CN215377443U - 电芯和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯和电池。本实用新型电芯包括隔膜，还包括第一电极片，包括若干U形或V形的折页结构单元；第二电极片，包括由一整极片折叠形成折扇式结构，折扇式结构具有若干折面部和连接两相邻折面部的若干折弯部，至少在折面部相对的两折面上贴合有隔膜，折页结构单元间隔的插接至折扇式结构的折皱间隙中并贴合在隔膜外表面上，使得第一电极片、隔膜和第二电极片依次层叠设置构成电芯单元，本实用新型电芯包括至少一电芯单元。电池含有本实用新型电芯。电芯通过对第一电极片和第二电机片结构的设置，使得两极片构成插层式电芯结构以起到增效作用，有效降低插层式电芯的欧姆电阻，赋予电芯高的安全性能，使得电芯适用于大容量电池。

Description

电芯和电池

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种电芯和电池。

背景技术

电池作为一种能量存储装置，其主要有以下几部分组成：正极、负极、隔膜、电解液。其中，正极、隔膜和负极依次层叠形成三明治结构以形成电芯。除了正极、负极、隔膜、电解液各自的材料和性能对电池循环等电化学性能和安全等性能起着至关重要的作用之外，电芯本身的结构同样电化学性能和安全等性能起着至关重要的作用。

常规的电池如二次电池所含的电芯一般为叠片式结构，如在锂硫电池组装之前，正极极片和负极极片必须被切割成所需形状，然后将按照正极/隔膜/负极叠片形成电芯。这样，各个正极片集流器之间以及各个负极片之间仅靠极耳处焊接相连，导致整个正极体系或负极体系的欧姆电阻较大，电池充放电过程中极耳连接处易产热升温，对电池造成性能影响和安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电芯，以解决现有叠片式电芯通过极耳焊接相连导致电阻大和造成安全性的技术问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种电池，以解决现有电池由于所含现有叠片式电芯而导致电化学性能和安全性不理想的技术问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型的一方面，提供了一种电芯。本实用新型电芯包括隔膜，还包括：

第一电极片，包括若干U形或V形的折页结构单元；

第二电极片，包括由一整极片折叠形成折扇式结构，折扇式结构具有若干折面部和连接两相邻折面部的若干折弯部，至少在折面部相对的两折面上贴合有隔膜，折页结构单元间隔的插接至折扇式结构的折皱间隙中并贴合在隔膜外表面上，使得第一电极片、隔膜和第二电极片依次层叠设置；

电芯包括至少一由第一电极片、隔膜和第二电极片依次层叠构成的电芯单元。

优选地，所述折页结构单元的一端插接至所述折扇式结构的一折皱间隙中并贴合在所述隔膜外表面上，另一端插接至所述折扇式结构的与所述折皱间隙相邻的另一折皱间隙中并贴合在所述隔膜外表面上，且相邻两所述折皱间隙之间的所述折弯部插接至所述折页结构单元的U形或V形的间隙中。

进一步优选地，所述隔膜还贴合在所述折弯部的凸折弯面上和/或凹折弯面上。

具体地，所述隔膜为整片隔膜，且贴合在所述第二电极片的相对两表面上。

进一步优选地，插接至所述折皱间隙中的所述折页结构单元的端部表面面积与所述折面部的所述折面面积相等或近似相等。

优选地，所述电芯单元为两个以上，所述隔膜还贴合在相邻所述电芯单元之间以隔绝相邻所述电芯单元。

优选地，所述电芯单元为两个以上，所述电芯单元是沿一个延伸的方向依次层叠设置。

优选地，所述第二电极片为正极片。

进一步优选地，所述正极片为锂硫电池的正极片；

所述第一电极片为锂金属片。

本实用新型的另一方面，还提供了一种电池。本实用新型电池包括电芯，电芯为本实用新型电芯。

优选地，所述电池为锂硫电池；或所述电池为锂硫软包电池。

与现有技术相比，本实用新型具有以下的技术效果：

本实用新型电芯将电芯的电芯单元所含的其中一电极片也即是第二电极片设置为折扇式结构，保留了第二电极片的一体化，从而使得该第二电极片直接通过所含的集流体进行整体相连，从而极大的减小了第二电极片的欧姆电阻，而且也提高了安全性能。将所含的第一电极片设置为若干折页结构单元，且与第二电极片形成插层式电芯单元结构，从而有效减低了第二电极片的欧姆电阻。这样，通过对第一电极片和第二电机片结构的设置，使得两极片构成插层式电芯单元结构以起到增效作用以有效降低插层式电芯的欧姆电阻，赋予本实用新型电芯高的安全性能，有效克服了现有叠片式电芯存在的高电阻的缺陷，使得本实用新型电芯适用于大容量电池。

本实用新型电池所含的电芯为本实用新型电芯，因此，本实用新型电池内阻小，具有优异的倍率性能，且安全性高，还可以是大容量电池。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例电芯所含电芯单元的结构示意图；

图2为第一电极片本体和经U形或V形折叠处理形成的U形或V形的折页结构单元结构示意图；其中，a图为经U或V形的形折叠处理前第一电极片本体的结构示意图，b图为折页结构单元结构示意图；

图3为第二电极片本体和经折扇式折叠处理形成的折扇式结构示意图；其中，c图为经折扇式折叠处理前第二电极片本体的结构示意图，d图为折扇式结构示意图；

图4为本实用新型实施例电池为锂硫软包电池的结构示意图。

各附图中部件编号说明：

01-第一电极片本体其中一段电极片；1-第一电极片；1’-折页结构单元；11-折页结构单元的折页部；12-折页结构单元的折弯部；13-第一电极片1的极耳；14-电极片01进行U形或V形折叠处理的弯折线；

02-第二电极片本体；2-第二电极片；21-折扇式结构的折面部；21a-折扇式结构的其中一折面部；21b-折扇式结构的另一折面部；

22-折扇式结构的折弯部；22a-折扇式结构的与折面部21a连接的折弯部；22b-折扇式结构的与折面部21b连接的折弯部；23-第二电极片2的极耳；24-第二电极片本体进行折扇式折叠处理的弯折线；

23-折扇式结构的折皱间隙；23a-折扇式结构的其中一折皱间隙；23b-折扇式结构的与折皱间隙23a相邻的折皱间隙；23c-折扇式结构的另一折皱间隙；23d-折扇式结构的与折皱间隙23c相邻的折皱间隙；

3-隔膜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本实用新型的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。

下文相关名称的解释：

电芯：是指由图1至图3中的第一电极片1、第二电极片2和隔膜3按照第一电极片1/隔膜3/第二电极片2的层叠方式叠设形成的组合结构。

U形或V形的折页结构：是指如图2中a图所示的一段电极片进行U形或V形的折叠处理形成图2中b图所示的U形或V形结构。

折扇式结构：是指如图3中c图所示的电极片2’进行折扇式折叠处理形成图3中d图所示的结构。

折面部：是指常规折扇结构含有折面的区域，具体如图3的d图中21所示电极片区域。

折弯部：是指常规折扇结构中连接相邻两折面部的弯折区域，具体如图3的d图中22所示电极片区域。

一方面，本实用新型实施例提供了一种电芯。本实用新型实施例电芯包括至少一电芯单元，其中，该电芯单元的结构如图1至图3所示，其包括第一电极片1、第二电极片2和隔膜3等部件，也即是第一电极片1、隔膜3和第二电极片2依次层叠构成电芯单元。其中，

第一电极片1的结构如图1和图2所示，其包括若干U或V形的形折页结构单元1’。其中，U形或V形的折页结构单元1’的结构如图1和图2的b图所示，包括两端的折页部11和连接两折页部11的U形或V形的折弯部12。其中，折页部11包括相对设置的两折页面，折弯部12包括相对设置的凸面和凹面。将第一电极片1设置为若干折页结构单元1’，相当于将传统的碟片式电芯所含的两片电极直接构成一整体，有效降低了第一电极片的欧姆电阻。

在本实用新型实施例中，折弯部12与两折页部11做围合的间隙是需要包覆在如图1和图3中的第二电极片2的折弯部22，因此，为了使得折弯部12更好的设置在第二电极片2的折弯部22的凸折弯面一侧，相对V形形貌，U形形貌为优选的。

另外，若干折页结构单元1’中“若干”在本实用新型实施例中的数量应该是指至少两个以上，具体根据第二电极片2的折弯部22的数量而定。折页部11的面积大小也可以根据具体应用的需要进行控制和选择，理想的是与第二电极片2的折面部21的面积相当。

第二电极片2的结构如图1和图3所示，包括由一整极片折叠形成折扇式结构，折扇式结构具有若干折面部21和连接两相邻折面部21的若干折弯部22。第二电极片2为折扇式结构，保留了第二电极片2的一体化，从而使得该第二电极片2直接通过所含的集流体进行整体相连，从而极大的减小了第二电极片2的欧姆电阻，而且也提高了安全性能。

当然，折扇式结构2的折弯部22可以是U形也可以是V形等典型但非限制性的形貌。

实施例中，第二电极片2所含折面部21的数量至少为两个以上，具体可以根据需要进行灵活控制。而且通过对折面部21的数量控制，能够调节电芯单元的厚度和调节电芯单元容量等化学性能，从而实现调节电芯单元的厚度和调节电芯单元容量等化学性能。

另外，若干折面部21和若干折弯部22中“若干”在本实用新型实施例中的数量应该是指至少两个以上，具体根据电芯和电芯单元的容量或厚度要求进行灵活选择和控制。折面部21的面积大小也可以根据具体应用的需要进行控制和选择。

基于上述第一电极片1和第二电极片2的结构，本实用新型实施例电芯单元所含的隔膜3至少贴合在折面部21相对的两折面上，折页结构单元1’间隔的插接至第二电极片2的折扇式结构的折皱间隙23(该折皱间隙23是由相邻折面部21形成)中并贴合在隔膜3外表面上。通过第一电极片1与第二电极片2的贴合方式，满足第一电极片1、隔膜3和第二电极片2依次层叠设置。这样，本实用新型实施例通过对第一电极片1和第二电机片2结构的设置，使得两极片构成插层式电芯单元结构以起到增效作用，有效降低插层式电芯单元的欧姆电阻，从而赋予电芯高的安全性能，有效克服了现有叠片式电芯存在的高电阻的缺陷，使得本实用新型实施例电芯适用于大容量电池，并提高大容量电池的安全性能。

实施例中，第一电极片1与第二电极片2构建的插层式电芯单元结构如图1所示，第一电极片1的其中一折页结构单元1’的一端也即是其中一折页部11插接至折扇式结构的一折皱间隙23中，并贴合在处于该一折皱间隙23内的隔膜3外表面上，该隔膜3至少是贴合于折面部21的处于该折皱间隙23内的折面上；该折页结构单元1’的另一端也即是折页结构单元1’的另一折页部11插接至折扇式结构的与该折皱间隙23相邻的另一折皱间隙23中并贴合在隔膜3外表面上，此时，该隔膜3也至少是贴合于折面部21的处于该折皱间隙23内的折面上。这样，且相邻两折皱间隙23之间的折弯部22插接至折页结构单元1’的U形或V形间隙中，靠近折页结构单元1’的折弯部12。

具体实施例中，如图1中所示的，第一电极片1的其中一折页结构单元1’的一端(其中一折页部11)是插入折皱间隙23a内，并贴合在隔膜3外表面上，该隔膜3至少是贴合于折面部21a的处于该折皱间隙23a内的折面上。该折页结构单元1’的另一端(另一折页部11)插接至折扇式结构的与该折皱间隙23a相邻的另一折皱间隙23b中并贴合在隔膜3外表面上，此时，该隔膜3也至少是贴合于折面部21a的处于该折皱间隙23b内的折面上。这样，且相邻两折皱间隙23a和折皱间隙23b之间的折弯部22a插接至该折页结构单元1’的U形或V形间隙中，靠近折页结构单元1’的折弯部12。

第一电极片1的其中另一折页结构单元1’的一端(其中一折页部11)是插入折皱间隙23c内，并贴合在隔膜3外表面上，该隔膜3至少是贴合于折面部21b的处于该折皱间隙23c内的折面上。该折页结构单元1’的另一端(另一折页部11)插接至折扇式结构的与该折皱间隙23c相邻的另一折皱间隙23d中并贴合在隔膜3外表面上，此时，该隔膜3也至少是贴合于折面部21b的处于该折皱间隙23d内的折面上。这样，且相邻两折皱间隙23c和折皱间隙23d之间的折弯部22b插接至该折页结构单元1’的U形或V形间隙中，靠近折页结构单元1’的U形或V形折弯部12。

上述各实施例中，隔膜3除了至少贴合在折面部21相对的两折面上，实施例中，隔膜3还可以贴合在折弯部22的凸折弯面上和/或凹折弯面上。在本实用新型实施例中，理想的是隔膜3还同时贴合在折弯部22的凸折弯面上和凹折弯面上，以提高电芯单元的安全性能。当折弯部22的凸折弯面上和/或凹折弯面上没有贴合隔膜3时，那么应该通过对第一电极片1的折弯部12和对应第二电极片2的折弯部22的弯折尺寸控制，使得折弯部12的凹面与折弯部22的凸折面之间具有间隔，以避免发生短路，从而提高电芯单元的安全性能。

具体实施例中，隔膜3为整片隔膜，且贴合在第二电极片2的相对两表面上。这样，该隔膜3贴合在第二电极片2相对的两整个表面，当然包括折面部21的相对两整个表面，也包括折弯部22的凸折弯面和凹折弯面上。这样有效提高了电芯单元的安全性以提高本实用新型实施例电芯的安全性。

另些实施例中，插接至折扇式结构的一折皱间隙23中的折页结构单元1’的端部表面面积与折面部21的折面面积相等或近似相等。这样以增大第一电极片1和第二电极片2相对的面积，从而提高电芯单元的电化学性能以提高本实用新型实施例电芯的安全性。

基于上述各实施例中电芯单元的结构，作为本实用新型的一实施例中，电芯单元所含的第二电极片2为正极片。通过将电芯单元的正极片设置为上文第二电极片2的结构，以降低电芯的内阻，提高电芯的倍率性能。

具体实施例中，电芯单元中的第二电极片2为正极片时，正极片为锂硫电池的正极片，此时，第一电极片1为锂金属片。这样，该含有该电芯单元本实用新型实施例电芯构成锂硫电池电芯。其中，具体实施例中，该锂硫电池的正极片包括集流体和形成于集流体表面的含活性硫材料和导电材料的正极材料层。该锂金属片包括锂金属箔或锂金属合金箔等。

当然上述各实施例中的第一电极片1和第二电极片2分别设有极耳，具体实施例中，如第一电极片1所含的极耳如图2中a图中极耳13，第二电极片2所含的极耳如图3中c图中极耳23。

基于上述各实施例中电芯单元的结构，本实用新型实施例电芯可以只含有一个上文所述的电芯单元，当然可以含有两个以上的上文所述的电芯单元，具体可以根据电芯实际容量的需要而灵活控制。实施例中，电芯可含有上文所述的电芯单元的数量为1-200个，进一步为1-100个，更进一步为1-50个。当电芯含有两个以上的上文所述的电芯单元时，隔膜3还贴合在相邻电芯单元之间以隔绝相邻电芯单元。另一实施例中，当采用两个以上电芯单元组装电芯时，各电芯单元是沿一个延伸的方向依次层叠设置。具体实施例中，组装电芯的电芯单元的数量可以根据具体需要控制。

因此，上述各实施例电芯所含的电芯单元通过对第一电极片1和第二电机片2结构的设置，使得两极片构成插层式电芯单元结构以起到增效作用，有效降低插层式电芯单元的欧姆电阻以降低电芯的欧姆电阻，赋予电芯高的安全性能，有效克服了现有叠片式电芯存在的高电阻的缺陷，使得电芯适用于大容量电池。

相应地，本实用新型实施例还提供了上文电芯的制备方法。该电芯制备方法包括如下步骤：

S01：获得第一电极片本体，第一电极片本体包括若干段电极片，将每段电极片进行U形或V形折叠处理，形成若干U形或V形的折页结构单元，形成第一电极片；

S02：获得第二电极片本体，并将第二电极片本体进行折扇式折叠处理，形成折扇式结构；并使得折扇式结构具有若干折面部和连接两相邻折面部的若干折弯部，形成第二电极片；

S03：至少在折面部的相对的两折面上贴合隔膜；

S04：将折页结构单元间隔的插接至折扇式结构的折皱间隙中并贴合在隔膜外表面上，使得第一电极片、隔膜和第二电极片依次层叠设置，并形成电芯单元；

S05：将至少一电芯单元组装成电芯。

其中，步骤S01中的第一电极片本体是形成图1中第一电极片1的极片。其中，每段电极片进行U形或V形折叠处理如图2中a图所示，将其中一段电极片01按照弯折线14进行U形或V形折叠处理，形成如图2中b图所示的U形或V形的折页结构单元1’。另外，该第一电极片本体为如上文电芯单元中的第一电极片1的电极片本体，具体的如第一电极片本体为锂箔。

步骤S02中的第二电极片本体是形成图3中第二电极片2的极片。其中，第二电极片本体进行折扇式折叠处理如图3中c图所示，将第二电极片本体02按照弯折线24进行折扇式折叠处理，形成如图3中d图所示具有折扇式结构的第二电极片2。另外，该第二电极片本体为如上文电芯单元中的第二电极片2的电极片本体，具体的如第二电极片本体为锂硫电池正极片。

另外，步骤S01和步骤S02、步骤S01和步骤S03没有先后顺序。

步骤S03中的隔膜为上文本实用新型实施例电芯单元所含隔膜3，其中，隔膜贴合在第二电极片上的位置如上文电芯单元所含隔膜3在第二电极片2上的贴合的位置，如至少贴合在折面部的相对的两折面上，更优选的同时贴合在折扇式结构所含的弯折部的凸折弯面上和/或凹折弯面上。

步骤S04中的折页结构单元插接至折扇式结构的折皱间隙中并贴合在隔膜外表面上形成插层式电芯单元结构，具体按照上文电芯所含的电芯单元和图1所示电芯单元所含第一电极片1和第二电极片2插接方式进行插接，形成上文电芯单元。

步骤S05中的电芯单元进行装成电芯可以按照常规方法进行组装。实施例中，当采用两个以上电芯单元组装电芯时，在相邻电芯单元之间用隔膜3隔开。实施例中，当采用两个以上电芯单元组装电芯时，各电芯单元是沿一个延伸的方向依次层叠设置。具体实施例中，组装电芯的电芯单元的数量可以根据具体需要控制。

这样，上述电芯制备方法直接将具有若干折页结构单元的第一电极片和具有折扇式结构的第二电极片进行按照插层式电芯单元结构进行插接形成上文本实用新型实施例电芯单元以组装形成电芯，从而赋予制备的电芯单元具有欧姆电阻低，安全性高的特点，而且本实用新型实施例电芯的制备方法工艺易控，制备的电芯质量和性能稳定，且效率高。

另一方面，基于上文本实用新型实施例电芯及其制备方法，本实用新型实施例还提供了一种电池。该电池包括电芯，当然还包括电池必要的部件，如用于包覆电芯的电池壳体和与电芯作用的电解质等。其中，该电芯为上文本实用新型实施例电芯。由于该电池所含的电芯为上文本实用新型实施例电芯，因此，本实用新型实施例电池内阻小，具有优异的倍率性能，且安全性高，还可以是大容量电池。

实施例中，当该电芯所含的第一电极片1为锂箔，第二电极片2为正极具体为含硫电池正极时，此时电池为锂硫电池。当该锂硫电池为锂硫软包电池时，该电池结构如图4所示。当然，本实用新型实施例电池还可以是其他类的电池，只要是含有上文本实用新型实施例电芯，均在本实用新型实施例公开的范围。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯，包括隔膜，其特征在于，还包括：

第一电极片，包括若干U形或V形的折页结构单元；

第二电极片，包括由一整极片折叠形成折扇式结构，所述折扇式结构具有若干折面部和连接两相邻所述折面部的若干折弯部，至少在所述折面部相对的两折面上贴合有所述隔膜，所述折页结构单元间隔的插接至所述折扇式结构的折皱间隙中并贴合在所述隔膜外表面上，使得所述第一电极片、所述隔膜和所述第二电极片依次层叠设置；

所述电芯包括至少一由所述第一电极片、所述隔膜和所述第二电极片依次层叠构成的电芯单元。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述折页结构单元的一端插接至所述折扇式结构的一折皱间隙中并贴合在所述隔膜外表面上，另一端插接至所述折扇式结构的与所述折皱间隙相邻的另一折皱间隙中并贴合在所述隔膜外表面上，且相邻两所述折皱间隙之间的所述折弯部插接至所述折页结构单元的U形或V形的间隙中。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于：所述隔膜还贴合在所述折弯部的凸折弯面上和/或凹折弯面上。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于：所述隔膜为整片隔膜，且贴合在所述第二电极片的相对两表面上。

5.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于：插接至所述折皱间隙中的所述折页结构单元的端部表面面积与所述折面部的所述折面面积相等或近似相等。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电芯，其特征在于：所述电芯单元为两个以上，所述隔膜还贴合在相邻所述电芯单元之间以隔绝相邻所述电芯单元；和/或

所述电芯单元为两个以上，所述电芯单元是沿一个延伸的方向依次层叠设置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电芯，其特征在于：所述第二电极片为正极片。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于：所述正极片为锂硫电池的正极片；

所述第一电极片为锂金属片。

9.一种电池，包括电芯，其特征在于：所述电芯为权利要求1-8任一项所述的电芯。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于：所述电池为锂硫电池；

或

所述电池为锂硫软包电池。

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