CN112448015A - 异形锂离子电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异形锂离子电池及其制备方法，异形锂离子电池包括蝴蝶形的壳体、设置在所述壳体内的蝴蝶形的电芯；所述电芯包括相叠合的至少一个正极片和至少两个负极片、多个叠设在所述正极片和负极片之间以及电芯相对两侧的隔膜片；所述正极片、负极片和隔膜片均为蝴蝶形。本发明的异形锂离子电池，整体为异形设置(蝴蝶形)，为定制化的电子产品提供性能好、外观具有独特个性的电池，提高电子产品的空间利用率。制作流程简单通畅。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种异形锂离子电池及其制备方法。
背景技术
近此年来，随着电池技术的发展，锂离子电池因其具有放电电流大、稳定性好、安全性好、容量大等特点广泛应用于数码产品、电动工具和动力玩具等领域中，给我们的生活带来了极大的方便。
随着人们的生活水平的提高，个性化的电子产品层出不穷，如腕式手机、腕工手表、腕式测压仪等等。由于上述个性化电子产品在各方面的广泛应用，对电池的形状的要求不再只局限于传统的方块形状，因此传统的方块形状的电池并不满足于个性化电子产品中的异形装配空间。
另外，对应不同形状的电池，电池极片的形状也变得多种多样，而异形锂离子电池的极耳焊接和位置设定一直是业界的难题，由于异形锂离子电池中的极片形状和大小的特殊性，给实际操作也带来了一定的因难。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用于个性化电子产品的异形锂离子电池及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种异形锂离子电池，包括蝴蝶形的壳体、设置在所述壳体内的蝴蝶形的电芯；
所述电芯包括相叠合的至少一个正极片和至少两个负极片、多个叠设在所述正极片和负极片之间以及电芯相对两侧的隔膜片；所述正极片、负极片和隔膜片均为蝴蝶形。
优选地，所述电芯还包括连接在所述正极片上的正极耳、连接在所述负极片上的有负极耳；
所述正极耳和负极耳相间隔位于所述电芯一端上并伸出所述壳体。
优选地，所述正极片的一端上设有第一空箔区，所述正极耳连接在所述第一空箔区上；所述负极片的一端上设有第二空箔区，所述负极耳连接在所述第二空箔区上。
优选地，所述隔膜片的外周尺寸大于所述负极片和/或正极片的外周尺寸。
优选地，多个所述隔膜片相互独立；或者，多个所述隔膜片依次连接。
优选地，所述壳体包括两个蝴蝶形的壳壁，至少一壳壁设有用于容置所述电芯的蝴蝶形的凹槽；两个所述壳壁相对配合连接形成所述壳体。
优选地，所述异形锂离子电池还包括注入在所述壳体内的电解液。
本发明还提供一种异形锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别通过冲压获得蝴蝶形的正极片、负极片和隔膜片；
S2、将所述正极片、负极片和隔膜片叠合形成电芯；
S3、在铝塑膜上冲压出蝴蝶形的壳体；
S4、将所述电芯放入所述壳体中并对所述壳体外围进行顶封和侧封，使所述壳体留有一侧边开放形成开口；
S5、高温烘烤，通过所述开口往所述壳体注液后一封，将所述开口封合，陈化，获得异形锂离子电池半成品；
S6、对异形锂离子电池半成品预充电、除气，沿着所述壳体的蝴蝶形外周进行二封；
S7、沿着二封形成的封合线切除壳体周围的铝塑膜，获得异形锂离子电池。
优选地，步骤S2还包括在正极片上焊接正极耳，在负极片上焊接负极耳；在正极耳和正极片的连接处、负极耳和负极片的连接处贴高温胶；
在步骤S4中，所述正极耳和负极耳伸出所述壳体；顶封时，所述正极耳和负极耳上的极耳胶处于顶封的封合处。
优选地，步骤S3中，分别在两个铝塑膜上冲压出蝴蝶形的壳壁，至少一个壳壁具有蝴蝶形的凹槽；步骤S4中，将所述电芯放入一个所述壳壁的凹槽内，将两个壳壁相对配合形成一个壳体，将电芯包覆其中；或者，
步骤S3中，在一个铝塑膜上冲压出两个对称设置的蝴蝶形的壳壁，至少一个壳壁具有蝴蝶形的凹槽；步骤S4中，将两个壳壁沿对称线对折，将电芯放入两个壳壁之间，两个壳壁相对配合形成一个壳体，将电芯包覆其中。
优选地，步骤S3中，根据壳体的形状在铝塑膜上冲压出一个蝴蝶形的壳壁，壳壁具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯；所述壳壁位于所述铝塑膜的一端上；步骤S4中，将所述电芯放入所述壳壁的凹槽内，将所述铝塑膜进行对折，使所述铝塑膜的另一端覆合到所述壳壁上封闭凹槽，将所述电芯包覆其中；
或者，步骤S3中，根据壳体的形状在铝塑膜上冲压出一个蝴蝶形的壳壁，所述壳壁具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯；步骤S4中，采用另一铝塑膜覆合到所述壳壁上封闭凹槽，将所述电芯包覆其中。
本发明的异形锂离子电池，整体为异形设置(蝴蝶形)，为定制化的电子产品提供性能好、外观具有独特个性的电池，提高电子产品的空间利用率。制作流程简单通畅。
另外，通过在极片上设置空箔区用于极耳的焊接，简化极耳的位置设定及焊接难度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的异形锂离子电池的结构示意图；
图2是图1所示异形锂离子电池的电芯结构示意图；
图3是图2所示电芯中正极片的结构示意图；
图4是图2所示电芯的负极片的结构示意图；
图5是本发明第一实施例的制备方法中在铝塑膜上冲压出壳体的结构示意图；
图6是本发明第一实施例的制备方法中顶封和侧封后的结构示意图；
图7是本发明第一实施例的制备方法中一封后的结构示意图；
图8是本发明第一实施例的制备方法中二封后的结构示意图；
图9是本发明第二实施例的制备方法中在铝塑膜上冲压出壳壁的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-4所示，本发明一实施例的异形锂离子电池，异形为蝴蝶形因此锂离子电池整体呈蝴蝶形。该异形锂离子电池包括蝴蝶形的壳体10、设置在壳体10内的蝴蝶形的电芯20。
电芯20包括相叠合的至少一个正极片21和至少两个负极片22、多个叠设在正极片21和负极片22之间以及电芯20相对两侧的隔膜片23。正极片21、负极片22和隔膜23均为蝴蝶形。在结构上，正极片21、负极片22和隔膜23均包括有四个相接的弧形侧边，相邻两个弧形侧边的相接处为内凹的尖部。并且，四个弧形侧边分成对称的两组，每一组包括长度较大的一弧形侧边和长度较小的一个弧形侧边。两个长度较大的弧形侧边相接，形成宽度较大的一端，两个长度较小的弧形侧边相接，形成宽度较小的一端。
在电芯20中，正极片21和负极片22交错叠置，且相邻的正极片21和负极片22之间叠置一个隔膜片23。通过正极片21、负极片22和隔膜片23的叠置，形成的电芯20为具有一定厚度的蝴蝶形芯体，厚度根据极片和隔膜片23的数量不同而有所不同。电芯20上下两侧的极片为负极片22，且上下两侧最外侧的均为隔膜片23。
电芯20还包括连接在正极片21上的正极耳24、连接在负极片22上的负极耳35。正极耳24和负极耳25分别位于正极片21和负极片22同向的一端上；在电芯20中，正极耳24和负极耳25相间隔位于电芯20一端上并伸出壳体10。
对于蝴蝶形的正极片21，以宽度较大的一端作为顶部，正极耳24连接在正极片21的顶部一侧上。同理，负极片22以宽度较大的一端作为顶部，负极耳25连接在负极片的顶部一侧上，并与正极耳24错开，从而正极耳24和负极耳25间隔位于电芯20顶部的两侧。
为连接正极耳24和负极耳25，在正极片21的一端上设置第一空箔区211，在负极片22的一端上设置第二空箔区221，正极耳24连接在第一空箔区211上，负极耳25连接在第二空箔区221上。
通常，正极片21由金属箔(如铝箔)及涂覆在其上的正极活性材料形成，第一空箔区211与金属箔(如铝箔)一体连接，可从金属箔上延伸出来形成。负极片22由金属箔(如铜箔)及涂覆在其上的负极活性材料形成，第二空箔区221与金属箔(如铜箔)一体连接，可从金属箔上延伸出来形成。
正极片21在制作时，根据正极片21的形状在金属箔上涂覆正极活性材料，涂覆有正极活性材料的金属箔部分形成有料区，在金属箔的顶部上预留空箔区域(不涂覆正极活性材料)形成第一空箔区211，用于焊接正极耳24。同理，负极片22在制作时，根据负极片221的形状在金属箔上涂覆负极活性材料，涂覆有负极活性材料的金属箔部分形成有料区，在金属箔的顶部上预留空箔区域(不涂覆负极活性材料)形成第二空箔区221，用于焊接负极耳25。
通过分别在正极片21和负极片22上设置第一空箔区211和第二空箔区221，分别用于正极耳24和负极耳25的焊接(超焊方式)，简化了异形电池上极耳位置设定及焊接难度，提高异形锂离子电池的可操作性。
为了防止电芯20短路，正极耳24和负极耳25焊接后，分别在正极耳24和正极片21的连接处、负极耳25和负极片22的连接处贴耐高温的高温胶。
当电芯20装配于壳体10内后，第一空箔区211、第二空箔区221和高温胶均位于壳体10内部，正极耳24远离第一空箔区211的一端和负极耳25远离第二空箔区221的一端均伸出壳体10外。
隔膜片23的形状与正极片21和负极片22一致，都为蝴蝶形。将隔膜片23叠置在正极片21和负极片22之间有效将两者隔开。优选地，将隔膜片23的外周尺寸大于负极片22和/或正极片21的外周尺寸设置，从而在叠合后，隔膜片23的周缘可凸出负极片22的周缘外。
作为选择，隔膜片23的外周尺寸比负极片22和/或正极片21的外周尺寸大1％-5％。
在电芯20中，多个隔膜片23可以相互独立，叠置时是以一片一片单独进行的。多个隔膜片23依次连接，即可以由一隔膜材料冲切出多个相连的隔膜片23，叠置时根据每一隔膜片23的大小进行正反两个方向折叠，以将隔膜片23叠置在正极片21和负极片22之间，以及电芯20的外侧上。
壳体10可以包括两个蝴蝶形的壳壁，至少一壳壁设有用于容置电芯20的蝴蝶形的凹槽；两个壳壁相对配合连接形成壳体10。在一种方式中，两个壳壁可以单独不相连的，通过相对配合形成壳体10。在另一种方式中，两个壳壁可以是一侧相连的，以相连处对折将两个壳壁相对配合形成壳体10。
本发明的异形锂离子电池还包括注入在壳体10内的电解液。
结合图1-4，本发明第一实施例的异形锂离子电池的制备方法可包括以下步骤：
S1、分别通过冲压获得蝴蝶形的正极片21、负极片22和隔膜片23。
冲压可采用冲切机进行。正极片21和负极片22上均预留有光箔部分211、221，用于后续正极耳24和负极耳25的焊接。
S2、将正极片21、负极片22和隔膜片23叠合形成电芯20。
其中，在正极片21、负极片22和隔膜片23叠合后，还使用固定胶将形成的叠层结构固定。正极片21上的第一空箔区211对齐且位于电芯20的顶部一侧，负极片22上的第二空箔区221对齐且位于电芯20的顶部另一侧，与正极片21的光箔部分211间隔。
该步骤S2，在叠合后，还包括在正极片21上焊接正极耳24，在负极片22上焊接负极耳25；正极耳24和负极耳25具体分别焊接在正极片11和负极片22上的第一空箔区211、第二空箔区221上。为了防止电芯20短路，分别在正极耳24和正极片21的连接处、负极耳25和负极片22的连接处贴耐高温的高温胶。
S3、在铝塑膜1上冲压出蝴蝶形的壳体10，冲压后的壳体10不脱离铝塑膜1，如图3所示。
另外，还可以在间隔壳体10处冲压出一个凹槽结构，作为气囊2，用于后续的存气、存液。
S4、将电芯20放入壳体10中并对壳体10外围进行顶封和侧封，使壳体10留有一侧边开放形成开口。
正极耳24和负极耳25伸出壳体10的顶部，高温胶位于壳体10内；顶封时，正极耳24和负极耳25上的极耳胶处于顶封的封合处。
本实施例中，如图5、6所示，在铝塑膜1上根据壳体10的形状冲压出两个对称的蝴蝶形的壳壁11，至少一个壳壁11具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯20。将两个壳壁11沿其对称线进行对折，将电芯20放入两个壳壁之间，两个壳壁11相对配合形成壳体10，将电芯20包覆其中。对折后的铝塑膜1变为双层结构的铝塑膜叠层3，铝塑膜叠层3具有三个开放侧边对应在壳体10的顶部和两个侧边。顶封时，将铝塑膜叠层3的顶部封合，从而在壳体10顶部形成顶部封合线31。侧封时，将铝塑膜叠层3的一侧边封合，在该侧边形成侧边封合线32。铝塑膜叠层3剩余的另一侧边不封合，形成开口33，用于后续电解液的注入。
在其他实施例中，也可以分别在两个铝塑膜1上冲压出蝴蝶形的壳壁11，至少一个壳壁11具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯20。将电芯20放入一个壳壁11的凹槽内，将两个壳壁11相对配合形成一个壳体10，将电芯包覆其中。两个壳壁11相对配合后，两个铝塑膜1也相对配合形成一个双层结构的铝塑膜叠层3，铝塑膜叠层3的四个侧边均为开放侧边。顶封时，将铝塑膜叠层3的顶部封合。侧封时，将铝塑膜叠层3的相邻两侧边封合。铝塑膜叠层3剩余的另一侧边不封合，形成开口33，用于后续电解液的注入。
S5、高温烘烤，通过开口33往壳体10注液后一封，将开口33封合，陈化，获得异形锂离子电池半成品。
一封是将铝塑膜叠层3的开口33封合，封合后形成侧边封合线34，如图7所示，从而整个铝塑膜叠层3被封闭，其中的壳体10外周也对应被封闭，不与外部连通。
获得的异形锂离子电池半成品的外周形状主要是铝塑膜叠层3的外周形状。
S6、对异形锂离子电池半成品预充电、除气，沿着壳体10的蝴蝶形外周进行二封，如图8所示。二封后形成的封合线35位于外壳10的外周，封合线35也为蝴蝶形。
其中，通过铝塑膜1上冲压的气囊2，在二封时，铝塑膜叠层3受挤压后内部的一些气体和电解液可被挤压至气囊2内，避免一封后的铝塑膜叠层3发生因挤压发生裂开的情况。
S7、沿着二封形成的封合线35壳体10切除周围的铝塑膜1，获得异形锂离子电池。
本发明第二实施例的异形锂离子电池的制备方法，不同于上述实施例的是：
结合图1、2、9，在步骤S3中，在铝塑膜1上根据壳体10的形状冲压出一个蝴蝶形的壳壁11，壳壁11具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯20；壳壁11位于铝塑膜1的一端上。
在步骤S4中，将电芯20放入壳壁11的凹槽内，将铝塑膜1进行对折，使铝塑膜1的另一端(平面部分)覆合到壳壁11上封闭凹槽，将电芯20包覆其中；铝塑膜1对折后形成一个双层结构的铝塑膜叠层，铝塑膜叠层的四个侧边均为开放侧边；顶封时，将铝塑膜叠层的顶部(对应电芯20上正极耳24和负极耳25的一端)封合。侧封时，将铝塑膜叠层的相邻两侧边封合，剩余的另一侧边不封合，形成开口，用于后续电解液的注入。顶封和侧封后的结构可参考图7所示。
或者，在步骤S3中，在铝塑膜1上根据壳体10的形状冲压出一个蝴蝶形的壳壁11，壳壁11具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯20。
在步骤S4中，采用另一铝塑膜(不需冲压壳壁)覆合到壳壁11上封闭凹槽，将电芯20包覆其中。两个铝塑膜也相对配合形成一个双层结构的铝塑膜叠层，铝塑膜叠层的四个侧边均为开放侧边。顶封时，将铝塑膜叠层的顶部(对应电芯20上正极耳24和负极耳25的一端)封合。侧封时，将铝塑膜叠层的相邻两侧边封合。铝塑膜叠层剩余的另一侧边不封合，形成开口，用于后续电解液的注入。顶封和侧封后的结构可参考图7所示。
本实施例的制备方法的其他步骤参考上述第一实施例，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种异形锂离子电池，其特征在于，包括蝴蝶形的壳体、设置在所述壳体内的蝴蝶形的电芯；
所述电芯包括相叠合的至少一个正极片和至少两个负极片、多个叠设在所述正极片和负极片之间以及电芯相对两侧的隔膜片；所述正极片、负极片和隔膜片均为蝴蝶形。
2.根据权利要求1所述的异形锂离子电池，其特征在于，所述电芯还包括连接在所述正极片上的正极耳、连接在所述负极片上的负极耳；所述正极耳和负极耳相间隔位于所述电芯一端上并伸出所述壳体。
3.根据权利要求2所述的异形锂离子电池，其特征在于，所述正极片的一端上设有第一空箔区，所述正极耳连接在所述第一空箔区上；所述负极片的一端上设有第二空箔区，所述负极耳连接在所述第二空箔区上。
4.根据权利要求1所述的异形锂离子电池，其特征在于，所述隔膜片的外周尺寸大于所述负极片和/或正极片的外周尺寸；
多个所述隔膜片相互独立；或者，多个所述隔膜片依次连接。
5.根据权利要求1所述的异形锂离子电池，其特征在于，所述壳体包括两个蝴蝶形的壳壁，至少一壳壁设有用于容置所述电芯的蝴蝶形的凹槽；两个所述壳壁相对配合连接形成所述壳体。
6.根据权利要求1-5任一项所述的异形锂离子电池，其特征在于，所述异形锂离子电池还包括注入在所述壳体内的电解液。
7.一种权利要求1-6任一项所述的异形锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别通过冲压获得蝴蝶形的正极片、负极片和隔膜片；
S2、将所述正极片、负极片和隔膜片叠合形成电芯；
S3、在铝塑膜上冲压出蝴蝶形的壳体；
S4、将所述电芯放入所述壳体中并对所述壳体外围进行顶封和侧封，使所述壳体留有一侧边开放形成开口；
S5、高温烘烤，通过所述开口往所述壳体注液后一封，将所述开口封合，陈化，获得异形锂离子电池半成品；
S6、对异形锂离子电池半成品预充电、除气，沿着所述壳体的蝴蝶形外周进行二封；
S7、沿着二封形成的封合线切除壳体周围的铝塑膜，获得异形锂离子电池。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2还包括在正极片上焊接正极耳，在负极片上焊接负极耳；在正极耳和正极片的连接处、负极耳和负极片的连接处贴高温胶；
在步骤S4中，所述正极耳和负极耳伸出所述壳体；顶封时，所述正极耳和负极耳上的极耳胶处于顶封的封合处。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，分别在两个铝塑膜上冲压出蝴蝶形的壳壁，至少一个壳壁具有蝴蝶形的凹槽；步骤S4中，将所述电芯放入一个所述壳壁的凹槽内，将两个壳壁相对配合形成一个壳体，将电芯包覆其中；或者，
步骤S3中，在一个铝塑膜上冲压出两个对称设置的蝴蝶形的壳壁，至少一个壳壁具有蝴蝶形的凹槽；步骤S4中，将两个壳壁沿对称线对折，将电芯放入两个壳壁之间，两个壳壁相对配合形成一个壳体，将电芯包覆其中。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，根据壳体的形状在铝塑膜上冲压出一个蝴蝶形的壳壁，壳壁具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯；所述壳壁位于所述铝塑膜的一端上；步骤S4中，将所述电芯放入所述壳壁的凹槽内，将所述铝塑膜进行对折，使所述铝塑膜的另一端覆合到所述壳壁上封闭凹槽，将所述电芯包覆其中；
或者，步骤S3中，根据壳体的形状在铝塑膜上冲压出一个蝴蝶形的壳壁，所述壳壁具有蝴蝶形的凹槽用于容置电芯；步骤S4中，采用另一铝塑膜覆合到所述壳壁上封闭凹槽，将所述电芯包覆其中。
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|---|---|---|---|
| CN201910833244.0A CN112448015A (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 异形锂离子电池及其制备方法 |
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|---|---|---|---|
| CN201910833244.0A CN112448015A (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 异形锂离子电池及其制备方法 |
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| CN112448015A true CN112448015A (zh) | 2021-03-05 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN112448015A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114122498A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-01 | 深圳赛骄阳能源科技股份有限公司 | 一种异形锂离子电芯、电池及其制备方法 |
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2019
- 2019-09-04 CN CN201910833244.0A patent/CN112448015A/zh active Pending
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