CN108808110A - 层叠式电芯及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种层叠式电芯及其制备方法和锂离子电池。所述制备方法包括以下步骤：S1：制备第一电芯层叠单元，第一电芯层叠单元为由至少两组第一电芯基本单元从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组第一电芯基本单元包括从下往上依次堆叠的第一隔膜、第一负极片、第二隔膜和第一正极片；S2：提供至少两个第一电芯层叠单元，第一电芯层叠单元从下往上依次堆叠，从最上部的第一电芯层叠单元的上方依次往上堆叠有第一下隔膜、第一外负极片和第一上隔膜；S3：将第一电芯层叠单元、第一下隔膜、第一外负极片以及第一上隔膜热压复合为一个整体，从而获得层叠式电芯。通过上述技术方案，本公开提供的层叠式电芯的制备方法能够提高电芯生产效率。

Description

层叠式电芯及其制备方法和锂离子电池

技术领域

本公开涉及电池技术领域，特别涉及一种层叠式电芯的制备方法和层叠式电芯。

背景技术

随着人们生活质量越来越高，对电脑、手机、电动汽车等需求的不断增大和提高，具有比能量高、寿命长、安全、环保等优点的锂离子电池得到了广泛的应用。

在锂离子电池中，最主要的组成成分为电芯。根据锂离子电池种类的不同，电芯的制备方法也有多种。例如，在圆柱形和长方体形锂离子电池中，常用卷绕的方式生产电芯。在软包电池中，通常使用堆叠的方式生产电芯。

传统的层叠式电芯的生产方法中，通常是使用横截面为Z型的隔膜，将负极片从隔膜的一侧插入折弯处，将正极片从隔膜的另一侧侧插入折弯处，依次向上堆叠为电芯。在这种生产方法中，堆叠极片所耗费的时间较长，导致电芯的生产效率较为低下。

发明内容

有鉴于此，本公开旨在提出一种层叠式电芯的制备方法，以提高电芯生产效率。

为达到上述目的，本公开的技术方案可以这样实现：

一种层叠式电芯的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备第一电芯层叠单元，所述第一电芯层叠单元为由至少两组第一电芯基本单元从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组所述第一电芯基本单元包括从下往上依次堆叠的第一隔膜、第一负极片、第二隔膜和第一正极片；

S2：提供至少两个所述第一电芯层叠单元，所述第一电芯层叠单元从下往上依次堆叠，从最上部的所述第一电芯层叠单元的上方依次往上堆叠有第一下隔膜、第一外负极片和第一上隔膜；

S3：将所述第一电芯层叠单元、第一下隔膜、第一外负极片以及第一上隔膜热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

进一步的，在所述步骤S1中，在堆叠第一电芯基本单元之前，每组所述第一电芯基本单元中的所述第一隔膜、第一负极片、第二隔膜和第一正极片彼此分离；或者，

在所述步骤S1中，在堆叠第一电芯基本单元之前，每组所述第一电芯基本单元中的所述第一隔膜、第一负极片、第二隔膜和第一正极片通过热压复合形成为一个整体。

进一步的，在所述步骤S2中，所述第一下隔膜、第一外负极片和第一上隔膜在堆叠之前彼此分离；或者，在所述步骤S2中，所述第一下隔膜、第一外负极片和第一上隔膜在堆叠之前通过热压复合为一个整体，所述整体为第二电芯基本单元，所述步骤S3为：将所述第二电芯基本单元与所述第一电芯层叠单元热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

进一步的，在所述层叠式电芯中，相邻的两个极片之间的隔膜的两个表面均涂覆有胶层，位于最上方的隔膜的下表面、位于最下方的隔膜的上表面分别涂覆有胶层。

进一步的，所述外负极片包括外负极片集流体，所述外负极片集流体的至少朝向所述电芯层叠单元的下表面涂覆有外负极片阳极材料。

为达到上述目的，本公开的技术方案还可以这样实现：

一种层叠式电芯的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备第二电芯层叠单元，所述第二电芯层叠单元为由至少两组第三电芯基本单元从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组所述第三电芯基本单元包括从下往上依次堆叠的第二负极片、第三隔膜、第二正极片和第四隔膜；

S2：提供至少两个所述第二电芯层叠单元，所述第二电芯层叠单元从下往上依次堆叠，从最下部的所述第二电芯层叠单元往下堆叠有第二下隔膜，从最上部的所述第二电芯层叠单元的上方往上依次堆叠有第二外负极片和第二上隔膜；

S3：将所述第二下隔膜、所述第二电芯层叠单元、所述第二外负极片以及所述第二上隔膜热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

进一步的，在所述步骤S1中，在堆叠之前，每组所述第三电芯基本单元中的所述第二负极片、第三隔膜、第二正极片和第四隔膜彼此独立；或者，在所述步骤S1中，在堆叠之前，每组所述第三电芯基本单元中的所述第二负极片、第三隔膜、第二正极片和第四隔膜通过热压复合形成为一个整体。

进一步的，在所述步骤S2中，所述第二外负极片和第二上隔膜在堆叠之前彼此独立；或者，在所述步骤S2中，所述第二外负极片和第二上隔膜在堆叠之前通过热压复合为一个整体，所述整体为第四电芯基本单元，所述步骤S3为：将所述第二下隔膜、所述第二电芯层叠单元以及所述第四电芯基本单元热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

进一步的，在所述层叠式电芯中，相邻的两个极片之间的隔膜的两个表面均涂覆有胶层，位于最上方的隔膜的下表面、位于最下方的隔膜的上表面分别涂覆有胶层。

进一步的，所述外负极片包括外负极片集流体，所述外负极片集流体的至少朝向所述电芯层叠单元的下表面涂覆有外负极片阳极材料。

相对于现有技术，本公开所述的层叠式电芯的制备方法具有以下优势：

本公开所述的层叠式电芯的制备方法，通过制备第一电芯层叠单元/第二电芯层叠单元，在具有预定正极片个数的层叠式电芯的制备过程中，能够有效地减少所需的层叠单元数，进而减小所需的堆叠时间。由于步骤S1/S2/S3可以分开且同时进行，因此，极片的堆叠所使用的时间是决定生产一个电芯所使用时间长短的主要因素，例如，假如待生产的电芯中有40片正极片(正极片与负极片数量相同)，当使用本公开提供的方法进行制备时，具体地，可以是在步骤S1中第一电芯层叠单元/第二电芯层叠单元包括两组或四组第一电芯基本单元/第三电芯基本单元，在步骤S2中，则只需要堆叠20个或10个第一电芯层叠单元/第二电芯层叠单元即可，与使用电芯基本单元作为层叠单元进行堆叠的方式相比，使用本公开的制备方法完成这种具有40片正极片的电芯的堆叠所需要的时间仅为其一半甚至四分之一，甚至八分之一。由此可以看出，本公开提供的层叠式电芯的制备方法能够显著减少生产电芯的过程中堆叠所耗用的时间，能够有效地提高生产效率。

本公开的另一目的在于提出一种使用上述层叠式电芯的制备方法制得的层叠式电芯。

本公开的再一目的在于提出一种锂离子电池，该锂离子电池包括使用上述层叠式电芯的制备方法制得的层叠式电芯。

附图说明

构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的第一电芯基本单元的剖视图；

图2为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的一种第一电芯层叠单元的剖视图；

图3为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的另一种第一电芯层叠单元的剖视图；

图4为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的步骤S2的一种实施方式的示意图；

图5为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的第二电芯基本单元的剖视图；

图6为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的步骤S2的另一种实施方式的示意图；

图7为本公开一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的步骤S3的示意图；

图8为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的第三电芯基本单元的剖视图；

图9为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的一种第二电芯层叠单元的剖视图；

图10为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的另一种第二电芯层叠单元的剖视图；

图11为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的步骤S2的一种实施方式的示意图；

图12为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的第四电芯基本单元的剖视图；

图13为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的步骤S2的另一种实施方式的示意图；

图14为本公开另一种实施例所述的层叠式电芯的制造方法中的步骤S3的示意图。

附图标记说明：

1-第一电芯基本单元，11-第一隔膜，12-第一负极片，120-第一负极片集流体，121-第一负极片阳极材料，13-第二隔膜，14-第一正极片，140-第一正极片集流体，141-第一正极片阴极材料，2-第二电芯基本单元，21-第一下隔膜，22-第一外负极片，220-第一外负极片集流体，221-第一外负极片阳极材料，23-第一上隔膜，3-第一电芯层叠单元，4-第三电芯基本单元，41-第二负极片，410-第二负极片集流体，411-第二负极片阳极材料，42-第三隔膜，43-第二正极片，430-第二正极片集流体，431-第二正极片阴极材料，44-第四隔膜，5-第四电芯基本单元，51-第二下隔膜，52-第二外负极片，520-第二外负极片集流体，521-第二外负极片阳极材料，53-第二上隔膜，6-第二电芯层叠单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本公开的实施例中所提到的方位名词如“上、下”，是指对应的图示中的“上、下”，对应于生产过程中的高度方向。但上述方位名词仅用于解释和说明本公开，并不用于限制。此外，在本公开中，所使用的术语如“第一”、“第二”等仅用于区分所描述的对象，在没有特殊说明的情况下，不作其它任何解释。再者，在本公开提供的制备方法中，如无特殊说明，步骤的操作没有特定的先后顺序。

根据本公开的第一方面，提供一种层叠式电芯的制备方法，目的在于节省层叠式电芯的制备时间，以此来提高生产效率。

下面将参考附图并结合具体的实施方式来详细说明本公开的第一方面。

首先结合图1至图7详细描述根据本公开的第一方面的第一种具体实施方式提供的层叠式电芯的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备第一电芯层叠单元3，所述第一电芯层叠单元3为由至少两组第一电芯基本单元1从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组所述第一电芯基本单元1包括从下往上依次堆叠的第一隔膜11、第一负极片12、第二隔膜13和第一正极片14。

参考图1中所示，在每组所述第一电芯基本单元1中，第一负极片12包括第一负极片集流体120，该第一负极片集流体120的上下两个表面均涂覆有第一负极片阳极材料121，该阳极材料121为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、硅、氧化硅、锡等物质中的一种或多种混合物。第一正极片14包括第一正极片集流体140，该第一正极片集流体140的上下两个表面均涂覆有第一正极片阴极材料141，该阴极材料141为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、富锂锰基固溶体等物质中的一种或多种混合物。参考图2和图3中所示，其中，图2所示的具体实施方式中，第一电芯层叠单元3包括两组第一电芯基本单元1；图3所示的具体实施方式中，第一电芯层叠单元3包括三组第一电芯基本单元1。

其中，为了获得第一正极片14和第一负极片12，步骤S1可以包括以下子步骤：

S11：制备第一正极片14。在步骤S11中，首先将重量比为95：2：3的镍钴锰三元混合料：炭黑：聚偏氟乙烯(PVDF)分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制备出正极浆料，然后将浆料涂敷在例如15um厚的铝箔上，120℃下充分干燥后成为阴极材料141，经过辊压、冲切而制备出第一正极片14。

S12：制备第一负极片12。在步骤S12中，首先将重量比94：2：4的人造石墨：羧甲基纤维素(CMC)：丁苯橡胶(SBR)分散在水(H₂O)中制备出负极浆料，然后浆料涂敷在例如8um厚的铜箔上，140℃下充分干燥后，经过辊压、冲切制备出第一负极片12。

在步骤S1中，在将第一电芯基本单元1堆叠以获得第一电芯层叠单元之前，每组所述第一电芯基本单元1中的所述第一隔膜11、第一负极片12、第二隔膜13和第一正极片14可以通过热压复合(可以简称为“热合”)形成为一个整体。在这种情况下，热合而获得第一电芯基本单元1的操作与热合第一电芯基本单元1而获得第一电芯层叠单元3的操作可以同时进行，不仅不会浪费时间，而且还能够节约时间，有益于提高生产效率。当然，在热合而获得第一电芯基本单元1的过程中，为了在热压复合的过程中保持各个极片与位于其上方和位于其下方的隔膜之间的相对位置，第一隔膜11和第二隔膜13的表面上可以涂覆有胶层，以粘接第一负极片12、第一正极片14。

在热合而获得第一电芯基本单元1的过程中，可以采用热压或在烘箱加热后再带热热压的方式。采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为1～30s，热压时间可以为1～30s，压力可以为1～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为1～30s，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。

在热合第一电芯基本单元1而获得第一电芯层叠单元3的过程中，同样可以采用热压或在烘箱加热后再带热热压的方式，相应的参数可以根据实际情况设置，例如，采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为30s～2min，热压时间可以为1～30s，压力可以为1～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为30s～2min，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。

当然，在将第一电芯基本单元1堆叠以获得第一电芯层叠单元3之前，每组所述第一电芯基本单元1中的所述第一隔膜11、第一负极片12、第二隔膜13和第一正极片14可以彼此不通过热压复合而形成为一个整体，即彼此分离，按照顺序直接堆叠成第一电芯层叠单元3。但为了在热压复合的过程中保持各个极片与位于其上方和位于其下方的隔膜之间的相对位置，可以在第一隔膜11和第二隔膜13的上下两个表面分别涂覆胶层。

其中，第一隔膜11和第二隔膜13可以采用涂胶隔膜或涂胶的陶瓷隔膜。隔膜包括隔膜基体以及涂敷在隔膜基体的单侧或双侧陶瓷层，所述隔膜基体可以为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)的单层膜或PP/PE的多层复合膜。所述陶瓷层可以为包含氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆中的一种或多种的无机陶瓷层。胶层可以为聚偏氟乙烯、乙基纤维素、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶中的一种或多种。

S2：提供至少两个所述第一电芯层叠单元3，所述第一电芯层叠单元3从下往上依次堆叠，从最上部的所述第一电芯层叠单元3的上方依次往上堆叠有第一下隔膜21、第一外负极片22和第一上隔膜23，参考图4中所示。为了保证每一个正极片(在本实施方式中指第一正极片12)的两个表面所涂覆的阴极材料均有阳极材料与之相对，第一外负极片22的第一外负极片集流体220的至少朝向第一电芯层叠单元3的下表面涂覆有第一外负极片阳极材料221，例如，可以只有下表面涂有阳极材料221，也可以如图4中所示的具体实施方式，上下两个表面均涂覆有阳极材料221，在这种情况下，可以降低涂覆操作的难度。另外，第一外负极片22可以使用步骤S12中制备的第一负极片12。第一下隔膜21和第一上隔膜23可以采用与第一隔膜11和第二隔膜13相同的涂胶隔膜或涂胶的陶瓷隔膜。

S3：将所述第一电芯层叠单元3、第一下隔膜21、第一外负极片22以及第一上隔膜23热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯，如图7中所示。其中，在该步骤中的热压复合的过程中，可以采用热压或在烘箱加热后再冷压的方式。相应的参数可以根据实际情况设置，例如，采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为3～10min，热压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为3～10min，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。

在上述步骤S2中，所述第一下隔膜21、第一外负极片22和第一上隔膜23在堆叠之前可以通过热压复合为一个整体，所述整体为第二电芯基本单元2，参考图5中所示。其中，在该热压复合的过程中，可以采用热压或在烘箱加热后再带热热压的方式。采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为1～30s，热压时间可以为1～30s，压力可以为1～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为1～30s，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。在这种情况下，所述步骤S3为：将所述第一电芯层叠单元3与所述第二电芯基本单元2热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯，如图6和图7中所示，其中，图6为热压复合之前的第二电芯基本单元2和第一电芯层叠单元3，图7为热压之后形成为一个整体的第二电芯基本单元2和第一电芯层叠单元3。通过这种方式，即通过将第二电芯基本单元2预先制造为一个整体的方式，能够减少层叠第一电芯层叠单元3和第二电芯基本单元2的时间，有益于提高生产效率。由于预先将第二电芯基本单元2制造为一个整体的步骤与层叠第一电芯层叠单元3和第二电芯基本单元2的步骤可以同时进行(在后者中可以使用已经成为一个整体的第二电芯基本单元2)，因此上述减少层叠时间的方式是可行的，并且是有效的。

当然，在上述步骤S2中，所述第一下隔膜21、第一外负极片22和第一上隔膜23在堆叠之前彼此分离，在堆叠时按照顺序依次码放。

接下来结合图8至图14详细描述根据本公开的第一方面的第二种具体实施方式提供的层叠式电芯的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备第二电芯层叠单元6，所述第二电芯层叠单元6为由至少两组第三电芯基本单元4从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组所述第三电芯基本单元4包括从下往上依次堆叠的第二负极片41、第三隔膜42、第二正极片43和第四隔膜44。

参考图8中所示，在每组所述第三电芯基本单元4中，第二负极片41包括第二负极片集流体410，该第二负极片集流体410的上下两个表面均涂覆有第二负极片阳极材料411，该阳极材料411为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、硅、氧化硅、锡等物质中的一种或多种混合物。第二正极片43包括第二正极片集流体430，该第二正极片集流体430的上下两个表面均涂覆有第二正极片阴极材料431，该阴极材料431为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、富锂锰基固溶体等物质中的一种或多种混合物。参考图9和图10中所示，其中，图9所示的具体实施方式中，第二电芯层叠单元6包括两组第三电芯基本单元4；图10所示的具体实施方式中，第二电芯层叠单元6包括三组第三电芯基本单元4。

其中，为了获得第二负极片41和第二正极片43，步骤S1可以包括以下子步骤：

S11：制备第二正极片43。在步骤S11中，首先将重量比为95：2：3的镍钴锰三元混合料：炭黑：聚偏氟乙烯(PVDF)分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制备出正极浆料，然后将浆料涂敷在例如15um厚的铝箔上，120℃下充分干燥后成为阴极材料431，经过辊压、冲切而制备出第二正极片43。

S12：制备第二负极片41。在步骤S12中，首先将重量比94：2：4的人造石墨：羧甲基纤维素(CMC)：丁苯橡胶(SBR)分散在水(H₂O)中制备出负极浆料，然后浆料涂敷在例如8um厚的铜箔上，140℃下充分干燥后成为阳极材料411，经过辊压、冲切制备出第二负极片41。

在步骤S1中，在将第三电芯基本单元4堆叠以获得第二电芯层叠单元6之前，每组所述第三电芯基本单元4中的所述第二负极片41、第三隔膜42、第二正极片43和第四隔膜44可以通过热压复合(可以简称为“热合”)形成为一个整体。在这种情况下，热合而获得第三电芯基本单元4的操作与热合第三电芯基本单元4而获得第二电芯层叠单元6的操作可以同时进行(后者操作中使用已热合的第三电芯基本单元4)，不仅不会浪费时间，相反地还能够节约时间，有益于提高生产效率。当然，在热合而获得第三电芯基本单元4的过程中，为了在热压复合的过程中保持各个极片与位于其上方和位于其下方的隔膜之间的相对位置，第三隔膜42和第四隔膜44的表面上可以涂覆有胶层，以粘接第二负极片41、第二正极片43。

在热合而获得第三电芯基本单元4的过程中，可以采用热压或在烘箱加热后再带热热压的方式。采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为1～30s，热压时间可以为1～30s，压力可以为1～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为1～30s，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。

在热合第三电芯基本单元4而获得第二电芯层叠单元6的过程中，同样可以采用热压或在烘箱加热后再带热热压的方式，相应的参数可以根据实际情况设置，例如，采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为30s～2min，热压时间可以为1～30s，压力可以为1～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为30s～2min，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。

当然，在将第三电芯基本单元4堆叠以获得第二电芯层叠单元6之前，每组所述第三电芯基本单元4中的所述第二负极片41、第三隔膜42、第二正极片43和第四隔膜44可以彼此不通过热压复合而形成为一个整体，即彼此分离，按照顺序直接堆叠成第二电芯层叠单元6。但为了在热压复合的过程中保持各个极片与位于其上方和位于其下方的隔膜之间的相对位置，可以在第三隔膜42和第四隔膜44的上下两个表面分别涂覆胶层。

其中，第三隔膜42和第四隔膜44可以采用涂胶隔膜或涂胶的陶瓷隔膜。隔膜包括隔膜基体以及涂敷在隔膜基体的单侧或双侧陶瓷层，所述隔膜基体可以为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)的单层膜或PP/PE的多层复合膜。所述陶瓷层可以为包含氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆中的一种或多种的无机陶瓷层。胶层可以为聚偏氟乙烯、乙基纤维素、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶中的一种或多种。

S2：提供至少两个所述第二电芯层叠单元6，所述第二电芯层叠单元6从下往上依次堆叠，从最下部的所述第二电芯层叠单元6往下堆叠有第二下隔膜51，从最上部的所述第二电芯层叠单元6的上方往上依次堆叠有第二外负极片52和第二上隔膜53，参考图11中所示。为了保证每一个正极片(在本实施方式中指第二正极片43)的两个表面所涂覆的阴极材料均有阳极材料与之相对，第二外负极片52的第一外负极片集流体520的至少朝向第二电芯层叠单元6的下表面涂覆有第二外负极片阳极材料521，例如，可以只有下表面涂有阳极材料521，也可以如图11中所示的具体实施方式，上下两个表面均涂覆有阳极材料521，在这种情况下，可以降低涂覆操作的难度。另外，第二外负极片52可以使用步骤S12中制备的第二负极片41。第二下隔膜51和第二上隔膜53可以采用与第三隔膜42和第四隔膜44相同的涂胶隔膜或涂胶的陶瓷隔膜。

S3：将所述第二下隔膜51、所述第二电芯层叠单元6、所述第二外负极片52以及所述第二上隔膜53热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯，如图14中所示。其中，在该步骤中的热压复合的过程中，可以采用热压或在烘箱加热后再冷压的方式。相应的参数可以根据实际情况设置，例如，采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为3～10min，热压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为3～10min，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。

在上述步骤S2中，所述第二下隔膜51、第二外负极片52和第二上隔膜53在堆叠之前可以通过热压复合为一个整体，所述整体为第四电芯基本单元5，参考图12中所示。其中，在该热压复合的过程中，可以采用热压或在烘箱加热后再带热热压的方式。采用热压方式时，热压温度可以为50～120℃，预压时间可以为1～30s，热压时间可以为1～30s，压力可以为1～8MPa。采用烘箱加热后再冷压的方式时，烘箱温度可以为50～120℃，烘烤时间可以为1～30s，冷压时间可以为1～30s，压力可以为3～8MPa。在这种情况下，所述步骤S3为：将第二下隔膜51、所述第二电芯层叠单元6以及所述第四电芯基本单元5热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯，如图13和图14中所示，其中，图13为热压复合之前的第四电芯基本单元5和第二电芯层叠单元6，图14为热压之后形成为一个整体的第四电芯基本单元5和第二电芯层叠单元6。通过这种方式，即通过将第四电芯基本单元5预先制造为一个整体的方式，能够减少层叠第二下隔膜51、所述第二电芯层叠单元6以及所述第四电芯基本单元5的时间，有益于提高生产效率。由于预先将第四电芯基本单元5制造为一个整体的步骤与层叠第二下隔膜51、所述第二电芯层叠单元6以及所述第四电芯基本单元5的步骤可以同时进行(在后者中可以使用已经成为一个整体的第四电芯基本单元5)，因此上述减少层叠时间的方式是可行的，并且是有效的。

当然，在上述步骤S2中，所述第二外负极片52和第二上隔膜53在堆叠之前彼此分离，在堆叠时按照顺序依次码放。

结合上述两种实施方式可以看出，本公开提供的层叠式电芯的制备方法的核心构思是，通过制备第一电芯层叠单元3/第二电芯层叠单元6，在具有预定正极片个数的层叠式电芯的制备过程中，能够有效地减少所需的层叠单元数，进而减小所需的堆叠时间。由于步骤S1/S2/S3可以分开且同时进行，因此，极片的堆叠所使用的时间是决定生产一个电芯所使用时间长短的主要因素，例如，假如待生产的电芯中有40片正极片(正极片与负极片数量相同)，当使用本公开提供的方法进行制备时，具体地，可以是在步骤S1中第一电芯层叠单元/第二电芯层叠单元包括两组或四组第一电芯基本单元/第三电芯基本单元，在步骤S2中，则只需要堆叠20个或10个第一电芯层叠单元/第二电芯层叠单元即可，与使用电芯基本单元作为层叠单元进行堆叠的方式相比，使用本公开的制备方法完成这种具有40片正极片的电芯的堆叠所需要的时间仅为其一半甚至四分之一，甚至八分之一。由此可以看出，本公开提供的层叠式电芯的制备方法能够显著减少生产电芯的过程中堆叠所耗用的时间，能够有效地提高生产效率。

此外，在本公开提供的层叠式电芯的制备方法中，由于不再采用传统的卷绕工序，因此，电芯的尺寸，尤其是宽度，不再受到限制，可以做出具有更大尺寸的电芯。

在上述技术方案的基础上，根据本公开的第二方面，提供一种层叠式电芯，所述层叠式电芯使用上述层叠式电芯的制备方法制造而成。

此外，根据本公开的第三方面，提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括电芯，该电芯为上述层叠式电芯。

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种层叠式电芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备第一电芯层叠单元(3)，所述第一电芯层叠单元(3)为由至少两组第一电芯基本单元(1)从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组所述第一电芯基本单元(1)包括从下往上依次堆叠的第一隔膜(11)、第一负极片(12)、第二隔膜(13)和第一正极片(14)；

S2：提供至少两个所述第一电芯层叠单元(3)，所述第一电芯层叠单元(3)从下往上依次堆叠，从最上部的所述第一电芯层叠单元(3)的上方依次往上堆叠有第一下隔膜(21)、第一外负极片(22)和第一上隔膜(23)；

S3：将所述第一电芯层叠单元(3)、第一下隔膜(21)、第一外负极片(22)以及第一上隔膜(23)热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

2.根据权利要求1所述的层叠式电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在堆叠第一电芯基本单元(1)之前，每组所述第一电芯基本单元(1)中的所述第一隔膜(11)、第一负极片(12)、第二隔膜(13)和第一正极片(14)彼此分离；或者，

在所述步骤S1中，在堆叠第一电芯基本单元(1)之前，每组所述第一电芯基本单元(1)中的所述第一隔膜(11)、第一负极片(12)、第二隔膜(13)和第一正极片(14)通过热压复合形成为一个整体。

3.根据权利要求1所述的层叠式电芯的制备方法，其特征在于，

在所述步骤S2中，所述第一下隔膜(21)、第一外负极片(22)和第一上隔膜(23)在堆叠之前彼此分离；

或者，

在所述步骤S2中，所述第一下隔膜(21)、第一外负极片(22)和第一上隔膜(23)在堆叠之前通过热压复合为一个整体，所述整体为第二电芯基本单元(2)，所述步骤S3为：将所述第二电芯基本单元(2)与所述第一电芯层叠单元(3)热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

4.一种层叠式电芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备第二电芯层叠单元(6)，所述第二电芯层叠单元(6)为由至少两组第三电芯基本单元(4)从下往上依次堆叠并通过热压复合而成的整体，每组所述第三电芯基本单元(4)包括从下往上依次堆叠的第二负极片(41)、第三隔膜(42)、第二正极片(43)和第四隔膜(44)；

S2：提供至少两个所述第二电芯层叠单元(6)，所述第二电芯层叠单元(6)从下往上依次堆叠，从最下部的所述第二电芯层叠单元(6)往下堆叠有第二下隔膜(51)，从最上部的所述第二电芯层叠单元(6)的上方往上依次堆叠有第二外负极片(52)和第二上隔膜(53)；

S3：将所述第二下隔膜(51)、所述第二电芯层叠单元(6)、所述第二外负极片(52)以及所述第二上隔膜(53)热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

5.根据权利要求4所述的层叠式电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在堆叠之前，每组所述第三电芯基本单元(4)中的所述第二负极片(41)、第三隔膜(42)、第二正极片(43)和第四隔膜(44)彼此独立；或者，

在所述步骤S1中，在堆叠之前，每组所述第三电芯基本单元(4)中的所述第二负极片(41)、第三隔膜(42)、第二正极片(43)和第四隔膜(44)通过热压复合形成为一个整体。

6.根据权利要求4所述的层叠式电芯的制备方法，其特征在于，

在所述步骤S2中，所述第二外负极片(52)和第二上隔膜(53)在堆叠之前彼此独立；

或者，

在所述步骤S2中，所述第二外负极片(52)和第二上隔膜(53)在堆叠之前通过热压复合为一个整体，所述整体为第四电芯基本单元(5)，所述步骤S3为：将所述第二下隔膜(51)、所述第二电芯层叠单元(6)以及所述第四电芯基本单元(5)热压复合为一个整体，从而获得所述层叠式电芯。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的层叠式电芯的制备方法，其特征在于，在所述层叠式电芯中，相邻的两个极片之间的隔膜的两个表面均涂覆有胶层，位于最上方的隔膜的下表面、位于最下方的隔膜的上表面分别涂覆有胶层。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的层叠式电芯的制备方法，其特征在于，所述外负极片包括外负极片集流体，所述外负极片集流体的至少朝向所述电芯层叠单元的下表面涂覆有外负极片阳极材料。

9.一种层叠式电芯，其特征在于，所述层叠式电芯使用根据权利要求1-8中任意一项所述的层叠式电芯的制备方法制造而成。

10.一种锂离子电池，包括电芯，其特征在于，所述电芯为权利要求9所述的层叠式电芯。