CN103401024A - 弧形电芯、弧形电池单体、弧形电池组合结构以及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弧形电芯、弧形电池单体、弧形电池组合结构以及制作方法。本发明要求电芯在对向开口端连线的垂直方向上被弯曲，这种弧形弯曲方向的限定，是为了保持外部弯曲作用力下不会对电池内部结构产生伤害，不会造成内部短路、内阻升高、容量降低、尺寸不稳定等缺陷，易于电池的批量生产。这种电芯的弯曲程度较大，制作的电池单体、电池组合结构可以有多种组合搭配，实现电池产品的多样化设计。这种电芯的制作方法是在现有电池的制作方法上进行调整，弯曲时无需对电池加温，使得制作方法更加简单、实用、高效、且制作成本低。

Description

弧形电芯、弧形电池单体、弧形电池组合结构以及制作方法

技术领域

本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种弧形结构的电芯及电池单体，本发明还涉及由这种弧形锂电池单体组合形成的电池组合体以及这种弧形锂电池单体的制作方法。

背景技术

电池是一种常用的充放电产品，已经被广泛应用于日常生活和工业生产中。本申请是对于电池技术的改进，为了方便论述，首先对于下文中的概念予以统一定义。

电芯：包括正极片、负极片、隔膜和（或）正极耳、负极耳，通过卷绕或叠片形成的组合体。

电池单体：将电芯装入软包装壳，加注电解质，真空一封、化成、真空二封后形成的单体电池。

电池组合：使用电池单体做成的各种串联或（和）并联组合体。

电芯开口端：本发明弧形锂电池电芯开口端，从开口端，不损坏隔膜就能将纸片插入每层极片与隔膜之间。

电芯封闭端：本发明弧形锂电池电芯封闭端，从封闭端，不损坏隔膜不能将纸片插入每层极片与隔膜之间，不损坏隔膜只能将纸片插入部分极片与隔膜之间。

那么，传统的电池外形都是方形和圆柱的，对于一些有特殊要求的设备，如圆形或椭圆形或环状的产品，方形和圆柱锂电池很难装配进去，因此随着锂电池应用领域越来越广泛，市场需求越来越大，传统的锂电池已经不能完全满足市场的需要。

在这种情况下弧形锂电池的出现很好解决了这一问题。弧形锂电池不仅拓宽了锂电池应用领域，还解决一些设备用电池难的技术问题，促进了科学技术的进步。美国专利申请US20130136967A1中提及的弧形电池，但电池内部结构不清楚，对于如何制作成弧形电池不清楚、不具体，强行对电池压制成弧形，可能伤害电池，造成内部短路、或内阻升高、或容量降低、或尺寸不稳定等后果；需要对电池施加约85℃温度，加工相对复杂，并可能导致电池内部物质分解，损害电池性能。

现有技术中也存在弧形锂电池的技术，但一般是由现有的方形、圆柱形电池单体组合形成的总体外观近似弧形电池组合体，这种电池体积较大，加工复杂，不适合小型的电子元件。现有技术对于弧形电池的制作方案没有进一步公开，然而锂电池本身是一种复杂的电器产品，内部的结构复杂，强行的借助外力弯曲，会导致电池的寿命和质量产生缺陷，从而构成安全隐患。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种质量可靠，可在常温下被弯曲制成的弧形锂电池电芯。

其次，提供该电芯所制作的电池单体，该电池单体包括上述电芯，由于电芯可被弯曲制成弧形，所述该电池单体的外形也是弧形的。

本发明的另一目的在于提供这种由上述电池单体组成的电池组合体，由于组合的形式不同，得以产生质量可靠的多种弧形电池组合。

进一步的，本发明还提供了生产这种弧形锂电池单体的制造方法。

为了实现上述发明目的，本发明包括如下技术方案：

一种弧形电芯，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于正、负极片间，正、负极片上分别设有正、负极耳；所述正极片、负极片和隔膜通过卷绕或叠片方式制成电芯，所述电芯包括至少一对相对的开口端，所述电芯的一部分或全部在所述相对的开口端的连线垂直方向上被弯曲。

上述技术方案涉及的是弧形电芯，现有技术中的这种电芯呈片状或块状，并且在现有的生产工艺中，这种电芯是要保持平直而不弯曲的；也就是说，现有技术的电芯要保持平直状态。本发明的改进在于突破这种常规电芯的外形，将其可以通过弯曲方式形成弧形；为了保证弯曲不会对电芯内部的结构、内阻造成影响，因此必须保证弯曲的方向是该电芯对向开口端连线的垂线方向；由于电芯在对向开口端连线的垂线方向上变形度较大，弯折时材料的张紧度（或损坏率）较小，因此沿着对向开口端连线的垂线方向的弯曲可以保证制作的电芯不会造成内部短路、内阻升高、容量降低，尺寸不稳定的缺陷，弯曲时无需对电池加温，可在常温下弯曲，易于批量化生产制造。

为了进一步说明，本申请优选保护以下几种电芯的方案。

方案一：卷绕式电芯，极片与隔膜均为长方形，通过卷绕形成电芯，是最常用的方法。

此时，所述正、负极片和隔膜为长方形，正、负极片和隔膜沿着所述长方形长边延伸方向逐层卷绕制成电芯；所述相对的开口端位于正、负极片和隔膜宽边延伸方向上。可见，在这种方案中，弯曲方向也即为正、负极片和隔膜的长边延伸方向。

方案二：Z形叠片方式，极片为片状，隔膜为长方形，通过隔膜Z形折叠，交替放入正极片与负极片方式形成电芯，是较常用的方法。

此时，所述正、负极片为片状，所述隔膜为长方形，隔膜沿着所述长方形长边延伸方向做Z形折叠，所述正、负极片交替放入Z形折叠的隔膜中制成电芯；所述相对的开口端位于隔膜的宽边延伸方向上。

方案三：卷叠方式，极片为片状，隔膜为长方形，通过隔膜卷绕，交替卷入正极片与负极片方式形成电芯。

此时，所述正、负极片为片状，所述隔膜为长方形，隔膜沿着所述长方形长边延伸方向卷绕，所述正、负极片交替卷入卷绕的隔膜中制成电芯；所述相对的开口端位于隔膜的宽边延伸方向上。

方案四：隔膜套管叠片方式，极片为片状，隔膜为套管形，将正极片（或负极片）装入隔膜套管中，通过负极片（或正极片）、管装正极片（或负极片）交替层叠形成电芯。

此时，所述正、负极片为片状，所述隔膜为两端开口的扁形套管，所述正极片或负极片装入所述套管中，套管外层叠设有与所述套管内极片相反极性的极片，所述隔膜套管的两端开口为相对的开口端。

值得说明的是，如果是隔膜袋叠片方式的电芯，此时极片为片状，隔膜为袋状，将正极片（或负极片）装入隔膜袋中，通过负极片（或正极片）、袋装正极片（或负极片）交替层叠形成电芯。由于袋装的隔膜与套管状的隔膜相比，不具有相对的开口端，因此无法应用本专利的弯曲方法在常温下被弯曲。

方案五：隔膜片叠片方式，极片为片状，隔膜也为片状，通过正极片、隔膜、负极片、隔膜交替层叠形成电芯。

此时，所述正、负极片和隔膜均为片状，所述正极片、隔膜、负极片交替层叠形成电芯，所述电芯包括两对连线相垂直的开口端。此时，电芯有两个可弯曲方向。

方案六：隔膜卡叠片方式，极片为片状，隔膜也为片状，一片隔膜对折可以包裹一片负极或正极，通过正极片、隔膜、负极片、隔膜交替层叠形成电芯。

此时，所述正、负极片为片状，所述隔膜对折包裹一正极片或负极片，所述隔膜外层叠设有与所述隔膜内极片相反极性的极片，所述相对的开口端位于隔膜对折线延伸方向上。

以上方案中，优选的，所述弧形是由电芯在制成电池单体过程中被弯曲，或者，所述弧形是电芯被制成电池单体后被弯曲，所述弯曲过程在常温下进行。

优选的，所述电芯的弯曲程度越大，则卷绕的张紧力越小，或叠片的张紧力越小。

对于正、负极耳的设置，优选的，所述电芯正、负极耳从电芯的弯曲方向的一端或两端伸出。

或，所述电芯正、负极耳从电芯的非弯曲方向的一端或两端伸出。

或，所述电芯正、负极耳其中一个于弧形电池弯曲方向的一端伸出，另一个于弧形电池非弯曲方向的一端伸出。

以上的电芯优选采用如下材料制成：正极片是在铝箔上涂覆有正极活性物质的电极；所述正极活性物质是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂、镍锰钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、二氧化锰中的一种或两种以上的混合物。

所述正极耳是预封极耳胶的铝极耳；铝极耳上点焊上镍条。

所述负极片是铜箔上涂覆有负极活性物质的电极；所述负极活性物质是天然石墨、人造石墨、石墨烯、焦碳、软碳、硬碳、碳纤维、钛酸锂、氧化锡、硅、金属锂、锂合金中的一种或两种以上的混合物；或者，所述负极片直接使用金属锂带或锂合金带制成。

所述负极耳是预封极耳胶的镍极耳，或预封极耳胶的铜极耳，或预封极耳胶的镀镍铜极耳。

所述隔膜是聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯与聚丙烯复合微孔膜、聚酰胺微孔膜中的一种或两种以上的复合物。

本发明还包括一种应用上述弧形电芯制成的弧形电池单体，具有至少一个弧形电芯、电解质以及软包装壳；所述软包装壳真空包裹所述弧形电芯及电解质，形成沿电芯对向开口端连线的垂线方向弯曲的弧形电池单体。

优选的，所述弧形电芯为多个，多个弧形电芯保持同一弯曲方向并排叠放，或多个弧形电芯前后串接。

由于电池单体包括电芯和软包装壳，因此在一个软包装壳内是可以具有多个电芯的，如多个弧形电芯并排叠放，或者几个电芯前后串接。这多种形式搭配，丰富了电池单体的造型。

所述正、负极耳设于弧形电池单体弯曲方向的同一端或两端。

所述正、负极耳设于弧形电池单体非弯曲方向的同一端或两端。

所述正、负极耳，其中一个设于弧形电池单体弯曲方向的一端，另一个设于弧形电池单体非弯曲方向的一端。

所述电池单体的弧形为弧度大于0°小于360°圆弧或非圆弧。

所述电池单体的一部分为弧形，另一部分为平直形；或所述电池单体包括多个不同弧度的弧形部分。

以上的电池单体优选的，所述电解质是导电盐溶解于有机溶液或水溶液中构成的液体电解质、或凝胶态电解质、或固态电解质中的一种或两种以上的混合物。

所述软包装壳是铝塑复合膜，铝塑复合膜至少由三层膜构成，第一层膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯或尼龙层，第二层膜为铝箔层，第三层膜为聚乙烯或聚丙烯层；铝塑复合膜在使用前先制成袋状，包括放置电池的内腔和容纳化成阶段产生的气体的气袋；软包装壳的形状和大小跟电芯匹配，以容纳电芯和实现不同的极耳伸出方向。

一种应用上述电池单体制成的弧形电池组合结构，包括至少一个弧形电池单体；该弧形电池单体与其它电池单体串联或并联，所形成的电池组合结构至少有一部分为弧形结构。

优选的，至少包括一个弧形电池单体形成的弧形弯曲部，以及一个平直电池单体形成的平直部。

优选的，包括多个弧形电池单体，所述弧形电池单体并排叠放方式或首尾连接方式设置。

以下是上述电池单体的三种制作方法：

一种制作上述电池单体的方法，至少包括如下步骤：

（1）将正极片、隔膜、负极片逐层卷绕或叠片制成电芯；

（2）将电芯装入软包装壳内，注入电解质，真空一封，化成，真空二封，制成电池单体；

（3）将电池单体沿电芯对向开口端连线的垂线方向滚压或模压出具有弧形的弯曲。

另一种制作上述电池单体的方法，至少包括如下步骤：

（1）将正极片、隔膜、负极片逐层卷绕或叠片制成电芯；

（2)所述电芯装入软包装壳内，注入电解质，真空一封，沿电芯对向开口端连线的垂线方向滚压或模压出弧形弯曲；

（3）将步骤（2）获得的电池单体进行化成、真空二封。

一种制作一次性锂电池单体的方法，由于不需要化成和真空二封的步骤，因此其至少包括如下步骤：

（1）将正极片、隔膜、负极片逐层卷绕或叠片制成电芯；

（2）将电芯装入软包装壳内，注入电解质，真空密封，制成电池单体；

（3）将电池单体沿电芯对向开口端连线的垂线方向滚压或模压出具有弧形的弯曲。

其中，以上三种方法中的滚压或模压过程是由一个具有弧形面的加工装置在常温下完成的。

本发明所涉及的弧形电芯，电池单体，电池组合结构以及制作方法，要求电芯的弧形弯曲方向为沿电芯对向开口端连线的垂线方向，这种弧形弯曲方向限定，是为了保持外部弯曲作用力不会伤害电池内部结构，不会造成内部短路、内阻升高、容量降低，尺寸不稳定，弯曲时无需对电池加温，易于批量化生产制造。这种电芯的弯曲范围较大，制作的电池单体，电池组合结构可以有多种组合搭配，实现电池产品的多样化设计。这种电芯的制作方法是在现有电池的制作方法上进行调整，这使得制作方法更加简单，实用，高效，制作成本低。

附图说明

图1a是本发明原理说明图之1；

图1b是本发明原理说明图之2；

图1c是本发明原理说明图之3；

图1d是本发明原理说明图之4；

图2是一种卷绕式锂电池电芯结构示意图；

图3是一种Z形叠片式电芯结构示意图；

图4是一种卷叠式电芯结构示意图；

图5是一种隔膜套叠片式电芯结构示意图；

图6是一种隔膜袋叠片式电芯结构示意图

图7是一种隔膜片叠片式电芯结构示意图；

图8是一种隔膜卡叠片式电芯结构示意图；

图9是卷绕式弧形锂电池第一种实施例的结构示意图；

图10是卷绕式弧形锂电池第二种实施例的电芯结构示意图；

图11是卷绕式弧形锂电池第二种实施例的电池结构示意图；

图12是卷绕式弧形锂电池第三种实施例的电芯结构示意图；

图13是卷绕式弧形锂电池第三种实施例的电池结构示意图；

图14是隔膜片叠片式锂电池实施例的电芯结构示意图；

图15是隔膜片叠片式锂电池实施例的电池结构示意图；

V是本发明弧形锂电池电芯开口端，从开口端，不损坏隔膜就能将纸片插入每层极片与隔膜之间。

W是本发明弧形锂电池电芯封闭端，从封闭端，不损坏隔膜不能将纸片插入每层极片与隔膜之间，不损坏隔膜只能将纸片插入部分极片层与隔膜之间。

11是正极片；

12是正极耳；

13是隔膜；

14是负极耳；

15是负极片；

16是软包装壳。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

基本原理：分析锂电池电芯中极片与隔膜的封闭位置，有图1a、1b、1c、1d四种方式。图1a-1d大框表示隔膜，实线表示封闭端，大虚线表示开口端。图1a-1d小框表示极片，小虚线表示极片隐藏在隔膜中。电芯如有两个相对方向的开口端，则可连出对向开口端连线，电芯可以在对向开口端连线的垂直方向上被弯曲。

1a方式的电芯有一对开口端连线，可以沿W方向弯曲电芯，弯曲后的电芯容易定型，可以常温下弯曲。1a包括卷绕方式、Z形叠片方式、卷叠方式、隔膜套管叠片方式得到的电芯。

1b方式电芯有两对开口端连线，互相垂直，可以沿任一对V方向弯曲电芯，弯曲后的电芯容易定型，可以常温下弯曲。1b是隔膜片叠片方式得到的电芯。

1c方式电芯只有一个开口端，没有一对开口端连线，不可以沿W方向或V方向弯曲电芯，弯曲后的电芯容不易定型，难在常温下弯曲。1c是隔膜袋叠片方式得到的电芯。

1d方式电芯有三个开口端，有一对开口端连线，可以沿W方向弯曲电芯，弯曲后的电芯容易定型，可以常温下弯曲。1d是隔膜卡叠片方式得到的电芯。

当电芯的一部分或全部沿电芯对向开口端连线的垂线方向弯曲，由于电芯在对向开口端连线的垂线方向上变形度较大，弯折时材料的张紧度（或损坏率）较小，因此沿着对向开口端连线的垂线方向的弯曲可以保证制作的电芯不会造成内部短路、内阻升高、容量降低，尺寸不稳定的缺陷，弯曲时无需对电池加温，易于批量化生产制造。极耳伸出位置根据需要，从电芯四边中任一边伸出。

以上，所提及的卷绕和叠片方式制得的电芯说明如下。

方案一：如图2所示，卷绕式电芯，极片与隔膜均为长方形，通过卷绕形成电芯。

此时，由于所述正、负极片（11、15）和隔膜13为长方形，正、负极片和隔膜沿着长边延伸方向逐层卷绕制成电芯；所述相对的开口端位于正、负极片和隔膜的宽边延伸方向上，具有相对的两个开口端，所述电芯的一部分或全部在所述正、负极片和隔膜的长边延伸方向上被弯曲成弧形。可见，在这种方案中，弯曲方向也即为卷绕方向。弯折后，两相对开口端的距离不变。

方案二：如图3所示，Z形叠片方式，极片为片状，隔膜为长方形，通过隔膜Z形折叠，交替放入正极片与负极片方式形成电芯。

此时，所述正、负极片（11、15）为片状，所述隔膜13为长方形，所述正、负极片交替放入Z形折叠的隔膜中制成电芯；所述相对的开口端位于隔膜的宽边延伸方向上，所述电芯的一部分或全部在隔膜的长边延伸方向上被弯曲成弧形。弯折后，两开口端的距离也不变。

方案三：如图4所示，卷叠方式，极片为片状，隔膜为长方形，通过隔膜卷绕，交替卷入正极片与负极片方式形成电芯。

此时，所述正、负极片（11、15）为片状，所述隔膜13为长方形，所述正、负极片交替卷入卷绕的隔膜中制成电芯；所述相对的开口端位于隔膜的宽边延伸方向，所述电芯的一部分或全部沿着所述隔膜的长边延伸被弯曲成弧形。弯折后，两开口端的距离也不变。

方案四：如图5所示，隔膜套管叠片方式，极片为片状，隔膜为套管形，将正极片11（或负极片15）装入隔膜13套管中，通过负极片（或正极片）、管装正极片（或负极片）交替层叠形成电芯。

此时，所述正、负极片（11、15）为片状，所述隔膜13为两端开口的扁形套管，所述正极片或负极片装入所述套管中，并在套管外交替层叠地设有相反的极性片以制成电芯，所述隔膜两端的开口为相对的开口端。弯折后，两开口端的距离也不变。

值得说明的是，也有隔膜袋叠片方式的电芯，如图6所示，此时极片为片状，隔膜为袋状，将正极片11（或负极片15）装入隔膜13袋中，通过负极片（或正极片）、袋装正极片（或负极片）交替层叠形成电芯。由于隔膜袋式的电芯不存在相对的开口端，因此无法应用本专利的技术方案在常温下弯曲。

方案五：如图7所示，隔膜片叠片方式，极片为片状，隔膜也为片状，通过正极片11、隔膜13、负极片15、隔膜13交替层叠形成电芯。

此时，所述正、负极片和隔膜均为片状，所述正极片、隔膜、负极片交替层叠形成电芯，所述电芯包括两对相对的开口端。这两对相对的开口端连线相互垂直。这样就存在两个可以弯曲的方向。

方案六：如图8所示隔膜卡叠片方式，极片为片状，隔膜也为片状，一片隔膜对折可以包裹一片负极或正极，通过正极片11、隔膜13、负极片15、隔膜交替层叠形成电芯。

此时，所述正、负极片为片状，所述隔膜对折包裹一正极片或负极片，所述隔膜交替层叠的设有相反极性的极性片以制成电芯，所述相对的开口端位于折线的延伸方向上，所述电芯的一部分或全部沿着隔膜的对折方向被弯曲成弧形。弯折后，相对的开口端距离也是不变的。

实施例1

下面结合附图2和附图9对本发明进行详细描述。

（1）制作锂电池电芯：

正极片11制作：用95%wt（重量百分比，以下以wt表示）的钴酸锂活性物质，3%wt的乙炔黑导电材料，2%wt的聚偏氟乙烯粘合剂，用N-甲基吡咯烷酮溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铝箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形正极片11，焊接上正极耳12。为得到图9所示两个极耳从电池弯曲的同一端伸出，按照图2所示正极耳12从一个封闭端伸出。

负极片15制作：用94%wt的中间相碳微球，1%wt的乙炔黑导电材料，5%wt的聚偏氟乙烯粘合剂，用N-甲基吡咯烷酮溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铜箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形负极片15，焊接上负极耳14，为得到图9所示双极耳从电池弯曲的同一端伸出，需要按照图2所示负极耳14从与正极耳12同一侧的封闭端伸出。

电芯装配：将隔膜13对折后套在方形卷针上，用配套的卷针插片固定所述隔膜13，将负极片15插入两层隔膜13之间，先卷半圈，然后把正极片11至于上层隔膜13上，控制正极耳12与负极耳14在电芯沿隔膜长度方向同一侧，逐层卷绕，从卷绕好的锂电池卷芯中抽出卷针插片和卷针，并将该卷芯热压成型，得到锂电池电芯，如图2所示。

（2）将锂电池电芯制作成电池：

将锂电池电芯装入软包装壳内，顶封、侧封，真空干燥，注入电解质，真空一封，化成，真空二封，分容，检验。

（3）将锂电池滚压制成弧形锂电池：

使用半径r=36.5mm的弧形装置滚压制成半径r=36.5mm弧形外观的弧形锂电池。关键在于电池沿电芯对向开口V线的垂线W方向弯曲。

制得的弧形锂电池如图9所示，电池从弯曲方向同一端伸出两个极耳。

实施例2

下面结合附图10和附图11对本发明进行详细描述。

（1）制作锂电池电芯：

正极片11制作：用93%wt的磷酸铁锂活性物质，2%wt的乙炔黑导电材料，5%wt的聚偏氟乙烯粘合剂，用N-甲基吡咯烷酮溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铝箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形正极片11，焊接上正极耳12，为得到图11所示双极耳从电池弯曲两端各出一条极耳，需要按照图10所示正极耳12从封闭端的一端伸出。

负极片15制作：用95%wt的人造石墨，1%wt的乙炔黑导电材料，1.5%wt的羧甲基纤维素钠和2.5%wt的丁苯橡胶粘合剂，用水做溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铜箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形负极片15，焊接上负极耳14。为得到图11所示双极耳从电池弯曲两端各出一条极耳，需要按照图10所示负极耳14从封闭端的另一端伸出。

电芯装配：将隔膜13不对称折后套在方形卷针上，用配套的卷针插片固定所述隔膜13，将负极片15插入两层隔膜13之间，先卷半圈，然后把正极片11至于上层隔膜13上，正极耳12与负极耳14在同一个方向，逐层卷绕，控制正极耳12从电芯一封闭端伸出，负极耳14从电芯另一封闭端伸出，从卷绕好的锂电池卷芯中抽出卷针插片和卷针，并将该卷芯热压成型，得到锂电池电芯，如图10所示。

（2）将锂电池电芯制作成电池：

将锂电池电芯装入软包装壳内，顶封、侧封，真空干燥，注入电解质，真空一封，化成，真空二封，分容，检验。

（3）将锂电池模压制成弧形锂电池：

使用半径r=23mm的弧形模具中压制成半径r=23mm弧形外观的弧形锂电池。关键在于电池沿电芯对向开口V线的垂线W方向弯曲。

制得的弧形锂电池如图11所示，电池从弯曲方向两端各出一条极耳。

实施例3

下面结合附图12和附图13对本发明进行详细描述。

（1）制作锂电池电芯：

正极片11制作：用96%wt的锰酸锂活性物质，2%wt的乙炔黑导电材料，2%wt的聚偏氟乙烯粘合剂，用N-甲基吡咯烷酮溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铝箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形正极片11，焊接上正极耳12。为得到图13所示双极耳从电池非弯曲的一端伸出，需要按照图12所示正极耳12从开口端伸出。

负极片15制作：用94%wt的天然石墨，1%wt的乙炔黑导电材料，5%wt的聚偏氟乙烯粘合剂，用N-甲基吡咯烷酮溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铜箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形负极片15，焊接上负极耳14，为得到图13所示双极耳从电池非弯曲的一端伸出，需要按照图12所示负极耳14从同一开口端伸出。

电芯装配：将隔膜13对折后套在方形卷针上，用配套的卷针插片固定所述隔膜13，将负极片15插入两层隔膜13之间，先卷半圈，然后把正极片11至于上层隔膜13上，控制正极耳12与负极耳14在电芯沿隔膜宽度方向的同一侧，逐层卷绕，从卷绕好的锂电池卷芯中抽出卷针插片和卷针，并将该卷芯热压成型，得到锂电池电芯，如图12所示。

（2）将锂电池电芯滚压或模压制成弧形锂电池：将锂电池电芯装入软包装壳内，顶封、侧封，真空干燥，注入电解质，真空一封，使用半径r=36.5mm的弧形装置滚压制成半径r=36.5mm弧形外观的弧形锂电池。关键在于电池沿电芯对向开口V线的垂线W方向弯曲。

（3）将弧形锂电池化成：使用公知的方法，将弧形锂电池化成，使用专用的跟弧形锂电池形状对应的弧形封口机做真空二封，分容，检验，得到弧形锂电池。

制得的弧形锂电池如图13所示，电池从非弯曲方向一端出双极耳。

实施例4

下面结合附图14、附图15对本发明进行详细描述。

（1）制作锂电池电芯：

正极片11制作：用93%wt的磷酸铁锂活性物质，2%wt的乙炔黑导电材料，5%wt的聚偏氟乙烯粘合剂，用N-甲基吡咯烷酮溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铝箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的多张长方形或正方形正极片11，焊接上正极耳12，正极耳12焊接在正极片11的一端。为得到图15所示正负极耳分别从电池弯曲端和非弯曲端各出一条极耳，需要按照图14所示正极耳12从正极片11一端伸出。

负极片15制作：用95%wt的人造石墨，1%wt的乙炔黑导电材料，1.5%wt的羧甲基纤维素钠和2.5%wt的丁苯橡胶粘合剂，用水做溶剂配制浆料，将浆料涂覆在集流体铜箔上(双面均匀涂覆)，加热除去多余的溶剂，然后用辊压机压成一定的厚度，裁成所需尺寸的长方形或正方形负极片15，焊接上负极耳14，负极耳14焊接在负极片15长度方向的一端。为得到图15所示正负极耳分别从电池弯曲端和非弯曲端各出一条极耳，需要按照图14所示负极耳14从负极片15伸出，伸出的方向为与正极片11相邻的一侧。

电芯装配：将隔膜13制成略大于负极片15的尺寸的长方形隔膜片，然后将负极片15放于隔膜13之上，再取第二片隔膜13盖于负极片15上，然后把正极片11至于上层隔膜13上，为了得到如图15的形状，在隔膜、负极片、隔膜、正极片之间逐层叠片时，将正极耳12放置于弯曲方向，负极耳14放置于非弯曲方向，叠片好后，将整个叠层用胶纸捆住包好，并将该卷芯热压成型，得到如图14的锂电池电芯。

（2）将锂电池电芯制作成电池：

将锂电池电芯装入软包装壳内，顶封、侧封，真空干燥，注入电解质，真空一封，化成，真空二封，分容，检验。

（3）将锂电池模压制成弧形锂电池：

使用半径r=29.1mm的弧形模具中压制成半径r=29.1mm弧形外观的弧形锂电池。关键在于电池沿电芯对向开口V线的垂线方向弯曲。

叠片将正、负极耳置于两侧时，制得的弧形锂电池如图15所示，电池从弯曲方向和非弯曲方向分别各出一条极耳。

本弧形锂电池弧型的制作方法，可根据需要将锂电池滚压或模压制成大于0°小于360°的各种弧度的弧形。

用上述制作弧形电池的方法适合于软包装锂离子电池、聚合物锂离子电池和软包装锂（金属）电池。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内，比如弯曲时增加可有可无的加温操作。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (25)

1.一种弧形电芯，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于正、负极片间，正、负极片上分别设有正、负极耳；其特征在于，所述正极片、负极片和隔膜通过卷绕或叠片方式制成电芯，所述电芯至少包括一对相对的开口端，所述电芯的一部分或全部在所述相对开口端的连线垂直方向上被弯曲。

2.根据权利要求1所述的弧形电芯，其特征在于，所述正、负极片和隔膜为长方形，正、负极片和隔膜沿着所述长方形的长边延伸方向逐层卷绕制成电芯；所述相对的开口端位于正、负极片和隔膜宽边延伸方向上。

3.根据权利要求1所述的弧形电芯，其特征在于：所述正、负极片为片状，所述隔膜为长方形，隔膜沿着所述长方形的长边延伸方向上Z形折叠，所述正、负极片交替放入Z形折叠的隔膜中制成电芯；所述相对的开口端位于隔膜的宽边延伸方向上。

4.根据权利要求1所述的弧形电芯，其特征在于，所述正、负极片为片状，所述隔膜为长方形，隔膜沿着所述长方形的长边延伸方向卷绕，所述正、负极片交替卷入卷绕的隔膜中制成电芯；所述相对的开口端位于隔膜的宽边延伸方向上。

5.根据权利要求1所述的弧形电芯，其特征在于，所述正、负极片为片状，所述隔膜为两端开口的扁形套管，所述正极片或负极片装入所述套管中，套管外层叠设有与所述套管内极片相反极性的极片，所述隔膜套管的两端开口为相对的开口端。

6.根据权利要求1所述的弧形电芯，其特征在于，所述正、负极片和隔膜均为片状，所述正极片、隔膜、负极片交替层叠形成电芯，所述电芯包括两对连线相垂直的开口端。

7.根据权利要求1所述的弧形电芯，其特征在于，所述正、负极片为片状，所述隔膜对折包裹一正极片或负极片，所述隔膜外层叠设有与所述隔膜内极片相反极性的极片，所述相对的开口端位于隔膜对折线延伸方向上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的弧形电芯，其特征在于，所述弧形是由电芯在制成电池单体过程中被弯曲，或者，所述弧形是电芯被制成电池单体后被弯曲；所述弯曲在常温下进行。

9.根据权利要求8所述的弧形电芯，其特征在于，所述电芯正、负极耳从电芯的弯曲方向的一端或两端伸出。

10.根据权利要求8所述的弧形电芯，其特征在于，所述电芯正、负极耳从电芯的非弯曲方向的一端或两端伸出。

11.根据权利要求8所述的弧形电芯，其特征在于，所述电芯正、负极耳其中一个于弧形电池弯曲方向的一端伸出，另一个于弧形电池非弯曲方向的一端伸出。

12.一种应用权利要求1-7任一项所述弧形电芯制成的弧形电池单体，包括至少一个弧形电芯、电解质以及软包装壳；其特征在于，所述软包装壳真空包裹所述弧形电芯及电解质，形成沿电芯对向开口端连线的垂线方向弯曲的弧形电池单体。

13.根据权利要求12所述的弧形电池单体，其特征在于，所述弧形电芯为多个，多个弧形电芯保持同一弯曲方向并排叠放，或多个弧形电芯前后串接。

14.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的正、负极耳设于弧形电池单体弯曲方向的同一端或两端。

15.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的正、负极耳设于弧形电池单体非弯曲方向的同一端或两端。

16.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的正、负极耳，其中一个设于弧形电池单体弯曲方向的一端，另一个设于弧形电池单体非弯曲方向的一端。

17.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于所述电池单体的弧形为弧度大于0°小于360°圆弧或非圆弧。

18.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的一部分为弧形，另一部分为平直形；或者，述电池单体包括多个不同弧度的弧形部分。

19.一种应用权利要求12所述电池单体制成的弧形电池组合结构，其特征在于，包括至少一个弧形电池单体；该弧形电池单体与其它电池单体串联或并联，所形成的电池组合结构至少有一部分为弧形结构。

20.根据权利要求19所述的弧形电池组合结构，其特征在于，至少包括一个弧形电池单体形成的弧形弯曲部，以及一个平直电池单体形成的平直部。

21.根据权利要求19所述的弧形电池组合结构，其特征在于，包括多个弧形电池单体，所述弧形电池单体并排叠放方式或首尾连接方式设置。

22.一种制作如权利要求12所述的电池单体的方法，其特征在于至少包括如下步骤：

（1）将正极片、隔膜和负极片逐层卷绕或叠片制成电芯；

（2）将电芯装入软包装壳内，注入电解质，真空一封，化成，真空二封，制成电池单体；

（3）将电池单体沿电芯对向开口端连线的垂线方向滚压或模压出具有弧形的弯曲。

23.一种制作权利要求12所述的电池单体的方法，其特征在于至少包括如下步骤：

（1）将正极片、隔膜和负极片逐层卷绕或叠片制成电芯；

（2)所述电芯装入软包装壳内，注入电解质，真空一封，沿电芯对向开口端连线的垂线方向被滚压或模压出弧形弯曲；

（3）将步骤（2）获得的电池单体进行化成、真空二封。

24.一种制作权利要求12所述的电池单体的方法，其特征在于，所述电池为一次性锂电池，其至少包括如下步骤：

（1）将正极片、隔膜和负极片逐层卷绕或叠片制成电芯；

（2）将电芯装入软包装壳内，注入电解质，真空密封，制成电池单体；

（3）将电池单体沿电芯对向开口端连线的垂线方向滚压或模压出具有弧形的弯曲。

25.根据权利要求22-24任一项所述的方法，其特征在于，所述滚压或模压过程由一具有弧形面的加工装置在常温下完成。

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