卷繞式電芯及電化學裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種卷繞式電芯及電化學裝置。卷繞式電芯包括：陰極極片，其陰極集流體的至少一個表面設置有含陰極活性材料的陰極膜片且陰極集流體在卷繞式電芯的卷繞收尾處未設置陰極膜片；陽極極片，其陽極集流體的至少一個表面設置有含陽極活性材料的陽極膜片且陽極集流體在卷繞式電芯的卷繞收尾處未設置陽極膜片；隔離膜，位于陰陽極片之間；自未設置陰極膜片的陰極集流體的末端起在未設置陰極膜片的陰極集流體的表面和/或自未設置陽極膜片的陽極集流體的末端起在未設置陽極膜片的陽極集流體的表面涂覆有NTC金屬材料層，隔離膜向卷繞式電芯的卷繞收尾處的尾端延伸至NTC金屬材料層的位置，以與NTC金屬材料層一起使得陰陽極片電絕緣隔離開。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
卷繞式電芯及電化學裝置
[0001 ] 本技術涉及儲能器件領域，尤其涉及一種卷繞式電芯及電化學裝置。
技術介紹
鋰離子電池作為一種綠色的環保電池，具有高能量密度，高工作電壓和長使用壽命的優點，在很多電子產品，如移動電話，手提電腦、攝像機、移動通訊等領域應用廣泛。但鋰離子電池行業存在機遇的同時也面臨巨大挑戰，要求兼顧能量密度又保證安全性能。對于高容量的電芯，特別需要通過一些規定的安全性能檢測指標，例如現在消費電子類電芯都要求高能量密度、高電壓設計，而這類電芯在客戶端是要經過150°C或者更高溫度的長時間烘烤(baking)測試。為了順利通過這類苛刻的安全測試。傳統的做法是需要選擇更安全的陰極極片、陽極極片、電解液、隔離膜以及更可靠的外界保護電路。然而對于活性材料的選擇和體系的優化受到材料發展的制約，往往是比較有限的。對于選擇外界保護電路，這種做法不僅使得電芯的成本增加，而且占用了外部空間，影響了電池的設計和能量密度；此外，額外增加外界保護電路還可能存在因外界保護電路失效帶來的風險。通過對電芯內熱沖擊實驗測試的過程分析，可以看到高電壓滿充狀態下的電芯進行150°C高溫烘烤I小時，通常包括外部烘箱的熱量傳遞、陽極化學反應的放熱、陰極化學反應的放熱、隔離膜在高溫下收縮或融化導致陰極極片和陽極極片短路而釋放出熱等幾個過程，其中造成熱失控的主要是集中在140°C以后隔離膜開始閉孔，內部滿嵌鋰的陽極極片和陰極極片接觸會出現激烈的放熱反應導致電芯失效。
技術實現思路
鑒于
技術介紹
中存在的問題，本技術的目的在于提供一種卷繞式電芯及電化學裝置，在所述卷繞式電芯應用于電化學裝置時能避免熱失控。本技術的另一目的在于一種卷繞式電芯及電化學裝置，其結構簡單、可靠性強且成本低。為了實現上述目的，在第一方面，本技術提供了一種卷繞式電芯，其包括:陰極極片，包括陰極集流體，陰極集流體的至少一個表面設置有含陰極活性材料的陰極膜片且陰極集流體在卷繞式電芯的卷繞收尾處未設置有含陰極活性材料的陰極膜片；陽極極片，包括陽極集流體，陽極集流體的至少一個表面設置有含陽極活性材料的陽極膜片且陽極集流體在卷繞式電芯的卷繞收尾處未設置有含陽極活性材料的陽極膜片；以及隔離膜，位于陰極極片和陽極極片之間；其中，自未設置有含陰極活性材料的陰極膜片的陰極集流體的末端起在未設置有含陰極活性材料的陰極膜片的陰極集流體的表面和/或自未設置有含陽極活性材料的陽極膜片的陽極集流體的末端起在未設置有含陽極活性材料的陽極膜片的陽極集流體的表面涂覆有NTC金屬材料層，隔離膜向卷繞式電芯的卷繞收尾處的尾端延伸至NTC金屬材料層的位置，以與NTC金屬材料層一起使得陰極極片與陽極極片電絕緣隔離開。為了實現上述目的，在第二方面，本技術提供了一種電化學裝置，其包括根據本技術第一方面所述的卷繞式電芯。本技術的有益效果如下:通過設置NTC金屬材料層，在所述卷繞式電芯應用于電化學裝置時能避免熱失控；結構簡單、可靠性強且成本低。【附圖說明】圖1為根據本技術的卷繞式電芯的結構示意圖，其中為了清楚起見，NTC金屬材料層以透明方式示出。其中，附圖標記說明如下:I陰極極片211末端11陰極集流體22陽極膜片111末端3隔離膜12陰極膜片4 NTC金屬材料層2陽極極片5卷繞收尾處21陽極集流體【具體實施方式】下面參照附圖來詳細說明根據本技術的卷繞式電芯及電化學裝置。首先說明根據本技術第一方面的卷繞式電芯。參照圖1，根據本技術第一方面的卷繞式電芯包括:陰極極片1，包括陰極集流體11，陰極集流體11的至少一個表面設置有含陰極活性材料的陰極膜片12且陰極集流體11在卷繞式電芯的卷繞收尾處5未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12 ;陽極極片2，包括陽極集流體21，陽極集流體21的至少一個表面設置有含陽極活性材料的陽極膜片22且陽極集流體21在卷繞式電芯的卷繞收尾處5未設置有含陽極活性材料的陽極膜片22 ；以及隔離膜3，位于陰極極片I和陽極極片2之間。其中，自未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的末端111起在未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的表面和/或自未設置有含陽極活性材料的陽極膜片22的陽極集流體21的末端211起在未設置有含陽極活性材料的陽極膜片22的陽極集流體21的表面涂覆有NTC(Negative Temperature Coefficient,負溫度系數,縮寫為NTC)金屬材料層4,隔離膜3向卷繞式電芯的卷繞收尾處5的尾端延伸至NTC金屬材料層4的位置，以與NTC金屬材料層4 一起使得陰極極片I與陽極極片2電絕緣隔離開。應注意的是，陰極集流體11可以僅在一個表面設置有含陰極活性材料的陰極膜片12，也可以在兩個表面(正反表面)設置有含陰極活性材料的陰極膜片12 ;陽極集流體12可以僅在一個表面設置有含陽極活性材料的陽極膜片22，也可以在兩個表面(正反表面)設置有含陽極活性材料的陽極膜片22 ;NTC金屬材料層4可以涂覆在相應未設置有活性材料的膜片的集流體(陰極集流體11和/或陽極集流體12)的一個表面或兩個表面，可以視具體的實際情況來確定，只要能達到與相應的隔離膜3 —起將陰極極片I和陽極極片2電隔離即可。NTC金屬材料層4代替了
技術介紹
中的部分隔離膜3，在電化學裝置正常使用的溫度下可以保持絕緣性質，并與隔離膜3 —起將陰極極片I和陽極極片2隔離開。而當電化學裝置為二次電池且使用時卷繞式電芯的溫度高于熱失控的溫度時，NTC金屬材料層4的電阻值會急劇降低到一定可設計阻值，該狀態下可以實現陰極極片I和陽極極片2以一個穩定的倍率電流進行短路放電(即自放電)，卷繞式電芯電壓下降，故能保證在一些特殊安全測試，諸如熱沖擊、高溫短路、過充等測試中避免由于隔離膜收縮、高氧化態的陰極與電解液的反應放熱等導致的熱失控，提高電化學裝置的安全性。在根據本技術第一方面的卷繞式電芯的一實施例中，陰極集流體11為鋁箔，陽極集流體21為銅箔。當然不限于此，陰極集流體11以及陽極集流體21的材質的選用可以依據實際應用的電化學裝置來確定。在根據本技術第一方面的卷繞式電芯的一實施例中，隔離膜3向卷繞式電芯的卷繞收尾處5的尾端延伸至NTC金屬材料層4的位置處，以使隔離膜3與NTC金屬材料層4部分重疊。當然不限于此，理論上可以隔離膜3向卷繞式電芯的卷繞收尾處5的尾端延伸至NTC金屬材料層4的位置對接，以形成一體式的使陰極極片I和陽極極片2電隔離即可。在根據本技術第一方面的卷繞式電芯的一實施例中，當自未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的末端111起在未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的表面涂覆有NTC金屬材料層4時，自未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的末端111起在未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的表面涂覆的NTC金屬材料層4涂覆在部分或全部的未設置有含陰極活性材料的陰極膜片12的陰極集流體11的該表面上。在根據本技術第一方面的卷繞式電芯的一實施例中，當自未設置有含陽極活性材料的陽極膜片22的陽極集流體21的末端211起在未設置有含陽極活性材料的陽極膜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種卷繞式電芯，包括：陰極極片（1），包括陰極集流體（11），陰極集流體（11）的至少一個表面設置有含陰極活性材料的陰極膜片（12）且陰極集流體（11）在卷繞式電芯的卷繞收尾處（5）未設置有含陰極活性材料的陰極膜片（12）；陽極極片（2），包括陽極集流體（21），陽極集流體（21）的至少一個表面設置有含陽極活性材料的陽極膜片（22）且陽極集流體（21）在卷繞式電芯的卷繞收尾處（5）未設置有含陽極活性材料的陽極膜片（22）；以及隔離膜（3），位于陰極極片（1）和陽極極片（2）之間；其特征在于，自未設置有含陰極活性材料的陰極膜片（12）的陰極集流體（11）的末端（111）起在未設置有含陰極活性材料的陰極膜片（12）的陰極集流體（11）的表面和/或自未設置有含陽極活性材料的陽極膜片（22）的陽極集流體（21）的末端（211）起在未設置有含陽極活性材料的陽極膜片（22）的陽極集流體（21）的表面涂覆有NTC金屬材料層（4），隔離膜（3）向卷繞式電芯的卷繞收尾處（5）的尾端延伸至NTC金屬材料層（4）的位置，以與NTC金屬材料層（4）一起使得陰極極片（1）與陽極極片（2）電絕緣隔離開。

【技術特征摘要】
2013.09.09 CN 201320560293.X1.一種卷繞式電芯，包括: 陰極極片(1)，包括陰極集流體(11)，陰極集流體(11)的至少一個表面設置有含陰極活性材料的陰極膜片(12)且陰極集流體(11)在卷繞式電芯的卷繞收尾處(5)未設置有含陰極活性材料的陰極膜片(12)； 陽極極片(2)，包括陽極集流體(21)，陽極集流體(21)的至少一個表面設置有含陽極活性材料的陽極膜片(22)且陽極集流體(21)在卷繞式電芯的卷繞收尾處(5)未設置有含陽極活性材料的陽極膜 片(22);以及 隔離膜(3 )，位于陰極極片(I)和陽極極片(2 )之間； 其特征在于，自未設置有含陰極活性材料的陰極膜片(12)的陰極集流體(11)的末端(111)起在未設置有含陰極活性材料的陰極膜片(12)的陰極集流體(11)的表面和/或自未設置有含陽極活性材料的陽極膜片(22)的陽極集流體(21)的末端(211)起在未設置有含陽極活性材料的陽極膜片(22)的陽極集流體(21)的表面涂覆有NTC金屬材料層(4)，隔離膜(3)向卷繞式電芯的卷繞收尾處(5)的尾端延伸至NTC金屬材料層(4)的位置，以與NTC金屬材料層(4) 一起使得陰極極片(I)與陽極極片(2)電絕緣隔離開。2.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，陰極集流體(11)為鋁箔，陽極集流體(21)為銅箔。3.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，其特征在于，隔離膜(3)向卷繞式電芯的卷繞收尾處(5)的尾端延伸至NTC金屬材料層(4)的位置處，以使隔離膜(3)與NTC金屬材料層(4)部分重疊。4.根據權利要求1所述的卷繞式電芯，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李愷，王敦強，
申請(專利權)人：寧德新能源科技有限公司，
類型：新型
國別省市：福建;35