CN116111180A - 锂离子电池及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种锂离子电池，包括电芯及封装壳；电芯包括阴极片、阳极片、隔膜及电解液；阴极片包括阴极集流体、阴极活性物质层及多个阴极极耳，多个阴极极耳设置于阴极集流体，多个阴极极耳周侧设有阴极活性物质层。本发明还揭示一种方法。电芯的阴极片预先裁切阴极活性物质层的侧边区域，涂覆阴极活性物质层后进行辊压，不易因受力不均出现褶皱或断裂现象；多个阴极极耳位于阴极活性物质层内，可省去传统的涂覆绝缘胶区域，进而拓宽阴极活性物质层的面积，提高能量密度；多个阴极极耳与封装壳内的正极区连接引出正极，无需额外增加部件，因此对于阴极极耳的位置设定具有较宽的调整空间，更利于前期设计和后期组装使用，有利于提升生产效率。

Description

锂离子电池及制作方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及一种锂离子电池及制作方法。

背景技术

锂离子电池是近年流行使用的电池，其在能量密度、自放电、工作纬度范围、体积及生产、使用的环境污染等方面占有优势，因此被广泛使用在各类产品，例如数码产品、移动设备等等。总所周知，电池的电量终会使用完，此时需要对其进行充电，随着消费者对产品的追求不断提升，对于电池的充电速度也有了更高要求，希望产品能在更短、更瞬息的时间内完成充电，增加使用次数，以提高对产品使用体验。

多极耳极片结构有利于降低电阻，因此对于提升充电速率有一定的效果。常规的多极耳极片主要是采用斑马式涂布，即在铝箔中间进行敷料涂布，边缘留空箔做极耳裁切和引出；然后再进行封装。封装时对于极片的极耳位置有着较高的要求，采用多极耳结构则对于每个极耳的位置需要做到更精准，大大增加了前期的设计和后期使用到的工夹具负担，还降低生产效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种锂离子电池及制作方法。

本发明公开的一种锂离子电池，包括：电芯及封装壳，电芯设置于封装壳内；电芯包括阴极片、阳极片、隔膜及电解液，阴极片、隔膜及阳极片依序设置，并进行卷绕形成芯体，电解液位于芯体内；阴极片包括阴极集流体、阴极活性物质层及多个阴极极耳，阴极活性物质层涂覆于阴极集流体上，多个阴极极耳设置于阴极集流体，多个阴极极耳周侧设有阴极活性物质层；封装壳具有正极区及负极区，芯体及电解液均设置于封装壳内，多个阴极极耳连接正极区，阳极片连接负极区。

根据本发明的一实施方式，阴极活性物质层横向上设有至少两个第一空箔区，第一空箔区沿阴极活性物质层纵向开设，一个阴极极耳设置于一个第一空箔区。

根据本发明的一实施方式，阴极活性物质层横向上设有至少一个第二空箔区，第二空箔区沿阴极活性物质层横向开设，至少两个阴极极耳设置于一个第二空箔区。

根据本发明的一实施方式，封装壳包括壳体及盖体，芯体设置于壳体内，盖体设置于壳体；盖体设有负极柱，形成负极区，阳极片连接负极柱；壳体及盖体除负极柱外的区域共同形成正极区。

本发明公开的一种锂离子电池制作方法，包括：

阴极片：

将阴极活性物质涂覆于阴极集流体表面，形成阴极活性物质层；

在阴极活性物质层内制出空箔区；

辊压阴极活性物质层；

将多个阴极极耳连接于空箔区内；

阳极片：

将阳极活性物质涂覆于阳极集流体表面，形成阳极活性物质层；阳极集流体边缘预留极耳区；

辊压阳极活性物质层；

将极耳区裁切，形成阳极极耳；

阴极片、隔膜、阳极片依序排列并进行卷绕，形成芯体；

将芯体放入封装壳并注入电解液，形成电芯；电芯置入封装壳，阳极极耳连接封装壳内的负极区，多个阴极极耳与封装壳内的正极区连接。

根据本发明的一实施方式，通过激光清洗在阴极活性物质层内制出空箔区。

根据本发明的一实施方式，进行阴极活性物质层涂覆时，预先在阴极集流体上设置覆盖层；将覆盖层除去后形成空箔区。

根据本发明的一实施方式，覆盖层为发泡胶。

根据本发明的一实施方式，辊压阴极活性物质层前，对阴极活性物质层侧边进行裁切。

根据本发明的一实施方式，形成芯体后，多个阴极极耳在同一方向上重叠或交错分布。

本发明的有益效果在于，电芯的阴极片预先裁切阴极活性物质层的侧边区域，涂覆阴极活性物质层后进行辊压，不易因受力不均出现褶皱或断裂现象；多个阴极极耳位于阴极活性物质层内，可省去传统的涂覆绝缘胶区域，进而拓宽阴极活性物质层的面积，提高能量密度；多个阴极极耳与封装壳内的正极区连接引出正极，无需额外增加部件，因此对于阴极极耳的位置设定具有较宽的调整空间，更利于前期设计和后期组装使用，还有利于提升生产效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为锂离子电池的结构图；

图2为阴极片的结构示意图；

图3为阴极片裁切后结构示意图；

图4为阴极片的另一结构示意图；

图5为阴极片的又一结构示意图；

图6为阳极片的结构示意图；

图7为阳极片裁切后结构示意图；

图8为锂离子电池的制作方法流程图。

附图标记说明

1-电芯；11-阴极片；111-阴极集流体；112-阴极活性物质层；113-阴极极耳；114-空箔区；1141-第一空箔区；1142-第二空箔区；12-阳极片；121-阳极集流体；1211-极耳区；122-阳极活性物质层；123-阳极极耳；13-芯体；2-封装壳；21-壳体；22-盖体；221-负极柱。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如图1-图7所示，图1为锂离子电池的结构图；图2为阴极片11的结构示意图；图3为阴极片11裁切后结构示意图；图4为阴极片11的另一结构示意图；图5为阴极片11的又一结构示意图；图6为阳极片12的结构示意图；

图7为阳极片12裁切后结构示意图。本申请的锂离子电池包括电芯1及封装壳2，电芯1设置于封装壳2内。电芯1包括阴极片11、隔膜、阳极片12及电解液，其中，隔膜设置于阴极片11与阳极片12之间，三者依序排列卷绕形成芯体13，电解液注入至芯体13内。

阴极片11包括阴极集流体111、阴极活性物质层112及多个阴极极耳113，阴极活性物质层112涂覆于阴极集流体111表面，多个阴极极耳113间隔设置于阴极活性物质层112，多个阴极极耳113与阴极集流体111连接，即多个阴极极耳113与阴极集流体111连接处的周侧均存有阴极活性物质层112。具体应用时，为了使得阴极极耳113与阴极集流体111连接，因此需要在阴极活性物质层112上开设空箔区114，空箔区114处露出阴极集流体111；进一步的，在阴极活性物质层112的横向上设有至少两个间隔设置的第一空箔区1141，第一空箔区1141沿着阴极活性物质层112的纵向开设，至少两个阴极极耳113分别设置于两个第一空箔区1141，具体的，第一空箔区1141与阴极极耳113的数量相对应，每一个阴极极耳113对应设置于一个第一空箔区1141。此外，第一空箔区1141的开设面积与阴极极耳113相当，所谓“相当”即指第一空箔区1141的面积比阴极极耳113略大一点，既能满足阴极极耳113连接的需求，还能将阴极集流体111的露出面积降低，增大阴极活性物质层112的涂覆面积，进而提高能量密度；此外，由于阴极极耳113并非由阴极集流体111直接裁切获得，因此阴极极耳113毛刺现象极少，无需额外增加绝缘胶，进一步增大阴极活性物质层112的涂覆面积，提高能量密度。在另一实施例中，在阴极活性物质层112的横向上设有至少一个第二空箔区1142，第二空箔区1142沿阴极活性物质层的横向开设，至少两个阴极极耳113间隔设置于第二空箔区1142内。

封装壳2包括壳体21及盖体22，电芯1设置于壳体21内，盖体22设置于壳体21。盖体22设有负极柱221，负极柱221为封装壳2的负极区，阳极片12连接负极柱221；进一步说明，封装壳2还具有正极区，而正极区指的是壳体21内的所有区域，以及盖体22上除了负极柱221以外的区域，具体应用时，多个阴极极耳113连接正极区。采用电芯1与封装壳2的连接方式，相较于传统而言，其无需对阴极极耳113位置精准性提出更高的精准性要求，由于正极区足够大，因此，阴极极耳113焊接于正极区更为便捷；此外，也正因为正极区足够大，因此无需在多个阴极极耳113上引出转接结构，除了可以简化工艺外，还有利于提升能量密度。

实施例二

如图8所示，图8为锂离子电池的制作方法流程图。本申请的一种锂离子制作方法包括：

阴极片11：

在阴极集流体111表面涂覆阴极活性物质，进而在阴极集流体111表面形成阴极活性物质层112；

在阴极活性物质层112上制成空箔区114；

对阴极活性物质层112进行辊压处理；

将多个阴极极耳113连接在空箔区114内；

阳极片12：

将阳极活性物质涂覆于阳极集流体121表面，进而在阳极集流体121表面形成阳极活性物质层122；其中，阳极活性物质层122涂覆后，阳极集流体121的边缘预留有极耳区1211；

对阳极活性层进行辊压处理；

将极耳区1211进行裁切，裁切后形成阳极极耳123；

芯体13：

将阴极片11、隔膜及阳极片12进行依序排列，再进行卷绕处理；

电池：

芯体13放入至封装壳2内，并注入电解液，其中，阳极极耳123连接封装壳2内的负极区；阴极极耳113连接封装壳2内的正极区。

进一步说明，为了提高生产效率，在阴极集流体111上同时涂覆多个阴极活性物质层112，使用时只需进行对应裁切即可，实现批量生产，提高生产效率；具体的，阴极活性物质层112和阳极活性物质层122的涂覆方式采用现有的间隔式涂布工艺。

具体应用时，阴极活性物质层112内的空箔区114通过激光清洗的方式获得，即阴极活性物质层112形成后，在阴极活性物质层112上采用激光手段将指定区域内的阴极活性物质清除，使得该区域内的阴极集流体111露出，形成空箔区114。其中，空箔区114的具体设置方式至少有两种，一种是按第一空箔区1141的方式设置，另一种是按第二空箔区1142的方式设置，第一空箔区1141与第二空箔的具体设置方式参见实施例一。在另一实施例中，阴极活性物质涂覆前，在阴极集流体111上预先增设覆盖层，进而使得阴极活性物质无法涂覆于覆盖层下的阴极集流体111，而后将覆盖层除去，使得对应的阴极集流体111露出，形成空箔区114。具体的，覆盖层为发泡胶，即将发泡胶贴于阴极集流体111上进行指定区域的覆盖，避免阴极活性物质与该区域的阴极集流体111接触。

进一步的，在对阴极活性物质层112进行辊压处理前，可将阴极活性物质层112侧边的阴极集流体111进行裁切，避免辊压后因受压不均导致阴极集流体111褶皱或断裂的现象。

进一步说明，多个阴极极耳113位于空箔区114内，且多个阴极极耳113与空箔区114内的阴极集流体111连接，相对于传统的方式，采用该种方式后，由于在阴极集流体111边缘无需预留极耳区1211，因此可将阴极活性物质涂覆的区域拓宽，而且还无需考虑阴极活性物质与相邻的阴极集流体111在辊压时受力不均出现的问题，进而可以提高其高压实密度；此外，由于多个阴极极耳113并非是在阴极集流体111上直接裁切获得，因此可以省去用于包裹毛刺的绝缘胶，进而可以增加阴极活性物质的涂覆面积，有利于提高能量密度。

进行封装时，将阴极片11、隔膜及阳极片12卷绕成的芯体13放入壳体21内，并将阳极片12与盖体22上的负极柱221连接作为负极，而阴极片11上的多个阴极极耳113与壳体21或盖体22连接作为正极，需要说明的是，多个阴极极耳113与阴极集流体111连接后，所引出的多个阴极极耳113可以是在同一方向上重叠分布，也可以是非重叠(交错)分布，由于封装壳2的正极区面积大，即使多个阴极极耳113是非重叠的分布情况，只需要将单个阴极极耳113直接与正极区连接即可，大大提升效率。

综上所述，电芯1的阴极片11预先裁切阴极活性物质层112的侧边区域，涂覆阴极活性物质层112后进行辊压，不易因受力不均出现褶皱或断裂现象；多个阴极极耳113位于阴极活性物质层112内，可省去传统的涂覆绝缘胶区域，进而拓宽阴极活性物质层112的面积，提高能量密度；多个阴极极耳113与封装壳2内的正极区连接引出正极，无需额外增加部件，因此对于阴极极耳113的位置设定具有较宽的调整空间，更利于前期设计和后期组装使用，还有利于提升生产效率。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：电芯及封装壳，所述电芯设置于所述封装壳内；所述电芯包括阴极片、阳极片、隔膜及电解液，所述阴极片、所述隔膜及所述阳极片依序设置，并进行卷绕形成芯体；所述阴极片包括阴极集流体、阴极活性物质层及多个阴极极耳，所述阴极活性物质层涂覆于所述阴极集流体上，多个所述阴极极耳设置于所述阴极集流体，多个所述阴极极耳周侧设有所述阴极活性物质层；所述封装壳具有正极区及负极区，所述芯体及所述电解液均设置于所述封装壳内，多个所述阴极极耳连接所述正极区，所述阳极片连接所述负极区。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述阴极活性物质层横向上设有至少两个第一空箔区，所述第一空箔区沿所述阴极活性物质层纵向开设，一个所述阴极极耳设置于一个所述第一空箔区。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述阴极活性物质层横向上设有至少一个第二空箔区，所述第二空箔区沿所述阴极活性物质层横向开设，至少两个所述阴极极耳设置于一个所述第二空箔区。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述封装壳包括壳体及盖体，所述芯体设置于所述壳体内，所述盖体设置于所述壳体；所述盖体设有负极柱，形成所述负极区，所述阳极片连接所述负极柱；所述壳体及所述盖体除所述负极柱外的区域共同形成所述正极区。

5.一种锂离子电池制作方法，其特征在于，包括：

阴极片：

将阴极活性物质涂覆于阴极集流体表面，形成阴极活性物质层；

在所述阴极活性物质层内制出空箔区；

辊压所述阴极活性物质层；

将多个阴极极耳连接于所述空箔区内；

阳极片：

将阳极活性物质涂覆于阳极集流体表面，形成阳极活性物质层；所述阳极集流体边缘预留极耳区；

辊压所述阳极活性物质层；

将所述极耳区裁切，形成阳极极耳；

所述阴极片、隔膜、所述阳极片依序排列并进行卷绕，形成芯体；

将所述芯体放入所述封装壳并注入所述电解液，形成电芯；所述电芯置入封装壳，所述阳极极耳连接所述封装壳内的负极区，多个所述阴极极耳与所述封装壳内的正极区连接。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，通过激光清洗在所述阴极活性物质层内制出所述空箔区。

7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，进行所述阴极活性物质层涂覆时，预先在所述阴极集流体上设置覆盖层；将所述覆盖层除去后形成所述空箔区。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述覆盖层为发泡胶。

9.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，辊压所述阴极活性物质层前，对所述阴极活性物质层侧边进行裁切。

10.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，形成所述芯体后，多个所述阴极极耳在同一方向上重叠或交错分布。

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