CN214378560U - 一种叠片电芯、电池及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，公开了一种叠片电芯、电池及电池模组。所述叠片电芯包括交替堆叠设置的结构单元和第一极片，所述结构单元包括单元基体和第一极片，单元基体包括第二极片和设置在第二极片层两侧的隔膜，单元基体折弯为“U”型结构，第一极片夹设在单元基体的“U”型结构内。本实用新型的叠片电芯生产效率高、组装方便、安全性好。本实用新型的电池和电池模组通过设置上述的叠片电芯，安全性好，使用寿命长。

Description

一种叠片电芯、电池及电池模组

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种叠片电芯、电池及电池模组。

背景技术

目前锂离子电池分为液态锂离子电池(Liquified Lithium-Ion Battery，简称：LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery，简称：PLB)。锂离子电池具有能量密度高、质量轻、安全性能好等优势，已经广泛应用于电子产品、通讯设备、自动化仪器仪表和电动自行车、电动汽车等电动交通工具中。

锂电池的叠片电芯一般采用卷绕式或叠片式两种方式成型，而叠片式电芯内阻较小、能量密度较高、适用范围更宽而得到更广泛的应用。现有技术中，叠片式电芯采用“Z”字型方式叠片制成，其需要在基材料带(可以只包括隔膜也可以是隔膜和正/负极极片中的一个进行叠片)生产完成后，再将基材料带进行反复折叠，且在遮挡过程中将另一个极片加入其中，最后进行热压处理。一方面，电芯需要基材料带生产完成后再进行与另外的极片的组装，且基材料带往复折叠的步骤复杂，因此导致电芯的生产效率较低；另一方面，当基材料带包括隔膜和一种极片时，在往复折叠的过程基材料带中的极片容易发生窜动错位，导致成型后的电芯中基材料带中的极片与另外一种极片位置不能完全对应，对后续使用过程造成安全隐患。

因此，亟需一种叠片电芯、电池及电池模组来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提出一种叠片电芯，其生产效率高、组装方便、安全性好。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电池，其通过设置上述的叠片电芯，安全性好。

本实用新型的第三个目的在于提出一种电池模组，其通过设置上述的电池，安全性好，使用寿命长。

为达以上目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种叠片电芯，包括交替堆叠设置的结构单元和第一极片，所述结构单元包括：

单元基体，所述单元基体包括第二极片和设置在所述第二极片层两侧的隔膜，所述单元基体折弯为“U”型结构；

第一极片，夹设在所述单元基体的“U”型结构内。

可选地，所述叠片电芯的最上层和最下层均为所述结构单元。

可选地，所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片。

可选地，沿所述“U”型结构的深度方向，所述第二极片的两端均长于所述第一极片。

可选地，设置在所述结构单元之间的所述第一极片上设置有第一极耳，所述单元基体内的所述第一极片上设置有第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳上下对齐。

可选地，所述单元基体包括第一单元基体和第二单元基体，所述第一单元基体的“U”型结构的开口朝向与所述第二单元基体的“U”型结构的开口朝向相反，包含所述第一单元基体的所述结构单元与包含所述第二单元基体的所述结构单元交替设置。

可选地，所述第一单元基体的所述第二极片上设置有第三极耳，所述第二单元基体的所述第二极片上设置有第四极耳，所述第三极耳与所述第四极耳上下对齐。

一种电池，包括包覆件和所述的叠片电芯，所述包覆件包覆所述叠片电芯。

可选地，所述包覆件为铝塑膜或金属壳体。

一种电池模组，包括多个所述的电池。

本实用新型有益效果为：

本实用新型的叠片电芯，结构单元和第一极片的结构相对独立且能够单独生产，故可以边生产边进行叠片电芯的堆叠组装，从而能够提高叠片电芯的生产效率，且在堆叠过程中或者堆叠结束后检测到叠片电芯局部出现不合格特征时，则针对对应位置的结构单元或第一极片进行修正即可，操作更方便；在电芯堆叠之前，可以对结构单元进行热压处理，使结构单元各组成部件相对位置固定、整体结构稳定，且电芯的堆叠过程中不需要再对结构单元进行折弯操作，从而避免出现因折弯操作而使第一极片和第二极片的相对位置窜动的问题，提高叠片电芯成型质量，减少后续因第一极片和第二极片位置不对应而造成的安全隐患。

本实用新型的电池，通过设置上述的叠片电芯，生产效率高、合格率高，且安全性好。

本实用新型电池模组，通过设置上述的电池，安全性好，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的电池的内部结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的包含第一单元基体的结构单元的结构示意图。

图中：

100-第一单元基体；200-第二单元基体；300-包覆件；

1-第一极片；11-第一极耳；12-第二极耳；2-第二极片；21-第三极耳；22-第四极耳；3-隔膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种叠片电芯及电池，如图1所示，电池包括包覆件300和叠片电芯，包覆件300包覆在叠片电芯外部。可选地，包覆件300可以为铝塑膜，铝塑膜包覆叠片电芯后形成软包电池。包覆件300还可以为铝壳或钢壳等金属壳体，金属壳体包覆叠片电芯后形成方壳电池。

优选地，如图1和图2所示，叠片电芯包括交替堆叠设置的结构单元和第一极片1，结构单元包括单元基体和第一极片1，单元基体包括第二极片2和设置在第二极片2两侧的隔膜3，单元基体折弯成U”型结构，第一极片1夹设在单元基体的“U”型结构内。

本实施例的叠片电芯，结构单元和第一极片1的结构相对独立且能够单独生产，故可以边生产边进行叠片电芯的堆叠组装，从而能够提高叠片电芯的生产效率，且在堆叠过程中或者堆叠结束后检测到叠片电芯局部出现不合格特征时，则针对对应位置的结构单元或第一极片1进行修正即可，操作更方便；在电芯堆叠之前，可以对结构单元进行热压处理，使结构单元各组成部件相对位置固定、整体结构稳定，且电芯的堆叠过程中不需要再对结构单元进行折弯操作，从而避免出现因折弯操作而使第一极片1和第二极片2的相对位置窜动的问题，提高叠片电芯成型质量，减少后续因第一极片1和第二极片2位置不对应而造成的安全隐患。本实施例的电池，通过设置上述的叠片电芯，生产效率高、合格率高，且安全性好。

具体而言，本实施例中，隔膜3为凝胶隔膜，在将隔膜3分别设置在第二极片2两侧形成单元基体后进行热压处理，从而将第二极片2与隔膜3之间的相对位置锁定，避免在将单元基体折弯成“U”型结构时隔膜3和第二极片2之间发生位置窜动，且在将单元基体折弯的过程中，将第一极片1放置在“U”型结构内形成结构单元，接着对结构单元进行热压处理，保证单元基体和第一极片1之间位置稳定，进而使整个结构单元的结构稳定。进一步地，沿结构单元的深度方向，即图1中的X向，隔膜3的长度大于第一极片1的长度且大于第二极片2的长度，从而保证良好的绝缘效果。叠片电芯中结构单元和第一极片1的具体数量根据实际需求选择设置即可。

当电池为磷酸铁锂电池或三元电池或无钴电池时，电芯需要保证负极极片包覆正极极片，优选地，第一极片1为正极极片，第二极片2为负极极片，且沿“U”型结构的深度方向，即图1中的X向，第二极片2的两端均长于第一极片1，且沿堆叠平面内垂直于X向的方向，第二极片2的两端均长于第一极片1，进一步地，叠片电芯的最上层和最下层均为结构单元，从而达到负极极片包覆正极极片的状态。其他实施例中，电池为钛酸锂电池，故需要保证正极极片包覆负极极片，此时第一极片1为负极极片，第二极片2为正极极片。

“U”型结构的单元基体一端开口，另一端为封闭状态，则对于一个结构单元而言，封闭状态的一端无论是厚度还是重量均大于开口的一端，若多个结构单元以相同的方向进行堆叠，则会使叠片电芯两端的厚度和重量差别越发明显，进而导致电池形状不规则、重量不平衡。

优先地，如图1所示，单元基体包括第一单元基体100和第二单元基体200两种，第一单元基体100的“U”型结构的开口朝向与第二单元基体200的“U”型结构的开口朝向相反，包含第一单元基体100的结构单元与包含第二单元基体200的结构单元交替设置，从而使整个叠片电芯沿X向的两端的重量平衡、高度相等，进而保证电池的形状规则、重量分布均匀。需要说明的是，包含第一单元基体100的结构基体与包含第二单元基体200的结构单元交替设置仅是对于结构单元而言的，对于整个叠片电芯而言，则是以包含第一单元基体100的结构单元、第一极片1、包含第二单元基体200的结构单元、第一极片1的顺序依次循环堆叠。

优选地，如图1所示，设置在结构单元之间的第一极片1上设置有第一极耳11，单元基体内的第一极片1上设置有第二极耳12，第一极耳11和第二极耳12上下对齐。无论是单元基体内的第一极片1还是设置在结构单元之间的第一极片1均为正极极片，故第一极耳11和第二极耳12均为正极极耳，本实施例将所有正极极耳上下对齐设置，可以方便地进行汇流连接形成电池的正极。进一步地，第一单元基体100的第二极片2上设置有第三极耳21，第二单元基体200的第二极片2上设置有第四极耳22，第三极耳21与第四极耳22上下对齐。无论是第一单元基体100的第二极片2还是第二单元基体200的第二极片2均是负极极片，故第三极耳21和第四极耳22均为负极极耳，本实施例将所有的负极极耳上下对齐设置，可以方便地进行汇流连接形成电池的负极。

具体而言，本实施例中，第一单元基体100的第二极片2呈“U”型结构，该第二极片2平行相对设置的两侧边上各设置一个第三极耳21，且两个第三极耳21正相对设置。同样地，第二单元基体200的第二极片2也呈“U”型结构，该第二极片2平行相对设置的两侧边上各设置一个第四极耳22，且两个第四极耳22正相对设置。进一步地，所有的正极极耳和所有的负极极耳位于叠片电芯的同一侧，从而便于电池的两电极从一侧引出。其他实施例中，正极极耳和负极极耳也可以选择设置在叠片电芯的不同侧，从而便于电池的两电极分别从不同侧引出。

本实施例还提供了一种电池模组，其包括多个本实施例所述的电池。电池模组通过采用上述的电池，生产效率高、使用寿命长。可以理解的是，电池模组所包含的多个电池之间可以串联连接也可以并联连接，根据实际的需求适当调整即可，在此不做限定。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叠片电芯，其特征在于，包括交替堆叠设置的结构单元和第一极片(1)，所述结构单元包括：

单元基体，所述单元基体包括第二极片(2)和设置在所述第二极片(2)层两侧的隔膜(3)，所述单元基体折弯为“U”型结构；

第一极片(1)，夹设在所述单元基体的“U”型结构内。

2.如权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，所述叠片电芯的最上层和最下层均为所述结构单元。

3.如权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，所述第一极片(1)为正极极片，所述第二极片(2)为负极极片。

4.如权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，沿所述“U”型结构的深度方向，所述第二极片(2)的两端均长于所述第一极片(1)。

5.如权利要求1所述的叠片电芯，其特征在于，设置在所述结构单元之间的所述第一极片(1)上设置有第一极耳(11)，所述单元基体内的所述第一极片(1)上设置有第二极耳(12)，所述第一极耳(11)和所述第二极耳(12)上下对齐。

6.如权利要求1-5任一项所述的叠片电芯，其特征在于，所述单元基体包括第一单元基体(100)和第二单元基体(200)，所述第一单元基体(100)的“U”型结构的开口朝向与所述第二单元基体(200)的“U”型结构的开口朝向相反，包含所述第一单元基体(100)的所述结构单元与包含所述第二单元基体(200)的所述结构单元交替设置。

7.如权利要求6所述的叠片电芯，其特征在于，所述第一单元基体(100)的所述第二极片(2)上设置有第三极耳(21)，所述第二单元基体(200)的所述第二极片(2)上设置有第四极耳(22)，所述第三极耳(21)与所述第四极耳(22)上下对齐。

8.一种电池，其特征在于，包括包覆件(300)和权利要求1-7任一项所述的叠片电芯，所述包覆件(300)包覆所述叠片电芯。

9.如权利要求8所述的电池，其特征在于，所述包覆件(300)为铝塑膜或金属壳体。

10.一种电池模组，其特征在于，包括多个如权利要求8或9任一项所述的电池。

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