一种套管结构的电芯及锂电池的制作方法

专利2024-12-26  40


本技术涉及锂电池的,具体地,主要涉及一种套管结构的电芯及锂电池。


背景技术:

1、传统的电芯是由正负极片及隔膜通过卷绕或叠片工艺制成的,其中卷绕结构的电芯在循环后期由于极片的膨胀问题,容易出现析锂现象,降低电芯的使用寿命,因此现有一种对卷绕式电芯的改进方案,即套管结构的电芯,使得膨胀析锂问题得到了一定程度的改善。

2、套管结构的电芯是管状的阴极、隔膜、阳极、隔膜依次嵌套组成的,虽然其结构一定程度上降低了极片之间应力,但由于电芯本身的材料特点,在循环过程中,各层阳极管仍然会不断膨胀,使得靠近内层的管状极片不断叠加向外膨胀的应力,导致外层极片受力大、极片之间贴合紧,从而影响电解液在外层极片处的回流、浸润,最终使得外层极片出现析锂问题,甚至导致外层极片管断开,极大影响了套管结构电芯的使用寿命。

3、有鉴于此,需要对套管结构的电芯进行改进。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本实用新型提供一种套管结构的电芯及锂电池,以解决现有的套管结构的电芯在循环过程中因外层受力大、极片之间贴合紧所导致的外层极片析锂、断开、电解液浸润不良的问题,从而提高套管结构电芯和锂电池的使用寿命。

2、本实用新型公开的一种套管结构的电芯,包括多个基本嵌套单元,多个所述基本嵌套单元内外相互嵌套形成套管结构,位于内圈的若干所述基本嵌套单元为内嵌套单元,其余的所述基本嵌套单元为外嵌套单元;所述基本嵌套单元包括阴极管、阳极管和隔膜管;所述阴极管包括阴极基材,所述阳极管包括阳极基材;所述内嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度>所述外嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度;所述内嵌套单元的所述阳极基材的延伸率<所述外嵌套单元的所述阳极基材的延伸率。

3、优选地,位于内圈的1/4~1/2数量的所述基本嵌套单元为所述内嵌套单元,位于外圈的1/2~3/4数量的所述基本嵌套单元为所述外嵌套单元。

4、优选地,所述内嵌套单元的所述隔膜管采用油性隔膜材料,所述外嵌套单元的所述隔膜管采用水性隔膜材料。

5、优选地,所述内嵌套单元的所述隔膜管的粘结性,大于所述外嵌套单元的所述隔膜管的粘结性,所述外嵌套单元的所述隔膜管的孔隙率和离子透过率,大于所述内嵌套单元的所述隔膜管的孔隙率和离子透过率。

6、优选地,所述外嵌套单元的所述阴极基材的厚度>所述内嵌套单元的所述阴极基材的厚度。

7、优选地,所述内嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度>40mpa。

8、优选地,所述内嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度在50~60mpa之间,所述外嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度为30mpa。

9、优选地,所述内嵌套单元的所述阳极基材的延伸率为3%,所述外嵌套单元的所述阳极基材的延伸率>5%。

10、优选地,所述外嵌套单元的所述阴极基材的厚度在10~15um之间,所述内嵌套单元的所述阴极基材的厚度在6~10um之间。

11、本实用新型还公开一种锂电池,包括上述任一所述的套管结构的电芯。

12、本实用新型的有益效果在于:通过在套管结构电芯的内嵌套单元采用抗拉强度更高的阳极基材、粘结性更好的油性隔膜管,而在外嵌套单元采用延伸率更好的阳极基材、间隙更多的水性隔膜管,且使外嵌套单元的阴极基材的厚度比内嵌套单元的阴极基材的厚度更厚,能够降低外嵌套单元承受的膨胀应力、降低外嵌套单元发生断裂的概率,使外嵌套单元具备更好的延展性,且使得外嵌套单元的电解液浸润效果更好;因此,本实用新型解决了现有的套管结构的电芯在循环过程中因外层受力大、极片之间贴合紧所导致的外层极片析锂、断开、电解液浸润不良的问题,从而提高套管结构电芯和锂电池的使用寿命。



技术特征:

1.一种套管结构的电芯,其特征在于,包括多个基本嵌套单元(1),多个所述基本嵌套单元(1)内外相互嵌套形成套管结构,位于内圈的若干所述基本嵌套单元(1)为内嵌套单元(101),其余的所述基本嵌套单元(1)为外嵌套单元(102);

2.根据权利要求1所述的套管结构的电芯,其特征在于,位于内圈的1/4~1/2数量的所述基本嵌套单元(1)为所述内嵌套单元(101),位于外圈的1/2~3/4数量的所述基本嵌套单元(1)为所述外嵌套单元(102)。

3.根据权利要求1所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述内嵌套单元(101)的所述隔膜管(13)采用油性隔膜材料,所述外嵌套单元(102)的所述隔膜管(13)采用水性隔膜材料。

4.根据权利要求3所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述内嵌套单元(101)的所述隔膜管(13)的粘结性,大于所述外嵌套单元(102)的所述隔膜管(13)的粘结性,所述外嵌套单元(102)的所述隔膜管(13)的孔隙率和离子透过率,大于所述内嵌套单元(101)的所述隔膜管(13)的孔隙率和离子透过率。

5.根据权利要求1所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述外嵌套单元(102)的所述阴极基材(111)的厚度>所述内嵌套单元(101)的所述阴极基材(111)的厚度。

6.根据权利要求1-5任一所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述内嵌套单元(101)的所述阳极基材(121)的抗拉强度>40mpa。

7.根据权利要求6所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述内嵌套单元(101)的所述阳极基材(121)的抗拉强度在50~60mpa之间,所述外嵌套单元(102)的所述阳极基材(121)的抗拉强度为30mpa。

8.根据权利要求1-5任一所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述内嵌套单元(101)的所述阳极基材(121)的延伸率为3%,所述外嵌套单元(102)的所述阳极基材(121)的延伸率>5%。

9.根据权利要求5所述的套管结构的电芯,其特征在于,所述外嵌套单元(102)的所述阴极基材(111)的厚度在10~15um之间,所述内嵌套单元(101)的所述阴极基材(111)的厚度在6~10um之间。

10.一种锂电池,其特征在于,包括权利要求1-9任一所述的套管结构的电芯。


技术总结
本技术公开了一种套管结构的电芯及锂电池,属于锂电池的技术领域,其中套管结构的电芯包括多个基本嵌套单元,多个所述基本嵌套单元内外相互嵌套形成套管结构,位于内圈的若干所述基本嵌套单元为内嵌套单元,其余的所述基本嵌套单元为外嵌套单元;所述基本嵌套单元包括阴极管、阳极管和隔膜管;所述阴极管包括阴极基材,所述阳极管包括阳极基材;所述内嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度>所述外嵌套单元的所述阳极基材的抗拉强度;所述内嵌套单元的所述阳极基材的延伸率<所述外嵌套单元的所述阳极基材的延伸率。本技术解决了现有的套管结构的电芯外层极片容易析锂、断开及电解液浸润不良的问题,提高了套管结构电芯和锂电池的使用寿命。

技术研发人员:罗敬,刘衍长,高能双,黄波,高云雷,于子龙,陈杰
受保护的技术使用者:东莞锂威能源科技有限公司
技术研发日:20231101
技术公布日:2024/6/26
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