CN112968207A - 一种复合式电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种复合式电池，包括壳体及设置在壳体内的电芯，所述电芯包括并联连接的卷绕式电芯及叠片式电芯，所述叠片式电芯包括层叠的多个第一双极极片及设置在相邻两层所述第一双极极片之间的第一隔膜；所述卷绕式电芯包括卷芯，所述卷芯由第二双极极片和叠加在所述第二双极极片的一侧表面上的第二隔膜卷绕而成的内部中空的多层结构。本申请的复合式电池，叠片时仅须控制整个极片的对齐度；叠片时仅使用一种极片，简化工艺流程，显著提高叠片速度；裁切时可消除金属毛刺；重量轻；卷芯仅需一种双极极片及一层隔膜进行卷绕而成，简化工艺流程，能量密度高。

Description

一种复合式电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种复合式电池。
背景技术
锂离子电池具有容量大、工作电压高、荷电保持能力强及安全性高等优点，已被广泛运用于消费类电子产品及电动汽车中。随着新能源汽车的发展，人们对新能源汽车的续航里程提出了更高的要求。为此，提高锂离子电池的能量密度是锂离子电池主要的发展方向，减轻集流体的重量作为提高锂离子能量密度的方向之一，在提高能量密度的同时并没有带来安全风险，还可以降低电池的生产成本，有更加广阔的应用前景。
目前主流的锂离子电池的正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。当金属箔材的厚度降低到一定的程度后，其机械强度降低，加工难度也大大增加。为了保证其机械强度并降低厚度，有专利提出通过在塑料膜上镀铜或铝的方法来减轻集流体厚度。
此方法虽然起到了减轻厚度的作用，但是由于塑料膜会对装配过程中的焊接造成不良的影响，可能造成电池短路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有塑料膜会对装配过程中的焊接造成不良的影响，可能造成电池短路的问题，提供一种复合式电池。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合式电池。该复合式电池包括壳体及设置在壳体内的电芯，所述电芯包括并联连接的卷绕式电芯及叠片式电芯；
所述叠片式电芯包括层叠的多个第一双极极片及设置在相邻两层所述第一双极极片之间的第一隔膜；
所述卷绕式电芯包括卷芯，所述卷芯由第二双极极片和叠加在所述第二双极极片的一侧表面上的第二隔膜卷绕而成的内部中空的多层结构。
可选地，所述第一双极极片包括第一塑料薄膜、第一负极金属镀层、第一正极金属镀层、第一负极活性物质、第一正极活性物质、第一负极极耳及第一正极极耳，所述第一负极金属镀层覆盖于所述第一塑料薄膜的上表面并包覆所述第一塑料薄膜的第一侧边缘，所述第一正极金属镀层覆盖于所述第一塑料薄膜的下表面并包覆所述第一塑料薄膜的第二侧边缘，所述第一负极活性物质涂覆在所述第一负极金属镀层的上表面，所述第一正极活性物质涂覆在所述第一正极金属镀层的下表面；所述第一负极金属镀层、第一塑料薄膜及第一正极金属镀层叠加为双极集流体，所述第一负极金属镀层与第一正极金属镀层绝缘；所述第一负极极耳连接在所述第一负极金属镀层的第一侧边缘，所述第一正极极耳连接在所述第一正极金属镀层的第二侧边缘，所述第一负极极耳与所述第一正极极耳相对设置。
可选地，所述第一塑料薄膜的第一侧的上表面设置有第一阶梯面，所述第一负极金属镀层覆盖所述第一阶梯面；
所述第一塑料薄膜的第二侧的下表面设置有第二阶梯面，所述第一正极金属镀层覆盖所述第二阶梯面。
可选地，所述第一隔膜的上表面覆盖上层的所述第一双极极片的第一正极活性物质，所述第一隔膜的下表面覆盖下层的所述第一双极极片的第一负极活性物质。
可选地，所述卷绕式电芯还包括第二负极极耳及第二正极极耳，所述第二双极极片包括第二塑料薄膜、第二负极金属镀层、第二正极金属镀层、第二负极活性物质及第二正极活性物质，所述第二负极金属镀层覆盖于所述第二塑料薄膜的一侧表面并包覆所第二述塑料薄膜的第一端，所述第二正极金属镀层覆盖于所述第二塑料薄膜的另一侧表面并包覆所述第二塑料薄膜的第一端，所述第二负极活性物质涂覆在所述第二负极金属镀层的背离所述第二塑料薄膜的一侧表面，所述第二正极活性物质涂覆在所述第二正极金属镀层的背离所述第二塑料薄膜的一侧表面；所述第二负极金属镀层、第二塑料薄膜及第二正极金属镀层叠加并卷绕为双极集流体，所述第二负极金属镀层与第二正极金属镀层绝缘；所述第二负极极耳连接在所述第二负极金属镀层的第一端，所述第二正极极耳连接在所述第二正极金属镀层的第一端，所述第二负极极耳及第二正极极耳位于所述卷芯的外部。
可选地，所述第二塑料薄膜的一侧表面设置有第一阶梯面，所述第二负极金属镀层覆盖所述第一阶梯面；
所述第二塑料薄膜的另一侧表面设置有第二阶梯面，所述第二正极金属镀层覆盖所述第二阶梯面。
可选地，所述第二隔膜贴附在所述第二正极活性物质或第二负极活性物质上。
可选地，所述第一负极金属镀层为铜镀层，所述第一正极金属镀层为铝镀层；所述第一负极极耳为铜箔片，所述第一正极极耳为铝箔片；
所述第二负极金属镀层为铜镀层，所述第二正极金属镀层为铝镀层；所述第二负极极耳为铜箔片，所述第二正极极耳为铝箔片。
可选地，所述第一塑料薄膜的厚度为1-50微米；
所述第二塑料薄膜的厚度为1-50微米。
可选地，所述第一负极金属镀层的厚度为0.5-1微米，所述第一正极金属镀层的厚度为0.5-1微米；
所述第二负极金属镀层的厚度为0.5-1微米，所述第二正极金属镀层的厚度为0.5-1微米。
本发明实施例提供的复合式电池，包括壳体及设置在壳体内的电芯，所述电芯包括并联连接的卷绕式电芯及叠片式电芯，所述叠片式电芯包括层叠的多个第一双极极片及设置在相邻两层所述第一双极极片之间的第一隔膜；所述卷绕式电芯包括卷芯，所述卷芯由第二双极极片和叠加在所述第二双极极片的一侧表面上的第二隔膜卷绕而成的内部中空的多层结构。本申请的复合式电池，叠片时仅须控制整个极片的对齐度；叠片时仅使用一种极片，简化工艺流程，显著提高叠片速度；裁切时可消除金属毛刺；重量轻；卷芯仅需一种双极极片及一层隔膜进行卷绕而成，简化工艺流程，能量密度高。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的复合式电池示意图；
图2是本发明一实施例提供的复合式电池的第一双极极片示意图；
图3是本发明一实施例提供的复合式电池的叠片式电芯示意图；
图4是本发明一实施例提供的复合式电池的第二双极极片示意图；
图5是本发明第一实施例提供的复合式电池的第二双极极片及隔膜示意图；
图6是本发明第二实施例提供的复合式电池的第二双极极片及隔膜示意图；
图7是本发明一实施例提供的复合式电池的卷绕式电芯示意图。
说明书中的附图标记如下：
1、壳体；
10、第一双极极片；11、第一负极极耳；12、第一负极金属镀层；13、第一隔膜；14、第一负极活性物质；15、第一塑料薄膜；16、第一正极极耳；17、第一正极活性物质；18、第一正极金属镀层；
20、第二双极极片；21、第二负极极耳；22、第二负极金属镀层；23、第二隔膜；24、第二负极活性物质；25、第二塑料薄膜；26、第二正极极耳；27、第二正极活性物质；28、第二正极金属镀层。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图2所示，本发明实施例提供的复合式电池，包括壳体1及设置在壳体1内的电芯，所述电芯包括并联连接的卷绕式电芯及叠片式电芯。
所述叠片式电芯包括层叠的多个第一双极极片10及设置在相邻两层所述第一双极极片10之间的第一隔膜13。
所述卷绕式电芯包括卷芯，所述卷芯由第二双极极片20和叠加在所述第二双极极片20的一侧表面上的第二隔膜23卷绕而成的内部中空的多层结构。
在一实施例中，所述第一双极极片10包括第一塑料薄膜15、第一负极金属镀层12、第一正极金属镀层18、第一负极活性物质14、第一正极活性物质17、第一负极极耳11及第一正极极耳16，所述第一负极金属镀层12覆盖于所述第一塑料薄膜15的上表面并包覆所述第一塑料薄膜15的第一侧边缘，所述第一正极金属镀层18覆盖于所述第一塑料薄膜15的下表面并包覆所述第一塑料薄膜15的第二侧边缘，所述第一负极活性物质14涂覆在所述第一负极金属镀层12的上表面，所述第一正极活性物质17涂覆在所述第一正极金属镀层18的下表面；所述第一负极金属镀层12、第一塑料薄膜15及第一正极金属镀层18叠加为双极集流体，所述第一负极金属镀层12与第一正极金属镀层18绝缘；所述第一负极极耳11连接在所述第一负极金属镀层12的第一侧边缘，所述第一正极极耳16连接在所述第一正极金属镀层18的第二侧边缘，所述第一负极极耳11与所述第一正极极耳16相对设置。
在一实施例中，所述第一塑料薄膜15的第一侧的上表面设置有第一阶梯面，所述第一负极金属镀层12覆盖所述第一阶梯面。
所述第一塑料薄膜15的第二侧的下表面设置有第二阶梯面，所述第一正极金属镀层18覆盖所述第二阶梯面。
在一实施例中，所述第一隔膜13的上表面覆盖上层的所述第一双极极片10的第一正极活性物质17，所述第一隔膜13的下表面覆盖下层的所述第一双极极片10的第一负极活性物质14。
在一实施例中，所述卷绕式电芯还包括第二负极极耳21及第二正极极耳26，所述第二双极极片20包括第二塑料薄膜25、第二负极金属镀层22、第二正极金属镀层28、第二负极活性物质24及第二正极活性物质27，所述第二负极金属镀层22覆盖于所述第二塑料薄膜25的一侧表面并包覆所第二述塑料薄膜的第一端，所述第二正极金属镀层28覆盖于所述第二塑料薄膜25的另一侧表面并包覆所述第二塑料薄膜25的第一端，所述第二负极活性物质24涂覆在所述第二负极金属镀层22的背离所述第二塑料薄膜25的一侧表面，所述第二正极活性物质27涂覆在所述第二正极金属镀层28的背离所述第二塑料薄膜25的一侧表面；所述第二负极金属镀层22、第二塑料薄膜25及第二正极金属镀层28叠加并卷绕为双极集流体，所述第二负极金属镀层22与第二正极金属镀层28绝缘；所述第二负极极耳21连接在所述第二负极金属镀层22的第一端，所述第二正极极耳26连接在所述第二正极金属镀层28的第一端，所述第二负极极耳21及第二正极极耳26位于所述卷芯的外部。
在一实施例中，所述第二塑料薄膜25的一侧表面设置有第一阶梯面，所述第二负极金属镀层22覆盖所述第一阶梯面。
所述第二塑料薄膜25的另一侧表面设置有第二阶梯面，所述第二正极金属镀层28覆盖所述第二阶梯面。
在一实施例中，所述第二隔膜23贴附在所述第二正极活性物质27或第二负极活性物质24上。
在一实施例中，所述第一负极金属镀层12为铜镀层，所述第一正极金属镀层18为铝镀层；所述第一负极极耳11为铜箔片，所述第一正极极耳16为铝箔片。
所述第二负极金属镀层22为铜镀层，所述第二正极金属镀层28为铝镀层；所述第二负极极耳21为铜箔片，所述第二正极极耳26为铝箔片。
在一实施例中，所述第一塑料薄膜15的厚度为1-50微米。
所述第二塑料薄膜25的厚度为1-50微米。
在一实施例中，所述第一负极金属镀层12的厚度为0.5-1微米，所述第一正极金属镀层18的厚度为0.5-1微米。
所述第二负极金属镀层22的厚度为0.5-1微米，所述第二正极金属镀层28的厚度为0.5-1微米。
可选地，所述第一负极极耳11及第二负极极耳21不限于铜，也可为其他金属或合金元素。所述第一正极极耳16及第二正极极耳26不限于铝，也可为其他金属或合金元素。
在一实施例中，所述第一塑料薄膜15及第二塑料薄膜25为PET薄膜。
可选地，第一塑料薄膜15及第二塑料薄膜25的材质包括但不仅限于PET、OPP、PI、CPP、PVC等。
在一实施例中，所述第一负极金属镀层12采用蒸镀的方式覆盖于所述第一塑料薄膜15的上表面。所述第一正极金属镀层18采用蒸镀的方式覆盖于所述第一塑料薄膜15的下表面。
在一实施例中，所述第二负极金属镀层22采用蒸镀的方式覆盖于所述第二塑料薄膜25的一侧表面。所述第二正极金属镀层8采用蒸镀的方式覆盖于所述第二塑料薄膜25的另一侧表面。
根据本发明实施例的电芯，所述叠片式电芯包括层叠的多个第一双极极片及设置在相邻两层所述第一双极极片之间的第一隔膜；所述卷绕式电芯包括卷芯，所述卷芯由第二双极极片和叠加在所述第二双极极片的一侧表面上的第二隔膜卷绕而成的内部中空的多层结构。本申请的复合式电池，叠片时仅须控制整个极片的对齐度；叠片时仅使用一种极片，简化工艺流程，显著提高叠片速度；裁切时可消除金属毛刺；重量轻；卷芯仅需一种双极极片及一层隔膜进行卷绕而成，简化工艺流程，能量密度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合式电池，其特征在于，包括壳体及设置在壳体内的电芯，所述电芯包括并联连接的卷绕式电芯及叠片式电芯；
所述叠片式电芯包括层叠的多个第一双极极片及设置在相邻两层所述第一双极极片之间的第一隔膜；
所述卷绕式电芯包括卷芯，所述卷芯由第二双极极片和叠加在所述第二双极极片的一侧表面上的第二隔膜卷绕而成的内部中空的多层结构。
2.根据权利要求1所述的复合式电池，其特征在于，所述第一双极极片包括第一塑料薄膜、第一负极金属镀层、第一正极金属镀层、第一负极活性物质、第一正极活性物质、第一负极极耳及第一正极极耳，所述第一负极金属镀层覆盖于所述第一塑料薄膜的上表面并包覆所述第一塑料薄膜的第一侧边缘，所述第一正极金属镀层覆盖于所述第一塑料薄膜的下表面并包覆所述第一塑料薄膜的第二侧边缘，所述第一负极活性物质涂覆在所述第一负极金属镀层的上表面，所述第一正极活性物质涂覆在所述第一正极金属镀层的下表面；所述第一负极金属镀层、第一塑料薄膜及第一正极金属镀层叠加为双极集流体，所述第一负极金属镀层与第一正极金属镀层绝缘；所述第一负极极耳连接在所述第一负极金属镀层的第一侧边缘，所述第一正极极耳连接在所述第一正极金属镀层的第二侧边缘，所述第一负极极耳与所述第一正极极耳相对设置。
3.根据权利要求2所述的复合式电池，其特征在于，所述第一塑料薄膜的第一侧的上表面设置有第一阶梯面，所述第一负极金属镀层覆盖所述第一阶梯面；
所述第一塑料薄膜的第二侧的下表面设置有第二阶梯面，所述第一正极金属镀层覆盖所述第二阶梯面。
4.根据权利要求2所述的复合式电池，其特征在于，所述第一隔膜的上表面覆盖上层的所述第一双极极片的第一正极活性物质，所述第一隔膜的下表面覆盖下层的所述第一双极极片的第一负极活性物质。
5.根据权利要求2所述的复合式电池，其特征在于，所述卷绕式电芯还包括第二负极极耳及第二正极极耳，所述第二双极极片包括第二塑料薄膜、第二负极金属镀层、第二正极金属镀层、第二负极活性物质及第二正极活性物质，所述第二负极金属镀层覆盖于所述第二塑料薄膜的一侧表面并包覆所第二述塑料薄膜的第一端，所述第二正极金属镀层覆盖于所述第二塑料薄膜的另一侧表面并包覆所述第二塑料薄膜的第一端，所述第二负极活性物质涂覆在所述第二负极金属镀层的背离所述第二塑料薄膜的一侧表面，所述第二正极活性物质涂覆在所述第二正极金属镀层的背离所述第二塑料薄膜的一侧表面；所述第二负极金属镀层、第二塑料薄膜及第二正极金属镀层叠加并卷绕为双极集流体，所述第二负极金属镀层与第二正极金属镀层绝缘；所述第二负极极耳连接在所述第二负极金属镀层的第一端，所述第二正极极耳连接在所述第二正极金属镀层的第一端，所述第二负极极耳及第二正极极耳位于所述卷芯的外部。
6.根据权利要求5所述的复合式电池，其特征在于，所述第二塑料薄膜的一侧表面设置有第一阶梯面，所述第二负极金属镀层覆盖所述第一阶梯面；
所述第二塑料薄膜的另一侧表面设置有第二阶梯面，所述第二正极金属镀层覆盖所述第二阶梯面。
7.根据权利要求5所述的复合式电池，其特征在于，所述第二隔膜贴附在所述第二正极活性物质或第二负极活性物质上。
8.根据权利要求5所述的复合式电池，其特征在于，所述第一负极金属镀层为铜镀层，所述第一正极金属镀层为铝镀层；所述第一负极极耳为铜箔片，所述第一正极极耳为铝箔片；
所述第二负极金属镀层为铜镀层，所述第二正极金属镀层为铝镀层；所述第二负极极耳为铜箔片，所述第二正极极耳为铝箔片。
9.根据权利要求5所述的复合式电池，其特征在于，所述第一塑料薄膜的厚度为1-50微米；
所述第二塑料薄膜的厚度为1-50微米。
10.根据权利要求5所述的复合式电池，其特征在于，所述第一负极金属镀层的厚度为0.5-1微米，所述第一正极金属镀层的厚度为0.5-1微米；
所述第二负极金属镀层的厚度为0.5-1微米，所述第二正极金属镀层的厚度为0.5-1微米。
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