CN113363632A - 软包电芯、其制造方法及电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软包电芯、其制造方法及电池，其包括包装袋、电极主体、预留正极耳、预留负极耳、外接正极耳和外接负极耳；电极主体设置于包装袋中，预留正极耳和预留负极耳自电极主体中引出，预留正极耳与预留负极耳均位于包装袋内；外接正极耳和外接负极耳均固定于包装袋上且部分位于包装袋内、部分位于包装袋外，预留正极耳与外接正极耳接触电连接，预留负极耳与外接负极耳接触电连接；其中，预留正极耳与外接正极耳之间以及预留负极耳与外接负极耳之间均通过定位孔与定位柱相连接。上述软包电芯能够有效避免产生极耳位置大幅度偏移的情况，提高了极耳的对位准确性。

Description

软包电芯、其制造方法及电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种软包电芯、其制造方法及电池。

背景技术

与传统的柱状电池相比，软包电池的最大特点是采用聚合物包裹袋包装电极主体，电极主体包括相对设置的正极和负极。由于软包电池采用聚合物塑封进行密封，在电池内部发生例如漏液、短路等安全隐患时，包装袋会发生胀气裂开以及时排出多余的气体，因而通常不会造成剧烈的爆炸。如今软包电池常用的包裹袋材质为铝塑膜。

目前软包电池的装配生产过程通常包括如下步骤。铝塑膜上具有两个的电极主体凹槽，在放置电极主体时，机械手等操作器具夹取电极主体，并将该电极主体经对位后放置于其中一个电极主体凹槽中，再沿两个凹槽之间的中线对折铝塑膜并密封铝塑膜的部分边缘。电极主体上引出有极耳，极耳包括正极耳和负极耳，正极耳连接电极主体内部的正极，负极耳连接电极主体内部的负极。

在操作器具夹持电极主体时，通常还会采取辅助操作器具夹持极耳，避免质轻的极耳发生晃动。然而，由于铝塑膜上的电极主体凹槽具有一定深度且尺寸通常仅略宽于电极主体以容纳公差，不足以同时容纳操作器具和电极主体，因而操作器具无法带着电极主体伸入电极主体凹槽中。在实际操作过程中，操作器具仅将电极主体置于电极主体凹槽正上方，并放开电极主体，使其下落至电极主体凹槽中。电极主体质量较重，能够较准确地落在电极主体凹槽中，但极耳质轻，容易发生摆动，并且操作器具也可能会影响到极耳的运动趋势，因此极耳的最终放置位置会存在明显波动，影响电芯内组件的装配精度，严重时还可能发生极耳接触到铝塑膜金属层的情况，导致电池短路。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够降低极耳位置波动、提高极耳对位准确性的软包电芯。

根据本发明的一个实施例，一种软包电芯，其包括包装袋、电极主体、预留正极耳、预留负极耳、外接正极耳和外接负极耳；

所述电极主体设置于所述包装袋中，所述预留正极耳和所述预留负极耳自所述电极主体中引出，所述预留正极耳与所述预留负极耳均位于所述包装袋内；所述外接正极耳和所述外接负极耳均固定于所述包装袋上且部分位于所述包装袋内、部分位于所述包装袋外，所述预留正极耳与所述外接正极耳接触电连接，所述预留负极耳与所述外接负极耳接触电连接；其中，

所述预留正极耳与所述外接正极耳之间以及所述预留负极耳与所述外接负极耳之间均通过定位孔与定位柱相连接。

在其中一个实施例中，在所述预留正极耳与所述外接正极耳之间，所述定位柱设置于所述外接正极耳上，所述定位孔设置于所述预留正极耳上；和/或

在所述预留负极耳与所述外接负极耳之间，所述定位柱设置于所述外接负极耳上，所述定位孔设置于所述预留负极耳上。

在其中一个实施例中，所述预留正极耳与所述外接正极耳之间设置有导电胶；所述预留负极耳与所述外接负极耳之间也设置有导电胶。

在其中一个实施例中，所述定位孔的横截面积为0.5mm²～20mm²；和/或

所述定位孔的截面形状为圆形或椭圆形。

在其中一个实施例中，所述定位孔与所述定位柱之间过盈配合。

在其中一个实施例中，所述定位孔有多个，所述定位柱与所述定位孔的数量相同。

在其中一个实施例中，所述定位孔的数量为2～5个。

在其中一个实施例中，所述包装袋的材质为铝塑膜，所述外接正极耳和所述外接负极耳均自所述铝塑膜边缘处伸出，所述软包电芯还包括绝缘的极耳胶片，所述极耳胶片包覆位于所述铝塑膜边缘处的所述外接正极耳和所述外接负极耳。

对应上述任一实施例的软包电芯，一种软包电芯的制造方法，其包括如下步骤：

在电极主体上引出所述预留正极耳与所述预留负极耳，并将所述外接正极耳和所述外接负极耳接合至第一包装膜；

将所述电极主体置于所述第一包装膜上，并使所述定位柱伸入对应的所述定位孔中；

将第二包装膜覆盖于所述第一包装膜设有所述电极主体的表面，并将所述第一包装膜与第二包装膜贴合形成包装袋。

进一步地，一种电池，其包括电池壳体及根据上述实施例所述的软包电芯，所述软包电芯设置于所述电池壳体内。

传统技术中的极耳是在将极片制备为电极主体时就预先从极片上引出制备的，而后再与其他部分进行焊接。这样的制备方式虽然简单且直接，但也提高了极耳位置的不可控性，进而影响了电芯的良率。

上述实施例中的软包电芯中，将传统技术中原本是一个整体的极耳分为预留极耳和外接极耳两部分。并且，预留正极耳和预留负极耳可以在电极主体制备时即进行制备，外接正极耳和外接负极耳可以预先制备在包装袋上，连接包装袋内部和外部。在实际装配过程中，较短的预留正极耳和预留负极耳更不容易发生大幅抖动。并且，定位柱能够准确伸入定位孔中，进而使得预留正极极耳准确连接到外接正极耳上，预留负极耳准确连接到外接负极耳上；于此同时外接正极耳和外接负极耳已经预先固定于包装袋上，因此能够有效避免产生极耳位置大幅度偏移的情况，提高了最终极耳设置的对位准确性。

附图说明

图1为电极主体与预留正极耳、预留负极耳构成的组件结构示意图；

图2为包装膜与外接正极耳、外接负极耳构成的组件结构示意图；

图3为图1的组件装配至图2的组件的结构示意图；

图4为图3中第二包装膜覆盖于第一包装膜时的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的“多”包括两个和多于两个的项目。本文所使用的“某数以上”应当理解为某数及大于某数的范围。

根据本发明的一个实施例，一种软包电芯，其包括包装袋、电极主体、预留正极耳、预留负极耳、外接正极耳和外接负极耳；

电极主体设置于包装袋中，预留正极耳和预留负极耳自电极主体中引出，预留正极耳与预留负极耳均位于包装袋内；外接正极耳和外接负极耳均固定于包装袋上且部分位于包装袋内、部分位于包装袋外，预留正极耳与外接正极耳接触电连接，预留负极耳与外接负极耳接触电连接；其中，预留正极耳与外接正极耳之间以及预留负极耳与外接负极耳之间均通过定位孔与定位柱相连接。

可以理解，预留正极耳与外接正极耳之间通过定位孔与定位柱相连接，则定位孔与定位柱中的一者设置于预留正极耳上，另一者上置于外接正极耳上；对于预留负极耳与外接负极耳同理。

在其中一个具体示例中，在预留正极耳与外接正极耳之间，定位柱设置于外接正极耳上，定位孔设置于预留正极耳上。

在其中一个具体示例中，在预留负极耳与外接负极耳之间，定位柱设置于外接负极耳上，定位孔设置于预留负极耳上。

可以理解的是，定位孔可以是通孔，也可以是非通孔。并且，定位孔可以是形状规则的孔，例如圆柱状孔或棱柱状孔，也可以是形状不规则的孔。对应地，定位柱可以是在所处极耳上形状规则的凸起物，例如柱状凸起物、台状凸起物或锥状凸起物，也可以是形状不规则的凸起物，只要能够伸入定位孔中与定位孔配合定位即可。

在其中一个具体示例中，包装袋可以是由一片包装膜对折之后贴合形成的，也可以是由两片包装膜对位贴合形成。

在其中一个具体示例中，当预留正极耳与外接正极耳之间设置有定位柱和定位孔时，预留正极耳与外接正极耳之间还设置有导电胶。

在其中一个具体示例中，当预留负极耳与外接负极耳之间设置有定位柱和定位孔时，预留负极耳与外接负极耳之间还设置有导电胶。

在其中一个具体示例中，定位孔的横截面积为0.5mm²～20mm²。进一步地，极耳定位孔的横截面积为1mm²～10mm²。更进一步地，极耳定位孔的横截面积为3mm²～8mm²。定位柱与定位孔相适配，可以理解，“相适配”指的是定位柱能够伸入定位孔中，此时定位柱的横截面积可以与定位孔相同，也可以略小于定位孔，以便伸入定位孔中。

在其中一个具体示例中，定位柱的材质选自金属或碳材料，金属具体可以是例如镍、铝、铜，或是镍合金、铝合金、铜合金。定位柱的材质选自金属，一方面金属或碳材料能够导电，有助于保持预留极耳与外接极耳之间的电连接，另一方面金属或碳材料质软，能够较为容易地发生形变，当定位柱伸入定位孔中之后，定位柱经轻微压力即可发生形变，堵塞定位孔，从而无法轻易脱出。

在其中一个具体示例中，定位孔与定位柱之间过盈配合。

在其中一个具体示例中，定位孔的截面形状为圆形或椭圆形，圆形或椭圆形的截面比较均匀，圆形或椭圆形边缘为曲线，定位柱伸入定位孔中后经过压迫形变容易形成过盈配合或过度配合的情况，从而卡住定位孔，避免预留极耳与外接极耳之间发生脱离。较为优选地，定位柱的形状与定位孔的形状相同。

在其中一个具体示例中，在一个定位组件中，定位孔有多个，定位柱与定位孔的数量相同。进一步地，定位孔的数量为2～5个，进一步地，定位孔的数量为3个。

为了便于理解上述电芯的具体制备过程，本发明的一个实施例还提供了一种具体的软包电芯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤S1，在电极主体上引出预留正极耳与预留负极耳。

进一步地，请参照图1，其示出了一种电极主体与预留极耳连接的结构示意图，具体来说，电极主体110的两侧分别连接有预留正极耳120和预留负极耳130，预留正极耳120上开设有正极耳定位孔121，预留负极耳130上开设有负极耳定位孔131。

步骤S2，将外接正极耳和外接负极耳接合至第一包装膜上。

具体来说，外接正极耳与外接负极耳均部分位于第一包装膜上、部分位于第一包装膜外。

可以理解，将外接正极耳和外接负极耳接合至第一包装膜上这一过程，可以在设置定位组件之前完成，也可以在设置定位组件之后完成。

请同时参照图2，为了便于理解实际的制备过程，其示出了一种包装膜与极耳连接的结构示意图，包装膜可以在后续的制备工艺中拼接形成包装袋。具体来说，第一包装膜211上连接有外接正极耳220和外接负极耳230，外接正极耳220跨越第一包装膜211的边缘，部分设置于第一包装膜211上、部分设置于第一包装膜211外，外接正极耳220位于第一包装膜211上的部分设置有正极耳定位柱221。外接负极耳230跨越第一包装膜211的边缘，部分设置于第一包装膜211上、部分设置于第一包装膜211外，外接负极耳230位于第一包装膜211上的部分设置有负极耳定位柱231。

在其中一个具体示例中，第一包装膜211上设置有第一电极凹槽2110，第一电极凹槽2110用于供电极主体110放入。进一步地，第二包装膜212上还设置有第二电极凹槽2120。

其中，第一包装膜211和第二包装膜212是一个整体包装膜上的两部分，二者以位于该整体包装膜上的折线确定。在实际制备过程中，待电极主体211置于第一包装膜211上之后，可以沿折线将该整体包装膜对折，以使得第二包装膜212覆盖于第一包装膜211表面。

在其中一个具体示例中，第一包装膜211的材质为铝塑膜。外接正极耳220和外接负极耳230自铝塑膜边缘处伸出，此时，在第一包装膜211上还设置有绝缘的极耳胶片240，极耳胶片240包覆位于铝塑膜边缘处的外接正极耳220和外接负极耳230。

在其中一个具体示例中，在一个定位组件中，定位孔有多个，定位柱的数量与定位孔的数量相同。进一步地，定位孔的数量为2～5个。例如图1示出的，正极耳定位孔121和负极耳定位孔131的数量均为3个，对应地，例如图2示出的，正极耳定位柱221和负极耳定位柱231的数量也为3个。2～5个数量的定位孔一方面能够降低生产成本，另一方面能够获得更精准的对位能力，还能在表面积有限的预留极耳上形成截面积适中的定位孔，以便于定位柱的伸入以及固定。

并且，在其中一个具体示例中，如图1中示出的，预留正极耳120和外接正极耳220中的至少一者上还涂覆有导电胶，导电胶可以涂覆于二者用于与对方相接触的部分。预留负极耳130和外接负极耳230中的至少一者上还涂覆有导电胶。导电胶可以是液体状的，或者是胶带状的。导电胶能够进一步加固预留正极耳120和外接正极耳220之间的连接，使得二者在定位柱尚未被压迫形变以形成稳固接触之前保持稳固接触。

步骤S3，将电极主体置于第一包装膜上，并使定位柱伸入对应的定位孔中。

可以理解，由于定位柱与定位孔相配合作为定位组件，所以在设置定位柱与定位孔时还需同时对位设置定位柱与定位孔。因此，当电极主体置于第一包装膜上时，可以同时使定位柱伸入对应的定位孔中。

具体来说，请同时参照图1及图2，将电极主体110置于第一电极凹槽2110中，当电极主体110下落时，与其相连接的预留正极耳120上的正极耳定位孔121可以自行套设至外接正极耳220上的正极耳定位柱221上，预留负极耳130上的负极耳定位孔131也可以自行套设至外接负极耳230上的负极耳定位柱231上。

步骤S4，将第二包装膜覆盖于第一包装膜设有电极主体的表面，并将第一包装膜与第二包装膜贴合形成包装袋。

在其中一个具体示例中，第一包装膜上可以进一步设置一个凹槽以容纳电极主体，并使得预留正极耳自然地平贴于外接正极耳、预留负极耳自然地平贴于外接负极耳。

图3示出了将图1的电极主体部分组件设置于图2的包装膜部分组件上的示意图，其中各定位柱伸入各定位孔中，以辅助极耳进行定位。

继续沿图3中的第一包装膜211与第二包装膜212之间的对折线进行对折，以使得第二包装膜212覆盖于第一包装膜211上，第二包装膜212上的第二电极凹槽可以套设在电极主体110上，如图4示出的内容。此时，沿第二包装膜212与第一包装膜211相接的边缘进行贴合，可以形成袋装。在完成后续工艺之后，将第一包装膜211与第二包装膜212形成的包装袋整体抽真空并完全密封，以制备成品电芯。

可以理解，上述制备过程仅作具体示例，其具体制备过程并不仅以上述示例为准，并且，上述制备过程并未严格限定各操作进行的时间顺序，具体的次序可依据技术人员的通常理解进行设置，例如可以先将外接正极耳和外接负极耳接合至第一包装膜，再于电极主体上引出预留正极耳与预留负极耳。

传统技术中的极耳是在将极片制备为电极主体时就预先从极片上引出制备的，而后再与其他部分进行焊接。这样的制备方式虽然简单且直接，但也提高了极耳位置的不可控性，进而影响了电芯的良率。

上述实施例中的软包电芯中，将传统技术中原本是一个整体的极耳分为预留极耳和外接极耳两部分。并且，预留正极耳和预留负极耳可以在电极主体制备时即进行制备，外接正极耳和外接负极耳可以预先制备在包装袋上，连接包装袋内部和外部。在实际装配过程中，较短的预留正极耳和预留负极耳更不容易发生大幅抖动。并且，正极耳定位柱能够准确伸入正极耳定位孔中，负极耳定位柱能够准确伸入负极耳定位孔中，进而使得预留正极极耳准确连接到外接正极耳上，预留负极耳准确连接到外接负极耳上；于此同时外接正极耳和外接负极耳已经预先固定于包装袋上，因此能够有效避免产生极耳位置大幅度偏移的情况，提高了最终极耳设置的对位准确性。

本发明的又一实施例还提供了一种电池，其包括电池壳体与上述任一实施例的软包电芯，软包电芯设置于电池壳体内。

在其中一个具体示例中，上述电池还设置有正极触点和负极触点，正极触点电连接于软包电芯中的外接正极耳，负极触点电连接于软包电芯的外接负极耳。

为了更易于理解及实现本发明，以下还提供了如下较易实施的、更为具体详细的实施例及对比例作为参考。通过下述具体实施例和对比例的描述及性能结果，本发明的各实施例及其优点也将显而易见。

如无特殊说明，以下各实施例所用的原材料皆可从市场上常规购得。

实施例1

(1)在电极主体上引出预留正极耳与预留负极耳，在预留正极耳上开设三个定位孔，在预留负极耳上开设三个定位孔，电极主体、预留正极耳与预留负极耳整体的边缘不超过第一包装膜的边界；

(2)在外接正极耳上的对应位置预先设置三个定位柱，在外接负极耳的对应位置开设三个定位柱，将外接正极耳和外接负极耳分别贴设在第一包装膜的两侧，外接正极耳和外接负极耳均部分位于第一包装膜上，部分位于第一包装膜外，部分位于第一包装膜上，外接正极耳上的定位柱设置于位于第一包装膜上的部分，外接负极耳上的定位柱设置于位于第一包装膜上的部分；在贴设外接正极耳和外接负极耳时，还在设置于第一包装膜边缘位置的外接正极耳和外接负极耳上包裹绝缘的极耳胶，防止短路；

(3)在预留正极耳和外接正极耳用于互相接触的面上涂覆导电胶，及在预留负极耳和外接负极耳用于互相接触的面上涂覆导电胶；

(4)将电极主体连同预留正极耳、预留负极耳放置于第一包装膜上的电极凹槽中，使各定位孔自然套设于对应的定位柱上；

(5)将第二包装膜沿与第一包装膜之间的对折线进行对折，使第二包装膜覆盖第一包装膜，并封合第二包装膜与第二包装膜的侧边。

对比例1

(1)在电极主体上引出正极耳与负极耳；

(2)将电极主体连同正极耳和负极耳整体放置于第一包装膜上的电极凹槽中，正极耳和负极耳部分裸露于第一包装膜外，于此同时在设置于第一包装膜边缘位置的正极耳和负极耳上包覆绝缘的极耳胶；

(3)将第二包装膜沿与第一包装膜之间的对折线进行对折，使第二包装膜覆盖第一包装膜，并封合第二包装膜与第二包装膜的侧边。

实验例

按照如实施例1的制备方法制备30个软包电芯样品，同时也按照对比例1的制备方法制备30个软包电芯样品，统一测试所有软包电芯样品的如下参数：1.裸露于外的极耳侧边到第一包装膜与第二包装膜之间对折线的距离，记为h；2.极耳胶边缘到相近的第一包装膜边缘之间的距离，记为d；

3.裸露于外的极耳侧边到第一包装膜边缘之间的角度，记为θ。

由于极耳胶片是固定在极耳上的，因此以极耳胶片的相对位置作为参照，能够较为直观且准确地反映出极耳的偏移程度。上述三个参数更形象的含义可以参照图4中标识出的相同字符。测试结果可见于下表1。

表1

如表1示出的数据，对于实施例1来说，测得的h最大值为36.66mm，最小值为36.43mm，极差为0.23mm；测得的d最大值为2.64mm，最小值为2.43mm，极差为0.21mm；测得的θ最大值为91.89°，最小值为88.34°，极差为3.55°。

对于对比例1来说，测得的h最大值为36.89mm，最小值为36.21mm，极差为0.68mm；测得的d最大值为2.83mm，最小值为2.27mm，极差为0.56mm；测得的θ最大值为93.14°，最小值为86.32°，极差为6.82°。

通过上述数据的对比可以发现，相较于对比例1的整体数据，对比例1的整体数据中，极耳的高度距离h的极差、宽度距离d的极差和角度θ的极差均仅有约对比例1中各对应参数的1/2，说明采用本发明实施例提供的制备方法，能够显著降低在电芯的装配过程中极耳出现的偏差，有效提高极耳的对位准确性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种软包电芯，其特征在于，包括包装袋、电极主体、预留正极耳、预留负极耳、外接正极耳和外接负极耳；

所述电极主体设置于所述包装袋中，所述预留正极耳和所述预留负极耳自所述电极主体中引出，所述预留正极耳与所述预留负极耳均位于所述包装袋内；所述外接正极耳和所述外接负极耳均固定于所述包装袋上且部分位于所述包装袋内、部分位于所述包装袋外，所述预留正极耳与所述外接正极耳接触电连接，所述预留负极耳与所述外接负极耳接触电连接；其中，所述预留正极耳与所述外接正极耳之间以及所述预留负极耳与所述外接负极耳之间均通过定位孔与定位柱相连接。

2.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，在所述预留正极耳与所述外接正极耳之间，所述定位柱设置于所述外接正极耳上，所述定位孔设置于所述预留正极耳上；和/或

在所述预留负极耳与所述外接负极耳之间，所述定位柱设置于所述外接负极耳上，所述定位孔设置于所述预留负极耳上。

3.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，所述预留正极耳与所述外接正极耳之间设置有导电胶；所述预留负极耳与所述外接负极耳之间也设置有导电胶。

4.根据权利要求1～3任一项所述的软包电芯，其特征在于，所述定位孔的横截面积为0.5mm²～20mm²；和/或

所述定位孔的截面形状为圆形或椭圆形。

5.根据权利要求1～3任一项所述的软包电芯，其特征在于，所述定位孔与所述定位柱之间过盈配合。

6.根据权利要求1～3任一项所述的软包电芯，其特征在于，所述定位孔有多个，所述定位柱与所述定位孔的数量相同。

7.根据权利要求6所述的软包电芯，其特征在于，所述定位孔的数量为2～5个。

8.根据权利要求1～3任一项所述的软包电芯，其特征在于，所述包装袋的材质为铝塑膜，所述外接正极耳和所述外接负极耳均自所述铝塑膜边缘处伸出，所述软包电芯还包括绝缘的极耳胶片，所述极耳胶片包覆位于所述铝塑膜边缘处的所述外接正极耳和所述外接负极耳。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的软包电芯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

在电极主体上引出所述预留正极耳与所述预留负极耳，并将所述外接正极耳和所述外接负极耳接合至第一包装膜；

将所述电极主体置于所述第一包装膜上，并使所述定位柱伸入对应的所述定位孔中；

将第二包装膜覆盖于所述第一包装膜设有所述电极主体的表面，并将所述第一包装膜与第二包装膜贴合形成包装袋。

10.一种电池，其特征在于，包括电池壳体及根据权利要求1～8任一项所述的软包电芯，所述软包电芯设置于所述电池壳体内。

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