卷绕电芯及其制备方法、电池模组、电池包和用电设备与流程

1.本发明属于电池领域，具体而言，涉及卷绕电芯及其制备方法、电池模组、电池包和用电设备。


背景技术：

2.卷绕式电池生产工艺生产速度快，连续性好，对设备要求较低，电池一致性也更容易控制。但卷绕式电池具有以下不足：卷绕生产的大电芯，满充后内层负极极片膨胀力无法释放，褶皱严重，进而导致电池厚度显著增大或鼓胀；此外，负极极片褶皱会增大电芯析锂风险，导致电芯提前失效，影响电池的电化学性能、安全性能和使用寿命。目前，为了改善负极片的褶皱问题，有采用涂胶隔膜与负极片接触的方式，但相较于没有涂胶的隔膜，直接采用具有胶粘剂涂层的隔膜成本较高，通常是没有涂胶的隔膜成本的2～3倍左右。因此，提供一种成本低、安全性好且能有效解决负极片褶皱问题的卷绕电池具有十分重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出卷绕电芯及其制备方法、电池模组、电池包和用电设备。该卷绕电芯不仅可以显著改善负极片的膨胀和褶皱问题，还能降低隔膜和电芯成本。
4.本技术主要是基于以下问题和发现提出的：现有的卷绕电芯中，为改善负极片的褶皱问题，采用的具有胶粘剂涂层的隔膜中，胶粘剂涂层是涂覆于隔膜与负极片接触的整个接触面上的(即全涂层隔膜)，而发明人发现，负极片的褶皱主要集中在电芯的内圈。
5.有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种卷绕电芯。根据本发明的实施例，该卷绕电芯包括：卷绕体，所述卷绕体的卷绕单元包括正极片、负极片和两层隔膜，所述卷绕体限定出有一段卷绕体和二段卷绕体，所述二段卷绕体在所述一段卷绕体上继续卷绕而成；至少一层所述隔膜中，以位于所述一段卷绕体中的部分为第一子隔膜、位于所述二段卷绕体中的部分为第二子隔膜，所述第一子隔膜与所述负极片接触的一侧设有第一粘结剂层，其中：所述第二子隔膜与所述负极片接触的一侧未设置粘结剂层；或者，所述第二子隔膜与所述负极片接触的一侧设有第二粘结剂层，所述第二粘结剂层的厚度小于所述第一粘结剂层的厚度。发明人发现，卷绕电芯中内圈负极片在嵌锂过程中的膨胀力和褶皱更明显，负极片的褶皱主要集中在电芯的内圈。与现有卷绕电芯相比，本发明中通过仅在一段卷绕体隔膜上形成粘结剂层，或使在二段卷绕体隔膜上形成的粘结剂层的厚度比一段卷绕体更小，不仅可以显著改善电芯负极片的膨胀和褶皱问题，减小电芯析锂风险，提高电芯安全性能，有利于防止电芯电化学性能下降或提前失效，还能降低隔膜和电芯的成本。
6.另外，根据本发明上述实施例的卷绕电芯还可以具有如下附加的技术特征：
7.在本发明的一些实施例中，所述一段卷绕体的卷绕圈数与所述二段卷绕体的卷绕圈数的比值为0.2～2。
8.在本发明的一些实施例中，所述一段卷绕体的卷绕圈数与所述二段卷绕体的卷绕
圈数的比值为0.5～1。
9.在本发明的一些实施例中，所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层分别独立地包括聚合物粘结剂。
10.在本发明的一些实施例中，所述聚合物粘结剂包括选自聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和羧甲基纤维素中的至少之一。
11.在本发明的一些实施例中，所述第一粘结剂层中还分散有无机颗粒。
12.在本发明的一些实施例中，所述第二粘结剂层中还分散有无机颗粒。
13.在本发明的一些实施例中，位于所述第一粘结剂层中的无机颗粒和位于所述第二粘结剂层中的无机颗粒分别独立地包括选自勃姆石、氧化铝、zro2和llzto中的至少之一。
14.在本发明的一些实施例中，所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层中，所述无机颗粒和所述聚合物粘结剂的质量比分别独立地为(0.1～9.9)：(9.9～0.1)。
15.在本发明的一些实施例中，所述隔膜为pe膜或pp膜。
16.在本发明的一些实施例中，同一层所述隔膜中，所述第一子隔膜与所述第二子隔膜为连续不间断结构。
17.在本发明的一些实施例中，同一层所述隔膜中，所述第一子隔膜与所述第二子隔膜粘结相连。
18.在本发明的一些实施例中，所述第一子隔膜与所述第二子隔膜热熔连接；和/或，所述第一子隔膜与所述第二子隔膜重叠粘结相连，重叠区域的宽度为2～5mm。
19.在本发明的一些实施例中，所述热熔连接通过对所述第一子隔膜和所述第二子隔膜的连接处进行热压处理完成，所述热压处理的温度为250～300℃、压力为3000～5000kgf、时间为5～10s。
20.在本发明的一些实施例中，所述重叠区域的厚度与所述第一子隔膜的厚度差和与所述第二子隔膜的厚度差均不大于10μm。
21.在本发明的一些实施例中，在所述重叠区域中，所述第一子隔膜的边缘和所述第二子隔膜的边缘沿隔膜的宽度方向分别独立地呈直线形、锯齿形或波浪形。
22.在本发明的一些实施例中，所述卷绕体包括平面区和弯折区，所述重叠区域位于所述弯折区内。
23.在本发明的一些实施例中，所述正极片和所述负极片中的至少之一在朝向所述隔膜的一侧上设有与所述重叠区域对应的厚度减薄区。
24.在本发明的一些实施例中，所述厚度减薄区的总减薄厚度为所述重叠区域厚度的1～1.2倍，所述减薄区的宽度不小于所述重叠区域的宽度；和/或，所述正极片上和所述负极片上均设有所述厚度减薄区，位于所述正极片上的厚度减薄区的减薄厚度为所述重叠区域厚度的(0.7
±
0.1)倍，位于所述负极片上的厚度减薄区的减薄厚度为所述重叠区域厚度的(0.3
±
0.1)倍。
25.在本发明的一些实施例中，所述第一子隔膜的厚度与所述第二子隔膜的厚度相等。
26.在本发明的一些实施例中，所述第二子隔膜与所述负极片接触的一侧未设置粘结剂层，所述第一子隔膜和所述第一粘结剂层的总厚度与所述第二子隔膜的厚度相等。
27.在本发明的一些实施例中，所述第一子隔膜和所述第一粘结剂层的总厚度与所述
第二子隔膜和所述第二粘结剂层的总厚度相等。
28.根据本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备卷绕电芯的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用卷绕单元卷绕得到卷绕体，其中：所述卷绕单元包括正极片、负极片和两层隔膜，所述卷绕体包括一段卷绕体和二段卷绕体，所述二段卷绕体在所述一段卷绕体上继续卷绕而成；至少一层所述隔膜中，以位于所述一段卷绕体中的部分为第一子隔膜、位于所述二段卷绕体中的部分为第二子隔膜，所述第一子隔膜与所述负极片接触的一侧设有第一粘结剂层，其中：所述第二子隔膜与所述负极片接触的一侧未设置粘结剂层；或者，所述第二子隔膜与所述负极片接触的一侧设有第二粘结剂层，所述第二粘结剂层的厚度小于所述第一粘结剂层的厚度。与现有技术相比，该方法通过仅在一段卷绕体隔膜上形成粘结剂层，或使在二段卷绕体隔膜上形成的粘结剂层的厚度比一段卷绕体更小，不仅可以显著改善电芯负极片的膨胀和褶皱问题，减小电芯析锂风险，提高电芯安全性能，有利于防止电芯电化学性能下降或提前失效，还能降低隔膜和电芯的成本。
29.在本发明的一些实施例中，在进行所述卷绕之前还包括：对所述第一子隔膜和所述第二子隔膜的连接处进行热压处理，从而实现所述第一子隔膜和所述第二子隔膜的热熔连接。
30.在本发明的一些实施例中，所述卷绕完成后还包括：对所述卷绕体进行热压成型，所述热压成型的温度为85～110℃、压力为8000～11000kgf、时间不低于60s。
31.根据本发明的又一个方面，本发明提出了一种电池模组。根据本发明的实施例，该电池模组包括前面所述的卷绕电芯或采用前面所述的制备卷绕电芯的方法制得的卷绕电芯。针对前面所述的卷绕电芯和前面所述的制备卷绕电芯的方法所描述的所有特征及效果同样适用于该电池模组，此处不再赘述。总的来说，该电池模组不仅兼具较好的体积稳定性和电化学稳定性，而且安全性高，使用寿命更长，且成本更低。
32.根据本发明的又一个方面，本发明提出了一种电池包。根据本发明的实施例，该电池模组包括前面所述的电池模组。针对前面所述的电池模组所描述的所有特征及效果同样适用于该电池包，此处不再赘述。
33.根据本发明的又一个方面，本发明提出了一种用电设备。根据本发明的实施例，该用电设备包括前面所述的电池包、或前面所述的电池模组、或采用前面所述的制备卷绕电芯的方法制得的卷绕电芯、或前面所述的卷绕电芯。针对前面所述的电池包、电池模组、制备卷绕电芯的方法和卷绕电芯所描述的所有特征及效果同样适用于该用电设备，此处不再赘述。总的来说，该用电设备在使用过程中的稳定性更好，安全风险也更低。
34.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
35.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
36.图1是根据本发明一个实施例的卷绕电芯的卷绕体的整体结构示意图。
37.图2是根据本发明一个实施例的卷绕电芯的卷绕结构示意图。
38.图3是根据本发明一个实施例的卷绕电芯中卷绕单元的结构示意图。
39.图4是根据本发明一个实施例的一段卷绕体和二段卷绕体的粘结剂层对比结构示意图。
40.图5是根据本发明再一个实施例的一段卷绕体和二段卷绕体的粘结剂层对比结构示意图。
41.图6是根据本发明一个实施例的第一子隔膜和第二子隔膜重叠区域的结构示意图。
42.图7是根据本发明再一个实施例的卷绕电芯的卷绕结构示意图。
43.图8是根据本发明一个实施例的正极片和负极片上设置厚度减薄区的结构示意图。
44.图9是根据本发明一个实施例的同一层隔膜整体厚度分布的结构示意图。
45.图10是根据本发明再一个实施例的同一层隔膜整体厚度分布的结构示意图。
46.附图说明：
47.100-卷绕体；10-一段卷绕体；20-二段卷绕体；30-平面区；40-弯折区；a-负极片；b-正极片；c-隔膜；c1-第一子隔膜；c2-第二子隔膜；d1-第一粘结剂层；d2-第二粘结剂层；w-重叠区域的宽度；s-厚度减薄区。
具体实施方式
48.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
49.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。
50.在本发明的一个方面，本发明提出了一种卷绕电芯。根据本发明的实施例，结合图1～5理解，该卷绕电芯包括：卷绕体100，卷绕体100的卷绕单元(如图3所示)包括负极片a、正极片b和两层隔膜c，卷绕体100限定出有一段卷绕体10和二段卷绕体20，二段卷绕体20在一段卷绕体10上继续卷绕而成；参考图4～5理解，至少一层隔膜c中，以位于一段卷绕体10中的部分为第一子隔膜c1、位于二段卷绕体20中的部分为第二子隔膜c2，第一子隔膜c1与负极片a接触的一侧设有第一粘结剂层d1，其中：第二子隔膜c2与负极片a接触的一侧未设置粘结剂层(如图4所示)；或者，第二子隔膜c2与负极片a接触的一侧设有第二粘结剂层d2，第二粘结剂层d2的厚度小于第一粘结剂层d1的厚度(如图5所示)。发明人发现，卷绕电芯中内圈负极片在嵌锂过程中的膨胀力和褶皱更明显，负极片的褶皱主要集中在电芯的内圈。与现有卷绕电芯相比，本发明中通过仅在一段卷绕体隔膜上形成粘结剂层，或使在二段卷
绕体隔膜上形成的粘结剂层的厚度比一段卷绕体更小，不仅可以显著改善电芯负极片的膨胀和褶皱问题，减小电芯析锂风险，提高电芯安全性能，有利于防止电芯电化学性能下降或提前失效，还能降低隔膜和电芯的成本。
51.下面参考图1～10对本发明上述实施例的卷绕电芯进行详细描述。
52.根据本发明的实施例，一段卷绕体10的卷绕圈数与二段卷绕体20的卷绕圈数的比值可以为0.2～2，例如可以为0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9等。需要说明的是，二段卷绕体20的卷绕圈数为在一段卷绕体10上继续卷绕的圈数。发明人发现，基于电芯的卷绕结构和电芯壳体的束缚，内圈负极片所受的膨胀力更大，褶皱更严重，尤其是卷绕圈数为总卷绕圈数1/3内(特别是1/5内)的内圈卷绕体，随着卷绕圈数的增加，外圈的负极片所受的膨胀力和褶皱问题逐渐降低，本发明中通过控制一段卷绕体的卷绕圈数与二段卷绕体的卷绕圈数的比值为0.2～2，即，使一段卷绕体的卷绕圈数为总卷绕圈数的1/5～2/3，1/3～1/2，对膨胀和褶皱问题更严重的一段卷绕体负极片设计粘结能力更强的第一粘结剂层d1(热压后内圈的隔膜与负极片紧紧粘结在一起)，而对膨胀和褶皱问题不显著的二段卷绕体负极片不设置粘结剂层或设置粘结剂层厚度更小的第二粘结剂层d2，即可显著改善卷绕电芯负极片的膨胀和褶皱问题，由此，不仅可以减小电芯析锂风险，提高电芯安全性能，有利于防止电芯电化学性能下降或提前失效，还能降低隔膜和电芯的成本。优选地，一段卷绕体10的卷绕圈数与二段卷绕体20的卷绕圈数的比值可以为0.5～1，即使一段卷绕体的卷绕圈数为总卷绕圈数的1/3～1/2，由此既可以进一步改善卷绕电芯负极片的膨胀和褶皱问题，还能更好的兼顾隔膜和电芯的成本。
53.根据本发明的实施例，第一粘结剂层d1和第二粘结剂层d2可以分别独立地包括聚合物粘结剂，可以理解的是，第一粘结剂层d1和第二粘结剂层d2既可以分别独立地为纯粘结剂层，即可以仅由聚合物粘结剂形成，也可以分别独立地掺入一些其它组分，如无机(陶瓷)材料等，即粘结剂层可以为聚合物粘结剂和无机材料形成的复合层。其中，聚合物粘结剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如第一粘结剂层d1和第二粘结剂层d2采用的聚合物粘结剂可以分别独立地包括选自聚偏氟乙烯(pvdf)、聚乙烯醇(pva)和羧甲基纤维素(cmc)中的至少之一。根据本发明的一些具体示例，第一粘结剂层d1中还可以分散有无机颗粒；另外，根据本发明的一些具体示例，第二粘结剂层d2中也可以分散有无机颗粒，其中通过在粘结剂层中添加无机颗粒，更有利于提高隔膜的热稳定性、机械强度和润湿性。
54.需要说明的是，位于第一粘结剂层d1中的无机颗粒和位于第二粘结剂层d2中的无机颗粒的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如位于第一粘结剂层d1中的无机颗粒和位于第二粘结剂层d2中的无机颗粒可以分别独立地包括选自勃姆石、氧化铝、zro2和llzto(钽掺杂锂镧锆氧)中的至少之一，其中选择上述种类的无机颗粒更有利于提高隔膜的热稳定性、机械强度和润湿性，特别是当无机颗粒中包括勃姆石时更有利于提高隔膜的润湿性；当无机颗粒中包括llzto时，还可以进一步提高隔膜的离子导电率，同时，可以使粘结剂层可以抗更高的电压，降低隔膜的电化学腐蚀。需要说明的是，本发明中无机颗粒的粒径可以优选为纳米级，例如可以不大于200nm或100nm，由此更有利于提高粘结剂层的平整性。
55.根据本发明的一些具体实施例，第一粘结剂层d1和第二粘结剂层d2中，无机颗粒和聚合物粘结剂的质量比可以分别独立地为(0.1～9.9)：(9.9～0.1)，例如可以分别独立地为0.1/9.9、0.5/9.5、1/9、1.5/8.5、2/8、2.5/7.5、3/7、3.5/6.5、4/6、4.5/5.5、5/5、5.5/4.5、6/4/6.5/3.5、7/3、8/2、9/1或9.9/0.1等，其中，提高粘结剂层中聚合物粘结剂的用量更有利于解决负极片的膨胀和褶皱问题，提高无机颗粒的用量更有利于提高隔膜的热稳定性、机械强度和润湿性，考虑到无机颗粒含量过多可能会影响隔膜与负极片的粘结强度，还可以优选使无机颗粒与聚合物粘结剂的质量比不大于8/2，例如无机颗粒与聚合物粘结剂的质量比可以为(0.1～5)：(5～9.9)等。根据本发明的具体示例，当第一粘结剂层d1或第二粘结剂层d2中分散有无机颗粒时，粘结剂层中采用的聚合物粘结剂层可以优选为pvdf，由此可以进一步保证粘结层的粘结能力，保证隔膜对负极片膨胀和褶皱的改善效果。
56.根据本发明的实施例，隔膜c的材质并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如隔膜c可以为pe膜或pp膜等，由此可以使隔膜兼具较好的耐腐蚀性和力学性能。
57.根据本发明的实施例，可以理解的是，位于一段卷绕体10和二段卷绕体20中的正极片b和负极片a分别是不裁断的，均为连续的一体成型结构。另外，还可以理解的是，第一粘结剂层d1的厚度和第二粘结剂层d2的厚度既可以分别独立地为固定值(参考图4和图5理解)，也可以分别独立地随卷绕层数的增加而逐渐变薄，例如，根据本发明的一个具体示例，第一粘结剂层d1的厚度可以为固定值，第二粘结剂层d2的厚度可以随卷绕层数的增加而逐渐变薄，但考虑到在隔膜厚度确定的基础上，粘结剂层厚度呈渐变变化的状态可能会导致卷绕体入壳困难或导致卷绕体安装到壳体内后壳体内剩余空间较大，影响电芯的加工性能和电化学性能，本发明中可以优选使第一粘结剂层d1的厚度和第二粘结剂层d2的厚度分别独立地为固定值。此外，第一子隔膜c1和第二子隔膜c2可以优选采用同种材质，由此可以进一步保证隔膜整体的一致性。
58.根据本发明的一些具体实施例，同一层隔膜c中，第一子隔膜c1与第二子隔膜c2可以为连续不间断结构，即不裁断。本发明中通过选择不裁断的隔膜同时形成一段卷绕体和二段卷绕体，不仅可以确保整个卷绕体的连续性和稳定性，还可以显著降低第一子隔膜c1与第二子隔膜c2在交界处可能发生缺液和/或离子传输路径变长的概率以及进而产生的影响电池电化学性能的风险。
59.根据本发明的再一些具体实施例，参考图4理解，同一层隔膜c中，第一子隔膜c1与第二子隔膜c2还可以粘结相连，即同一层隔膜c可以采用两段子隔膜拼接而成。相对于在同一隔膜上的部分区域设置粘结剂层或在同一隔膜上同时设置两种不同厚度的粘结剂层，本发明中通过分别对两段子隔膜单独进行(涂胶)操作再进行拼接，不仅更有利于实际操作，降低制备工艺难度，还能更好的控制不同区域的粘结剂层的厚度和隔膜厚度，从而更有利于有针对性的解决卷绕电芯负极片膨胀和褶皱问题。
60.根据本发明的实施例，本发明中第一子隔膜c1与第二子隔膜c2的连接方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如，二者既可以通过粘结剂层实现粘结相连，也可以通过热熔连接。优选使第一子隔膜c1与第二子隔膜c2热熔连接，发明人发现，第一子隔膜和第二子隔膜的连接区域相对于其它区域厚度更大，容易出现缺液问题、因隔膜厚度增加导致离子传输路径变长或锂离子不能均匀的嵌入极片而产生析锂等的问
题，本发明中通过对第一子隔膜和第二子隔膜进行加热熔融连接，一方面，可以在保证二者粘结效果的同时，进一步降低连接区域的总厚度，另一方面可以使连接区域的隔膜具有更好的均一性，由此可以显著降低电芯产生上述问题的风险，保证电芯电化学性能的稳定性。
61.根据本发明的实施例，结合图2和图6理解，第一子隔膜c1与第二子隔膜c2可以重叠粘结相连，重叠区域的宽度w可以为2～5mm，例如可以为2.5mm、3mm、3.5mm、4mm或4.5mm等，发明人发现，若二者重叠区域的宽度过小，难以保证二者之间的粘结强度，而若二者重叠区域的宽度过大，又会显著增加电芯缺液、因离子传输路径变长影响充放电效率以及析锂等问题的风险，和随之产生的负面影响，本发明中通过控制重叠区域的宽度为上述范围，可以在确保第一子隔膜和第二子隔膜之间具有较好粘结强度的基础上进一步降低其粘结区域可能对电池电化学性能产生的负面影响。其中，图2中所示的卷绕方向为顺时针方向。
62.根据本发明的一些具体实施例，第一子隔膜c1与第二子隔膜c2的热熔连接可以通过对第一子隔膜c1和第二子隔膜c2的连接处进行热压处理完成，由此既有利于实现二者的熔接，实现一体化粘结效果，保证二者的粘结强度，还可以提高二者粘结(重叠)区域的平整性。进一步得，热压处理的温度可以为250～300℃，例如可以为260℃、270℃、280℃或290℃等；热压处理的压力可以为3000～5000kgf，例如可以为3200kgf、3400kgf、3600kgf、3800kgf、4000kgf、4200kgf、4400kgf、4600kgf或4800kgf等；时间可为5～10s，例如可以为6s或8s等，目前电池领域中选用的隔膜的熔点通常不大于200℃，例如pe的熔点在112℃左右，pp的熔点在165℃左右，本发明中通过控制热压处理的温度、压力和时间分别为上述范围，既可以确保第一子隔膜和第二子隔膜能够达到更好的一体化粘结效果，还能确保二者的粘结区域具有较好的平整性和较低的厚度，避免连接区域发生翘曲导致粘结区域不平整或厚度显著增大以及进而产生的电芯缺液、析锂等风险。
63.根据本发明的实施例，可以理解的是，本发明中的卷绕电芯既可以用作圆柱电池，也可以用作方形电池，参考图1理解，当卷绕电芯用作方形电池时，卷绕体100可以包括平面区30和弯折区40(也即拐角区)，为进一步降低第一子隔膜和第二子隔膜的重叠连接区域的厚度和平整性可能对电芯产生的不利影响，可以优选将第一子隔膜c1和第二子隔膜c2连接的重叠区域设置在弯折区。
64.根据本发明的实施例，结合图2和图6理解，重叠区域的厚度与第一子隔膜c1的厚度差和与第二子隔膜c2的厚度差可以均不大于10μm，考虑到隔膜的厚度通常为10～13μm，现有卷绕电芯中隔膜朝向负极片设置的粘结剂层的厚度通常在1～3μm(辊压后)，本发明中本发明中通过控制重叠区域的厚度与第一子隔膜的厚度差和与第二子隔膜的厚度差均不大于10μm，可以进一步降低电芯缺液、因离子传输路径变长影响充放电效率以及析锂等问题的风险，和随之产生的负面影响，由此，可以在两段子隔膜之间具有较好粘结强度的基础上进一步降低其粘结区域可能对电池电化学性能产生的负面影响。
65.根据本发明的实施例，结合图2和图7理解，在重叠区域中，第一子隔膜c1的边缘形状和第二子隔膜c2的边缘形状并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如，第一子隔膜c1的边缘和第二子隔膜c2的边缘沿隔膜的宽度方向可以分别独立地呈直线形、锯齿形或波浪形等。
66.根据本发明的实施例，参考图8理解，考虑到第一子隔膜c1和第二子隔膜c2的重叠区域因厚度变大容易出现缺液问题、因隔膜厚度增加导致离子传输路径变长或锂离子不能
均匀的嵌入极片而产生析锂等问题，可以使正极片b和负极片a中的至少之一在朝向隔膜c的一侧上设有与重叠区域对应的厚度减薄区s，其中通过设置厚度减薄区，可以有效避免缺液和离子传输路径变长的问题。进一步地，厚度减薄区s的总减薄厚度可以为重叠区域厚度的1～1.2倍，如可以为重叠区域厚度的1.05倍、1.1倍或1.15倍等，厚度减薄区s的宽度可以不小于重叠区域的宽度w，优选为重叠区域宽度的1～1.2倍，发明人发现，若同一极片两侧活性物质层的厚度不一致，在充放电过程中也可能会出现析锂的问题，本发明中通过控制厚度减薄区的总减薄厚度为上述范围，能够确保极片两侧活性物质层的厚度没有明显差异，由此可以在能够改善重叠区域缺液和离子传输路径较长问题的基础上进一步避免析锂的问题。更优选地，正极片b上和负极片a上可以均设有厚度减薄区，位于正极片b上的厚度减薄区的减薄厚度可以为重叠区域厚度的(0.7
±
0.1)倍，位于负极片a上的厚度减薄区的减薄厚度可以为重叠区域厚度的(0.3
±
0.1)倍，现有电芯中，正极片的厚度通常为负极片厚度的1.5倍左右，本技术中通过同时在正极片和负极片上设置厚度减薄区并控制减薄厚度为上述范围，既可以同时确保隔膜的两侧均不易出现缺液问题，还能进一步降低因重叠区域正负极片的厚度比例与其它区域明显不同可能引起的析锂等问题。
67.根据本发明的实施例，第一子隔膜c1的厚度与第二子隔膜c2的厚度可以相等，也可以不相等。当二者厚度相等时，仅需提供一种规格的隔膜即可。
68.根据本发明的实施例，参考图9理解，当第二子隔膜c2与负极片a接触的一侧未设置粘结剂层时，第一子隔膜c1和第一粘结剂层d1的总厚度可以与第二子隔膜c2的厚度相等，此时，可以确保同一层隔膜在整体上的厚度不变，能够有效避免出现因隔膜厚度变化导致卷绕体入壳困难或入壳后电芯壳体内剩余空间较大的问题。
69.根据本发明的实施例，参考图10理解，第一子隔膜c1和第一粘结剂层d1的总厚度可以与第二子隔膜c2和第二粘结剂层d2的总厚度相等，此时，也可以确保同一层隔膜在整体上的厚度不变，能够有效避免出现因隔膜厚度变化导致卷绕体入壳困难或入壳后电芯壳体内剩余空间较大的问题。
70.根据本发明的实施例，可以理解的是，卷绕电芯还可以包括用于容纳卷绕体100的电芯壳体，其中，电芯壳体的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如可以为方形电芯外壳等。另外，可以理解的是，隔膜朝向正极片的一侧也可以设有粘结剂层，优选设在一段卷绕体内，由此热压后可以通过隔膜将正极片和负极片紧紧粘结在一起，能够进一步改善内圈负极片的膨胀和褶皱问题。
71.基于同样的发明构思，根据本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备卷绕电芯的方法。根据本发明的实施例，结合图1～5理解，该方法包括：利用卷绕单元卷绕得到卷绕体100，其中：卷绕单元包括正极片b、负极片a和两层隔膜c，卷绕体100包括一段卷绕体10和二段卷绕体20，二段卷绕体20在一段卷绕体10上继续卷绕而成；至少一层隔膜c中，以位于一段卷绕体10中的部分为第一子隔膜c1、位于二段卷绕体20中的部分为第二子隔膜c2，第一子隔膜c1与负极片a接触的一侧设有第一粘结剂层d1，其中：第二子隔膜c2与负极片a接触的一侧未设置粘结剂层；或者，第二子隔膜c2与负极片a接触的一侧设有第二粘结剂层d2，第二粘结剂层d2的厚度小于第一粘结剂层d1的厚度。与现有技术相比，该方法通过仅在一段卷绕体隔膜上形成粘结剂层，或使在二段卷绕体隔膜上形成的粘结剂层的厚度比一段卷绕体更小，不仅可以显著改善电芯负极片的膨胀和褶皱问题，减小电芯析锂风险，提高电
芯安全性能，有利于防止电芯电化学性能下降或提前失效，还能降低隔膜和电芯的成本。另外，还需要说明的是，该制备卷绕电芯的方法与前面所述的卷绕电芯是基于相同的发明构思提出的，针对前面所述的卷绕电芯所描述的所有特征及效果同样适用于该制备卷绕电芯的方法，此处不再一一赘述。
72.根据本发明的实施例，在进行卷绕之前还可以包括：对第一子隔膜c1和第二子隔膜c2的连接处进行热压处理，从而实现第一子隔膜和第二子隔膜的热熔连接，其中，热压处理的温度、压力、时间以及控制相应热压处理条件的有益效果已在前述部分做了详细说明，此处不再一一赘述。另外，若隔膜经热压处理后热熔连接的重叠区域宽度变大，还可以进一步包括裁切处理，是重叠区域的隔膜宽度与其它区域保持一致。
73.根据本发明的实施例，卷绕完成后还可以进一步包括：对卷绕体进行热压成型，由此一方面可以更有利于负极片与粘结层的充分接触，提高隔膜对负极片的束缚效果，改善负极片的膨胀和褶皱问题；另一方面还可以根据实际需要将卷绕体压制成所需形状，例如可以压制为如图1所示的形状。进一步地，热压成型的温度可以为85～110℃，例如可以为90℃、95℃、100℃或105℃等；压力可以为8000～11000kgf，例如可以为8500kgf、9000kgf、9500kgf、10000kgf或10500kgf等；时间可以不低于60s，例如可以为1.5min、2min或5min等，本发明中通过控制热压成型的温度、压力和时间分别为上述范围，既可以在不影响隔膜稳定性的基础上进一步确保粘结层对负极片膨胀和褶皱的束缚效果，还更有利于获得预期形状的卷绕体结构，从而更有利于壳体的装配。
74.需要说明的是，该制备卷绕电芯的方法与前面所述的卷绕电芯是基于相同的发明构思提出的，针对前面所述的卷绕电芯所描述的所有特征及效果同样适用于该制备卷绕电芯的方法，此处不再一一赘述。
75.根据本发明的又一个方面，本发明提出了一种电池模组。根据本发明的实施例，该电池模组包括前面所述的卷绕电芯或采用前面所述的制备卷绕电芯的方法制得的卷绕电芯。需要说明的是，针对前面所述的卷绕电芯和前面所述的制备卷绕电芯的方法所描述的所有特征及效果同样适用于该电池模组，此处不再赘述。总的来说，该电池模组不仅兼具较好的体积稳定性和电化学稳定性，而且安全性高，使用寿命更长，且成本更低。
76.根据本发明的又一个方面，本发明提出了一种电池包。根据本发明的实施例，该电池模组包括前面所述的电池模组。需要说明的是，针对前面所述的电池模组所描述的所有特征及效果同样适用于该电池包，此处不再赘述。
77.根据本发明的又一个方面，本发明提出了一种用电设备。根据本发明的实施例，该用电设备包括前面所述的电池包、或前面所述的电池模组、或采用前面所述的制备卷绕电芯的方法制得的卷绕电芯、或前面所述的卷绕电芯。需要说明的是，针对前面所述的电池包、电池模组、制备卷绕电芯的方法和卷绕电芯所描述的所有特征及效果同样适用于该用电设备，此处不再赘述。总的来说，该用电设备在使用过程中的稳定性更好，安全风险也更低。另外，还需要说明的还是，该用电设备的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如可以为车辆、电子设备或生活电器等。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
79.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。