CN108023118A - 叠片锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种叠片锂离子电池及其制备方法。电池包括：带状的隔膜袋带，包括顺次连成一体的至少两个隔膜袋，在各隔膜袋内封装有正极片，位于各正极片的宽度端部的极耳焊接部分别从隔膜袋带的第一长度边缘伸出；至少两负极片；隔膜袋带以各第一隔膜封边为折叠线Z字形层叠，各隔膜袋沿折蝶线上下正对层叠，在任意相邻的两负极片之间均间隔有一隔膜袋，在任意相邻的两隔膜袋之间均间隔有一负极片。应用该技术方案有利于实现超窄叠片锂离子电池。

Description

叠片锂离子电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，尤其涉及一种适用于超窄锂离子电池的叠片锂离子电池极及其制备方法。

背景技术

随着人们对电子产品的体积越来越小的追求，锂离子电池也相应被要求适合各种电子产品不同空间，对于智能眼镜、耳机等这类细长产品，需要超窄锂离子电池。在现有技术中一般将宽度或直径等于或小于6毫米左右的电池称为超窄锂离子电池。

目前超窄锂离子电池主要采用圆柱体卷绕电池实现，无法采用叠片锂离子电池实现。

发明内容

本发明实施例的目的之一在于提供一种叠片锂离子电池及其制备方法，应用该技术方案有利于实现超窄叠片锂离子电池。

第一方面，本发明实施例提供的一种叠片锂离子电池，其特征是，包括：

带状的隔膜袋带，包括顺次连成一体的至少两个隔膜袋，各所述隔膜袋呈长方形，各所述隔膜袋的长度边缘相互正对平行，任意相邻的两个所述隔膜袋共用一上下两隔膜热压连接在一起的一第一隔膜封边，在各所述隔膜袋内封装有正极片，位于各所述正极片的宽度端部的极耳焊接部分别从所述隔膜袋带的第一长度边缘伸出；

至少两负极片，面积窄于各所述隔膜袋；

所述隔膜袋带以各所述第一隔膜封边为折叠线Z字形层叠，各所述隔膜袋沿所述折蝶线上下正对层叠，在任意相邻的两所述负极片之间均间隔有一所述隔膜袋，在任意相邻的两所述隔膜袋之间均间隔有一所述负极片，任一位于相邻两所述隔膜袋之间的所述负极片分别被其两边的所述隔膜袋以及他们之间的所述第一隔膜封边所限位；

各所述负极片与所述正极片分别上下正对层叠，

各所述负极片的极耳焊接部分别从所述隔膜袋带上与所述第一长度边缘相对的第二长度边缘处伸出。

可选地，所述负极片上的活性物质涂覆区域的面积宽于所述正极片的上的活性物质涂覆区域的面积，所述负极片上的活性物质涂覆区域过盈正对所述正极片的上的活性物质涂覆区域。

可选地，各所述第一隔膜封边的宽度为0.25～1毫米。

可选地，在所述隔膜袋带的所述第二长度边缘处还热压形成有上下两隔膜热压连在一起的第二隔膜封边。

可选地，所述第二隔膜封边的宽度为0.25～1毫米。

可选地，在所述隔膜袋带的所述第一长度边缘处还热压形成有上下两隔膜热压连在一起的第三隔膜封边。

可选地，所述第三隔膜封边的宽度为0.25～1毫米。

第二方面，本发明实施例提供上述之任一所述叠片锂离子电池的制备方法，包括：

将所述的隔膜袋带由内至外卷绕在一卷轴上；

在叠片治具上置入一负极片，所述负极片的面积窄于所述隔膜袋的面积，放卷所述卷轴，使所述隔膜袋带的各隔膜袋以所述第一隔膜封边为折叠线顺序Z字形层叠在所述叠片治具内，并且在放卷过程中，在任意两相邻的所述隔膜袋之间分别置入一负极片，使任一相邻的两所述负极片之间均间隔有一所述隔膜袋，任意相邻的两所述隔膜袋之间均间隔有一所述负极片，任一位于相邻两所述隔膜袋之间的所述负极片分别被其两边的所述隔膜袋以及他们之间的所述第一隔膜封边所限位，直到所述负极片的层叠数达到当前叠片电池要求的层叠数为止，即得所述叠片锂离子电池。

可选地，所述的隔膜袋带按以下工艺制备获得：

在下隔膜带上放置有平行排列成一排的至少两正极片，各所述正极片的各宽度端部分别在同一线上，在各相邻的两所述正极片之间预留预定间隔，

在所述正极片的顶部覆盖与所述下隔膜带正对重合的上隔膜带，使所有的所述正极片均位于所述下隔膜带与所述上隔膜带之间，各所述正极片的宽度端部的极耳焊接部分别从所述下隔膜带、下隔膜带的第一长度边缘伸出，

移动热压封装机的被加热至预定温度的热封刀，使所述热封刀的刀口以预定的压力顺次压制在各相邻的两所述正极片之间的各间隔处，进行隔膜热压封装，从而在各相邻的两所述正极片之间顺次形成所述第一隔膜封边，在各所述第一隔膜封边上，所述下隔膜带与所述上隔膜带受热而连接在一起，各所述第一隔膜封边的宽度与所述热封刀的刀口宽度相同。

可选地，还包括：

在下隔膜带、下隔膜带上与所述第一长度边缘相对的第二长度边缘处进行隔膜热压封装，形成所述第二隔膜封边，使所述下隔膜带与所述上隔膜带在所述第二隔膜封边处而连接在一起。

可选地，还包括：

在下隔膜带、下隔膜带的所述第一长度边缘处进行隔膜热压封装，形成所述第三隔膜封边，使所述下隔膜带与所述上隔膜带在所述第三隔膜封边处而连接在一起。

11、根据权利要求9所述的叠片锂离子电池的制备方法，其特征是，

还包括：

在下隔膜带、下隔膜带的所述第一长度边缘处进行隔膜热压封装，形成所述第三隔膜封边，使所述下隔膜带与所述上隔膜带在所述第三隔膜封边处而连接在一起。

由上可见，本实施例技术方案具有以下的有益效果：

1、相对于现有技术中在两相对边缘均设有隔膜封边的独立单个隔膜袋(预置于有正极片)，将上述独立的隔膜袋与负极片进行单片～单片层叠的制备方法以及根据该工艺得到的叠片锂离子电池，采用本实施技术方案，由于各隔膜袋共用一隔膜封边，减少了一隔膜封边所占的宽度，有利于在容量要求预定(即正极片既定)的基础上，缩小锂离子电池的宽度，实现宽度超窄的叠片锂离子电池；在锂离子电池体积既定的基础上，将该隔膜封边的宽度让渡给对锂离子电池容量有实质性作用的正极片，有利于提高电池的容量。

2、采用本实施例制备方法，带状的隔膜袋带在放卷层叠时，以各相邻隔膜袋之间共同的隔膜封边为折叠线，使隔膜带Z字形层叠，且层叠后各隔膜袋均受他们之间的隔膜封边限位，各隔膜袋之间的层叠有序而不易于移位；并且置入的负极片的一边缘被本负极片两边的隔膜袋的第一隔膜封边相限位，使负极片被限位在该第一隔膜封边与其两边的隔膜袋之间而不易于移位。可见，采用本实施例技术方案使叠片锂离子电池内的各层叠结构的处处互相限位而不易于移位，采用本实施例技术方案特别适用于超薄锂离子电池的制备方法实现。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的一种隔膜袋带的立体结构示意图；

图2为本发明实施例1中图1的主视结构示意图；

图3为本发明实施例1中图1的左右侧面结构示意图；

图4为本发明实施例1中图1的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的一种叠片锂离子电池的制备方法示意图；

图6为本发明实施例1中图5的主视结构示意图；

图7为本发明实施例1中图6的中轴剖面结构示意图；

图8为本发明实施例1提供的一种叠片锂离子电池的立体结构示意图；

图9为本发明实施例1中图8的主视结构示意图；

图10为本发明实施例1中图8的后视结构示意图；

图11为本发明实施例1中图8的俯视结构示意图；

图12为本发明实施例1中图9的A～A剖面示意图。

附图标记：

101：极耳焊接部； 102：隔膜袋； 103：第一隔膜封边；

104：负极片； 105：卷轴； 106：正极片；

107：第二隔膜封边； 108：第三隔膜封边。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

参见图1～12所示。

本实施例提供了一种叠片锂离子电池，其主要包括由多个(至少两个)顺次连接在一体隔膜袋102组成的隔膜袋带、以及负极片104。

参见图1～4所示，其中各隔膜袋102呈窄长的长方形，隔膜袋102在隔膜袋带上的排布是：各隔膜袋102的所有长度边缘相互正对平行，并且各隔膜袋102的两宽度端部分别位于隔膜袋带的两相对边缘，并且各隔膜袋102的一宽度端部连成一线，另一宽度端部连成一线。在每个隔膜袋102内分别封装有一正极片106，设置于各正极片106的一宽度端部的极耳焊接部101(金属集流体露于表面的用于外接极耳的预留位置)分别从本正极片106所在的隔膜袋102内伸出，且所有正极片106的极耳焊接部101均位于隔膜袋带的同一边缘侧，为了描述方便，以下将隔膜袋带上正极片106的极耳焊接部101伸出的边缘记为第一长度边缘。

在每相邻的两隔膜袋102之间仅设置有一隔膜封边(为区别于隔膜袋带其它位置的隔离封边，本实施例将其下记为第一隔膜封边103)，使相邻的两隔膜袋102共用其两者之间的第一隔膜封边103，在第一隔膜封面处上下两隔膜受热熔融连接在一起。

参见5～12所示，本实施例的负极片104的面积窄于各隔膜袋102的宽度。

在制备时，使条状的隔膜袋带以其中的各第一隔膜封边103为折叠线进行Z字形层叠，使各隔膜袋102上下正对层叠，第一隔膜封边103位于层叠体的两侧，在层叠过程中置入负极片104，并使负极片104的极耳焊接部101从与隔膜袋带上与上述第一长度边缘相对的隔膜袋带边缘(记为第二长度边缘)伸出，形成图8～11所示结构，参见图8-11所示，本实施例的叠片锂离子电池的层叠结构如下：

在任意相邻的两负极片104之间均间隔有一隔膜袋102，在任意相邻的两隔膜袋102之间均间隔有一负极片104，任一位于相邻的两隔膜袋102之间的负极片104被其两边的隔膜袋102以及他们之间的第一隔膜封边103所限位，各负极片104与正极片106上下正对层叠。

参见图5～7所示，本实施例的叠片锂离子电池可以采用以下叠片工艺实现：

1、将带状的隔膜袋带由内至外预先卷绕在一卷轴105上；

2、在叠片治具上置入一负极片104，旋转卷轴105，放卷上述隔膜袋带，使自隔膜袋带的自由端末端开始，各隔膜袋102以其第一隔膜封边103为折叠线，对隔膜袋带进行Z字形层叠，使隔膜袋带内的各隔膜袋102顺次上下层叠在叠片治具内，并在放卷过程中，在每两隔膜袋102之间分别置入一负极片104，直到负极片104的层叠数达到当前叠片电池要求的层叠数为止，即得本实施例上述的叠片锂离子电池。

由上可见，本实施例技术方案具有以下的有益效果：

1、相对于现有技术中在两相对边缘均设有隔膜封边的独立单个隔膜袋102(预置于有正极片106)，将上述独立的隔膜袋102与负极片104进行单片～单片层叠的叠片工艺以及根据该工艺得到的叠片锂离子电池，采用本实施技术方案，由于各隔膜袋102共用一隔膜封边，减少了一隔膜封边所占的宽度，有利于在容量要求预定(即正极片106既定)的基础上，缩小锂离子电池的宽度，实现宽度超窄的叠片锂离子电池；在锂离子电池体积既定的基础上，将该隔膜封边的宽度让渡给对锂离子电池容量有实质性作用的正极片106，有利于提高电池的容量。

2、采用本实施例叠片工艺，带状的隔膜袋带在放卷层叠时，以各相邻隔膜袋102之间共同的隔膜封边为折叠线，使隔膜带Z字形层叠，且层叠后各隔膜袋102均受他们之间的隔膜封边限位，各隔膜袋102之间的层叠有序而不易于移位；并且置入的负极片104的一边缘被本负极片104两边的隔膜袋102的第一隔膜封边103相限位，使负极片104被限位在该第一隔膜封边103与其两边的隔膜袋102之间而不易于移位。可见，采用本实施例技术方案使叠片锂离子电池内的各层叠结构的处处互相限位而不易于移位，采用本实施例技术方案特别适用于超薄锂离子电池的叠片工艺实现。

作为本实施例的示意而非限制，各相邻两隔膜袋102之间的共用的第一隔膜封边103，其宽度按当前隔膜热压封装技术的极限，使其为极限窄。譬如本实施例中的各第一隔膜封边103的宽度不大于1毫米，大于或者等于0.25毫米。

作为本实施例的示意而非限制，本实施例的隔膜袋带可以按以下工艺制成：

1、铺设一隔膜带(记为下隔膜带)；

2、在下隔膜带的表面放置相互平行的、排布成一排的多个窄长长方形状的正极片106(至少两个)，各正极片106的长度边缘相互正对平行，各正极片106的极耳焊接部101分别自正极片106的一宽度端部(将极耳焊接部101所在的宽度端部记为第一宽度端部)伸出，在各相邻的两正极片106之间预留有预定的间隔(以热压形成第一隔膜封边103)，各正极片106的各宽度端部之间亦相互正对，在同一直线上，所有正极片106的极耳焊接部101均分别从下隔膜带的同一边缘(将极耳焊接部101伸出的边缘记为第一长度边缘)伸出在外。

3、在正极片106的顶部覆盖与下隔膜带形状面积相同的另一隔膜带(记为上隔膜带)，使上隔膜带与下隔膜带上下完全正对，所有的正极片106均位于下隔膜带与上隔膜带之间，各正极片106的极耳焊接部101分别从下隔膜带、下隔膜带的第一长度边缘伸出；

4、移动热压封装机的热封刀，其中该热封刀的刀口被加热至预定的可熔融隔膜的温度，使热封刀的刀口以预定的压力在各相邻的两正极片106之间的间隔处顺次进行压制预定时间，从而使被热压的上下隔膜受热而熔融连接在一起，从而在各相邻的两正极片106之间顺次形成第一隔膜封边103，第一隔膜封边103的宽度与对应的热封刀的刀口宽度相同，即得本实施例的隔膜袋带。

作为本实施例的示意而非限制，本实施例的隔膜袋带制备工艺，还包括：

还在下隔膜带、下隔膜带上与上述第一点长度边缘相对的边缘(记为第二长度边缘)处，进行隔膜热压封装，形成一隔膜封边(记为第二隔膜封边107)，使下隔膜带与上隔膜带在第二隔膜封边107处受热熔融连接在一起，该第二隔膜封边107可以为连续的隔膜封边，也可以为间隔的隔膜封边。采用该进一步封边有利于进一步对其中的正极片106进行限位，避免正极片106移位。

作为本实施例的示意而非限定，该第二隔膜封边107的宽度可按当前隔膜热压封装技术的极限，将其设置为极限窄。譬如本实施例中的第二隔膜封边107的宽度不大于1毫米，大于或者等于0.25毫米。

作为本实施例的示意而非限制，本实施例的隔膜袋带制备工艺，还包括：

在下隔膜带、下隔膜带的第一点长度边缘处，进一步进行隔膜热压封装，形成一隔膜封边(记为第三隔膜封边108)，使下隔膜带与上隔膜带在第三隔膜封边108处受热熔融连接在一起，该第三隔膜封边108可以为连续的隔膜封边，也可以为间隔的隔膜封边。采用该进一步隔膜封边有利于进一步对其中的正极片106进行限位，避免正极片106移位。

作为本实施例的示意而非限定，该第三隔膜封边108的宽度可按当前隔膜热压封装技术的极限将其设置为极限窄。譬如本实施例中的，该第三隔膜封边108的宽度不大于1毫米，大于或者等于0.25毫米。

作为本实施例的示意，本实施例的负极片104上的活性物质涂覆区域设计为略大于正极片106上的活性物质的涂覆区域尺寸，确保负极片104上的活性物质涂覆区域过盈正对正极片106的活性物质涂覆区域，确保在电解反应中，正极片106电解出的锂离子能全部到达其正对的负极片104的活性物质涂覆区域，全部参与电解反应，避免锂离子析出而产生毛刺进而导致电池短路等问题。

为了进一步说明本发明的有益效果，以下通过制定一规格为：宽度为3.5mm，厚度为3mm，长度为25mm的超窄锂离子电池为示意，对本实施例进行说明。

按实施例1所述的隔膜袋带的制备工艺制得隔膜袋带，其中，正极片106的规格为：2.60mm，隔膜袋102的规格为：2.85mm，采用热封刀的刀口宽度为0.25的隔膜热压设备对隔膜袋带进行隔膜热压封装形成位于各隔膜袋102之间的共用的第一隔膜封边103、位于隔膜袋带第一长度边缘的第二隔膜封边107、位于隔膜袋带第二长度边缘的第三隔膜封边108。

各隔膜封边的宽度分别是：0.25mm毫米。

采用形状同图11所示形状的叠片治具，按照图5-7所示工艺进行叠片工艺，即得宽度为3.5mm得超窄叠片锂离子电池。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叠片锂离子电池，其特征是，包括：

带状的隔膜袋带，包括顺次连成一体的至少两个隔膜袋，各所述隔膜袋呈长方形，各所述隔膜袋的长度边缘相互正对平行，任意相邻的两个所述隔膜袋共用一上下两隔膜热压连接在一起的一第一隔膜封边，在各所述隔膜袋内封装有正极片，位于各所述正极片的宽度端部的极耳焊接部分别从所述隔膜袋带的第一长度边缘伸出；

至少两负极片，面积窄于各所述隔膜袋；

所述隔膜袋带以各所述第一隔膜封边为折叠线Z字形层叠，各所述隔膜袋沿所述折蝶线上下正对层叠，在任意相邻的两所述负极片之间均间隔有一所述隔膜袋，在任意相邻的两所述隔膜袋之间均间隔有一所述负极片，任一位于相邻两所述隔膜袋之间的所述负极片分别被其两边的所述隔膜袋以及他们之间的所述第一隔膜封边所限位；

各所述负极片与所述正极片分别上下正对层叠，

各所述负极片的极耳焊接部分别从所述隔膜袋带上与所述第一长度边缘相对的第二长度边缘处伸出。

2.根据权利要求1所述的叠片锂离子电池，其特征是，

所述负极片上的活性物质涂覆区域的面积宽于所述正极片的上的活性物质涂覆区域的面积，所述负极片上的活性物质涂覆区域过盈正对所述正极片的上的活性物质涂覆区域。

3.根据权利要求1所述的叠片锂离子电池，其特征是，

各所述第一隔膜封边的宽度为0.25～1毫米。

4.根据权利要求1所述的叠片锂离子电池，其特征是，

在所述隔膜袋带的所述第二长度边缘处还热压形成有上下两隔膜热压连在一起的第二隔膜封边。

5.根据权利要求5所述的叠片锂离子电池，其特征是，

所述第二隔膜封边的宽度为0.25～1毫米。

6.根据权利要求1所述的叠片锂离子电池，其特征是，

在所述隔膜袋带的所述第一长度边缘处还热压形成有上下两隔膜热压连在一起的第三隔膜封边。

7.根据权利要求1所述的叠片锂离子电池，其特征是，

所述第三隔膜封边的宽度为0.25～1毫米。

8.一种权利要求1至7之任一所述叠片锂离子电池的制备方法，其特征是，包括：

将所述的隔膜袋带由内至外卷绕在一卷轴上；

在叠片治具上置入一负极片，所述负极片的面积窄于所述隔膜袋，放卷所述卷轴，使所述隔膜袋带的各隔膜袋以所述第一隔膜封边为折叠线顺序Z字形层叠在所述叠片治具内，并且在放卷过程中，在任意两相邻的所述隔膜袋之间分别置入一负极片，使任一相邻的两所述负极片之间均间隔有一所述隔膜袋，任意相邻的两所述隔膜袋之间均间隔有一所述负极片，任一位于相邻两所述隔膜袋之间的所述负极片分别被其两边的所述隔膜袋以及他们之间的所述第一隔膜封边所限位，直到所述负极片的层叠数达到当前叠片电池要求的层叠数为止，即得所述叠片锂离子电池。

9.根据权利要求8所述的叠片锂离子电池的制备方法，其特征是，

所述的隔膜袋带按以下工艺制备获得：

在下隔膜带上放置有平行排列成一排的至少两正极片，各所述正极片的各宽度端部分别在同一线上，在各相邻的两所述正极片之间预留预定间隔，

在所述正极片的顶部覆盖与所述下隔膜带正对重合的上隔膜带，使所有的所述正极片均位于所述下隔膜带与所述上隔膜带之间，各所述正极片的宽度端部的极耳焊接部分别从所述下隔膜带、下隔膜带的第一长度边缘伸出，

移动热压封装机的被加热至预定温度的热封刀，使所述热封刀的刀口以预定的压力顺次压制在各相邻的两所述正极片之间的各间隔处，进行隔膜热压封装，从而在各相邻的两所述正极片之间顺次形成所述第一隔膜封边，在各所述第一隔膜封边上，所述下隔膜带与所述上隔膜带受热而连接在一起，各所述第一隔膜封边的宽度与所述热封刀的刀口宽度相同。

10.根据权利要求9所述的叠片锂离子电池的制备方法，其特征是，

还包括：

在下隔膜带、下隔膜带上与所述第一长度边缘相对的第二长度边缘处进行隔膜热压封装，形成所述第二隔膜封边，使所述下隔膜带与所述上隔膜带在所述第二隔膜封边处而连接在一起。