圆柱卷芯结构及圆柱电池的制作方法

本技术涉及电池，具体涉及圆柱卷芯结构及圆柱电池。

背景技术：

1、由于锂离子电池具有倍率性能好、安全性高、容量大、循环寿命长、绿色环保等优势，圆柱型锂离子电池结构对称，在系统集成设计方面灵活性强，结构简单、结构件成本低，在消费、动力及储能领域应用广泛。

2、然而，当前圆柱电池存在电解液浸润慢、易出现吸液不均匀和膨胀不均匀等问题，影响电池的性能发挥。特别是较大尺寸的圆柱电池，因卷绕层数多，张力不均，电解液吸收和浸润不均匀、膨胀不均匀，严重制约了圆柱电池的发展和应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供了一种圆柱卷芯结构及圆柱电池，以解决圆柱电池存在吸液不均匀、膨胀不均匀的问题。

2、第一方面，本实用新型提供了一种圆柱卷芯结构，包括极片组件和支撑组件。极片组件卷绕成圆柱形的卷芯，卷芯沿径向具有多个卷绕层；支撑组件包括多个弧形的支撑架，多个支撑架围绕卷芯的中心轴布置，且覆盖整个圆周；支撑架位于相邻的卷绕层之间。

3、有益效果：通过在卷芯的卷绕层中设置支撑组件，支撑组件中的多个支撑架作为一种稳定的支撑结构，能够在正常充放电过程中对极片组件起到刚性支撑作用，在电池中部提供一道刚性约束，改善层间膨胀不均，避免电池循环后期电性能和安全性能下降；相比于相关技术中的圆柱电池的卷芯结构，能够改善电池电解液的浸润性能，综合改善电池的电性能和安全性能。

4、在一种可选的实施方式中，沿卷芯的周向，相邻的支撑架对应的扇形区不重叠。

5、在一种可选的实施方式中，多个支撑架中，存在至少两个支撑架的半径不等。

6、在一种可选的实施方式中，支撑架包括内层支架和外层支架，沿支撑架的周向，内层支架和外层支架的两端连接；内层支架和外层支架之间存在间隙，沿支撑架的轴向，间隙贯穿支撑架的两端；支撑架采用可膨胀材料制成，支撑架适于沿卷芯的径向和/或轴向膨胀。

7、在一种可选的实施方式中，内层支架和/或外层支架设有若干通孔，通孔与间隙连通。

8、在一种可选的实施方式中，通孔内填充有补锂剂。

9、在一种可选的实施方式中，间隙内设有至少一个吸液层。

10、在一种可选的实施方式中，极片组件包括正极片、负极片和隔离膜，隔离膜位于正极片和负极片之间；支撑架设于正极片和隔离膜之间，和/或，支撑架设于负极片和隔离膜之间；在设有支撑架的卷绕层中，沿周向，隔离膜包括与支撑架位置对应的常规段以及与支撑架错位的加厚段，加厚段的厚度大于常规段的厚度，常规段和加厚段构成整圆。

11、在一种可选的实施方式中，沿隔离膜的厚度方向，隔离膜的加厚段包括基膜以及设于基膜表面的常规涂层和/或功能涂层，功能涂层包括聚合物粘接层、产气层或绝热绝缘层。

12、第二方面，本实用新型还提供了一种圆柱电池，包括壳体、盖板组件以及以上技术方案中任一项的圆柱卷芯结构。壳体为圆柱形，壳体设有敞口端；盖板组件设于壳体的敞口端；圆柱卷芯结构由盖板组件封装于壳体内。

13、有益效果：因为圆柱电池包括圆柱卷芯结构，具有与圆柱卷芯结构相同的效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种圆柱卷芯结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，沿所述卷芯的周向，相邻的所述支撑架(21)对应的扇形区不重叠。

3.根据权利要求1或2所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，多个所述支撑架(21)中，存在至少两个所述支撑架(21)的半径不等。

4.根据权利要求1或2所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，所述支撑架(21)包括内层支架(211)和外层支架(212)，沿所述支撑架(21)的周向，所述内层支架(211)和所述外层支架(212)的两端连接；所述内层支架(211)和所述外层支架(212)之间存在间隙(215)，沿所述支撑架(21)的轴向，所述间隙(215)贯穿所述支撑架(21)的两端；所述支撑架(21)采用可膨胀材料制成，所述支撑架(21)适于沿所述卷芯的径向和/或轴向膨胀。

5.根据权利要求4所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，所述内层支架(211)和/或所述外层支架(212)设有若干通孔(213)，所述通孔(213)与所述间隙(215)连通。

6.根据权利要求5所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，所述通孔(213)内填充有补锂剂。

7.根据权利要求4所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，所述间隙(215)内设有至少一个吸液层(214)。

8.根据权利要求1或2所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，所述极片组件(1)包括正极片(11)、负极片(12)和隔离膜(13)，所述隔离膜(13)位于所述正极片(11)和所述负极片(12)之间；所述支撑架(21)设于所述正极片(11)和所述隔离膜(13)之间，和/或，所述支撑架(21)设于所述负极片(12)和所述隔离膜(13)之间；

9.根据权利要求8所述的圆柱卷芯结构，其特征在于，沿所述隔离膜(13)的厚度方向，所述隔离膜(13)的加厚段包括基膜(131)以及设于所述基膜(131)的表面的常规涂层(132)和/或功能涂层(133)，所述功能涂层(133)包括聚合物粘接层、产气层或绝热绝缘层。

10.一种圆柱电池，其特征在于，包括：

技术总结
本技术涉及电池技术领域，公开了圆柱卷芯结构及圆柱电池。圆柱卷芯结构包括极片组件和支撑组件。极片组件卷绕成圆柱形的卷芯，卷芯沿径向具有多个卷绕层；支撑组件包括多个弧形的支撑架，多个支撑架围绕卷芯的中心轴布置，且覆盖整个圆周；支撑架位于相邻的卷绕层之间。本技术通过在卷芯的卷绕层中设置支撑组件，支撑组件中的多个支撑架作为一种稳定的支撑结构，能够在正常充放电过程中对极片组件起到刚性支撑作用，在电池中部提供一道刚性约束，改善层间膨胀不均，避免电池循环后期电性能和安全性能下降；相比于相关技术中的圆柱电池的卷芯结构，能够改善电池电解液的浸润性能，综合改善电池的电性能和安全性能。

技术研发人员：袁晓眯,向军
受保护的技术使用者：固德威技术股份有限公司
技术研发日：20240618
技术公布日：2025/4/14