CN109346779A - 电芯主体及其制备方法、超薄电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，公开了一种电芯主体及其制备方法、超薄电池及其制备方法。该电芯主体包括三层结构的电芯主体或二层结构的电芯主体；三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片、正极极片及负极极片，二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片和正极极片；正极极片和负极极片中的一种为袋装结构，且负极极片仅单面设置有极性浆料涂层。超薄电池包括上述的电芯主体。极片单面涂覆极性浆料，且不进行辊压，在更易实现批量化生产的基础下，有效减小了极片的厚度，从而减小电芯主体和超薄电池的厚度，同时因省去了辊压步骤，简化了制作工步，缩短了制作周期，节省了原材料，降低了生产成本。

Description

电芯主体及其制备方法、超薄电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电芯主体及其制备方法、超薄电池及其制备方法。

背景技术

随着穿戴及便携式智能电子产品的飞速发展，人们对于电池尺寸及成本提出了更多的要求。其中，超薄化是电池一个重要的发展方向，可广泛应用于穿戴类及智能卡片。目前市场已对电池厚度、制造成本有了更多的要求，对电池的厚度需求已在0.5mm以下。

现有的叠片结构二次锂离子电池中的负极极片均采用在负极集流体双面涂布极性浆料的方式，涂覆完成后，正极极片和负极极片经辊压后冲片，再以负极/正极/负极……负极的结构叠加N层(N＞3)制成锂电池。

由以上方法制成的电芯厚度一般较厚，很难达到0.5mm以下的厚度要求；且由于结构局限性，叠片电池的最外层负极极片实际只有与正极极片的贴合面发挥效应，另一面作用甚微甚至会发生其他化学反应而影响电芯性能。

就以上现有技术中的制备方法来说，正负极片均需要双面涂布后再辊压，过程步骤繁多、复杂，设备要求多，生产效率不高，设备及人工成本增加；且极片双面涂覆造成材料浪费，材料成本增加。

因此，亟需设计一种电芯主体及其制备方法、超薄电池及其制备方法，以解决现有技术中的上述电池厚度大、制备方法复杂及成本高的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种电芯主体，该电芯主体中的极片厚度较小，电芯厚度较小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电芯主体，包括三层结构的电芯主体或二层结构的电芯主体；所述三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片、正极极片及负极极片，所述二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片和正极极片；所述正极极片和所述负极极片中的一种为袋装结构，且所述负极极片仅单面设置有极性浆料涂层。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的所述负极极片、袋装正极极片及所述负极极片，所述袋装正极极片双面设置有极性浆料涂层。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的袋装负极极片、所述正极极片及袋装负极极片，所述正极极片双面设置有所述极性浆料涂层。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的袋装负极极片和所述正极极片，所述正极极片单面设置有极性浆料涂层。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的所述负极极片和袋装正极极片，所述袋装正极极片单面设置有所述极性浆料涂层。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述正极极片包括设有所述极性浆料涂层的正极主极片和正极引出端子，所述正极引出端子上无所述极性浆料涂层；所述负极极片包括负极主极片和负极引出端子，所述负极主极片的单面设置有所述极性浆料涂层，所述负极引出端子上无所述极性浆料涂层。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述袋装正极极片包括所述正极极片和热封在所述正极极片周围的隔膜。

作为上述电芯主体的优选技术方案，所述袋装负极极片包括所述负极极片和热封在所述负极极片周围的隔膜。

本发明的第二目的在于提供一种超薄电池，该超薄电池中的电芯厚度较小，电池厚度较小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超薄电池，包括上述的电芯主体。

本发明的第三目的在于提供一种电芯主体的制备方法，该制备方法工步简单，制作周期短，节省原材料，降低成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电芯主体的制备方法，包括如下步骤：

提供单面或双面涂覆有极性浆料的正极卷料和单面涂覆有极性浆料的负极卷料；

对双面涂覆有极性浆料的所述正极卷料进行辊压；

对所述正极卷料和所述负极卷料进行裁片，制得正极极片和负极极片；

将所述正极极片或所述负极极片制袋包装，制得袋装正极极片或袋装负极极片；

将所述负极极片、所述正极极片及所述负极极片层叠并胶装制得三层结构的电芯主体，或将所述负极极片和所述正极极片层叠并胶装制得二层结构的电芯主体；所述正极极片和所述负极极片中的一种为袋装结构。

作为上述电芯主体的制备方法的优选技术方案，提供单面或双面涂覆有极性浆料的所述正极卷料的步骤包括，在正极集流体的单面或双面以间隙涂覆法或连续涂覆法涂覆所述极性浆料；提供单面涂覆有极性浆料的所述负极卷料的步骤包括，在负极集流体的单面以间隙涂覆法或连续涂覆法涂覆所述极性浆料。

作为上述电芯主体的制备方法的优选技术方案，所述三层结构的电芯主体中的所述正极极片或所述袋装正极极片的双面涂覆有所述极性浆料，所述二层结构的电芯主体中的所述正极极片或所述袋装正极极片的单面涂覆有所述极性浆料。

作为上述电芯主体的制备方法的优选技术方案，制得所述三层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述负极极片、所述袋装正极极片及所述负极极片层叠。

作为上述电芯主体的制备方法的优选技术方案，制得所述三层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述袋装负极极片、所述正极极片及所述袋装负极极片层叠。

作为上述电芯主体的制备方法的优选技术方案，制得所述二层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述袋装负极极片和所述正极极片层叠。

作为上述电芯主体的制备方法的优选技术方案，制得所述二层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述负极极片和所述袋装正极极片层叠。

本发明的第四目的在于提供一种超薄电池的制备方法，该制备方法工步简单，制作周期短，节省原材料，降低成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超薄电池的制备方法，在制备上述的电芯主体之后，对所述电芯主体进行极耳点焊，随后进行封装及后段工序。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

本发明提供的电芯主体及超薄电池，极片单面涂覆极性浆料，且不进行辊压，在更易实现批量化生产的基础下，有效减小了极片的厚度，从而减小电芯主体和超薄电池的厚度，同时其制备方法因省去了辊压步骤，而简化了制作工步，缩短了制作周期，节省了原材料，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的以间隙涂覆法制得的正极卷料的侧视图；

图2是本发明实施例提供的以连续涂覆法制得的正极卷料的侧视图；

图3是本发明实施例提供的以连续涂覆法制得的正极卷料的主视图；

图4是本发明实施例提供的冲切刀模的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的正极极片的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的负极极片的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的袋装极片的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的三层结构的电芯主体的层叠结构示意图；

图9是本发明实施例提供的二层结构的电芯主体的层叠结构示意图；

图10是本发明实施例提供的电芯主体的成品图。

图中：

1-正极极片；2-负极极片；3-袋装正极极片；4-袋装负极极片；5-正极集流体；6-极性浆料；7-冲切刀模；8-上隔膜；9-下隔膜；10-胶纸；

101-正极主极片；102-正极引出端子；

201-负极主极片；202-负极引出端子；

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

实施例一

本实施例提供了一种电芯主体的制备方法，包括如下步骤：

提供单面或双面涂覆有极性浆料6的正极卷料和单面涂覆有极性浆料6的负极卷料；

对正极卷料和负极卷料进行裁片，制得正极极片1和负极极片2；

将正极极片1或负极极片2制袋包装，制得袋装正极极片3或袋装负极极片4；

将负极极片2、正极极片1及负极极片2层叠并胶装制得三层结构的电芯主体，或将负极极片2和正极极片1层叠并胶装制得二层结构的电芯主体；正极极片1和负极极片2中的一种为袋装结构。

具体而言，提供单面或双面涂覆有极性浆料6的正极卷料的步骤包括，在正极集流体5的单面或双面涂覆极性浆料6；提供单面涂覆有极性浆料6的负极卷料的步骤包括，在负极集流体的单面涂覆极性浆料6。

更进一步地，在本实施例中，极性浆料6由正负极活性物质及导电剂、粘结剂、溶剂等按特定配比进行混料制成。以间隙涂覆法或连续涂覆法在正极集流体5的单面或双面涂覆极性浆料6制成正极卷料。其中，如图1所示，间隙涂覆法的间隙处空箔为预留的极耳位(图1中圆圈标记处)，如图2和图3所示，连续涂覆法(连续涂一条或一条以上)中，涂覆有极性浆料6的两侧的空箔处为预留的极耳位(图3中圆圈标记处)。需要说明的是，双面涂覆时，极性浆料涂层应重合，错位规格小于等于0.5mm。负极卷料由相同的涂覆方式在负极集流体的单面涂覆极性浆料6制成。

在裁片之前还包括辊压工艺，具体为对双面涂覆有极性浆料6的正极卷料进行辊压(单面涂覆的正极卷料不辊压)，单面涂覆的负极卷料不辊压。

如图4所示，对辊压完成的卷料进行裁片、分条处理，制得极片。具体的，由冲切刀模7在卷料上切出片状极片，冲切刀模7根据涂覆尺寸大小做成一模或多模，图4为多模结构。制成极片结构见图5和图6，其中，正极极片1包括正极主极片101和正极引出端子102，正极主极片101的单面或双面涂覆有极性浆料6，正极引出端子102上无极性浆料6；负极极片2包括负极主极片201和负极引出端子202，负极主极片201的单面涂覆有极性浆料6，负极引出端子202上无极性浆料6。可以理解的是，正极引出端子102和负极引出端子202均由上述的涂覆步骤中预留的极耳位冲切成型。

制袋包装时，将极片以制袋工艺制成隔膜袋包覆极片的结构，被隔膜包覆的极片可以是负极极片2也可以是正极极片1。参照图7，具体方法如下：①使用上隔膜8和下隔膜9对齐重叠放置；②在两层隔膜间放置极片(以正极极片1为例)；③使用热切模具对准极片的轮廓冲压，使隔膜热熔合；④使用冲切模具冲出已制袋完成的极片结构，获得袋装极片，引出端子要伸出隔膜。需要说明的是，一个电芯中只要同一种极性的极片制袋即可。

极片制袋完成后，进行电芯主体的制作。电芯主体可以为三层结构或二层结构。如图8所示，在上述三层结构的电芯主体中，正极极片1或袋装正极极片3的双面涂覆有极性浆料6，如图9所示，二层结构的电芯主体中的正极极片1或袋装正极极片3的单面涂覆有极性浆料6。无论是三层结构还是二层结构，正极极片1和负极极片2的料区应该对应贴合。

在本实施例中，制得三层结构的电芯主体的叠片方式包括：将负极极片2、袋装正极极片3及负极极片2层叠，或将袋装负极极片4、正极极片1及袋装负极极片4层叠。制得二层结构的电芯主体的叠片方式包括：将袋装负极极片4和正极极片1层叠，或将负极极片2和袋装正极极片3层叠。

叠片完成后，如图10所示，以胶纸10固定，胶纸10位于电芯上下两端，胶纸10将正极主极片101和负极主极片201固定在一起，制得电芯主体。

本实施例还提供了一种超薄电池的制备方法，该制备方法工步简单，制作周期短，节省原材料，降低成本。

该超薄电池的制备方法，在制备上述的电芯主体之后，对电芯主体进行极耳点焊，随后进行封装及后段工序。

具体的，在正极引出端子102和负极引出端子202上焊接相应规格带极耳胶的铝/镍极耳，裁去多余部分，并做好胶纸10黏贴防护，以防金属毛刺刺穿包装膜；按正常封装工艺将制成的裸电芯与铝塑膜热封；按正常工艺流程将电芯注液、化成、成型、分容后制作为超薄电池。

相较于现有技术中电池的极片需要双面涂布后再辊压而言，本实施例提供了一种新的极片涂布及辊压方法，负极极片2和部分正极极片1单面涂布且不辊压，节省了原材料，在更易实现批量化生产的基础下，减小了极片的厚度，因单面涂布的极片不需进行辊压步骤而简化了制作工步，缩短了制作周期，节省成本。

实施例二

本实施例提供一种电芯主体及超薄电池，分别由实施例一提供的制备方法制得。

本实施例提供的电芯主体，包括三层结构的电芯主体或二层结构的电芯主体。三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片2、袋装正极极片3及负极极片2，或层叠且固定在一起的袋装负极极片4、正极极片1及袋装负极极片4。其中，袋装正极极片3和正极极片1均为双面设置极性浆料涂层。

二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的袋装负极极片4和正极极片1，或层叠且固定在一起的负极极片2和袋装正极极片3。其中，袋装正极极片3和正极极片1均为单面设置极性浆料涂层。

无论是三层结构的电芯主体还是二层结构的电芯主体，其中的负极极片2和袋装负极极片4均为单面设置极性浆料涂层。

正极极片1和负极极片2均包括主极片和引出端子，引出端子连接在主极片的一端，主极片上(单面或双面)设置有极性浆料涂层，引出端子上无极性浆料涂层。

袋装极片包括极片和热封在极片两侧面的隔膜，引出端子伸出隔膜，其制袋方式同实施例一所述，此处不再赘述。

本实施例提供的电芯主体，在叠片结构中采用了单面设置极性浆料涂层的极片结构，可有效减小电芯厚度，经数据表明，其厚度可达0.3mm以下。

本实施例提供的超薄电池，包括上述的电芯主体，该超薄电池的厚度相较于现有技术中的电池厚度显著减小。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种电芯主体，其特征在于，包括三层结构的电芯主体或二层结构的电芯主体；所述三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片(2)、正极极片(1)及负极极片(2)，所述二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的负极极片(2)和正极极片(1)；所述正极极片(1)和所述负极极片(2)中的一种为袋装结构，且所述负极极片(2)仅单面设置有极性浆料涂层。

2.根据权利要求1所述的电芯主体，其特征在于，所述三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的所述负极极片(2)、袋装正极极片(3)及所述负极极片(2)，所述袋装正极极片(3)双面设置有极性浆料涂层。

3.根据权利要求1所述的电芯主体，其特征在于，所述三层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的袋装负极极片(4)、所述正极极片(1)及袋装负极极片(4)，所述正极极片(1)双面设置有所述极性浆料涂层。

4.根据权利要求1所述的电芯主体，其特征在于，所述二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的袋装负极极片(4)和所述正极极片(1)，所述正极极片(1)单面设置有极性浆料涂层。

5.根据权利要求1所述的电芯主体，其特征在于，所述二层结构的电芯主体包括层叠且固定在一起的所述负极极片(2)和袋装正极极片(3)，所述袋装正极极片(3)单面设置有所述极性浆料涂层。

6.根据权利要求1所述的电芯主体，其特征在于，所述正极极片(1)包括设有所述极性浆料涂层的正极主极片(101)和正极引出端子(102)，所述正极引出端子(102)上无所述极性浆料涂层；所述负极极片(2)包括负极主极片(201)和负极引出端子(202)，所述负极主极片(201)的单面设置有所述极性浆料涂层，所述负极引出端子(202)上无所述极性浆料涂层。

7.根据权利要求2或5所述的电芯主体，其特征在于，所述袋装正极极片(3)包括所述正极极片(1)和热封在所述正极极片(1)周围的隔膜。

8.根据权利要求3或4所述的电芯主体，其特征在于，所述袋装负极极片(4)包括所述负极极片(2)和热封在所述负极极片(2)周围的隔膜。

9.一种超薄电池，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电芯主体。

10.一种电芯主体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供单面或双面涂覆有极性浆料(6)的正极卷料和单面涂覆有极性浆料(6)的负极卷料；

对所述正极卷料和所述负极卷料进行裁片，制得正极极片(1)和负极极片(2)；

将所述正极极片(1)或所述负极极片(2)制袋包装，制得袋装正极极片(3)或袋装负极极片(4)；

将所述负极极片(2)、所述正极极片(1)及所述负极极片(2)层叠并胶装制得三层结构的电芯主体，或将所述负极极片(2)和所述正极极片(1)层叠并胶装制得二层结构的电芯主体；所述正极极片(1)和所述负极极片(2)中的一种为袋装结构。

11.根据权利要求10所述的电芯主体的制备方法，其特征在于，提供单面或双面涂覆有极性浆料(6)的所述正极卷料的步骤包括，在正极集流体(5)的单面或双面以间隙涂覆法或连续涂覆法涂覆所述极性浆料(6)；提供单面涂覆有极性浆料(6)的所述负极卷料的步骤包括，在负极集流体的单面以间隙涂覆法或连续涂覆法涂覆所述极性浆料(6)。

12.根据权利要求10所述的电芯主体的制备方法，其特征在于，所述三层结构的电芯主体中的所述正极极片(1)或所述袋装正极极片(3)的双面涂覆有所述极性浆料(6)，所述二层结构的电芯主体中的所述正极极片(1)或所述袋装正极极片(3)的单面涂覆有所述极性浆料(6)。

13.根据权利要求12所述的电芯主体的制备方法，其特征在于，制得所述三层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述负极极片(2)、所述袋装正极极片(3)及所述负极极片(2)层叠。

14.根据权利要求12所述的电芯主体的制备方法，其特征在于，制得所述三层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述袋装负极极片(4)、所述正极极片(1)及所述袋装负极极片(4)层叠。

15.根据权利要求12所述的电芯主体的制备方法，其特征在于，制得所述二层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述袋装负极极片(4)和所述正极极片(1)层叠。

16.根据权利要求12所述的电芯主体的制备方法，其特征在于，制得所述二层结构的电芯主体的叠片方式包括，将所述负极极片(2)和所述袋装正极极片(3)层叠。

17.一种超薄电池的制备方法，其特征在于，在制备权利要求1-8任一所述的电芯主体之后，对所述电芯主体进行极耳点焊，随后进行封装及后段工序。