一种多极耳卷绕式叠片电芯结构的制作方法

本技术属于电化学储能，具体的说，是涉及一种锂离子电池的电芯结构。

背景技术：

1、锂离子电池作为新能源电化学储能器件，目前其电芯的生产方式主要有卷绕式和叠片式；相较于卷绕式，叠片电池具有多层极片且每层极片均引出一个极耳，然后通过焊接的方式将单个极耳相互连接，这种连接方式等效于将所有极片进行了并联，从而使得电池内阻更小。但是叠片式电芯生产方式复杂导致生产效率较低，且一致性较差。而通常卷绕式电芯卷绕一圈两层极片仅一支极耳，因此对于极片而言电子传输路径更长，相对应导致电池内阻大、倍率差、温升高，但是卷绕式电芯卷绕机构的卷绕速度较快，生产效率高。

技术实现思路

1、本实用新型着力于解决卷绕式电芯内阻大和叠片电芯生产效率低的技术问题，提供了一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，通过对卷绕式电芯结构进行优化，使其兼具卷绕式电芯的生产效率和叠片式电芯内阻小的优势，适合进行锂离子电池的产业化应用。

2、为了达到上述发明目的，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

3、本实用新型提供了一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其由正极极片、负极极片以及隔膜卷制而成，所述正极极片和所述负极极片均设置有2n个极耳，n为电芯卷绕的圈数；所述正极极片和所述负极极片每卷绕1圈便存在2个极耳，并且所述正极极片中每圈的2个极耳在卷芯两侧对称分布，所述负极极片中每圈的2个极耳在卷芯两侧对称分布；

4、所述正极极片卷绕完成后的所有极耳并排组成电芯的正极极耳；所述负极极片卷绕完成后其所有极耳并排组成电芯的负极极耳；所述正极极耳和所述负极极耳在卷芯上具有间距。

5、进一步地，对于所述正极极片和所述负极极片，以卷绕所制作电芯的最内侧极耳为第一个极耳，且相邻的极耳间距依次为l1～l2n；其中l1、l3、l5……l(2n-1)为单数的极耳间距，l2、l4、l6、……l2n为双数的极耳间距；通过设计不同的δla和δlb，使所述正极极片的所有极耳位于电芯本体的同位置，且所述负极极片的所有极耳位于电芯本体的另一同位置；其中，δla为单数的极耳间距的增量，δlb为双数的极耳间距的增量。

6、更进一步地，δla＝m*δc，5％≤m≤95％；δla+δlb＝δc；δc为电芯卷绕圈数增加导致的相邻两圈中外圈极片相对于内圈极片所产生的周长增量。

7、进一步地，所述n≥2，10mm≤l1～ln≤500mm。

8、进一步地，相邻两圈正极极片中外圈的极耳宽度小于内圈的极耳宽度，相邻两圈负极极片中外圈的极耳宽度小于内圈的极耳宽度。

9、更进一步地，对于正极极片和负极极片，其外圈与内圈的极耳宽度差值为δt，δt＝(t外-t内)/n；其中，t外为最外圈的极耳宽度，t内为最内圈的极耳宽度，n为电芯卷绕的圈数。

10、本实用新型的有益效果是：

11、与现有技术相比，本实用新型能够通过卷绕方式实现高效率生产，并且具有与叠片电池媲美的低电芯内阻，同时还可保证极耳错位较小，减少了电池重量和成本；如此，既提高了电池倍率性能，同时提升了生产制成效率和良品率。

12、首先采用多极耳对称的设计，保证每圈正极极片和负极极片均存在2个极耳，即对应每层极片存在一个极耳，多层极片并联降低电池内阻，提升电池的倍率性能；另外由于极耳数量的增加，极耳位置随着卷绕层数的增加公差累计持续变大，极耳越容易发生错位，因此本实用新型同时对极耳加工采用尺寸渐变的方式，外圈极耳尺寸相较于内圈极耳宽度变小，保证极耳对齐度，以此来降低公差累计造成的极耳错位。

13、可见，本实用新型既解决了卷绕式电芯内阻大的缺点，又解决了叠片电芯生产效率低的缺点，适合进行锂离子电池的产业化应用；最后采用极耳与盖板直焊技术，去除掉了连接片的使用，减轻了电池重量，降低了成本，同时降低了电池焊接处的内阻，从而达到降本增效的目的。

技术特征：

1.一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其由正极极片、负极极片以及隔膜卷制而成，其特征在于，所述正极极片和所述负极极片均设置有2n个极耳，n为电芯卷绕的圈数；所述正极极片和所述负极极片每卷绕1圈便存在2个极耳，并且所述正极极片中每圈的2个极耳在卷芯两侧对称分布，所述负极极片中每圈的2个极耳在卷芯两侧对称分布；

2.根据权利要求1所述的一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其特征在于，对于所述正极极片和所述负极极片，以卷绕所制作电芯的最内侧极耳为第一个极耳，且相邻的极耳间距依次为l1～l2n；其中l1、l3、l5……l(2n-1)为单数的极耳间距，l2、l4、l6、……l2n为双数的极耳间距；通过设计不同的δla和δlb，使所述正极极片的所有极耳位于电芯本体的同位置，且所述负极极片的所有极耳位于电芯本体的另一同位置；其中，δla为单数的极耳间距的增量，δlb为双数的极耳间距的增量。

3.根据权利要求2所述的一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其特征在于，δla＝m*δc，5％≤m≤95％；δla+δlb＝δc；δc为电芯卷绕圈数增加导致的相邻两圈中外圈极片相对于内圈极片所产生的周长增量。

4.根据权利要求1所述的一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其特征在于，所述n≥2，10mm≤l1～ln≤500mm。

5.根据权利要求1所述的一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其特征在于，相邻两圈正极极片中外圈的极耳宽度小于内圈的极耳宽度，相邻两圈负极极片中外圈的极耳宽度小于内圈的极耳宽度。

6.根据权利要求5所述的一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其特征在于，对于正极极片和负极极片，其外圈与内圈的极耳宽度差值为δt，δt＝(t外-t内)/n；其中，t外为最外圈的极耳宽度，t内为最内圈的极耳宽度，n为电芯卷绕的圈数。

技术总结
本技术属于电化学储能技术领域，公开了一种多极耳卷绕式叠片电芯结构，其由正极极片、负极极片以及隔膜卷制而成，正极极片和负极极片均设置有2n个极耳，n为电芯卷绕的圈数；正极极片和负极极片每卷绕1圈便存在2个极耳，并且正极极片和负极极片中每圈的2个极耳均在卷芯两侧对称分布；正极极片卷绕完成后的所有极耳并排组成电芯的正极极耳；负极极片卷绕完成后其所有极耳并排组成电芯的负极极耳。本技术能够通过卷绕方式实现高效率生产，并且具有与叠片电池媲美的低电芯内阻，同时还可保证极耳错位较小，减少了电池重量和成本；如此，既提高了电池倍率性能，同时提升了生产制成效率和良品率。

技术研发人员：李天凡,邵乐,李健,高林,解一昕
受保护的技术使用者：陕西顷刻能源科技有限公司
技术研发日：20240318
技术公布日：2025/1/16