CN213520061U - 一种异型层叠式电芯及其电池与组合电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种异型层叠式电芯及其电池与组合电池，涉及可充电电池及其电芯领域，其包括电芯本体，电芯本体包括若干沿一方向堆叠的电芯单元；电芯单元包括正极片、负极片和隔膜，任一电芯单元中有，正极片不突出于负极片；至少部分相邻的电芯单元在堆叠方向上有，下层负极片不突出于上层负极片，通过堆叠的负极片构成异型的电芯，满足个性化需求，并使正极片通过隔膜被包夹于相邻的负极片之间，并形成高效的充放电性能，防止正极片中涂层中的离子释出，满足安全和寿命需要，提高电池的结构强度及精度，可配合所在电池壳体的内部结构，加工效率高，成本低廉，且生产灵活，能满足各种异型电芯的定制。

Description

一种异型层叠式电芯及其电池与组合电池

技术领域

本实用新型涉及可充电电池及其电芯领域，具体为一种异型层叠式电芯及其电池与组合电池。

背景技术

目前，二次电池，特别是软包锂离子电池，由于其能量密度较大、安全性能高，形状可塑性强，广泛应用在各生活类电子产品中，特别是手机、电脑、可穿戴产品等。随着二次电池在各种电器中的不断应用和推广，过去标准形状的电池已经不能满足市场的需求，如可穿戴及生活类电子产品，电池的形状往往需要服从产品的设计需要，受产品的空间局限，因而个性化要求越来越多，很多时候需要使用不规则的立体形状的电池，如可穿戴设备。

现有技术中，二次电池大多为方形。即使有异型电池，这种异型电池也是通过大小形状基本相同的单极片的，叠成柱状形状而制成电池。但不规则立体形状的电池生产少之又少，因为这不仅要满足电池性能的要求，还有电池的安全性能，及电池生产的效率和成本。

发明内容

本实用新型提供了一种异型层叠式电芯及其电池与组合电池，可解决现有技术中异型电池的性能、安全及其其生产效率和成本的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种异型层叠式电芯，包括电芯本体，所述电芯本体包括若干沿一方向堆叠的电芯单元；所述电芯单元包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜间隔设置于正极片和负极片之间；任一所述电芯单元中有，所述正极片的边缘完全被遮盖地叠于所述负极片的边缘之内；至少部分相邻的所述电芯单元在堆叠方向上有，处在下层的所述电芯单元的负极片的边缘完全被遮盖地叠于处在上层的所述电芯单元的负极片的边缘之内，各负极片叠成容量增大的异型外轮廓，相邻负极片安全地包裹两者间的正极片。

上述异型层叠式电芯，优选地有，各所述负极片为相似图形；相邻的所述电芯单元在堆叠方向上均有，处在下层的所述电芯单元的负极片的边缘比例小于处在上层的所述电芯单元的负极片的边缘比例。该方案的有益效果在于，相似图形具有对应边或弧线相等，对应角或弧度相等，使极片沿堆叠方向上依次图形尺寸比例增加，简化堆叠定位模具的设计，提高堆叠稳定性，增加电池使用稳定性。

上述异型层叠式电芯，进一步有，各所述正极片为相似图形，任一所述电芯单元中有，所述正极片的边缘比例小于负极片的边缘比例。相似图形具有对应边或弧线相等，对应角或弧度相等，使正极片沿堆叠方向上依次图形尺寸比例增加，简化堆叠的精度要求。

上述异型层叠式电芯，进一步有，各所述正极片的上表面和下表面封边地包裹于两隔膜之间，该两隔膜可遮盖与之相邻的两负极片。该方案的有益效果在于，正极片可通过上下表面的制袋，被提前包裹于隔膜之内，使正、负极片可直接交替堆叠式，同时封边的隔膜可起到保护正极片的效果，防止正极片涂层的掉落。

上述异型层叠式电芯，优选地有，各所述正极片和负极片由极片体通过涂覆正、负极涂层形成，所述极片体设有突出于边缘的伸出片，各正极片的所述伸出片相互连接，各负极片的所述伸出片相互连接；相邻的所述电芯单元在堆叠方向上均有，处在下层的所述电芯单元的伸出片伸出长度大于等于处在上层的所述电芯单元的伸出片。该方案的有益效果在于，使位于下层的所述电芯单元的极片，其延伸片长于上层的极片，起到减少加工余料的作用，也使各极片面积较为均匀，降低转移堆叠的加工难度。

上述异型层叠式电芯，进一步有，各所述正极片和负极片为相似多边形，或相似圆形，或相似椭圆形。该方案的有益效果在于，相似多边形可堆叠成多楞锥形或多楞锥台形，相似圆形可堆叠成圆锥形、圆台形或球形，椭圆形相类似。进一步地，所述电芯本体为堆叠为台形，或多楞锥形，或半球形，或半椭球形。该方案的有益效果在于，对于异型电池，可用于诸如可穿戴产品，其具体形状多变，服从产品所设计的形状。如产品中设计有金子塔形的外形，则可在该外形内设置空腔，以安装本方案中的四棱锥体电芯的充电电池，既满足产品外形设计需求，也提高二次电池可设置的数量和容量。

上述异型层叠式电芯，优选地有，所述电芯本体中有，负极片的数量比正极片数量多一个，所述正极片与负极片双面涂覆电极涂层。该方案有益效果在于，使任一正极片都可以包裹于两负极片之间，使充电电量更大，使用更为安全。另外可选的方案是正极片数量等于负极片数量，方便加工。

上述异型层叠式电芯，优选地有，所述电芯本体中有，负极片和正极片数量相同，所述电芯本体的顶底层的正极片和负极片单面涂覆电极材料。该方案的有益效果在于，使顶层的负极片设置为单面涂层并涂层面朝向其下方，使底层的负极片设置为单面涂层并涂层面朝向其上方；由于该电芯为异型立体形状电芯，其顶层和底层的极片尺寸本不相同，通过设置单层减少加工步骤和耗材。

一种电池，包括上述异型层叠式电芯，还包括外包装体和正、负极耳，所述电芯本体包装于外包装体之内，各正极片与正极耳连接，各负极片与负极耳连接，所述外包装体内填充有电解液。具体有，将上述异型层叠式电芯包装于铝塑膜的外包装体之内，并连接正、负极耳作到导电用，并填充电解液可构成软包锂离子二次电池。所述外包装体可以使金属外壳，硬质塑料壳等。

一种组合电池，包括上述电池，两个以上所述电池于外包装体之间相互连接，各所述电池的正极耳对应电连接，各电池的负极耳对应电连接。具体有，上述异型层叠式电芯其电芯单元的尺寸沿叠加方向增加，具有锥形的造型，但通过两个以上电芯的端部相接，可形成如S形等尺寸变化，如两个四楞锥体沿面积较大一端相连接，可形成八面棱体。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：本实用新型通过利用各电芯单元的负极片可沿堆叠方向依次变大，并可覆盖下层的负极片，通过堆叠的负极片构成电芯本体的异型轮廓，并使正极片通过隔膜被包夹于相邻的负极片之间，并形成高效的充放电性能；可有效防止正极片中涂层中的离子释出，满足电池使用安全需要及使用寿命，且可相对单一地通过设置负极片能提高异型电池的结构强度及精度，能充分配合所在电池壳体的内部结构，以增加电解液容量；可配合开口由底往外增大的异型定位模具堆叠加工形成，加工效率高，成本低廉，且生产灵活，能满足各种异型电芯的定制。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的电芯本体的堆叠过程剖面结构示意图；

图2为本实用新型的电芯本体的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的电芯本体的局部爆炸立体结构示意图；

图4为本实用新型的电芯本体所构成的电池剖面示意图；

图5为本实用新型的电芯本体所构成的电池立体示意图；

图6为本实用新型的电芯本体拼组所构成的电池剖面示意图；

图7为本实用新型的电芯本体拼组所构成的电池立体示意图。

附图标记为：电芯本体1，电芯单元11，正极片101，负极片102，隔膜103，伸出片104，外包装体2，正极耳3，负极耳4，定位模具5。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不作为限制本实用新型的范围。

如图1至7所示，本实用新型提供了一种异型层叠式电芯，包括电芯本体1，电芯本体1包括若干沿一方向堆叠的电芯单元11；电芯单元11包括一正极片101、一负极片102和一隔膜103，隔膜103间隔设置于正极片101和负极片102之间，两电芯单元11之间通过隔膜103间隔；任一电芯单元11中有，正极片101的边缘完全被遮盖地叠于负极片102的边缘之内；至少部分相邻的电芯单元11在堆叠方向上有，处在下层的所述电芯单元11的负极片102的边缘完全被遮盖地叠于处在上层的所述电芯单元11的负极片102的边缘之内，各负极片102叠成容量增大的异型外轮廓，相邻负极片102安全地包裹两者间的正极片101，并可堆叠于一定位模具5当中。其中，定位模具5为具有开口的定位槽，且沿开口方向，定位槽的径向尺寸依次增大。

参考图3，各正极片101和负极片102为相似图形，具体有，各正极片101和负极片102为相似正方形。图中具有两个相邻的电芯单元11，并可拓展理解为电芯本体1的其他电芯单元11。在上方的电芯单元11中有，正极片101的边缘比例小于负极片102的边缘比例；在下方的电芯单元11中有，正极片101的边缘比例小于负极片102的边缘比例。上下电芯单元11在垂直方向上堆叠，两者之间通过隔膜103隔开，且两者均有：下方的电芯单元11的负极片102的边缘比例小于上方的电芯单元11的负极片102的边缘比例。经过此种方式的堆叠，形成部分乃至所有电芯单元11中，在堆叠方向上，正极片101的边缘比例均小于与其相邻的负极片102，而各个负极片102在堆叠方向上，其边缘比例依次增大。经此堆叠，参考图1、2和5，各电芯单元11通过设定数量和厚度，可堆叠为正四楞锥形的电芯本体1。

可以理解的是，在其他实施例中，正极片101和负极片102还可以是正方形以外的相似多边形，或相似圆形，或相似椭圆形。在其他实施例中，正极片101和负极片102的形状可以是不同形状，只要实现正极片101的边缘不突出于与其相邻的负极片102，各个负极片102在堆叠方向上，相邻下层的负极片102边缘不突出于相邻上层的负极片102。在其他实施例中，电芯本体1还可以是台形，或多楞锥形，或半球形，或半椭球形。在其特实施例中，通过负极片102在堆叠方向尺寸变化的电芯单元11，可与堆叠方向尺寸不变的电芯单元11进行组合，形成多台阶的异型电芯。

参考图1和2，本实施例关于正极片101和负极片102的设置数量具体有，在电芯本体1中有，负极片102的数量比正极片101数量多一个。正极片101与负极片102双面涂覆电极涂层。参考图1和2，各正极片101的上表面和下表面封边地包裹于两隔膜103之间，该两隔膜103可遮盖与之相邻的两负极片102。包裹了隔膜103的正极片101可交替于负极片102堆叠，可实现在电芯本体1中，任意两相邻的正极片101和负极片102均设有隔膜103。在其他实施方式中，电芯本体1中有，负极片102和正极片101数量相同，电芯本体1的顶底层的正极片101和负极片102单面涂覆电极材料。

参考图1至3，本实施例关于正极片101和负极片102的电连接方式有，各正极片101和负极片102由极片体通过涂覆正、负极涂层形成，极片体设有突出于边缘的伸出片104，各正极片101的伸出片104相互连接，各负极片102的伸出片104相互连接；相邻的电芯单元11在堆叠方向上均有，处在下层的所述电芯单元11的伸出片104伸出长度大于等于处在上层的所述电芯单元11的伸出片104。具体有，位于堆叠底部的伸出片104长度最长，位于上方的伸出片104依次缩短，下方的伸出片104可通过弯折统一焊接于堆叠顶部的伸出片104，达到正极片101和负极片102的伸出片104分别地焊接为一体。

参考图4和5，本实用新型提供了一种电池，包含了一个上述实施例的电芯本体1，还包括外包装体2和正、负极耳，电芯本体1包装于外包装体2之内，各正极片101的伸出片104与正极耳3连接，各负极片102的伸出片104与负极耳4连接，外包装体2内填充有电解液。其中，外包装体2为铝塑膜，构成金字塔的异型软包锂离子二次电池。图中，正、负极耳相对设置，但由于电芯本体是堆叠的方式构成，正、负极耳相对的相对角度可以在0-180°之间。

参考图6和7，本实用新型提供了一种组合电池，两个以上所述电池于外包装体之间相互连接，各所述电池的正极耳3对应电连接，各电池的负极耳4对应电连接。其中，外包装体2为铝塑膜，构成八面体棱锥的异型软包锂离子二次电池。图中，正、负极耳相对设置，但由于电芯本体是堆叠的方式构成，正、负极耳相对的相对角度可以在0-180°之间。

以上实施例主要描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (10)

1.一种异型层叠式电芯，包括电芯本体（1），其特征在于，所述电芯本体（1）包括若干沿一方向堆叠的电芯单元（11）；

所述电芯单元（11）包括正极片（101）、负极片（102）和隔膜（103），所述隔膜（103）间隔设置于正极片（101）和负极片（102）之间；

任一所述电芯单元（11）中有，所述正极片（101）的边缘完全被遮盖地叠于所述负极片（102）的边缘之内；

至少部分相邻的所述电芯单元（11）在堆叠方向上有，处在下层的所述电芯单元（11）的负极片（102）的边缘完全被遮盖地叠于处在上层的所述电芯单元（11）的负极片（102）的边缘之内，各负极片（102）叠成容量增大的异型外轮廓，相邻负极片（102）安全地包裹两者间的正极片（101）。

2.根据权利要求1所述的异型层叠式电芯，其特征在于，各所述负极片（102）为相似图形；相邻的所述电芯单元（11）在堆叠方向上均有，处在下层的所述电芯单元（11）的负极片（102）的边缘比例小于处在上层的所述电芯单元（11）的负极片（102）的边缘比例。

3.根据权利要求2所述的异型层叠式电芯，其特征在于，各所述正极片（101）为相似图形，任一所述电芯单元（11）中有，所述正极片（101）的边缘比例小于负极片（102）的边缘比例。

4.根据权利要求1所述的异型层叠式电芯，其特征在于，各所述正极片（101）的上表面和下表面封边地包裹于两隔膜（103）之间，该两隔膜（103）可遮盖与之相邻的两负极片（102）。

5.根据权利要求1所述的异型层叠式电芯，其特征在于，各所述正极片（101）和负极片（102）由极片体通过涂覆正、负极涂层形成，所述极片体设有突出于边缘的伸出片（104），各正极片（101）的所述伸出片（104）相互连接，各负极片（102）的所述伸出片（104）相互连接。

6.根据权利要求5所述的异型层叠式电芯，其特征在于，相邻的所述电芯单元（11）在堆叠方向上均有，处在下层的所述电芯单元（11）的伸出片（104）伸出长度大于等于处在上层的所述电芯单元（11）的伸出片（104）。

7.根据权利要求1所述的异型层叠式电芯，其特征在于，各所述正极片（101）和负极片（102）为相似多边形，或相似圆形，或相似椭圆形；所述电芯本体（1）为堆叠为台形，或多楞锥形，或半球形，或半椭球形。

8.根据权利要求1所述的异型层叠式电芯，其特征在于，所述电芯本体（1）中有，负极片（102）的数量比正极片（101）数量多一个，所述正极片（101）与负极片（102）双面涂覆电极涂层。

9.一种电池，包括权利要求1-8任一所述的异型层叠式电芯，其特征在于，还包括外包装体（2）和正、负极耳，所述电芯本体（1）包装于外包装体（2）之内，各正极片（101）与正极耳（3）连接，各负极片（102）与负极耳（4）连接，所述外包装体（2）内填充有电解液。

10.一种组合电池，包括权利要求9所述的电池，其特征在于，两个以上所述电池于外包装体（2）外表面相互连接，各所述电池的正极耳（3）对应电连接，各电池的负极耳（4）对应电连接。

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