[发明专利]一种卷绕-堆叠式电池

说明书

本发明公开了一种卷绕‑堆叠式电池，包括电芯，电芯由卷绕结构单元堆叠而成，卷绕结构单元包括水平设置的隔膜、正极极片、负极极片，正极极片、负极极片分别由隔膜间隔设置，整体卷绕形成卷绕结构单元，卷绕圈数为0.5*N圈，其中N为正整数，形成的卷绕结构单元为负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极交替出现重复单元中的任意可截取的部分，多个卷绕结构单元堆叠后形成电池极组，电池极组中隔膜分离的两侧为正极极片、负极极片相对形成电池对，电池极组中最外层为隔膜，次外层为负极极片。本发明的优点是无圆弧区，节约原材料，损耗低，循环膨胀均匀，制备效率高，电解液分布均匀，结构稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种电池，尤其涉及一种卷绕-堆叠式电池。

背景技术

现如今锂离子电池在电动工具上的使用爆发式增长，动力电池成本、生产效率及长期寿命及一致性亟待飞速突破，故而对电池组件结构的研究为重中之重。当前电池组件结构有卷绕式、叠片式、制袋式、堆叠-折叠式等结构：卷绕式结构是将连续的正极片和负极片通过分离膜隔开进行卷绕；而在叠片式结构中，将特定的结构单元进行连续的堆叠，并通过分离膜隔开；制袋式结构是先将负极制袋装于隔膜袋中，然后进行一层一层堆叠的结构；堆叠-折叠式结构先制作堆叠的结构单元，然后折叠形成电芯结构。

卷绕式、叠片式、制袋式、堆叠-折叠式电池结构的分别具有以下优劣点：(1)卷绕式结构通过密集地缠绕长片型负极和长片型正极来制造卷绕式结构，结果电池结构在截面上是圆形或椭圆的，在电池的充电和放电期间由于电极的膨胀和收缩引起的应力在电池结构中累积，并且当应力累积超过特定极限时，电池结构会变形，电池结构的变形导致在电极之间的不均匀的间隙，电池的循环性能将急剧变差，电池的安全由于电池内部的短路而得不到保障；(2)叠片式结构通过依序堆叠多个单元负极和多个单元正极来制造堆叠型的电池结构，需要大量的时间和精力来执行顺序堆叠处理，结果是该工序生产效率低；(3)制袋式结构，相比叠片式更增加了低效率的制袋工序；(4)堆叠-折叠式结构生产效率高，结构稳定，但电解液层间差异会影响电池的长期特性。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种卷绕-堆叠式电池，综合考虑制备效率、结构稳定性，并同时兼顾电池长期均一性。

技术方案：

一种卷绕-堆叠式电池，包括电芯，所述电芯包括卷绕结构单元，且由所述卷绕结构单元堆叠而成，所述卷绕结构单元包括水平设置的隔膜、正极极片、负极极片，所述正极极片、所述负极极片分别由所述隔膜间隔设置，整体卷绕形成所述卷绕结构单元，卷绕圈数为0.5*N圈，其中N为正整数，形成的所述卷绕结构单元为负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极交替出现重复单元中的任意可截取的部分，多个所述卷绕结构单元堆叠后形成电池极组，所述电池极组中隔膜分离的两侧为正极极片、负极极片相对形成电池对，所述电池极组中最外层为隔膜，次外层为负极极片。卷绕结构单元通过温度及压力作用、电晕、等离子体、胶联等方式结合成一个整体，产品稳定性好。

具体的，所述隔膜设置的层数大于等于一层，所述隔膜的层数大于一层时，所述隔膜分别平行设置，根据实际生产的需要选择隔膜的层数，可调节性好。

具体的，所述卷绕结构单元最外层均为隔膜，或者最外层两面都是正极极片或者负极极片，或者其中一面最外层为正极极片，另外一面最外层为负极极片，卷绕结构单元多样化，实际生产中选择面广。

以下提供几种不同的卷绕结构单元堆叠而成的电池极组：

具体的，所述卷绕结构单元为两种不同的结构，所述卷绕结构单元一的结构为隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜，对应的所述卷绕结构单元二的结构为正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极，所述卷绕结构单元一、所述卷绕结构单元二依次堆叠后形成所述电池极组，所述卷绕结构单元一分别堆叠于最上端和最下端。