CN212136623U - 电芯结构和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于锂离子电池领域，提供了一种电芯结构和锂离子电池。其中，电芯结构包括正极集流体层、正极活性物质层、正极固态电解质层、负极集流体层、负极活性物质层和负极固态电解质层；由正极集流体层、正极活性物质层、正极固态电解质层、负极集流体层、负极活性物质层和负极固态电解质层组合形成单面正极、单面负极、双面正极和双面负极；单面正极、单面负极、双面正极和双面负极组合层叠并通过正极固态电解质层和负极固态电解质层压合连接形成电芯结构。本实用新型提供的电芯结构能避免隔膜起皱、错位等产生的不良品和安全隐患，提高电芯结构的质量，并能倍数提高电芯结构的电压。

Description

电芯结构和锂离子电池

技术领域

本实用新型属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电芯结构和锂离子电池。

背景技术

现有锂离子电池的电芯包括正极片、负极片、用于隔离正极片和负极片的隔膜和填充在正极片和负极片之间的电解液。

请参照图1，现有电芯多采用Z字形叠片的方案，正极片、负极片和隔膜按照Z字形的方式叠至一定的层数。具体的，叠片设备将来料为已成型好的极片(正极片和负极片)，放在对应的料盒中；然后进行叠片，叠片台停在初始负极叠片位置，隔膜已经完成穿带并固定在叠片台上，负极机械手抓取负极片放入叠片台，而后，叠片台运动带动隔膜一并移动到正极叠片位置，正极机械手抓取正极片放入叠片台，反复重复上述动作，叠至工艺要求的层数后切断隔膜，进行贴胶后完成电芯的叠片。

在采用Z字形叠片工艺进行叠片时，由于隔膜的存在，在叠片的过程中很容易造成隔膜的褶皱，结果电芯在充放电过程中会吸锂，产生锂枝晶导致安全事故的发生。此外，由于现有的锂离子电芯，主要还是单电芯或者多电芯并联，单体电压3.6V或者3.2V，不能高于5V。因为，电压高于5V时，液态的电解液会分解产气，更严重会导致电芯起火爆炸，导致安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯结构和锂离子电池，以解决由于隔膜起皱、错位等产生的不良品和安全隐患。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电芯结构，包括正极集流体层、负极集流体层、正极活性物质层、负极活性物质层、正极固态电解质层和负极固态电解质层；

正极集流体层、正极活性物质层和正极固态电解质层顺次层叠连接形成单面正极，负极固态电解质层、负极活性物质层和负极集流体层顺次层叠连接形成单面负极，正极固态电解质层、正极活性物质层、正极集流体层、正极活性物质层和正极固态电解质层顺次层叠连接形成双面正极，负极固态电解质层、负极活性物质层、负极集流体层、负极活性物质层和负极固态电解质层顺次层叠形成双面负极；

单面正极、单面负极、双面正极和双面负极组合层叠并通过相邻的正极固态电解质层和负极固态电解质层压合连接形成电芯结构，单面正极、单面负极、双面正极和双面负极的数量关系满足：

S1＝A，S2＝A，S3＝B，S4＝B，A≥1，B≥0；

其中，S1为单面正极的数量，S2为单面负极的数量，S3为双面正极的数量，S4为双面负极的数量，A和B均为整数。

通过上述技术方案，由于没有隔膜(隔膜的功能由固态电解质层所提供)，使得电芯结构的生产过程中不会出现由于隔膜起皱、错位等产生的不良品和安全隐患，提高电芯结构的质量。此外，固态电解质层为固态并能够加热粘连，在正极片上设有正极固态电解质层，在负极片上设有负极固态电解质层，通过正极固态电解质层和负极固态电解质层压合连接的方式，相比于设置隔膜并采用Z叠片的方式，能够简化叠片操作。单面正极、单面负极、双面正极和双面负极叠合连接形成电芯单体，多个电芯单体串联而实现电芯结构的高电压，且由于固态电解质层为固态而避免液态电解质在超过5V电压下的分解而产生安全事故。

在一个实施例中，正极活性物质层是由正极浆料涂覆在正极集流体层上并烘干形成的正极活性物质层，负极活性物质层是由负极浆料涂覆在负极集流体层上并烘干形成的负极活性物质层，正极固态电解质层是由电解质浆料涂覆在正极活性物质层上并烘干形成的正极固态电解质层，负极固态电解质层是由电解质浆料涂覆在负极活性物质层上并烘干形成的负极固态电解质层；

其中，正极浆料为正极材料、导电剂和能够溶解正极材料和导电剂的溶剂制成的溶液，电解质浆料为电解质材料、粘结剂和能够溶解电解质和粘结剂的溶剂制成的溶液，负极浆料为负极材料、导电剂和能够溶解负极材料和导电剂的溶剂制成的溶液。

通过上述技术方案，将电解质浆液涂覆到正极活性物质层/负极活性物质层上并烘干得到固态电解质层，能够提高正极活性物质层/负极活性物质层与固态电解质层之间的连接紧固性，降低正极活性物质层/负极活性物质层和固态电解质层之间的界面阻抗，从而提高固态电解质层的离子电导率。更为重要的，在正极活性物质层/负极活性物质层上涂覆电解质熔浆以形成固态电解质层，而后，将正极活性物质层和负极活性物质层上的两个固态电解质层进行热压粘接从而使正极活性物质层、负极活性物质层和固态电解质层构成单体电芯，明显降低了单体电芯的制作难度。

在一个实施例中，正极集流体层为铝箔或铜箔，负极集流体层与正极集流体层材料一致。

通过上述技术方案，以提高正极集流体层和负极集流体层抵接时的电连接性能。

在一个实施例中，粘结剂为PVDF材料。

通过上述技术方案，将PVDF材料作为粘结剂添加到电解质浆液中，能够提高固态电解质层的受热粘性以及确保固态电解质层的绝缘性。

在一个实施例中，双面正极和双面负极数量均为零，一单面正极和一单面负极粘合形成一个单体电芯，电芯结构至少包括一个单体电芯。

通过上述技术方案，示出一种电芯结构的具体结构。

在一个实施例中，一双面正极和一双面负极粘合形成一叠片单元，一个单面正极、至少一个叠片单元和一个单面负极顺次层叠压合连接形成一个人单体电芯，多个单体电芯串联形成电芯结构。

通过上述技术方案，示出第二种电芯结构的具体结构。

在一个实施例中，一双面正极和一双面负极压合连接形成一叠片单元，一个单面正极、至少一个叠片单元和一个单面负极顺次层叠压合连接形成电芯结构。通过上述技术方案，示出第三种电芯结构的具体结构。

在一个实施例中，所述单体电芯中，各正极集流体层通过正极极耳连接，各负极集流体层通过负极极耳连接。

通过上述技术方案，扩充单体电芯的容量。

在一个实施例中，正极集流体层、正极活性物质层、正极固态电解质层、负极集流体层、负极活性物质层和负极固态电解质层在水平投影上具有同一长度和同一宽度。

通过上述技术方案，有利于提高电池能量密度。

本申请还提供一种锂离子电池，包括如上述的电芯结构。

由于本申请提供的锂离子电池包括上述电芯结构的技术方案，因此，同样具有上述技术方案所带来的技术效果，在此不作一一赘述。

本申请还提供一种电芯结构制作方法，包括：

制备单面正极：将正极浆料涂覆在正极集流体层上并烘干以形成正极活性物质层，将电解质浆料涂覆在正极活性物质层上并烘干，形成正极固态电解质层，得到单面正极；

制备单面负极：将负极浆料涂覆在负极集流体层上并烘干以形成负极活性物质层，将电解质浆料涂覆在负极活性物质层上并烘干，形成负极固态电解质层，得到单面负极；

叠放热压：将单面正极和单面负极进行叠放热压，使正极固态电解质层和相邻的负极固态电解质层粘合，以获得电芯结构。

通过上述技术方案，实现由单面正极和单面负极活性物质层叠串联的电芯结构的制备。相比于设置隔膜并采用Z叠片的方式，能够简化叠片操作并避免由于使用隔膜而可能带来的隔膜起皱、错位等现象所导致的安全问题，此外，采用本实施例提供的电芯结构制作方法形成的电芯结构，实现单体电芯的串联，能够倍数提高电芯结构的电压。

在一个实施例中，电芯结构制作方法还包括：制备双面正极：在正极集流体层一侧面涂覆正极浆料并烘干，形成正极活性物质层，而后再涂覆正极电解质浆料并烘干，形成正极固态电解质层，在正极集流体层另一侧面涂覆正极浆料并烘干，形成正极活性物质层，再涂覆正极电解质浆料并烘干，形成正极固态电解质层，得到双面正极；

制备双面负极：在负极集流体层一侧面涂覆负极浆料并烘干，形成负极活性物质层而后再涂覆负极电解质浆料并烘干，形成负极固态电解质层，在负极集流体层另一侧面涂覆负极浆料并烘干，形成负极活性物质层，再涂覆负极电解质浆料并烘干，形成负极固态电解质层，得到双面负极；

叠放热压的步骤包括：将单面正极、双面负极、双面正极和单面负极进行叠放热压以获得电芯结构。

通过上述技术方案，实现由单面正极、双面负极、双面正极和单面负极活性物质层叠形成的电芯结构的制备。

在一个实施例中，叠放热压步骤中，将一个单面正极、一个或多个双面负极、一个或多个双面正极和一个单面正极进行叠放以及加热加压以获得电芯结构，其中，双面正极和双面负极数量相同且交替叠加；或者

将一个单面正极、一个或多个双面负极、一个或多个双面正极和一个单面正极进行叠放，形成一个叠片组，其中，双面正极和双面负极数量相同且交替叠加，多个叠片组依次叠加以获得电芯结构。

通过上述技术方案，实现两种电芯结构的制备。

本申请还提供一种电芯叠片装置，用于制作电芯结构，电芯结构为上述的电芯结构；

电芯叠片装置包括输送机构、以及沿输送机构的输送方向依次设置的装载结构、叠片盒和热压结构；

转载结构有四个并分别用于放置单面正极、单面负极、双面正极和双面负极，输送机构用于将单面正极、单面正极、双面负极或双面正极按照设定的数量和顺序输送至叠片盒内，输送机构还用于将叠片盒内叠放形成的叠片体转移至热压结构处进行热压。

通过上述技术方案，实现电芯结构的制作。

在一个实施例中，装载结构为转轮，转轮用于放置呈卷材的单面正极、单面负极、双面正极和双面负极，电芯叠放装置还包括切刀，切刀与转轮对应设置以用于将呈卷材的单面正极、单面负极、双面正极或双面负极裁切成料片，输送机构将各料片沿输送方向转移至叠片盒内。

通过上述技术方案，提高实现电芯结构的制作的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为现有采用Z字形叠片工艺的电芯结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的电芯结构中单面正极的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的电芯结构中单面负极的结构示意图；

图4为本申请实施例一提供的电芯结构中双面正极的结构示意图；

图5为本申请实施例一提供的电芯结构中双面负极的结构示意图；

图6为本申请实施例一提供的电芯结构的一种结构示意图；

图7为本申请实施例一提供的电芯结构的另一种结构示意图；

图8为本申请实施例一提供的电芯结构的再一种结构示意图；

图9为本申请实施例三提供的一种电芯结构制作方法的示意图；

图10为本申请实施例三提供的另一种电芯结构制作方法的示意图；

图11为本申请实施例四提供的电芯叠片装置的示意图。

其中，图中各附图标记：

1、正极片；2、负极片；3、隔膜；10、正极集流体层；20、正极活性物质层；30、正极固态电解质层；40、负极集流体层；50、负极活性物质层；60、负极固态电解质层；70、正极极耳、80负极极耳；100、单面正极；200、单面负极；300、双面正极；400、双面负极；601、转轮；602、驱动器；603、切刀； 604、加热皮带；605、叠片盒；606、热压平台。

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。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

此外，在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

请参照图1至图8，现对本申请实施例提供的电芯结构进行说明。

电芯结构包括正极集流体层10、负极集流体层40、正极活性物质层20、负极活性物质层50、正极固态电解质层30、负极固态电解质层60。

正极集流体层10和负极集流体层40用于汇集电流，为金属箔。优选为铜箔或铝箔。

正极活性物质层20指含有在放电时发生还原反应活性物质的具有高电势的电极片。

负极活性物质层50指含有在放电时发生氧化反应活性物质的具有低电势的电极片。

固态电解质层用于在正极活性物质层20和负极活性物质层50之间起输运离子、传导电流的作用，本实施例中，固态电解质层为固态，且在受热下具有粘性。本实施例中，正极固态电解质层30和负极固态电解质层60为同一物质，仅位置不同。正极固态电解质层30与负极固态电解质层60抵接并压合时能够连接固定。

请参照图2，正极集流体层10、正极活性物质层20和正极固态电解质层 30顺次层叠连接形成单面正极100。

请参照图3，负极固态电解质层60、负极活性物质层50和负极集流体层 40顺次层叠连接形成单面负极200。

请参照图4，正极固态电解质层30、正极活性物质层20、正极集流体层10、正极活性物质层20和正极固态电解质层30顺次层叠连接形成双面正极300。

请参照图5，负极固态电解质层60、负极活性物质层50、负极集流体层40、负极活性物质层50和负极固态电解质层60顺次层叠形成双面负极400。

电芯结构由单面正极100、单面负极200、双面正极300和双面负极400 组合层叠并通过相邻的正极固态电解质层30和负极固态电解质层60压合连接形成电芯结构，单面正极100、单面负极200、双面正极300和双面负极400 的数量关系满足：

S1＝A，S2＝A，S3＝B，S4＝B，A≥1，B≥0，

其中，S为单面正极100的数量，S为单面负极200的数量，S为双面正极 300的数量，S为双面负极400的数量，A和B均为自然数。

本领域普通技术人员能够理解，基于锂离子电池的原理，对单面正极100、单面负极200、双面正极300和双面负极400进行组合层叠时，正极片1和负极片2数量需相等，且一个正极片1仅与相邻的一个负极片2以正负极固态电解质层60粘合连接的方式连接以形成一个单体电芯从而实现锂离子电池的充放电功能。

图6示出一种电芯结构，其中，一个单面正极100和一个单面负极200以正负极固态电解质层60相对的方式连接形成单体电芯，电芯结构由多个单体电芯层叠形成。电芯结构还包括一个正极极耳70和一个负极极耳80，正极极耳 70连接位于电芯结构最上层的正极集流体层10，负极极耳80连接位于电芯结构最下层的负极集流体层40。各单体电芯通过正极集流体层10和负极集流体层40的抵接实现串接使得电芯结构的电压为单体电芯电压的倍数。图示结构中，单体电芯均以单面正极100位于单面负极200上方的方式进行叠放，本领域技术人员也可以将单体电芯均以单面负极200位于单面正极100上方的方式进行叠放。

图7和图8示出另一种电芯结构，由一个双面正极300和一个双面负极400 形成叠片单元，一个单面正极100、一个或多个叠片单元和一个单面负极200 形成单体电芯，电芯结构包括至少一个单体电芯。图7结构中，电芯结构包括一个单体电芯。图8结构中电芯结构由两个单体电芯串联形成，一个单体电芯包括一个单面正极100、一个叠片单元和一个单面负极200。本领域技术人员可以根据实际需要设置单体电芯中叠片单元的数量，以及电芯结构中单体电芯的数量，在此不作唯一限定。

请参照图7，一个单体电芯中，所有正极集流体层10设有正极极耳70，所有负极集流体层40设有负极极耳80，将所有正极极耳70通过超声波焊接在一起，将所有负极极耳80通过超声波焊接在一起，实现单体电芯的扩容。电芯结构由多个单体电芯串联形成，以实现电压的倍数增加。负极集流体层40负极集流体层40由上，电芯结构可以由单面正极100、单面负极200、双面正极300 和双面负极400进行组合层叠，组合方式有多种。本实施例中，对单面正极100、单面负极200、双面正极300和双面负极400进行组合层叠压合连接形成单体电芯，而后将多个单体电芯串联，从而能够获得倍数于单体电芯的电压。而由于固态电解质层为固态，因此，能够避免液态电解质在高压(如超过5V电压) 下的分解而带来的安全问题。

本实施例提供的电芯结构，由于没有隔膜，使得电芯结构的生产过程中不会出现由于隔膜起皱、错位等产生的不良品和安全隐患，提高电芯结构的质量。此外，固态电解质层为固态并能够压合粘连，在正极活性物质层20上设有正极固态电解质层30，在负极活性物质层50上设有负极固态电解质层60，通过正极固态电解质层30和负极固态电解质层60压合连接的方式，相比于设置隔膜并采用Z叠片的方式，能够简化叠片操作。多个电芯单体串联而实现电芯结构电压的倍速提高，且由于正极固态电解质层30和负极固态电解质层60为固态而避免液态电解质在超过5V电压下的分解而产生安全事故。

在本申请另一实施例中，负极集流体层40与正极集流体层10材料一致，以提高正极集流体层10和负极集流体层40抵接时的电连接性能。

在本申请另一实施例中，正极活性物质层20是由正极浆料涂覆在正极集流体层10上并烘干形成的正极活性物质层20，负极活性物质层50是由负极浆料涂覆在负极集流体层40上并烘干形成的负极活性物质层50，正极固态电解质层30是由电解质浆料涂覆在正极活性物质层20上并烘干形成的正极固态电解质层30，负极固态电解质层60是由电解质浆料涂覆在负极活性物质层50上并烘干形成的负极固态电解质层60；

其中，正极浆料为正极材料、导电剂和能够溶解正极材料和导电剂的溶剂制成的溶液，电解质浆料为电解质材料、粘结剂和能够溶解电解质和粘结剂的溶剂制成的溶液，负极浆料为负极材料、导电剂和能够溶解负极材料和导电剂的溶剂制成的溶液。

正极材料为钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)或三元材料[镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)]等现有的正极材料。

负极材料为现有的锂金属、锂合金或石墨烯等现有的能够制备出可逆地脱/ 嵌锂离子的负极材料。

导电剂的添加用以提高电极的导电性。

电解质材料为聚合物电解质、无机固态电解质等现有的电解质材料。

粘结剂的添加使得制成的固态电解质层在受热的情况下具有粘性。

将正极浆液/负极浆液涂覆在正极集流体层10/负极集流体层40上并烘干得到正极活性物质层20/负极活性物质层50，该设置正极活性物质层20/负极活性物质层50与正极集流体层10/负极集流体层40的尺寸相适应且有利于提高正极活性物质层20/负极活性物质层50与正极集流体层10/负极集流体层40之间的连接紧固性。

将电解质浆液涂覆到正极活性物质层20/负极活性物质层50上并烘干得到正极固态电解质层30/负极固态电解质层60，能够提高正极活性物质层20/负极活性物质层50与正极固态电解质层30/负极固态电解质层60之间的连接紧固性，降低正极活性物质层20/负极活性物质层50和正极固态电解质层30/负极固态电解质层60之间的界面阻抗，从而提高正极固态电解质层30/负极固态电解质层 60的离子电导率。更为重要的，在正极活性物质层20/负极活性物质层50上涂覆电解质熔浆以形成正极固态电解质层30/负极固态电解质层60，而后，将正极固态电解质层30和负极固态电解质层60进行热压粘接从而使正极活性物质层20、负极活性物质层50、正极固态电解质层30、负极固态电解质层60构成单体电芯，明显降低了单体电芯的制作难度。

在本申请另一实施例中，粘结剂为PVDF材料。Poly(vinylidene fluoride)，英文缩写PVDF，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能。PVDF常用于制作隔膜。

将PVDF材料作为粘结剂添加到电解质浆液中，能够提高固态电解质层的受热粘性以及确保固态电解质层的绝缘性。

在本申请另一实施例中，正极集流体层10、正极活性物质层20、正极固态电解质层30、负极集流体层40、负极活性物质层50和负极固态电解质层60 在水平投影上具有同一长度和同一宽度。该设计有利于提高电池能量密度。

实施例二

本实施例提供一种锂离子电池，包括电芯结构。电芯结构的具体结构请参照实施例一。由于本实施例提供的锂离子电池包括上述技术方案，因此同样具有上述技术方案所带来的技术效果，在此不作一一赘述。

实施例三

请参照图9，本实施例提供一种电芯结构制作方法，包括：

制备正极浆料、负极浆料、电解质浆料，正极浆料为正极材料、导电剂和能够溶解正极材料和导电剂的溶剂制成的溶液，电解质浆料为电解质、粘结剂和能够溶解电解质和粘结剂的溶剂制成的溶液，负极浆料为负极材料、导电剂和能够溶解负极材料和导电剂的溶剂制成的溶液；

制备单面正极100：将正极浆料涂覆在一集流体上并烘干以形成正极活性物质层20，将电解质浆料涂覆在正极活性物质层20、烘干，形成正极固态电解质层30，得到单面正极100；

制备单面负极200：将负极浆料涂覆在一集流体上并烘干以形成负极活性物质层50，将电解质浆料涂覆在负极活性物质层50、烘干，形成负极固态电解质层60，得到单面负极200；

叠放热压：将单面正极100和单面负极200进行叠放热压，使正极固态电解质层30和相邻的负极固态电解质层60粘合，以获得电芯结构。

本领域技术人员可以理解，单面正极100的数量与单面负极200的数量相同，通过上述电芯制造方案能够制备出如图6示出的电芯结构。

将各单面正极100的固态电解质层和各单面负极200的固态电解质层贴合热压形成一个叠片单元，而后将各叠片单元进行层叠。双面正极300和双面负极400数量为零，使得料材的种类减少，从而减少电芯制作设备所需要的配备结构单元，简化结构。单个单面正极100和单个单面负极200进行热压成叠片单元后再对叠片单元进行层叠，结合在输送过程中同时进行加热的设计，单面正极100和单面负极200直接输送至加压工位进行压合，从而减少了多个料材层叠的等待时间以利于降低料材温度的消散速度，从而有利于节约能耗。

结合实施例一的分析可知，采用本实施例提供的电芯结构制作方法，相比于设置隔膜并采用Z叠片的方式，能够简化叠片操作并避免由于使用隔膜而可能带来的隔膜起皱、错位等现象所导致的安全问题，此外，采用本实施例提供的电芯结构制作方法形成的电芯结构，实现单体电芯的串联，能够倍数提高电芯结构的电压。

在本申请另一实施例中，请参照图10，电芯结构制作方法还包括：

制备双面正极300：将在一集流体一侧面涂覆正极浆料并烘干，形成正极活性物质层20，而后再涂覆电解质浆料并烘干，形成正极固态电解质层30，将集流体翻转并在其另一侧面涂覆正极浆料并烘干，形成正极活性物质层20，再涂覆电解质浆料、烘干，形成正极固态电解质层30，得到双面正极300；

制备双面负极400:将在一集流体一侧面涂覆负极浆料并烘干，形成负极活性物质层50，而后再涂覆电解质浆料、烘干，形成负极固态电解质层60，将集流体翻转并在其另一侧面涂覆负极浆料、烘干，形成负极活性物质层50，再涂覆电解质浆料、烘干，形成负极固态电解质层60，得到双面负极400；

叠放热压的步骤包括：将单面正极100、双面负极400、双面正极300和单面负极200进行叠放热压以获得电芯结构。

本领域技术人员可以理解，单面正极100、双面负极400、双面正极300 和单面正极100的数量同样满足：

S1＝A，S2＝A，S3＝B，S4＝B，A≥1，B≥0，

其中，S为单面正极100的数量，S为单面负极200的数量，S为双面正极 300的数量，S为双面负极400的数量，A和B均为自然数。

通过上述电芯制造方法，能够制备出如图7、8示出的电芯结构。

图7结构对应的叠放热压步骤中，将一个单面正极100、一个或多个双面负极400、一个或多个双面正极300和一个单面正极100进行叠放之后加热加压以获得单体电芯，电芯结构包括一个单体电芯。其中，双面正极300和双面负极400数量相同且交替叠加。

图8结构对应的叠放热压步骤中，将一个单面正极100、一个或多个双面负极400、一个或多个双面正极300和一个单面正极100进行叠放，形成一个叠片组(热压之后形成单体电芯)，其中，双面正极300和双面负极400数量相同且交替叠加，多个叠片组依次叠加热压以获得电芯结构。

本实施例中，将单面正极100、双面负极400、双面正极300和单面负极 200按照所需要的数量进行叠放之后，再进行加热加压以使各固态电解质层受热粘连。各料材(单面正极100、双面负极400、双面正极300或单面负极200) 进行叠放之后再进行集中加热加压，对应到具体实现的设备中，将叠放后的各料材集中转移至加热舱中加热，在加热舱中加压或转移至加压工位上加压，集中加热的方式有利于降低能耗。在另外的实施例中，也可以将先制备单体电芯再进行叠加串联。

在本申请另一实施例中，在叠放热压步骤中，先将所需要的单面正极100、双面负极400、双面正极300和单面负极200进行加热，而后进行叠放，最后进行压合。

实施例四

在本申请第四实施例中，提供一种电芯叠片装置，用于制作电芯结构，电芯结构的具体结构请参照实施例一。

请参照图11，电芯叠片装置包括输送机构、以及沿输送机构的输送方向依次设置的装载结构、叠片盒605和热压结构。

转载结构有四个并分别用于放置单面正极100、单面负极200、双面正极 300和双面负极400，输送机构用于将单面正极100、单面正极100、双面负极 400或双面正极300按照设定的数量和顺序输送至叠片盒605内，输送机构还用于将叠片盒605内叠放形成的叠片体转移至热压结构处进行热压。

本实施例提供的电芯叠片装置，能够实现电芯结构的制作。

在本申请另一实施例中，装载结构为转轮601，转载结构用于放置呈卷材的单面正极100、单面负极200、双面正极300和双面负极400，电芯叠放装置还包括切刀603，切刀603与转轮601对应设置以用于将呈卷材的单面正极100、单面负极200、双面正极300或双面负极400裁切成料片，输送机构将各料片沿输送方向转移至叠片盒605内。采用转轮601和切刀603的配合设置，根据所需要的料材进行切割并叠片，结构紧凑，加工流畅，以利于提高加工效率。

在本申请另一实施例中，输送机构还包括预热工位，电芯叠片装置还包括设于预热工位的预热结构，单面正极100、单面负极200、双面负极400或双面正极300到达叠放工位前经过预热工位并由预热结构对其进行加热。

请参照图11，图示结构中，单面正极100、单面负极200、双面负极400 和双面正极300均为卷材并分别绕设在四个转轮601上，各料材(单面正极100、单面负极200、双面负极400和双面正极300)经驱动器602牵引并经切刀603 裁切后形成设计尺寸的料片到达加热皮带604处进行加热，并进一步向前移动而进入叠片盒605内，各料片完成堆叠形成叠片体后被转移至热压平台606，进行进一步的加热和压合，使得相邻的固态电解质层连接。各料材在输送的过程中同一时间进行加热(加热皮带604)，以降低叠片体在热压平台606上的加热时间，提高生产作业速度。

在一个实施例中，图中连接同一加热皮带604的两个转轮601上分别卷绕单面正极100和单面负极200，单面正极100和单面负极200被传送至叠片盒 605内叠加形成叠片单元，多个叠片单元叠合形成电芯结构。其中，图中位于叠片盒605两侧的两组转轮601可以均卷绕单面正极100和单面负极200，此时仅适用于制备由单面正极100和单面负极200构成的电芯结构。

在另一个实施例中，图中叠片盒605一侧的两个转轮601分别卷绕单面正极100和单面负极200，另一侧的两个转轮601分别卷绕双面正极300和双面负极400，双面正极300和双面负极400被传送至叠片盒605内叠加形成叠片单元，多个叠片单元进行叠加，且在叠加之前先以一个单面正极100(单面负极200)作为起始端极片，叠加之后再以一个单面负极200(单面正极100)作为末端极片，这样构成一组叠片，一个或者多个此种叠片组叠加构成电芯结构。

以上所述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、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯结构，其特征在于，包括正极集流体层、负极集流体层、正极活性物质层、负极活性物质层、正极固态电解质层和负极固态电解质层；

所述正极集流体层、所述正极活性物质层和所述正极固态电解质层顺次层叠连接形成单面正极，所述负极固态电解质层、所述负极活性物质层和所述负极集流体层顺次层叠连接形成单面负极；所述正极固态电解质层、所述正极活性物质层、所述正极集流体层、所述正极活性物质层和所述正极固态电解质层顺次层叠连接形成双面正极；所述负极固态电解质层、所述负极活性物质层、所述负极集流体层、所述负极活性物质层和所述负极固态电解质层顺次层叠形成双面负极；

所述单面正极、所述单面负极、所述双面正极和所述双面负极组合层叠并通过相邻的所述正极固态电解质层和所述负极固态电解质层压合连接形成电芯结构，所述单面正极、所述单面负极、所述双面正极和所述双面负极的数量关系满足：

S1＝A，S2＝A，S3＝B，S4＝B，A≥1，B≥0，

其中，S1为所述单面正极的数量，S2为所述单面负极的数量，S3为双面正极的数量，S4为双面负极的数量，A和B均为整数。

2.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述正极活性物质层是由正极浆料涂覆在所述正极集流体层上并烘干形成的正极活性物质层，所述负极活性物质层是由负极浆料涂覆在所述负极集流体层上并烘干形成的负极活性物质层，所述正极固态电解质层是由电解质浆料涂覆在所述正极活性物质层上并烘干形成的正极固态电解质层，所述负极固态电解质层是由电解质浆料涂覆在所述负极活性物质层上并烘干形成的负极固态电解质层。

3.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述正极集流体层为铝箔或铜箔，所述负极集流体层与所述正极集流体层材料一致。

4.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述双面正极和所述双面负极数量均为零，一所述单面正极和一所述单面负极粘合形成一个单体电芯，所述电芯结构至少包括一个所述单体电芯。

5.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，一所述双面正极和一所述双面负极粘合形成一叠片单元，所述电芯结构由一个所述单面正极、至少一个所述叠片单元和一个所述单面负极顺次层叠压合连接形成。

6.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，一所述双面正极和一所述双面负极粘合形成一叠片单元，一个所述单面正极、至少一个所述叠片单元和一个所述单面负极顺次层叠压合连接形成一个单体电芯，多个所述单体电芯串联构成所述电芯结构。

7.如权利要求6所述的电芯结构，其特征在于，所述单体电芯中，各所述正极集流体层通过正极极耳连接，各所述负极集流体层通过负极极耳连接。

8.如权利要求1至7任一所述的电芯结构，其特征在于，所述正极集流体层、所述正极活性物质层、所述正极固态电解质层、所述负极集流体层、所述负极活性物质层和所述负极固态电解质层在水平投影上具有同一长度和同一宽度。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电芯结构。

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