CN215680755U - 锂离子电池和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池和车辆。其中锂离子电池包括电芯，所述电芯包括隔膜、设置在所述隔膜两侧的阳极片和阴极片，所述电芯的数量为多块，多块所述电芯层叠设置，且相邻两块的电芯的阳极片与阳极片相对设置，阴极片与阴极片相对设置；或所述电芯的数量为一块，一块所述电芯呈S形层叠卷绕设置。电芯采用多片层叠设置的方式或者S型层叠卷绕的方式，且在进行叠片或卷绕时，阳极片与阳极片相对设置，阴极片与阴极片相对设置，以避免阴极片和阳极片接触导致短路现象的发生，提高了锂离子电池使用的安全性和稳定性。

Description

锂离子电池和车辆

技术领域

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池和车辆。

背景技术

锂离子电池是一种高性能的二次电池，具有工作电压高，体积及能量密度大、使用寿命长和自放电小等优点，广泛的应用于各种数码产品、移动通信设备、动力工具与汽车等领域，随着锂离子电池在电动汽车和电动载运工具上的应用，对锂离子电池的充放电能力与能量密度的要求越来越高。

传统的锂离子电池，通常是在集流体上涂布活性物质后，冷压分条之后再通过卷绕或叠片的方式制成裸电芯，之后封装做成电池，由于现在的工艺路径，现有的锂离子电池如论是通过卷绕还是叠片的方式制成的，形成的阳极和阴极是交错层叠设置，也就是一层阴极、一层隔膜、一层阳极、一层隔膜、再一层阴极，或采用环形卷绕的方式，形成的电芯中，阳极与阴极是相对的，传统的锂离子电池对集流体的厚度要求较低，导致集流体的厚度偏厚，且阳极与阴极之间容易短路。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种锂离子电池和车辆。

本公开提供了一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括隔膜、设置在所述隔膜两侧的阳极片和阴极片，所述电芯的数量为多块，多块所述电芯层叠设置，且相邻两块的电芯的阳极片与阳极片相对设置，阴极片与阴极片相对设置；或所述电芯的数量为一块，一块所述电芯呈S形层叠卷绕设置。

可选的，所述阳极片包括设置在所述隔膜上的阳极活性物质层和设置在所述阳极活性物质层上的阳极集流体，所述阳极集流体的厚度为1μm至10μm。

可选的，所述阴极片包括设置在所述隔膜上的阴极活性物质层和设置在所述阴极活性物质层上的阴极集流体，所述阴极集流体的厚度为1μm至10μm。

可选的，所述隔膜上设有保护层，所述保护层设置在所述隔膜与所述阴极片之间和/或所述隔膜与所述阳极片之间。

可选的，所述保护层的材料为勃姆石、氧化铝或氮化铝，且所述保护层的厚度为1μm至20μm。

可选的，所述阳极集流体和所述阴极集流体上分别设置阳极金属片和阴极金属片，所述阳极金属片和所述阴极金属片沿所述电芯的厚度方向交错设置。

可选的，所述阳极金属片和所述阴极金属片在所述隔膜上的投影不重合，且所述阳极金属片和所述阴极金属片的宽度不超过所述电芯宽度的1/2。

可选的，所述阳极金属片和所述阴极金属片在隔膜上的投影的最小距离大于1mm。

可选的，所述阳极活性物质的厚度为10μm至300μm，所述阴极活性物质的厚度为10μm至300μm。

本公开实施例还提供了一种车辆，包括如上述任一项所述的锂离子电池。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的锂离子电池，包括电芯，电芯包括隔膜、设置在隔膜两侧的阳极片和阴极片，电芯采用多片层叠设置的方式或者S型层叠卷绕的方式，且在进行叠片或卷绕时，阳极片与阳极片相对设置，阴极片与阴极片相对设置，以避免阴极片和阳极片接触导致短路现象的发生，提高了锂离子电池使用的安全性和稳定性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述叠片式锂离子电池的结构示意图；

图2为本公开实施例所述S形卷绕式锂离子电池的结构示意图；

图3为本公开实施例所述锂离子电池在宽度方向的结构示意图。

其中，1、隔膜；2、阴极片；3、阳极片；4、阴极金属片；5、阳极金属片；21、阴极活性物质层；22、阴极集流体；31、阳极活性物质层；32、阳极集流体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图3所示，本公开实施例提供了一种锂离子电池，包括电芯，电芯包括隔膜1、设置在隔膜1两侧的阳极片3和阴极片2，电芯有多种制作方向，可以采用多块电芯层叠设置的方式，或者，一块电芯呈S形层叠卷绕的方式，无论是多块电芯层叠设置的方式，还是S形层叠卷绕的方式，形成的相邻两层的电芯中，阳极片3与阳极片3相对设置，阴极片2与阴极片2相对设置。以避免阳极片3与阴极片2接触导致短路现象的发生，提高了锂离子电池使用的安全性和稳定性。

进一步的，在本公开的一些实施例中，阳极片3包括设置在隔膜1上的阳极活性物质层31和通过气相沉积的方式形成在阳极活性物质层31上的阳极集流体32，具体的，先在隔膜1的一侧设置阳极活性物质层31，然后烘干后自称干成品隔膜1，再在阳极活性物质层31上通过气相沉积的方式沉积一层阳极集流体32，其中阳极集流体32的厚度为1μm至10μm。本公开实施例通过气相沉积的方式增加阳极集流体32的导电能力，不仅可以降低阳极集流体32的厚度，还可以提高电芯的能量密度。

同样的，阴极片2包括设置在隔膜1另一侧的阴极活性物质层21和通过气相沉积的方式形成在阴极活性物质层21上的阴极集流体22。具体的，在隔膜1上设置阴极活性物质层21，然后烘干，再通过气相沉积的方式沉积一层阴极集流体22，其中阴极集流体22的厚度为1μm至10μm。通过气相沉积的方式增加阴极集流体22的导电能力，不仅可以降低阴极集流体22的厚度，还可以进一步的提高电芯的能量密度。

进一步的，在本公开的一些实施例中，隔膜1上设有保护层，保护层设置在隔膜1与阴极片2之间和/或隔膜1与阳极片3之间。具体的，隔膜1的正反两面均可以设置保护层，优先在隔膜1的阴极侧设置保护层，提高高电压下材料的稳定性。保护层对隔膜1本身进行保护，提高隔膜1的化学稳定性。

进一步的，在本公开的一些实施例中，隔膜1的厚度为3μm至30μm，材质为聚烯烃，保护层的材料选用勃姆石、氧化铝或氮化铝等，保护层的厚度为1μm至20μm。

阴极活性物质层21选用镍钴铝、镍钴锰等三元材料，镍钴、镍锰、镍铝等两元材料，钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等，且阴极活性物质层21的厚度为10μm至300μm。阳极活性物质层31选用石墨、钛酸锂等，且阳极活性物质层31的厚度为10μm至300μm。

进一步的，在本公开的一些实施例中，通过气相沉积方式形成的阳极集流体32的材料为铜，通过气相沉积方式形成的阴极集流体22的材料为铝。且阳极集流体32和阴极集流体22的厚度均为1μm至10μm。

进一步的，电芯制成之后，为了与外界进行电流交换，在阳极集流体32和阴极集流体22上分别设置阳极金属片5和阴极金属片4，其中，阳极金属片5与阳极集流体32贴合固定，阴极金属片4与阴极集流体22贴合固定，在相邻的两侧电芯处，由于上层电芯的阳极集流体32与下层电芯的阳极集流体32相对设置，阴极集流体22与阴极集流体22相对设置，因此，设置在两层电芯之间的阳极金属片5需要同时与上下两层的阳极集流体32贴合固定，设置在两层电芯之间的阴极金属片4需要与上下两层的阴极集流体22贴合固定。具体的，可以采用焊接或粘结的方式实现阳极金属片5与阳极集流体32的固定，以及阴极金属片4与阴极集流体22的固定。

进一步的，在本公开的一些实施例中，阳极金属片5和阴极金属片4沿电芯的厚度方向交错设置，也就是一层阳极金属片5，一层电芯，一层阴极金属片4，再一层电芯，依次类推。位于两层电芯之间的金属片需要同时与两层电芯的阴极集流体22或阳极集流体32贴合固定。

进一步的，在本公开的一些实施例中，阳极金属片5的宽度不超过阳极片3的宽度的一半，阴极金属片4的宽度不超过阴极金属片4的宽度的一半，以使得阳极金属片5和阴极金属片4在隔膜1上的投影不重合。更进一步的，阳极金属片5和阴极金属片4在隔膜1上的投影的最小距离需要大于1mm，避免出现阳极金属片5和阴极金属片4碰撞导致的短路现象。

进一步的，阳极金属片5在阳极集流体32上的长度不超过阳极集流体32的长度，阴极金属片4在阴极集流体22上的长度不超过阴极集流体22的长度，且阳极金属片5和阴极金属片4的厚度均为2μm至300μm，阴极金属片4的材质优选铝，阳极金属片5的材质优选镍。

具体的，参照图1所示，图1为叠片式锂离子电池沿电芯的长度方向切割形成的剖面图，图1中左右方向为长度方向，上下方向为厚度方向，也就是电芯的层叠方向，垂直于纸面的方向为宽度方向。由图1可以看出，阴极金属片4与阴极片2贴合的长度不超过阴极片2的长度，阳极金属片5与阳极片3贴合的长度不超过阳极片3的长度，阳极金属片5和阴极金属片4都有一段从电芯处伸出来，以方便与外界电连接。

参照图2所示，图2是呈S形卷绕的电芯沿宽度方向的截面图，阳极金属片5和阴极金属片4沿垂直于纸面的方向伸入到电芯处，分别与电芯的阳极片3和阴极片2贴合固定。其中图2中的左右方向是电芯的宽度方向，上下方向是电芯的厚度方向，垂直于纸面的方向为电芯的长度方向。

参照图3所示，是阳极金属片5和阴极金属片4的截面图，阳极金属片5和阴极金属片4在隔膜1上的投影的最小距离就是图3中的L，也就是阳极金属片5和阴极金属片4在电芯的宽度方向上相距最近的两个点之间的距离，L>1mm。

在锂离子电池中，阴极活性物质层的容量一旦超过阳极活性物质层的容量，就会出现锂离子析出，简称析锂，为了避免析锂现象的发生，阳极活性物质层的量需要高于阴极活性物质的量。进一步的，在本公开的一些实施例中，阳极活性物质层31的重量为M1，阳极活性物质层31的克容量为N1，阴极活性物质层21的重量为M2，阴极活性物质层21的克容量为N2，一般的，M1×N1>1.1×M2×N2。克容量是指电池内部活性物质所能释放出的电容量与活性物质的质量之比，所谓克容量实际指的并不是“电池”的克容量，而是电池内部材料如：磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等等的克容量，每种材料的克容量是不相同的。其单位为：mAh/g(毫安时每克)其定义可以理解为：每克锂电材料含多少mAh(毫安时)电量。也就是说，阳极活性物质层31的克容量和阴极活性物质层21的克容量分别与阳极活性物质层31和阴极活性物质层21选用的材质有关，当阳极活性物质层31和阴极活性物质层21的材质确定之后，阳极活性物质层31的克容量和阴极活性物质层21的克容量也就确定了。

进一步的，每个电芯在长度方向和宽度反向的尺寸公差在±0.5mm的公差以内。

进一步的，在本公开的一些实施例中，还提供了一种车辆，包括上述的锂离子电池。

综上所述，本公开实施例提供的锂离子电池，通过气相沉积的方式形成阳极集流体32和阴极集流体22，可以使阳极集流体32和阴极集流体22的厚度降低到1μm至10μm的厚度，通过使用较薄的阳极集流体32和阴极集流体22可以提升电芯的能量密度1％至15％，进而提高锂离子电池的产品竞争力。此外，本公开实施例中的锂离子电池，通过叠片或S形卷绕的方式加工电芯，使得相邻的两侧电芯中，阳极片3与阳极片3相对，阴极片2与阴极片2相对，以避免阳极片3与阴极片2接触发生短路，提高锂离子电池的安全性和稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括电芯，所述电芯包括隔膜(1)、设置在所述隔膜(1)两侧的阳极片(3)和阴极片(2)，所述电芯的数量为多块，多块所述电芯层叠设置，且相邻两块的电芯的阳极片(3)与阳极片(3)相对设置，阴极片(2)与阴极片(2)相对设置；或所述电芯的数量为一块，一块所述电芯呈S形层叠卷绕设置。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述阳极片(3)包括设置在所述隔膜(1)上的阳极活性物质层(31)和设置在所述阳极活性物质层(31)上的阳极集流体(32)，所述阳极集流体(32)的厚度为1μm至10μm。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述阴极片(2)包括设置在隔膜(1)上的阴极活性物质层(21)和设置在所述阴极活性物质层(21)上的阴极集流体(22)，所述阴极集流体(22)的厚度为1μm至10μm。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜(1)上设有保护层，所述保护层设置在所述隔膜(1)与所述阴极片(2)之间和/或所述隔膜(1)与所述阳极片(3)之间。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述保护层的材料为勃姆石、氧化铝或氮化铝，且所述保护层的厚度为1μm至20μm。

6.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述阳极集流体(32)和所述阴极集流体(22)上分别设置阳极金属片(5)和阴极金属片(4)，所述阳极金属片(5)和所述阴极金属片(4)沿所述电芯的厚度方向交错设置。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述阳极金属片(5)和所述阴极金属片(4)在所述隔膜(1)上的投影不重合，且所述阳极金属片(5)和所述阴极金属片(4)的宽度不超过所述电芯宽度的1/2。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述阳极金属片(5)和所述阴极金属片(4)在隔膜(1)上的投影的最小距离大于1mm。

9.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述阳极活性物质的厚度为10μm至300μm，所述阴极活性物质的厚度为10μm至300μm。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的锂离子电池。

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