卷芯和电池的制作方法

1.本公开实施例涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种卷芯和电池。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，锂离子电池技术得到了迅速发展。同时，用户也对锂离子电池的快速充电能力以及能量密度提出了更高的要求，快充锂电池已经成为消费类锂离子电池发展的趋势。
3.快速充电的锂离子电池主要采用极耳中置结构，即：极耳焊接在极片中间位置，该结构有利于降低极片的内阻，降低电池在大倍率充放电时的极化现象，进而提高电池的快速充电性能。高能量密度的锂离子电池主要体现在对电池内部空间的有效利用上。
4.然而，在现有技术中，电池的卷芯厚度不均匀，导致电池内部的空间利用效果不好，影响电池的能量密度。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供一种卷芯和电池，使卷芯的厚度比较均匀，从而有利于改善锂离子电池内部的空间利用效果，进而有利于提升锂离子电池的能量密度。
6.第一方面，本公开实施例提供一种卷芯，包括负极片和隔膜，所述负极片包括负极集流体；所述负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点，和，所述负极集流体沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第一尺寸l1；所述负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至所述负极集流体的卷绕首端的距离为第二尺寸l2；所述第一尺寸l1和所述第二尺寸l2之间的关系包括：l2≤(0.5
×
l1)；所述隔膜沿卷绕方向的第一个弯折区与所述负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区至少部分重叠。
7.本公开实施例提供的卷芯包括负极片，负极片包括负极集流体。通过设置负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点，和，负极集流体沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第一尺寸l1；设置负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至负极集流体的卷绕首端的距离为第二尺寸l2；并设置第一尺寸l1和第二尺寸l2之间的关系包括：l2≤(0.5
×
l1)。从而可以在卷绕的过程中控制隔膜沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区至少部分重叠，减少隔膜在卷芯中心的翻折次数，进而不仅有利于减小卷芯的整体厚度，而且可以避免隔膜翻折重叠增加卷芯部分区域的厚度，以使卷芯的整体厚度比较均匀，有利于改善电池内部的空间利用效果，有利于提高电池的能量密度。
8.如上所述的卷芯，可选的，所述隔膜沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至所述隔膜的卷绕首端的距离为第三尺寸l3；所述第一尺寸l1和所述第三尺寸l3之间的关系包括：l3≥(0.5
×
l1)。
9.如上所述的卷芯，可选的，所述第一尺寸l1和所述第二尺寸l2之间的关系还包括：l2≥(0.1
×
l1)。
10.如上所述的卷芯，可选的，所述第一尺寸l1和所述第三尺寸l3之间的关系还包括：l3≤(0.9
×
l1)。
11.如上所述的卷芯，可选的，所述卷芯还包括正极片，所述正极片沿卷绕方向的第一个弯折区和所述负极片的沿卷绕方向的第二个弯折区至少部分重叠，所述正极片的卷绕首端延伸至靠近所述负极片的沿卷绕方向的第一个弯折区。
12.如上所述的卷芯，可选的，所述负极片还包括第一负极活性层和第二负极活性层，所述第一负极活性层涂覆在所述负极集流体的背离所述卷芯的卷绕中心的一面，所述第二负极活性层涂覆在所述负极集流体的朝向所述卷芯的卷绕中心的一面；所述第一负极活性层的卷绕首端，和，所述第二负极活性层的卷绕首端，均超出所述正极片的卷绕首端。
13.如上所述的卷芯，可选的，所述第一负极活性层覆盖所述负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区，且所述第一负极活性层的卷绕首端，沿所述卷芯的厚度方向的投影，与所述正极片的卷绕首端沿所述卷芯的厚度方向的投影相接或具有间距。
14.如上所述的卷芯，可选的，所述第一负极活性层的卷绕首端，和，所述负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的距离为第四尺寸l4；所述正极片的卷绕首端，和，所述负极集流体沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第五尺寸l5；所述第四尺寸l4、所述第五尺寸l5以及所述第一尺寸l1之间的关系为：l4+l5＝l1。
15.如上所述的卷芯，可选的，所述第二负极活性层覆盖所述负极集流体的沿卷绕方向的第三个弯折区，且所述第二负极活性层的卷绕首端，沿所述卷芯的厚度方向的投影，与所述正极片的卷绕首端沿所述卷芯的厚度方向的投影相接或具有间距。
16.如上所述的卷芯，可选的，所述第二负极活性层的卷绕首端，和，所述负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的距离为第六尺寸l6；所述正极片的卷绕首端，和，所述负极集流体沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第五尺寸l5；所述第六尺寸l6、所述第五尺寸l5以及所述第一尺寸l1之间的关系为：l6+l5＝l1。
17.如上所述的卷芯，可选的，所述第一负极活性层的卷绕首端与所述第二负极活性层的卷绕首端对齐。
18.第二方面，本公开实施例提供一种电池，包括外壳和如上所述的卷芯，所述卷芯封装于所述外壳内。
19.本公开实施例提供的电池包括外壳和卷芯，卷芯封装于外壳内。在卷芯表面的凹凸不平的情况得到改善的情况下，电池的平整度也得到了改善，从而有利于改善化成后的电池的界面粘结效果，最终实现改善电池的长循环寿命、膨胀问题以及变形问题的目的。
20.其中，卷芯包括负极片，负极片包括负极集流体。通过设置负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点，和，负极集流体沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第一尺寸l1；设置负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至负极集流体的卷绕首端的距离为第二尺寸l2；并设置第一尺寸l1和第二尺寸l2之间的关系包括：l2≤(0.5
×
l1)。从而可以在卷绕的过程中控制隔膜沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区至少部分重叠，减少隔膜在卷芯中心的翻折次数，进而不仅有利于减小卷芯的整体厚度，而且可以避免隔膜翻折重叠增加卷芯部分区域的厚度，以使卷芯的整体厚度比较均匀，有利于改善电池内部的空间利用效果，有利于提高电池的能量密度。
21.除了上面所描述的本公开实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及
由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本公开实施例提供的卷芯和电池所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
22.为了更清楚地说明本公开实施例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，显而易见地，下面描述中的附图是本公开实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为相关技术中的卷芯的截面示意图；
24.图2为本公开实施例提供的卷芯的截面示意图一；
25.图3为本公开实施例提供的卷芯的截面示意图二。
26.附图标记说明：
27.100-负极片；
28.110-第一负极活性层；
29.120-第二负极活性层；
30.130-负极集流体；
31.200-隔膜；
32.300-正极片。
具体实施方式
33.图1为相关技术中的卷芯的截面示意图。参照图1，相关技术中，卷芯主要包括负极片10、正极片30、隔膜20、负极耳11和正极耳31，负极耳11焊接在负极片10的中段位置，正极耳31焊接在正极片30的中段位置，负极片10、正极片30以及隔膜20按照预设的顺序叠放并从卷绕首端开始朝同一个方向卷绕以最终形成卷芯。相关技术中，由于负极片10卷绕首端的空箔区延伸的比较长，导致隔膜20需要在卷芯的中心多翻折一次以便更好的包覆住负极片10的空箔区，同时方便卷绕设备进行卷绕；并且，由于多翻折一次的隔膜通常只延伸卷芯内宽w的一半，即，多翻折一次的隔膜20增加了卷芯部分区域的厚度，从而不仅会导致卷芯的厚度不均匀，而且会导致卷芯的整体厚度增加，进而导致电池内部的空间利用效果不好，影响电池的能量密度。
34.为了解决上述技术问题，本公开实施例提供一种卷芯，该包括负极片，负极片包括负极集流体。通过设置负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点，和，负极集流体沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第一尺寸l1；设置负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至负极集流体的卷绕首端的距离为第二尺寸l2；并设置第一尺寸l1和第二尺寸l2之间的关系包括：l2≤(0.5
×
l1)。从而可以在卷绕的过程中控制隔膜沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体沿卷绕方向的第一个弯折区至少部分重叠，减少隔膜在卷芯中心的翻折次数，进而不仅有利于减小卷芯的整体厚度，而且可以避免隔膜翻折重叠增加卷芯部分区域的厚度，以使卷芯的整体厚度比较均匀，有利于改善电池内部的空间利用效果，有利于提高电池的能量密度。
35.为使本公开实施例实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例实施例中的附图，对本公开实施例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公开实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开实施例中的实施例，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，都属于本公开实施例保护的范围。
36.需要说明的是，卷芯包括正极片、隔膜和负极片，正极片、隔膜和负极片层叠设置，隔膜设置在正极片和负极片之间，以将正极片和负极片分隔开来，防止正极片和负极片接触并短路。隔膜可以使电解质中的锂离子穿过，以保证锂离子电池正常工作。层叠设置的正极片、隔膜和负极片从一端开始卷绕至另一端以形成卷芯。卷绕首端是指卷绕开始的一端，卷绕末端是指卷绕结束的一端。卷绕完成后，卷绕首端位于卷芯的中心区域，卷绕末端位于卷芯的外表面。正极片、负极片和隔膜均具有卷绕首端和卷绕末端，正极片包括正极集流体和正极活性层，正极集流体和正极活性层均具有卷绕首端和卷绕末端；负极片包括负极集流体和负极活性层，负极集流体和负极活性层均具有卷绕首端和卷绕末端。
37.实施例一
38.图2为本公开实施例提供的卷芯的截面示意图一；图3为本公开实施例提供的卷芯的截面示意图二。
39.参照图1至图3，本实施例提供一种卷芯，该卷芯包括负极片100和隔膜200，负极片100包括负极集流体130。示例性的，负极集流体130可以选用铜箔，当然，负极集流体130也可以根据实际需要选用其他材料，只要能够满足卷芯的要求即可。
40.负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点，和，负极集流体130沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第一尺寸l1。负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至负极集流体130的卷绕首端的距离为第二尺寸l2。第一尺寸l1和第二尺寸l2之间的关系包括：l2≤(0.5
×
l1)。示例性的，l2的尺寸可以为(0.1
×
l1)、(0.2
×
l1)、(0.3
×
l1)、(0.4
×
l1)或(0.5
×
l1)等。
41.负极集流体130的卷绕首端通常具有未设置负极活性层的空箔区，本实施例限制了负极集流体130的卷绕首端的第二尺寸l2的长度，即限制了空箔区的长度，从而不仅有利于节省材料、节约成本；而且有利于缩短隔膜200的长度，从而保证卷芯的厚度平均。
42.隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区至少部分重叠，即，隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区可以完全重叠，也可以是有一部分重叠，可以理解的是，隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区位于卷芯的同一侧，从而使隔膜200的卷绕首端不会如图1的现有技术方案中多出来一个折边，进而避免隔膜200部分重叠，有利于使卷芯的厚度保持均匀。
43.在一些可选的实施方式中，隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至隔膜200的卷绕首端的距离为第三尺寸l3。第一尺寸l1和第三尺寸l3之间的关系包括：l3≥(0.5
×
l1)。示例性的，l3的尺寸可以为(0.5
×
l1)、(0.6
×
l1)、(0.7
×
l1)、(0.8
×
l1)或(0.9
×
l1)等。通过设置隔膜沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至隔膜的卷绕首端的距离为第三尺寸l3；并设置第一尺寸l1和第三尺寸l3之间的关系包括：l3≥(0.5
×
l1)，从而保证隔膜可以包覆住负极集流体的卷绕首端的空箔区，进而有利于保证电池的安全性和可靠性。
44.可选的，第一尺寸l1和第二尺寸l2之间的关系还包括：l2≥(0.1
×
l1)，从而使负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至负极集流体130的卷绕首端的第二尺寸l2保留足够的长度，以便于卷芯的卷绕和负极集流体130上的负极活性层的涂覆。
45.可选的，第一尺寸l1和第三尺寸l3之间的关系还包括：l3≤(0.9
×
l1)，从而将隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至隔膜200的卷绕首端的第三尺寸l3的长度限定在一定的范围内，以避免隔膜200的卷绕首端延伸的太长，从而可以避免隔膜200的卷绕首端与负极片100的第二弯折区发生干涉并翻折，进而有利于使卷芯的厚度保持均匀。
46.参照图2和图3，卷芯还包括正极片300，正极片300沿卷绕方向的第一个弯折区和负极片100的沿卷绕方向的第二个弯折区至少部分重叠，即，正极片300沿卷绕方向的第一个弯折区和负极片100的沿卷绕方向的第二个弯折区可以完全重叠，也可以是有一部分重叠，可以理解的是，正极片300沿卷绕方向的第一个弯折区和负极片100的沿卷绕方向的第二个弯折区位于卷芯的同一侧。正极片300的卷绕首端延伸至靠近负极片100的沿卷绕方向的第一个弯折区。
47.示例性的，正极片300包括正极集流体、第一正极活性层和第二正极活性层，正极集流体可以选用铝箔，当然，正极集流体也可以根据实际需要选用其他材料，只要能够满足卷芯的要求即可。第一正极活性层和第二正极活性层的材质相同。设置第一正极活性层涂覆在正极集流体的朝向卷芯的中心的一面，第一正极活性层的卷绕首端可以与正极集流体的卷绕首端平齐；同时设置第二正极活性层涂覆在正极集流体的背离卷芯的中心的一面，第二正极活性层的卷绕首端可以与正极集流体的卷绕首端平齐，从而使第一正极活性层和第二正极活性层完全覆盖正极集流体的卷绕首端，以便于充分利用正极集流体的长度。
48.参照图2和图3，负极片100还包括第一负极活性层110和第二负极活性层120，第一负极活性层110和第二负极活性层120的材质相同。第一负极活性层110涂覆在负极集流体130的背离卷芯的卷绕中心的一面，第二负极活性层120涂覆在负极集流体130的朝向卷芯的卷绕中心的一面。
49.示例性的，第一负极活性层110的卷绕首端，和，第二负极活性层120的卷绕首端，均超出正极片的卷绕首端。即，使得第一负极活性层110和第二负极活性层120可以完全覆盖正极片300，进而有利于保证卷芯的性能。可以理解的是，第一负极活性层110的卷绕首端，和，第二负极活性层120的卷绕首端超出正极片300的卷绕首端的长度可以不用太长，只要能够完全覆盖住正极片300即可。
50.示例性的，第一负极活性层110的卷绕首端可以沿卷绕方向向内缩进，以在负极集流体130的背离卷芯的卷绕中心的一面留出空箔区。第二负极活性层120的卷绕首端可以沿卷绕方向向内缩进，以在负极集流体130的朝向卷芯的卷绕中心的一面留出空箔区。
51.参照图3，第一负极活性层110可以覆盖负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区，且第一负极活性层110的卷绕首端，沿卷芯的厚度方向的投影，与正极片300的卷绕首端沿卷芯的厚度方向的投影相接或具有间距。
52.示例性的，第一负极活性层110的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的距离为第四尺寸l4。正极片300的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第五尺寸l5。第四尺寸l4、第五尺寸l5以及第一尺寸l1之间的关系为：l4+l5＝l1。第一负极活性层110的卷绕首端，和，负极集流体
130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的第四尺寸l4的厚度，可以弥补卷芯在负极片100的第一弯折区的一端的厚度，从而有利于减小卷芯表面的厚度差，使卷芯的厚度趋于均匀。
53.参照图3，第二负极活性层120覆盖负极集流体130的沿卷绕方向的第三个弯折区，且第二负极活性层120的卷绕首端，沿卷芯的厚度方向的投影，与正极片200的卷绕首端沿卷芯的厚度方向的投影相接或具有间距。
54.示例性的，第二负极活性层120的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的距离为第六尺寸l6。正极片300的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第五尺寸l5。第六尺寸l6、第五尺寸l5以及第一尺寸l1之间的关系为：l6+l5＝l1。第二负极活性层120的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的第六尺寸l6的厚度，可以弥补卷芯在负极片100的第一弯折区的一端的厚度，从而有利于减小卷芯表面的厚度差，使卷芯的厚度趋于均匀。
55.可选的，第一负极活性层110的卷绕首端与第二负极活性层120的卷绕首端对齐，从而有利于使第一负极活性层110的卷绕首端和第二负极活性层120的卷绕首端可以更好的与正极片300的卷绕首端对接，以便于更好的弥补卷芯在负极片100的第一弯折区的一端的厚度，从而有利于减小卷芯表面的厚度差，使卷芯的厚度趋于均匀。
56.综上，本公开实施例提供的卷芯包括负极片100，负极片100包括负极集流体130。通过设置负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点，和，负极集流体130沿卷绕方向的第二个弯折区的内凹点之间的距离为第一尺寸l1；设置负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至负极集流体130的卷绕首端的距离为第二尺寸l2；并设置第一尺寸l1和第二尺寸l2之间的关系包括：l2≤(0.5
×
l1)。从而可以在卷绕的过程中控制隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区与负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区至少部分重叠，减少隔膜200在卷芯中心的翻折次数，进而不仅有利于减小卷芯的整体厚度，而且可以避免隔膜200翻折重叠增加卷芯部分区域的厚度，以使卷芯的整体厚度比较均匀，有利于改善电池内部的空间利用效果，有利于提高电池的能量密度。
57.同时，通过设置隔膜200沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点至隔膜200的卷绕首端的距离为第三尺寸l3；并设置第一尺寸l1和第三尺寸l3之间的关系包括：l3≥(0.5
×
l1)，从而保证隔膜200可以包覆住负极集流体130的卷绕首端的空箔区，进而有利于保证电池的安全性和可靠性。
58.具体实施例：
59.以475477为例，参照图1，卷芯内宽47mm，正极片厚度127um，单面涂负极活性层的负极片厚度57um，负极集流体厚度6um，隔膜厚度11um，负极活性层长于正负极头部的尺寸为5mm。
60.采用常规结构时，参照图1，负极活性层未覆盖负极片的第一弯折区，且负极活性层的头部距负极片第一弯折区距离为0.5mm，负极集流体从负极片的第一弯折区延伸至卷绕首端的长度为25mm，隔膜从负极片的第一弯折区延伸至卷绕首端的长度为78mm(有回折)。
61.通过优化后，参照图3，第一负极活性层的第四尺寸l4为4mm，第二负极活性层的第
六尺寸l6为3.5mm，负极集流体头部的空箔为12mm，隔膜自负极片的第一弯折区延伸至卷绕首端的长度28mm。
62.通过对比发现，参照图3，相比于常规结构，通过设置第一负极活性层朝向负极集流体的卷绕首端延伸第四尺寸l4，其中，l4为第一负极活性层110的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的距离；设置第二负极活性层朝向负极集流体的卷绕首端延伸第六尺寸l6，其中，l6为第二负极活性层120的卷绕首端，和，负极集流体130沿卷绕方向的第一个弯折区的内凹点之间的距离，且第一负极活性层的头部和第二负极活性层的头部覆盖并长于正极片的头部，从而使卷芯的靠近负极片的第一弯折区的厚度增加了2*(57-6)＝102um厚度，以使卷芯的厚度极差由127um降低到25um，提升了电池内圈厚度一致性，有利于化成界面一致性。
63.通过对比发现，参照图2和图3，相比于常规结构，通过优化负极集流体头部空箔的长度和隔膜回折的长度，使负极头部的隔膜减少4层，即4*11＝44um，有效减小卷芯的整体厚度，有利于充分利用电池内部空间，对电池量密度有一定提升。
64.实施例二
65.在实施例一的基础上，本实施例提供一种电池，该电池包括外壳和卷芯，卷芯封装于外壳内。示例性的，外壳可以为铝塑膜外壳。
66.本实施例提供的卷芯与实施例一中的卷芯结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，具体参照实施例一。
67.本实施例提供的电池包括外壳和卷芯，卷芯封装于外壳内。在卷芯的整体厚度减小，且卷芯的整体厚度比较均匀的情况下，不仅有利于减小电池的整体厚度，提高电池整体厚度的均匀性，而且有利于改善电池内部的空间利用效果，从而有利于提高电池的能量密度。
68.在本公开实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“相接”“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；可以是相互接触，也可以是一体件；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。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公开实施例中的具体含义。
69.本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
70.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开实施例进行了详细的说明，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公开实施例各实施例技术方案的范围。