[发明专利]一种多卷芯单元堆叠型电芯

说明书

本发明涉及锂二次电池技术领域，具体提供了一种多卷芯单元堆叠型电芯，包括电芯本体，电芯本体包括n个上、下堆叠放置的卷芯单元，其中n≥2，n个卷芯单元彼此之间通过连续卷绕的电芯隔离膜隔开，电芯隔离膜外部的自由端与电芯本体固定为一体，卷芯单元是由阴极板、阳极板以及将阴极板、阳极板隔离开的卷芯隔离膜形成的卷绕型结构。本发明的优点是综合优化电化学性、能量密度和安全性能，既能满足二次电池高能量的要求，又能保证电池的电化学性能和使用的安全性能，且能够提升生产效率。

技术领域

本发明涉及锂二次电池技术领域，尤其涉及到一种多卷芯单元堆叠型电芯。

背景技术

电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及手机、笔记本电脑、无人机、可穿戴设备、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。尤其在电动汽车领域，近年来，需求旺盛，增幅显著。因此，业内对满足各种需要的电池做了许多研究，且具有高能量密度的大型动力电池已然成为行业热点。

在电池形状上，按封装的形式不同，可分为圆柱形电池、方形铝壳电池和铝塑膜软包电池。基于安全因素和轻量化、高能量密度考虑，铝塑膜软包锂二次电池已引起了较多关注。在电池材料上，对于具有高能量密度、高放电电压和高功率稳定性的、诸如锂离子电池和软包锂离子二次电池的需求很高。

基于二次电池的电极组件的结构，可通常将构造二次电池的具有阴极/隔离膜/阳极结构的电极组件分为连续卷绕型（果冻状/卷芯）结构和堆叠型结构来构造的电极组件，在所述卷绕型（果冻状/卷芯）结构中，长片型阴极和长片型阳极缠绕，同时在阴极和阳极之间分别设置了隔离膜，而在堆叠型结构中，具有预定尺寸的多个阴极片和阳极片被连续的堆叠，而在所述阴极和阳极之间分别设置了隔离膜。

但是，传统的电极组件有以下问题：

1）通过密集的卷绕长型阴极片和长型阳极片来制造果冻卷芯电极组件，在大容量电极组件的开发使用过程中，势必将极片长度加长卷绕层数加多，电芯截面呈椭圆形甚至圆形。结果在电池充电和放电期间电极的膨胀和收缩引起的应力在电极组件中累计，并且当应力累计超过特定极限时，电极组件会变形。电极组件的变形使电极之间形成不均匀的间隙，导致电池的性能衰减，内部短路，进而热失控引起的安全问题无法避免；另外电芯在充放电时，极片膨胀引起的电芯厚度膨胀较大，电芯极易变形，导致界面接触不良，尤其是在弯折处还容易出现掉粉、过充析锂的不良现象，不仅影响循环寿命，还存在安全隐患。

2）通过依次堆叠多个单元阴极和多个单元阳极来制造的堆叠型电极组件，使用电机驱动隔膜左右移动的方式实现“Z”字形叠片，制作过程需要大量的时间和精力来执行顺序堆叠处理，生产效率低。且结构上端面毛刺、层面滑动带来的安全风险无法避免。

目前为了提升二次电池能量密度，作为电化学单元的果冻状卷芯总是希望卷绕的阴极/阳极极片层数越多越好，卷芯数量尽可能少；但是基于电芯安全性能考虑，又希望卷绕层数尽可能的少；基于材料的电化学性能和能量密度、安全性能的综合考量，各电化学体系需结合二次电池物理结构尺寸，寻找一个最优的平衡点。

因此，需要一种电芯来增加二次电池的可制造性，提升生产效率，改善电性能及安全性能。同时，在市场层面上，满足占主流趋势的车用动力电池更高安全性能、续航里程的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多卷芯单元堆叠型电芯，综合优化电化学性、能量密度和安全性能，既能满足二次电池高能量的要求，又能保证电池的电化学性能和使用的安全性能，且能够提升生产效率。

本发明采用的技术方案如下：一种多卷芯单元堆叠型电芯，包括电芯本体，所述电芯本体包括n个上、下堆叠放置的卷芯单元，其中n≥2，n个卷芯单元彼此之间通过连续卷绕的电芯隔离膜隔开，所述电芯隔离膜外部的自由端与电芯本体固定为一体，所述卷芯单元是由阴极板、阳极板以及将阴极板、阳极板隔离开的卷芯隔离膜形成的卷绕型结构。