CN112448016A - 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壳体、设置在壳体内的电芯；电芯包括相叠合的至少一个正极片和至少两个负极片、多个叠设在正极片和负极片之间以及电芯相对两侧的隔膜片；正极片包括相对的两个第一弧形侧边、连接在两个第一弧形侧边一端之间的第一平直侧边；两个第一弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第一尖部；负极片包括相对的两个第二弧形侧边、连接在两个第二弧形侧边一端之间的第二平直侧边；两个第二弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第二尖部；壳体的形状与电芯的形状相同。本发明的异形锂离子电池，适用于异形装配空间，提高了异形腔体的容量与所占空间比。
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
伴随着智能穿戴设备市场需求提升，消费者对其续航能力需求也进一步提升。软包锂电池在续航能力上明显高于镍氢电池，其需求量提升的同时，对其生产效率和生产质量有了进一步要求。目前，高性能锂离子电池已经成为了智能穿戴设备市场中需求旺盛的产品。
随着现代化社会的发展，石油能源的紧张，越来越多行业的能源需求及应用，涉及到高能量动力电池组的装配空间为非传统规则方形体，这种异形腔体的容量与所占空间比的要求愈来愈苛刻，也要求有对应异形的电池装配在异形腔体中，满足装配空间及供电需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用异形装配空间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，包括壳体、设置在所述壳体内的电芯；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；
所述正极片包括相对的两个第一弧形侧边、连接在两个第一弧形侧边一端之间的第一平直侧边；两个第一弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第一尖部；
所述负极片包括相对的两个第二弧形侧边、连接在两个第二弧形侧边一端之间的第二平直侧边；两个第二弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第二尖部；
所述隔膜片包括相对的两个第三弧形侧边、连接在两个第三弧形侧边一端之间的第三平直侧边；两个第三弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第三尖部；
所述壳体的形状与所述正极片、负极片和隔膜片相叠合形成的所述电芯的形状相同。
优选地，所述电芯还包括连接在所述正极片的第一平直侧边上的正极耳、连接在所述负极片的第二平直侧边上的负极耳；
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。
优选地，所述正极片的的第一平直侧边上设有第一空箔区，所述正极耳连接在所述第一空箔区上；所述负极片的第二平直侧边上设有第二空箔区，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，所述壳体包括两个壳壁，至少一壳壁设有用于容置所述电芯的凹槽；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、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，根据壳体的形状分别在两个铝塑膜上冲压出壳壁，至少一个壳壁具有用于容置电芯的凹槽；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，根据壳体的形状在一个铝塑膜上冲压出两个对称设置的壳壁，至少一个所述壳壁具有用于容置电芯的凹槽；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壳壁，壳壁具有凹槽用于容置电芯；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壳壁，所述壳壁具有凹槽用于容置电芯；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(心形)，适用于具有对应异形装配空间的智能穿戴设备等产品，提高了传统规则方形体电池组的装配空间，提高了电池性能，提高了异形腔体的容量与所占空间比。制作流程简单通畅。
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是图2所示电芯的隔膜片的结构示意图；
图6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7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8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9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10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，包括壳体10、设置在壳体10内的电芯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。
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具有一定厚度，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。
其中，如图3所示，正极片21包括相对的两个第一弧形侧边211、连接在两个第一弧形侧边211一端之间的第一平直侧边212；两个第一弧形侧边211的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第一尖部213。该正极片21为心形。
如图4所示，负极片22包括相对的两个第二弧形侧边221、连接在两个第二弧形侧边221一端之间的第二平直侧边222；两个第二弧形侧边221的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第二尖部223。该负极片22为心形。
隔膜片23的形状与正极片21和负极片22相同，也为心形。同理，如图5所示，隔膜片23可包括相对的两个第三弧形侧边231、连接在两个第三弧形侧边231一端之间的第三平直侧边232；两个第三弧形侧边231的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第三尖部233。
由于正极片21、负极片22和隔膜片23形状上均为心形，由正极片21、负极片22和隔膜片23相叠合形成的电芯20也为心形。壳体10作为电芯20的外壳结构，形状也与电芯20形状相同，从而装配形层的锂离子电池呈心形。
电芯20还包括连接在正极片21的第一平直侧边212上的正极耳24、连接在负极片22的第二平直侧边222上的负极耳35。在正极片21和负极片22交错叠合后，正极耳24和负极耳25错开而相间隔位于电芯20一端(第一平直侧边212、第二平直侧边222所在的一端)上并伸出壳体10。
为连接正极耳24和负极耳25，在正极片21的第一平直侧边212上设置第一空箔区214，在负极片22的第二平直侧边222上设置第二空箔区224，正极耳24连接在第一空箔区214上，负极耳25连接在第二空箔区224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，有料区的一侧上预留空箔区域(不涂覆正极活性材料)形成第一空箔区214，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，有料区的一侧上预留空箔区域(不涂覆负极活性材料)形成第二空箔区224，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214和第二空箔区224，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214、第二空箔区224和高温胶均位于壳体10内部，正极耳24远离第一空箔区214的一端和负极耳25远离第二空箔区224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，都为心形。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和/或正极片21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可以包括两个心形的壳壁，至少一壳壁设有用于容置电芯20的心形的凹槽；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1-5，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、分别通过冲压获得心形的正极片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上均预留有第一空箔区214、第二空箔区224，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26将形成的叠层结构固定。正极片21上的第一空箔区214对齐且位于电芯20的一端上的一侧，负极片22上的第二空箔区224对齐且位于电芯20的一端上的另一侧，与正极片21的第一空箔区214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214、第二空箔区224上。焊接方式优选超声焊接。
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上冲压出心形的壳体10，冲压后的壳体10不脱离铝塑膜1，如图6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，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。
采用封焊的方式进行顶封和侧封。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，将伸出正极耳24和负极耳25的壳体10顶部进行封合；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6、7所示，在铝塑膜1上根据壳体10的形状冲压出两个对称的心形的壳壁11，至少一个壳壁11具有心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上冲压出心形的壳壁11，至少一个壳壁11具有心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。
将步骤S4顶封和侧封后获得的半成品于常温或高温下静置12-72h后，在进行步骤S5。
S5、通过开口33往壳体10注液后一封(一次密封)，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8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的心形外周进行二封(二次密封)。二封后形成的封合线35位于外壳10的外周，封合线35也为心形，如图9所示。
其中，通过铝塑膜1上冲压的气囊，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切除壳体10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、10，在步骤S3中，在铝塑膜1上根据壳体10的形状冲压出一个心形的壳壁11，壳壁11具有心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的形状冲压出一个心形的壳壁11，壳壁11具有心形的凹槽用于容置电芯20。
在步骤S4中，采用另一铝塑膜1(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1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，包括壳体、设置在所述壳体内的电芯；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；其特征在于，
所述正极片包括相对的两个第一弧形侧边、连接在两个第一弧形侧边一端之间的第一平直侧边；两个第一弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第一尖部；
所述负极片包括相对的两个第二弧形侧边、连接在两个第二弧形侧边一端之间的第二平直侧边；两个第二弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第二尖部；
所述隔膜片包括相对的两个第三弧形侧边、连接在两个第三弧形侧边一端之间的第三平直侧边；两个第三弧形侧边的另一端相向弯曲并连接，连接处形成内凹的第三尖部；
所述壳体的形状与所述正极片、负极片和隔膜片相叠合形成的所述电芯的形状相同。
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的第一平直侧边上的正极耳、连接在所述负极片的第二平直侧边上的负极耳；
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，所述正极片的的第一平直侧边上设有第一空箔区，所述正极耳连接在所述第一空箔区上；所述负极片的第二平直侧边上设有第二空箔区，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，所述壳体包括两个壳壁，至少一壳壁设有用于容置所述电芯的凹槽；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、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，根据壳体的形状分别在两个铝塑膜上冲压出壳壁，至少一个壳壁具有用于容置电芯的凹槽；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，根据壳体的形状在一个铝塑膜上冲压出两个对称设置的壳壁，至少一个所述壳壁具有用于容置电芯的凹槽；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壳壁，壳壁具有凹槽用于容置电芯；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壳壁，所述壳壁具有凹槽用于容置电芯；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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|---|---|---|---|
| CN201910833977.4A CN112448016A (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 异形锂离子电池及其制备方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201910833977.4A CN112448016A (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 异形锂离子电池及其制备方法 |
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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 CN201910833977.4A patent/CN112448016A/zh active Pending
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