CN111200099A - 一种新型叠片电池及其叠片方法和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型叠片电池，包括：隔膜；第一极片，所述第一极片的一端与隔膜的一端齐平设置；第二极片，与所述第一极片极性相反，所述第二极片的一端与隔膜的另一端齐平设置；其中，所述第一极片和所述第二极片分别设置在隔膜的两边，所述第一极片未与隔膜接触的区域设置有第一绝缘区，所述第二极片未与所述隔膜接触的区域设置有第二绝缘区。相比于现有技术，本发明的叠片电池以首尾交替的方式进行叠片，并在极片中巧妙设置绝缘区域，阻隔了极片之间相互接触的可能，进而避免了因某种原因而导致短路的风险；同时取消了OVERHANG的设置，提高了电池的空间利用率，提升了电池的容量。此外，本发明还提供该电池的叠片方法和制备方法。

Description

一种新型叠片电池及其叠片方法和制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种新型叠片电池及其叠片方法和制备方法。
背景技术
相较于卷绕电池，叠片电池在容量密度、能量密度和适用领域等方面均更占优势。目前的叠片电池主要是采用隔膜包负极、负极包正极的叠片方式，往往负极片的长度大于正极片的长度以产生OVERHANG，通过这种尺寸差的设计，避免锂离子在负极表面析出，形成锂枝晶，实现了正负极间的物理隔离，以解决正负极间短路的问题。但是此种设计仍存在很大的缺陷：
第一，OVERHANG的区域面积难以控制。如果设计面积过小，由于极片数量较多，且正负极片无法对齐，电芯叠片贴胶松动时，大大增加了正负极片错动的几率，则无法有效阻止电池短路的问题；如果设计面积过大，正负极片长度设计相对差偏大，则存在空间利用率低的缺陷，导致电芯的有效面积利用率低。
第二，由于叠片电池至少有十几个小片，每个小片又有四个切面，而切片工艺又是极易产生不良的冲切，大大增加了叠片电池产生极片断面、毛刺的概率，而毛刺又容易刺破隔膜进而导致正负极片短路的问题。
此外，相比于卷绕电池，由于叠片电池需要对极片进行多次分切，极大地降低了叠片电池的生产效率，增加了企业的生产成本。
有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的之一在于：通过提供一种新型叠片电池，解决目前叠片电池存在空间利用率低、易短路的问题，本发明的叠片电池，大大降低了正负极片接触短路的风险，同时消除了OVERHANG，提高了电池的空间利用率，提升了电池的容量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型叠片电池，包括：
隔膜；
第一极片，所述第一极片的一端与所述隔膜的一端齐平设置；
第二极片，与所述第一极片极性相反，所述第二极片的一端与所述隔膜的另一端齐平设置；
其中，所述第一极片和所述第二极片分别设置在所述隔膜的两边，所述第一极片未与所述隔膜接触的区域设置有第一绝缘区，所述第二极片未与所述隔膜接触的区域设置有第二绝缘区。
本发明将第一极片和第二极片以隔膜为中心设置成首尾交替式叠片，同时第一极片和第二极片均预留出未与隔膜相接触的区域，设置成绝缘区，当电池受损松动时，即使第一极片和第二极片因某种原因而导致相互错开，极片的活性物质区域外移以致未被隔膜覆盖，但由于绝缘区的巧妙设置，阻隔了极片之间相互接触的可能，进而避免了因某种原因而导致短路的风险。此外，由于绝缘区阻隔的存在，此种首尾交替式叠片并不用设置OVERHANG区域，虽然相邻极片之间仍存在一定的空间，但是由于均是绝缘区，对于电池的能量密度并未起到影响，极片中的活性物质层均已被隔膜所覆盖，因此，相比于现有的叠片电池，整体上来看是消除了未被利用的活性物质层，提高了电池的空间利用率，提升了电池的容量。
优选的，所述第一绝缘区延伸至与所述隔膜相接触，所述第二绝缘区延伸与所述隔膜相接触。在被隔膜覆盖的区域增加绝缘区的设置，可以大大降低活性物质被外移出的隔膜未覆盖区域的概率，进一步降低电池短路的风险，保证电池在使用过程，极片的活性物质区域一直都可以被隔膜所覆盖。
优选的，所述第一绝缘区延伸至与所述隔膜相接触的区域的长度为0.01～3mm，所述第二绝缘区延伸至与所述隔膜相接触的区域的长度为0.01～3mm。更优选的，绝缘区延伸的长度为1～3mm，具体的延伸长度可以根据电池的大小和容量等方面综合考虑。
优选的，所述第一极片与所述隔膜相齐平的一端设置有第三绝缘区。第三绝缘区优选的设置在端部，其宽度与极片的宽度保持一致，以完整覆盖第一极片。这样，即使第一极片因某种原因松动而错开，由于第三绝缘区的存在，第一极片外移的部分也不会超出第三绝缘区的面积，即活性物质并不会外移出隔膜，更进一步降低了极片发生短路的风险。第三绝缘区长度的设置可根据实际电池的大小、容量等方面综合确定，一般地，长度可以为0.5～3mm。
优选的，所述第二极片与所述隔膜相齐平的一端设置有第四绝缘区。第四绝缘区优选的设置在端部，其宽度与极片的宽度保持一致，以完整覆盖第二极片。同样地，第四绝缘区的设置也可以进一步降低极片发生短路的风险。第四绝缘区长度的设置可根据实际电池的大小、容量等方面综合确定，一般地，长度可以为0.5～3mm。
优选的，所述第一极片与所述第二极片均设置有用于连接极耳的光箔区。此外，可保持第一极片的光箔区与第二极片的光箔区错开设置，错开设置可以保证一极片的光箔区与另一极片的绝缘区相对应，避免了短路的可能。
优选的，所述第一极片的光箔区在垂直方向保持一致；所述第二极片的光箔区在垂直方向保持一致。
优选的，新型叠片电池还包括胶带，用于固定叠片好的裸电芯。
本发明的目的之二在于，提供一种新型叠片电池的叠片方法，包括以下步骤：
S1，在第一极片的一端设置第一绝缘区，在第二极片的一端设置第二绝缘区；
S2，以隔膜为中心，将所述第一极片和所述第二极片分别设置在所述隔膜的两边，所述第一极片的另一端与所述隔膜的一端齐平设置，所述第二极片的另一端与所述隔膜的另一端齐平设置；
S3，重复步骤S2，完成新型叠片电池的叠片。
该叠片方法对第一极片和第二极片采用首尾交替方式进行叠片，通过此种叠片设计，相比于现有的叠片技术，消除了隔膜与极片、极片与极片之间存在的OVERHANG，从而提升了极片对电芯的有效占比，实现了容量的提高。同时，利用绝缘区的设置，大大降低了电池发生短路的风险，保证了电池的稳定使用。
优选的，S1步骤中，还包括在所述第一极片的另一端设置第三绝缘区，在所述第二极片的另一端设置第四绝缘区。
本发明的目的之三在于，提供一种新型叠片电池的制备方法，包括上述任一项所述的叠片方法。
优选的，该电池的制备方法还包括对所述第一极片和所述第二极片的切割工序。由于本发明采用极片首尾交替的方式进行叠片，且极片均预留一部分区域未与隔膜接触，同时在极片的端部设置有绝缘区，因此，相比于现有的叠片电池，本电池的极片与极片之间、极片与隔膜之间未完全对应，也就不需要保持极片大小完全一致，只需要将极片切割成一定的大小即可。也就是说，本发明的极片切割工序省略了定模步骤，将传统的模切工序变成了切割工序，由于此前的定模步骤繁杂且占时长，通过省略该步骤，将极片的模切效率提升至50％以上，从而整体上提升电池的制备时间，为叠片电池的大批量应用提供了可能。
本发明的有益效果在于：
1)本发明提供了一种新型叠片电池，包括：隔膜；第一极片，所述第一极片的一端与所述隔膜的一端齐平设置；第二极片，与所述第一极片极性相反，所述第二极片的一端与所述隔膜的另一端齐平设置；其中，所述第一极片和所述第二极片分别设置在所述隔膜的两边，所述第一极片未与所述隔膜接触的区域设置有第一绝缘区，所述第二极片未与所述隔膜接触的区域设置有第二绝缘区。相比于现有技术，本发明的叠片电池以首尾交替的方式进行叠片，并在极片中设置绝缘区域，当电池受损松动时，即使第一极片和第二极片因某种原因而导致相互错开，极片的活性物质区域外移以致未被隔膜覆盖，但由于绝缘区的巧妙设置，阻隔了极片之间相互接触的可能，进而避免了因某种原因而导致短路的风险。此外，由于绝缘区阻隔的存在，此种首尾交替式叠片并不用设置OVERHANG区域，虽然相邻极片之间仍存在一定的空间，但是由于均是绝缘区，对于电池的能量密度并未起到影响，极片中的活性物质层均已被隔膜所覆盖，因此，本发明的叠片电池从整体上来看是消除了未被利用的活性物质层，提高了电池的空间利用率，提升了电池的容量。
2)本发明还提供了该叠片电池的叠片方法，通过该叠片方法，将传统的模切工序变成了切割工序，省略了其中的定模步骤，从而将极片的模切效率提升至50％以上，整体上提升了电池的制备时间，为叠片电池的大批量应用提供了可能。
附图说明
图1为本发明叠片电池的结构示意图。
图2为本发明叠片电池的平面结构示意图之一。
图3为本发明叠片电池的平面结构示意图之二。
图4为本发明叠片电池的平面结构示意图之三。
图中：1-第一极片；11-第一绝缘区；12-第三绝缘区；2-第二极片；21-第二绝缘区；22-第四绝缘区；3-隔膜。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1～4所示，一种新型叠片电池，包括：
隔膜3；
第一极片1，所述第一极片1的一端与隔膜3的一端齐平设置；
第二极片2，与所述第一极片1极性相反，所述第二极片2的一端与所述隔膜3的另一端齐平设置；
其中，所述第一极片1和所述第二极片2分别设置在所述隔膜3的两边，所述第一极片1未与所述隔膜3接触的区域为第一绝缘区11，所述第二极片2未与所述隔膜3接触的区域为第二绝缘区21。
此外，所述第一极片1与所述第二极片2均设置有用于连接极耳的光箔区(图中未画出)，所述第一极片1的光箔区与所述第二极片2的光箔区错开设置，所述第一极片1的光箔区在垂直方向保持一致；所述第二极片2的光箔区在垂直方向保持一致。光箔区设置在极片的端部位置，可以预先预留一部分光箔区用于极耳的连接，然后再对光箔区附近区域进行定点定面的绝缘处理，以得到第一绝缘区11和第二绝缘区21。此外，新型叠片电池还包括胶带，用于固定叠片好的裸电芯。
进一步地，第一绝缘区11延伸至与隔膜3相接触，第二绝缘区21延伸与隔膜3相接触，第一绝缘区11延伸至与隔膜3相接触的区域的长度为0.01～3mm，第二绝缘区21延伸至与隔膜3相接触的区域的长度为0.01～3mm。在被隔膜3覆盖的区域增加绝缘区的设置，可以大大降低活性物质被外移出的隔膜3未覆盖区域的概率，进一步降低电池短路的风险，保证电池在使用过程，极片的活性物质区域一直都可以被隔膜3所覆盖。具体的延伸长度可以根据电池的大小和容量等方面综合考虑。
更进一步地，第一极片1与隔膜3相齐平的一端还设置有第三绝缘区12；第二极片2与隔膜3相齐平的一端设置有第四绝缘区22；第三绝缘区12优选设置在端部，其宽度与极片的宽度保持一致，以完整覆盖第一极片1；第四绝缘区22同样地优选设置在端部，其宽度与极片的宽度保持一致，以完整覆盖第二极片2。这样，即使第一极片1和第二极片2因某种原因松动而错开，由于第三绝缘区12和第四绝缘区22的存在，第一极片1外移的部分也不会超出第三绝缘区12的面积，同样地，第二极片2外移的部分也不会超出第四绝缘区22，即活性物质并不会外移出隔膜，更进一步降低了极片发生短路的风险。再即使因为剧烈松动导致活性物质层外移出隔膜，由于首尾交替的叠片方式，极片松动错开的部分对应的是另一极片的绝缘区，保证了电池即使发生剧烈松动也不会出现短路的情况。绝缘区的具体长度设置可根据实际电池的大小、容量等方面综合确定，一般地，长度可以为0.5～3mm。
具体的，第一极片1为正极片，第二极片2为负极片，第一绝缘区11延伸至与隔膜3相接触的区域的长度为1mm，第二绝缘区12延伸至与隔膜3相接触的区域的长度为1mm，第三绝缘区12的长度为1mm，第四绝缘区22的长度为1mm。
实施例2
一种新型叠片电池的叠片方法，包括以下步骤：
S1，在第一极片1的一端设置第一绝缘区11，在第二极片2的一端设置第二绝缘区21；预留一部分用于焊接极耳的光箔区后，再对光箔区附近的其他区域做定点定面的绝缘处理，以完成第一绝缘区11和第二绝缘区21的设置，应保证第一极片1的光箔区在垂直方向保持一致，第二极片2的光箔区在垂直方向保持一致；可以将第一极片1的光箔区和第二极片2的光箔区错开设置，保证一极片的光箔区与另一极片的绝缘区相对应设置；此外，还包括在第一极片1的另一端设置第三绝缘区12，在第二极片2的另一端设置第四绝缘区22；其中，绝缘区的设置可在极片涂布时就进行绝缘处理，可在涂布机的两侧新增绝缘区涂抹设备，也可之后再利用绝缘区涂布设备进行处理；
S2，以隔膜3为中心，将第一极片1和第二极片2分别设置在隔膜3的两边，第一极片1的另一端与隔膜3的一端齐平设置，第二极片2的另一端与隔膜3的另一端齐平设置，也就是将其设置成首尾交替式叠片；即设置有第三绝缘区12的一端与隔膜3的一端齐平设置，设置有第四绝缘区22的一端与隔膜3的另一端齐平设置；
S3，重复步骤S2，完成新型叠片电池的叠片。
具体的，第一极片1为正极片，第二极片2为负极片，在叠片时，先放置隔膜3，将负极片放置在隔膜3上端保持负极片的一端与隔膜3的一端齐平，然后将隔膜3回拉覆盖负极片，同样地，之后将正极片放置在隔膜3的另一侧，保持正极片的一端与隔膜3的另一端齐平，应注意，第一绝缘区11和第二绝缘区21均应延伸一部分被隔膜覆盖，如此实现一个循环步骤，重复该循环至叠片完成；完成叠片后，使用绿胶粘贴，对叠片好的裸电芯进行定性、紧固。
实施例3
一种新型叠片电池的制备方法，包括实施例2中所述的叠片方法。此外，该电池的制备方法还包括对第一极片1和第二极片2的切割工序。先将极片分别切割成一定大小的小极片，对于小单元极片的长度无需做严苛的要求，只需保证小极片的宽度相对应即可，缩短极片的切割时间。此种切割方式主要是得益于本发明采用的是极片首尾交替的方式进行叠片，本电池的极片与极片之间、极片与隔膜之间未完全对应，也就不需要保持极片大小完全一致，只需要将极片切割成一定的大小即可。也就是说，本发明的极片切割工序省略了定模步骤，将传统的模切工序变成了切割工序，由于此前的定模步骤繁杂且占时长，通过省略该步骤，将极片的模切效率提升至50％以上，从而整体上提升电池的制备时间，为叠片电池的大批量应用提供了可能。
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能够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述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种新型叠片电池，其特征在于，包括：
隔膜；
第一极片，所述第一极片的一端与所述隔膜的一端齐平设置；
第二极片，与所述第一极片极性相反，所述第二极片的一端与所述隔膜的另一端齐平设置；
其中，所述第一极片和所述第二极片分别设置在所述隔膜的两边，所述第一极片未与所述隔膜接触的区域设置有第一绝缘区，所述第二极片未与所述隔膜接触的区域设置有第二绝缘区。
2.根据权利要求1所述的新型叠片电池，其特征在于，所述第一绝缘区延伸至与所述隔膜相接触，所述第二绝缘区延伸与所述隔膜相接触。
3.根据权利要求2所述的新型叠片电池，其特征在于，所述第一绝缘区延伸至与所述隔膜相接触的区域的长度为0.01～3mm；所述第二绝缘区延伸至与所述隔膜相接触的区域的长度为0.01～3mm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的新型叠片电池，其特征在于，所述第一极片与所述隔膜相齐平的一端设置有第三绝缘区。
5.根据权利要求1～3任一项所述的新型叠片电池，其特征在于，所述第二极片与所述隔膜相齐平的一端设置有第四绝缘区。
6.根据权利要求1所述的新型叠片电池，其特征在于，所述第一极片与所述第二极片均设置有用于连接极耳的光箔区。
7.一种新型叠片电池的叠片方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在第一极片的一端设置第一绝缘区，在第二极片的一端设置第二绝缘区；
S2，以隔膜为中心，将所述第一极片和所述第二极片分别设置在所述隔膜的两边，所述第一极片的另一端与所述隔膜的一端齐平设置，所述第二极片的另一端与所述隔膜的另一端齐平设置；
S3，重复步骤S2，完成新型叠片电池的叠片。
8.根据权利要求7的新型叠片电池的叠片方法，其特征在于，S1步骤中，还包括在所述第一极片的另一端设置第三绝缘区，在所述第二极片的另一端设置第四绝缘区。
9.一种新型叠片电池的制备方法，其特征在于，包括权利要求7或8所述的叠片方法。
10.根据权利要求9所述的新型叠片电池的制备方法，其特征在于，还包括对所述第一极片和所述第二极片的切割工序。
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