CN112864541A - 一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池 - Google Patents

一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池，属于锂电池技术领域。多个正极极耳组成多组正极极耳组，不同组的正极极耳组间隔设置于电芯本体的周向；当正极极耳组包括两个以上的正极极耳时，正极极耳组中的所有正极极耳均位于电芯本体周向的同一位置处；多个负极极耳组成多组负极极耳组，不同组的负极极耳组间隔设置于电芯本体的周向；当负极极耳组包括两个以上的负极极耳时，负极极耳组中的所有负极极耳均位于电芯本体周向的同一位置处；正极极耳与负极极耳沿电芯本体的周向间隔分布，降低了虚焊的风险，避免电芯发生短路的现象，且提高了电芯内部空间的利用率。

Description

一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池。
背景技术
传统的叠片式电芯由正极片、负极片和隔膜经过叠片的形式制成，正极耳和负极耳分别沿着叠片式电芯的厚度方向焊接于连接片上，对于较厚的电芯而言，多层极耳叠加焊接的方式，容易出现虚焊的风险；且极耳在整形过程中会进行弯折，多层极耳在弯折区域容易出现极耳堆积的现象，不仅容易造成极耳伸入电芯内部，出现短路的现象，而且还会因为多层极耳叠加的厚度较厚，使得极片沿极耳弯折后的叠加厚度方向的长度减小，降低了电芯内部空间利用率。
因此，亟需一种降低虚焊的风险、避免发生短路以及提高电芯内部空间利用率的叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池，该叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池降低了虚焊的风险，避免电芯发生短路的现象，且提高了电芯内部空间的利用率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种叠片式电芯，包括：
电芯本体，包括多个正极极片、多个负极极片和隔膜，多个所述正极极片、多个所述负极极片和所述隔膜以预设的顺序沿第一方向叠加设置；
多个正极极耳，与多个所述正极极片一一对应连接，多个所述正极极耳组成多组正极极耳组，不同组的所述正极极耳组间隔设置于所述电芯本体的周向；当所述正极极耳组包括两个以上的所述正极极耳时，所述正极极耳组中的所有所述正极极耳均位于所述电芯本体周向的同一位置处；
多个负极极耳，与多个所述负极极片一一对应连接，多个所述负极极耳组成多组负极极耳组，不同组的所述负极极耳组间隔设置于所述电芯本体的周向；当所述负极极耳组包括两个以上的所述负极极耳时，所述负极极耳组中的所有所述负极极耳均位于所述电芯本体周向的同一位置处；
所述正极极耳与所述负极极耳沿所述电芯本体的周向间隔分布。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述正极极耳的长度为所述正极极耳沿所述电芯本体的厚度方向的弯折距离和所述正极极耳的伸出长度之和，所有所述正极极耳的伸出长度均相等；
所述负极极耳的长度为所述负极极耳沿所述电芯本体厚度方向的弯折距离和所述负极极耳的伸出长度之和，所有所述负极极耳的伸出长度均相等。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述正极极耳和所述负极极耳分布于所述电芯本体的同侧。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述正极极耳和所述负极极耳分布于所述电芯本体的同侧的两端。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述叠片式电芯还包括连接片，所述电芯本体的数量为两个，两个所述电芯本体叠放设置，两个所述电芯本体叠放设置时的所述正极极耳组和所述负极极耳组的分布方式相同，所述连接片连接两个所述电芯本体的所述正极极耳组或所述负极极耳组。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述连接片包括第一连接部、过渡部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分设于所述过渡部的两侧，所述第一连接部和所述第二连接部分别与两个所述电芯本体的所述正极极耳组或所述负极极耳组连接。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述叠片式电芯还包括盖板，所述盖板盖设于所述连接片的外侧。
作为一种叠片式电芯的优选技术方案，所述正极极耳和所述正极极片一体设置；所述负极极耳和所述负极极片一体设置。
为达上述目的，本发明还提供了一种叠片式电芯的制作方法，用于制作上述的叠片式电芯，所述叠片式电芯的制作方法包括：
步骤S1，将多个所述正极极耳和多个所述正极极片一一对应连接；将多个所述负极极耳和多个所述负极极片一一对应连接；
步骤S2，将多个连接有所述正极极耳的所述正极极片、多个连接有所述负极极耳的所述负极极片以及隔膜按照预设的顺序沿第一方向进行叠加，所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜形成所述电芯本体，位于所述电芯本体周向的同一位置的所述正极极耳形成所述正极极耳组，位于所述电芯本体周向的同一位置的所述负极极耳形成所述负极极耳组；
步骤S3，将所述正极极耳组中的所述正极极耳沿所述电芯本体的厚度方向弯折整形，以使得所述正极极耳组中的所有所述正极极耳连接为一体；将所述负极极耳组中的所述负极极耳沿所述电芯本体的厚度方向弯折整形，以使得所述负极极耳组中的所有所述负极极耳连接为一体。
为达上述目的，本发明还提供了一种叠片式锂电池，包括上述所述的叠片式电芯。
本发明提供了一种叠片式电芯、叠片式电芯的制作方法及叠片式锂电池，其中，叠片式电芯的制作方法用于制作叠片式电芯，叠片式锂电池包括叠片式电芯，叠片式电芯包括电芯本体、多个正极极耳和多个负极极耳，其中，多个正极极耳与多个正极极片一一对应连接，多个负极极耳与多个负极极片一一对应连接，多个正极极耳组成多组正极极耳组，多个负极极耳组成多组负极极耳组，不同组的正极极耳组和负极极耳组间隔设置于电芯本体的周向，通过错落的布置正极极耳组和负极极耳组，减薄了每个正极极耳组和负极极耳组的厚度，降低了正极极耳组和负极极耳组内的正极极耳和负极极耳在焊接的过程中虚焊的风险；且在正极极耳组和负极极耳组中的正极极耳和负极极耳在沿电芯本体的厚度方向弯折整形的过程中，避免过多的正极极耳和负极极耳在弯折区域出现堆积的现象，进而避免短路的风险；将正极极耳组和负极极耳组错落布置，从而降低了多层极耳叠加的厚度，增加了极片沿极耳弯折后的叠加厚度方向的长度，提高了电芯内部空间的利用率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的电芯本体与两组正极极耳组和两组负极极耳组的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的电芯本体与两组正极极耳组和两组负极极耳组的俯视图；
图3是本发明具体实施方式提供的电芯本体与两组正极极耳组和两组负极极耳组的主视图；
图4是本发明具体实施方式提供的电芯本体与两组正极极耳组和两组负极极耳组的侧视图；
图5是本发明具体实施方式提供的电芯本体上的两组正极极耳组和两组负极极耳组弯折整形后的结构示意图；
图6是本发明具体实施方式提供的一种两极组叠片式电芯在合芯前的结构示意图；
图7是本发明具体实施方式提供的一种两极组叠片式电芯在合芯前的俯视图；
图8是本发明具体实施方式提供的一种两极组叠片式电芯在合芯前的侧视图；
图9是本发明具体实施方式提供的一种两极组叠片式电芯的爆炸图；
图10是本发明具体实施方式提供的连接片的结构示意图；
图11是本发明具体实施方式提供的电芯本体上的三组正极极耳组和三组负极极耳组弯折整形后的结构示意图；
图12是本发明具体实施方式提供的电芯本体的三组正极极耳组和三组负极极耳组与连接片连接的结构示意图；
图13是本发明具体实施方式提供的另一种两极组叠片式电芯在合芯前的结构示意图。
附图标记：
1、电芯本体；2、正极极耳；3、负极极耳；
4、连接片；41、第一连接部；42、过渡部；43、第二连接部；
5、盖板。
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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1～图5和图11所示，本实施例提供了一种叠片式电芯，该叠片式电芯包括电芯本体1、多个正极极耳2和多个负极极耳3，其中，电芯本体1包括多个正极极片、多个负极极片和隔膜，多个正极极片、多个负极极片和隔膜以预设的顺序沿第一方向叠加设置；多个正极极耳2与多个正极极片一一对应连接，多个正极极耳2组成多组正极极耳组，不同组的正极极耳组间隔设置于电芯本体1的周向；当正极极耳组包括两个以上的正极极耳2时，正极极耳组中的所有正极极耳2均位于电芯本体1周向的同一位置处；多个负极极耳3与多个负极极片一一对应连接，多个负极极耳3组成多组负极极耳组，不同组的负极极耳组间隔设置于电芯本体1的周向；当负极极耳组包括两个以上的负极极耳3时，负极极耳组中的所有负极极耳3均位于电芯本体1周向的同一位置处；正极极耳2与负极极耳3沿电芯本体1的周向间隔分布。
通过错落的布置正极极耳组和负极极耳组，减薄了每个正极极耳组和负极极耳组的厚度，降低了正极极耳组和负极极耳组内的正极极耳2和负极极耳3在焊接的过程中虚焊的风险；且在正极极耳组和负极极耳组中的正极极耳2和负极极耳3在沿电芯本体1的厚度方向弯折整形的过程中，避免过多的正极极耳2和负极极耳3在弯折区域出现堆积的现象，进而避免短路的风险；由于极耳层数越厚，极耳堆积越严重，因此在设计时需要预留足够的空间，在本实施例中，将正极极耳组和负极极耳组错落布置，从而降低了多层极耳叠加的厚度，增加了极片沿极耳弯折后的叠加厚度方向的长度，提高了电芯内部空间的利用率。
需要说明的是，由于本实施例中的多个正极极耳2和多个负极极耳3分别组成了多组正极极耳组和多组负极极耳组，多组正极极耳组和多组负极极耳组错落布置，使得每个正极极耳组和每个负极极耳组中的极耳数量减少，厚度减薄，从而在焊接过程中，可在保证焊接强度的情况下，减小极耳的宽度，从而减少极耳的材料用量，降低了材料成本。
优选地，在本实施例中，多个正极极片、多个负极极片和隔膜一次性堆叠而成，减少隔膜所占空间，增加极片层数，提升电芯容量。需要说明的是，可选用一个隔膜通过若干次折叠形成重复延伸的M形，正极极片和负极极片平行，且依次间隔插置于隔膜内交替叠放，并按照负极极片-隔膜-正极极片-隔膜-负极极片的方式重复延伸；或者采用多个隔膜、多个正极极片和多个负极极片按照负极极片-隔膜-正极极片-隔膜-负极极片的方式重复叠加延伸设置。
优选地，如图5和图11所示，正极极耳2的长度为正极极耳2沿电芯本体1的厚度方向的弯折距离和正极极耳2的伸出长度之和，所有正极极耳2的伸出长度均相等；负极极耳3的长度为负极极耳3沿电芯本体1厚度方向的弯折距离和负极极耳3的伸出长度之和，所有负极极耳3的伸出长度均相等。保证了所有的正极极耳2或所有的负极极耳3在弯折整形后，其伸出长度相等；且相较于将所有正极极耳2或所有负极极耳3的长度设置为相同的而言，减少了正极极耳2和负极极耳3的材料使用量，降低了成本。优选地，在本实施例中，正极极耳2的伸出长度和负极极耳3的伸出长度相等。
优选地，如图1所示，正极极耳2和负极极耳3分布于电芯本体1的同侧，方便在厚电芯中，将电芯分为四极组或两极组后，分别对每个极组的正极极耳组和负极极耳组进行弯折整形，使得相对设置的极组的正极极耳组和负极极耳组对应连接，再对相对设置的极组进行合芯。需要说明的是，极组指的是连接有正极极耳2和负极极耳3的电芯本体1。在本实施例中，正极极耳2和负极极耳3分布于电芯本体1的同侧的两端，可使得同侧的正极极耳组或负极极耳组能够连接在一起。
需要注意的是，将电芯分为四极组相较于将电芯分为两极组的形式而言，不仅装配更加繁琐，而且，由于极组数量的增加，造成隔膜层数的增加，因此极片层数也会减少，进而会有部分容量损失。
如图6～图9、图12和图13所示，在本实施例中，叠片式电芯还包括连接片4，电芯本体1的数量为两个，两个电芯本体1叠放设置，两个电芯本体1叠放设置时的正极极耳组和负极极耳组的分布方式相同，使得两个电芯本体1沿其周向的正极极耳组和负极极耳组位于同一位置，使得连接片4连接两个电芯本体1的正极极耳组或负极极耳组。本实施例采用错落、分层、不重合的极耳的布置方式，对于厚电芯可提升极耳与连接片4焊接合格率。
具体地，如图10所示，连接片4包括第一连接部41、过渡部42和第二连接部43，第一连接部41和第二连接部43分设于过渡部42的两侧，第一连接部41和第二连接部43分别与两个电芯本体1的正极极耳组或负极极耳组连接。优选地，在本实施例中，第一连接部41、过渡部42和第二连接部43形成工字型结构。可选地，在其它实施例中，连接片4还可以为其它任意的形状。优选地，在本实施例中，连接片4的厚度不大于1.5mm。需要注意的是，第一连接部41和第二连接部43的长度需要随着正极极耳组和负极极耳组的数量的增加，适当的加长，加长的具体长度根据实际情况进行调节，以保证连接片4和极耳的连接强度为主要依据。
进一步地，在本实施例中，两个电芯本体1上连接的正极极耳组和负极极耳组关于连接片4的中心线对称，当两个电芯本体1合芯后，两个电芯本体1相靠近的平面贴合。
更进一步地，如图6～图9、图12和图13所示，叠片式电芯还包括盖板5，盖板5盖设于连接片4的外侧。
优选地，正极极耳2和正极极片一体设置；负极极耳3和负极极片一体设置。具体地，在加工正极极片和负极极片的过程中，正极箔材和负极箔材的端部的预设位置处留有未涂覆活性物质涂层的露箔区，该露箔区形成正极极耳2和负极极耳3。
示例性地，如图1～图5所示，多个正极极耳2包括两组正极极耳组，两组正极极耳组不存在重合区域，且两组正极极耳组中的其中一组的正极极耳2长度较长，另一组的正极极耳2长度较短，从而保证两组正极极耳组中的正极极耳2在弯折整形后伸出长度相同；多个负极极耳3包括两组负极极耳组，两组负极极耳组不存在重合区域，且两组负极极耳组中的其中一组的负极极耳3长度较长，另一组的负极极耳3长度较短，从而保证两组负极极耳组中的负极极耳3在弯折整形后伸出长度相同。如图6～图9所示，电芯本体1的数量为两个，两个电芯本体1上的正极极耳组和负极极耳组的分布形式为中心对称设置，两个电芯本体1中的其中一个上的正极极耳组与连接片4的第一连接部41焊接以实现电连接，另一个上的正极极耳组与连接片4的第二连接部43焊接以实现电连接，过渡部42与盖板5的极柱底板焊接以实现电连接；同样的，两个电芯本体1中的其中一个上的负极极耳组与连接片4的第一连接部41焊接以实现电连接，另一个上的负极极耳组与连接片4的第二连接部43焊接以实现电连接，过渡部42与盖板5的极柱底板焊接以实现电连接。上述操作完后后，两个电芯本体1合芯。采用两极组的装配方式，有效提升装配效率，降低生产成本。
示例性，如图11～图13所示，多个正极极耳2包括三组正极极耳组，多个负极极耳3包括三组负极极耳组，具体地连接方式与两组的正极极耳组和两组的负极极耳组的连接方式相同，在此不再赘述。
本实施例还提供了一种叠片式电芯的制作方法，该叠片式电芯的制作方法用于制作上述的叠片式电芯，该叠片式电芯的制作方法包括：
步骤S1，将多个正极极耳2和多个正极极片一一对应连接；将多个负极极耳3和多个负极极片一一对应连接；
优选地，在本实施例中，正极极耳2和正极极片一体成型，负极极耳3和负极极片一体成型。
步骤S2，将多个连接有正极极耳2的正极极片、多个连接有负极极耳3的负极极片以及隔膜按照预设的顺序沿第一方向进行叠加，正极极片、负极极片和隔膜形成电芯本体1，位于电芯本体1周向的同一位置的正极极耳2形成正极极耳组，位于电芯本体1周向的同一位置的负极极耳3形成负极极耳组；
步骤S3，将正极极耳组中的正极极耳2沿电芯本体1的厚度方向弯折整形，以使得正极极耳组中的所有正极极耳2连接为一体；将负极极耳组中的负极极耳3沿电芯本体1的厚度方向弯折整形，以使得负极极耳组中的所有负极极耳3连接为一体。优选地，正极极耳组在弯折整形后可进行预焊接；负极极耳组在弯折整形后可进行预焊接。
本实施例还提供了一种叠片式锂电池，该叠片式锂电池包括上述的叠片式电芯。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种叠片式电芯，其特征在于，包括：
电芯本体(1)，包括多个正极极片、多个负极极片和隔膜，多个所述正极极片、多个所述负极极片和所述隔膜以预设的顺序沿第一方向叠加设置；
多个正极极耳(2)，与多个所述正极极片一一对应连接，多个所述正极极耳(2)组成多组正极极耳组，不同组的所述正极极耳组间隔设置于所述电芯本体(1)的周向；当所述正极极耳组包括两个以上的所述正极极耳(2)时，所述正极极耳组中的所有所述正极极耳(2)均位于所述电芯本体(1)周向的同一位置处；
多个负极极耳(3)，与多个所述负极极片一一对应连接，多个所述负极极耳(3)组成多组负极极耳组，不同组的所述负极极耳组间隔设置于所述电芯本体(1)的周向；当所述负极极耳组包括两个以上的所述负极极耳(3)时，所述负极极耳组中的所有所述负极极耳(3)均位于所述电芯本体(1)周向的同一位置处；
所述正极极耳(2)与所述负极极耳(3)沿所述电芯本体(1)的周向间隔分布。
2.如权利要求1所述的叠片式电芯，其特征在于，所述正极极耳(2)的长度为所述正极极耳(2)沿所述电芯本体(1)的厚度方向的弯折距离和所述正极极耳(2)的伸出长度之和，所有所述正极极耳(2)的伸出长度均相等；
所述负极极耳(3)的长度为所述负极极耳(3)沿所述电芯本体(1)厚度方向的弯折距离和所述负极极耳(3)的伸出长度之和，所有所述负极极耳(3)的伸出长度均相等。
3.如权利要求1或2所述的叠片式电芯，其特征在于，所述正极极耳(2)和所述负极极耳(3)分布于所述电芯本体(1)的同侧。
4.如权利要求3所述的叠片式电芯，其特征在于，所述正极极耳(2)和所述负极极耳(3)分布于所述电芯本体(1)的同侧的两端。
5.如权利要求4所述的叠片式电芯，其特征在于，所述叠片式电芯还包括连接片(4)，所述电芯本体(1)的数量为两个，两个所述电芯本体(1)叠放设置，两个所述电芯本体(1)叠放设置时的所述正极极耳组和所述负极极耳组的分布方式相同，所述连接片(4)连接两个所述电芯本体(1)的所述正极极耳组或所述负极极耳组。
6.如权利要求5所述的叠片式电芯，其特征在于，所述连接片(4)包括第一连接部(41)、过渡部(42)和第二连接部(43)，所述第一连接部(41)和所述第二连接部(43)分设于所述过渡部(42)的两侧，所述第一连接部(41)和所述第二连接部(43)分别与两个所述电芯本体(1)的所述正极极耳组或所述负极极耳组连接。
7.如权利要求5所述的叠片式电芯，其特征在于，所述叠片式电芯还包括盖板(5)，所述盖板(5)盖设于所述连接片(4)的外侧。
8.如权利要求1所述的叠片式电芯，其特征在于，所述正极极耳(2)和所述正极极片一体设置；所述负极极耳(3)和所述负极极片一体设置。
9.一种叠片式电芯的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1～8任一项所述的叠片式电芯，所述叠片式电芯的制作方法包括：
步骤S1，将多个所述正极极耳(2)和多个所述正极极片一一对应连接；将多个所述负极极耳(3)和多个所述负极极片一一对应连接；
步骤S2，将多个连接有所述正极极耳(2)的所述正极极片、多个连接有所述负极极耳(3)的所述负极极片以及隔膜按照预设的顺序沿第一方向进行叠加，所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜形成所述电芯本体(1)，位于所述电芯本体(1)周向的同一位置的所述正极极耳(2)形成所述正极极耳组，位于所述电芯本体(1)周向的同一位置的所述负极极耳(3)形成所述负极极耳组；
步骤S3，将所述正极极耳组中的所述正极极耳(2)沿所述电芯本体(1)的厚度方向弯折整形，以使得所述正极极耳组中的所有所述正极极耳(2)连接为一体；将所述负极极耳组中的所述负极极耳(3)沿所述电芯本体(1)的厚度方向弯折整形，以使得所述负极极耳组中的所有所述负极极耳(3)连接为一体。
10.一种叠片式锂电池，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的叠片式电芯。
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