[发明专利]改进能量密度和功率密度的圆柱形电池

说明书

本公开提供了圆柱形电池的各种实施例。圆柱形电池设有阳极电极组件。圆柱形电池设有阴极电极组件，阴极电极组件包括两个隔膜层、两个阴极层和一个阴极集流器。作为阴极电极组件的一部分的每一层的宽度可以相同，也可以小于阳极电极组件的宽度。

背景技术

“卷芯”式的圆柱形电池通常是通过卷绕阳极层、隔膜层和阴极层来组装的。隔膜用于允许离子，例如锂离子，在阳极层和阴极层间通过和防止阳极层和阴极层间发生短路。在制造期间，确保阳极层和阴极层没有卷绕在一起而发生两层直接相互接触是非常重要的。如果发生接触，就会发生短路，可能导致过热或电池损坏。

为了确保阳极层和阴极层不发生意外接触，阳极层和阴极层之间的隔膜具有比阳极层和阴极层的宽度都要大的宽度。隔膜层的更大宽度有助于确保阳极和阴极间不发生意外短路，然而，更大的隔膜层宽度可以作为电池内的阳极和阴极材料存在数量的限制因子。因此，与不具备更大宽度隔膜的电池芯相比，宽度更大的隔膜可以使得制造的电池有降低的能量密度，降低的功率密度，或同时具有降低的能量密度和功率密度。

发明内容

本发明描述了与电池相关的各种实施例。在某些描述电池的实施例中，。设备包括具有第一宽度的阳极层。设备可以包括第一隔膜层，第一隔膜层具有可以比第一宽度小的第二宽度。第一隔膜层可以接触阳极层。设备可包括具有第二宽度的第一阴极层。第一阴极层可接触第一隔膜层。设备可包括具有第二宽度的阴极集流器。阴极集流器的第一侧面接触第一阴极层。

这种设备的实施例可包括一个或多个下列特征：电池可包括具有第二宽度的第二阴极层。第二阴极层可接触阴极集流器的第二侧面。设备可包括具有第二宽度的第二隔膜层。第二隔膜层可接触第二阴极层。设备可包括阳极电极组件，阳极电极组件包括阳极层。设备可包括阴极电极组件，阴极电极组件包含第一隔膜层、第一阴极层、阴极集流器、第二阴极层和第二隔膜层。阳极电极组件和阴极电极组件可卷绕在一起，使得阳极层可以直接接触第一隔膜层和第二隔膜层。设备进一步包括圆柱形壳体，圆柱形壳体内安置和阴极电极组件可卷绕在一起的阳极电极组件。设备进一步包括液体电解质。第一阴极层、第二阴极层、第一隔膜层、第二隔膜层和阳极层可吸收液体电解质。阳极层设有沿着第一边缘布置的第一多个凸起。阴极集流器设有沿着第二边缘布置的第二多个凸起。阳极层的第一边缘和阴极集流器的第二边缘为相对的边缘。

在一些实施例中，描述的是一种制造圆柱形电池的方法。方法包括将第一阴极层和第二阴极层层叠在阴极集流器层的第一侧面和第二侧面上。方法包括在第一阴极层上层叠第一隔膜层。方法包括在第二阴极层上层叠第二隔膜层。阴极集流器层、第一阴极层、第二阴极层、第一隔膜层和第二隔膜层形成阴极电极组件。方法包括用阳极电极组件卷绕阴极电极组件。方法包括将卷绕的阴极电极组件和阳极电极组件安置在圆柱形壳体中。方法包括将电解质溶液添加到卷绕的阴极电极组件和阳极电极组件。

这种方法的实施例包括一个或多个下列特征：第一阴极层、第二阴极层和阴极集流器层分别具有第一宽度。第一阴极层、第二阴极层、阴极集流器层、第一隔膜层和第二隔膜层分别具有第一宽度。阳极电极组件具有大于第一宽度的第二宽度。阴极集流器层设有沿第一边缘布置的第一多个凸起，并且阳极电极组件设有沿第二边缘布置的第二多个凸起。用阳极电极组件卷绕阴极电极组件，使得阴极集流器层的第一边缘与阳极电极组件的第二边缘彼此相对。

在一些实施例中，描述的是一种制造圆柱形电池的方法。方法包括将第一阳极层和第二阳极层层叠在阳极集流器层的第一侧面和第二侧面上。方法包括在第一阳极层上层叠第一隔膜层。方法包括在第二阳极层上层叠第二隔膜层。阳极集流器层、第一阳极层、第二阳极层、第一隔膜层和第二隔膜层形成阳极电极组件。方法包括用阴极电极组件卷绕阳极电极组件。方法包括将卷绕的阴极电极组件和阳极电极组件安置在圆柱形壳体中。方法包括将电解质溶液添加到卷绕的阴极电极组件和阳极电极组件。