卷芯及全极耳圆柱锂离子电池的制作方法
本发明涉及电池,尤其涉及一种卷芯及全极耳圆柱锂离子电池。
背景技术:
1、相关技术中,在圆柱型锂离子电池设计中,正极极片与负极极片的宽度差形成了单侧边缘超出宽度,超出的部分称为overhang区域。该区域对防止极片边缘析锂至关重要。然而随着高能量密度技术的发展,极片面容量的范围拓宽,依传统设计方式设计出的卷芯在循环充放电时极易在overhang区域出现析锂现象,导致空间利用率下降,影响电池的可靠性。
2、综上所述,亟需一种卷芯及全极耳圆柱锂离子电池,以解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的一个目的在于提供一种卷芯,用以解决循环充放电过程中在overhang区域出现析锂的现象,兼顾高能量密度与良好热安全性能。
2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:
3、卷芯,包括层叠且卷绕设置的负极片和正极片,所述负极片和所述正极片之间满足的条件为:
4、(δw×c2×h1)/(c1×d1)≥0.35;
5、其中,c1为所述正极片的面容量,c2为所述负极片的面容量,h1为所述卷芯沿其中心轴线方向的高度,d1为所述卷芯的直径,w1为所述负极片沿所述卷芯的中心轴线方向的宽度,w2为所述正极片沿所述卷芯的中心轴线方向的宽度,且w1>w2,δw为所述负极片的宽度单边超出所述正极片的宽度的尺寸,δw=(w1-w2)/2。
6、作为优选地,δw与c1、c2、h1和d1之间还满足的条件为:(δw×c2×h1)/(c1×d1)≥0.45。
7、作为优选地,δw与c1、c2、h1和d1之间还满足的条件为:(δw×c2×h1)/(c1×d1)≥0.55。
8、作为优选地,δw、w1和w2满足的条件分别为:0.5mm≤δw≤1.5mm,55mm≤w1≤57mm,54mm≤w2≤56mm。
9、作为优选地,δw还满足的条件为:0.6mm≤δw≤1.2mm。
10、作为优选地,c1满足的条件为:2.4mah/cm2≤c1≤5.0mah/cm2,c2满足的条件为:2.5mah/cm2≤c2≤5.5mah/cm2。
11、作为优选地,c1还满足的条件为:2.6mah/cm2≤c1≤4.5mah/cm2;c2还满足的条件为:2.8mah/cm2≤c2≤4.8mah/cm2。
12、作为优选地,c1和c2之间还满足的条件为:1.03≤c2/c1≤1.08。
13、作为优选地,h1、d1还分别满足的条件为:59mm≤h1≤62.5mm,20mm≤d1≤20.56mm,2.9≤h1/d1≤3.12。
14、本发明的另一个目的在于提供一种全极耳圆柱锂离子电池,能显著提升过充滥用条件下的热安全冗余,从而提高使用安全可靠性。
15、为达此目的,本发明采用以下技术方案:
16、全极耳圆柱锂离子电池,包括圆柱壳体、盖板、集流盘以及上述的卷芯,所述圆柱壳体的端部具有开口,所述卷芯经所述开口设于所述圆柱壳体内,所述盖板盖设于所述开口,所述集流盘包括负极集流盘和正极集流盘,所述负极集流盘与负极片超出正极片的部分的电性连接,所述正极集流盘设于所述盖板和所述卷芯之间,且与所述卷芯和所述盖板电性连接;所述负极集流盘的直径d2和厚度h2分别满足的条件为:17.3mm≤d2≤20.1mm,0.12mm≤h2≤0.17mm。
17、本发明的有益效果:
18、本发明提供的卷芯,通过将极片宽度差δw、面容量c1、c2与卷芯尺寸h1、d1进行耦合,能够确保正极片和负极片的单侧边缘overhang区域宽度与卷芯尺寸、极片面容量相匹配,从而可以保证正极片和负极片的单侧边缘overhang区域宽度相对较足,使充电过程中负极边缘具有足够的锂离子容纳冗余,从而降低了overhang区域锂离子富集的几率,进而有效降低了overhang区域出现析锂及热安全的风险。
19、本发明提供的全极耳圆柱锂离子电池,通过设置上述的卷芯,可避免传统依靠经验取值在全容量范围内带来的析锂风险,显著提升了过充滥用条件下的热安全冗余,进而有效提高了该圆柱电池的使用安全可靠性。
1.卷芯,其特征在于,包括层叠且卷绕设置的负极片(11)和正极片(12),所述负极片(11)和所述正极片(12)之间满足的条件为:
2.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,δw与c1、c2、h1和d1之间还满足的条件为:(δw×c2×h1)/(c1×d1)≥0.45。
3.根据权利要求2所述的卷芯,其特征在于,δw与c1、c2、h1和d1之间还满足的条件为:(δw×c2×h1)/(c1×d1)≥0.55。
4.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,δw、w1和w2满足的条件分别为:0.5mm≤δw≤1.5mm,55mm≤w1≤57mm,54mm≤w2≤56mm。
5.根据权利要求4所述的卷芯,其特征在于,δw还满足的条件为:0.6mm≤δw≤1.2mm。
6.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,c1满足的条件为:2.4mah/cm2≤c1≤5.0mah/cm2,c2满足的条件为:2.5mah/cm2≤c2≤5.5mah/cm2。
7.根据权利要求6所述的卷芯,其特征在于,c1还满足的条件为:2.6mah/cm2≤c1≤4.5mah/cm2;c2还满足的条件为:2.8mah/cm2≤c2≤4.8mah/cm2。
8.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,c1和c2之间还满足的条件为:1.03≤c2/c1≤1.08。
9.根据权利要求1所述的卷芯,其特征在于,h1、d1还分别满足的条件为:59mm≤h1≤62.5mm,20mm≤d1≤20.56mm,2.9≤h1/d1≤3.12。
10.全极耳圆柱锂离子电池,其特征在于,包括圆柱壳体(20)、盖板(30)、集流盘以及权利要求1-9中任一项所述的卷芯(10),所述圆柱壳体(20)的端部具有开口,所述卷芯(10)经所述开口设于所述圆柱壳体(20)内,所述盖板(30)盖设于所述开口,所述集流盘包括负极集流盘(41)和正极集流盘(42),所述负极集流盘(41)与负极片(11)超出正极片(12)的部分电性连接,所述正极集流盘(42)设于所述盖板(30)和所述卷芯(10)之间,且与所述卷芯(10)和所述盖板(30)电性连接;所述负极集流盘(41)的直径d2和厚度h2分别满足的条件为:17.3mm≤d2≤20.1mm,0.12mm≤h2≤0.17mm。