CN116053605A - 一种电芯、电芯制备方法及锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电芯、电芯制备方法及锂电池,涉及锂电池领域。该电芯包括第一极片、第二极片及隔膜,第一极片与第二极片堆叠设置,隔膜设置于第一极片与第二极片之间;第一极片上成型有沿第一水平方向依次排布的多个第一加工差异,第二极片上成型有沿第二水平方向依次排布的多个第二加工差异,第一水平方向与第二水平方向呈夹角。本发明提供的电芯能够避免异性极片的加工差异累积,性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域,具体而言,涉及一种电芯、电芯制备方法及锂电池。
背景技术
目前,为了提升生产效率,市面上普遍采用的制片方式为对连续放卷的料带进行长度方向上的连续涂布与冷压,之后再进行分切、模切得到极片。流体力学性质决定了沿料带长度方向的连续涂布以及连续冷压不可避免的会在宽度方向上产生多个加工差异,且各加工差异均在料带的长度方向上延伸。加工差异包括了涂层厚薄差异、压实密度差异以及涂层组分比例差异等。
市面上制备电芯采用的叠片方法包括同向出极耳及反向出极耳,但由于极片模切成型的极耳处于对应的料带宽度方向上的一边,因此无论是同向出极耳还是反向出极耳,堆叠在一起的两个异性极片的加工差异的排布方向始终相同,均为宽度方向。因此两个异性极片的加工差异有大概率会发生累积,从而在应力均匀、电解液浸润效果、电流密度分布等方面对电芯的性能产生严重影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电芯,其能够避免异性极片的加工差异累积,性能更好。
本发明的另一目的在于提供一种电芯制备方法,其能够制备得到性能更好的电芯。
本发明的又一目的在于提供一种锂电池,其具有性能更好的特点。
本发明的实施例提供一种技术方案:
一种电芯,包括第一极片、第二极片及隔膜,所述第一极片与所述第二极片堆叠设置,所述隔膜设置于所述第一极片与所述第二极片之间;
所述第一极片上成型有沿第一水平方向依次排布的多个第一加工差异,所述第二极片上成型有沿第二水平方向依次排布的多个第二加工差异,所述第一水平方向与所述第二水平方向呈夹角。
进一步地,所述第一极片在所述第一水平方向上的一边设置有第一极耳,所述第二极片在所述第二水平方向上的一边设置有第二极耳。
进一步地,所述第一极片在所述第一水平方向上的一边设置有第一极耳,所述第二极片在所述第一水平方向上的一边设置有第二极耳。
进一步地,所述第一极片与所述第二极片均呈矩形,所述第一极片与所述第二极片各自的长边与所述第一水平方向平行,所述第一极片与所述第二极片各自的宽边与所述第二水平方向平行。
进一步地,所述第一极片的两个宽边均涂布有第一绝缘保护层,所述第二极片的两个长边均涂布有第二绝缘保护层;
在堆叠方向上,所述第一极片的两个长边分别落在两个所述第二绝缘保护层的范围内,所述第二极片的两个宽边分别落在两个所述第一绝缘保护层的范围内。
进一步地,所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直。
本发明的实施例还提供一种电芯制备方法,包括:
制备矩形第一极片,其中,所述第一极片上成型有在长边延伸方向上依次排布的多个第一加工差异;
制备矩形第二极片,其中,所述第二极片上成型有在宽边延伸方向上依次排布的多个第二加工差异;
将所述第一极片、所述第二极片与隔膜进行叠片,以使多个所述第一加工差异的排布方向与多个所述第二加工差异的排布方向垂直。
进一步地,所述制备矩形第一极片的步骤包括:
对第一极片料带上多个所述第一加工差异分布的区域在宽度方向上的两边分别涂布第一绝缘保护层;
对所述第一极片料带沿宽度方向分切,得到第一中间片体;
对所述第一中间片体进行模切,得到第一极片。
进一步地,所述制备矩形第二极片的步骤包括:
对第二极片料带上多个所述第二加工差异分布的区域在宽度方向上的两边分别涂布第二绝缘保护层;
对所述第二极片料带沿宽度方向分切,得到第二中间片体;
对所述第二中间片体进行模切,得到第二极片。
本发明的实施例还提供一种锂电池,包括所述的电芯,所述电芯包括第一极片、第二极片及隔膜,所述第一极片与所述第二极片堆叠设置,所述隔膜设置于所述第一极片与所述第二极片之间;所述第一极片上成型有沿第一水平方向依次排布的多个第一加工差异,所述第二极片上成型有沿第二水平方向依次排布的多个第二加工差异,所述第一水平方向与所述第二水平方向呈夹角。
相比现有技术,本发明提供的电芯,其第一极片与第二极片在堆叠状态下,第一极片的第一加工差异与第二极片的第二加工差异的排布方向呈夹角,能够有效避免二者的加工差异在排布方向上发生累积,从而避免对电芯的性能产生影响。因此,本发明提供的电芯的有益效果包括:能够避免异性极片的加工差异累积,性能更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实施例提供的电芯的分解结构示意图;
图2为另一个实施例提供的电芯的分解结构示意图;
图3为本实施例提供的电芯制备方法的流程框图;
图4为图3中步骤S101的一种子步骤流程框图;
图5为图3中步骤S102的一种子步骤流程框图;
图6为本实施例提供的锂电池的结构示意图。
图标:100-电芯;110-第一极片;111-第一加工差异;112-第一极耳;113-第一绝缘保护层;120-第二极片;121-第二加工差异;122-第二极耳;123-第二绝缘保护层;130-隔膜;200-锂电池;210-顶盖组件;211-第一连接片;212-第二连接片。
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,下面将结合本发明实施例中的附图,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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,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设备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”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,“设置”、“连接”等术语应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例
请参阅图1,图1所示为本实施例提供的电芯100的分解结构示意图。
本实施例提供的电芯100,包括第一极片110、第二极片120及隔膜130,第一极片110与第二极片120堆叠设置,隔膜130设置于第一极片110与第二极片120之间。
可以理解的是,第一极片110与第二极片120为两个极性相反的极片,隔膜130设置于第一极片110与第二极片120之间,可以是隔膜130料带切断并制袋后叠片的形式,也可以是连续的隔膜130料带Z字形叠片的形式分隔第一极片110与第二极片120,本申请中不作具体限定。并且,可以理解的是,图1所示的仅为电芯100的最小叠片单元的结构。
本实施例中,第一极片110上成型有沿第一水平方向依次排布的多个第一加工差异111,第二极片120上成型有沿第二水平方向依次排布的多个第二加工差异121,第一水平方向与第二水平方向呈夹角。
第一水平方向如图1中的X箭头所指方向,第二水平方向如图1中的Y箭头所指方向。本实施例中,为了获得更好的防止差异累积效果,第一水平方向与第二水平方向相互垂直。
可以理解的是,第一加工差异111与第二加工差异121均为分别制片的过程中涂布、冷压出现的在料袋宽度方向上排布的包括涂层厚薄差异、压实密度差异以及涂层组分比例差异等在内的局部差异。
本实施例提供的电芯100,其异性极片的加工差异的排布方向相互垂直,相较于现有技术中异性极片加工差异排布方向相同的电芯100,有效避免了加工差异累积,具有更好的充放电性能。
本实施例中,第一极片110在第一水平方向上的一边设置有第一极耳112,第二极片120在第二水平方向上的一边设置有第二极耳122,即第一极耳112的引出方向与第二极耳122的引出方向相互垂直。
可以理解的是,在本实施例中,第一极片110与第二极片120均采用传统的涂布、冷压、分切、模切方式制备得到,即第一极耳112与第二极耳122均成型于各自对应的料带在宽度方向上的一边。可见,第一极耳112的引出方向与第一极片110上存在的第一加工差异111的排布方向相同,第二极耳122的引出方向与第二极片120上存在的第二加工差异121的排布方向相同。
因此,在叠片过程中,通过控制第一极耳112与第二极耳122的引出方向垂直即可保证多个第一加工差异111与多个第二加工差异121的排布方向垂直。
请参阅图2,图2所示为另一个实施例提供的电芯100的分解结构示意图。
在其他实施例中,也可以使第一极耳112的引出方向与第二极耳122的引出方向同向或反向,例如,第一极片110在第一水平方向上的一边设置有第一极耳112,第二极片120同样在第一水平方向上的一边设置有第二极耳122。
要实现此类情况,只需要在料带的分切边上模切成型极耳即可。例如,可以对第二极片120对应的料带沿长度方向间隔涂布,切断间隔位置,并在切断边上模切成型第二极耳122,此时第二极耳122的引出方向即为料带的长度方向,与在料带宽度方向上排布的第二加工差异121的排布方向垂直。
在叠片过程中,保证第一极耳112与第二极耳122的引出方向相同或相反,同样能够保证第一极片110上的多个第一加工差异111与第二极片120上的多个第二加工差异121的排布方向垂直。
请继续参阅图1,本实施例中,第一极片110与第二极片120均呈矩形,第一极片110与第二极片120各自的长边与第一水平方向平行,第一极片110与第二极片120各自的宽边与第二水平方向平行。
为了降低分切边产生的毛刺、掉粉带来的潜在风险,第一极片110的两个宽边均涂布有第一绝缘保护层113,第二极片120的两个长边均涂布有第二绝缘保护层123。在堆叠方向上,第一极片110的两个长边分别落在两个第二绝缘保护层123的范围内,第二极片120的两个宽边分别落在两个第一绝缘保护层113的范围内。
以第一极片110为例,在实际制片过程中,料带上除预留的极耳区之外的部分在宽度方向上的两边分别涂布有第一绝缘保护层113,第一绝缘保护层113沿料带的长度方向延伸,分切完成后,两个第一绝缘保护层113分别处于第一极片110在第一加工差异111排布方向上的两端。
同样的,两个第二绝缘保护层123分别处于第二极片120在第二加工差异121排布方向上的两端,而对于第一极片110与第二极片120对应各自料带长度方向上的相对两边均缺乏保护层的保护。因此,现有的叠片电芯100叠片完成后,无论是同向出极耳还是反向出极耳,两个异性极片上的保护层始终对应,而并不能对对方的分切边的毛刺、漏料起到防护作用。
而本实施例中,在堆叠方向上,第一极片110的两个长边分别落在两个第二绝缘保护层123的范围内,即两个第二绝缘保护层123对第一极片110的两个分切边分别起到防护作用;第二极片120的两个宽边分别落在两个第一绝缘保护层113的范围内,即两个第一绝缘保护层113对第二极片120的两个分切边分别起到防护作用。因此,本实施例提供的电芯100,具有更高的安全性。
综上,本实施例提供的电芯100,其异性极片的加工差异的排布方向相互垂直,避免了差异累积对电芯100性能造成影响。并且,两个异性极片的边缘形成了全面防护,有效降低了毛刺、漏料带来的安全风险。
因此,本实施例提供的电芯100,具有性能更好、安全性更高的特点。
请参阅图3,图3所示为本实施例提供的电芯100制备方法的流程框图,该电芯100制备方法用于制备前述的电芯100,可以包括以下步骤:
步骤S101,制备矩形第一极片110,其中,第一极片110上成型有在长边延伸方向上依次排布的多个第一加工差异111。
请结合参阅图4,图4所示为步骤S101的一种子步骤流程框图,步骤S101可以包括:
子步骤S1011,对第一极片110料带上多个第一加工差异111分布的区域在宽度方向上的两边分别涂布第一绝缘保护层113。
可以理解的是,第一极片110料带上多个第一加工差异111分布的区域即为活性物质涂布的区域,也即为第一极片110料带上除预留的未涂布的极耳区之外,剩余的区域。
子步骤S1012,对第一极片110料带沿宽度方向分切,得到第一中间片体。
子步骤S1013,对第一中间片体进行模切,得到第一极片110。
请继续参阅图3,本实施例提供的电芯100制备方法还可以包括:
步骤S102,制备矩形第二极片120,其中,第二极片120上成型有在宽边延伸方向上依次排布的多个第二加工差异121。
请结合参阅图5,图5所示为步骤S102的一种子步骤流程框图,步骤S102可以包括:
子步骤S1021,对第二极片120料带上多个第二加工差异121分布的区域在宽度方向上的两边分别涂布第二绝缘保护层123。
同样的,第二极片120料带上多个第二加工差异121分布的区域即为活性物质涂布的区域,也即为第二极片120料带上除预留的未涂布的极耳区之外,剩余的区域。
子步骤S1022,对第二极片120料带沿宽度方向分切,得到第二中间片体。
子步骤S1023,对第二中间片体进行模切,得到第二极片120。
请继续参阅图3,本实施例提供的电芯100制备方法还可以包括:
步骤S103,将第一极片110、第二极片120与隔膜130进行叠片,以使多个第一加工差异111的排布方向与多个第二加工差异121的排布方向垂直。
可以理解的是,要保证叠片完成的状态下第一极片110与第二极片120的长边、宽边分别大致对应,满足第一极片110的两个长边分别落在两个第二绝缘保护层123的范围内,第二极片120的两个宽边分别落在两个第一绝缘保护层113的范围内,需要在料带选型及分切时进行尺寸设计。
可以选用第二极片120对应的料带宽度大致等于第一极片110的分切间隔尺寸,即可满足第二极片120叠片状态下的宽边与第一极片110的宽边大致对应;同样的,使的第二极片120分切间隔尺寸大致等于第一极片110的料带宽度,即可满足第二极片120叠片状态下的长边与第一极片110的长边大致对应,从而满足叠片要求。
综上,本实施例提供的电芯100制备方法,能够制备得到性能更好、安全性更高的电芯100。
请结合参阅图6,图6所示为本实施例提供的锂电池200的部分结构示意图。
本实施例提供的锂电池200包括顶盖组件210及前述的电芯100,另外还包括外壳、防爆阀等常规部件,本实施例中不作额外描述。
由于该电芯100上的第一极耳112与第二极耳122的引出方向垂直,因此顶盖组件210进行了适应性设计,顶盖组件210上分别设置有第一连接片211及第二连接片212,顶盖组件210处于电芯100在第二水平方向上的一端,第一连接片211与第二极耳122在顶盖组件210与电芯100之间焊接,第二连接片212延伸至电芯100在第一水平方向上的一端与第一极耳112焊接。
可见,第一极耳112与第二极耳122的焊接位置处于不同维度,相当于在第一水平方向与第二水平方向上的焊印均能够对电芯100形成限位,能够实现对电芯100更加可靠的固定。并且,由于两处焊印处于不同维度,能够避免焊接热效应堆积损坏电芯100。
因此,本实施例提供的锂电池200具有性能更好、安全性更高的特点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电芯,其特征在于,包括第一极片、第二极片及隔膜,所述第一极片与所述第二极片堆叠设置,所述隔膜设置于所述第一极片与所述第二极片之间;
所述第一极片上成型有沿第一水平方向依次排布的多个第一加工差异,所述第二极片上成型有沿第二水平方向依次排布的多个第二加工差异,所述第一水平方向与所述第二水平方向呈夹角。
2.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述第一极片在所述第一水平方向上的一边设置有第一极耳,所述第二极片在所述第二水平方向上的一边设置有第二极耳。
3.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述第一极片在所述第一水平方向上的一边设置有第一极耳,所述第二极片在所述第一水平方向上的一边设置有第二极耳。
4.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述第一极片与所述第二极片均呈矩形,所述第一极片与所述第二极片各自的长边与所述第一水平方向平行,所述第一极片与所述第二极片各自的宽边与所述第二水平方向平行。
5.根据权利要求4所述的电芯,其特征在于,所述第一极片的两个宽边均涂布有第一绝缘保护层,所述第二极片的两个长边均涂布有第二绝缘保护层;
在堆叠方向上,所述第一极片的两个长边分别落在两个所述第二绝缘保护层的范围内,所述第二极片的两个宽边分别落在两个所述第一绝缘保护层的范围内。
6.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直。
7.一种电芯制备方法,其特征在于,包括:
制备矩形第一极片,其中,所述第一极片上成型有在长边延伸方向上依次排布的多个第一加工差异;
制备矩形第二极片,其中,所述第二极片上成型有在宽边延伸方向上依次排布的多个第二加工差异;
将所述第一极片、所述第二极片与隔膜进行叠片,以使多个所述第一加工差异的排布方向与多个所述第二加工差异的排布方向垂直。
8.根据权利要求7所述的电芯制备方法,其特征在于,所述制备矩形第一极片的步骤包括:
对第一极片料带上多个所述第一加工差异分布的区域在宽度方向上的两边分别涂布第一绝缘保护层;
对所述第一极片料带沿宽度方向分切,得到第一中间片体;
对所述第一中间片体进行模切,得到第一极片。
9.根据权利要求7所述的电芯制备方法,其特征在于,所述制备矩形第二极片的步骤包括:
对第二极片料带上多个所述第二加工差异分布的区域在宽度方向上的两边分别涂布第二绝缘保护层;
对所述第二极片料带沿宽度方向分切,得到第二中间片体;
对所述第二中间片体进行模切,得到第二极片。
10.一种锂电池,其特征在于,包括如权利要求1-6任一项所述的电芯。
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