【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，尤其涉及一种螺旋式水平双极性电芯结构。
技术介绍
1、随着锂离子电池的大规模应用，国内锂资源紧缺和原材料价格攀升成为限制发展和生产的重要因素。虽然2023年来锂价持续走低，但受国际环境的影响，锂价存在大幅增加的可能。钠离子电池与锂离子电池机制类似，且钠资源储量丰富，是非常有潜力的电池体系，是良好的替补方案。
2、双极性钠离子电池能在单体电池上实现较高的电压和能量密度。其中，水平双极性电池是在集流体同一面的左右两侧分别涂覆正极和负极，可以与极片平行方向错位堆叠延伸形成串联结构来提高相应电压。同时，水平结构可以向与极片垂直方向并联堆叠极片提高电芯容量。但是，水平结构电芯电压的提高通常依赖于一个方向延伸错位堆叠极片实现，随着制备电芯的工作电压提高，水平方向的电芯长度会不断延长，因此，依赖一个方向延伸堆叠极片难以实现高电压电芯的制备。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种螺旋式水平双极性电芯结构，旨在解决现有水平结构电池仅向一个水平方向延伸、难以满足高电压的需求、电池充放电过程中出现散热困难等问题。本专利技术提供的螺旋式水平双极性电芯结构，通过螺旋上升的方式，替代单一的水平方向延伸，使制备的高电压电池不会出现电芯过长的问题。电芯内部由密封胶分隔为一个个腔室，并由铝塑膜密封，如此构成螺旋形电池。螺旋形的上下相邻腔室之间可加入散热片以达到快速散热的目的。
2、本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种螺旋式水平双极性电芯结构，包括单极
4、所述单极性极片包括单极性正极片和单极性负极片；
5、所述双极性极片，包括第一集流体、第一正极涂覆区、第一负极涂覆区、以及所述第一正极涂覆区和第一负极涂覆区中间预留的无涂覆区；所述第一正极涂覆区涂覆于所述第一集流体一端的两侧，所述第一负极涂覆区涂覆于所述第一集流体另一端的两侧；
6、在叠片制备电芯单元本体时，所述双极性极片按次序螺旋交叠，上下相邻的两层极片涂覆区的极性相反，所述单极性极片设置于交叠的首尾端，所述隔膜设置于相邻极片的涂覆区之间；数层相叠的极片以所述无涂覆区为界构成一个电芯单元本体；
7、所述电芯单元本体由所述铝塑膜包裹后注入电解液，构成一个电芯单元；所述电芯单元基于所包含的双极性极片进行螺旋式交叠构成螺旋式水平双极性电芯结构；螺旋叠放的所述电芯单元之间设置有所述散热片，所述电芯单元之间的双极性极片无涂覆区处设置有密封区。
8、优选的，所述按次序螺旋交叠，具体为一双极性极片的第一正极涂覆区与另一双极性极片的第一负极涂覆区相叠，一双极性极片的第一负极涂覆区与再一双极性极片的第一正极涂覆区相叠，依次螺旋交叠；当交叠的端部为双极性极片的第一正极涂覆区时，与所述单极性负极片相叠；当交叠的端部为双极性极片的第一负极涂覆区时，与所述单极性正极片相叠；数层相叠的极片以所述无涂覆区为界构成一个电芯单元本体；其中，所述一双极性极片、另一双极性极片和再一双极性极片为具有相同结构的三块独立的双极性极板。
9、优选的，所述散热片纵向设置于叠放的相邻的所述电芯单元之间。进一步优选的，所述散热片由导热材料组成，所述导热材料优选为导热硅胶。
10、优选的，所述电芯单元横向之间设置有所述密封区；所述双极性极片中间的无涂覆区穿过所述密封区，以使相邻两个所述电芯单元连通，最终使所有的电芯单元可以串联在一起。
11、优选的，采用密封胶将所述电芯单元本体内的所述无涂覆区粘接，并所述密封胶与外侧包裹电芯单元本体的铝塑膜粘接，以使电芯单元本体之间相互隔离。密封胶将电芯单元本体分隔为一个个的电芯单元单体；并且首尾的单极性极片的极耳焊接并引出到铝塑膜外。
12、优选的，本专利技术采用所述铝塑膜包裹所述电芯单元本体和电解液后，进行热封处理，使得电解液不至于窜液漏液。
13、优选的，所述单极性极片设置于交叠的首尾端，具体为电芯单元首尾端的单极性极片与双极性极片相互交叠，中间的电芯单元则由双极性极片交错排布。
14、优选的，所述单极性正极片由第二集流体和涂覆在所述第二集流体两侧的第二正极涂覆层组成，所述第二集流体上设置有第一极耳。
15、优选的，所述单极性负极片由第三集流体和涂覆在所述第三集流体两侧的第二负极涂覆层组成，所述第三集流体上设置有第二极耳。
16、优选的，在极片模切时，所述单极性正极和单极性负极保留极耳，双极性极片不保留极耳。
17、在涂布涂覆层时，在集流体两侧分别涂覆正负极浆料；优选的，所述双极性极片中，所述第一正极涂覆层的长宽均小于所述第一负极涂覆层。进一步优选的，依据横纵双极性极片需求，所述双极性极片的第一正极涂覆区和第一负极涂覆区中间留出空白的无涂覆区。
18、优选的，每个所述电芯单元端面上的单极性极片或双极性极片仅单面涂覆活性物质，除端面外的中间的极片(包括单极性极片和双极性极片)双面均涂覆有活性物质(即正极涂覆区和负极涂覆区)。
19、优选的，相邻的所述电芯单元中的极片层数和容量保持一致；进一步优选的，本专利技术中整个螺旋式水平双极性电芯结构的形状可以按照实际需要进行设计和改良，在实际应用中可以由此将常用的方形改为其他多边形甚至是曲边多边形等。
20、优选的，所述散热片设置于上下的电芯单元之间。本专利技术中的螺旋式水平双极性电芯由常用的一字形转换为螺旋形，也会使整个电芯的比表面积减小，这会导致电池散热更加困难。因此，在螺旋形电池的上下电芯单元之间设置散热片，以提高散热性能。
21、本专利技术的螺旋式水平双极性电芯结构的制备过程中：在对极板的涂覆区进行涂布时，应在集流体两侧分别涂覆正负极浆料，其中正极涂覆区的长宽均应小于负极涂覆区，依据横纵双极性极片需求在正极涂覆区和负极涂覆区中间留出空白区(即无涂覆区)。模切时，单极性正极和单极性负极保留极耳，双极性极片不保留极耳。每个电芯单元端面上的单极性极片和双极性极片仅单面涂覆活性物质，而除端面外的中间的极片双面均涂覆有活性物质。
22、本专利技术的技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
23、本专利技术的螺旋式水平双极性电芯结构，解决了现有水平结构电池仅向一个水平方向延伸、难以满足高电压的需求、电池充放电过程中出现散热困难等问题。通过螺旋上升的方式，替代单一的水平方向延伸，使制备的高电压电池不会出现电芯过长的问题；并且螺旋式水平双极性电芯内部由密封胶分隔为一个个腔室，并由铝塑膜密封，如此构成螺旋形电池。螺旋形的上下相邻腔室之间可加入散热片以达到快速散热的目的。
24、本专利技术的螺旋式水平双极性电芯结构，通过双极电极片及电芯单元的螺旋上升叠放排列，内部由密封胶将整个电芯分隔为多个电芯单元腔室，相连的电芯单元腔室之间由穿过密封胶的无涂覆区连接；解决了单一方向延伸时的长度过长的问题；通过导热性良好的材料作为散热片插入到螺旋形电芯单元之间，辅助双极性电芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：包括单极性极片、双极性极片、隔膜、铝塑膜、散热片和密封区；
2.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述按次序螺旋交叠，具体为一双极性极片的第一正极涂覆区与另一双极性极片的第一负极涂覆区相叠，一双极性极片的第一负极涂覆区与再一双极性极片的第一正极涂覆区相叠，依次螺旋交叠；当交叠的端部为双极性极片的第一正极涂覆区时，与所述单极性负极片相叠；当交叠的端部为双极性极片的第一负极涂覆区时，与所述单极性正极片相叠；数层相叠的极片以所述无涂覆区为界构成一个电芯单元本体；其中，所述一双极性极片、另一双极性极片和再一双极性极片为具有相同结构的三块独立的双极性极板。
3.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述散热片纵向设置于叠放的相邻的所述电芯单元之间。
4.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述散热片由导热材料组成，所述导热材料为导热硅胶。
5.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述电芯单元横向之间设置有所述密
6.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：采用密封胶将所述电芯单元本体内的所述无涂覆区粘接，并所述密封胶与外侧包裹电芯单元本体的铝塑膜粘接，以使电芯单元本体之间相互隔离。
7.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述单极性极片设置于交叠的首尾端，具体为电芯单元首尾端的单极性极片与双极性极片相互交叠，中间的电芯单元则由双极性极片交错排布。
8.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述单极性正极片由第二集流体和涂覆在所述第二集流体两侧的第二正极涂覆层组成，所述第二集流体上设置有第一极耳；
9.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述双极性极片中，所述第一正极涂覆层的长宽均小于所述第一负极涂覆层。
10.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：相邻的所述电芯单元中的极片层数和容量保持一致。
...【技术特征摘要】
1.一种螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：包括单极性极片、双极性极片、隔膜、铝塑膜、散热片和密封区；
2.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述按次序螺旋交叠，具体为一双极性极片的第一正极涂覆区与另一双极性极片的第一负极涂覆区相叠，一双极性极片的第一负极涂覆区与再一双极性极片的第一正极涂覆区相叠，依次螺旋交叠；当交叠的端部为双极性极片的第一正极涂覆区时，与所述单极性负极片相叠；当交叠的端部为双极性极片的第一负极涂覆区时，与所述单极性正极片相叠；数层相叠的极片以所述无涂覆区为界构成一个电芯单元本体；其中，所述一双极性极片、另一双极性极片和再一双极性极片为具有相同结构的三块独立的双极性极板。
3.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述散热片纵向设置于叠放的相邻的所述电芯单元之间。
4.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述散热片由导热材料组成，所述导热材料为导热硅胶。
5.根据权利要求1所述的螺旋式水平双极性电芯结构，其特征在于：所述电芯单元横向之间设...
【专利技术属性】
技术研发人员：何攀，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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