片的极耳与负极片的极耳相对设置(即在步骤一中，正极片与负极片在排布时，正极片的极耳与负极片的极耳要相对)，这样使得正极耳6于壳体上形成有正极，负极耳9于壳体上形成负极。
55.上述采用卷绕工艺制作而成的圆柱电池，因正极片、负极片、第一隔膜、第二隔膜组合间的贴合非常紧密，电池产生极化热、反应热和欧姆热等只能通过正极片、负极片高度方向上散热；这样一来，导致电池在充放电过程中产生的热量热交换速率降低，从而造成热量的累计，使得电池的工作环境变得不友好；基于此，本技术提出了下述的改进方案。
56.具体地，正极片包括第一集流体4；在第一集流体4上沿第一方向5依次形成有正极耳6以及第一敷料层7；负极片包括第二集流体8；在第二集流体8上沿与第一方向5相反的方向依次形成有负极耳9以及第二敷料层10。
57.具体地，第一集流体4上的第一敷料层7和第二集流体8上的第二敷料层10均设置有多个，且第一敷料层7的个数与第二敷料层10的个数相同，第一敷料层7与第二敷料层10的位置一一对应。
58.具体地，相邻的第一敷料层7之间以及相邻的第二敷料层10之间均设置有绝缘层11。
59.优选地，第一集流体4上的第一敷料层7采用正极活性物质、导电剂、粘结剂制成；第二集流体8上的第二敷料层10采用负极活性物质、导电剂、粘结剂制成。
60.优选地，绝缘层11采用al2o3或勃姆石和胶涂覆在集流体上。
61.上述形成正极片的正极活性物质以及形成负极片的负极活性物质均可以理解为是分段，当正极片与负极片缠绕在芯棒1上时，最后形成的卷芯也是分段的，即最后的卷芯由多段小卷芯12间隔排布而形成的，且相邻小卷芯12之间是由绝缘层11缠绕在芯棒1间隔的。
62.综上，本技术中将卷芯分段式设计，利用小卷芯12与小卷芯12之间的绝缘层11可以增大小卷芯12的散热比表面积，从而提高卷芯电池的散热效果，有效改善散热不好的问题。
63.另外，利用绝缘层11可以有效解决正负极接触而带来的短路风险。
64.再有，本技术中卷芯分段式设计同时也会增加电池的保液能力，利用分段式设计，卷芯和卷芯中间的空间就会保存较多的电解液，一方面以用来缓解电池使用后期的贫液困扰，另一方面可解决电池在充放电过程因“呼吸效应”带来电解液的重新回吸、再分布困难。众所周知，电池在充放电过程中因锂离子的脱嵌，使得电池中电极片会发生“膨胀-收缩”，从而使电极片(正极片和负极片)中的电解液会发生“排出-再吸入-再二次分布”的现象，本技术中可以将电池中的卷芯设计成分段式的结构，从而可以将小卷芯12单元的高度降低，这样就会使电池在充放电过程中的“排出-再吸入-再二次分布”现象中的电解液流动路径变短，从而可以使电池在充放电过程中短时间内完成电解液的重新分布，从而解决当前电池中出现的因贫液或电解液补充不及时导致的中央黑斑，进而是电池发生析锂。
65.在该实施例中，第一隔膜对应敷料层排布于正极片和负极片之间；第二隔膜对应敷料层排布于正极片和壳体之间。即本技术中第一隔膜和第二隔膜的数量是多个的。
66.在该实施例中，正极耳的高度设置在6mm-15mm之间，且正极耳的高度高于负极耳1mm-5mm之间；绝缘层的宽度l0设置在2mm-6mm之间。
67.在该实施例中，第一隔膜和第二隔膜的宽度均为h1，第一集流体上的第一敷料层的宽度为h2，第二集流体上的第二敷料层的宽度为h3，则h1、h2、h3满足如下关系式：
68.h2＝h
1-a，
69.其中，a为常数，取值在1mm-10mm之间；
70.h3＝h
2-b，
71.其中，b为常数，取值在1mm-10mm之间；
72.h1＝h3+a+b且h1设置在20mm-50mm之间。
73.在该实施例中，芯棒1的直径设置在3mm-10mm之间；芯棒1的高度为h4，且满足如下关系式：
74.h4＝h1*n+l0*(n-1)；
75.其中，n是指正极片上的第一敷料层7的个数，或是负极片上的第二敷料层10的个数。
76.在该实施例中，卷芯的直径为d，且卷芯的直径与第一隔膜(第二隔膜)的宽度h1满
足如下关系式：
77.h1＝α*e
(β*d)
；
78.其中，α＝276
±
10，β＝-0.025
±
0.002，所述卷芯的直径d的取值设置在10mm-100mm。
79.经过实验测试，按照上述的数字范围以及数字范围的限定能够使得圆柱电池的散热效果更好，更理想。
80.实施例二
81.在该实施例中提供一种电池制作方法，具体包括如下步骤：
82.制片步骤：在第一集流体上间隔涂布正极活性物质以使在第一集流体上形成第一敷料层，第一集流体上且在相邻第一敷料层之间涂布绝缘材料，al2o3、勃姆石等以使相邻第一敷料层之间形成绝缘层；在第二集流体上间隔涂布负极活性物质以使在第二集流体上形成第二敷料层，第二集流体上且在相邻第二敷料层之间涂布绝缘材料，al2o3、勃姆石等以使相邻第二敷料层之间形成绝缘层；
83.卷芯步骤：按照第一隔膜、负极片、第二隔膜以及正极片的顺序叠放在一起，并且保证正极片的极耳和负极片的极耳相对，然后以芯棒为卷轴进行卷绕；
84.组装步骤：将卷芯步骤之后形成的正极耳6与连接片焊接，负极耳9与连接片焊接，并装入壳体内；
85.注液步骤：对电池注液。
86.综上，采用上述方法形成的正极片的正极活性物质以及形成负极片的负极活性物质均可以理解为是分段，当正极片与负极片缠绕在芯棒上时，最后形成的卷芯也是分段的，即最后的卷芯由多段小卷芯间隔排布而形成的，且相邻小卷芯之间是由绝缘层缠绕在芯棒间隔的。
87.综上，本技术中将卷芯分段式设计，利用小卷芯与小卷芯之间的第一集流体、第二集流体可以增大小卷芯的散热比表面积，从而提高卷芯电池的散热效果，有效改善散热不好的问题。
88.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种电池，包括卷芯、芯棒以及壳体；所述卷芯套设所述芯棒，所述壳体包裹所述卷芯；所述卷芯包括正极片、负极片、第一隔膜以及第二隔膜；以所述第一隔膜、所述负极片、所述第二隔膜以及所述正极片的排布方式并缠绕于所述芯棒能够形成所述卷芯；其特征在于，所述正极片包括第一集流体；所述第一集流体上沿第一方向依次形成有正极耳以及敷料层；所述负极片包括第二集流体；所述第二集流体上沿与所述第一方向相反的方向依次形成有负极耳以及敷料层；所述第一集流体和所述第二集流体上的敷料层均设置有多个，且多个所述敷料层之间设置有绝缘层。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一隔膜对应所述敷料层排布于所述正极片和所述负极片之间；所述第二隔膜对应所述敷料层排布于所述正极片和所述壳体之间。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一隔膜和所述第二隔膜的宽度均为h1，所述第一集流体上的所述敷料层的宽度为h2，所述第一集流体上的所述敷料层的宽度为h3，则h1、h2、h3满足如下关系式：h2＝h
1-a，其中，a为常数，取值在1mm-10mm之间；h3＝h
2-b，其中，b为常数，取值在1mm-10mm之间；h1＝h3+a+b且h1设置在20mm-50mm之间。4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述芯棒的直径设置在3mm-10mm之间；所述芯棒的高度为h4，且满足如下关系式：h4＝h1*n+l0*(n-1)；其中，n是指所述正极片上的所述敷料层的个数。5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述卷芯的直径为d，且所述卷芯的直径与所述第一隔膜的宽度h1满足如下关系式：h1＝α*e
(β*d)
；其中，α＝276
±
10，β＝-0.025
±
0.002，所述卷芯的直径d的取值设置在10mm-100mm。6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极耳的高度设置在6mm-15mm之间，且所述正极耳的高度高于所述负极耳1mm-5mm之间。7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘层的宽度l0设置在2mm-6mm之间。8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一集流体上的所述敷料层采用正极活性物质、导电剂、粘结剂制成；所述第二集流体上的所述敷料层采用负极活性物质、导电剂、粘结剂制成。9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘层采用al2o3或勃姆石制成。10.一种电池制作方法，基于权利要求1-9中任意一项所述的电池，其特征在于，包括如下步骤：制片步骤：在第一集流体上间隔涂布正极活性物质以使在第一集流体上形成第一敷料层，第一集流体上且在相邻第一敷料层之间涂布al2o3或勃姆石以使相邻第一敷料层之间形
成绝缘层；在第二集流体上间隔涂布负极活性物质以使在第二集流体上形成第二敷料层，第二集流体上且在相邻第二敷料层之间涂布al2o3或勃姆石以使相邻第二敷料层之间形成绝缘层；卷芯步骤：按照第一隔膜、负极片、第二隔膜以及正极片的顺序叠放在一起，并且保证正极片的极耳和负极片的极耳相对，然后以芯棒为卷轴进行卷绕；组装步骤：首先，将卷芯步骤之后形成的正极耳与负极耳分别与连接片焊接，然后装入壳体内；注液步骤：对电池注液。

技术总结
本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池以及电池制作方法。电池包括卷芯；卷芯包括正极片、负极片、第一隔膜以及第二隔膜；正极片包括第一集流体；第一集流体上沿第一方向依次形成有正极耳以及敷料层；负极片包括第二集流体；第二集流体上沿与第一方向相反的方向依次形成有负极耳以及敷料层；第一集流体和第二集流体上的敷料层均设置有多个，且多个敷料层之间设置有绝缘层。本申请中将卷芯分段式设计，利用小卷芯与小卷芯之间的绝缘层可以增大小卷芯的散热比表面积，从而提高卷芯电池的散热效果，有效改善散热不好的问题。有效改善散热不好的问题。有效改善散热不好的问题。


技术研发人员：邓伟 宋章训 梁听 胡学平 杨亦双 杨庆亨
受保护的技术使用者：江苏中兴派能电池有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/20