一种卷绕电芯及电池的制作方法

1.本实用新型实施例涉及新能源技术领域，尤其涉及一种卷绕电芯及电池。

背景技术：

2.随着蓝牙耳机、智能手环、儿童玩具、记忆卡以及助听器等电子设备广泛应用，对纽扣电池的需求越来越大。现有技术中为了提高纽扣电池的能量密度，通常采用卷绕的方式生产纽扣电池。由于纽扣电池的电芯尺寸较小，通常在极片的尾部焊接极耳，然而极耳的重量与电芯的重量之比较大，在电芯卷绕收尾时容易使电芯的尾部重量不平衡，进而容易使电芯甩偏导致正极片和负极片出现相互覆盖不良的问题，严重影响电芯的生产良率。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型实施例提供一种卷绕电芯，该卷绕电芯收尾时不容易出现卷绕电芯甩偏的问题，能够克服由于卷绕电芯甩偏导致的极片之间出现相互覆盖不良的问题，具有较高的生产良率。
4.本实用新型提供一种电池，该电池包括上述的卷绕电芯，具有加工方便，良率高的优点。
5.本实用新型提供一种卷绕电芯，包括外周极片，所述外周极片位于所述卷绕电芯的外周；
6.所述外周极片的集流体由内向外包括依次连接的活性层涂覆区、第一极耳设置区以及空白区；
7.外周极片具有外周极耳，所述外周极耳的第一端与所述第一极耳设置区连接，所述外周极耳的第二端向垂直于卷绕电芯平面的方向延伸。
8.如上所述的卷绕电芯，其中，所述第一极耳设置区设置有保护层；
9.所述保护层至少覆盖所述外周极耳的第一端。
10.如上所述的卷绕电芯，其中，所述保护层具有朝向所述空白区延伸的延伸层，所述延伸层覆盖所述空白区的起始端。
11.如上所述的卷绕电芯，其中，所述保护层的长度与所述外周极耳的宽度之比为5～15。
12.如上所述的卷绕电芯，其中，还包括与所述外周极片电性相反的内周极片；
13.所述内周极片的集流体包括由内向外依次连接的活性层涂覆区以及第二极耳设置区；
14.所述内周极片位于所述卷绕电芯的内周。
15.如上所述的卷绕电芯，其中，所述卷绕电芯的直径r，所述延伸层靠近所述空白区的一端至所述空白区的尾端的距离l1满足以下关系：
16.π*r≤l1≤2.5π*r。
17.如上所述的卷绕电芯，其中，l1＝1.5π*r。
18.如上所述的卷绕电芯，其中，所述第一极耳设置区的长度l2，所述延伸层靠近所述空白区的一端至所述空白区的尾端的距离l1满足以下关系：
19.l2：l1＝1：(2-15)。
20.如上所述的卷绕电芯，其中，所述外周极片的宽度小于等于35mm。
21.本实用新型还提供一种电池，其中，包括如上所述的卷绕电芯。
22.本实用新型的卷绕电芯，外周极片的集流体由内向外包括依次连接的活性层涂覆区、第一极耳设置区以及空白区，由于在第一极耳设置区的外部还设置有空白区，空白区能够平衡第一极耳设置区中极耳的重量，因而该卷绕电芯收尾时不容易出现卷绕电芯甩偏的问题，能够避免因卷绕电芯甩偏导致的卷绕电芯中的极片相互覆盖不良的问题，生产良率高。
23.本实用新型的电池，由于包括上述的卷绕电芯，因而具有加工方便，良率高的优点。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，而易见地，下面描述中的附图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。
25.图1为本实用新型一些实施方式中外周极片的俯视图；
26.图2为本实用新型一些实施方式中外周极片的侧视图；
27.图3为本实用新型一些实施方式中卷绕电芯的截面示意图。
28.附图标记说明：
29.1：外周极片；
30.2：内周极片；
31.11：活性层涂覆区；
32.12：第一极耳设置区；
33.13：空白区；
34.14：外周极耳；
35.15：保护层；
36.111：活性层；
37.151：延伸层。
具体实施方式
38.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.图1为本实用新型一些实施方式中外周极片的俯视图；图2为本实用新型一些实施
方式中外周极片的侧视图；图3为本实用新型一些实施方式中卷绕电芯的截面示意图。如图1-3所示，本实用新型的第一方面提供一种卷绕电芯，包括外周极片1，外周极片1位于卷绕电芯的外周；
40.外周极片1的集流体由内向外包括依次连接的活性层涂覆区11、第一极耳设置区12以及空白区13；
41.外周极片1具有外周极耳14，外周极耳14的第一端与第一极耳设置区12连接，外周极耳14的第二端向垂直于卷芯平面的方向延伸。
42.本实用新型中，外周极片1指的是相对于另外的极片而言，位于卷绕电芯外周的极片。
43.本实用新型中，活性层涂覆区11指的是集流体中用于涂覆活性层111的区域，通过在活性层涂覆区11涂覆活性层111，能够保证外周极片1进行正常的锂离子脱嵌，从而实现电池的正常充放电。可以理解，集流体具有相对设置的两个活性层涂覆区11，至少一个活性层涂覆区11被活性层111覆盖。
44.本实用新型中，外周极耳14的第一端指的是外周极耳14沿卷绕方向延伸且与第一极耳设置区12连接的边，第二端指的是外周极耳14中与第一端相对的边。从活性层111的截止端开始，以外周极耳14的第一端远离活性层涂覆区11的边界截止的区域称为第一极耳设置区12。第一极耳设置区12用于设置外周极耳14，通过外周极耳14实现卷绕电芯和外部的电连接。本实用新型不限定外周极耳14的数量，只要能够实现卷绕电芯和外部的电连接即可。
45.本实用新型中，集流体包括相对设置的两个第一极耳设置区12，可以在两个第一极耳设置区12各设置一个外周极耳14，两个第一极耳设置区12分别与外周极耳14的第一端相互连接，两个外周极耳14的第二端分别向垂直于卷绕电芯的平面方向延伸；也可以在任意一个第一极耳设置区12设置一个外周极耳14，使外周极耳的第一端可以与该第一极耳设置区12相互连接，该外周极耳14的第二端向垂直于卷绕电芯的平面方向延伸。
46.本实用新型不限定第一极耳设置区12与外周极耳14的第一端的连接方式，例如，可以选用本领域常用的焊接实现第一极耳设置区12和外周极耳14的第一端的连接。
47.本实用新型中，以外周极耳14的第一端远离活性层涂覆区11的边界开始，以集流体的尾部截止的区域则为空白区13，空白区13不设置任何物质。可以理解，本实用新型的卷绕电芯以空白区13进行收尾。
48.本实用新型对外周极片1的电性不做特别限定，外周极片1可以为正极片，也可以为负极片。当外周极片1为正极片时，外周极片1的正极集流体由内向外包括依次连接的正极活性层涂覆区、正极极耳设置区以及空白区，外周极片1具有外周正极极耳，外周正极极耳的第一端与正极极耳设置区连接，外周正极极耳的第二端向垂直于卷绕电芯的平面的方向延伸；当外周极片1为负极片时，外周极片1的负极集流体由内向外包括依次连接的负极活性层涂覆区、负极极耳设置区以及空白区，外周极片1具有外周负极极耳，外周负极极耳的第一端与负极极耳设置区连接，外周负极极耳的第二端向垂直于卷绕电芯的平面的方向延伸。
49.本实用新型中，外周极片1的集流体还包括与第一极耳设置区12的尾部相互连接的空白区13，由于空白区13能够平衡外周极耳14的重量，防止卷绕电芯收尾时由于尾部焊
接的外周极耳14过重而导致卷绕电芯甩偏的问题发生，因而能够避免卷绕电芯甩偏导致的极片之间出现相互覆盖不良的问题发生，提高卷绕电芯的生产良率高。
50.可以理解，本实用新型的电池还包括电解液，电解液可以包括本领域电解液中常用的溶剂中的一种或多种，以及本领域中所常用的电解质锂盐，例如：溶剂可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、二氟代碳酸乙烯酯(dfec)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(emc)、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯、环丁砜、γ-丁内酯等；锂盐比如可以选择六氟磷酸锂(lipf6)、双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)、双(三氟甲基磺酸酰)亚氨锂(litfsi)中的一种或多种。
51.本实用新型的电芯可以选用本领域常用的电芯，本实用新型对电芯的尺寸不做特别限定。
52.本实用新型的电芯可以包括正极、负极，以及设置在正极和负极之间的隔膜。
53.本实用新型中，正极可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性层。正极活性层可以包括导电剂、正极活性材料以及粘结剂。
54.负极可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面的负极活性层。负极活性层可以包括导电剂、负极活性材料以及粘结剂。
55.其中，正极活性层中的粘结剂可以选自聚偏氟乙烯(pvdf)、羧甲基纤维素钠(cmc)和海藻酸钠(sa)中的至少一种；导电剂可以选自乙炔黑(ab)、导电炭黑(super-p)、科琴黑(kb)、碳纳米管(cnt)和石墨烯中的至少一种。
56.正极活性材料可以选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂中的至少一种。
57.负极片活性层中的粘结剂可以选自羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠中的至少一种；导电剂可以独立地选自天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨烯中的至少一种。
58.负极活性材料可以选自石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅材料、硅氧材料、硅碳材料、钛酸锂中的至少一种。
59.本实用新型中，隔膜用于防止正极和负极因接触而发生短路。隔膜可以选用本领域常用的任何隔膜，隔膜的材料可以为聚丙烯隔膜(pp)、聚乙烯隔膜(pe)、聚丙烯/聚乙烯双层复合膜(pp/pe)、聚酰亚胺静电纺丝隔膜(pi)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜(pp/pe/pp)、纤维素无纺布隔膜、带陶瓷涂层的隔膜中的一种。
60.如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施方式中，第一极耳设置区12设置有保护层15；
61.保护层15至少覆盖外周极耳14的第一端。
62.本实用新型中，在第一极耳设置区12设置至少覆盖外周极耳14的第一端的保护层15，能够对外周极耳14进行保护，防止外周极耳14发生损坏，延长电池的使用寿命。
63.本实用新型对保护层15的材料不做特别限定，只要能够保护外周极耳14即可，例如，保护层15可以为保护胶纸，也可以为陶瓷层。
64.如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施方式中，保护层15具有朝向空白区13延伸的延伸层151，延伸层151覆盖空白区13的起始端。
65.可以理解，空白区13还具有与第一极耳设置区12的保护层15相互连接的延伸层151。当空白区13还具有与第一极耳设置区12的保护层15相互连接的延伸层151时，包含延伸层151的保护层15能够对外周极耳14进行更充分的保护，防止外周极耳14损坏，延长电池的使用寿命。
66.可以理解，保护层15还具有朝向活性层涂覆区11延伸的延伸层151，延伸层151覆盖活性层111的起始端。当活性层111的起始端被保护层15的延伸层151覆盖时，也能够进一步对外周极耳14进行保护，延长电池的使用寿命。
67.本实用新型中，延伸层151可以与第一极耳设置区12的保护层15的材料相同，也可以与第一极耳设置区12的保护层15的材料不同，只要能够实现对外周极耳14更好的保护即可。
68.在本实用新型的一些实施方式中，为了更好的实现对外周极耳14的保护，延长电池的使用寿命，保护层15的长度与外周极耳14的宽度之比为5～15。
69.本实用新型中，保护层15的长度指的是，沿卷绕电芯的卷绕方向，设置于第一极耳设置区12的保护层15的尺寸与延伸层151的尺寸之和。外周极耳4的宽度指的是，沿卷绕电芯的卷绕方向，外周极耳14的尺寸。
70.在本实用新型的一些实施方式中，卷绕电芯还包括与外周极片1电性相反的内周极片2；
71.内周极片2的集流体包括由内向外依次连接的活性层涂覆区以及第二极耳设置区；
72.内周极片2位于卷绕电芯的内周。
73.本实用新型中，卷绕电芯还包括与外周极片1电性相反的内周极片2。可以理解，相对于外周极片1，内周极片2位于卷绕中心的内周。
74.当卷绕电芯的外周极片1为正极片时，卷绕电芯的内周极片2为负极片；当卷绕电芯的外周极片1为负极片时，卷绕电芯的内周极片2为正极片。本实用新型中，电性相反的内周极片2和外周极片1之间设置有隔膜。
75.在具体的实施方式中，将外周极片1、隔膜以及内周极片2层叠设置，然后对层叠设置的外周极片1、隔膜以及内周极片2进行卷绕即可以得到本实用新型的卷绕电芯。
76.本实用新型的卷绕电芯中的内周极片2能够和外周极片1实现充分的覆盖，通过内周极片2和外周极片1共同作用能够实现电池的正常工作。
77.可以理解，内周极片2还包括内周极耳，内周极耳的第一端与第二极耳设置区连接，内周极耳的第二端向垂直于卷绕电芯平面的方向延伸。内周极耳的第二极耳设置区还包括至少覆盖内周极耳第一端的保护层。
78.与外周极片1相比，内周极片2的集流体以内周极耳的第一端远离活性层涂覆区的边界截止，不包括自内周极耳的第一端远离活性层涂覆区的边界开始的空白区。通过此设置，能够节约内周极片的集流体，进而节约卷绕电芯的空间，有利于提高电池的能量密度。
79.在本实用新型的一些实施方式中，卷绕电芯的直径r，延伸层151靠近空白区13的一端至空白区13的尾端的距离l1满足以下关系：
80.π*r≤l1≤2.5π*r。
81.本实用新型中，卷绕电芯的截面近似为圆形，卷绕电芯的直径指的是卷绕电芯的
圆形截面的外径，可以理解，由于集流体的厚度很薄，因此空白区13的卷绕圈数对卷绕电芯的直径的影响可以忽略。
82.当卷绕电芯的直径r与延伸层151靠近空白区13的一端至空白区13的尾端的距离l1满足上述关系时，不仅能够节约集流体，节约生产成本，还能够提高电池的能量密度，而且空白区13能够更好的为外周极耳14的第一端与第一极耳设置区12的连接处提供牵引力，更好的平衡外周极耳14的重力，防止卷绕电芯收尾时出现卷绕电芯甩偏的问题，克服由于卷绕电芯甩偏导致的极片之间出现相互覆盖不良的问题，提高卷绕电芯的生产良率高。
83.进一步地，为了在更好的节约生产成本，提高电池的能量密度的前提下，防止卷绕电芯甩偏，提高卷绕电池的生产良率，l1＝1.5π*r。
84.在本实用新型的一些实施方式中，第一极耳设置区12的起始端至延伸层151靠近空白区13的一端的距离l2，延伸层151靠近空白区13的一端至空白区13的尾端的距离l1满足以下关系：
85.l2：l1＝1：(2-15)。
86.当第一极耳设置区12的起始端至延伸层151靠近空白区的一端的距离l2，延伸层151靠近空白区13的一端至空白区13的尾端的距离l1满足以上关系时，能够更好的平衡外周极耳14的重力，防止卷绕电芯收尾时出现卷绕电芯甩偏的问题，克服由于卷绕电芯甩偏导致的极片之间出现相互覆盖不良的问题，提高卷绕电芯的生产良率高。
87.本实用新型不限定卷绕电芯中外周极片1的尺寸，外周极片1可以为任何尺寸的极片。尤其是当外周极片1的宽度小于等于35mm时，本实用新型的卷绕电芯依然在收尾时依然不容易出现卷绕电芯甩偏的问题，能够克服由于卷绕电芯甩偏导致的极片之间出现相互覆盖不良的问题，具有较高的生产良率。
88.可以理解，为了避免卷绕电芯的极片之间出现相互覆盖不良的问题，当外周极片1的宽度小于等于35mm时，内周极片2的宽度也小于等于35mm。
89.本实用新型的第二方面提供一种电池，包括上述的卷绕电芯。
90.在一些实施方式中，将上述的卷绕电芯置于外包装中，向外包装中注入电解液，便可以得到本实用新型的电池。
91.由于本实用新型的电池包括上述的卷绕电芯，因此该电池加工方便，良率高，适用于广泛推广应用。
92.本实用新型还提供一种装置，该装置的驱动源或能量存储源为前述的电池。
93.例如，该装置可以是手表、手机、导航仪、无人机等任何利用电池作为驱动源或能量存储源的装置。
94.本实用新型的装置，由于包括了前述的电池，因此加工方便，良率高，客户满意度高。
95.需要说明的是，在本实用新型的描述中所涉及的数值和数值范围均为近似值，受制造工艺和测量精度的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。
96.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”(如果存在)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。
97.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“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
98.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种卷绕电芯，其特征在于，包括外周极片，所述外周极片位于所述卷绕电芯的外周；所述外周极片的集流体由内向外包括依次连接的活性层涂覆区、第一极耳设置区以及空白区；外周极片具有外周极耳，所述外周极耳的第一端与所述第一极耳设置区连接，所述外周极耳的第二端向垂直于卷绕电芯平面的方向延伸。2.根据权利要求1所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳设置区设置有保护层；所述保护层至少覆盖所述外周极耳的第一端。3.根据权利要求2所述的卷绕电芯，其特征在于，所述保护层具有朝向所述空白区延伸的延伸层，所述延伸层覆盖所述空白区的起始端。4.根据权利要求3所述的卷绕电芯，其特征在于，所述保护层的长度与所述外周极耳的宽度之比为5～15。5.根据权利要求1-4任一项所述的卷绕电芯，其特征在于，还包括与所述外周极片电性相反的内周极片；所述内周极片的集流体包括由内向外依次连接的活性层涂覆区以及第二极耳设置区；所述内周极片位于所述卷绕电芯的内周。6.根据权利要求3或4所述的卷绕电芯，其特征在于，所述卷绕电芯的直径r，所述延伸层靠近所述空白区的一端至所述空白区的尾端的距离l1满足以下关系：π*r≤l1≤2.5π*r。7.根据权利要求6所述的卷绕电芯，其特征在于，l1＝1.5π*r。8.根据权利要求6所述的卷绕电芯，其特征在于，所述第一极耳设置区的起始端至所述延伸层靠近所述空白区的一端的距离l2，所述延伸层靠近所述空白区的一端至所述空白区的尾端的距离l1满足以下关系：l2：l1＝1：(2-15)。9.根据权利要求4所述的卷绕电芯，其特征在于，所述外周极片的宽度小于等于35mm。10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的卷绕电芯。

技术总结

本实用新型提供一种卷绕电芯及电池，卷绕电芯，包括外周极片，外周极片位于所述卷绕电芯的外周；外周极片的集流体由内向外包括依次连接的活性层涂覆区、第一极耳设置区以及空白区；外周极片具有外周极耳，所述外周极耳的第一端与所述第一极耳设置区连接，所述外周极耳的第二端向垂直于卷绕电芯平面的方向延伸。该卷绕电芯收尾时不容易出现卷绕电芯甩偏的问题，能够克服由于卷绕电芯甩偏导致的极片之间出现相互覆盖不良的问题，具有较高的生产良率。率。率。