CN112635845B

CN112635845B - 一种电芯结构的制备方法及电芯结构

Info

Publication number: CN112635845B
Application number: CN202011525654.8A
Authority: CN
Inventors: 周敬; 于力; 阮红林
Original assignee: Wuhan Haocheng Lithium Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Haocheng Lithium Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2040-12-22
Also published as: CN112635845A

Abstract

本发明公开了一种电芯结构的制备方法及电芯结构，其属于电池技术领域，电芯结构的制备方法包括S1、在集流片的一面涂布正极浆料并烘干处理，以形成正极片；S2、在正极片外包裹隔膜；S3、裁切得到宽度与正极片宽度相同且长度小于正极片长度预设值的负极片；S4、对折正极片及隔膜，以使正极片的长度减半，且正极片的涂层面朝内设置，涂层面为正极片涂布有正极浆料的一面；S5、将负极片插入接触的两层隔膜之间，以使负极片与正极片的涂层面之间具有隔膜，进而得到装配体；S6、弯折装配体，得到电芯结构。本发明提供的电芯结构的制备方法及电芯结构能够降低活性物料的损失，且具有较高的空间利用率。

Description

一种电芯结构的制备方法及电芯结构

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯结构的制备方法及电芯结构。

背景技术

锂锰软包装电池具有定制化、轻便性及高能量密度的有点，在电子设备领域得到广泛的应用。

现有技术中，与锂离子电池不同，锂锰软包装电池由于采用了质地柔软且易形变的金属锂作为负极，因此，需采用卷绕式的电芯制造工艺，很大程度上制约了电池容量及电池功率，并且，卷绕结构的电芯存在卷绕体最外圈的物料无法参与电化学反应的问题，这种现象会造成两个不良后果，一是活性物质的损失；二是降低了电池内部空间的利用率，造成电池厚度的增加。

因此，急需一种具有较高容量及较高空间利用率的电芯结构的制备方法及电芯结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电芯结构的制备方法及电芯结构，能够降低活性物料的损失，且具有较高的空间利用率

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种电芯结构的制备方法，包括如下步骤：

S1、在集流片的一面涂布正极浆料并烘干处理，以形成正极片；

S2、在所述正极片外包裹隔膜；

S3、裁切得到宽度与正极片宽度相同且长度小于正极片长度预设值的负极片；

S4、对折所述正极片及所述隔膜，以使所述正极片的长度减半，且所述正极片的涂层面朝内设置，所述涂层面为所述正极片涂布有所述正极浆料的一面；

S5、将所述负极片插入接触的两层所述隔膜之间，以使所述负极片与所述正极片的所述涂层面之间具有隔膜，进而得到装配体；

S6、弯折所述装配体，得到电芯结构。

可选地，在步骤S1中，所述涂层面的一端具有未涂布的空白区域，在步骤S1之后，将正极耳焊接在所述空白区域上。

可选地，在步骤S4中，所述隔膜呈片状，所述隔膜对折后包裹在所述正极片上，且所述隔膜的第二折痕位于所述正极片未焊接正极耳的一端。

可选地，所述隔膜包括接触部分及剩余部分，所述接触部分与所述正极片接触，在步骤S6中，弯折所述装配体后，控制所述剩余部分缠绕所述装配体，并用于绝缘胶带固定所述剩余部分的端部，以得到所述电芯结构。

可选地，步骤S6包括：

S61、将所述装配体沿其长度方向n等分，并确定等分线，n＞1且n为整数；

S62、沿所述等分线弯折所述装配体，且所述装配体弯折后相邻的两个开口的朝向相反。

可选地，所述预设值为所述正极片的长度减去所述空白区域的第一尺寸后的一半，该第一尺寸为空白区域在所述正极片长度方向上的尺寸。

可选地，所述集流片的厚度为20～30微米，所述涂层面涂层的厚度为0.15～0.25毫米，所述负极片的厚度为0.1～0.15毫米，所述隔膜的厚度为0.02～0.03毫米。

可选地，在步骤S3之后，将负极耳铆接在所述负极片。

一种电芯结构，包括正极片、正极耳、负极片、负极耳及隔膜，所述正极片、所述正极耳、所述负极片、所述负极耳及所述隔膜通过上述的电芯结构的制备方法制备形成所述电芯结构。

可选地，所述正极耳连接于所述正极片的一端，所述负极耳连接于所述负极片的中部，且所述正极耳和所述负极耳位于所述正极片的同一侧。

本发明提供的电芯结构的制备方法及电芯结构至少具有如下有益效果：

仅在集流片的一面涂布正极浆料，使得正极片仅一面存在涂层，且弯折正极片时，使正极片的涂层面朝内，进而折叠正极片后得到的电芯结构的最外圈没有涂层，最大限度利用了电池内部的设计空间，提高了电池内部空间的利用率，不会额外增加电池的厚度，由于仅一面涂布正极浆料，还能够降低正极浆料的损失，进而减小了电芯结构及电池的成本。

并且，由于正极片仅一面具有涂层，使得正极片的厚度可以降至双面涂层厚度的一半左右，因此，正极片可以做到更薄更长，增大了正极片的反应面积，进而提高了电芯结构及电池的功率密度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电芯结构的制备方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的正极片的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的正极片弯折的示意图；

图4是本发明实施例提供的正极片及隔膜对折时的示意图；

图5是本发明实施例提供的负极片、正极片及隔膜的装配示意图一；

图6是本发明实施例提供的负极片、正极片及隔膜的装配示意图；

图7是本发明实施例提供的装配图折叠时的示意图一；

图8是本发明实施例提供的装配图折叠时的示意图二；

图9是本发明实施例提供的电芯结构的结构示意图二；

图10是本发明实施例提供的电芯结构的俯视图；

图11是本发明图10所示的A-A剖视图；

图12是本发明图11所示的B处放大示意图。

图中：

1、正极片；11、空白区域；101、第一折痕；2、隔膜；21、接触部分；22、剩余部分；201、第二折痕；202、第三折痕；3、负极片；4、正极耳；5、负极耳；6、绝缘胶带。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种电芯结构的制备方法，用于制造电芯结构，能够降低活性物料的损失，且具有较高的空间利用率。其中，该电芯结构可以为锂锰软包电池的电芯结构。

如图1所示，本实施例中的电芯结构的制备方法包括如下步骤：

S1、在集流片的一面涂布正极浆料并烘干处理，以形成正极片1。

首先准备一片集流片，以作为正极浆料的载体，其中，集流片的材料可以为铝箔、不锈钢箔等材料，之后，在集流片的一面涂布正极浆料，而另一面不涂布正极浆料。之后，通过烘干设备烘干集流片上的正极浆料，以得到正极片1。其中，集流片的尺寸需要大于正极片1的尺寸，此时，在烘干后，可以通过裁切集流片，以得到正极片1，裁切时将集流片的边缘部分剔除，以保证涂层厚度均匀的中间部分，进而提高正极片1上涂层后的均匀性。正极片1的结构如图1及图2所示，其中，图2为正极片1弯折的结构示意图。

可选地，集流片的厚度为20～30微米，优选地，集流片的厚度为25微米；涂层面涂层的厚度为0.15～0.25毫米，优选地，涂层面涂层的厚度为0.2毫米。

S2、在正极片1外包裹隔膜2。

隔膜2用于隔开正极片1与负极片3，以防止短路，为了提高隔膜2的可靠性，隔膜2的尺寸大于或等于正极片1对应的尺寸，如隔膜2的长度大于正极片1长度的两倍，隔膜2的宽度大于正极片1的宽度。需要说明的是，如图4所示，隔膜2包裹正极片1的一个端部及上下表面，而不包裹正极片1的侧面。示例地，隔膜2的厚度为0.02～0.03毫米，优选地，隔膜2的厚度为0.025毫米。

S3、裁切得到宽度与正极片1宽度相同且长度小于正极片1长度预设值的负极片3。

准备好正极片1及隔膜2后，可以根据正极片1的长度及宽度准备与正极片1相匹配的负极片3。其中，负极片3的宽度与正极片1的宽度一致，负极片3的长度较正极片1的长度小预设值。可选地，负极片的材料可以为锂，并且，负极片3可以是从锂带卷料中裁切得到的。示例地，负极片3的厚度为0.1～0.15毫米，优选地，负极片3的厚度为0.12毫米。

可选地，预设值为正极片1的长度减去空白区域11在正极片1长度方向上尺寸后的一半，也即是，正极片1的长度为负极片3长度的两倍加上空白区域11的第一尺寸。该第一尺寸为空白区域11在正极片1长度方向上的尺寸。

S4、对折正极片1及隔膜2，以使正极片1的长度减半，且正极片1的涂层面朝内设置，涂层面为正极片1涂布有正极浆料的一面。

如图4所示，在准备好正极片1及负极片3后，沿正极片1长度上的中线对折正极片1及隔膜2，以使正极片1的长度减半。具体的，弯折的方向为使正极片1上的涂层面朝内，未涂层面朝外的方向，其中，涂层面为涂布有正极浆料的一面，对折完成后，上下相对的两个涂层面之间存在两层隔膜2。

本实施例中，步骤S3与步骤S4的先后顺序可以调整，也即是，先对折正极片1及隔膜2，然后准备负极片3，本实施例对此不作限定。

S5、将负极片3插入折叠后的正极片1中，以使负极片3与正极片1的所述涂层面通过隔膜2接触，进而得到装配体。

在对折正极片1后，如图5和图6所示，将负极片3插入折叠后的正极片1中，具体的，将负极片3插入到相接触的两层隔膜2之间，使得上下两个涂层面与负极片3的上下两面之间均具有隔膜2。需要说明的是，插入负极片3时，保证负极片3的长度与正极片1的长度平行，且负极片3一端的端部能够通过隔膜2与正极片1的第一折痕101抵接。

本实施例中，装配体的结构为由上至下分别为第一层隔膜、一层正极片、第二层隔膜、负极片、第三层隔膜、另一层正极片及第四层隔膜，其中，第一层隔膜、第二层隔膜、第三层隔膜及第四层隔膜为一体结构，一层正极片与另一层正极片为一体结构。

S6、弯折装配体，得到电芯结构。

在得到装配体后，根据需求的尺寸或容量对装配体进行弯折，以得到如图9所示的电芯结构。

本实施例提供的电芯结构的制备方法中，仅在集流片的一面涂布正极浆料，使得正极片1仅一面存在涂层，且弯折正极片1时，使正极片1的涂层面朝内，进而折叠正极片1后得到的电芯结构的最外圈没有涂层，最大限度利用了电池内部的设计空间，提高了电池内部空间的利用率，不会额外增加电池的厚度，由于仅一面涂布正极浆料，还能够降低正极浆料的损失，进而减小了电芯结构及电池的成本。

并且，由于正极片1仅一面具有涂层，使得正极片1的厚度可以降至双面涂层厚度的一半左右，因此，正极片1可以做到更薄更长，增大了正极片1的反应面积，进而提高了电芯结构及电池的功率密度。

本实施例中，电芯结构还可以包括正极耳4，其中，在步骤S1中，涂布正极浆料时，可以在集流片的一端预留出正极耳4安装区域，也即是，正极片1的涂层面的一端具有未涂布的空白区域11，以用于安装正极耳4。

进一步地，在步骤S1之后，且在步骤S2之前，电芯结构的制备方法还包括将正极耳4焊接在空白区域11上。示例地，空白区域11在正极片1长度方向上的尺寸为3毫米。

可选地，电芯结构还包括负极耳5，在步骤S3之后，电芯结构的制备方法还包括将负极耳5铆接在负极片3上，其中，负极耳5在负极片3上的位置可以根据需求进行调整。

本实施例中，在上述步骤S4中，隔膜2呈片状，且隔膜2对折后包裹在正极片1上，且如图4所示，隔膜2的第二折痕201位于正极片1未焊接正极耳4的一端，也即是，正极片1未焊接正极耳4的一端抵接于隔膜2的第二折痕201。

请继续参考图4，正极片1与隔膜2一起对折时，隔膜2具有第三折痕202，该第三折痕202与正极片1的第一折痕101平行。

进一步地，如图5和图6所示，隔膜2包括接触部分21及剩余部分22。其中，接触部分21用于与正极片1及负极片3接触，剩余部分22为隔膜2除去接触部分21后的部分。并且，在步骤S6中，在弯折装配体后，可以控制剩余部分22缠绕折叠后的装配体，并用绝缘胶带6固定剩余部分22的端部，如将剩余部分22的端部粘贴在接触部分21或剩余部分22的中部上，以得到如图9所示的电芯结构。隔膜2的上述设置，能够进一步隔绝正极片1与其他结构接触，进一步防止短路的情况。

可选地，上述步骤S6包括如下步骤：

S61、将装配体沿其长度方向n等分，并确定等分线，n＞1且n为整数。

在步骤S61中，将装配体n等分，使得装配体被分为n个装配部分，该n个装配部分的长度及宽度均相同。等分线具有多个，多个等分线依次排列。

S62、沿等分线弯折装配体，且装配体弯折后相邻的两个开口的朝向相反。

在步骤S62中，可以沿等分线的排列方向依次弯折装配体。示例地，如果等分线的排列方向为从左至右，则可以先沿左侧第一个等分线弯折装配体，此时，弯折方向为第一方向，然后沿左侧第二个等分线弯折装配体，此时，弯折方向为与第一方向相反的第二方向，之后沿左侧第三个等分线弯折装配体，此时，弯折方向为第一方向，以此弯折方式循环，直至沿最后一个等分线弯折装配体。其中，该第一方向可以为向上，第二方向可以为向下，进而能够保证相邻两个开口朝向相反。当n等于3时，如图7和图8所示，本实施例中的装配体弯折后呈“Z”形。

通过上述步骤能够实现对电芯结构的制备，在制备得到电芯结构后，可以将电芯结构放入铝塑膜坑内，完成后续的封口、注液、预放电、整形等工序，进而能够得到电池。

本实施例还提供了一种电芯结构，该电芯结构通过上述电芯结构的制备方法制备而成。具体的，电芯结构包括正极片1、正极耳4、负极片3、负极耳5及隔膜2。正极片1、正极耳4、负极片3、负极耳5及隔膜2通过上述的电芯结构的制备方法制备形成电芯结构。

可选地，正极耳4连接于正极片1的一端，负极耳5连接于负极片3的中部，且正极耳4和负极耳5位于正极片1的同一侧。

示例地，表1为根据本实施例提供的方法制备的电芯结构应用在CP224147电池中时，CP224147电池的测试数据与传统的CP224147电池中的测试数据的对比表。其中，测试数据为放电容量，单位为毫安小时(mAh)。其中，测试环境为23℃，测试工况分别为200mA(毫安)恒流放电至2.0V(伏特)以及5mA恒流放电至2.0V。从表1中可以看出，应用本实施例的电芯结构的CP224147电池的放电容量明显高于传统的CP224147电池的放电容量，说明应用本实施例的电芯结构的CP224147电池性能优于传统的CP224147电池的电池性能。

表1

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种电芯结构的制备方法，其特征在于，所述电芯结构为锂锰软包电池的电芯结构，所述电芯结构的制备方法包括如下步骤：

S2、在所述正极片外包裹隔膜；

S3、裁切得到宽度与所述正极片宽度相同且长度小于所述正极片长度预设值的负极片；

S6、弯折所述装配体，得到电芯结构；

在步骤S4中，所述隔膜呈片状，所述隔膜对折后包裹在所述正极片上，且所述隔膜的第二折痕位于所述正极片未焊接所述正极耳的一端，所述隔膜包括接触部分及剩余部分，所述接触部分与所述正极片接触，在步骤S6中，弯折所述装配体后，控制所述剩余部分缠绕所述装配体，并用绝缘胶带固定所述剩余部分的端部，以得到所述电芯结构。

2.根据权利要求1所述的电芯结构的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述涂层面的一端具有未涂布的空白区域，在步骤S1之后，将正极耳焊接在所述空白区域上。

3.根据权利要求1所述的电芯结构的制备方法，其特征在于，步骤S6包括：

4.根据权利要求2所述的电芯结构的制备方法，其特征在于，所述预设值为所述正极片的长度减去所述空白区域的第一尺寸后的一半，该第一尺寸为空白区域在所述正极片长度方向上的尺寸。

5.根据权利要求1所述的电芯结构的制备方法，其特征在于，所述集流片的厚度为20～30微米，所述涂层面涂层的厚度为0.15～0.25毫米，所述负极片的厚度为0.1～0.15毫米，所述隔膜的厚度为0.02～0.03毫米。

6.根据权利要求1所述的电芯结构的制备方法，其特征在于，在步骤S3之后，将负极耳铆接在所述负极片。

7.一种电芯结构，其特征在于，包括正极片、正极耳、负极片、负极耳及隔膜，所述正极片、所述正极耳、所述负极片、所述负极耳及所述隔膜通过权利要求1-6任一项所述的电芯结构的制备方法制备形成所述电芯结构。

8.根据权利要求7所述的电芯结构，其特征在于，所述正极耳连接于所述正极片的一端，所述负极耳连接于所述负极片的中部，且所述正极耳和所述负极耳位于所述正极片的同一侧。