一种卷芯结构及储能电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种卷芯结构及储能电池。


背景技术：

2.软包电池是指外壳为软包装材料的锂电池，具有体积小、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点。现有软包电池包括方形软包电池和圆柱形软包电池。圆柱形软包电池广泛应用于电子烟和蓝牙耳机等产品。软包电池包括卷芯结构。
3.然而，现有的卷芯结构的能量密度较低。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有卷芯结构的能量密度较低的缺陷，从而提供一种卷芯结构及储能电池。
5.本发明提供一种卷芯结构，包括：
6.卷针区，所述卷针区包括第一子卷针区和第二子卷针区，所述第一子卷针区和所述第二子卷针区相对设置且相互间隔；
7.第一极性集流膜，所述第一极性集流膜包括第一起始区和与所述第一起始区连接的第一卷绕区，所述第一起始区位于所述第一子卷针区和所述第二子卷针区之间；
8.第二极性集流膜，所述第二极性集流膜包括第二起始区和与所述第二起始区连接的第二卷绕区，所述第二起始区位于所述第一子卷针区和所述第二子卷针区之间，且所述第二起始区与所述第一起始区相对设置，所述第一卷绕区和所述第二卷绕区围绕所述卷针区沿同方向卷绕；
9.第一极性极耳，位于所述第一起始区背离所述第二起始区的一侧表面；
10.第二极性极耳，位于所述第二起始区背离所述第一起始区的一侧表面；
11.第一活性膜，设置于第一卷绕区的表面；
12.第二活性膜，设置于第二卷绕区的表面。
13.可选的，所述第一起始区沿着第一极性集流膜的卷绕方向上具有相对的第一侧边和第二侧边，所述第二侧边与所述第一卷绕区连接；所述第二起始区沿着第二极性集流膜的卷绕方向上具有相对的第三侧边和第四侧边，所述第四侧边与所述第二卷绕区连接；自所述第一侧边至所述第二侧边的方向与自所述第三侧边至所述第四侧边的方向相同。
14.可选的，所述第一卷绕区呈螺旋状，所述第一卷绕区具有若干圈，沿着所述第一卷绕区的卷绕方向所述第一卷绕区包括第一圈至第m圈；所述第二卷绕区呈螺旋状，所述第二卷绕区具有若干圈，沿着所述第二卷绕区的卷绕方向所述第二卷绕区包括第一圈至第m圈，所述第二卷绕区的第k圈环绕所述第一卷绕区的第k圈；m为大于等于2的整数，k为大于等于1且小于等于m的整数；所述第一活性膜包括第一子活性膜和第二子活性膜，所述第一子活性膜位于所述第一卷绕区的第一圈至第m圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第二子活性膜位于所述第一卷绕区的第二圈至第m圈朝向所述卷针区的内侧表面，且所述第二子活性
膜暴露出所述第一卷绕区的第一圈朝向所述卷针区的内侧表面；所述第二活性膜包括第三子活性膜和第四子活性膜，所述第三子活性膜位于所述第二卷绕区的第一圈至第m－1圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第四子活性膜位于所述第二卷绕区的第一圈至第m圈朝向所述卷针区的内侧表面。
15.可选的，沿着所述第一卷绕区的卷绕方向所述第二侧边至所述第一子活性膜的初始端之间的距离为第一距离；沿着所述第二卷绕区的卷绕方向所述第四侧边至所述第四子活性膜的初始端之间的距离为第二距离；所述第二距离大于所述第一距离。
16.可选的，所述卷针区的中心轴至所述第三子活性膜沿着所述第二卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第一方向；所述卷针区的中心轴至所述第二子活性膜沿着所述第一卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第二方向；第一方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第一锐角夹角；第二方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第二锐角夹角，第二锐角夹角小于第一锐角夹角；第一方向至第二方向之间的夹角小于第一锐角夹角且小于第二锐角夹角。
17.可选的，所述第一起始区沿着第一极性集流膜的卷绕方向上具有相对的第一侧边和第二侧边，所述第二侧边与所述第一卷绕区连接；所述第二起始区沿着第二极性集流膜的卷绕方向上具有相对的第三侧边和第四侧边，所述第四侧边与所述第二卷绕区连接；自所述第一侧边至所述第二侧边的方向与自所述第三侧边至所述第四侧边的方向相反。
18.可选的，所述第一卷绕区呈螺旋状，所述第一卷绕区具有若干圈，沿着所述第一卷绕区的卷绕方向所述第一卷绕区包括第一圈至第j圈，所述第一卷绕区的第j圈具有第j前半圈和第j后半圈，所述第一卷绕区的第j圈至少包括第j前半圈；j为大于等于2的整数，j为大于等于1且小于等于j－1的整数；所述第二卷绕区呈螺旋状卷绕，所述第二卷绕区具有若干圈，沿着所述第二卷绕区的卷绕方向所述第二卷绕区包括第一圈至第q圈，第二卷绕区的第q圈具有第q前半圈和第q后半圈；所述第二卷绕区的第n后半圈环绕所述第一卷绕区的第n前半圈；所述第二卷绕区的第n+1前半圈环绕所述第一卷绕区的第n后半圈；q为大于等于2的整数；q为大于等于1且小于等于q的整数；所述第一活性膜包括第一子活性膜和第二子活性膜；所述第一子活性膜位于所述第一卷绕区的第一前半圈至第j前半圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第二子活性膜位于所述第一卷绕区的第一后半圈至第j前半圈朝向所述卷针区的内侧表面，且所述第二子活性膜暴露出所述第一卷绕区的第一前半圈朝向所述卷针区的内侧表面；所述第二活性膜包括第三子活性膜和第四子活性膜，所述第三子活性膜位于所述第二卷绕区的第一前半圈至第q－1圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第四子活性膜位于所述第二卷绕区的第一后半圈至第q圈朝向所述卷针区的内侧表面，且所述第四子活性膜暴露出所述第二卷绕区的第一前半圈朝向所述卷针区的内侧表面。
19.可选的，所述卷针区的中心轴至所述第三子活性膜沿着所述第二卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第一方向；所述卷针区的中心轴至所述第二子活性膜沿着所述第一卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第二方向；第一方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第一锐角夹角；第二方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第二锐角夹角，第二锐角夹角小于第一锐角夹角；第一方向至第二方向之间的夹角小于第一锐角夹角且小于第二锐角夹角。
20.可选的，所述卷针区的中心轴至所述第四子活性膜沿着所述第二卷绕区的卷绕方
向的初始端之间的距离方向为第三方向；所述卷针区的中心轴至所述第一子活性膜沿着所述第一卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第四方向；第三方向与自第四侧边至第三侧边的方向之间具有第三锐角夹角；第四方向与自第四侧边至第三侧边的方向之间具有第四锐角夹角，第三锐角夹角大于第四锐角夹角；第三方向至第四方向之间的夹角小于第三锐角夹角且小于第四锐角夹角。
21.可选的，所述第一极性极耳朝向和背离所述第二极性极耳的表面均为平面；所述第二极性极耳朝向和背离所述第一极性极耳的表面均为平面。
22.可选的，所述卷芯结构还包括卷针，所述卷针包括位于所述第一子卷针区的第一子卷针和位于所述第二子卷针区的第二子卷针，所述第一子卷针和所述第二子卷针相对设置且相互间隔。
23.可选的，所述第一子卷针包括第一圆弧形曲面和第一平面，所述第一圆弧形曲面包括相对的第一直边和第二直边，所述第一平面连接所述第一直边和所述第二直边；第一平面与所述第一起始区相对设置；所述第一极性极耳位于所述第一平面背离所述第一圆弧形曲面的一侧；所述第二子卷针包括第二圆弧形曲面和第二平面，所述第二圆弧形曲面包括相对的第三直边和第四直边，所述第一平面连接所述第三直边和所述第四直边；第二平面与所述第二起始区相对设置；所述第二极性极耳位于所述第二平面背离所述第二圆弧形曲面的一侧。
24.可选的，沿着卷芯结构的中心轴方向，所述卷针的长度尺寸小于等于所述第一极性集流膜的尺寸，且小于等于第二极性集流膜尺寸。
25.可选的，所述第一子卷针的硬度大于等于60hrc；所述第二子卷针的硬度大于等于60hrc。
26.可选的，所述卷芯结构还包括：第一隔膜，第一隔膜位于第一起始区和第一卷绕区背向所述第一子卷针的外侧表面；第二隔膜，第二隔膜位于第二起始区和第二卷绕区背向所述第二子卷针的外侧表面；所述第一圆弧形曲面的弧高、所述第二圆弧形曲面的弧高、所述第一极性极耳的厚度、所述第二极性极耳的厚度、所述第一极性集流膜的厚度、所述第二极性集流膜的厚度、所述第一隔膜的厚度和第二隔膜的厚度之和等于所述第一圆弧形曲面的直径且等于所述第二圆弧形曲面的直径。
27.可选的，沿着所述第一侧边至第二侧边的距离方向，所述第一极性极耳的宽度小于或等于所述第一侧边至第二侧边的距离，所述第二极性极耳的宽度小于或等于所述第一侧边至第二侧边的距离；沿着所述第三侧边至第四侧边的距离方向，所述第二极性极耳的宽度小于或等于所述第三侧边至第四侧边的距离，所述第一极性极耳的宽度小于或等于所述第三侧边至第四侧边的距离。
28.可选的，所述第二极性极耳为正极极耳，所述第二极性集流膜为正极集流膜，所述第二活性膜为正极活性膜；所述第一极性极耳为负极极耳，所述第一极性集流膜为负极集流膜，所述第一活性膜为负极活性膜。
29.本发明还提供一种储能电池，包括上述卷芯结构。
30.本发明技术方案，具有如下优点：
31.1.本发明提供的卷芯结构，包括卷针区、第一极性集流膜、第二极性集流膜、第一极性极耳、第二极性极耳、第一活性膜和第二活性膜，所述卷针区包括第一子卷针区和第二
子卷针区，所述第一子卷针区和所述第二子卷针区相对设置且相互间隔，所述第一极性集流膜包括第一起始区和与所述第一起始区连接的第一卷绕区，所述第二极性集流膜包括第二起始区和与所述第二起始区连接的第二卷绕区，所述第一卷绕区和所述第二卷绕区围绕所述卷针区沿同方向卷绕；通过将所述第一起始区设置于所述第一子卷针区和所述第二子卷针区之间，所述第二起始区设置于所述第一子卷针区和所述第二子卷针区之间，且所述第二起始区与所述第一起始区相对设置，并将第一极性极耳设置于所述第一起始区背离所述第二起始区的一侧表面、将第二极性极耳设置于所述第二起始区背离所述第一起始区的一侧表面，使得第一活性膜能够设置于第一卷绕区的表面且第二活性膜能够设置于第二卷绕区的表面，从而使沿着第一卷绕区的卷绕方向第一活性膜的初始端与第一极性极耳的距离和沿着第二卷绕区的卷绕方向第二活性膜的初始端与第的二极性极耳的距离均较小，进而增大了第一活性膜和第二活性膜的设置区域，使更多的第一活性膜和第二活性膜能够参与卷芯结构的储能过程，从而提高了卷芯结构的能量密度。
32.2.本发明提供的卷芯结构，所述第一极性极耳朝向和背离所述第二极性极耳的表面均为平面；所述第二极性极耳朝向和背离所述第一极性极耳的表面均为平面，避免了极耳弯曲后极耳边缘存在应力从而刺穿隔膜导致电池短路。
33.3.本发明提供的卷芯结构，通过限定沿着所述第一侧边至第二侧边的距离方向所述第一极性极耳的宽度小于或等于所述第一侧边至第二侧边的距离，沿着所述第三侧边至第四侧边的距离方向所述第一极性极耳的宽度小于或等于所述第三侧边至第四侧边的距离，使所述第一极性极耳的宽度小于或等于所述第一子卷针区的宽度，且小于或等于所述第二子卷针区的宽度，从而使得所述第一极性极耳的两侧边缘不与第一极性集流膜和第二极性集流膜直接接触，以避免所述第一极性极耳的两侧边缘对第一极性集流膜和第二极性集流膜产生磨损甚至刺破第一极性集流膜和第二极性集流膜导致卷芯结构失效；并通过限定沿着所述第一侧边至第二侧边的距离方向所述第二极性极耳的宽度小于或等于所述第一侧边至第二侧边的距离，沿着所述第三侧边至第四侧边的距离方向所述第二极性极耳的宽度小于或等于所述第三侧边至第四侧边的距离，使所述第二极性极耳的宽度小于或等于所述第一子卷针区的宽度，且小于或等于所述第二子卷针区的宽度，从而使得所述第二极性极耳的两侧边缘不与第一极性集流膜和第二极性集流膜直接接触，以避免所述第二极性极耳的两侧边缘对第一极性集流膜和第二极性集流膜产生磨损甚至刺破第一极性集流膜和第二极性集流膜导致卷芯结构失效。
34.4.本发明提供的卷芯结构，通过在所述第一子卷针区内设置第一子卷针并在所述第二子卷针区内设置第二子卷针，所述第一子卷针和所述第二子卷针相对设置且相互间隔，使所述第一极性集流膜的第一起始区、第一极性集流膜的第二起始区、第一极性极耳和第二极性极耳均固定于第一子卷针和第二子卷针之间，从而避免了由于卷芯结构松动引起的第一极性集流膜和/或第一极性极耳与第二极性集流膜和/或第二极性极耳接触导致电池短路；同时，所述第一子卷针和所述第二子卷针对卷芯结构起到了支撑作用，提高了卷芯结构的强度和形状稳定性，避免卷芯结构受到外力时发生形变导致电池性能受到不利影响。
35.5.本发明提供的卷芯结构，沿着卷芯结构的中心轴方向所述卷针的长度尺寸小于等于所述第一极性集流膜的尺寸，且小于等于第二极性集流膜尺寸，使所述卷针能够稳定
的设置于卷芯结构内。
36.6.本发明提供的卷芯结构，通过限定第一子卷针和第二子卷针的硬度大于等于60hrc，保证所述第一子卷针和第二子卷针在卷绕过程中以及使用过程中不会发生脆断，从而保证了卷芯结构的结构稳定性和性能稳定性。
37.7.本发明提供的卷芯结构，通过限定所述第一圆弧形曲面的弧高、所述第二圆弧形曲面的弧高、所述第一极性极耳的厚度、所述第二极性极耳的厚度、所述第一极性集流膜的厚度、所述第二极性集流膜的厚度、所述第一隔膜的厚度和第二隔膜的厚度之和等于所述第一圆弧形曲面的直径且等于所述第二圆弧形曲面的直径，保证了卷芯结构呈圆柱形，以得到圆柱形储能电池。
38.8.本发明提供的卷芯结构，所述第二极性极耳为正极极耳，所述第二极性集流膜为正极集流膜，所述第二活性膜为正极活性膜；所述第一极性极耳为负极极耳，所述第一极性集流膜为负极集流膜，所述第一活性膜为负极活性膜。即，与正极活性膜相对的负极集流膜上均设置有负极活性膜使任一位置处的正极活性膜均能参与卷芯结构的充电过程与放电过程，避免了造成正极活性成分的浪费。
39.9.本发明提供的储能电池，采用的卷芯结构中第一活性膜和第二活性膜具有更大的设置区域，使得更多的第一活性膜和第二活性膜能够参与卷芯结构的储能过程，从而具有更大的能量密度，进而提高了所述储能电池的储能性能。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为一种圆柱形软包电池的结构示意图；
42.图2为本发明实施例提供的第一种卷芯结构的结构示意图；
43.图3为图2中的卷芯结构设置有第一隔膜和第二隔膜的结构示意图；
44.图4为图2中的卷芯结构的中心区域的结构示意图；
45.图5为本发明实施例提供的第二种卷芯结构的结构示意图；
46.图6为图5中的卷芯结构设置有第一隔膜和第二隔膜的结构示意图；
47.图7为图5中的卷芯结构的中心区域的结构示意图；
48.图8为本发明实施例中卷绕之前的第一极性集流膜、第一极性极耳和第一活性膜的结构示意图；
49.图9为本发明实施例中卷绕之前的第二极性集流膜、第二极性极耳和第二活性膜的结构示意图；
50.图10为本发明实施例中第一子卷针的结构示意图；
51.图11为本发明实施例中第二子卷针的结构示意图。
具体实施方式
52.参考图1，一种圆柱形软包电池的制备方法包括：提供正极极耳4a和正极集流膜
2a，正极极耳4a与正极集流膜2a连接；提供负极极耳3a和负极集流膜1a，负极极耳3a与负极集流膜1a连接；将正极集流膜2a、第一隔膜9a、负极集流膜1a和第二隔膜10a依次层叠设置，正极极耳4a位于正极集流膜2a背离负极集流膜1a的一侧，负极极耳3a位于负极集流膜1a背离正极集流膜2a的一侧，且正极极耳4a与负极极耳3a错位；提供圆柱状卷芯，并以圆柱状卷芯为中心轴将正极集流膜2a、第一隔膜9a、负极集流膜1a和第二隔膜10a进行卷绕；卷绕第m圈后将圆柱状卷芯移出(m为大于等于2的整数)，从而得到如图1所示的圆柱形软包电池。
53.具体的，图1所示的圆柱形软包电池中，正极集流膜2a的相对设置的两个表面还设置有正极活性成分，负极集流膜1a的相对设置的两个表面还设置有负极活性成分。其中，沿着圆柱状软包电池的半径方向，与正极活性物质相对的负极集流膜1a上需要设置有负极活性成分，否则该位置处的正极活性物质无法参与圆柱状软包电池的充电过程与放电过程，造成正极活性成分的浪费。如图1所示，沿着正极集流膜2a的卷绕方向，正极活性成分位于正极极耳4a的下游位置；沿着圆柱状软包电池的半径方向，正极集流膜2a内侧的正极活性成分与位于负极集流膜1a外侧表面的负极活性成分对应设置，正极集流膜2a外侧的正极活性成分与负极集流膜1a内侧的负极活性成分对应设置。这样导致沿着负极集流膜1a的卷绕方向，负极集流膜1a内侧和外侧的负极活性成分的起始位置与负极极耳3a具有较大的距离，而未设置负极活性成分的负极集流膜1a仅能用于电荷传输而不能用于储能，从而降低了圆柱状软包电池的能量密度。
54.在此基础上，本发明实施例提供一种卷芯结构，包括：卷针区，所述卷针区包括第一子卷针区和第二子卷针区，所述第一子卷针区和所述第二子卷针区相对设置且相互间隔；第一极性集流膜，所述第一极性集流膜包括第一起始区和与所述第一起始区连接的第一卷绕区，所述第一起始区位于所述第一子卷针区和所述第二子卷针区之间；第二极性集流膜，所述第二极性集流膜包括第二起始区和与所述第二起始区连接的第二卷绕区，所述第二起始区位于所述第一子卷针区和所述第二子卷针区之间，且所述第二起始区与所述第一起始区相对设置，所述第一卷绕区和所述第二卷绕区围绕所述卷针区沿同方向卷绕；第一极性极耳，位于所述第一起始区背离所述第二起始区的一侧表面；第二极性极耳，位于所述第二起始区背离所述第一起始区的一侧表面；第一活性膜，设置于第一卷绕区的表面；第二活性膜，设置于第二卷绕区的表面。所述卷芯结构具有较高的能量密度。
55.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.参见图2，本实施例提供一种卷芯结构，包括：卷针区，所述卷针区包括第一子卷针区a1和第二子卷针区a2，所述第一子卷针区a1和所述第二子卷针区a2相对设置且相互间隔；第一极性集流膜1，所述第一极性集流膜1包括第一起始区11和与所述第一起始区11连接的第一卷绕区，所述第一起始区11位于所述第一子卷针区a1和所述第二子卷针区a2之间；第二极性集流膜2，所述第二极性集流膜2包括第二起始区21和与所述第二起始区21连接的第二卷绕区，所述第二起始区21位于所述第一子卷针区a1和所述第二子卷针区a2之间，且所述第二起始区21与所述第一起始区11相对设置，所述第一卷绕区和所述第二卷绕区围绕所述卷针区沿同方向卷绕；第一极性极耳3，位于所述第一起始区11背离所述第二起始区21的一侧表面；第二极性极耳4，位于所述第二起始区21背离所述第一起始区11的一侧表面；第一活性膜5，设置于第一卷绕区的表面；第二活性膜6，设置于第二卷绕区的表面。
59.上述卷芯结构，通过将所述第一起始区11设置于所述第一子卷针区a1和所述第二子卷针区a2之间，所述第二起始区21设置于所述第一子卷针区a1和所述第二子卷针区a2之间，且所述第二起始区21与所述第一起始区11相对设置，并将第一极性极耳3设置于所述第一起始区11背离所述第二起始区21的一侧表面、将第二极性极耳4设置于所述第二起始区21背离所述第一起始区11的一侧表面，使得第一活性膜5能够设置于第一卷绕区的表面且第二活性膜6能够设置于第二卷绕区的表面，从而使沿着第一卷绕区的卷绕方向第一活性膜5的初始端与第一极性极耳3的距离和沿着第二卷绕区的卷绕方向第二活性膜6的初始端与第的二极性极耳的距离均较小，进而增大了第一活性膜5和第二活性膜6的设置区域，使更多的第一活性膜5和第二活性膜6能够参与卷芯结构的储能过程，从而提高了卷芯结构的能量密度。
60.参见图1，在常规的卷芯结构中，正极极耳和负极极耳在卷绕之前呈平面片状，卷绕的过程中正极极耳和负极极耳发生形变，卷绕后的正极极耳和负极极耳呈弧形。然而弯曲后的极耳的边缘存在应力，因此存在极耳边缘刺穿隔膜导致电池短路的风险。
61.参见图2，在本实施例中，所述第一极性极耳3朝向和背离所述第二极性极耳4的表面均为平面；所述第二极性极耳4朝向和背离所述第一极性极耳3的表面均为平面，避免了极耳弯曲后极耳边缘存在应力从而刺穿隔膜导致电池短路。
62.进一步地，参见图8，图8为卷绕前的第一极性集流膜、第一极性极耳和第一活性膜的结构示意图。所述第一极性极耳3包括第一连接段31及与第一连接段31连接的第一延伸段32，第一连接段31与第一极性集流膜1连接；第一极性集流膜1卷绕后，第一连接段31与第一延伸段32沿着卷芯结构的中心轴排布，第一延伸段32在卷芯结构的中心轴方向上位于第一极性集流膜1的外侧。
63.参见图9，图9为卷绕前的第二极性集流膜、第二极性极耳和第二活性膜的结构示意图。所述第二极性极耳4包括第二连接段41及与第二连接段41连接的第二延伸段42，第二连接段41与第二极性集流膜2连接；第二极性集流膜2卷绕后，第二连接段41与第二延伸段42沿着卷芯结构的中心轴排布，第二延伸段42在卷芯结构的中心轴方向上位于第二极性集流膜2的外侧。
64.自第一连接段31至第一延伸段32的方向与自第二连接段41至第二延伸段42的方向相反。
65.具体的，所述第二极性极耳4为正极极耳，所述第二极性集流膜2为正极集流膜，所
述第二活性膜6为正极活性膜；所述第一极性极耳3为负极极耳，所述第一极性集流膜1为负极集流膜，所述第一活性膜5为负极活性膜。即，与正极活性膜相对的负极集流膜上均设置有负极活性膜，使任一位置处的正极活性膜均能参与卷芯结构的充电过程与放电过程，避免了造成正极活性成分的浪费。
66.进一步地，正极极耳的材料包括但不限于铝；负极极耳的材料包括但不限于镍；正极集流膜的材料包括但不限于铝；负极集流膜的材料包括但不限于铜；正极活性膜的材料为含锂化合物，所述含锂化合物包括但不限于licoo2、磷酸铁锂或锰酸锂；负极活性膜的材料包括但不限于为石墨。
67.参见图1，在常规的卷芯结构中，在卷绕前将正极极耳与负极极耳交错设置，使卷绕后的正极极耳与负极极耳相对设置于沿着卷芯结构中心轴方向的两侧，以固定卷芯结构的形状。
68.参见图3，在本实施例中，所述卷芯结构还包括卷针，所述卷针包括位于所述第一子卷针区a1的第一子卷针7和位于所述第二子卷针区a2的第二子卷针8，所述第一子卷针7和所述第二子卷针8相对设置且相互间隔。通过在所述第一子卷针区a1内设置第一子卷针7并在所述第二子卷针区a2内设置第二子卷针8，所述第一子卷针7和所述第二子卷针8相对设置且相互间隔，使第一极性极耳3、第一起始区11、第二起始区21和第二极性极耳4均固定于第一子卷针7和第二子卷针8之间，且第一极性极耳3、第一起始区11、第二起始区21和第二极性极耳4依次层叠设置，从而避免了由于卷芯结构松动引起的第一极性集流膜1与第二极性集流膜2接触或第一极性集流膜1与第二极性极耳4接触或第一极性极耳3与第二极性集流膜2接触或第一极性极耳3与第二极性极耳4接触导致电池短路；同时，所述第一子卷针7和所述第二子卷针8对卷芯结构起到了支撑作用，提高了卷芯结构的强度和形状稳定性，避免卷芯结构受到外力时发生形变导致电池性能受到不利影响。
69.进一步地，所述第一子卷针的硬度大于等于60hrc；所述第二子卷针的硬度大于等于60hrc。通过限定第一子卷针7和第二子卷针8的硬度保证所述第一子卷针7和第二子卷针8在卷绕过程中以及使用过程中不会发生脆断，从而保证了卷芯结构的结构稳定性和性能稳定性。具体的，所述第一子卷针和第二子卷针的材料可以选用钨钢。
70.在本实施例中，参见图10，所述第一子卷针7包括第一圆弧形曲面71和第一平面72，所述第一圆弧形曲面71包括相对的第一直边711和第二直边712，所述第一平面72连接所述第一直边711和所述第二直边712；第一平面72与所述第一起始区11相对设置；所述第一极性极耳3位于所述第一平面72背离所述第一圆弧形曲面71的一侧；参见图11，所述第二子卷针8包括第二圆弧形曲面81和第二平面82，所述第二圆弧形曲面81包括相对的第三直边811和第四直边812，所述第一平面72连接所述第三直边811和所述第四直边812；第二平面82与所述第二起始区21相对设置；所述第二极性极耳4位于所述第二平面82背离所述第二圆弧形曲面81的一侧。所述第一起始区11和第二起始区21位于所述第一平面72和第二平面82之间，所述第一卷绕区和第二卷绕区沿着第一圆弧形曲面71和第二圆弧形曲面81进行围绕。
71.在本实施例中，沿着卷芯结构的中心轴方向，所述卷针的长度尺寸小于等于所述第一极性集流膜1的尺寸，且小于等于第二极性集流膜2的尺寸，避免卷针延伸至卷芯结构之外导致延伸在外的部分卷针受到外力而从卷芯结构中脱离出来，使所述卷针能够稳定的
设置于卷芯结构内；进一步地，该卷芯结构有利于制备储能电池时的封装过程。
72.在本实施例中，参见图3，所述卷芯结构还包括：第一隔膜9，第一隔膜9位于第一起始区11和第一卷绕区背向所述第一子卷针7的外侧表面；第二隔膜10，第二隔膜10位于第二起始区21和第二卷绕区背向所述第二子卷针8的外侧表面。第一极性集流膜1和第一活性膜5构成第一极片，第二极性集流膜2和第二活性膜6构成第二极片，第一隔膜9和第二隔膜10的主要作用是将第一极片与第二极片分隔开来以防止两极接触而短路，同时还能使电解质离子通过；具体的，当储能电池进行充电时，来自第一活性膜5的电解质离子通过第一隔膜9和/或第二隔膜10传输至第二活性膜6并发生还原反应；当储能电池进行放电时，来自第二活性膜6的电解质离子通过第一隔膜9和/或第二隔膜10传输至第一活性膜5并发生氧化反应。
73.进一步地，所述第一圆弧形曲面71的弧高、所述第二圆弧形曲面81的弧高、所述第一极性极耳3的厚度、所述第二极性极耳4的厚度、所述第一极性集流膜1的厚度、所述第二极性集流膜2的厚度、所述第一隔膜9的厚度和第二隔膜10的厚度之和等于所述第一圆弧形曲面71的直径且等于所述第二圆弧形曲面81的直径，保证了卷芯结构呈圆柱形，以得到圆柱形储能电池。
74.在本实施例中，所述第一起始区11沿着第一极性集流膜1的卷绕方向上具有相对的第一侧边和第二侧边，所述第二侧边与所述第一卷绕区连接；所述第二起始区21沿着第二极性集流膜2的卷绕方向上具有相对的第三侧边和第四侧边，所述第四侧边与所述第二卷绕区连接；沿着所述第一侧边至第二侧边的距离方向，所述第一极性极耳3的宽度小于或等于所述第一侧边至第二侧边的距离，所述第二极性极耳4的宽度小于或等于所述第一侧边至第二侧边的距离；沿着所述第三侧边至第四侧边的距离方向，所述第二极性极耳4的宽度小于或等于所述第三侧边至第四侧边的距离，所述第一极性极耳3的宽度小于或等于所述第三侧边至第四侧边的距离。上述限定使所述第一极性极耳3的宽度小于或等于所述第一子卷针区a1的宽度，且小于或等于所述第二子卷针区a2的宽度，从而使得所述第一极性极耳3的两侧边缘不与第一极性集流膜1和第二极性集流膜2直接接触，以避免所述第一极性极耳3的两侧边缘对第一极性集流膜1和第二极性集流膜2产生磨损甚至刺破第一极性集流膜1和第二极性集流膜2导致卷芯结构失效；并使所述第二极性极耳4的宽度小于或等于所述第一子卷针区a1的宽度，且小于或等于所述第二子卷针区a2的宽度，从而使得所述第二极性极耳4的两侧边缘不与第一极性集流膜1和第二极性集流膜2直接接触，以避免所述第二极性极耳4的两侧边缘对第一极性集流膜1和第二极性集流膜2产生磨损甚至刺破第一极性集流膜1和第二极性集流膜2导致卷芯结构失效。
75.在本实施例中，所述第一活性膜5包括第一子活性膜51和第二子活性膜52，所述第二活性膜6包括第三子活性膜61和第四子活性膜62。
76.作为一种可选的实施方式，如图2所示，自所述第一侧边至所述第二侧边的方向与自所述第三侧边至所述第四侧边的方向相同。具体的，所述第一卷绕区呈螺旋状，所述第一卷绕区具有若干圈，沿着所述第一卷绕区的卷绕方向所述第一卷绕区包括第一圈至第m圈；所述第二卷绕区呈螺旋状，所述第二卷绕区具有若干圈，沿着所述第二卷绕区的卷绕方向所述第二卷绕区包括第一圈至第m圈，所述第二卷绕区的第k圈环绕所述第一卷绕区的第k圈；m为大于等于2的整数，k为大于等于1且小于等于m的整数；所述第一子活性膜51位于所
述第一卷绕区的第一圈至第m圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第二子活性膜52位于所述第一卷绕区的第二圈至第m圈朝向所述卷针区的内侧表面，且所述第二子活性膜52暴露出所述第一卷绕区的第一圈朝向所述卷针区的内侧表面；所述第三子活性膜61位于所述第二卷绕区的第一圈至第m－1圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第四子活性膜62位于所述第二卷绕区的第一圈至第m圈朝向所述卷针区的内侧表面。
77.进一步地，如图3所示，沿着所述第一隔膜9的卷绕方向，所述第一隔膜9的起始端与所述第一侧边平齐或延伸至第一侧边的外侧，所述第一隔膜9位于所述第一起始区11与第二起始区21之间以及第一卷绕区背向所述第一子卷针7的外侧，以隔离所述第一子活性膜51与所述第四子活性膜62；沿着所述第二隔膜10的卷绕方向，所述第二隔膜10的起始端与所述第四侧边平齐或延伸至第四侧边的外侧，所述第二隔膜10位于所述第一起始区11与第二起始区21之间以及第一卷绕区的内侧，以隔离所述第二子活性膜52与所述第三子活性膜61。
78.进一步地，如图4所示，沿着所述第一卷绕区的卷绕方向所述第二侧边至所述第一子活性膜51的初始端之间的距离为第一距离；沿着所述第二卷绕区的卷绕方向所述第四侧边至所述第四子活性膜62的初始端之间的距离为第二距离；所述第二距离大于所述第一距离；所述卷针区的中心轴至所述第三子活性膜61沿着所述第二卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第一方向；所述卷针区的中心轴至所述第二子活性膜52沿着所述第一卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第二方向；第一方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第一锐角夹角α1；第二方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第二锐角夹角α2，第二锐角夹角α2小于第一锐角夹角α1；第一方向至第二方向之间的夹角小于第一锐角夹角且小于第二锐角夹角。上述设置一方面确保与正极活性膜相对的负极集流膜上均设置有负极活性膜使任一位置处的正极活性膜均能参与卷芯结构的充电过程与放电过程，避免了造成正极活性成分的浪费；一方面使负极活性膜的设置面积大于正极活性膜的设置面积，以避免过量的正极活性膜产生锂枝晶从而刺穿第一隔膜9和/或第二隔膜10导致电池短路。
79.将上述实施方式中的卷芯结构的正极活性膜与常规卷芯结构的正极活性膜进行膜长比较。对比图1与图2可知，由于常规卷芯结构正极集流膜的最内圈需要连接正极极耳，且正极极耳需要与负极极耳对称排列，导致极活性膜至少有1/2的最内圈周长无法设置正极活性膜。上述实施方式中的卷芯结构则充分利用了该部分长度。因此上述实施方式中的卷芯结构的正极活性膜与常规卷芯结构的正极活性膜的膜长之差(δl)为该部分长度的2倍。通过计算两种卷芯结构的正极活性膜的膜长之差(δl)在上述实施方式中的卷芯结构的正极活性膜的总长度(l)中所占的比值(t)，即可得出上述实施方式中的卷芯结构相对于常规卷芯结构的能量密度增加程度。
80.以第一子卷针和第二子卷针的直径均为1.5mm、正极集流膜和负极集流膜的厚度均为0.01mm、第一隔离膜与第二隔离膜的厚度均为0.01mm、正极单面活性膜和负极单面活性膜的厚度均为0.05mm、卷芯结构的正极活性膜与常规卷芯结构的正极活性膜的膜长之差(δl)为正极集流膜的1/2最内圈周长为例进行计算。
81.正极集流膜最内圈的直径(d1)＝1＊卷针直径+2＊正极单面活性膜厚度+2＊正极集流体膜+2＊负极单面活性膜厚度+2＊负极集流体膜+2＊隔离膜厚度＝1.74mm；根据卷芯
结构可知，正极集流膜相邻两圈的直径之差
△
d＝2＊(2＊正极单面活性膜厚度+1＊正极集流体膜+2＊负极单面活性膜厚度+1＊负极集流体膜+2＊隔离膜厚度)＝0.48mm，因此可以计算得到正极集流膜每一圈的直径dn＝1.74+(n－1)＊0.48，n为圈数；正极集流膜每一圈的直径近似等于位于正极集流膜的两侧的正极单面活性膜的直径，从而能够得到卷芯结构中正极活性膜的总长度(l)。正极活性膜的总长度l即正极集流膜的两侧的正极单面活性膜的长度之和。结果如表1所示。
82.表1
83.总圈数23456789l(mm)17.9133.3651.8473.3297.83125.35155.89189.44δl(mm)5.475.475.475.475.475.475.475.47t(％)31161176443
84.由表1可知，正极集流膜的圈数越小，上述实施方式中的卷芯结构相对于常规卷芯结构的正极活性膜的膜长增加的比例越大，因此，上述实施方式中的卷芯结构相对于常规卷芯结构的能量密度增加程度越大。
85.作为另一种可选的实施方式，如图5所示，自所述第一侧边至所述第二侧边的方向与自所述第三侧边至所述第四侧边的方向相反。具体的，所述第一卷绕区呈螺旋状，所述第一卷绕区具有若干圈，沿着所述第一卷绕区的卷绕方向所述第一卷绕区包括第一圈至第j圈，所述第一卷绕区的第j圈具有第j前半圈和第j后半圈，所述第一卷绕区的第j圈至少包括第j前半圈；j为大于等于2的整数，j为大于等于1且小于等于j－1的整数；所述第二卷绕区呈螺旋状卷绕，所述第二卷绕区具有若干圈，沿着所述第二卷绕区的卷绕方向所述第二卷绕区包括第一圈至第q圈，第二卷绕区的第q圈具有第q前半圈和第q后半圈；所述第二卷绕区的第n后半圈环绕所述第一卷绕区的第n前半圈；所述第二卷绕区的第n+1前半圈环绕所述第一卷绕区的第n后半圈；q为大于等于2的整数；q为大于等于1且小于等于q的整数；所述第一活性膜5＇包括第一子活性膜51＇和第二子活性膜52＇；所述第一子活性膜51＇位于所述第一卷绕区的第一前半圈至第j前半圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第二子活性膜52＇位于所述第一卷绕区的第一后半圈至第j前半圈朝向所述卷针区的内侧表面，且所述第二子活性膜52＇暴露出所述第一卷绕区的第一前半圈朝向所述卷针区的内侧表面；所述第二活性膜6＇包括第三子活性膜61＇和第四子活性膜62＇，所述第三子活性膜61＇位于所述第二卷绕区的第一前半圈至第q－1圈背离所述卷针区的外侧表面，所述第四子活性膜62＇位于所述第二卷绕区的第一后半圈至第q圈朝向所述卷针区的内侧表面，且所述第四子活性膜62＇暴露出所述第二卷绕区的第一前半圈朝向所述卷针区的内侧表面。
86.进一步地，如图6所示，沿着所述第一隔膜9＇的卷绕方向，所述第一隔膜9＇的起始端与所述第一侧边平齐或延伸至第一侧边的外侧，所述第一隔膜9＇位于所述第一起始区11＇与第二起始区21＇之间以及第一卷绕区背向所述第一子卷针7＇的外侧以隔离所述第一子活性膜51＇与所述第四子活性膜62＇；沿着所述第二隔膜10＇的卷绕方向，所述第二隔膜10＇的起始端与所述第三侧边平齐或延伸至第三侧边的外侧，所述第二隔膜10＇位于所述第一起始区11＇与第二起始区21＇之间以及第二卷绕区背向所述第二子卷针8＇的外侧，以隔离所述第二子活性膜52＇与所述第三子活性膜61＇。
87.进一步地，如图7所示，所述卷针区的中心轴至所述第三子活性膜61＇沿着所述第
二卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第一方向；所述卷针区的中心轴至所述第二子活性膜52＇沿着所述第一卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第二方向；第一方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第一锐角夹角β1；第二方向与自第三侧边至第四侧边的方向之间具有第二锐角夹角β2，第二锐角夹角β2小于第一锐角夹角β1；第一方向至第二方向之间的夹角小于第一锐角夹角且小于第二锐角夹角；所述卷针区的中心轴至所述第四子活性膜62＇沿着所述第二卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第三方向；所述卷针区的中心轴至所述第一子活性膜51＇沿着所述第一卷绕区的卷绕方向的初始端之间的距离方向为第四方向；第三方向与自第四侧边至第三侧边的方向之间具有第三锐角夹角β3；第四方向与自第四侧边至第三侧边的方向之间具有第四锐角夹角β4，第三锐角夹角β3大于第四锐角夹角β4；第三方向至第四方向之间的夹角小于第三锐角夹角且小于第四锐角夹角。上述设置一方面确保与正极活性膜相对的负极集流膜上均设置有负极活性膜使任一位置处的正极活性膜均能参与卷芯结构的充电过程与放电过程，避免了造成正极活性成分的浪费；一方面使负极活性膜的设置面积大于正极活性膜的设置面积，以避免过量的正极活性膜产生锂枝晶从而刺穿第一隔膜9＇和/或第二隔膜10＇导致电池短路。
88.需要理解的是，所述卷芯结构包括但不限于上述两种实施方式。
89.本实施例还提供一种储能电池，其包括上述卷芯结构。所述储能电池为软包锂离子电池。所述储能电池具有卷芯结构的全部优点，在此不再赘述。
90.所述储能电池还包括壳体和电解液，所述卷芯结构位于所述壳体内，所述电解液位于所述卷芯结构内，所述壳体包括铝塑膜。
91.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。