[发明专利]锂电池电芯的中空式卷绕结构

说明书

本发明涉及一种锂电池电芯的中空式卷绕结构，包括正极耳和负极耳，所述正极耳上焊接有正极片的始端，所述负极耳上焊接有负极片的始端，其特征是：所述正极片或负极片分别首尾卷绕固接构成封闭环形结构，正极片的封闭环形与负极片的封闭环形相间紧密连接，其中心部位呈中空状，并构成回字形中空卷绕结构。有益效果：本发明内部空间利用率高，无结构死角；所有位置受力均匀，不会有先发生失效区域；内部无高温中心，中空内部结构增加散热面积，容易散热；回形结构可以根据散热、受力、结构、VDA标准进行尺寸优化；避免了单体一致性的差异。组模组时的电池单体易拆装、易维护，利于梯次利用和回收利用。

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及锂电池电芯的中空式卷绕结构。

背景技术

传统动力电池形式：卷绕(方形硬壳或软包装、圆形硬壳或软包装)、叠片(硬壳或软包装)。专利公开号207069007U公开了一种卷绕式电芯，其特征在于，包括：第一集流体、第二集流体和头部段，所述第一集流体包括第一起始端与第一终止端，所述第二集流体包括第二起始端与第二终止端，所述第一起始端、第一终止端、第二起始端、第二终止端中的至少一个具有头部段；所述第一集流体为铜箔，所述第一集流体厚度大于等于4微米且小于等于10微米。专利公开号207149641U公开了一种软包锂电池电芯的卷绕结构，包括隔膜、正极耳和负极耳，所述正极耳上焊接有正极片的始端，所述负极耳上焊接有负极片的始端，所述隔膜的两端、所述正极片的尾端和所述负极片的尾端均以所述隔膜的S形部位为中心分别进行卷绕。通过采用优化卷绕方式将负极片进行延长，使正极片的始端和负极片的始端处于同一侧，正极耳和负极耳均处于卷针的同一侧，从而使卷出的电芯中正极耳和负极耳之间仅隔着1层隔膜。

卷绕形式电池存在问题：方形硬壳结构限制，如图3、4中空白部分未能充分利用，损失容量；图3、4中心部位的卷芯位置受力大，弯折处容易掉料、压断，尤其是随着循环进行，压力会增加，导致该位置掉料严重，电解液消耗严重，发生点状失效区域，逐渐扩散导致整个电池循环失效；电池内芯部是高温中心而且热量不易传导到外部，温度高且温度分布不均匀，导致电池循环失效。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种锂电池电芯的中空式卷绕结构，无应力死角，提高了锂电池电芯空间利用率，保证锂电池散热良好。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种锂电池电芯的中空式卷绕结构，包括正极耳和负极耳，所述正极耳上焊接有正极片的始端，所述负极耳上焊接有负极片的始端，其特征是：所述正极片或负极片分别首尾卷绕固接构成封闭环形结构，正极片的封闭环形与负极片的封闭环形相间紧密连接，其中心部位呈中空状，并构成回字形中空卷绕结构。

所述封闭环形结构的横截面形状呈长方形或椭圆形。

所述封闭环形结构的方形内部长×宽尺寸为＞1mm×3mm，椭圆形：短轴＞1mm，长轴＞3mm。

所述封闭环形结构的长方形或椭圆形尺寸是VDA尺寸的倍数。

所述正、负极的位置置于回字形中空卷绕结构中空部位两侧或左右两侧。

有益效果：与现有技术相比，本发明内部空间利用率高，无结构死角；所有位置受力均匀，不会有先发生失效区域；内部无高温中心，中空内部结构增加散热面积，容易散热；回形结构可以根据散热、受力、结构、VDA标准进行尺寸优化；避免了单体一致性的差异。组模组时的电池单体易拆装、易维护，利于梯次利用和回收利用。

附图说明

图1是方形硬壳中空电池结构剖面示意图；

图2是椭圆形软包装中空电池结构剖面示意图；

图3是方形多极组或单极组(软包装)卷绕结构示意图；

图4是圆形卷绕结构示意图；

图5是多个卷芯串并联使用的示意图