CN208028149U - 扣式叠片锂离子电池及适合其使用的极片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池领域，公开了一种扣式叠片锂离子电池及适合其使用的极片。极片包括：集流体，所述集流体的表面形状呈圆形，在所述集流体的表面上分别设置有径向向内凹进的第一缺口、以及径向向外超出所述集流体的圆形边缘向外伸出的第一伸出片；涂覆在所述集流体的至少一表面的活性材料涂布层，所述活性材料涂布层覆盖在所述集流体表面除所述第一伸出片外的其它全部区域。应用本技术方案，有利于提高电池的容量以及倍率性能。

Description

扣式叠片锂离子电池及适合其使用的极片

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池制造领域，尤其涉及一种扣式叠片锂离子电池及适合其使用的极片。

背景技术

锂离子扣式电池应用广泛，但目前大多采用卷绕的锂离子电池卷芯，扣式电池壳的空间没有完全利用，因而容量低，同时卷绕卷芯的电池倍率放电性能差，这些不足限制了扣式电池的应用，也越来越不能满足人们对高容量和高倍率电池的需求。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的之一在于提供一种扣式叠片锂离子电池及适合其使用的极片，应用本技术方案，有利于提高电池的容量以及倍率性能。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种适合扣式锂离子电池用的极片，其特征是，包括：

集流体，所述集流体的表面形状呈圆形，在所述集流体的表面上分别设置有径向向内凹进的第一缺口、以及径向向外超出所述集流体的圆形边缘向外伸出的第一伸出片；

涂覆在所述集流体的至少一表面的活性材料涂布层，所述活性材料涂布层覆盖在所述集流体表面除所述第一伸出片外的其它全部区域。

可选地，在所述第一伸出片的两侧还分别设置有径向向内凹进的第二缺口、第三缺口，

所述第二缺口、第三缺口分别在所述第一伸出片的两侧，形成所述第一伸出片与所述集流体的圆弧边缘的间隙。

可选地，所述第一缺口、第一伸出片分别位于所述集流体的两相互正对边缘。

可选地，在所述集流体的两表面分别涂覆有所述活性材料涂布层。

可选地，所述集流体为铜箔，所述活性材料涂布层为：正极活性材料涂布层。

可选地，所述集流体为铝箔，所述活性材料涂布层为：负极活性材料涂布层。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种扣式锂离子电池，包括上述之任一所述的极片。

由上可见，应用本实用新型实施例技术方案，由于本实施例采用异形锂离子电池用极片，极片的外形可与扣式叠片锂离子电池的弧形内壁匹配，可完全贴合其内壁，充分利用扣式叠片锂离子电池的内腔空间，最大限度地提高了极片的活性材料的涂覆面，有利于提高扣式电池的容量；

另外，在集流体上设置有第一伸出片以及第一缺口，使第一伸出片作为本极片的电极与其它叠层的相同极性的极片电连接，第一缺口作为与跟本极片相反的极片的第一伸出片相正对，使跟本极片相反的极片的第一伸出片从本极片的缺口相伸出，实现不同极性的电极的错开，最大限度地避免了扣式电池短路。

综上，采用本实施例技术方案，有利于充分利用扣式电池的内腔的空间，有利于提高扣式电池的容量，且有利于避免电池短路，提高电池的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例1提供的一种适用于扣式叠片锂离子电池用的极片的主视结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1的侧面结构示意图；

图4为图1的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例2、3、4提供的一种适用于扣式叠片锂离子电池用的置入有正极片隔膜袋的主视结构示意图；

图6为图4的俯视结构示意图；

图7为图4的侧面结构示意图；

图8为图4的立体结构示意图；

图9为本实用新型实施例2、3、4提供的一种绝缘片的主视结构示意图；

图10为图9的俯视结构示意图；

图11为图9的侧面结构示意图；

图12为图9的立体结构示意图；

图13为本实用新型实施例2提供的一种扣式叠片锂离子电池的主视结构示意图；

图14为图13的俯视结构示意图；

图15为图13的侧面结构示意图；

图16为图15的中的部件I的局部放大结构示意图；

图17为图13的立体结构示意图；

图18为图13的装配结构示意图；

图19为本实用新型实施例3提供的一种扣式叠片锂离子电池的主视结构示意图；

图20为图19的俯视结构示意图；

图21为图19的侧面结构示意图；

图22为图21的中的部件II的局部放大结构示意图；

图23为图21的中的部件III的局部放大结构示意图；

图24为图19的立体结构示意图；

图25为图19的装配结构示意图；

图26为本实用新型实施例4提供的一种扣式叠片锂离子电池的主视结构示意图；

图27为图26的俯视结构示意图；

图28为图26的侧面结构示意图；

图29为图28的中的部件I的局部放大结构示意图；

图30为图28的中的部件II的局部放大结构示意图；

图31为图26的立体结构示意图；

图32为图26的装配结构示意图。

附图标记：

100：集流体；101：活性材料涂布层；102：第一缺口；

103：第一伸出片； 104：第二缺口；105：第三缺口；

201：第一负极缺口；202：第一负极伸出片；

203：第二负极缺口；204：第三负极缺口；

301：第一正极缺口；302：第一正极伸出片；

303：第二正极缺口；304：第三正极缺口；

400：最外层单面负极片；

401：最外层单面负极片；400的负极集流体表面；

500：隔膜袋；501：第一隔膜缺口；

502：第二隔膜缺口；503：封装线；

600：绝缘片；601：绝缘片缺口；

700：最外层单面正极片；701：最外层单面正极片700的正极集流体表面；

800：隔膜；

900：金属箔片；901：伸出片。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

参见图1-4所示，本实施例提供了一种适用于扣式叠片锂离子电池用的极片，其包括：集流体100、涂覆在集流体100的至少一面的活性材料涂布层101。

集流体100为金属箔片。

当当前极片是正极片时，此时一般但不限于采用铝箔片作为集流体100，该活性材料为锂离子活性材料；

当当前极片是负极片时，此时一般但不限于采用铜箔片作为集流体100，该活性材料为石墨碳等负极活性材料。

本实施例的集流体100的表面整体外形呈圆形，在集流体100上分别设置有径向向内凹进的一缺口(下记为第一缺口102)、以及径向向外超出集流体 100的圆形边缘而向外伸出的一伸出片(下记为第一伸出片103)。活性材料涂布层101均匀布满在集流体100的表面、除第一伸出片103外的其它全部区域，即使集流体100的第一伸出片103的两表面均未涂覆有活性材料，而使其集流体100裸露在外。

作为本实施例的示意，当在本实施例的集流体100的两面均按上述结构涂覆有活性材料时，该极片为双面涂布极片(图1-4以双面涂布为示意)；当仅在集流体100的一面按上述结构涂覆有活性材料时，该极片为单面涂布极片。

由上可见，应用本实用新型实施例技术方案，由于本实施例采用异形锂离子电池用极片，极片的外形可与扣式叠片锂离子电池的弧形内壁匹配，可完全贴合其内壁，充分利用扣式叠片锂离子电池的内腔空间，最大限度地提高了极片的活性材料的涂覆面，有利于提高扣式电池的容量；

另外，在集流体100上设置有第一伸出片103以及第一缺口102，使第一伸出片103作为本极片的电极与其它叠层的相同极性的极片电连接，第一缺口 102作为与跟本极片相反的极片的第一伸出片103相正对，使跟本极片相反的极片的第一伸出片103从本极片的缺口相伸出，实现不同极性的电极的错开，最大限度地避免了扣式电池短路。

综上，采用本实施例技术方案，有利于充分利用扣式电池的内腔的空间，有利于提高扣式电池的容量，且有利于避免电池短路，提高电池的安全性。

作为本实施例的示意而非限制，在本实施例的极片的第一伸出片103的两侧还分别设置有径向向内凹进的第二缺口104、第三缺口105，使第二缺口104、第三缺口105分别位于第一伸出片103的两侧，该两缺口作为第一伸出片103与集流体100的圆弧边缘的间隙，采用该设置有利于在叠片过程中对第一伸出片 103以及极片进行定位，确保上下层叠的极性相同的第一伸出片103上下正对，避免极片移位。

作为本实施例的示意而非限制，可以将极片的第一缺口102、第一伸出片 103分别设置在集流体100的两相互径向正对边缘，这样，采用本实施例结构极片层叠而得的层叠体的电极分别位于该圆柱形层叠体的两径向相对的两边，使电极之间的距离最远，最大限度地避免电极短路，提高电池的安全性。

实施例2：

以下应用上述实施例1所述结构的正极片、负极片制成扣式叠片锂离子电池：

参见图5-18所示，本实施例的扣式叠片锂离子电池主要包括：扣式壳体，该壳体由上顶盖、下顶盖以及间隔在上顶盖、下顶盖之间的绝缘环构成，上上顶盖、下顶盖的圆形开口相互正对扣合，形成壳体，在壳体的内腔内设置有：由正极片、负极片层叠构成的层叠体。

该层叠体具体结构如下：

层叠体内的各负极片的结构如实施例1中所述，为了描述方便，将负极片上径向向内凹进的第一缺口记为：第一负极缺口201，将径向向外超出负极片的圆形边缘向外伸出的第一伸出片记为：第一负极伸出片202。在第一负极伸出片202的两表面均为裸露的负极集流体。

在设计时，使第一负极缺口201的宽度宽于第一正极伸出片302的宽度，使各正极片的第一正极伸出片302从负极片的第一负极缺口201伸出并且与第一负极缺口201两侧还设置有一定的空隙，进一步方便第一正极伸出片302的定位，且有利于避免从该缺口伸出的第一正极伸出片302与负极片相接触造成电池短路。

层叠体内的各正极片的结构如实施例1中所述，为了描述方便，将正极片上径向向内凹进的第一缺口记为：第一正极缺口301，将径向向外超出正极片的圆形边缘向外伸出的第一伸出片记为：第一正极伸出片302。在第一正极伸出片302的两表面均为裸露的正极集流体。

在设计时，使第一正极缺口301的宽度宽于第一负极伸出片202的宽度，使各负极片的第一负极伸出片202从正极片的第一正极缺口301伸出并且与第一正极缺口301两侧还有空隙，进一步方便第一负极伸出片202的定位，且有利于避免从该缺口伸出的第一负极伸出片202与正极片相接触造成电池短路。

将上述的正极片、负极片相层叠得到整体呈圆柱形的层叠体，在该层叠体内，任意相邻的负极片、正极片之间分别间隔有一隔膜层：

各第一负极伸出片202层叠正对，所有的第一负极伸出片202与所有相正对层叠的第一正极缺口301相上下正对，且从该层叠的第一正极缺口301伸出在圆柱形外，将层叠伸出在外的各第一负极伸出片202的伸出段共同焊接在一起，然后与扣式电池的负极顶盖电连接，形成扣式叠片锂离子电池的负极。

各第一正极伸出片302层叠正对，所有的第一正极伸出片302与所有相正对层叠的第一负极缺口201相上下正对，且从该层叠的第一负极缺口201伸出在圆形边缘外，将层叠伸出在外的第一正极伸出片302的伸出段共同焊接在一起，然后再与扣式电池的正极顶盖电连接，形成扣式叠片锂离子电池的正极。

由上可见，采用本实施例技术方案，由于采用本实施例的各极片形状为圆形，得到的层叠体整体呈圆柱形，该层叠体最大限度地与扣式叠片锂离子电池的壳体的内腔完全匹配，充分利用扣式叠片锂离子电池的空间，有利于提高扣式电池的容量。

并且，使所有相层叠的第一正极伸出片302分别与相互层叠的第一负极缺口201相上下正对且位于该层叠的第一负极缺口201中，该伸出的第一正极伸出片302与各第一负极缺口201的两边的负极片边缘分别具有一定的间隙，可以避免第一正极伸出片302与负极片接触而导致短路；

同理，使所有相层叠的第一负极伸出片202分别与相层叠的第一正极缺口 301上下正对且位于该层叠的第一正极缺口301中，该伸出的第一负极伸出片 202与各第一正极缺口301的两边的正极片边缘均具有一定的间隙，避免第一负极伸出片202与正极片接触而导致短路。

综上，采用本实施例技术方案，有利于提高扣式电池的安全性。

作为本实施例的示意而非限制，本实施例可以但不限于采用图5-8所示的隔膜袋500，采用正极片制袋工艺，将各正极片分别封装在一隔膜袋500中，具体如下：

各正极片分别置入隔膜袋500中，使其平铺在隔膜袋500中，隔膜袋500由上下两层隔膜正对构成，隔膜袋500与正极片的圆形外形相同，其内腔尺寸略宽于正极片的尺寸，并且隔膜袋500的弧形外形与负极片的圆弧形形状相同且尺寸相同使其与负极片层叠时上下层尺寸一致。在隔膜袋500上分别设置有径向向内凹进的第一隔膜缺口501、第二隔膜缺口502，正极片的第一正极伸出片302自隔膜袋500的第一隔膜缺口501伸出，正极片的第一正极缺口301位于隔膜袋500的第二隔膜缺口502处。

在进行叠片时，使置入有正极片的各隔膜袋500与各负极片一一上下层叠，使层叠的各负极片的第一负极伸出片202分别与层叠的隔膜袋500的第二隔膜缺口502上下正对，从第二隔膜缺口502伸出。

需要说明的是，隔膜袋500的第二隔膜缺口502设计属于本实施例的优选而非必选技术特征，采用该第二隔膜缺口502设计，既有利于减少隔膜成本，还进一步便于置入的正极片在隔膜袋500内的定位，避免移位，并且在层叠时，其还可以作为与负极片的层叠正对定位点，有利于层叠时各层叠片的定位，避免层叠片移位，使层叠体的层叠更加平整，提高层叠效率以及层叠平整度。

作为本实施例的示意而非限制，在本实施例的隔膜袋500的四周均设置有封装线503。该封装线503可以为对置入有正极片的隔膜袋500进行热压使上下层隔膜相热熔结合在一起形成的封装线503；也可以为对置入有正极片的隔膜袋500进行激光点焊使上下层隔膜相热熔结合在一起形成的封装线503；该封装线503可以为连续的，也可以为非连续的，其中优选采用非连续封装线503 结构，采用该非连续封装结构进一步有利于电解液的浸入，提高注液速度。

作为本实施例的示意而非限制，如实施例1所示同理，在每正极片上，在第一正极伸出片302的两侧还分别设置有径向向内凹进的第二正极缺口303、第三正极缺口304。该第二正极缺口303、第三正极缺口304分别位于第一正极伸出片302的两侧，形成第一正极伸出片302与正极的圆弧边缘的间隙。采用该间隙设计，使层叠时对各叠片进行定位的参考位置除了第一正极伸出片302 之外，还进一步可以利用第二正极缺口303、第三正极缺口304进行定位对准，避免层叠片偏移，提高层叠的平整度。

同理，作为本实施例的示意而非限制，如实施例1所示同理，在每负极片上，在第一负极伸出片202的两侧还分别设置有径向向内凹进的第二负极缺口 203、第三负极缺口204，该第二负极缺口203、第三负极缺口204分别位于第一负极伸出片202的两侧，形成第一负极伸出片202与负极的圆弧边缘的间隙。采用该间隙设计，使层叠时对各层叠片进行定位的位置除了第一负极伸出片 202之外，还进一步可以利用第二负极缺口203、第三负极缺口204进行定位，避免层叠片偏移，提高层叠的平整度。

另外，由于分别在各正极片(或负极片)的第一正极伸出片302(第一负极伸出片202)的两侧分别设置第二正极缺口303、第三正极缺口304(或第二负极缺口203、第三负极缺口204)，使即使某一正极片(或负极片)发生一定的偏移，其第一正极伸出片302(或第一负极伸出片202)也不易与负极片 (或正极片)的圆弧状边缘相接触，避免短路。

作为本实施例的示意而非限制，本实施例的扣式锂离子叠片电池可以采用以下的结构：

按照现有技术的层叠工艺将双面涂布有活性材料涂覆层的正极片(其中正极片可以但不限于置入在隔膜袋500中)、负极片层叠形成层叠体，使任一正极活性材料涂覆层均正对有一负极活性材料涂覆层，在层叠体最外层(含最底层以及最顶层)的负极片(特记为最外层单面负极片400)时，此时不再采用双面涂布的负极片而采用单面涂布的负极片，使该最外层单面负极片400 的负极活性材料涂布层与其相邻的正极片的正极活性材料涂覆层相正对，最外层单面负极片400的裸露在外的负极集流体表面401朝外。

在负极顶盖侧，使负极顶盖与本负极顶盖侧的最外层单面负极片400的负极集流体表面401面对面接触，此时无需焊接即实现了层叠体负极与扣式锂离子电池的负极的连接，有利于节省空间以及提高工艺效率。

在正极顶盖侧，置入一绝缘片600，使绝缘片600间隔在层叠体的最外层单面负极片400的负极集流体表面401与正极顶盖之间，然后将层叠体上已焊接在一起的第一正极伸出片302焊接在正极顶盖上，实现了层叠体的正极与扣式锂离子电池的正极的连接。

作为本实施例的示意而非限制，本实施例的绝缘片600优选但不限于采用图9-12所示结构：

该绝缘片600呈圆形，在圆形的边缘上设置有一与第一正极伸出片302相匹配的径向凹进的绝缘片缺口601，并且使该绝缘片缺口601的宽度略大于第一正极伸出片302的宽度，使层叠体上已焊接在一起的第一正极伸出片302穿过该绝缘片缺口601与正极顶盖焊接连接，绝缘片600采用该绝缘缺口涉及有利于避免叠片体的第一正极伸出片302的弯折。

实施例3：

参见图19-25所示。

本实施例中的正极片可以但不限于与实施例2同理地采用正极片制袋工艺。

本实施例中的正极片、负极片的结构可以与实施例1、2相同。

本实施例的扣式叠片锂离子电池与实施例2所不同之处主要在于：

在按照现有技术将各双面涂布的正极片、双面涂布的负极片相互层叠后：

1、在层叠到负极顶盖侧的最外层负极片400时，该最外层负极片400不采用双面涂布的负极片而采用单面涂布的负极片(特记为最外层负极片400)，使该最外层负极片400的负极活性材料涂布层与其相邻的正极片的正极活性材料涂覆层相正对，该最外层负极片400的裸露在外的负极集流体表面401朝外，最外层负极片400的负极集流体表面401与负极顶盖面对面接触，此时无需焊接即可实现层叠体的负极与扣式锂离子电池的负极之间的电连接，有利于节省空间，以及提高工艺效率。

2、在层叠到正极顶盖侧的最外层时，使该最外层为单面涂布的正极片(特记为最外层正极片700)，该最外层正极片700的正极活性材料涂布层与其相邻的双面涂布的负极片的负极活性材料涂覆层相对，该最外层正极片700的裸露在外的正极集流体表面701与正极顶盖面对面接触，此时无需焊接即可实现层叠体的正极与扣式锂离子电电池的正极之间的电连接，有利于节省空间以及提高工艺效率。

由上可见，本实施例扣式叠片锂离子电池相对实施例2进一步具有以下有益效果：

本实施例的正对负极顶盖、正极顶盖的最外层分别为单面涂布的负极片、正极片，通过单面涂布的负极片、正极片的集流体面分别与负极顶盖、正极顶盖面对面接触即实现了层叠体的负极、正极外接，完全无需焊接操作，采用本实施例技术方案，更有利于提高扣式电池的装配效率。

实施例4：

参见图26-32所示。

本实施例中的正极片可以但不限于与实施例2同理地采用正极片制袋工艺。

本实施例中的正极片、负极片的结构可以与实施例1、2相同。

本实施例的扣式叠片锂离子电池与实施例3所不同之处主要在于：

在按照现有技术将双面涂覆的正极片、负极片相互层叠后：

1、在层叠到负极顶盖侧的最外层的负极片时，该最外层的负极片不采用双面涂布的负极片而采用单面涂布的负极片(特记为最外层负极片400)，该最外层负极片400的负极活性材料涂布层与其相邻的正极片的正极活性材料涂覆层相正对，该最外层负极片400的裸露在外的负极集流体表面401与负极顶盖面对面紧密接触，此时无需焊接即可实现层叠体的负极与扣式锂离子电池的负极之间的连接，有利于节省空间，以及提高工艺效率。

2、在层叠到正对正极顶盖侧的最外层时，在单负极片(其可以为单面涂布也可以为双面涂布，图26-32以双面涂布为示意)外再层叠一层隔膜800，在隔膜800外进一步层叠一形状以及尺寸与正极片的集流体一致的金属箔片 900，将该金属箔片900的伸出片901与其它层叠的正极片的第一正极伸出片 302共同焊接在一起，使该金属箔片900与正极顶盖面对面紧密接触，此时无需焊接即可实现层叠体的正极与扣式电池的正极之间的电连接，有利于节省空间，以及提高工艺效率。

由上可见，本实施例扣式叠片锂离子电池所取得效果与实施例3相同。

实验数据分析：

为了进一步说明本实施例的技术效果，以下进行制备直径为：16毫米，厚度为5.4毫米的扣式锂离子电池，并对这些扣式锂离子电池进行实验数据比对分析：

对比例1：扣式电池采用扁平状卷绕电芯体，卷绕电芯体的边缘与壳体内壁相抵触；

对比例2：扣式电池采用方形的叠片电芯体，叠片电芯体的顶角与壳体相抵触；

实施例2：扣式电池采用本实用新型实施例2的叠片电芯体，其中的极片均采用实施例1的结构；

实施例3：扣式电池采用本实用新型实施例3的叠片电芯体，其中的极片均采用实施例1的结构；

实施例4：扣式电池采用本实用新型实施例4的叠片电芯体，其中的极片均采用实施例1的结构；

分别抽样上述各扣式电池的采样十个，对抽样进行测试，得到以下表一所示的实验数据：

表一：实验数据比对分析表

项目	对比例1	对比例2	实施例2	实施例3	实施例4
						容量	85	90	110	120	120
放电倍率	1C	1.5C	3C	3C	3C

由上可见，采用本实施例技术方案，相对于现有技术在提高电池容量以及提高电池的放电倍率上都能取得显著的效果。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适合扣式叠片锂离子电池使用的极片，其特征是，包括：

集流体，所述集流体的表面形状呈圆形，在所述集流体的表面上分别设置有径向向内凹进的第一缺口、以及径向向外超出所述集流体的圆形边缘向外伸出的第一伸出片；

涂覆在所述集流体的至少一表面的活性材料涂布层，所述活性材料涂布层覆盖在所述集流体表面除所述第一伸出片外的其它全部区域。

2.根据权利要求1所述的适合扣式叠片锂离子电池使用的极片，其特征是，

在所述第一伸出片的两侧还分别设置有径向向内凹进的第二缺口、第三缺口，

所述第二缺口、第三缺口分别在所述第一伸出片的两侧，形成所述第一伸出片与所述集流体的圆弧边缘的间隙。

3.根据权利要求1所述的适合扣式叠片锂离子电池使用的极片，其特征是，

所述第一缺口、第一伸出片分别位于所述集流体的两相互正对边缘。

4.根据权利要求1所述的适合扣式叠片锂离子电池使用的极片，其特征是，

在所述集流体的两表面分别涂覆有所述活性材料涂布层。

5.根据权利要求1所述的适合扣式叠片锂离子电池使用的极片，其特征是，

所述集流体为铜箔，所述活性材料涂布层为：正极活性材料涂布层。

6.根据权利要求1所述的适合扣式叠片锂离子电池使用的极片，其特征是，

所述集流体为铝箔，所述活性材料涂布层为：负极活性材料涂布层。

7.一种扣式叠片锂离子电池，其特征是，包括权利要求1至6之任一所述的极片。