一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，包含连接于电池卷芯的卷绕外端上的缓释结构，所述电池卷芯的卷绕外端通过缓释结构连接于电池卷芯的次外圈上，在电池卷芯的膨胀状态下，所述缓释结构在卷绕方向上能够释放或延长自身的长度；所述电池卷芯的卷绕外端与缓释结构在次外圈上的连接处之间的弧向间距增加，也即电池卷芯的总周长增加、截面积增加，从而为膨胀变形提升膨胀空间，避免电池卷芯受到过大的约束力，且维持稳定形态。且维持稳定形态。且维持稳定形态。

【技术实现步骤摘要】
一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构


[0001]本专利技术属于电池制备领域，特别涉及一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构。

技术介绍

[0002]锂离子电池由正极、负极、隔膜装配成卷芯或叠芯，再注入电解液、加外壳，活化后即制得成品电芯。其中正极和负极在充电过程中，体积会发生变化。一般三元、钴酸锂、钛酸锂在脱嵌锂过程中，体积变化不明显；LFP脱锂后体积会略有减小。负极体积变化大，极片压实后到分容充满电，石墨电极的体积变化可以达到20
‑
35％；纯硅负极会达到200
‑
400％；随着循环的进行，负极体积还会继续膨胀。由于电芯是先做好装配，再进行充放电；作为卷芯或叠芯的装配体，能否承受充放电过程中的体积变化，对于电芯内部结构稳定性，电性能和安全性能，都有着至关重要的影响。
[0003]如附图1中为现有圆柱电池在不同膨胀状态下的示意图。不同电芯外形采用不同的装配结构，锂离子电芯主要有铝壳、软包和圆柱三种外壳。其中圆柱电池卷绕后卷芯如图(a)，卷芯外形是圆柱体，由正极、负极以及中间的隔膜卷绕而成，横截面为类圆形。内圈中心孔和最外圈都用隔膜包住数圈，最外圈的中间贴上胶带100固定卷芯形状。圆柱电池在化成分容和循环过程中，随着负极片的不断膨胀，卷芯的圆形截面会越来越大，正极片和隔膜会向内圈回缩，卷芯会产生不同程度的变形。
[0004]如果卷芯膨胀较小，而胶带100粘接力强，则卷芯会在圆柱体的两端相对中间区域明显膨胀，如图1中的图(b)；如果卷芯膨胀较大，卷芯变形的力超过胶带的粘接能力，胶带会散开脱落，卷芯彻底失去了稳定卷绕结构的外部作用力，因此卷芯会完全松开直到接触到钢壳的壳壁，正负极片之间间距过大，整个卷芯结构失效，电芯报废，如图1中的图(c)。因此，在电池卷芯在膨胀时，避免电池卷芯局部受约束力过大或约束力不足，保证电池池芯整体均匀膨胀至关重要。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，能够在膨胀时避免电池卷芯受到过大的约束力，且维持稳定形态。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，包含连接于电池卷芯的卷绕外端上的缓释结构，所述电池卷芯的卷绕外端通过缓释结构连接于电池卷芯的次外圈上，在电池卷芯的膨胀状态下，所述缓释结构在卷绕方向上能够释放或延长自身的长度；所述电池卷芯的卷绕外端与缓释结构在次外圈上的连接处之间的弧向间距增加。
[0008]进一步的，所述缓释结构在电池卷芯的卷绕方向上包括多个具有缓冲长度的缓释体，且若干所述缓释体随膨胀变形量增大而在卷绕方向上依次释放长度。
[0009]进一步的，所述缓释结构为随着电池卷芯卷绕且膜体长度超出正、负极片卷绕外端的外圈薄膜，所述缓释结构的膜体沿卷绕方向分成若干个连续的缓冲单元区，若干所述
缓冲单元区在卷绕方向上的区域边界均连接于电池卷芯的次外圈膜体上，且各所述缓冲单元区的膜体相对于次外圈膜体呈松弛状态；各所述缓冲单元区构成缓释体。
[0010]进一步的，所述区域边界上的一处或多处膜体连接于次外圈膜体上。
[0011]进一步的，所述缓冲单元区包含熔融部和褶边部，且所述缓释结构中的熔融部和褶边部呈交替间隔式分布。
[0012]进一步的，所述熔融部与次外圈膜体熔融式连接；沿卷绕方向，若干熔融部与次外圈膜体随膨胀变形量增大而依次剥离。
[0013]进一步的，所述熔融部的宽度为小于缓冲单元区的宽度。
[0014]进一步的，所述熔融部的宽度范围为0.5
‑
8mm，剥离强度为30
‑
200N/100mm。
[0015]有益效果：本专利技术的电池卷芯的卷绕外端通过缓释结构连接于次外圈的膜体上，使得电池卷芯构成稳定的圆柱状卷芯结构，当电池卷芯膨胀时，缓释结构在卷绕方向上能够释放或延长自身的长度，从而使得卷绕外端相对于缓释结构在次外圈上的连接处之间的弧向间距增加，也即电池卷芯的总周长增加、截面积增加，从而为膨胀变形提升膨胀空间，避免电池卷芯受到过大的约束力，且维持稳定形态。
附图说明
[0016]附图1为现有技术中的圆柱电池在不同膨胀状态下的示意图；
[0017]附图2为本专利技术中包含缓释结构的第一种实施例的俯视图；
[0018]附图3为本专利技术中包含缓释结构的第二种实施例的立体示意图；
[0019]附图4为本专利技术中包含缓释结构的第二种实施例的轴向示意图；
[0020]附图5为本专利技术中局部A的结构放大示意图；
[0021]附图6为本专利技术中缓释结构第二种实施例中的熔焊示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0023]如附图2至附图4所示，一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，包含连接于电池卷芯1的卷绕外端上的缓释结构2，所述电池卷芯1的卷绕外端1a通过缓释结构2连接于电池卷芯1的次外圈上，通过缓释结构2使得电池卷芯1在卷绕后形成稳定的形状，通过缓释结构2替换现有的胶带结构，在电池卷芯1的膨胀状态下，所述缓释结构2在卷绕方向上能够释放或延长自身的长度；在膨胀状态下，所述缓释结构在次外圈上的连接处与电池卷芯1的卷绕外端1a之间的弧向间距增加。也即当电池卷芯膨胀时，缓释结构2在卷绕方向上能够释放或延长自身的长度，从而使得卷绕外端1a相对于缓释结构2在次外圈上的连接处之间的弧向间距增加，也即电池卷芯的总周长增加、截面积增加，从而为膨胀变形提升膨胀空间，避免电池卷芯受到过大的约束力，且维持稳定形态。
[0024]如附图2所示，为缓释结构2的第一种实施例，缓释结构2为弹性带、波纹带等具有一定弹性拉伸作用的带体结构，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯等塑料薄膜。
[0025]如附图3至附图6所示，为缓释结构2的第一种实施例，所述缓释结构2在电池卷芯1的卷绕方向上包括多个具有一定缓冲长度的缓释体，且若干所述缓释体随膨胀变形量增大而在卷绕方向上依次释放长度，电池卷芯的膨胀量越小，则缓释体的释放数量越少，能够按
需释放长度，从而保证膨胀变形后正、负极极片之间松紧度适量。
[0026]所述缓释结构2为随着电池卷芯1卷绕且膜体长度超出正、负极片卷绕外端的外圈薄膜，所述缓释结构2的膜体沿卷绕方向分成若干个连续的缓冲单元区3，若干所述缓冲单元区3在卷绕方向上的区域边界10均连接于电池卷芯1的次外圈膜体4上，且各所述缓冲单元区3的膜体相对于次外圈膜体4呈松弛状态，各所述缓冲单元区3构成了具有一定缓冲长度的缓释体，缓释体的缓冲长度即为各缓冲单元区3上松弛部分长度。
[0027]如附图3和附图6所示，所述区域边界10上的一处或多处膜体连接于次外圈膜体上，优选的，所述区域边界10整条的边界线均连接于次外圈膜体上，保证其边界线上各处受力均匀，在其膨胀时，能够均匀受力。熔融时使用金属热封头，温度在150
‑
200本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，其特征在于：包含连接于电池卷芯(1)的卷绕外端上的缓释结构(2)，所述电池卷芯(1)的卷绕外端(1a)通过缓释结构(2)连接于电池卷芯(1)的次外圈上，在电池卷芯(1)的膨胀状态下，所述缓释结构(2)在卷绕方向上能够释放或延长自身的长度；所述电池卷芯(1)的卷绕外端(1a)与缓释结构在次外圈上的连接处之间的弧向间距增加。2.根据权利要求1所述的一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，其特征在于：所述缓释结构(2)在电池卷芯(1)的卷绕方向上包括多个具有缓冲长度的缓释体，且若干所述缓释体随膨胀变形量增大而在卷绕方向上依次释放长度。3.根据权利要求2所述的一种高膨胀圆柱电池梯度缓释结构，其特征在于：所述缓释结构(2)为随着电池卷芯(1)卷绕且膜体长度超出正、负极片卷绕外端的外圈薄膜，所述缓释结构(2)的膜体沿卷绕方向分成若干个连续的缓冲单元区(3)，若干所述缓冲单元区(3)在卷绕方向上的区域边界(10)均连接于电池卷芯(1)的次外圈膜体(4)上，且各所述缓冲单元区(3)的膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾，
申请(专利权)人：苏州时代华景新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：