一种电芯、电池及用电设备的制作方法

本技术涉及动力电池，具体地，涉及一种电芯、电池及用电设备。

背景技术：

1、随着动力电池的应用越来越广泛，对于动力电池的性能要求也越来越高。其中，在新能源汽车等领域，随着车辆续航要求的提高以及卡车等车型自身重量的增加，对于电池的容量要求也随之提高。

2、现有技术中，通常会采用增加电池以及电芯尺寸的方式来提高电池的容量。但是随着电芯尺寸的增加，电芯中间位置电解液浸润不充分的问题也越发凸显。在注液完成后，由于隔膜等结构的阻挡，越靠近电芯中间位置电解液的渗入量越少，最终导致电芯中间与外周的浸润速度和浸润程度均存在较大差异，进而导致电芯使用时内部副反应增加以及析锂、循环寿命缩短等问题，严重影响电芯的质量。

3、因此，亟待提供一种电芯结构，能够提高电芯中间位置的浸润速度，改善电芯中间浸润不充分的问题，进而解决因电芯中间位置浸润不充分导致的析锂以及循环寿命缩短等问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种电芯、电池及用电设备，能够提高电芯中间位置的浸润速度，改善电芯中间浸润不充分的问题，进而解决因电芯中间位置浸润不充分导致的析锂以及循环寿命缩短等问题。

2、为了实现上述目的，本技术的第一方面，本技术提供了一种电芯，电芯包括正极极片、负极极片以及隔膜。正极极片和负极极片层叠设置并卷绕形成卷芯结构。隔膜设置于正极极片和负极极片之间，并且随正极极片和负极极片卷绕形成卷芯结构。其中，隔膜包括基膜和涂层，涂层包括第一涂覆层和第二涂覆层，第一涂覆层涂布在基膜沿第一方向的中间区域，第二涂覆层涂布在基膜沿第一方向的两端区域，第一涂覆层的孔隙率大于第二涂覆层的孔隙率。

3、基于本技术上述的实施例，电芯使用时，卷芯结构需要整体浸在电解液中。在电芯充放电的过程中，锂电子以电解液为介质在正极极片与负极极片之间运动形成电流回路。在电芯生产过程中，需要将正极极片、隔膜以及负极极片依次层叠，随后通过卷绕的方式形成卷芯结构。此时沿卷芯结构的径向，越靠近卷芯中间位置电解液越难以渗入，使得电芯中间位置与端部位置之间浸润程度出现较大差异，影响电芯的容量以及使用寿命。

4、而在本技术中，通过在隔膜上设置涂层，同时将涂层具体划分为第一涂覆层和第二涂覆层，且第一涂覆层设置在基膜沿第一方向的中间区域，第一方向对应垂直卷芯卷绕方向，也即卷绕形成的圆柱或是椭圆柱结构的轴向。此时通过第一涂覆层高孔隙率的特点来在卷芯结构的中间区域形成能够使得电解液快速通过的传输通道，以将电解液快速输送至卷芯结构中间区域，以提高卷芯结构的浸润速率，改善卷芯结构中间区域与边缘区域浸润程度差异较大的问题。

5、同时，在隔膜沿第一方向的两端区域，由于卷绕之后本身就位于卷芯结构的两端，因此电解液能够快速渗入该区域。因此，该区域对应设置孔隙率较低同时成本相比于第一涂覆层也更低的第二涂覆层，通过差异化涂布的方式，既能够保证卷芯结构各位置的浸润效率，又能够降低整体成本。

6、综上，本技术中通过在基膜上设置涂层，利用第一涂覆层高孔隙率的特点在卷芯结构的中间区域形成能够使得电解液快速通过的传输通道，以提高中间区域的浸润效率，改善中间区域与边缘区域浸润程度差异较大的问题。同时，在两端区域设置孔隙率较低的第二涂覆层，通过差异化设置，既能够保证卷芯结构各位置的浸润效率，又能够降低整体成本。

7、在一些实施例中，沿基膜厚度方向，基膜至少一侧形成有涂层。

8、基于本技术上述的实施例，本技术中通过在基膜上设置涂层，特别是在基膜中间区域设置第一涂覆层，利用第一涂覆层高孔隙率的特点来使得电解液能够快速通过，从而提高卷芯结构中间区域的电解液浸润程度。而实际生产加工过程中，既可以在基膜厚度方向的两侧均设置涂层，此时卷芯结构中涂层的整体厚度占比较大，因此电解液在卷芯结构内的流动性更好，更利于卷芯结构中间区域的浸润。同时，在能够满足浸润速率要求的情况下，还可以只在基膜厚度方向的单侧设置涂层，相比于在基膜两侧设置涂层的方式，能够降低生产加工成本。

9、在一些实施例中，沿第一方向，第一涂覆层两侧的第二涂覆层对称设置。

10、基于本技术上述的实施例，通过设置第一涂覆层两侧的第二涂覆层对称设置，使得各区域对于电解液的导通性能更加均衡，进而使得各位置的浸润程度更加均衡，改善因卷芯结构各位置浸润程度差异较大导致的析锂等问题。

11、在一些实施例中，沿第一方向，涂布于基膜两端区域的第二涂覆层与涂布于基膜中间区域的第一涂覆层的宽度比例依次为1:2:1。

12、基于本技术上述的实施例，通过上述限制，首先能够保证第一涂覆层两侧的第二涂覆层对称，进而使得各区域的浸润速率更加均衡。另一方面保证第一涂覆层的面积占比，保证对于卷芯结构整体浸润速率的提升效果。

13、在一些实施例中，第一涂覆层厚度h1与第二涂覆层厚度h2保持一致。

14、基于本技术上述的实施例，通过设置第一涂覆层厚度与第二涂覆层厚度一致，使得涂层与基膜共同组成的隔膜各位置的厚度保持一致。一方面能够便于卷芯结构的卷绕加工，另一方面能够避免因隔膜厚度差导致电芯内部出现性能差异等问题，避免影响电芯的充放电效率等各项参数。

15、在一些实施例中，第一涂覆层厚度h1设置为3μm≤h1≤5μm。

16、基于本技术上述的实施例，对于第一涂覆层的厚度进行具体限制，在第一涂覆层厚度与第二涂覆层厚度设置相同的情况下，也是对第二涂覆层的厚度进行限制。避免因第一涂覆层厚度过大导致的影响卷芯结构整体的能量密度，或是因第一涂覆层厚度过小导致对于卷芯结构中间区域浸润速率提升较小的问题。也即通过将第一涂覆层的厚度限制在一个较为合适的范围内，既保证对于卷芯结构中间区域浸润速率的提升，又避免影响电芯的能量密度。

17、在一些实施例中，基膜材质为聚丙烯、聚乙烯以及聚丙烯/聚乙烯复合材料中的任意一种。

18、基于本技术上述的实施例，对基膜的材质进行具体限制，利用上述材质良好的机械强度以及化学稳定性来实现对于正极极片与负极极片的隔离，避免短路的同时允许锂离子自由通过。

19、根据本技术的第二方面，提供一种电池，该电池包括壳体以及上述的电芯。壳体内部形成有容纳腔，卷芯结构设置于容纳腔内。

20、基于本技术上述的实施例，本技术提供的电池包括上述的电芯，通过上述设置，通过在基膜上设置涂层，利用第一涂覆层高孔隙率的特点在卷芯结构的中间区域形成能够使得电解液快速通过的传输通道，以提高中间区域的浸润效率，改善中间区域与边缘区域浸润程度差异较大的问题。同时，在两端区域设置孔隙率较低的第二涂覆层，通过差异化设置，既能够保证卷芯结构各位置的浸润效率，避免电池使用时出现副反应增加以及析锂等问题，延长电池的循环使用寿命，同时降低整体成本。

21、在一些实施例中，电池还包括两个极耳，两个极耳分别与正极极片以及负极极片连接。

22、基于本技术上述的实施例，极耳分别与正极极片和负极极片连接，随后分别与电池的正极极柱和负极极柱连接，从而实现卷芯结构与外部的连接导通，实现电池的输入输出。

23、根据本技术的第三方面，提供一种用电设备，该用电设备包括设备主体以及上述的电池。设备主体内部设置有供能腔，电池设置于供能腔内。

24、基于本技术上述的实施例，本技术提供的用电设备包括上述的电池，因此也具备上述的有益效果，为了避免重复，在此不再赘述。

25、本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。