本發明涉及電池，尤其涉及一種卷芯、圓柱電池及電池包。

背景技術：

1、隨著鋰離子電池在動力和儲能系統等領域的快速發展，高比能鋰離子電池的需求呈現出持續增長的趨勢。在單體電芯層面上，鋰離子電池的能量密度主要由正負極材料決定。目前，三元正極材料的能量密度已經達到極限，因此，為了繼續提高鋰離子電池的能量密度，科研人員和工程師們開始將目光投向負極材料的改進。

2、近年來，硅負極因其較于傳統碳負極具有更高的理論比容量而備受關注。然而，硅負極在充放電過程中容易發生體積膨脹，具體體現為：由于合金化反應形成的鋰硅合金導致電極體積膨脹，導致卷芯內部應力的增加；以及鋰離子回嵌正極，導致負極電極結構塌陷。這些現象引起卷芯整體膨脹、塌陷，引發電極結構破損，導致電池容量衰退，進而影響電池的循環壽命。

3、針對卷芯膨脹引起的應力問題，目前，業界主要采用以下三種解決方案：

4、一是改善中心孔結構。例如，中國專利cn218887283u9公開了一種圓柱電池，其界定了圓柱電池中心孔直徑為r/電芯直徑r的范圍，7％≤r/r≤33％，40mm≤r≤80mm。該方案能夠避免電芯在較大應力作用下出現活性物質脫落，或者極片斷裂風險，且卷繞中心孔能為電芯膨脹提供緩沖，進一步降低了極片斷裂風險。

5、二是卷芯分區設計，通過分區設計調整卷芯內層應力。例如，中國專利cn116826142a公開了一種卷芯及其制備方法和圓柱電池，涉及到一種卷芯分層嵌套設計，即卷芯從內至外依次套設有n(n≥2)卷芯單元，每個卷芯單元由依次卷繞的第一隔膜、負極片、第二隔膜以及正極片構成，同時規定了每個單元內的電極配方和厚度。該方案能夠緩沖卷芯內圈過大的應力，顯著改善極片斷裂和掉料現象，同時，在保證電池性能的前提下提高電池的能量密度。

6、三是優化正極極片設計，集流體與極耳之間設計應力緩沖層，避免鋁箔受極耳的剪切作用而斷裂。例如，中國專利cn108281609a公開了一種帶極耳的正極極片、其制備方法及包含該正極極片的鋰離子電池，其涉及到正極極片包括集流體、帶有孔位的應力緩沖導電層、極耳以及膠帶，集流體的表面設有正極漿料層以及留白區域，且留白區域內由下到上依次設有所述應力緩沖導電層、極耳以及膠帶，應力緩沖導電層為彈性的雙面導電膠帶，厚度為30μm-50μm，材質為彈性粘結劑和碳粉、石墨烯或碳納米管任意一種或至少兩種的組合的復合材質，表面結構為結構為金字塔型或類金字塔型。該方案能夠釋放正極極耳對鋁箔的剪切應力，避免循環過程中鋁箔開裂，提高循環性能。

7、然而，盡管這些技術解決方案在一定程度上緩解了硅負極引起的卷芯膨脹和應力問題，但鋰離子電池在充放電過程中由于卷芯會發生膨脹，并且受到剛性外殼的約束，導致卷芯外層與鋼殼內壁在循環初期產生點接觸。這種點接觸會牽引卷芯的其他區域，導致卷芯整體的不均勻應變。隨著循環過程的持續進行，極片層間的應力會不斷增大，加上受到鋼殼的約束，卷芯的縮放能力會變得較弱，進而導致卷芯最外層的徑向應力最大，中心處的周向應力最大，最終引起卷芯電解質分布不均以及整體應力不均。

技術實現思路

1、為了解決以上技術問題，本發明提供了一種緩沖電池應力的卷芯；另一方面，還提供了一種圓柱電池；再一方面，還提供了一種電池包。

2、本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案實現：

3、一種卷芯，所述卷芯由所述正極片、所述第一隔膜、所述負極片和所述第二隔膜依次疊置并卷繞而成，所述卷芯還包括：

4、收卷膠帶，所述收卷膠帶粘貼于所述第二隔膜上且自所述負極片的收卷終端為起點至所述第二隔膜的收卷終端為終點；

5、所述收卷膠帶上設置有彈性區，所述彈性區設置在所述收卷膠帶遠離所述負極片的一側。

6、優選地，所述收卷膠帶還包括基層和間斷區，所述間斷區和所述彈性區交替間隔設置于所述基層上。

7、優選地，所述彈性區包括：

8、第一彈性區，靠近所述負極片的收卷終端設置；和/或

9、第二彈性區和第三彈性區，位于所述負極片的收卷終端至所述卷芯的最外層圓周長度之間；和/或

10、第四彈性區，位于所述卷芯的最外層圓周長度上。

11、優選地，所述第四彈性區的長度分別大于所述第一彈性區、所述第二彈性區和所述第三彈性區的長度。

12、優選地，所述第一彈性區的長度為10mm-15mm；和/或

13、所述第二彈性區的長度為10mm-15mm；和/或

14、所述第三彈性區的長度為10mm-15mm；和/或

15、所述第四彈性區的長度為130mm-140mm。

16、優選地，所述正極片上設有集流體，所述集流體上設置有多個柔性區，多個所述柔性區沿圓周方向呈間隔分布。

17、優選地，所述柔性區包括：

18、第一柔性區，位于所述卷芯的內層；和/或

19、第二柔性區，位于所述卷芯的中層；和/或

20、第三柔性區，位于所述卷芯的外層。

21、優選地，所述柔性區為多孔導電碳層。

22、本發明的第二方面是提供一種圓柱電池，圓柱電池包括電池外殼，所述電池外殼內安裝有如上述的卷芯。

23、本發明的第三方面是提供一種電池包，包含多個如上述的圓柱電池。

24、本發明技術方案的優點或有益效果在于：

25、本發明通過在收卷膠帶上遠離負極片的一側設置彈性區，能夠緩沖卷芯最外層的不均勻應力，減輕卷芯與電池外殼接觸時產生的不均勻應變，從而提升電池的性能。

技術特征：

1.一種卷芯，其特征在于，所述卷芯由正極片、第一隔膜、負極片和第二隔膜依次疊置并卷繞而成，所述卷芯還包括：

2.根據權利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述收卷膠帶還包括基層和間斷區，所述間斷區和所述彈性區交替間隔設置于所述基層上。

3.根據權利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述彈性區包括：

4.根據權利要求3所述的卷芯，其特征在于，所述第四彈性區的長度分別大于所述第一彈性區、所述第二彈性區和所述第三彈性區的長度。

5.根據權利要求3所述的卷芯，其特征在于，所述第一彈性區的長度為10mm-15mm；和/或

6.根據權利要求1所述的卷芯，其特征在于，所述正極片上設有集流體，所述集流體上設置有多個柔性區，多個所述柔性區沿圓周方向呈間隔分布。

7.根據權利要求6所述的卷芯，其特征在于，所述柔性區包括：

8.根據權利要求6所述的卷芯，其特征在于，所述柔性區為多孔導電碳層。

9.一種圓柱電池，其特征在于，圓柱電池包括電池外殼，所述電池外殼內安裝有如權利要求1-8任意一項所述的卷芯。

10.一種電池包，其特征在于，包含多個如權利要求9所述的圓柱電池。

技術總結
本發明提供一種卷芯、圓柱電池及電池包，屬于電池技術領域，卷芯由正極片、第一隔膜、負極片和第二隔膜依次疊置并卷繞而成，卷芯還包括：收卷膠帶，收卷膠帶粘貼于第二隔膜上且自負極片的收卷終端為起點至第二隔膜的收卷終端為終點；收卷膠帶上設置有彈性區，彈性區設置在收卷膠帶遠離負極片的一側。有益效果：通過在收卷膠帶上遠離負極片的一側設置彈性區，能夠緩沖卷芯最外層的不均勻應力，減輕卷芯與電池外殼接觸時產生的不均勻應變，從而提升電池的性能。

技術研發人員：朱玉嬌
受保護的技術使用者：上海軒邑新能源發展有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24