一种低膨胀的卷绕电芯电池及其卷绕电芯的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种低膨胀的卷绕电芯电池及其卷绕电芯。


背景技术：

2.市场上常见的电池按照外观大致可以分为方形电池、圆柱电池和软包电池；市场上常见的电池按照电芯内部结构可以分为卷绕电芯电池和叠片电芯电池。圆柱电池因其具有更高的能量密度和更好的一致性而被市场广泛应用，在新能源汽车中圆柱电池的使用尤为广泛。
3.随着新能源汽车市场占有率的提升，圆柱电池的直径和高度都在不断的提高，具有更大直径和更高高度的圆柱电池，相比传统的电池其容量更大，因此可以尽可能减少电池配组中并联的电池数量，从而提升电池组的一致性，不仅能够节省电池占据的空间，降低车辆整体质量，还能够提升新能源汽车的续航里程，增大汽车在市场中的竞争力。
4.圆柱电池的电芯是卷绕电芯，但随着尺寸的增大，大尺寸的圆柱电池也存在如下问题：为了使得圆柱电池的内部空间具有更高的利用率，卷绕电芯的外壁与钢壳内壁贴合更为紧致，在注入电解液后，由于电解液和活性材料会发生反应，因此卷绕电芯中的正极极片和负极极片会发生膨胀，导致圆柱电池在中心轴方向尤其是卷绕电芯的中心区域容易发生浸润不良现象，卷绕电芯浸润不充分可能会导致电池在循环一段时间后容量不足及出现锂枝晶现象，锂枝晶可能会刺破钢壳发生电池液泄露甚至引发爆发，给驾乘人员带来巨大的安全隐患。


技术实现要素：

5.实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种安全的、具有低膨胀正极极片的卷绕电芯电池及其卷绕电芯。
6.技术方案：本实用新型所述的一种低膨胀的卷绕电芯电池，包括呈圆桶状的壳体，所述壳体两端的开口分别固定设置上顶盖和下底盖，壳体内的空腔充满电解液，壳体的内腔设置卷绕电芯，所述卷绕电芯由正极极片、上隔膜、负极极片、下隔膜依次叠加后卷制而成，所述正极极片包括正极集流体，所述正极集流体的两面分别沿着其宽度方向间隔设置若干个正极活性区和若干个正极空白区，所述正极活性区内附着设置正极活性材料。本行业中，集流体是指不会与正极活性材料或者负极活性材料发生反应的导电体；将集流体在正反面附着设置（或者叫涂抹设置）活性材料后的整体称为极片，为了以示区分，将正极集流体在正反面附着设置正极活性材料后的整体称为正极极片，将负极集流体在正反面附着设置负极活性材料后的整体称为负极极片。
7.进一步地，所述负极极片包括负极集流体，所述负极集流体的两面分别沿着其宽度方向分别间隔设置若干个负极活性区和若干个负极空白区，所述负极活性区内附着设置负极活性材料。
8.进一步地，所述正极集流体上间隔固定设置若干个正极极耳，所述正极极耳的底
端贯穿若干个正极活性区，所述正极极耳的顶端凸出上顶盖。
9.进一步地，所述上顶盖为的材料为导电体，所述卷绕电芯的顶端与上顶盖相抵。
10.进一步地，所述正极集流体的材料为铝箔，所述负极集流体的材料为铜箔。
11.进一步地，所述正极活性材料为三元锂、磷酸锂铁、磷酸锰铁锂、锰酸锂中的任意一种。
12.一种低膨胀的卷绕电芯，由正极极片、上隔膜、负极极片、下隔膜依次叠加后卷制而成，所述正极极片包括正极集流体，所述正极集流体的两面分别沿着其宽度方向间隔设置若干个正极活性区和若干个正极空白区，所述正极活性区内附着设置正极活性材料。
13.进一步地，所述负极极片包括负极集流体，所述负极集流体的两面分别沿着其宽度方向间隔设置若干个负极活性区和若干个负极空白区，所述负极活性区内附着设置负极活性材料。
14.进一步地，所述正极集流体间隔固定设置若干个正极极耳，所述正极极耳的底端贯穿若干个正极活性区，所述正极极耳的顶端凸出正极集流体。
15.进一步地，所述正极集流体的材料为铝箔，所述负极集流体的材料为铜箔。
16.进一步地，所述正极活性材料为三元锂、磷酸锂铁、磷酸锰铁锂、锰酸锂中的任意一种。
17.有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：由于在正极集流体和负极集流体上分别沿着其宽度方向间隔设置若干个空白区，在空白区内不涂抹设置正极活性材料或者负极活性材料，因此在注入电解液后，空白区的正极集流体或者负极集流体不会发生膨胀，留给正极集流体整体和负极集流体整体膨胀缓冲空间，尽量避免正极集流体整体和负极集流体整体浸润不良的现象，从而避免容量不足乃至锂枝晶现象，提高电池安全性。
附图说明
18.图1为第一实施例的立体图；
19.图2为第一实施例的剖视图；
20.图3为第一实施例中卷绕电芯的示意图；
21.图4为第一实施例中卷绕电芯的展开爆炸示意图；
22.图5为第二实施例的立体图；
23.图6为第二实施例的剖视图；
24.图7为第二实施例中卷绕电芯的示意图；
25.图8为第二实施例中卷绕电芯的展开爆炸示意图。
26.其中：1、第一上顶盖；2、壳体；3、第一下底盖；4、第一卷绕电芯；41、第一正极极片；411、第一正极活性区；412、第一正极空白区；42、第一上隔膜；43、第一负极极片；44、第一下隔膜；5、第二上顶盖；6、第二下底盖；7、第二卷绕电芯；71、第二正极极片；711、第二正极极耳；712、第二正极活性区；713、第二正极空白区；72、第二上隔膜；73、第二负极极片；731、第二负极极耳；732、第二负极活性区；733、第二负极空白区；74、第二下隔膜。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
28.实施例1
29.参见附图1～图4，本实用新型所示的一种低膨胀的卷绕电芯电池，包括呈圆桶状的壳体2，壳体2两端的开口分别固定设置第一上顶盖1和第一下底盖3，壳体2内的空腔充满电解液，壳体2的内腔设置第一卷绕电芯4，第一卷绕电芯4的上下两端分别与第一上顶盖1和第一下底盖3相抵接，第一上顶盖1的材料为铝，第一卷绕电芯4由第一正极极片41、第一上隔膜42、第一负极极片43、第一下隔膜44依次叠加后卷制而成，第一正极极片41包括正极集流体，第一正极集流体为铝箔，第一负极极片43包括第一负极集流体，第一负极集流体为铜箔，第一正极集流体的两面分别沿着其宽度方向间隔设置两个第一正极活性区411和一个第一正极空白区412，第一正极活性区411内附着设置（涂抹设置）三元锂，第一负极集流体的两面分别附着设置（涂抹设置）满负极活性材料。
30.第一上顶盖1、第一下底盖3用于在充电或者放电过程中锂离子的移动，在注入电解液后，第一正极极片41在涂抹有正极活性材料的部分会发生膨胀，而第一正极极片41在第一正极空白区412的部分则不会膨胀，因此第一正极极片41整体会给膨胀缓冲空间，尽量电池避免浸润不良的现象，避免容量不足乃至锂枝晶现象，提高电池安全性。
31.实施例2
32.参见附图5～图8，本实用新型所示的一种低膨胀的卷绕电芯电池，包括呈圆桶状的壳体2，壳体2两端的开口分别固定设置第二上顶盖5和第二下底盖6，壳体2内的空腔充满电解液，壳体2的内腔设置第二卷绕电芯7，第二卷绕电芯7由第二正极极片71、第二上隔膜72、第二负极极片73、第二下隔膜74依次叠加后卷制而成，第二正极极片71包括第二正极集流体，第二正极集流体为铝箔，第二负极极片73包括第二负极集流体，第二负极集流体为铜箔，第二正极集流体的两面分别沿着其宽度方向间隔设置两个第二正极活性区712和一个第二正极空白区713，第二正极活性区712内附着设置磷酸锂铁，第二负极集流体的两面分别沿着其宽度方向分别间隔设置两个第二负极活性区732和一个第二负极空白区733，第二负极活性区732内附着设置负极活性材料；第二正极集流体间隔固定设置三个第二正极极耳711，第二正极极耳711的底端贯穿两个第二正极活性区712，第二正极极耳711的顶端凸出第二上顶盖5，第二负极集流体间隔固定设置三个第二负极极耳731，第二负极极耳731的顶端贯穿两个第二负极活性区732，第二负极极耳731的底端凸出第二下底盖6。
33.第二正极极耳711、第二负极极耳731用于在充电或者放电过程中锂离子的移动，在注入电解液后，第二正极集流体在涂抹有正极活性材料的部分会发生膨胀，而第二正极集流体在第二正极空白区713的部分则不会膨胀，因此第二正极集流体会给膨胀缓冲空间；同样，第二负极集流体在涂抹有负极活性材料的部分会发生膨胀，而第二负极集流体在第二负极空白区733的部分则不会膨胀，因此第二负极集流体会给膨胀缓冲空间；尽量电池避免浸润不良的现象，避免容量不足乃至锂枝晶现象，提高电池安全性。