电芯的制作方法
1.本技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯。
背景技术：
2.方形卷绕结构的锂离子电池作为目前常见的商用锂离子电池，其卷芯的主体部分从结构上看，可以看成是由两个平展部分和两个弧形半圆的弯折部分组成。锂离子电池在循环使用过程中，随着锂离子频繁的脱出和嵌入，电池的正负极材料都会发生结构的膨胀和收缩，并且随着循环的进行，材料的膨胀会越来越大，这样就会导致卷芯内部的内应力越来越大，进而挤压电芯壳体，导致电芯鼓胀，出现析锂，引发安全风险。
3.卷绕结构的电芯由于平展部分和弯折部分的形态差异明显，当膨胀到一定程度时，由于平展部分紧贴壳体，受力均匀，而弯折部分与壳体未完全紧贴，导致膨胀的内部应力不断在弯折部分传递和累积，使得弯折部分受挤压的程度骤增，膨胀明显。因此卷芯的弯折部分容易出现析锂，引发安全风险。
技术实现要素：
4.本技术的目的在于提供一种电芯，其具备更好的安全性。
5.本技术的实施例是这样实现的：
6.本技术提供一种电芯，包括壳体和设置于壳体内的卷芯，卷芯由正极极片、负极极片以及设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜卷绕形成；
7.正极极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体表面的正极活性物质层，负极极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体表面的负极活性物质层；
8.卷芯包括平展部分和弯折部分，平展部分中的正极极片和负极极片平铺设置，弯折部分中的正极极片和负极极片的弯折部分弯曲设置；弯折部分的正极集流体的厚度小于平展部分的正极集流体的厚度，和/或，弯折部分的负极集流体的厚度小于平展部分的负极集流体的厚度，以使弯折部分中形成空隙。
9.在可选的实施方式中，正极集流体包括正极支撑层以及设置于正极支撑层的至少一个表面上的正极导电层，正极支撑层为绝缘材质，正极活性物质层设置于正极导电层远离正极支撑层的表面；
10.负极集流体包括负极支撑层以及设置于负极支撑层的至少一个表面上的负极导电层，负极支撑层为绝缘材质，负极活性物质层设置于负极导电层远离负极支撑层的表面。
11.在可选的实施方式中，弯折部分的正极支撑层的厚度，小于平展部分的正极支撑层的厚度；
12.和/或，弯折部分的负极支撑层的厚度，小于平展部分的负极支撑层的厚度。
13.在可选的实施方式中，平展部分的正极支撑层的厚度d1与弯折部分的正极支撑层的厚度d2满足关系0.4*d1《d2《0.95*d1；
14.和/或，平展部分的负极支撑层的厚度d3与弯折部分的负极支撑层的厚度d4满足
关系0.4*d3《d4《0.95*d3。
15.在可选的实施方式中，平展部分的正极支撑层的厚度d1满足1μm《d1《20μm。
16.在可选的实施方式中，平展部分的负极支撑层的厚度d3满足1μm《d3《20μm。
17.在可选的实施方式中，弯折部分的正极导电层的厚度，小于平展部分的正极导电层的厚度；
18.和/或，弯折部分的负极导电层的厚度，小于平展部分的负极导电层的厚度。
19.在可选的实施方式中，平展部分的一层正极导电层的厚度d5与弯折部分的一层正极导电层的厚度d6满足关系0.5*d5《d6《0.9*d5；
20.和/或，平展部分的一层负极导电层的厚度d7与弯折部分的一层负极导电层的厚度d8满足关系0.5*d7《d8《0.9*d7。
21.在可选的实施方式中，平展部分的一层正极导电层的厚度d5满足0.2μm《d5《10μm。
22.在可选的实施方式中，平展部分的一层负极导电层的厚度d7满足0.2μm《d7《10μm。
23.在可选的实施方式中，正极支撑层和负极支撑层的材质为聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯中的一种。
24.第二方面，本技术提供一种电芯，包括壳体和前述实施方式中任一项的卷芯，卷芯设置于壳体内。
25.本技术实施例的有益效果包括：
26.本技术实施例的电芯中，卷芯的正极极片和/或负极极片在平展部分和弯折部分中的厚度不同，弯折部分的正极极片和/或负极极片的厚度小于平展部分的正极极片和/或负极极片的厚度。这样使弯折部分的极片厚度减薄，从而使得卷芯在弯折部分处多个相邻极片之间形成空隙，在电力循环的过程中，预留的孔隙空间能够用于极片释放应力，降低了卷芯的弯折部分因挤压膨胀而鼓胀、析锂的风险，进而改善了电芯的安全性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为本技术一种实施例中电芯的示意图；
29.图2为本技术一种实施例中卷芯的局部示意图；
30.图3为本技术一种实施例中正极极片、隔离膜以及负极极片的层叠示意图；
31.图4为本技术一种实施例中正极极片的剖面示意图。
32.图标:001-电芯；010-卷芯；011-平展部分；012-弯折部分；013-空隙；020-壳体；100-正极极片；110-正极集流体；111-正极支撑层；112-正极导电层；120-正极活性物质层；200-负极极片；210-负极集流体；220-负极活性物质层；300-隔离膜。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
37.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
38.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.电芯中的卷芯由于平展部分和弯折部分的形态差异明显，当膨胀到一定程度时，由于平展部分紧贴壳体，受力均匀，而弯折部分与壳体未完全紧贴，导致膨胀的内部应力不断在弯折部分传递和累积，使得弯折部分受挤压的程度骤增，膨胀明显。因此卷芯的弯折部分容易出现析锂，引发安全风险。为了缓解卷绕结构电芯在循环中的析锂风险，相关技术中将极片表面粗糙化或者差异化处理，比如做一些表面印花处理，以改善安全性能，但这种做法成本高，而且效果不佳。
40.为改善相关技术中电芯安全性差的问题，本技术实施例提供一种电芯。
41.图1为本技术一种实施例中电芯001的示意图。如图1所示，本技术实施例提供的电芯001包括壳体020以及设置于壳体020内的卷芯010，壳体020可以为方形，令卷芯010的平展部分011贴合于壳体020内相对的两个内壁面。此外，电芯001的壳体020中还填充有电解液，壳体020上还设置有极柱。
42.图2为本技术一种实施例中卷芯010的局部示意图；图3为本技术一种实施例中正极极片100、隔离膜300以及负极极片200的层叠示意图。如图2和图3所示，本技术实施例提供的卷芯010，正极极片100、负极极片200以及设置于正极极片100和负极极片200之间的隔离膜300卷绕形成。正极极片100包括正极集流体110和涂覆在正极集流体110表面的正极活性物质层120，负极极片200包括负极集流体210和涂覆在负极集流体210表面的负极活性物
质层220。卷芯010包括平展部分011和弯折部分012，平展部分011中的正极极片100和负极极片200平铺设置，弯折部分012中的正极极片100和负极极片200的弯折部分012弯曲设置；弯折部分012的正极集流体110的厚度小于平展部分011的正极集流体110的厚度，和/或，弯折部分012的负极集流体210的厚度小于平展部分011的负极集流体210的厚度，以使弯折部分012中形成空隙013。具体在本实施例中，弯折部分012的正极集流体110的厚度小于平展部分011的正极集流体110的厚度，弯折部分012的负极集流体210的厚度小于平展部分011的负极集流体210的厚度。
43.本技术实施例中，卷芯010形成了间隔相对的两个平展部分011和间隔相对的两个弯折部分012，平展部分011与弯折部分012在围绕卷绕轴线的周向上交替地相连。图2所示的卷芯010局部示意图中，虚线l的左侧为平展部分011，虚线l的右侧为弯折部分012。在本技术实施例中，将卷芯010的弯折部分012的极片厚度进行减薄处理，进而在弯折部分012中预留空隙013，使得电芯在在循环过程中，弯折部分012处预留的空隙013能够吸收极片间的应力，进而缓解卷芯010在弯折部分012过度膨胀，保障电芯的安全性，提高电芯寿命。
44.应当理解，卷芯010是由正极极片100、隔离膜300、负极极片200构成的复合层叠结构卷绕多圈形成的，并且，在相邻圈层的极片之间也通过隔离膜300分隔。图2为了清楚地展示极片厚度变化关系以及空隙013，仅示出了卷芯010中的其中一层复合层叠结构，即仅展示了一层正极极片100、一层负极极片200以及位于正极极片100和负极极片200之间的一层隔离膜300。图3展示了在平展部分011中交替层叠的多个极片和隔离膜300。
45.图4为本技术一种实施例中正极极片100的剖面示意图。如图4所示，正极集流体110包括正极支撑层111以及设置于正极支撑层111的至少一个表面上的正极导电层112，正极支撑层111为绝缘材质，正极活性物质层120设置于正极导电层112远离正极支撑层111的表面。
46.具体的，正极支撑层111具有相对的两个表面，相对的两个表面上分别设置有正极导电层112，而两个正极导电层112的表面分别铺设有一层正极活性物质层120。
47.负极集流体210的结构与正极集流体110的结构相似，负极集流体210包括负极支撑层(图中未示出)以及设置于负极支撑层的至少一个表面上的负极导电层(图中未示出)，负极支撑层为绝缘材质，负极活性物质层220设置于负极导电层远离负极支撑层的表面。在本实施例中，负极支撑层具有相对的两个表面，相对的两个表面上分别设置有负极导电层，而两个负极导电层的表面分别铺设有一层负极活性物质层220。
48.在可选的其他实施例中，正极集流体110和负极集流体210也可以不采用本实施例提供的三层结构，而是采用其他类型的结构，比如单层金属。
49.在可选的实施例中，弯折部分012的正极支撑层111的厚度，小于平展部分011的正极支撑层111的厚度；
50.和/或，弯折部分012的负极支撑层的厚度，小于平展部分011的负极支撑层的厚度。
51.具体在本实施例中，弯折部分012的正极支撑层111的厚度小于平展部分011的正极支撑层111的厚度，并且，弯折部分012的负极支撑层的厚度，小于平展部分011的负极支撑层的厚度。
52.进一步的，平展部分011的正极支撑层111的厚度d1与弯折部分012的正极支撑层
111的厚度d2满足关系0.4*d1《d2《0.95*d1，优选的，0.65*d1《d2《0.85*d1。平展部分011的负极支撑层的厚度d3与弯折部分012的负极支撑层的厚度d4满足关系0.4*d3《d4《0.95*d3，优选的，0.65*d3《d4《0.85*d3。
53.进一步的，平展部分011的正极支撑层111的厚度d1满足1μm《d1《20μm，优选的，4μm《d1《12μm；平展部分011的负极支撑层的厚度d3满足1μm《d3《20μm，优选的，4μm《d3《12μm。
54.除了通过缩减弯折部分012的集流体的支撑层厚度来缩减弯折部分012的极片的厚度以外，还可以通过缩减弯折部分012的集流体的导电层厚度来实现极片厚度缩减。在可选的实施例中，弯折部分012的正极导电层112的厚度，小于平展部分011的正极导电层112的厚度；
55.和/或，弯折部分012的负极导电层的厚度，小于平展部分011的负极导电层的厚度。
56.具体在本实施例中，弯折部分012的正极导电层112的厚度小于平展部分011的正极导电层112的厚度，并且，弯折部分012的负极导电层的厚度，小于平展部分011的负极导电层的厚度。
57.进一步的，平展部分011的一层正极导电层112的厚度d5与弯折部分012的一层正极导电层112的厚度d6满足关系0.5*d5《d6《0.9*d5，优选的，0.6*d5《d6《0.8*d5；平展部分011的一层负极导电层的厚度d7与弯折部分012的一层负极导电层的厚度d8满足关系0.5*d7《d8《0.9*d7，优选的，0.6*d7《d8《0.8*d7。
58.进一步的，平展部分011的一层正极导电层112的厚度d5满足0.2μm《d5《10μm；平展部分011的一层负极导电层的厚度d7满足0.2μm《d7《10μm。如此使得导电层在兼顾减薄的同时具有优良的导电性能，从而确保极片的性能，以及保障电芯工况的稳定性和可靠性。
59.在本实施例中，弯折部分012的导电层(单层)厚度小于平展部分011的导电层(单层)厚度，能使对应的集流体在弯折部分012显著减薄，从而更有利于在弯折部分012形成空隙013，以缓解卷芯010在此处的鼓胀，而避免析锂的情况发生。
60.在本技术实施例中，正极导电层112和负极导电层的材质可选为铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的一种，比如正极导电层112采用铝，负极导电层采用铜。正极支撑层111和负极支撑层的材质可选为聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯中的一种。而正极活性物质层120和负极活性物质层220可选用现有技术中常规的正极活性材料和负极活性材料。
61.下面介绍本技术实施例的电芯的一种制作方法。
62.1、负极极片的制备
63.将负极活性材料碳甲基纤维素钠(cmc)：丁苯橡胶(sbr)：导电碳黑＝96wt％：1wt％：1.5wt％：1.5wt％的质量配比混合，加入去离子水，搅拌均匀，得到浆料，然后涂覆于负极复合流体上，烘干，冷压，分条，得到负极极片。
64.2、正极极片的制备
65.将ncm(镍钴锰三元材料)：pvdf(聚偏二氟乙烯)：导电碳黑＝96.5wt％：1.0wt％：3.5wt％的质量配比混合，加入nmp(n-甲基吡咯烷酮)，搅拌均匀，得到浆料，然后涂覆于正
极复合集流体上，烘干，冷压，得到正极极片。
66.本技术实施例中，可通过交替控制正极支撑层和负极支撑层在成型过程中的挤出速率与拉伸强度，使得正极支撑层和负极支撑层在平展部分的厚度大于弯折部分的厚度。另外在支撑层的两面电镀上一定厚度的导电层时，导电层在平展部分的厚度大于在弯折部分的厚度，从而得到减薄处理的复合集流体，然后在复合集流体的上下面分别涂上正、负极活性材料，得到相应的正极极片和负极极片。
67.3、电解液的制备
68.按照体积比ec(碳酸乙烯酯):emc(碳酸甲乙酯):dmc(碳酸二甲酯)＝1:1:1混合均匀得到有机溶剂，将六氟磷酸锂溶解其中，得到1mol/l的电解液。
69.4、隔离膜的选用
70.选用聚乙烯膜作为隔离膜。
71.5、锂离子电池制备
72.将冷压后正极极片，负极极片，隔离膜卷绕成卷芯封装在壳体内，干燥，然后注入电解液，经老化、化成、二封、分容后得到电芯。
73.综上所述，本技术实施例的电芯中，卷芯的正极极片和/或负极极片在平展部分和弯折部分中的厚度不同，弯折部分的正极极片和/或负极极片的厚度小于平展部分的正极极片和/或负极极片的厚度。这样使弯折部分的极片厚度减薄，从而使得卷芯在弯折部分处多个相邻极片之间形成空隙，在电力循环的过程中，预留的孔隙空间能够用于极片释放应力，降低了卷芯的弯折部分因挤压膨胀而鼓胀、析锂的风险，进而改善了电芯的安全性。
74.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种电芯，其特征在于，包括壳体以及设置于所述壳体内的卷芯，所述卷芯由正极极片、负极极片以及设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜卷绕形成；所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体表面的负极活性物质层；所述卷芯包括平展部分和弯折部分，所述平展部分中的所述正极极片和所述负极极片平铺设置，所述弯折部分中的所述正极极片和所述负极极片的所述弯折部分弯曲设置；所述弯折部分的正极集流体的厚度小于所述平展部分的正极集流体的厚度，和/或，所述弯折部分的负极集流体的厚度小于所述平展部分的负极集流体的厚度，以使所述弯折部分中形成空隙。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极集流体包括正极支撑层以及设置于所述正极支撑层的至少一个表面上的正极导电层，所述正极支撑层为绝缘材质，所述正极活性物质层设置于所述正极导电层远离所述正极支撑层的表面；所述负极集流体包括负极支撑层以及设置于所述负极支撑层的至少一个表面上的负极导电层，所述负极支撑层为绝缘材质，所述负极活性物质层设置于所述负极导电层远离所述负极支撑层的表面。3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述弯折部分的所述正极支撑层的厚度，小于所述平展部分的所述正极支撑层的厚度；和/或，所述弯折部分的所述负极支撑层的厚度，小于所述平展部分的所述负极支撑层的厚度。4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述平展部分的所述正极支撑层的厚度d1与所述弯折部分的所述正极支撑层的厚度d2满足关系0.4*d1<d2<0.95*d1；和/或，所述平展部分的所述负极支撑层的厚度d3与所述弯折部分的所述负极支撑层的厚度d4满足关系0.4*d3<d4<0.95*d3。5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述平展部分的所述正极支撑层的厚度d1满足1μm<d1<20μm。6.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述平展部分的所述负极支撑层的厚度d3满足1μm<d3<20μm。7.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述弯折部分的所述正极导电层的厚度，小于所述平展部分的所述正极导电层的厚度；和/或，所述弯折部分的所述负极导电层的厚度，小于所述平展部分的所述负极导电层的厚度。8.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述平展部分的一层所述正极导电层的厚度d5与所述弯折部分的一层所述正极导电层的厚度d6满足关系0.5*d5<d6<0.9*d5；和/或，所述平展部分的一层所述负极导电层的厚度d7与所述弯折部分的一层所述负极导电层的厚度d8满足关系0.5*d7<d8<0.9*d7。9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述平展部分的一层所述正极导电层的厚度d5满足0.2μm<d5<10μm。10.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述平展部分的一层所述负极导电层的厚度d7满足0.2μm<d7<10μm。
11.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述正极支撑层和所述负极支撑层的材质为聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯中的一种。
技术总结
本申请提供一种电芯，涉及电池技术领域。本申请的电芯包括壳体以及设置于壳体内的卷芯，卷芯的正极极片和/或负极极片在平展部分和弯折部分中的厚度不同，弯折部分的正极极片和/或负极极片的厚度小于平展部分的正极极片和/或负极极片的厚度。这样使弯折部分的极片厚度减薄，从而使得卷芯在弯折部分处多个相邻极片之间形成空隙，在电力循环的过程中，预留的孔隙空间能够用于极片释放应力，降低了卷芯的弯折部分因挤压膨胀而鼓胀、析锂的风险，进而改善了电芯的安全性。而改善了电芯的安全性。而改善了电芯的安全性。
