CN212033170U - 一种单层隔膜的锂电池结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种单层隔膜的锂电池结构，包括电芯、电解液和铝塑膜，所述电芯由第一极片、第二极片和单层隔膜叠加在一起的三层结构经连续的“Z”字形折叠而成；所述第一极片上设有第一集流体；所述第二极片上设有第二集流体，所述第二极片与所述第一极片极性相反；所述单层隔膜设于所述第一极片与所述第二极片之间。上述锂电池结构具有电极连续，电极不需要模切，不产生粉屑，生产效率高，提高了电池的能量密度，单层隔膜不仅节省物料，还节省工序，提高生产效率。

Description

一种单层隔膜的锂电池结构
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池领域，尤其是一种单层隔膜的锂电池结构。
背景技术
现有锂离子电池和超级电容器使用卷绕或叠片两种组装工艺中的一种。
卷绕工艺生产效率高，成品率高，但是当产品体积做大时，其圆柱中心与圆柱边缘的电极受力程度、散热条件等差异很大，会导致大圆柱产品中心温度过高，引起产品的性能衰减，并具有极大的安全风险，从而限制了卷绕工艺的圆柱产品做大容量产品。此外，圆柱产品对空间的利用率不高，过多的空隙限制了单位体积的能量密度的提高。
叠片工艺是根据所要制备锂电池电芯的尺寸，先将正极极片、负极极片模切成若干小片，将正负极极耳分别焊接在冲切好的正、负极极板上，再将正负极极板一片一片的反复叠起来，此工艺中需要用到两层隔膜，叠片工艺可生产大容量的电池，且空间利用率高，但其生产效率较低，且电极经过模切，容易产生粉屑，对电池安全留下隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电极不需要模切，不产生粉屑，只使用一层隔膜的锂电池结构。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种单层隔膜的锂电池结构,包括电芯、电解液和铝塑膜，所述电芯由第一极片、第二极片和单层隔膜叠加在一起的三层结构经连续的“Z”字形折叠而成；所述第一极片上设有第一集流体；所述第二极片上设有第二集流体，所述第二极片与所述第一极片极性相反；单层所述隔膜设于所述第一极片与所述第二极片之间。
进一步地，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。
更进一步地，所述第一集流体为穿孔铝箔，所述第二集流体为穿孔铜箔。
进一步地，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片。
更进一步地，所述第一集流体为穿孔铜箔，所述第二集流体为穿孔铝箔。
进一步地，所述穿孔铝箔的厚度为8um～50um，所述穿孔铜箔的厚度为4um～30um。
进一步地，所述穿孔铝箔或所述穿孔铜箔的孔径为100um～300um。
进一步地，所述第一极片还包括第一极耳，所述第二极片还包括第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳设于所述电芯结构的同一侧。
进一步地，所述第一极片还包括第一极耳，所述第二极片还包括第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳设于所述电芯结构的相对侧。
进一步地，所述隔膜为聚烯烃多孔膜。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型的电芯由第一极片、第二极片和单层隔膜叠加在一起的三层结构经连续的“Z”字形折叠而成，这样电极连续，电极不需要模切，不产生粉屑，生产效率高，提高了电池的能量密度，另外所制造的产品外形方正，体积利用率高。
2、因为第一极片和第二极片是没有模切通过折叠组合的，所以本实用新型的电芯只使用了单层隔膜就能将第一极片和第二极片正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能，不仅节省物料，还节省工序，提高生产效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电芯“Z”形折叠结构展开示意图。
图2是本实用新型实施例的电芯的截面结构示意图。
图3是本实用新型实施例的电芯的整体结构示意图。
其中，电芯100，第一极片110，第一极耳111，第二极片120，第二极耳121，单层隔膜130。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型一种单层隔膜的锂电池结构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参见图1-图3，本实用提供的一种具体实施方式中锂电池结构主要包括电芯100、电解液和铝塑膜，
其中，电芯100由第一极片110、第二极片120和单层隔膜130叠加在一起的三层结构经连续的“Z”字形折叠而成；第一极片110上设有第一集流体；第二极片120上设有第二集流体，第二极片120与所述第一极片110极性相反；单层隔膜130设于第一极片110与所述第二极片120之间。
可以理解地，本实用新型的电芯100由第一极片110、第二极片120和单层隔膜130叠加在一起的三层结构经连续的“Z”字形折叠而成，这样电极连续，电极不需要模切，不产生粉屑，生产效率高，提高了电池的能量密度，另外所制造的产品外形方正，体积利用率高；另一方面，第一极片110和第二极片120是没有模切通过折叠组合的，所以本实用新型的电芯100只使用了单层隔膜130就能将第一极片110和第二极片120的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能，这样单层隔膜130的设置不仅节省物料，还节省工序，提高生产效率。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中第一极片110为正极片，第二极片120为负极片；或者，第一极片110为负极片，第二极片120为正极片，一般正极片为锰酸锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂等材料，负极为石墨或近似石墨结构的碳材料，当充电时，锂离子从正极片中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极片中，放电以相反过程进行。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中第一极片110为正极片，第二极片120为负极片时，第一集流体为穿孔铝箔，所述第二集流体为穿孔铜箔。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中第一极片110为负极片，第二极片120为正极片时，第一集流体为穿孔铜箔，第二集流体为穿孔铝箔，对铝箔和铜箔进行穿孔处理不仅可以预掺锂提供通道，使锂离子迅速、均匀地掺杂到电极活性材料中，而且，还可以减轻集流体的质量，提高电极材料和集流体的粘合性，增强集流体承载电极活性材料的能力，提高锂离子电池的功率密度和能量密度。
可以理解地，之所以正极片的集流体用铝箔，负极片的集流体用铜箔，是因为:
1)采用两者做集流体都是因为两者导电性好,质地比较软(这也会有利于粘结)，也相对常见,比较廉价，同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜。
2)铜表面氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚，阻抗较大；而铝表面氧化层氧化铝属绝缘体，氧化层不能导电，但由于其很薄，通过隧道效应实现电子电导，若氧化层较厚，铝箔导电性级差，甚至绝缘，一般集流体在使用前最好要经过表面清洗，一方面洗去油污，同时可除去厚氧化层。
3)正极电位高，铝薄氧化层非常致密，可防止集流体氧化，而铜箔氧化层较疏松些，为防止其氧化，电位比较低较好，同时锂难与铜在低电位下形成嵌锂合金，但是若铜表面大量氧化，在稍高电位下离会与氧化铜发生嵌锂反应，铝箔不能用作负极,低电位下会发生锂铝合金化。
4)集流体要求成分，铝的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀，更甚由于表面膜的破坏导致生成锂铝合金。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中，穿孔铝箔的厚度为8um～50um，穿孔铜箔的厚度为4um～30um，这样是为了减轻集流体的质量，提高集流体的比表面积，提升了锂电池的比能量密度。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中，穿孔铝箔或穿孔铜箔的孔径为100um～300um，这样能够使得锂离子更容易掺杂，并使电解液更顺利地扩散。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中，第一极片110的第一极耳111与第二极片120的第二极耳121设于所述电芯100结构的同一侧；或者第一极耳111与第二极耳121设于电芯100结构的相对侧，这样方便与保护电路的连接。
在本实用新型提供的一种优选实施方式中，单层隔膜130的材质为聚烯烃多孔膜，隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能，其中聚烯烃多孔膜优选为高强度薄膜化的聚乙烯多孔膜或聚丙烯多孔膜。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种单层隔膜的锂电池结构，包括电芯(100)、电解液和铝塑膜，其特征在于：所述电芯(100)由第一极片(110)、第二极片(120)和单层隔膜(130)叠加在一起的三层结构经连续的“Z”字形折叠而成；
所述第一极片(110)上设有第一集流体；
所述第二极片(120)上设有第二集流体，所述第二极片(120)与所述第一极片(110)极性相反；
单层所述隔膜(130)设于所述第一极片(110)与所述第二极片(120)之间。
2.如权利要求1所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述第一极片(110)为正极片，所述第二极片(120)为负极片。
3.如权利要求2所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述第一集流体为穿孔铝箔，所述第二集流体为穿孔铜箔。
4.如权利要求1所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述第一极片(110)为负极片，所述第二极片(120)为正极片。
5.如权利要求4所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述第一集流体为穿孔铜箔，所述第二集流体为穿孔铝箔。
6.如权利要求3或5所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述穿孔铝箔的厚度为8um～50um，所述穿孔铜箔的厚度为4um～30um。
7.如权利要求3或5所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述穿孔铝箔或所述穿孔铜箔的孔径为100um～300um。
8.如权利要求1所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述第一极片(110)还包括第一极耳(111)，所述第二极片(120)还包括第二极耳(121)，所述第一极耳(111)与所述第二极耳(121)设于所述电芯(100)结构的同一侧。
9.如权利要求1所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述第一极片(110)还包括第一极耳(111)，所述第二极片(120)还包括第二极耳(121)，所述第一极耳(111)与所述第二极耳(121)设于所述电芯(100)结构的相对侧。
10.如权利要求1所述的一种单层隔膜的锂电池结构,其特征在于，所述隔膜(130)为聚烯烃多孔膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113571762A (zh) * 2021-09-26 2021-10-29 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种电芯及其制作方法
CN114142184A (zh) * 2021-11-27 2022-03-04 桂林理工大学 一种锂离子电池注液方法
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