CN209071507U - 极片及异形电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极片及异形电池。极片包括集流体，集流体包括相对的第一面和第二面；第一活性层，第一活性层设于第一面；第二活性层，第二活性层设于第二面；第一活性层与第二活性层中的至少一个设有槽体。根据本实用新型的极片，通过在活性层(第一活性层和/或第二活性层)设置槽体，槽体的设置可以降低活性层的结构一体性、降低活性层内部应力，从而可以便于极片的弯折、变形，还可以避免极片弯折过程中，活性层形成的弯折折皱挤压集流体、造成集流体损坏的情况，从而可以保障极片的性能。

Description

极片及异形电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种极片及异形电池。

背景技术

随着穿戴类电子产品的诞生以及其市场需求的日益增长，个性化的数码产品层出不穷，如腕式手机、腕式手表、异形蓝牙、腕式测压仪等可穿戴式电子设备。为了提高可穿戴式电子设备与人体的贴附性，通常将这些电子设备通常设置成异形或弧形，导致大弧度角的弧形电池的需求量越来越大。然而，由于弧度角越大，弧形电池弯折成大弧度成型时对内部极片的损伤就越大，很容易在后续充放电时对电极造成拉伤或拉断极片。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种极片，便于弯折且能够保障极片的性能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种极片，包括：集流体，所述集流体包括相对的第一面和第二面；第一活性层，所述第一活性层设于所述第一面；第二活性层，所述第二活性层设于所述第二面；所述第一活性层与所述第二活性层中的至少一个设有槽体。

根据本实用新型的一些实施例，还包括：弹性部，所述弹性部设于所述槽体内。

在本实用新型的一些实施例中，所述弹性部包括陶瓷层和粘胶层，所述陶瓷层通过所述粘胶层与所述槽体的壁面连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述槽体沿所述集流体的厚度方向贯通所述第一活性层或所述第二活性层；和/或，所述槽体沿所述集流体的宽度方向贯通所述第一活性层或所述第二活性层。

根据本实用新型的一些实施例，所述槽体为多个，多个所述槽体沿所述集流体的长度方向间隔排布。

在本实用新型的一些实施例中，所述槽体呈条状，多个所述槽体平行排布。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一活性层与所述第二活性层均设有所述槽体，所述第一活性层上的所述槽体与所述第二活性层上的所述槽体相对排布。

相对于现有技术，本实用新型所述的极片具有以下优势：

根据本实用新型实施例的极片，通过在活性层(第一活性层和/或第二活性层)设置槽体，槽体的设置可以降低活性层的结构一体性、降低活性层内部应力，从而可以便于极片的弯折、变形，还可以避免极片弯折过程中，活性层形成的弯折折皱挤压集流体、造成集流体损坏的情况，从而可以保障极片的性能。

本实用新型的另一目的在于提出一种异形电池，以满足电子设备的使用需求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种异形电池，包括：极片，所述极片为如上所述的极片，且所述极片弯折定型后以构造成异形极片；隔膜，所述隔膜与所述极片接触。

根据本实用新型的一些实施例，所述异形电池的表面包括弧面，所述弧面与所述异形极片的至少部分平行。

根据本实用新型的一些实施例，所述极片为多片，多片所述极片层叠排布，所述隔膜设于任意相邻的两个所述极片之间。

所述异形电池与上述极片相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的极片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的异形电池的局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的异形电池的局部结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的异形电池的局部结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的异形电池的结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的异形电池的结构示意图；

图7是根据本实用新型实施例的异形电池的局部结构示意图；

图8是根据本实用新型实施例的异形电池的热压工装的结构示意图；

图9是根据本实用新型实施例的异形电池的热压工装的结构示意图。

附图标记说明：

极片1，

集流体10，第一面11，第二面12，

第一活性层20，条形部200，

第二活性层30，

槽体40，

弹性部50，

异形电池2，

包装壳21，电芯22，弧面23，

隔膜220，阳极极耳221，阴极极耳222，阳极极片223，阴极极片224，

热压工装3，

固定部31，定型槽310，第一定位部320，第二定位部330，移动部32。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，根据本实用新型实施例的极片1，包括集流体10、第一活性层20和第二活性层30。集流体10包括相对的第一面11和第二面12，第一活性层20设于第一面11，第二活性层30设于第二面12。例如，第一活性层20可以涂覆于第一面11，第一活性层20至少遮挡部分第一面11，第二活性层30可以涂覆于第二面12，第二活性层30至少遮挡部分第二面12。

如图1所示，第一活性层20与第二活性层30中的至少一个设有槽体40。可以理解的是，可以是单独第一活性层20设有槽体40，也可以是单独第二活性层30设有槽体40，或者是第一活性层20与第二活性层30均设有槽体40。例如，第一活性层20的部分可以朝向第一面11凹陷以构造形成槽体40，槽体40的第一活性层20的厚度小于第一活性层20其他位置的厚度。

根据本实用新型实施例的极片1，通过在活性层(第一活性层20和/或第二活性层30)设置槽体40，槽体40的设置可以降低活性层的结构一体性、降低活性层内部应力，从而可以便于极片1的弯折、变形，还可以避免极片1弯折过程中，活性层形成的弯折折皱挤压集流体10、造成集流体10损坏的情况，从而可以保障极片1的性能。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，极片1还可以包括弹性部50，弹性部50设于槽体40内。可以理解的是，弹性部50位于槽体40内且弹性部50与槽体40的壁面连接。由此，弹性部50可以用于填充槽体40，以保证活性层表面的平整性，对集流体10也形成保护层，避免异物从槽体40处刺穿活性层。而且，弹性部50具有良好的弹性性能，可以保证极片1保持良好的柔韧弯折性。

在本实用新型的一些实施例中，弹性部50可以包括陶瓷层和粘胶层，陶瓷层通过粘胶层与槽体40的壁面连接。例如，粘胶层可以涂覆于槽体40的至少部分壁面，陶瓷层可以填充在槽体40内，粘胶层可以夹设于陶瓷层与槽体40壁面之间。由此，陶瓷是一种良好的绝缘材料，通过陶瓷构造弹性部50可以保证弹性部50具有良好的绝缘性能，以保障极片1的使用性能，另外通过粘接层连接陶瓷层可以简化陶瓷层的设置。在本实用新型的一些示例中，弹性部50中粘胶层的质量百分含量为10％～80％。

在本实用新型的一些示例中，陶瓷层可以包括碳酸钙层、勃姆石层、氧化铝层、二氧化硅层、硅灰石层中的至少一种。可以理解的是，构造形成陶瓷层的材质可以包括硅灰石(CaSiO₄)、碳酸钙(CaCO₃)、勃姆石(γ-AlOOH)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)中的至少一种。

在本实用新型的一些示例中，粘胶层可以包括聚偏氟乙烯层、聚氨酯层、聚丙烯酸钠层、丁苯橡胶层、聚醚酰亚胺层、羧甲基纤维素层、丙烯酸酯层中的至少一种。可以理解的是，构造形成粘胶层的材质可以包括聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸钠、丁苯橡胶、聚醚酰亚胺、羧甲基纤维素、丙烯酸酯中的至少一种。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，槽体40可以沿集流体10的厚度方向贯通第一活性层20或第二活性层30。可以理解的是，在本实用新型的一些实施例中，第一活性层20可以设有槽体40，在第一面11至第二面12的方向上，槽体40可以贯通第一活性层20，槽体40的底壁由集流体10的第一面11构造形成。在本实用新型的一些实施例中，第二活性层30设有槽体40，在第二面12至第一面11的方向上，槽体40可以贯通第二活性层30，槽体40的底壁由集流体10的第二面12构造形成。由此，可以进一步降低第一活性层20或第二活性层30的内部应力，以便于极片1弯折。

如图2及图3所示，根据本实用新型的一些实施例，槽体40可以沿集流体10的宽度方向贯通第一活性层20或第二活性层30。例如，集流体10可以形成为矩形状，第一活性层20涂覆满第一面11，换言之，第一面11的任意位置处均涂覆有第一活性层20，第二活性层30涂覆满第二面12，换言之，第二面12的任意位置处均涂覆有第二活性层30，第一活性层20可以设有槽体40，第二活性层30可以设有槽体40，在集流体10的宽度方向上，第一活性层20上的槽体40贯通第一活性层20，第二活性层30上的槽体40贯通第二活性层30。由此，可以便于极片1长度方向上的弯折。

如图2及图3所示，根据本实用新型的一些实施例，槽体40可以为多个，多个槽体40沿集流体10的长度方向间隔排布。需要说明的是，这里所提到的“多个”是两个及两个以上的含义。例如，在本实用新型的一些实施例中，第一活性层20设有多个槽体40且多个槽体40沿集流体10的长度方向间隔排布，第二活性层30可以设有一个槽体40或者是第二活性层30不设有槽体40。在本实用新型的又一些实施例中，第二活性层30设有多个槽体40且多个槽体40沿集流体10的长度方向间隔排布，第一活性层20可以设有一个槽体40或者是第一活性层20不设有槽体40。在本实用新型的另一些实施例中，第一活性层20可以设有多个槽体40且沿集流体10的长度方向间隔排布，第二活性层30也可以设有多个槽体40且沿集流体10的长度方向间隔排布。由此，通过设置多个槽体40，可以进一步便于弯折极片1。

如图2及图3所示，在本实用新型的一些实施例中，槽体40可以呈条状，多个槽体40平行排布。可以理解的是，第一活性层20或第二活性层30上的槽体40所限定的空间的形状可以呈条形状。由此，可以便于沿着槽体40的延伸方向的垂直方向弯折极片1，极片1可以较易地弯折成弧形。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，第一活性层20与第二活性层30均设有槽体40，第一活性层20上的槽体40与第二活性层30上的槽体40相对排布。根据本实用新型的一些实施例，第一活性层20与第二活性层30均设有槽体40，第一活性层20上的槽体40与第二活性层30上的槽体40错开。

如图4所示，根据本实用新型实施例的异形电池2，包括极片和隔膜220，极片为如上所述的极片1，且极片1弯折定型后以构造成异形极片。隔膜220与极片1接触。需要解释的是，这里所提到的“异形电池2”可以理解为电池的形状不是相关技术中电池的常规形状。例如，异形电池2可以构造形成碗型、S型、楼梯型、弧形等形状。

可以理解的是，上述的极片1弯折定型后可以用于制作异形电池2，换言之，异形电池2中的极片可以用于上述的极片1弯折定型后构造。例如，极片1可以在外力作用下、按照预定型形状进行弯折，并通过热压技术进行定型，以使得极片1的形状保持弯折后的形状。

根据本实用新型实施例的异形电池2，通过在活性层(第一活性层20和/或第二活性层30)设置槽体40，槽体40的设置可以降低活性层的结构一体性、降低活性层内部应力，从而可以便于极片1的弯折、变形，可以通过设置极片1上槽体40的形状、位置及大小，以便于实现异形电池2的不同弯折效果，从而可以实现异形电池2的多种形状设置。

如图6所示，根据本实用新型的一些实施例，异形电池2的表面可以包括弧面23，弧面23与异形极片的至少部分平行。例如，异形电池2可以构造形成圆柱形、弧线形或扇形等。由此，可以根据异形电池2的安装空间对异形电池2的形状进行设定，以提高异形电池2的空间利用率，从而可以提高异形电池2的能量密度。

如图4所示，根据本实用新型的一些实施例，极片1可以为多片，多片极片1层叠排布，隔膜220设于任意相邻的两个极片1之间。例如，多片极片1可以包括阳极极片223和阴极极片224，阳极极片223和阴极极片224交叉排布，阳极极片223与阴极极片224之间通过隔膜220间隔开。由此，通过单独地设定每片极片1的形状，可以用于实现电池形状的设定，以构造形成异形电池2。

下面参考图1-图9详细描述根据本实用新型实施例的异性电池2。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本实用新型的具体限制。

锂电池具有高能量密度、无记忆性、电压高、重量轻，锂离子电池已经逐渐渗入到我们的日常生活中且广泛应用，例如手机、笔记本电脑、数码相机、ipad、电动工具、电动玩具等领域。随着穿戴类电子产品的诞生以及其市场需求的日益增长，个性化的数码产品层出不穷，如腕式手机、腕式手表、异形蓝牙、腕式测压仪、可穿戴式电子设备。上述的各种异形或者是弧形个性化设备，对大弧度角的弧形软包锂电池需求量越来越大。这对电池形状有了新的要求，要求电池形状可以做到异形化，以适应新型电子产品外壳中复杂的内部空间需求，减少浪费掉的内部空间从而提升电子产品的续航能力。

由于弧度角越大，弧形电池弯折成大弧度成型时对内部极片损伤较大，很容易在后续充放电时对电极造成拉伤或拉断极片，使其对异形电池或弧形软包锂电池的广泛应用造成较大阻碍。

相关技术中，弧形电芯、异形电芯通常采用卷绕式或者叠片式结构并通过热压过程进行异形加工以满足电池在长度方向上形成弧形或者异形的需求，但是因电极材料与封装材料本身应力所致，这种异形很容易恢复原状，致使产品良率较低，在后期使用过程中电芯容易发生膨胀，甚至造成极片损伤，严重会导致安全隐患。

本实用新型实施例提供一种异形电池2，目的在于克服相关技术中常规叠片式异形软包电池技术生产过程中工艺复杂、良品率低、产品失效率高等问题，可以实现在电池长度方向上大弧度多角度的异形转化。

具体而言，如图5所示，本实用新型实施例的异形电池2，包括包装壳21以及装配于包装壳21内的电芯22，电芯22包括隔膜220、多片极片1和极耳。每片极片1包括集流体10、第一活性层20和第二活性层30。集流体10包括第一面11和第二面12，第一活性层20采用斑马涂覆方式涂覆于第一面11，第二活性层30采用斑马涂覆方式涂覆于第二面12。

需要说明的是，上述所提到的“斑马涂覆方式”可以理解为活性层涂覆在集流体10的表面后形成斑马线的形状，斑马线一般是由多条相互平行的白实线组成。为方便理解，下面以第一活性层20涂覆第一面11为例进行描述。如图1-图3所示，第一活性层20包括多个条形部200，每个条形部200沿第一方向延伸，多个条形部200沿第二方向间隔排布，第一方向与第二方向垂直。例如，第一方向可以与集流体10的宽度方向平行，第二方向可以与集流体10的长度方向平行。任意两个条形部200相互平行，任意相邻的两个条形部200之间形成的缝隙与集流体10的表面可以构造形成一个条形槽体40。同理地，第二活性层30也形成多个槽体40。第一活性层20上形成的多个槽体40可以与第二活性层30上形成的多个槽体40一一对应且相对排布。

如图1-图3所示，槽体40内填充有弹性部50，在集流体10的厚度方向，弹性部50的厚度小于活性层的厚度。例如，弹性部50的厚度可以为活性层厚度的20％～60％。弹性部50的延伸率与活性层的延伸率差异不超过0.5％～1.0％。粘胶层具有一定的电子绝缘性且具有良好的机械柔韧性，使弹性部50既能保证充分的绝缘性能又能保持很好的柔韧弯折性能，不会随着极片1弯折而轻易折断与损伤(对集流体10也可以起到一定的保护作用)，且很容易保持一定柔韧性。

例如，弹性部50包括陶瓷层和粘胶层，陶瓷层通过粘胶层与槽体40的壁面连接。弹性部50中粘胶层的质量百分含量为10％～80％。构造形成陶瓷层的材质可以包括硅灰石(CaSiO₄)、碳酸钙(CaCO₃)、勃姆石(γ-AlOOH)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)中的至少一种。构造形成粘胶层的材质可以包括聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸钠、丁苯橡胶、聚醚酰亚胺、羧甲基纤维素、丙烯酸酯中的至少一种。

其中，如图4所示，多片极片1包括多片阴极极片224和多片阳极极片223，阳极极片223比阴极极片224多一片。极耳包括阴极极耳222以及阳极极耳221。多片阴极极片224层叠排布，多片阳极极片223层叠排布，多片阴极极片224与多片阳极极片223交错层叠，换言之，任意相邻的两片阴极极片224之间插设有一片阳极极片223，任意相邻的两片阳极极片223之间插设有一片阴极极片224。

结合图2及图3可知，相邻的阳极极片223和阴极极片224对称层叠，阳极极片223上朝向阴极极片224的多个弹性部50与阴极极片224上朝向阳极极片223的多个弹性部50一一对应且彼此相对排布。阳极极片223的弹性部50的尺寸大于阴极极片224弹性部50的尺寸。例如，阴极极片224上弹性部50的宽度小于阳极极片223上弹性部50的宽度。阳极极片223与阳极极片223之间通过隔膜220隔开。阳极极片223的活性层可以包覆阴极极片224的活性层(且活性层在四面均有一定包覆余量)。例如，阴极极片224上的活性层在阳极极片223上的正投影面完全位于阳极极片223的上活性层区域内。

隔膜220朝向阴极极片224的一侧可以设有聚偏氟乙烯层，电芯22在热压过程中，聚偏氟乙烯层与隔膜220加热后可以复合形成改性复合隔膜220，改性复合隔膜220可以保证电芯22在定型阶段能够很好保持设计形状。

这里需要解释的是，电芯22的热压过程是通过热压工装3对电芯22进行热压定型。具体地，如图8及图9所示，热压工装3包括固定部31和移动部32，移动部32可以相对于固定部31移动，固定部31具有定型槽310，移动部32可以移动至定型槽310内。固定部31设有第一定位部320和第二定位部330，第一定位部320与第二定位部330间隔排布，第一定位部320与第二定位部330均位于定型槽310的外部且靠近定型槽310设置。例如，第一定位部320和第二定位部330均可以构造形成限位槽。

在电芯22定型过程中，先通过外力挤压电芯22，使得电芯22的阳极极耳221定位于第一定位部320，电芯22的阴极极耳222定位于第二定位部330，移动移动部32，移动部32挤压电芯22，使得电芯22的表面与定型槽310的壁面接触。移动部32可以设有热源件，热源件可以对电芯22进行加热，以提高电芯22的定型效率。移动件的温度、压力及时间可以调节。

可以根据异形电池2的形状要求对定型槽310进行设计。定型槽310的壁面可以与异形电池2的形状相适配。例如，如图7及图9所示，当设计异形电池2呈碗型时，可以设计定型槽310的壁面为碗型；如图6及图8所示，当设计异形电池2呈弧形时，可以设计定型槽310的壁面为弧形。当然，异形电池2还可以构造形成S型或楼梯型等。

根据本实用新型实施例的异形电池2，通过采用活性层间歇涂覆方式涂覆集流体10以制备极片1，后续在极片1上形成的间歇区涂覆柔韧性好且具有绝缘性的弹性部50。将极片1叠片后的电芯22进行弯折热压处理达成固形目标，可以实现叠片式软包异形电池2的制作目标，设置结构灵活、易于实现且固形稳固不易变形，异形电池2的良品率高，可实现多种异形结构的组合。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极片(1)，其特征在于，包括：

集流体(10)，所述集流体(10)包括相对的第一面(11)和第二面(12)；

第一活性层(20)，所述第一活性层(20)设于所述第一面(11)；

第二活性层(30)，所述第二活性层(30)设于所述第二面(12)；

所述第一活性层(20)与所述第二活性层(30)中的至少一个设有槽体(40)。

2.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，还包括：

弹性部(50)，所述弹性部(50)设于所述槽体(40)内。

3.根据权利要求2所述的极片(1)，其特征在于，所述弹性部(50)包括陶瓷层和粘胶层，所述陶瓷层通过所述粘胶层与所述槽体(40)的壁面连接。

4.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，所述槽体(40)沿所述集流体(10)的厚度方向贯通所述第一活性层(20)或所述第二活性层(30)；

和/或，所述槽体(40)沿所述集流体(10)的宽度方向贯通所述第一活性层(20)或所述第二活性层(30)。

5.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，所述槽体(40)为多个，多个所述槽体(40)沿所述集流体(10)的长度方向间隔排布。

6.根据权利要求5所述的极片(1)，其特征在于，所述槽体(40)呈条状，多个所述槽体(40)平行排布。

7.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，所述第一活性层(20)与所述第二活性层(30)均设有所述槽体(40)，所述第一活性层(20)上的所述槽体(40)与所述第二活性层(30)上的所述槽体(40)相对排布。

8.一种异形电池(2)，其特征在于，包括：

极片(1)，所述极片(1)为根据权利要求1-7中任意一项所述的极片(1)，且所述极片(1)弯折定型后以构造成异形极片；

隔膜(220)，所述隔膜(220)与所述极片(1)接触。

9.根据权利要求8所述的异形电池(2)，其特征在于，所述异形电池(2)的表面包括弧面，所述弧面与所述异形极片的至少部分平行。

10.根据权利要求8所述的异形电池(2)，其特征在于，所述极片(1)为多片，多片所述极片(1)层叠排布，所述隔膜(220)设于任意相邻的两个所述极片(1)之间。