CN113644229A - 组合式电极、折叠式电池、卷绕式电池及电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合式电极，包括集流体、正极片和负极片，集流体包括至少一非金属材料层和若干金属箔，非金属材料层上开设有若干孔洞。能实现传统锂电池中正极片、负极片、隔膜和集流体的功能，生产步骤少，高了生产效率，缩减电池正极和负极的整体重量和体积，提高了锂电池的能量密度。降低了电池的正极和负极的生产成本。本发明还提供一种折叠式电池，包括折叠基材，折叠基材包括组合式电极，折叠基材呈“Z”形从左到右依次折叠折叠区以形成折叠式电池。本发明还提供一种卷绕式电池及电池组，包括卷绕基材，卷绕基材包括折叠式电池，节省了正负极间的隔膜的成本及装配步骤，降低了电池的原材料成本，提高了电池的生产效率。

Description

组合式电极、折叠式电池、卷绕式电池及电池组

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及组合式电极、折叠式电池、卷绕式电池及电池组。

背景技术

在锂电池制造行业中，需要在锂离子二次电池的正极和负极设置集流体，现有的集流体普遍采用铝箔材料或者铜箔材料制成，采用现有的铝箔材料或者铜箔材料制成的集流体能够满足锂离子二次电池的制造要求，但是以下缺陷：

一方面，由于铜铝箔材料本身较重，因此无形当中增加了锂离子二次电池的重量；

另一方面，由于其材料均采用铜铝箔材料，其成本占比相对较高，其结构设计单一，集流体的重量占整个电池的20％～25％，则电极材料占整个电池的比重大大减少，使得电池质量能量密度低，降低了电池循环寿命；

第三方面，采用铜铝箔集流体加隔膜结构的电池，其涂布辊压时正负极分开加工，卷绕或者叠片时采用正极片、隔膜、负极片和隔膜的层叠形式，设置多个隔膜使得电池的生产工艺复杂，生产成本高。

公开号为CN 107946519 A的发明专利公开了本发明公开了一种隔膜、电极和集流体一体化结构以及电池的制备方法。一体化结构的制备方法包括以下步骤：S1，以隔膜为基体，通过印刷技术或打印技术在所述隔膜表面印制电极浆料，使所述电极浆料呈图案化分布在所述隔膜表面；S2，将步骤S1得到的隔膜进行真空干燥，使所述隔膜表面的电极浆料固化，形成图案化分布的电极材料； S3，通过真空镀膜技术或喷涂沉积技术，在图案化分布的电极材料的整个表面镀上或沉积上一层导电薄膜作为集流体，制得所述一体化结构。该发明制得的一体化结构应用于电池中可提升电池的循环性能，且可提高电池的能量密度。但是该发明通过印刷技术或打印技术在所述隔膜表面印制电极浆料，真空镀膜技术或喷涂沉积技术，在图案化分布的电极材料的整个表面镀上或沉积上一层导电薄膜作为集流体，工艺的成本较高，使得制作电池的成本增高。

因此，有必要提供一种以解决上述的现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于一种组合式电极、折叠式电池、卷绕式电池及电池组，以解决现有技术设置多个隔膜使得电池的生产工艺复杂、生产成本高的问题。

为实现上述目的，本发明的所述组合式电极包括所述集流体包括至少一非金属材料层和若干金属箔，所述若干金属箔固定于所述非金属材料层的边缘，所述正极片和所述负极片分别连接至少一所述金属箔，所述非金属材料层上开设有若干孔洞；

所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层通过在所述非金属材料层的顶面涂覆正极活性物质而形成；

所述负极片包括负极材料层，所述负极材料层通过在所述非金属材料层的底面涂覆负极活性物质而形成。

本发明的所述组合式电极的有益效果在于：

将正极活性物质涂覆至非金属材料层的顶面并将负极活性物质涂覆至非金属材料层的底面，从而形成集流体正面的正极片及集流体反面的负极片，且非金属材料层上开设有孔洞，不影响正极片和负极片之间的离子的流动，将正极片、负极片和集流体组合在一起，既能实现正极片、负极片和集流体的功能，也节省了隔膜，从而也缩减了电极所占用的体积，生产步骤少，工艺简单，提高了生产效率，缩减电池正极和负极的整体重量和体积，提高了锂电池的能量密度。设置的金属箔既能作为集流体的导电元件从而起到导电的作用，而且与正极片连接的金属箔还能起到引出正极电流的作用，与负极片连接的金属箔起到引出负极电流的作用，从而缩小甚至省去了正极耳和负极耳，降低了电池的正极和负极的生产成本。

优选地，所述若干金属箔包括第一金属箔和第二金属箔，所述第一金属箔与所述非金属材料层的顶面边缘和所述正极材料层的底面边缘连接，所述第一金属箔的一端凸出所述正极材料层的侧面外；

所述第二金属箔与所述非金属材料层的底面边缘和所述负极材料层的顶面边缘连接，所述第二金属箔的一端凸出所述负极材料层的侧面外。

优选地，所述非金属材料层的组成材料为聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、无纺布或聚酯任意一种或者多种的复合。

优选地，所述正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍锰尖晶石中的任意一种或多种的组合；

所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅或硅碳合金、锡合金中的任意一种或多种的组合。

优选地，所述第一金属箔和所述第二金属箔的组成材料均为金、钨、铂、铁、钴、镍、镁、锌、铝、钛、铬中的一种或多种的复合。

本发明还提供一种折叠式电池，包括折叠基材，所述折叠基材包括所述组合式电极，所述非金属材料层的顶面上等间距设置若干所述正极材料层，所述非金属材料层的底面等间距设置若干所述负极材料层；

所述非金属材料层的组成材料为可折叠的柔性材料，相邻的所述正极材料层和所述负极材料层间设置有折叠区，所述折叠基材呈“Z”形从左到右依次折叠所述折叠区以形成所述折叠式电池。

本发明的所述折叠式电池的有益效果在于：

所述折叠式电池通过折叠基材呈“Z”形从左到右依次折叠形成，折叠基材包括所述组合式电极，非金属材料层既充当了电极的集流体，又充当了正极和负极间的隔膜，从而节省了正负极间的隔膜的成本，降低了电池的原材料成本，提高了电池的生产效率。缩减了电池的体积，提高了电池的能量密度，有效缩小了电池的电极堆叠厚度，从而降低了对电池外壳体积的要求。电池加工步骤简单，生产成本低。

优选地，相邻两个所述正极材料间的空隙的底面设置所述负极材料层，相邻两个所述负极材料层间的空隙的顶面设置所述正极材料层。

优选地，每一个所述正极材料层均连接至少一个所述金属箔，每一个所述负极材料层均连接至少一个所述金属箔。其有益效果在于，使得每个正极材料层的电流得以引出，使得每个负极材料层的电流得以引出，起到了集流体的导电功能及正极耳和负极耳的功能。

优选地，所述非金属材料层的长度大于所有的所述正极材料层和所有的负极材料层的长度总和，所述折叠区的宽度大于所述正极材料层和所述负极材料层的厚度。其有益效果在于，在折叠所述折叠区的时候，不会折叠到正极材料层和负极材料层，保证了正极材料层和负极材料层的完整性，使得相邻正极材料层和负极材料层之间均夹设有非金属材料层，以起正极和负极间物理隔绝的作用。一个非金属材料层即可隔绝所有的正极材料层和负极材料层，节省了设置多个隔膜的成本及步骤，大大降低了电池生产成本及原材料成本，提高了电池生产效率。

本发明还提供一种卷绕式电池，包括卷绕基材，所述卷绕基材包括所述组合式电极，所述正极材料层、所述负极材料层和所述非金属材料层的数量均为一个，所述非金属材料层包覆所述负极材料层的顶面和底面，所述非金属材料层夹设与所述正极材料层和所述负极材料层之间；

折叠所述卷绕基材的左端以形成折叠部，并以所述折叠部为卷绕芯顺时针卷绕所述卷绕基材形成所述卷绕式电池。

本发明的所述卷绕式电池的有益效果在于：

通过折叠所述卷绕基材的左端形成折叠部，并以所述折叠部为卷绕芯顺时针卷绕所述卷绕基材形成所述卷绕式电池，卷绕基材包括所述组合式电极，非金属材料层既充当了电极的集流体，又充当了正极和负极间的隔膜，从而节省了正负极间的隔膜的成本，降低了电池的原材料成本，提高了电池的生产效率。缩减了电池的体积，提高了电池的能量密度，有效缩小了电池的电极堆叠厚度，从而降低了对电池外壳体积的要求。电池加工步骤简单，生产成本低。

优选地，所述正极材料层、所述负极材料层和所述非金属材料层均为可折叠可卷绕的柔性材料，所述非金属材料层、所述正极材料层和所述负极材料层的正剖面形状均呈盘蛇形。其有益效果在于，便于卷绕基材的折叠及卷绕。

优选地，所述非金属材料层的长度大于所述正极材料层的长度的两倍。

优选地，所述非金属材料层的长度大于所述负极材料层的长度的两倍，所述非金属材料层包覆所述负极材料层的顶面和底面。其有益效果在于，使得卷绕后的电池的正极材料层的顶面和底面均贴合非金属材料层，负极材料层的顶面和底面也贴合非金属材料层，从而使得一个非金属材料层将正极和负极均物理隔离开来，避免两者之间的电子流动，从而起到了隔膜的作用。

本发明还提供一种电池组，包括至少一个所述折叠式电池或至少一个所述卷绕式电池。

本发明的所述的电池组的有益效果在于：

电池组包括至少一个所述折叠式电池或所述卷绕式电池，有效缩小了电池的电极堆叠厚度，缩减了电池组的体积，提高了电池组的能量密度，从而降低了对电池组外壳体积的要求。

附图说明

图1为本发明实施例一组合式电极的正剖面图；

图2为本发明实施例一的正极材料层的侧剖面图；

图3为本发明实施例一的负极材料层的侧剖面图；

图4为本发明实施例一的组合式电极的第一种实施方式俯视图；

图5为本发明实施例一的组合式电极的第二种实施方式俯视图；

图6为本发明实施例二的折叠基材的剖视图；

图7为本发明实施例二的折叠式电池的剖视图；

图8为本发明实施例三的第一折叠基材的剖视图；

图9为本发明实施例三的折叠式电池的剖视图；

图10为本发明实施例四的第二折叠基材的剖视图；

图11为本发明实施例四的折叠式电池的剖视图；

图12为本发明实施例五的卷绕基材的剖视图；

图13为本发明实施例五的卷绕基材折叠后的剖视图；

图14为本发明实施例五的卷绕式电池的剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

实施例一

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种组合式电极，图1为本发明实施例一组合式电极的正剖面图。参照图1，本发明的组合式电极包括集流体1、正极片和负极片，集流体1包括至少一非金属材料层10和若干金属箔 11，若干金属箔11固定于非金属材料层10的边缘，正极片和负极片分别连接至少一金属箔11。非金属材料层10上开设有若干孔洞101，孔洞101的设计降低了集流体1的重量，从而提升了电池的能量密度。若干孔洞101使非金属材料层10的孔隙率为3％-95％。非金属材料层10的孔隙率不可太大或太小，不可超过3％-95％的范围；若孔隙率太大，则非金属材料层10的强度无法满足电池装配过程的要求；若孔隙率太小，则使非金属材料层10无法形成导通结构，会降低非金属材料层10中离子流动速度。

正极片包括正极材料层2，正极材料层2通过在非金属材料层10的顶面涂覆正极活性物质而形成；

负极片包括负极材料层3，负极材料层3通过在非金属材料层10的底面涂覆负极活性物质而形成。

由于正极活性物质和负极活性物质均在非金属材料层10上单面涂布，非金属材料层10既可以起到阻隔正负极间电子导通的作用，相当于传统锂离子电池结构中的隔膜；锂离子可通过非金属材料层10上的若干孔洞101结构，从而实现正负极活性物质间的离子传输，从而实现了隔膜和集流体1的双重功能。

本发明的组合式电极的优点为：

将正极活性物质涂覆至非金属材料层10的顶面并将负极活性物质涂覆至非金属材料层10的底面，从而形成集流体1正面的正极片及集流体1反面的负极片，且非金属材料层10上开设有孔洞101，不影响正极片和负极片之间的离子的流动，将正极片、负极片和集流体1组合在一起，既能实现传统锂电池中正极片、负极片和集流体1及隔膜的功能，节省了隔膜，因此也缩减了电极所占用的体积，生产步骤少，提高了生产效率，缩减电池正极和负极的整体重量和体积，提高了锂电池的能量密度。设置的金属箔11既能作为集流体1的导电元件从而起到导电的作用，而且与正极片连接的金属箔11还能起到引出正极电流的作用，与负极片连接的金属箔11起到引出负极电流的作用，从而缩小甚至省去了正极耳和负极耳，降低了电池的正极和负极的生产成本。

作为本发明一种优选的实施方式，非金属材料层10的组成材料为聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、无纺布或聚酯任意一种或者多种的复合。

作为本发明一种优选的实施方式，正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍锰尖晶石中的任意一种或多种的组合；

负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅或硅碳合金、锡合金中的任意一种或多种的组合。

作为本发明一种优选的实施方式，图2为本发明实施例一的正极材料层2 的侧剖面图。参照图1和图2，若干金属箔11包括第一金属箔111，第一金属箔 111与非金属材料层10的顶面边缘和正极材料层2的底面边缘连接，每个正极材料层2的左侧边缘和非金属材料层10的左侧边缘间夹设一个第一金属箔111，每个正极材料层2的右侧边缘和非金属材料层10的右侧边缘间也夹设一个第一金属箔111，第一金属箔111的一端凸出正极材料层2的侧边缘外；

图3为本发明实施例一的负极材料层3的侧剖面图。参照图1和图3，若干金属箔11还包括第二金属箔112，第二金属箔112与非金属材料层10的底面边缘和负极材料层3的顶面边缘连接，每个负极材料层3的左侧边缘与非金属材料层10的左侧边缘间夹设一个第二金属箔112，每个负极材料层3的右侧边缘与非金属材料层10的右侧边缘间也夹设一个第二金属箔112，第二金属箔112 的一端凸出负极材料层3的侧边缘外。

在本发明实施例一的第一种实施方式中，图4为本发明实施例一的组合式电极的第一种实施方式俯视图，参照图4，在每个正极材料层2与非金属材料层 10的边缘设置六个第一金属箔111，其中三个第一金属箔111设置于正极材料层 2的上边缘，另外三个第一金属箔111设置于正极材料层2的下边缘。在每个负极材料层3与非金属材料层10的边缘设置六个第二金属箔112，其中三个第二金属箔112设置于负极材料层3的上边缘，另外三个第二金属箔112设置于负极材料层3的下边缘。

在本发明的实施例一的第二种实施方式中，图5为本发明实施例一的组合式电极的第二种实施方式俯视图，参照图5，在每个正极材料层2与非金属材料层10的边缘设置两个第一金属箔111，其中一个第一金属箔111设置于正极材料层2的上边缘，另外一个第一金属箔111设置于正极材料层2的下边缘。在每个负极材料层3与非金属材料层10的边缘设置两个第二金属箔112，其中一个第二金属箔112设置于负极材料层3的上边缘，另外一个第二金属箔112设置于负极材料层3的下边缘。

作为本发明一种优选的实施方式，第一金属箔111和第一金属箔112的组成材料均为金、钨、铂、铁、钴、镍、镁、锌、铝、钛、铬中的一种或多种的复合。第一金属箔111和第一金属箔112导电性良好，从而保证了集流体1良好的导电性能，也便于将正极的电流和负极的电流引出。

实施例二

本发明还提供一种折叠式电池，图6为本发明实施例二的折叠基材的剖视图，参照图6，包括折叠基材4，折叠基材4包括组合式电极，非金属材料层10 的顶面上等间距设置若干正极材料层2，非金属材料层10的底面等间距设置若干负极材料层3；

非金属材料层10的组成材料为可折叠的柔性材料，相邻的正极材料层2和负极材料层3间设置有折叠区102。

图7为本发明实施例二的折叠式电池的剖视图，参照图6和图7，折叠基材 4呈“Z”形从左到右依次折叠折叠区102以形成折叠式电池。形成的折叠式电池后，正极材料层2和负极材料层3间隔分布，每相邻的正极材料层2和负极材料层3间夹设非金属材料层10。

本发明的折叠式电池的优点为：

折叠式电池通过折叠基材4呈“Z”形从左到右依次折叠形成，折叠基材4 包括所述组合式电极，非金属材料层10既充当了电极的集流体1，又充当了正极和负极间的隔膜，从而节省了正负极间的隔膜的成本，降低了电池的原材料成本，提高了电池的生产效率。缩减了电池的体积，提高了电池的能量密度，有效缩小了电池的电极堆叠厚度，从而降低了对电池外壳体积的要求。电池加工步骤简单，生产成本低。

作为本发明一种优选的实施方式，参照图6，折叠基材4的相邻两个正极材料间的空隙的底面设置负极材料层3，相邻两个负极材料层3间的空隙的顶面设置正极材料层2。每两个相邻正极材料层2间设置的空隙为第一空隙区105，第一空隙区105的长度大于负极材料的宽度和厚度及正极材料层2的厚度的总和，每个负极材料层3均设置于第一空隙区105的反面。每两个相邻的负极材料层3 间设置的空隙为第二空隙区106，第二空隙区106的长度大于正极材料层2的长度和厚度及负极材料层3的厚度的总和，每个正极材料层2均设置于第二空隙区106的反面。

上述的第一空隙区105和第二空隙区106均预留了折叠区102，参照图7，在对折叠基材4进行折叠后，第一空隙区105的正面与负极材料层3的底面贴合，第二空隙区106的正面与正极材料层2的顶面贴合。

可说明的是，参照图6，上述的第一空隙区105的正面指非金属材料层10 上对应第一空隙区105位置处的顶面，第一空隙区105的反面指非金属材料层 10上对应第一空隙区105位置处的底面；

第二空隙区106的正面指非金属材料层10上对应第二空隙区106位置处的底面，第二空隙区106的反面是指非金属材料层10上对应第二空隙区106位置处的顶面。

作为本发明一种优选的实施方式，每一个正极材料层2均连接至少一个金属箔11，每一个负极材料层3均连接至少一个金属箔11。其优点为，使得每个正极材料层2的电流得以引出，使得每个负极材料层3的电流得以引出，起到了集流体1的导电功能及正极耳和负极耳的功能。

作为本发明一种优选的实施方式，非金属材料层10的长度大于所有的正极材料层2和所有的负极材料层3的长度总和，折叠区102的宽度大于正极材料层2和负极材料层3的厚度。其优点为，使得在折叠折叠区102的时候，不会折叠到正极材料层2和负极材料层3，折叠区102也能包覆正极材料层2或负极材料层3的侧面，保证了正极材料层2和负极材料层3的完整性，使得相邻正极材料层2和负极材料层3之间均夹设有非金属材料层10，以起正极和负极间物理隔绝的作用。一个非金属材料层10即可隔绝所有的正极材料层2和负极材料层3，节省了设置多个隔膜的成本及步骤，大大降低了电池生产成本及原材料成本，提高了电池生产效率。

在一些具体的实施方式中，参照图6和图7，从左到右依次折叠上述第一折叠基材5的折叠区102，以形成本发明实施例二的折叠式电池。

具体的，以非金属材料层10最左端的负极材料层3为底端固定层(图中未标示)。折叠非金属材料层10最左端的折叠区102，使得折叠区102的顶面覆盖最左端的正极材料层2的侧面，最左端的正极材料层2置于最左端的负极材料层3的顶部，使得第一空隙区105的正面与最左端的负极材料层3的顶面接触。然后折叠左数第二个折叠区102，左数第二个折叠区102的底面覆盖在左数第二个负极材料层3的侧面，使得左数第二个负极材料层3置于非金属材料层 10顶面最左端的正极材料层2的顶部，第二空隙区106的正面与最左端的正极材料层2的顶面接触。重复上述折叠步骤，从左到右依次折叠新的折叠区102，使正极材料层2和负极材料层3在最底端的负极材料层3上依次交错堆叠。折叠式电池中的非金属材料层10的正剖面呈多个倒“Z”形，倒“Z”形的顶端与相邻的倒“Z”形的尾端连接。

实施例三

图8为本发明实施例三的第一折叠基材的剖视图，参照图8，本发明的折叠式电池包括第一折叠基材5，第一折叠基材5包括一个非金属材料层10、若干正极材料层2和若干负极材料层3，正极材料层2与负极材料层3的数量一致。若干正极材料层2在非金属材料层10的顶面等间距设置，若干负极材料层3在非金属材料层10的底面等间距设置。且每一个正极材料层2的正下方均对应设置一个负极材料层3，正极材料层2的长度与负极材料层3的长度一致。

相邻两个正极材料层2间设置第一折叠区103，第一折叠区103的长度至少大于或等于正极材料层2的长度、正极材料层2的厚度和负极材料层3的厚度总和。

在一些实施方式中，图9为本发明实施例三的折叠式电池的剖视图，参照图8和图9，正极材料层2和负极材料层3的数量均为3个，以从右向左的次序依次折叠上述第一折叠基材5的第一折叠区103，以形成本发明实施例三的折叠式电池。

具体的，以非金属材料层10最右端的正极材料层2和负极材料层3为底端固定层(图中未标示)。折叠非金属材料层10最右端的第一折叠区103，使得第一折叠区103的顶面与最右端的正极材料层2的左侧面和顶面贴合，第一折叠区103的底面与中间的负极材料层3的底面贴合。然后折叠非金属材料层10 最左端的第一折叠区103，使得最左端的第一折叠区103的顶面与中间的正极材料层2的侧面和顶面贴合，最左端的第一折叠区103的底面与最左端的负极材料层2的底面贴合。

在本发明的另一些实施方式中，若正极材料层2和负极材料层3的数量均大于3个，则重复上述折叠步骤，使得每相邻正极材料层2和负极材料层3间均夹设非金属材料层10。

可说明的是，上述的折叠式电池的折叠方式是以从右到左的顺序依次折叠第一折叠区103，本发明折叠式电池的折叠方式并不局限于从右往左的顺序折叠，也可以从右往左的顺序折叠非金属材料层10的第一折叠区103；甚至可以同时或分别位于折叠非金属材料层10两端的第一折叠区103，最后折叠非金属材料层10中间的第一折叠区，使得每相邻的正极材料层2和负极材料层3间均夹设非金属材料层10，实现折叠式电池中正电极、负电极、集流体以及隔膜的完整功能。

实施例四

图10为本发明实施例四的第二折叠基材的剖视图，参照图10，本发明的折叠式电池包括第二折叠基材6，第二折叠基材6包括一个非金属材料层10、若干正极材料层2和若干负极材料层3，正极材料层2的数量为偶数，负极材料层 3的数量也为偶数。非金属材料层10的顶面上等间距设置若干正极材料层2和负极材料层3，正极材料层2和负极材料层3交错设置。每个正极材料层2的正下方均对应设置一个固定于非金属材料层10底面的正极材料层2，每个负极材料层3的正下方均对应设置一个固定于非金属材料层10底面的负极材料层3。相邻正极材料层2与负极材料层3之间设置第二折叠区104，正极材料层2的长度与负极材料层3的长度一致，第二折叠区104的长度至少大于正极材料层2 的长度、正极材料的宽度及负极材料层3宽度总和。

图11为本发明实施例四的折叠式电池的剖视图，参照图11，正极材料层包括正极材料层2、第一正极材料层21、第二正极材料层22和第三正极材料层23，负极材料层包括负极材料层3、第一负极材料层31、第二负极材料层32和第三负极材料层33。

参照图10和图11，折叠上述第二折叠基材6的第二折叠区104，以形成折叠式电池。在一些实施方式中，以从左向右的次序依次折叠上述第二折叠区104，以形成本发明实施例四的折叠式电池。

具体的，以非金属材料层10顶面最左侧的正极材料层2为底端固定层(图中未标示)，从左向右依次折叠第二折叠区104，使得第二折叠基材6最左侧的第一正极材料层21上堆叠第一负极材料层31，第一负极材料层31上堆积第二负极材料层32，第二负极材料层32上堆叠第二正极材料层22，第二正极材料层22上堆叠第三正极材料层23，第三正极材料层23上堆叠第三负极材料层33，第三负极材料层33顶端堆叠负极材料层3。参照图11，折叠式电池的每相邻的正极材料层和负极材料层间均夹设非金属材料层10，每相邻的两个正极材料层间均固定有非金属材料层10，每相邻的两个负极材料层均固定有非金属材料层 10。

实施例五

本发明还提供一种卷绕式电池，图12为本发明实施例五的卷绕基材的剖视图，参照图12，包括卷绕基材7，卷绕基材7包括组合式电极，正极材料层2、负极材料层3和非金属材料层10的数量均为一个，非金属材料层10包覆负极材料层3的顶面和底面，非金属材料层10夹设与正极材料层2和负极材料层3 之间；

图13为本发明实施例五的卷绕基材折叠后的剖视图，参照图12和图13，折叠卷绕基材7的左端形成折叠部70，以折叠部70为卷绕芯顺时针卷绕卷绕基材7形成卷绕式电池。

本发明的卷绕式电池的优点为：

通过折叠卷绕基材7的左端形成折叠部70，并以折叠部为卷绕芯顺时针卷绕卷绕基材7形成卷绕式电池，卷绕基材7包括所述组合式电极，非金属材料层10既充当了电极的集流体1，又充当了正极和负极间的隔膜，从而节省了正负极间的隔膜的成本，降低了电池的原材料成本，提高了电池的生产效率。缩减了电池的体积，提高了电池的能量密度，有效缩小了电池的电极堆叠厚度，从而降低了对电池外壳体积的要求。电池加工步骤简单，生产成本低。

作为本发明一种优选的实施方式，参照图12，非金属材料层10的长度大于正极材料层2的长度的两倍。

作为本发明一种优选的实施方式，参照图12，非金属材料层10的长度大于负极材料层3的长度的两倍，非金属材料层10包覆负极材料层3的顶面和底面。其优点为，使得卷绕后的电池的正极材料层2的顶面和底面均贴合非金属材料层10，负极材料层3的顶面和底面也贴合非金属材料层10，从而使得一个非金属材料层10将正极和负极均物理隔离开来，避免两者之间的电子流动，从而起到了隔膜的作用。

图14为本发明实施例五的卷绕式电池的剖视图，最终形成的卷绕式电池的剖视图如图14。除折叠部70的两层正极材料层2相互折叠接触外，卷绕式电池的每一正极材料层2的隔层均为负极材料层3，正极材料层2和负极材料层3间通过非金属材料层10隔开，充当电池的隔膜及集流体。

作为本发明一种优选的实施方式，参照图14，正极材料层2、负极材料层3 和非金属材料层10均为可折叠可卷绕的柔性材料，非金属材料层10、正极材料层2和负极材料层3的正剖面形状均呈盘蛇形。其优点为，便于卷绕基材7的折叠及卷绕。

本发明还提供一种电池组，包括至少一个折叠式电池或至少一个卷绕式电池。

本发明的电池组的优点为：

电池组包括至少一个折叠式电池或卷绕式电池，有效缩小了电池的电极堆叠厚度，缩减了电池组的体积，提高了电池组的能量密度，从而降低了对电池组外壳体积的要求。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (14)

1.一种组合式电极，其特征在于，包括集流体、正极片和负极片，所述集流体包括至少一非金属材料层和若干金属箔，所述若干金属箔固定于所述非金属材料层的边缘，所述正极片和所述负极片分别连接至少一所述金属箔，所述非金属材料层上开设有若干孔洞；

所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层通过在所述非金属材料层的顶面涂覆正极活性物质而形成；

所述负极片包括负极材料层，所述负极材料层通过在所述非金属材料层的底面涂覆负极活性物质而形成。

2.如权利要求1所述的组合式电极，其特征在于，所述若干金属箔包括第一金属箔和第二金属箔，所述第一金属箔与所述非金属材料层的顶面边缘和所述正极材料层的底面边缘连接，所述第一金属箔的一端凸出所述正极材料层的侧面外；

所述第二金属箔与所述非金属材料层的底面边缘和所述负极材料层的顶面边缘连接，所述第二金属箔的一端凸出所述负极材料层的侧面外。

3.如权利要求1所述的组合式电极，其特征在于，所述非金属材料层的组成材料为聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、无纺布或聚酯任意一种或者多种的复合。

4.如权利要求1所述的组合式电极，其特征在于，所述正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍锰尖晶石中的任意一种或多种的组合；

所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅或硅碳合金、锡合金中的任意一种或多种的组合。

5.如权利要求2所述的组合式电极，其特征在于，所述第一金属箔和所述第二金属箔的组成材料均为金、钨、铂、铁、钴、镍、镁、锌、铝、钛、铬中的一种或多种的复合。

6.一种折叠式电池，其特征在于，包括折叠基材，所述折叠基材包括权利要求1所述的组合式电极，所述非金属材料层的顶面上等间距设置若干所述正极材料层，所述非金属材料层的底面等间距设置若干所述负极材料层；

所述非金属材料层的组成材料为可折叠的柔性材料，相邻的所述正极材料层和所述负极材料层间设置有折叠区，所述折叠基材呈“Z”形从左到右依次折叠所述折叠区以形成所述折叠式电池。

7.如权利要求6所述的折叠式电池，其特征在于，相邻两个所述正极材料间的空隙的底面设置所述负极材料层，相邻两个所述负极材料层间的空隙的顶面设置所述正极材料层。

8.如权利要求6所述的折叠式电池，其特征在于，每一个所述正极材料层均连接至少一个所述金属箔，每一个所述负极材料层均连接至少一个所述金属箔。

9.如权利要求6所述的折叠式电池，其特征在于，所述非金属材料层的长度大于所有的所述正极材料层和所有的负极材料层的长度总和，所述折叠区的宽度大于所述正极材料层和所述负极材料层的厚度。

10.一种卷绕式电池，其特征在于，包括卷绕基材，所述卷绕基材包括权利要求1-5任意一项所述的组合式电极，所述正极材料层、所述负极材料层和所述非金属材料层的数量均为一个，所述非金属材料层包覆所述负极材料层的顶面和底面，所述非金属材料层夹设与所述正极材料层和所述负极材料层之间；

折叠所述卷绕基材的左端以形成折叠部，并以所述折叠部为卷绕芯顺时针卷绕所述卷绕基材形成所述卷绕式电池。

11.如权利要求10所述的卷绕式电池，其特征在于，所述正极材料层、所述负极材料层和所述非金属材料层均为可折叠可卷绕的柔性材料，所述非金属材料层、所述正极材料层和所述负极材料层的正剖面形状均呈盘蛇形。

12.如权利要求10所述的卷绕式电池，其特征在于，所述非金属材料层的长度大于所述正极材料层的长度的两倍。

13.如权利要求10所述的卷绕式电池，其特征在于，所述非金属材料层的长度大于所述负极材料层的长度的两倍，所述非金属材料层包覆所述负极材料层的顶面和底面。

14.一种电池组，其特征在于，包括至少一个权利要求6所述的折叠式电池或至少一个权利要求10所述的卷绕式电池。

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