CN216054853U - 锂离子极芯及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子极芯，包括：多个第一极体，每一个所述第一极体构造为具有多个第一侧面的棱柱状结构，所述多个第一极体之间电连接；多个第二极体，所述多个第二极体的极性与所述多个第一极体的极性相反，每一个所述第二极体构造为具有多个第二侧面的棱柱状结构，所述多个第二极体之间电连接；隔离体，所述隔离体构造为分隔任意相邻的第一极体和第二极体；所述第一极体的至少一个第一侧面与相应的第二侧面相对，所述第一极体和所述第二极体的横截面的横向尺寸为100‑300μm，其中，所述第一电极为正极，所述第二极体为负极，本实用新型的锂离子极芯，不仅能够减少在第一极体上产生锂枝晶，且有效提升锂离子电池的快充性能。

Description

锂离子极芯及锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子极芯及锂离子电池。

背景技术

随着锂电技术的发展，锂离子电池应用范围越来越广，应用领域的拓展使得锂电池的性能指标越来越严苛，市场端对于产品的指标也随着应用会逐步拓宽。

随着锂离子电池的广泛应用，具有快充功能的锂离子电池的发展一直备受关注。现有的锂离子电池的电芯成型工艺多为经平面拉浆后卷绕或者模切堆叠技术。然而，这种成型工艺制作的电芯的极片偏长，从而电子传输距离长且电流密度分布不均匀，进而限制了现有的锂离子电池充电速度的提升。此外，这种成型工艺制作的电芯的极片容易产生锂枝晶而出现安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种锂离子极芯及锂离子电池，以解决上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种锂离子极芯，包括：

多个第一极体，每一个所述第一极体构造为具有多个第一侧面的棱柱状结构，所述多个第一极体之间电连接；

多个第二极体，所述多个第二极体的极性与所述多个第一极体的极性相反，每一个所述第二极体构造为具有多个第二侧面的棱柱状结构，所述多个第二极体之间电连接；

隔离体，所述隔离体构造为分隔任意相邻的第一极体和第二极体；

所述第一极体的至少一个第一侧面与相应的第二侧面相对，所述第一极体和所述第二极体的横截面的横向尺寸为100-300μm，其中，所述第一电极为正极，所述第二极体为负极。

第二方面，本实用新型实施例提供一种锂离子电池，包括壳体及设置于所述壳体内的如上所述的锂离子极芯。

本实用新型公开了一种锂离子极芯及锂离子电池，基于将第一极体及第二极体构造为棱柱状结构，且第一极体的至少一个第一侧面与第二极体的相应的第二侧面相对，从而使得第二极体能够吸收第一极体释放的锂离子，进而减少在第一极体上产生锂枝晶，进而提高了锂离子电池的使用安全性。此外，采用本实用新型的锂离子极芯的结构设计，还能够有效提升锂离子电池的快充性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的锂离子电池的分解示意图。

图2是图1中的锂离子极芯的第一实施例的分解示意图。

图3是图2中的锂离子极芯的第一极体与第一汇流座配合连接的部分结构的放大示意图。

图4是图1中的锂离子极芯的第一实施方式沿IV-IV方向的剖面示意图。

图5是图1中的锂离子极芯的第二实施方式沿IV-IV方向的剖面示意图。

图6是图1中的锂离子极芯的第三实施方式沿IV-IV方向的剖面示意图。

图7是图1中的锂离子极芯的第二实施例的分解示意图。

图8是图7中的锂离子极芯的另一视角的结构示意图。

图9是图7中的锂离子极芯的第一实施方式的剖面示意图。

图10是图7中的锂离子极芯的第二实施方式的剖面示意图。

图11是图1中的锂离子极芯的第三实施例的分解示意图。

图12是图1中的锂离子极芯的第四实施例的分解示意图。

主要元件符号说明

锂离子电池 100

壳体 101

壳体主体 11

正极端盖 12

负极端盖 13

锂离子极芯 102、102A、102B、102C

第一极体组件 20、20A

第一汇流座 21、21A、21C

焊接点 211

第一极体 23、23A、23C

第一侧面 2301、2301A

第一端面 2302

第二端面 2303

第一极体阵列 231、231A

第一子极体 232、232C

第二子极体 234、234C

第一集流体 22、22A

第一活性物质层 24、24A

第二极体组件 40、40A

第二汇流座 41、41A

第二极体 43、43A

第二侧面 4301、4301A

第一端面 4302

第二端面 4303

第二极体阵列 431、431A

核心层 4311

环绕层 4312

第三子极体 432、432C

第四子极体 434、434C

第二集流体 42、42A

第二活性物质层 44、44A

虚拟正六边体 45A

第三侧面 4501A

隔离体 50、50A、50C

隔离主体 51、51A

第一插槽 501、501A、501C

第二插槽 502、502A、502C

第一封盖 52、52A、52C

第二封盖 53、53A、53C

第一隔离件 55、55C

第二隔离件 56、56C

第一极耳 103

第二极耳 104

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

可以理解，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本申请。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“所述”也旨在包括复数形式。术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外，本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施例。提供以下具体实施例的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右、前、后等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

说明书后续描述为实施本申请的较佳实施例，然上述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

现有的的锂离子电池采用平面拉浆后卷绕或者模切堆叠技术制成，这种成型工艺制作的电芯的极片偏长，从而电子传输距离长且电流密度分布不均匀，进而限制了现有的锂离子电池充电速度的提升。此外，卷绕结构边缘曲边及叠片头部箔材极耳区域等结构增加了锂离子电池的容量损失、且锂离子电池的能量密度较低。此外，现有的锂离子电池在针刺和/或撞击等外力作用下，由于正、负极辅料接触发生短路的几率较小，因此容易发生着火和/或爆炸等事故。

本实用新型实施例提供了一种锂离子极芯，包括：多个第一极体，每一个所述第一极体构造为具有多个第一侧面的棱柱状结构，所述多个第一极体之间电连接；多个第二极体，所述多个第二极体的极性与所述多个第一极体的极性相反，每一个所述第二极体构造为具有多个第二侧面的棱柱状结构，所述多个第二极体之间电连接；隔离体，所述隔离体构造为分隔任意相邻的第一极体和第二极体；所述第一极体的至少一个第一侧面与相应的第二侧面相对，所述第一极体和所述第二极体的横截面的横向尺寸为100-300μm，其中，所述第一电极为正极，所述第二极体为负极。本实用新型公开了一种锂离子极芯及锂离子电池，基于将第一极体及第二极体构造为棱柱状结构，且第一极体的至少一个第一侧面与第二极体的相应的第二侧面相对，从而使得第二极体能够吸收第一极体释放的锂离子，进而减少在第一极体上产生锂枝晶，以提供锂离子电池的使用安全性。此外，采用本实用新型的锂离子极芯的结构设计，还能够有效提升锂离子电池的快充性能、减少锂离子极芯的容量损失、提高了锂离子极芯的能量密度、以及在针刺/撞击等外力作用下，增加第一极体和第二极体的辅料接触而发生短路的几率，以有效避免发生着火和/或爆炸等事故。

请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的锂离子电池100的分解示意图。如图1所示，锂离子电池100包括壳体101及设置于壳体101内的锂离子极芯 102。

需要说明的是，图1仅是锂离子电池100的示例，并不构成对锂离子电池 100的限定，锂离子电池100可以包括比图1所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如锂离子电池100还可以包括用于连接壳体101 和锂离子极芯102的电气连接件等。

在本实施例中，锂离子电池100包括，但不局限于铁锂电池，锰锂电池，三元聚合物锂电池等。壳体101包括壳体主体11及密封连接于壳体主体11相对两端的正极端盖12和负极端盖13。壳体主体11与正极端盖12和负极端盖13绝缘连接。锂离子电池100还包括分别与对应的正极端盖12和负极端盖13 电性连接的第一极耳103和第二极耳104。其中，第一极耳103为正极耳，第二极耳104为负极耳。第一极耳103和第二极耳104可以通过胶粘或焊接方式直接地与对应的正极端盖12和负极端盖13固定连接；或者，还可以通过电气连接件，例如连接片、连接柱或连接线缆等，间接地与对应的正极端盖12和负极端盖13固定连接。

请参阅图2，图2所示为本申请实施例提供的锂离子极芯102的分解示意图。如图2所示，锂离子极芯102包括第一极体组件20、第二极体组件40及隔离体 50。第二极体组件40与第一极体组件20插接连接。具体地，第一极体组件20 包括第一汇流座21和多个与第一汇流座21接合的第一极体23。第二极体组件 40包括第二汇流座41和多个与第二汇流座41接合的第二极体43。第二极体43 与第一极体23极性相反，多个第一极体23和多个第二极体43沿锂离子极芯102 的厚度方向相互插接，且沿至少一个方向交替排布。隔离体50构造为分隔任意相邻的第一极体23和第二极体43。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“厚度方向Z”是指锂离子极芯102的延伸方向或高度方向，术语“长度方向X”和“宽度方向Y”是指与所述厚度方向Z相互正交的方向。

在本实施例中，第一极体23的外观及尺寸和第二极体43的外观及尺寸相同，即第一极体23及第二极体43的横截面的外形和面积相同，第一极体23及第二极体43的高度也相同。不同的是，第一极体23和第二极体43由不同材质制成。可以理解的，在其他一些实施例中，第一极体23的外观及尺寸和第二极体43的外观及尺寸也可以不同。

具体地，在本实施例中，第一极体23为正极，第二极体43为负极。每一个第一极体23包括与第一汇流座21接合的第一集流体22和附着于第一集流体 22上的第一活性物质层24。每一个第二极体43包括与第二汇流座41接合的第二集流体42和附着于第二集流体42上的第二活性物质层44。

隔离体50还可以构造为分隔任意相邻的两个第一极体23或任意相邻的两个第二极体43。具体地，相邻的第一活性物质层24与第二活性物质层44、相邻的两个第一活性物质层24、及相邻的两个第二活性物质层44之间均通过所述隔离体彼此相互隔离。在本实施例中，隔离体50构造为分隔任意相邻的第一极体23和第二极体43及任意相邻的两个第二极体43。第一集流体22和第二集流体42由具有刚性的导电材质制成，且所述导电材质在电池化学体系中的形状稳定。在本实施例中，第一集流体22和第二集流体42均包括刚性的导电芯及附着于所述导电芯的外表面上的电镀金属层，以确保第一集流体22和第二集流体 42在电池化学体系中的性质稳定。其中，第一集流体22例如是，但不局限于不锈钢镀铝。第二集流体42例如是，但不局限于不锈钢镀铜。

第一集流体22电连接于第一汇流座21，第二集流体42电连接于第二汇流座41。在本实施例中，第一集流体22焊接于第一汇流座21上，第二集流体42 焊接于第二汇流座41上，以实现多个第一极体23与第一汇流座21之间及多个第二极体43第二汇流座41之间的电性连接。

可选地，第一集流体22和第二集流体42的横截面的横向尺寸大致为10-50μm。第一极体23和第二极体43的横截面的横向尺寸均大致为100-300μm。第一集流体22的横截面的横向尺寸与第一极体23的横截面的横向尺寸的比值范围为1:30～1:5。优选地，第一集流体22的横截面的横向尺寸与第一极体23 的横截面的横向尺寸的比值为1:10，第二集流体42的横截面的横向尺寸与第二极体43的横截面的横向尺寸的比值也为1:10，从而确保第一集流体22和第二集流体42具有高导电率的同时，防止第一集流体22和第二集流体42在电化学体系中发生腐蚀，进而确保第一集流体22和第二集流体42具有稳定的化学性质，且适合加工不同形状和尺寸的第一极体23和第二极体43。

可以理解的，第一活性物质层24与第二活性物质层44的量的关系和第一极体23及第二极体43的选择有关。锂离子电池100以锂钴电池为例进行说明。第一极体23的可逆容量和第二极体43的可逆容量匹配，且第二极体43容量发挥一般过量4％-12％。锂离子极芯102的NP比为1.04-1.12。其中，所述NP比是指同一阶段内，同一条件下，正对面的负极超整机的容量的余量。第一极体 23的压实密度为3.0-4.5g/cm³，第二极体43的压实密度为1.5-1.8g/cm³。可以理解的，越高的压实密度需要外加压力进行定性，而压实密度越大，能量密度也越高。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“横向尺寸”是指第一集流体22和第二集流体42的横截面的径向尺寸，及第一极体23 和第二极体43的横截面的长度尺寸或宽度尺寸。

其中，第一集流体22和第二集流体42可以构造为针状和/或柱状集流体。所述柱状集流体可以为圆柱状集流体或棱柱状集流体。在本实施例中，第一集流体22和第二集流体42均构造为圆柱状集流体，即第一集流体22和第二集流体42的横截面的外形呈圆形，从而各个离子的移动距离均匀，以使得离子浓度在第一集流体22和第二集流体42的周向上达到平衡状态，进而提高了第一集流体22和第二集流体42的导电性能的稳定性。

可以理解地，第一集流体22和第二集流体42的横截面还可以呈，但不局限于方形、正六边形等。第一集流体22和第二集流体42的横截面的外形与第一极体23和第二极体43的横截面的外形可以相同或者可以不同。

第一极体23和第二极体43构造为柱状极体。多个第一极体23和多个第二极体43分别对应布置成多排多列且彼此间隔开设置，即多个第一极体23和多个第二极体43沿两个方向交替排布。所述两个方向分别为锂离子极芯102的长度方向X和宽度方向Y。在每一延伸方向上，相邻的两个第一极体23之间设置有一个第二极体43。

请一并参阅图2和图3，图3所示为图2中的锂离子极芯102的第一极体 23与第一汇流座21配合连接的部分结构的放大示意图。第一极体23和第二极体43构造为圆柱状结构或棱柱状结构。在本实施例中，第一极体23和第二极体43构造为四棱柱状结构，即第一极体23和第二极体43的横截面的外形呈方形。在其他一些实施例中，第一极体23和第二极体43的横截面的外形还可以是，但不局限于圆形、正六边形等。

由于第一极体23和第二极体43的结构相似，因此，仅祥细介绍第一极体 23。不同的是，第一极体23的布局方式和材质不同于第二极体43的布局方式和材质。第一汇流座21上设置有与多个第一极体23一一对应的多个焊接点211，从而方便多个第一极体23精准地安装于第一汇流座21上，进而确保第一极体组件20与第二极体组件40之间插接顺畅性。第一极体23包括四个第一侧面2301 和连接四个第一侧面2301的第一端面2302和第二端面2303。第一极体23的第一侧面2301沿第一极体23的厚度方向延伸，即第一极体23的第一侧面2301 平行于第一极体23的中心轴线。第一极体23的第一端面2302抵接隔离体50，第一极体23的第二端面2303贴接于第一汇流座21上，从而确保第一极体23 及第二极体43具有良好且稳定的导电性能，且避免第一极体23在第一端面2302 和第二端面2303产生锂枝晶。

第二极体43包括四个第二侧面4301和连接四个第二侧面4301的第一端面 4302和第二端面4303。第二极体43的第二侧面4301沿第二极体43的厚度方向延伸，即第二极体43的第二侧面4301平行于第二极体43的中心轴线。第二极体43的第一端面4302抵接隔离体50，第二极体43的第二端面4303贴接于第二汇流座41上。

可选地，第一极体23的至少一个第一侧面2301与相应的第二侧面4301相对。在本实施例中，第一极体23的任意一个第一侧面2301均与相应的第二侧面4301相对，从而缩短了电子传输距离，提升锂离子电池100充电速度。第一极体23的任意一个第一侧面2301均与相应的第二侧面4301相平行，从而方便组装，且避免第一极体23及第二极体43在组装过程中出现剐蹭及弯折的现象。在其它一些实施例中，在第一极体23及第二极体43的刚度相对较大的情况下，第一极体23的任意一个第一侧面2301与相应的第二侧面4301也可以不平行。

请一并参阅图1和图4，图4所示为图1中的锂离子极芯102的第一实施方式沿IV-IV方向的剖面示意图。如图4所示，在其他一些实施例中，第一极体 23和第二极体43构造为片状极体。多个第一极体23和多个第二极体43分别对应布置成单排多列且彼此间隔开设置，即多个第一极体23和多个第二极体43 沿一个方向交替排布。所述方向可以为锂离子极芯102的长度方向X或这可以为锂离子极芯102的宽度方向Y。在每一延伸方向上，相邻的两个第一极体23 之间设置有一个第二极体43，从而第二极体43能够吸收第一极体23释放的锂离子，进而避免在第一极体23上形成锂枝晶而出现安全隐患。具体地，第一极体23和第二极体43的横截面的外形均大致呈矩形。第一集流体22及第二集流体42的横截面的外形也均大致呈矩形。第一极体23的其中两个相对的第一侧面2301与相应的第二侧面4301相对。其中，每一个第一极体23插接于相邻两第二极体43之间，且通过隔离体50与相邻的两个第二极体43隔离设置。多个第一极体23和多个第二极体43在第一汇流座和/或所述第二汇流座上的投影形成阵列，所述阵列的最外层由部分第二极体43围合形成。所述阵列的最外层可以设置一个为多个第二极体43，第二极体43为负极。所述阵列的最外层的第二极体43的数量可以根据加第二极体组件40的工工艺及第一极体23的布设方式来设定，本申请不作具体限定。如此，与第一极体23相邻的第二极体43可以接收第一极体23释放的锂离子，而避免在第一极体23上形成锂枝晶，进而提高了锂离子电池使用的安全性。

请一并参阅图2和图5，图5所示为图1中的锂离子极芯的第二实施方式沿 IV-IV方向的剖面示意图。每一个第一极体23的四周均匀地设置有若干第二极体43，以使得每一个第一极体23的至少一个第一侧面2301与相应的第二侧面 4301相对。在本实施例中，每一个第一极体23插接于两两相对的四个第二极体 43的中心，以使得第一极体23的所有第一侧面2301与相应的第二极体43的第二侧面4301相对。

其中，第一极体23的延伸方向与第二极体43的延伸方向相反。具体地，第一极体23自第一汇流座21朝向第二汇流座41延伸，第二极体43自第二汇流座41朝向第一汇流座21延伸，且第一极体23和第二极体43位于第一汇流座21和第二汇流座41之间。

多个第一极体23和多个第二极体43在第一汇流座21和/或第二汇流座41 上的投影形成阵列，所述阵列的最外层由部分第二极体43围合形成。其中，所述阵列包括由第一极体23和第二极体43交替排布形成的内层和由第二极体43 围合形成外层。所述阵列的最外层呈环形或者呈城墙状，以使得每一个第一极体23的所有第一侧面2301与相应的第二侧面4301相对，从而避免第一极体23 释放的锂离子聚集而出现锂枝晶的现象，进而提升了锂离子极芯102的使用安全性。

具体地，所述阵列包括由多个第一极体23在第一汇流座21上的投影形成的第一极体阵列231和由多个第二极体43在第二汇流座41上的投影形成的第二极体阵列431。第一极体阵列231围成的区域落在第二极体阵列431围成的区域内，即第二极体阵列431围成的区域面积大于第一极体阵列231围成的区域面积。

在本实施例中，第一汇流座21为板状结构，每一第一极体23的延伸方向垂直于第一汇流座21的延伸方向。第一极体阵列231包括N个排列成行的第一极体23和M个排列成列的第一极体23，其中，N和M为正整数，N>1，M>1。在本实施例中，N＝M＝4。在其他一些实施例中，N可以大于M；或者，小于M。第一极体阵列231中的任意相邻两行或相邻两列的第一极体23错开设置，从而避免第一极体23释放的锂离子聚集而形成理枝晶，进而提升了锂离子极芯102 的使用安全性。任意相邻两行或相邻两列的第一极体23在锂离子极芯102的长度方向或宽度方向上的投影等间距排列。

在本实施例中，第二汇流座41为板状结构，每一第二极体43的延伸方向垂直于第二汇流座41的延伸方向。第二极体阵列431包括由核心层和设置于核心层4311和环绕设置在核心层4311四周的环绕层4312(即上述阵列的最外层)。其中，核心层4311的结构于第一极体阵列231的结构相似，具体细节描述可参看第一极体阵列231的结构描述，此处不再赘述。核心层4311的每一行或/列的第二极体43与第一极体阵列231的对应行或/列的第一极体23交替排布设置。环绕层4312大致呈环形。

请一并参阅图5和图6，图6所示为图1中的锂离子极芯102的第三实施方式沿IV-IV方向的剖面示意图。在本实施例中，锂离子极芯102与第二实施方式的锂离子极芯102的结构相似，不同的是，第二极体阵列431的环绕层4312大致呈城墙状。

其中，环绕层4312构成为非连续的城墙状结构。具体地，构成环绕层4312 的每一个第二极体43的其中一个第二侧面4301与相应的第一极体23的第一侧面2301相对。换句话说，环绕层4312对应核心层4311的第二极体43相对的位置未设置第二极体43，从而节约成本，且由于核心层4311外圈的第一极体 23释放出的锂离子被环绕层4312吸收，从而还可以避免因锂离子聚集而出现锂枝晶的现象，进而提升了锂离子极芯102的使用安全性。

请再次参看图2和图5，隔离体50夹设于第一汇流座21和第二汇流座41 之间，多个第一极体23和多个第二极体43在第一汇流座21和/或第二汇流座 41上的投影均落入隔离体50在第一汇流座21和/或第二汇流座41上的投影内。隔离体50包括隔离主体51及用于封盖隔离主体51相对两端的第一封盖52和第二封盖53(参看图11)，隔离主体51造为分隔任意相邻的第一极体23和第二极体43，第一封盖52设置于第一极体23与第二汇流座41之间，第二封盖 53设置于第二极体43与第一汇流座21之间。

隔离体50沿厚度方向Z开设供多个第一极体23对应插接的多个第一插槽 501及供多个第二极体43对应插接的多个第二插槽502，多个第一插槽501及多个第二插槽502彼此相互隔离设置。多个第一插槽501及多个第二插槽502 均为半开放式插槽，且多个第一插槽501及多个第二插槽502的插口方向不同。具体地，第一封盖52密封多个第一插槽501朝向第二汇流座41的一侧，第二封盖53密封多个第二插槽502朝向第一汇流座21的一侧。如此，避免多个第一极体23与第二汇流座41接触及避免多个第二极体43与第一汇流座21接触，进而确保锂离子极芯102的正常工作。

当第一极体23插接于隔离体50的第一插槽501内时，第一极体23背离第一汇流座21的一侧抵接隔离体50的第一封盖52，且与第二汇流座41隔离设置。当第二极体43插接于隔离体50的第二插槽502内时，第二极体43背离第二汇流座41的一侧抵接隔离体50的第二封盖53，且与第一汇流座21隔离设置，从而提高了第一极体23及第二极体43的导电性能的稳定性，且避免在第一极体 23上产生锂枝晶而出现安全隐患的问题。

其中，隔离体50采用高分子材料或陶瓷材料制成。所述高分子材料例如是，但不局限于聚乙烯(polyethylene，PE)高分子材料。隔离体50可以是具有多孔聚合物膜或者是多孔陶瓷层。隔离体50的隔离主体51在第一极体23和第二极体43之间开设有若干开孔，以允许离子交换。具体地，在第一极体23或第二极体43成型后，通过所述PE高分子材料的隔膜在第一极体23或第二极体43 的表面流延成型并造孔，或者借助刚性的第一极体23或第二极体43的外轮廓对具有一定弹性的隔膜基材进行拉延成型并完成造孔。在其它一些实施例中，隔离体50为固态电解质。所述固态电解质通过固态电解质材料浇筑加压成型，或者可以采用浇筑流延的方式然后加压烘烤成型。

请一并参阅图1、图7和图8，图7所示为图1中的锂离子极芯102A的第二实施例的分解示意图，图8所示为图7中的锂离子极芯的另一视角的结构示意图。在第二实施例中，锂离子极芯102A的结构与第一实施例中的锂离子极芯 102相似。不同的是，锂离子极芯102A的第一极体23A及第二极体43A构造为六棱柱状极体，且第一极体23A及第二极体43A的排布设置方式不同于第一实施例中的第一极体23及第二极体43的排布设置方式。

请参看图9，图9是图7中的锂离子极芯的第一实施方式的剖面示意图。在本实施例中，第一极体23A及第二极体43A的横截面的外形呈正六边形。第一极体23A的第一集流体22A的横截面的外形呈正六边形。第一极体23A包括六个第一侧面2301A，第二极体43A也包括六个第二侧面4301A。隔离体50A的第一插槽501A及第二插槽502A的外形分别与第一极体23A及第二极体43A的外形相适配，即第一插槽501A及第二插槽502A的外形均呈正六边形。

可选地，每一个第一极体23A的至少一个第一侧面2301A与第二极体43A 的相应的第二侧面4301A相对，从而第一极体23A释放的锂离子能够被第二极体43A吸收，以避免锂离子在第一极体23A上聚集而出现锂枝晶的现象，进而提升了锂离子极芯102A的使用安全性。

可以理解地，在本实施例中，每一个第一极体23A的周向环设有六个第二极体43A。具体地，环设在第一极体23A周向的六个第二极体43A的第二集流体42A围设形成的虚拟正六棱柱体45A，即环设在第一极体23A周向的六个第二极体43A的第二集流体42A的中心彼此相互连接而围设形成一第一正六边形。第一极体23A的横截面为第二正六边形，第一正六边形的边长是第二正六边形的边长的2倍，即第二极体43A与第一极体23A的敷料面积比为2:1。可以理解地，所述敷料面积比是指第一极体23A的第一侧面2301A的面积与虚拟的正六棱柱体45A的第三侧面4501A的面积的比值，即第二极体43A中的离子分配流向相应第一极体23A的第一侧面2301A的最大面积占比。由于第二极体 43A的敷料面积是第一极体23A的敷料面积的两倍，因此在第一极体23A的敷料量不变的情况，通过增大第二极体43A的敷料量，从而能够大大提升了锂离子极芯102A的快充性能。

在本实施例中，多个第一极体23A和多个第二极体43A在第一汇流座21A 和/或第二汇流座41A上的投影形成阵列。所述阵列的最外层由部分第一极体 23A和部分第二极体43A围合形成。所述阵列的第一极体阵列231A构造为辐射型结构。所述阵列的第一极体阵列231A构造为多个相互交叠的花瓣型结构，即每一个第一极体23A的周围可以设置六个第二极体43A。

具体地，所述阵列的最外层包括两个第一极体23A。所述阵列的最外层的第一极体23A的其中四个第一侧面2301A与相应的第二侧面4301A相对，其中两个第一侧面2301A裸露。由于所述阵列的最外层的第一极体23A的非裸露的第一侧面2301A的数量远大于裸露的第一侧面2301A的数量，从而在最外层的第一极体23A上不产生锂枝晶，或在裸露的第一侧面2301A产生的锂枝晶量很少而不足以出现安全隐患。

多个第一极体23A与多个第二极体43A沿三个方向交替排布。正六边形包括3组两两相对的对边，所述三个方向分别为垂直于正六边形的3组对边的垂线的延伸方向。在每一延伸方向上，相邻的两个第一极体23A之间设置有两个第二极体43A。每一个第一极体23A的周向均匀地设置有若干第二极体43A，从而增大第一极体23A的第一侧面2301A与第二极体43A的第二侧面4301A的正对面积，从而大大降低了在第一极体23A上聚集而出现锂枝晶的现象，且缩短了电子传输距离。在本实施例中，每一个第一极体23A插接于两两相对的六个第二极体43A的中心，以使得第一极体23A的所有第一侧面2301A与相应的第二极体43A的第二侧面4301A相对。

请参阅图10，图10所示为图7中的锂离子极芯102A的第二实施方式的剖面示意图。如图10所示，在本实用新型的一个优选实施例中，多个第一极体23A 和多个第二极体43A在第一汇流座21A和/或第二汇流座41A上的投影形成阵列，所述阵列的最外层由部分第二极体43A围合形成。其中，每一个第一极体 23A的六个第一侧面2301A均与第二极体43A的相应的第二侧面4301A相对，从而进一步避免在第一极体23A上产生锂枝晶。

请一并参阅图1和图11，图11所示为图1中的锂离子极芯的第三实施例的分解示意图。在第三实施例中，锂离子极芯102B的结构与第一实施例中的锂离子极芯102相似。不同的是，第一极体23包括独立设置的第一子极体232和第二子极体234；第二极体43包括独立设置的第三子极体432和第四子极体434。隔离体50包括独立设置的第一隔离件55和第二隔离件56。第一隔离件55构造为分隔任意相邻的第一子极体232和第三子极体432。第二隔离件56构造为分隔任意相邻的第三子极体432和第四子极体434。

在本实施例中，第一子极体232与第三子极体432相互插接，且通过第一隔离件55彼此隔离设置。第二子极体234与第四子极体434相互插接，且通过第二隔离件56彼此隔离设置。第一子极体232和第二子极体234分别对应设置在所述第一汇流座21的相对两侧，且朝相反方向延伸。第三子极体432和第四子极体434分别设置在不同的第二汇流座41上。第一子极体232和第二子极体 234与第一汇流座21接合且电连接。第三子极体432和第四子极体434与相应的第二汇流座41接合且电连接。

具体地，第一子极体232自第一汇流座21朝向其中一个第二汇流座41延伸，第二子极体234自第一汇流座21朝向其中另一个第二汇流座41延伸。第三子极体432及第四子极体434均自与其接合的第二汇流座41朝向第一汇流座21延伸。第一子极体232和第二子极体234在第一汇流座21上的投影均落入第一汇流座21内，且相互重合。

第一子极体232和第二子极体234、第三子极体432和第四子极体434、及第一隔离件55与第二隔离件56均呈镜像对称设置。具体地，第一子极体232 和第二子极体234相对第一汇流座21呈对称设置。第三子极体432和第四子极体434也相对第一汇流座21呈对称设置。每一个第一子极体232与相应的第二子极体234共线设置，每一个第三子极体432与相应的第四子极体434共线设置。在本实施例中，第一子极体232、第二子极体234、第三子极体432、第四子极体434均沿锂离子极芯102的厚度方向延伸，且多个第一子极体232的延伸方向与多个第二子极体234的延伸方向相反，多个第三子极体432的延伸方向与多个第四子极体434的延伸方向相反。第一隔离件55和第二隔离件56沿锂离子极芯102的厚度方向依次设置，且第一隔离件55和第二隔离件56分别对应设置于相邻的第一汇流座21和第二汇流座41之间。

在本实施例中，多个第一子极体232与多个第三子极体432在第一汇流座 21和/或第二汇流座41上的投影形成第一阵列，多个第二子极体234与多个第四子极体434在第一汇流座21和/或第二汇流座41上的投影形成第二阵列，所述第一阵列与所述第二阵列相同。可以理解地，在本实用新型的一些可变形实施例中，所述第一阵列与所述第二阵列可以不同。

所述第一阵列的最外层均由部分第三子极体432围合形成，所述第二阵列的最外层均由部分第四子极体434围合形成，其中，第三子极体432和第四子电极434均为负极。所述第一阵列和所述第二阵列的具体技术描述可以参看第一实施例中的阵列的相应具体技术描述，本文再赘述。

具体地，每一个第一子极体232的四周均匀地设置有多个第三子极体432，以使得每一个第一子极体232的所有第一侧面2301与相应的第三子极体432的第二侧面4301相对；每一个第二子极体234的四周均匀地设置有多个第四子极体434，以使得每一个第二子极体234的所有第一侧面2301与相应的第四子极体434的第二侧面4301相对。

第一隔离件55和第二隔离件56均沿锂离子极芯102的厚度方向开设供多个第一子极体232及多个第二子极体234对应插接的多个第一插槽501及供多个第三子极体432及多个第四子极体434对应插接的多个第二插槽502，多个第一插槽501及多个第二插槽502均构造为半开放式插槽，且多个第一插槽501 的插口方向不同于多个第二插槽502的插口方向，从而实现第一子极体232与第三子极体432及第二子极体234与第四子极体434之间的相互插接。由于多个第一插槽501及多个第二插槽502未贯穿第一隔离件55和第二隔离件56垂直于锂离子极芯102的厚度方向的端面，从而实现第一极体23与第二汇流座41 及第二极体43与第一汇流座21之间绝缘设置，进而确保了锂离子极芯102的正常工作。

具体地，当第一子极体232插接于第一隔离件55的第一插槽501内时，第一子极体232背离第一汇流座21的一侧抵接第一隔离件55的第一封盖52，且与第二汇流座41隔离设置。当第三子极体432插接于第一隔离件55的第二插槽502内时，第三子极体432背离第二汇流座41的一侧抵接第一隔离件55的第二封盖53，且与第一汇流座21隔离设置。当第二子极体234插接于第二隔离件56的第一插槽501内时，第二子极体234背离第一汇流座21的一侧抵接第二隔离件56的第一封盖52，且与第二汇流座41隔离设置。当第四子极体434 插接于第二隔离件56的第二插槽502内时，第四子极体434背离第二汇流座41 的一侧抵接第二隔离件56的第二封盖53，且与第一汇流座21隔离设置。如此，方便第一极体23与第二极体43相互插接，且保证方便第一极体23及第二极体 43具有足够的支撑性，从而提高了第一极体23及第二极体43的导电性能的稳定性。此外，还可以避免在第一极体23上产生锂枝晶而出现安全隐患的问题。

第一子极体232及第二子极体234的排布设置方式可以参看第一实施例的第一极体23的排布设置方式，第三子极体432及第四子极体434的排布设置方式可以参看第一实施例的第二极体43的排布设置方式，本文不再赘述。此外，第一子极体232、第二子极体234、第三子极体432及第四子极体434的外形及结构的具体技术细节可以参看实施例一的第一极体23及第二极体43的相关技术细节，在此不再赘述。

可以理解的，在本实用新型的一些可变形实施例中，可以第一子极体232 和第二子极体234分别设置在不同的第一汇流座21上，第三子极体432和第四子极体434设置于同一个第二汇流座41上，即第三子极体432和第四子极体434 设置于第二汇流座41的相对两侧。

请一并参阅图1和图12，图12所示为图1中的锂离子极芯的第四实施例的分解示意图。在第四实施例中，锂离子极芯102C的结构与第三实施例中的锂离子极芯102B相似。不同的是，锂离子极芯102C的第一极体23C的第一子极体 232及第二子极体234C和第二极体43C的第三子极体432C及第四子极体434C 构造为六棱柱状极体，且第一极体23C及第二极体43C的排布设置方式不同于第三实施例中的第一极体23及第二极体43的排布设置方式。

第一极体23C及第二极体43C的排布设置方式可以参看第二实施例的第一极体23B及第二极体43B的排布设置方式，隔离体50C的第一隔离件55C及第二隔离件56C的具体细节描述参看第二实施例中的隔离体50B的相关细节描述，本文不再赘述。

本实用新型公开了一种锂离子极芯及锂离子电池，基于将所述多个第一子极体与所述多个第三子极体及所述多个第二子极体与所述多个第四子极体均沿所述锂离子极芯的厚度方向相互插接，且通过独立设置的第一隔离件和第二隔离件分隔任意相邻的第一子极体和第三子极体及任意相邻的第三子极体和第四子极体，以实现了第一极体和第二极体的双向插接，从而减小了锂离子极芯的长径比、简化了制作工艺、且有效提升锂离子电池的快充性能。此外，采用本实用新型的锂离子极芯的结构设计，还能够减少锂离子极芯的容量损失、提高了锂离子极芯的能量密度、以及在针刺/撞击等外力作用下，增加第一极体和第二极体的辅料接触而发生短路的几率，以有效避免发生着火和/或爆炸等事故。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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，综上上述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种锂离子极芯，其特征在于，包括：

多个第一极体，每一个所述第一极体构造为具有多个第一侧面的棱柱状结构，所述多个第一极体之间电连接；

多个第二极体，所述多个第二极体的极性与所述多个第一极体的极性相反，每一个所述第二极体构造为具有多个第二侧面的棱柱状结构，所述多个第二极体之间电连接；

隔离体，所述隔离体构造为分隔任意相邻的第一极体和第二极体；

所述第一极体的至少一个第一侧面与相应的第二侧面相对，所述第一极体和所述第二极体的横截面的横向尺寸为100-300μm，其中，所述第一极体为正极，所述第二极体为负极。

2.如权利要求1所述的锂离子极芯，其特征在于，每一个所述第一极体的四周均匀地设置有若干所述第二极体，以使得每一个所述第一极体的所有第一侧面与相应的第二侧面相对。

3.如权利要求1所述的锂离子极芯，其特征在于，所述隔离体沿所述锂离子极芯的厚度方向开设供所述多个第一极体对应插接的多个第一插槽及供所述多个第二极体对应插接的多个第二插槽，所述多个第一插槽及所述多个第二插槽均为半开放式插槽，且所述多个第一插槽及所述多个第二插槽的插口方向不同。

4.如权利要求1所述的锂离子极芯，其特征在于，所述锂离子极芯还包括相对设置的第一汇流座和第二汇流座，所述多个第一极体与所述第一汇流座接合，所述多个第二极体与所述第二汇流座接合，且所述多个第一极体的延伸方向与所述多个第二极体的延伸方向相反。

5.如权利要求4所述的锂离子极芯，其特征在于，每一个所述第一极体包括与所述第一汇流板接合的第一集流体和附着于所述第一集流体上的第一活性物质层；每一个所述第二极体包括与所述第二汇流板接合的第二集流体和附着于所述第二集流体上的第二活性物质层。

6.如权利要求5所述的锂离子极芯，其特征在于，所述第一极体和所述第二极体均构造为四棱柱体，所述第一集流体和所述第二集流体均构造为圆柱体；或者，所述第一极体、所述第二极体、所述第一集流体及所述第二集流体均构造为正六棱柱体。

7.如权利要求5所述的锂离子极芯，其特征在于，所述第一集流体和所述第二集流体的横截面的横向尺寸为10-50μm，所述第一集流体和所述第二集流体的横截面的横向尺寸与所述第一极体和所述第二极体的横截面的横向尺寸的比值为1:10。

8.如权利要求4所述的锂离子极芯，其特征在于，所述第一极体自所述第一汇流座朝向所述第二汇流座延伸，所述第二极体自所述第二汇流座朝向所述第一汇流座延伸，且所述多个第一极体和所述多个第二极体位于所述第一汇流座和所述第二汇流座之间。

9.如权利要求4所述的锂离子极芯，其特征在于，所述多个第一极体与所述多个第二极体在所述第一汇流座和/或所述第二汇流座上的投影形成阵列，所述阵列的最外层由部分所述第二极体围合形成。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括壳体及设置于所述壳体内的如权利要求1-9中任意一项所述的锂离子极芯。

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