具有双极性极组的电芯的制作方法

本发明涉及一种电芯，尤其涉及一种具有双极性极组的电芯。

背景技术：

1、锂离子电池凭借高比能量、长循环寿命、无记忆效应等优势，广泛应用于新能源汽车领域。随着终端设备对电池快充能力、大倍率放电性能及安全可靠性的要求持续提升，电芯内部的极组集流结构、电流传导路径、绝缘防护体系成为制约电芯倍率性能、内阻一致性及热安全性能的核心因素。

2、目前市售圆柱电芯普遍采用单极柱集流结构：卷芯轴向一端通过集流盘汇集极耳电流后由中心极柱引出作为正极端，另一端的电流经集流盘传导至金属外壳，依靠外壳作为负极端子输出。以负极端为例，其电流传导路径为：极耳-集流盘-集流盘边缘-外壳，即负极电流必须经由集流盘边缘与外壳的搭接区域完成换向输出，集流盘边缘长期承载大电流。现有单极柱结构存在以下缺陷：（1）安全隐患大。单极柱结构的负极电流经集流盘边缘、外壳传导，集流盘边缘长期承载大电流，易出现局部电流集中、极化加剧与焦耳热累积；且边缘区域紧邻绝缘结构，若绝缘层存在微小工艺缺陷，或长期热胀冷缩导致绝缘老化破损，极易引发局部放电、绝缘击穿，最终导致电芯短路、热失控；（2）常规负极集流盘多采用整圆结构，铜材用量大、材料利用率低，大幅增加了电芯的生产成本；（3）现有电芯多采用单一刚性绝缘垫片或普通胶带包覆，适配性差，无法适配电芯充放电过程中的膨胀、收缩及高低温交变工况，长期使用后易出现绝缘层开裂、脱落、搭接失效等问题，绝缘防护可靠性不足。

3、综上，需要对现有的圆柱电池进行改进。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有双极性极组的电芯。

2、为实现上述目的，本发明公开的一种具有双极性极组的电芯，包括，

3、卷芯，所述卷芯在轴向具有相对的第一端和第二端，所述第一端连接有极片形成正极端，所述第二端连接有极片形成负极端；

4、第一集流盘，所述第一集流盘连接至正极端，所述第一集流盘的中心处形成或连接有正极柱；

5、第二集流盘，所述第二集流盘连接至负极端，所述第二集流盘的中心处形成或连接有负极柱；

6、绝缘层，所述绝缘层用于将卷芯、第一集流盘和第二集流盘与外壳电性隔绝。

7、优选地，所述绝缘层包括第一绝缘片和第二绝缘片，所述第一绝缘片贴覆于第一集流盘背离卷芯的一侧，所述第二绝缘片贴覆于第二集流盘背离卷芯的一侧。

8、优选地，所述绝缘层还包括柔性耐高温胶带，所述柔性耐高温胶带包括一段部、二段部和三段部，所述二段部包覆于卷芯的外表面，所述卷芯的两端形成未被二段部包覆的留白区；所述一段部由卷芯的端面侧沿伸至与二段部搭接，所述一段部将第一集流盘的边缘与其中一段留白区包覆其中；所述三段部由卷芯的端面侧沿伸至与二段部搭接，所述三段部将第二集流盘的边缘与另一段留白区包覆其中。

9、优选地，定义所述一段部与二段部的搭接长度为x，定义所述三段部与二段部的搭接长度为y，其中，x=3~8mm，y=3~8mm。

10、优选地，定义一段部与第一集流盘的搭接长度为m，定义三段部与第二集流盘的搭接长度为n，其中，m=5~10mm，y=5~10mm。

11、优选地，所述第二集流盘的主体呈跑道状，所述跑道状包括两段相对设置的圆弧段以及连接两段圆弧段的两条平行直边。

12、优选地，定义卷芯的外径为d，定义第二集流盘中圆弧段的直径为d2，定义两平行直边的间距为h，其中，d2=（0.8~0.95）d，h=（0.6~0.8）d。

13、优选地，所述第一集流盘的焊印为4~8条，相邻两条焊印的夹角为45°~90°；所述第二集流盘的焊印为对称分布的4~8条，相邻两条焊印的夹角为60°~80°。

14、优选地，定义所述正极柱的直径为d3，定义所述正极柱的焊接区为d4，定义所述负极柱的直径为d5，定义所述负极柱的焊接区为d6；其中，d3=（0.2~0.4）d4，d5==（0.2~0.4）d6。

15、本发明具有以下技术效果：

16、1.本发明采用双端中心极柱结构，电流由卷芯极片、极耳导入集流盘后，沿径向最短路径直接向中心极柱汇集输出，集流盘边缘仅作为焊接固定结构，完全不承载电流传导功能，彻底规避了传统结构“边缘大电流-焦耳热累积-绝缘层应力破损-击穿短路-热失控”的安全隐患，实现电芯安全防护从被动防护到主动规避的升级。

17、2.正负极柱分别布置于卷芯两端中心轴线位置，实现电流双向对称输出，极大缩小了卷芯内外圈极片的电流路径差值，改善全域电流密度分布均匀性，降低极片电位差与焦耳热损耗，有效提升电芯大倍率充放电能力，延长循环使用寿命。

18、3.负极第二集流盘采用跑道型异形结构，在保证外圈极片充分焊接、电流传导稳定的前提下，大幅减少铜材用量，解决了传统圆形集流盘材料冗余、成本偏高的问题，在电气性能不衰减的基础上降低电芯生产成本。

19、4.采用“卷芯外周柔性胶带包覆+集流盘端面绝缘片覆盖+搭接区域柔性胶带密封”的三层全包裹绝缘结构，仅露出中心极柱导电区域，其余结构完全绝缘隔离。柔性绝缘结构可适配电芯充放电膨胀、高低温交变工况，避免刚性绝缘结构易开裂、脱落的缺陷，绝缘稳定性、耐温性、耐电解液腐蚀性能大幅提升。

20、5.通过限定正负集流盘焊印数量、夹角配比及极柱与焊接区的尺寸比例，保证极耳与集流盘焊接均匀、接触充分，电流传导均匀无集中死角，进一步降低接触内阻，提升电芯整体一致性。

1.一种具有双极性极组的电芯，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，所述绝缘层（400）包括第一绝缘片（401）和第二绝缘片（402），所述第一绝缘片（401）贴覆于第一集流盘（200）背离卷芯（100）的一侧，所述第二绝缘片（402）贴覆于第二集流盘（300）背离卷芯（100）的一侧。

3.根据权利要求2所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，所述绝缘层（400）还包括柔性耐高温胶带（403），所述柔性耐高温胶带（403）包括一段部（404）、二段部（405）和三段部（406），所述二段部（405）包覆于卷芯（100）的外表面，所述卷芯（100）的两端形成未被二段部（405）包覆的留白区（407）；所述一段部（404）由卷芯（100）的端面侧沿伸至与二段部（405）搭接，所述一段部（404）将第一集流盘（200）的边缘与其中一段留白区（407）包覆其中；所述三段部（406）由卷芯（100）的端面侧沿伸至与二段部（405）搭接，所述三段部（406）将第二集流盘（300）的边缘与另一段留白区（407）包覆其中。

4.根据权利要求1所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，定义所述一段部（404）与二段部（405）的搭接长度为x，定义所述三段部（406）与二段部（405）的搭接长度为y，其中，x=3~8mm，y=3~8mm。

5.根据权利要求1所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，定义一段部（404）与第一集流盘（200）的搭接长度为m，定义三段部（406）与第二集流盘（300）的搭接长度为n，其中，m=5~10mm，y=5~10mm。

6.根据权利要求1所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，所述第二集流盘（300）的主体呈跑道状，所述跑道状包括两段相对设置的圆弧段（301）以及连接两段圆弧段（301）的两条平行直边（302）。

7.根据权利要求6所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，定义卷芯（100）的外径为d，定义第二集流盘（300）中圆弧段（301）的直径为d2，定义两平行直边的间距为h，其中，d2=（0.8~0.95）d，h=（0.6~0.8）d。

8.根据权利要求1所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，所述第一集流盘（200）的焊印为4~8条，相邻两条焊印的夹角为45°~90°；所述第二集流盘（300）的焊印为对称分布的4~8条，相邻两条焊印的夹角为60°~80°。

9.根据权利要求1所述的具有双极性极组的电芯，其特征在于，定义所述正极柱的直径为d3，定义所述正极柱的焊接区为d4，定义所述负极柱的直径为d5，定义所述负极柱的焊接区为d6；其中，d3=（0.2~0.4）d4，d5=（0.2~0.4）d6。