锂离子电芯和用电设备的制作方法

本发明涉及锂离子电芯，具体涉及一种锂离子电芯和用电设备。

背景技术：

1、全极耳圆柱锂离子电芯通常将正极极片、隔膜和负极极片卷绕成卷芯，并对正负极轴向端部进行揉平或压平，以缩短电子集流路径。对于标称尺寸为21700且容量约5ah的电芯，卷芯外径接近壳体内径，造成卷芯的外圈收尾结构可利用的径向空间有限。

2、因此，在设计全极耳圆柱锂离子电芯的结构时，应当考虑卷芯外圈收尾的胶带覆盖长度以及厚度，并且收尾结构与壳体内径、卷芯外径以及变化值建立起可测的耦合关系，以提高电芯的质量。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的覆盖范围，而是作为后面的详细说明的序言。

2、现有技术中对卷芯的外周壁的处理方式，大致包括：

3、1、采用普通终止胶带主要提供粘接定位；普通终止胶带过薄、覆盖过短或粘接保持不足时，卷芯在跌落和振动后容易发生外圈松弛、轴向窜动或收尾端翘起；单纯增加胶带厚度或覆盖长度又会压缩壳内余量，增加入壳阻力和局部挤压。

4、2、在负极最外圈设置铜箔等金属收尾层，可利用较薄金属层形成外圈支撑并提供周向热扩散路径，但金属层的长度、厚度和胶带覆盖关系若与径向余量不匹配，容易形成局部叠层厚区；金属端部外露或绝缘退让不足时，还可能在跌落、振动或热冲击后接近壳体、活性物质层边缘或其他导电构件。

5、3、黑色收尾胶带可通过炭黑、石墨或其他填料改善颜色识别及热扩散，但碳质填料含量过高时可能形成连续导电网络并降低体积电阻率；填料含量过低时则难以形成有效热扩散。含吸液膨胀颗粒、热膨胀微球或弹性微孔结构的胶带可在注液、化成或热处理后补偿外圈微间隙，但膨胀不足不能维持预紧，膨胀过量又会使卷芯外圈局部受压。

6、本发明实施例针对现有技术仍显单一的问题，丰富了解决方案，提供一种锂离子电芯和用电设备，以解决现有的电芯的卷芯和壳体之间的间隙，与卷芯外周壁上收尾结构不是很匹配，造成电芯质量不高的问题。相应问题的解决，通过改善卷芯的各组成部件之间的关系，使得各组成之间满足特定的关系式等技术手段的复杂配合来实现。

7、在一些实施例中，一种锂离子电芯，包括同轴设置的壳体和卷芯，所述卷芯设于所述壳体内；所述卷芯为正极极片、隔膜和负极极片依次叠加后卷绕形成，

8、所述卷芯还包括至少部分外周壁上的收尾层，所述收尾层外壁与所述壳体内壁之间形成径向余量gr，所述壳体内径为di，所述卷芯在所述收尾层所在区域的最大外径为dj，且gr=(di-dj)/2；

9、所述收尾层包括金属收尾层和收尾胶带，所述金属收尾层紧贴所述卷芯外壁，所述收尾胶带覆盖所述金属收尾层的至少一端；所述收尾胶带沿卷绕方向的长度为lt，覆盖前的厚度为t0，所述收尾胶带经25℃基准电解液浸润24h、再经80℃热处理30min并冷却至25℃后的厚度为t1；所述金属收尾层的厚度为tm，沿卷绕方向被覆盖的长度为lm，lt、t0、t1、lm和tm的单位均为mm；

10、满足：kp=[lt/(π×dj)]×(t1/gr)，且0.25≤kp≤1.30；

11、km=(lm/lt)×[(t1+tm)/gr]，且0.20≤km≤1.40。

12、在一些实施例中，所述收尾胶带包括基材层以及贴覆所述基材层上的胶粘层，所述基材层和/或所述胶粘层上分散有碳质填料；所述基材层贴覆于所述金属收尾层；所述碳质填料占所述收尾胶带的质量百分比为2wt%至20wt%；所述收尾胶带在25℃下的厚度方向体积电阻率为1.0×104ω·cm-1.0×1010ω·cm，面内热导率为0.30w/(m·k)-3.00w/(m·k)。

13、在一些实施例中，所述基材层的材质为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、芳纶纸、聚酰胺酰亚胺中的一种或多种组合，所述胶粘层的材质为丙烯酸酯压敏胶、硅橡胶压敏胶、聚氨酯胶粘剂、环氧改性胶粘剂中的一种或多种组合；所述碳质填料的材质为炭黑、导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑中的一种或多种组合。

14、在一些实施例中，所述收尾胶带还包括膨胀胶层和绝缘层，所述膨胀胶层和所述绝缘层依次包覆于所述胶粘层；所述膨胀胶层包括丙烯酸酯压敏胶基体，以及分散于其中的吸液膨胀聚合物颗粒、热膨胀颗粒、带孔弹性体颗粒和发泡聚合物颗粒中的一种或多种组合；且所述收尾胶带的厚度变化率et=(t1-t0)/t0为0.10-0.60。

15、在一些实施例中，0.35≤kp≤1.15，0.35≤km≤1.20。

16、在一些实施例中，所述锂离子电芯为圆柱状，标称直径为21±0.5mm、标称高度为70±0.3mm，0.2c放电容量为4.9ah至5.2ah；以及lt为35mm-120mm，t0为0.025mm-0.100mm，t1为0.030mm-0.130mm，gr为0.04mm-0.22mm；和/或，

17、所述金属收尾层端部至所述收尾胶带对应外边缘的最短覆盖距离sm为0.5mm至6.0mm，所述收尾胶带中的碳质填料富集区至最近极片上活性物质层边缘的最短绝缘退让距离st为0.5mm至6.0mm；所述体积电阻率低于1.0×106ω·cm时，sm和st均大于等于1.0mm。

18、在一些实施例中，所述锂离子电芯在100%soc和25±2℃下经1.5m高度、六个方向各一次跌落后，所述卷芯相对所述壳体的轴向位移δza小于等于0.30mm，所述收尾层的径向松动量δrr小于等于0.15mm；或，

19、所述锂离子电芯在50%soc和25±2℃下经10hz-55hz、三轴各2h扫频振动后，所述收尾胶带的剥离率小于等于10%。

20、在一些实施例中，所述正极极片包括镍含量为88mol%-93mol%的层状高镍锂过渡金属氧化物；所述负极极片包括人造石墨和硅碳材料；和/或，所述隔膜为单面勃姆石陶瓷涂覆的聚烯烃隔膜。

21、在一些实施例中，所述壳体内还设有电解液，用于浸润所述卷芯；所述电解液包括1.0mol/l-1.2mol/l的lipf6以及碳酸酯混合溶剂。

22、在一些实施例中，一种用电设备，包括如上所述的锂离子电芯。

23、本发明实施例提供的锂离子电芯和用电设备，可以实现以下技术效果：

24、本发明在卷芯外圈收尾区域设置收尾胶带和金属收尾层，并定义径向余量gr、处理后胶带厚度t1、收尾预紧系数kp和金属收尾空间系数km，以使收尾结构与壳体内径、卷芯外径以及变化值建立起可测的耦合关系，以提高电芯的质量。

25、以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本发明。

1.一种锂离子电芯，包括同轴设置的壳体和卷芯，所述卷芯设于所述壳体内；所述卷芯为正极极片、隔膜和负极极片依次叠加后卷绕形成，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的锂离子电芯，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的锂离子电芯，其特征在于，

4.根据权利要求2或3所述的锂离子电芯，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的锂离子电芯，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的锂离子电芯，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的锂离子电芯，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的锂离子电芯，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的锂离子电芯，其特征在于，

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的锂离子电芯。