CN216698666U - 一种电池电芯和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池电芯技术领域，具体而言，涉及一种电池电芯和锂离子电池。电池电芯包括正极极片、负极极片和隔膜；正极极片包括多个正极极耳，负极极片包括多个负极极耳；电池电芯还包括第一假极耳，第一假极耳蛇形设置并形成多个容量空间，每个正极极耳对应设置在每个所述容量空间内，并且与所述第一假极耳电性连接；和/或；电池电芯还包括第二假极耳，第二假极耳蛇形设置并形成多个容量空间，每个负极极耳对应设置在每个容量空间内，并且与第二假极耳电性连接。该电池电芯的内阻小，安全性高，容量高。

Description

一种电池电芯和锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池电芯技术领域，具体而言，涉及一种电池电芯和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池相对于主流的化学电池，具备高的能量密度、宽电压窗口和长的使用寿命等优势，因此其被广泛使用于高附加值的消费电子领域和动力电池领域。近些年，由于碳中和理念的提出，绿色可持续发展深入人心，汽车领域掀起了电动化的浪潮。

锂离子电池主要由电池内部极芯、外部极耳与电池壳体组成。其中，电池内部极芯由正、负电极极片通过叠片或卷绕工艺制成，正、负极集流体在模切工序中预留部分集流体作为每层极片的极耳(即集流体极耳)，每层极片的集流体极耳互相重叠在一起，构成了电池内部极芯的极耳。外部极耳是电池与外界进行能量传递的载体。电池要实现充、放电的储能功能，电池内部极芯的集流体极耳(即电池的集流体极耳)必须与外部极耳实现良好的电连接。

目前，通常采用铝箔作为正极集流体，采用铜箔作为负极集流体，铝箔集流体极耳与外部极耳铝连接片、铜箔集流体极耳与外部极耳铜连接片通常通过焊接连接，进而实现储存在电芯内部的电能的释放与利用。随着电池行业的不断发展，出现了具有更佳性能的复合集流体，例如中间层为塑料聚合物的复合集流体，例如Al/PET/Al、Cu/PET/Cu等。复合集流体中间层为聚合物，表面层为金属导电层，当电芯内部发生热失控时，表面金属层受热皱缩，聚合层热胀形成内部断路，从而提高了电池的安全性能。

但是，由于中间聚合物层的存在导致两侧金属层在电池充放电时无法像常规集流体那样实现两侧的电路连通，因此采用常规集流体极耳焊接方式时无法实现多层极片间的电路连通。目前针对这一现象解决措施一般为外接假极耳，例如假极耳和单个极片采用超声波焊接的方式进行连接。然而，这样的做法一方面会导致电芯极耳变长，占用电池内部空间，导致电芯能量密度降低；另一方面，该种焊接方式的焊接效率低，且焊接过程中易过焊或虚焊，难以满足焊接强度需求。

此外，采用卷对卷的方式进行滚焊，这种焊接方式对焊接设备要求高，而且该方法容易造成虚焊，容易导致电芯在后续生产和使用过程中焊缝处断开，造成电芯内部短路或断路，从而影响了电芯的性能和安全性。同时，这种焊接方式由于极耳变长，且极片与假极耳间只靠单层焊印进行连接，焊印处在电池的后续生产和使用过程中易开焊和撕裂，进一步影响了电芯的性能和安全。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种电池电芯，该电池电芯不会额外增加极耳的长度、不会占用电池内部空间，保证了电芯的能量密度；且该电池电芯的内阻小，安全性高，容量高。

本实用新型的第二目的在于提供一种锂离子电池。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种电池电芯，所述电池电芯包括层叠设置的正极极片、负极极片以及设置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，所述正极极片包括多个正极极耳，所述负极极片包括多个负极极耳，每个所述正极极耳对应设置，每个所述负极极耳对应设置，所述电池电芯还包括第一假极耳，所述第一假极耳蛇形设置并形成多个容量空间，每个所述正极极耳对应设置在每个所述容量空间内，并且与所述第一假极耳电性连接；

和/或；

所述电池电芯还包括第二假极耳，所述第二假极耳蛇形设置并形成多个容量空间，每个所述负极极耳对应设置在每个所述容量空间内，并且与所述第二假极耳电性连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述正极极耳与所述负极极耳在所述电池电芯的同侧或不同侧向外延伸。

在上述技术方案中，进一步地，定义沿所述正极极耳延伸的方向为第二方向，垂直于所述第二方向的方向为第一方向。

在上述技术方案中，进一步地，在所述第一方向上，所述第一假极耳的长度大于所述正极极耳的长度，和/或，所述第二假极耳的长度大于所述负极极耳的长度；

在所述第二方向上，所述第一假极耳的宽度小于所述正极极耳的宽度，和/或，所述第二假极耳的宽度小于所述负极极耳的宽度。

在上述技术方案中，进一步地，蛇形设置的所述第一假极耳的两个表面分别为第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有第一转接件，所述第一转接件与所述第一假极耳和所述正极极耳均电性连接；

和/或，蛇形设置的所述第二假极耳的两个表面分别为第三表面和第四表面，所述第三表面上设置有第二转接件，所述第二转接件与所述负极极耳和所述第二假极耳均电性连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一转接件与所述第一假极耳长于所述正极极耳的部分电性连接；

和/或，所述第二转接件与所述第二假极耳长于所述负极极耳的部分电性连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述第二表面上设置有至少一个第一保护件，所述第一保护件设置在所述电性连接的连接点上；

和/或，所述第四表面上设置有至少一个第二保护件，所述第二保护件设置在所述电性连接的连接点上。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一保护件和/或所述第二保护件的数量为至少三个。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一保护件和/或所述第二保护件的材质包括镍、铜和铝中的至少一种；

和/或；所述第一假极耳和/或所述第二假极耳的材质包括铝。

本实用新型还提供了一种锂离子电池，包括如上所述的电池电芯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型所提供的电池电芯，第一假极耳或第二假极耳不会额外占用电池内部空间，保证了电芯的能量密度；该电池电芯的内阻小，安全性高，容量高。

(2)本实用新型所提供的电池电芯，通过设置第一转接件与第一假极耳长于正极极耳的部分电性连接，或者，第二转接件与第二假极耳长于负极极耳的部分电性连接，缩短了电流传输路径，降低了电池电芯的内阻。

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为本实用新型提供的电池电芯的层结构示意图；

图2为本实用新型提供的电池电芯的立体结构示意图；

图3为本实用新型提供的电池电芯的局部结构示意图；

图4为本实用新型提供的电池电芯的正极极耳和负极极耳设置在同侧的结构示意图；

图5为本实用新型提供的电池电芯的正极极耳和负极极耳设置在不同侧的结构示意图；

图6为本实用新型提供的电池电芯的另一结构示意图；

图7为本实用新型提供的电池电芯的又一结构示意图；

图8为本实用新型提供的电池电芯的另一局部结构示意图。

附图标记：

1-正极极片； 11-正极极耳； 2-负极极片；

21-负极极耳； 3-隔膜； 4-第一假极耳；

5-容量空间； 6-第二假极耳； 7-第一转接件；

8-第二转接件； 91-第一保护件； 92-第二保护件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列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，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于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他实施例，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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

本实用新型提供了一种电池电芯，如图1所示，所述电池电芯包括层叠设置的正极极片1、负极极片2以及设置在所述正极极片1和所述负极极片2之间的隔膜3。

如图2所示，所述正极极片1包括多个正极极耳11，所述负极极片2包括多个负极极耳21，每个所述正极极耳11对应设置，每个所述负极极耳21对应设置，所述电池电芯还包括第一假极耳4，所述第一假极耳4蛇形设置并形成多个容量空间5，每个所述正极极耳11对应设置在每个所述容量空间5内，并且与所述第一假极耳4电性连接。

和/或；

如图3所示，所述电池电芯还包括第二假极耳6，所述第二假极耳6蛇形设置并形成多个容量空间5，每个所述负极极耳21对应设置在每个所述容量空间5内，并且与所述第二假极耳6电性连接。

本实用新型所提供的电池电芯，通过采用侧面出假极耳的方式，不额外增加极耳长度，避免了电芯内部空间的浪费，避免了容量损失。

并且，本实用新型所提供的电池电芯的安全性能高，不容易发生撕裂、断裂等。

本实用新型中一些具体的实施方案中，所述正极极耳11包括依次层叠设置的第一表层、中间层和第二表层。其中，所述中间层的材质包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。所述第一表层和/或所述第二表层的材质包括铝(单质)。

本实用新型中一些具体的实施方案中，所述负极极耳21包括依次层叠设置的第三表层、中间层和第四表层。其中，所述中间层的材质包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。所述第三表层和/或所述第四表层的材质包括铜(单质)。

本实用新型中一些具体的实施方案中，对所述第一假极耳4和所述正极极耳11(或者第二假极耳6和负极极耳21)进行自动化夹叠。优选地，可在电芯进行叠片时，使所述第一假极耳4或者所述第二假极耳6通过Z字型折叠(蛇形折叠)，以实现对所述正极极耳11或者所述负极极耳21的夹叠包覆。

具体地，参见图2，当电芯进行叠片时，位于第一假极耳4或第二假极耳6顶端的连续假极耳放卷装置(用于连续放出第一假极耳4或第二假极耳6，即图2中形状为圆柱形的装置)通过在沿着所述正极极耳11和所述负极极耳21连接线方向上进行周期性移动，可实现所述第一假极耳4或所述第二假极耳6的Z字型夹叠(蛇形折叠)，期间，随着叠片工艺的进行，同步完成所述正极极耳11或所述负极极耳21的夹叠。

优选地，还可以采用另一种操作方法进行夹叠。参见图2，在第一假极耳4或第二假极耳6的顶端设置有连续假极耳放卷装置，在第一假极耳4、第二假极耳6、正极极片1和负极极片2的底端设置有移动装置(即图2中面积最大、形状为平板状的装置)，当电芯进行叠片时，可通过所述移动装置的移动(沿所述正极极耳11和所述负极极耳21连接线方向上移动)，完成所述第一假极耳4与所述正极极耳11，或者，所述第二假极耳6与所述负极极耳21的Z字型夹叠，以使每个负极极耳21对应设置在每个所述容量空间5内，或者，使每个正极极耳11对应设置在每个所述容量空间5内。

在叠片工艺中同步实现对假极耳(第一假极耳4或第二假极耳6)的自动化夹叠处理，可与现有的电芯制作流程兼容，不需额外增加设备和工艺流程对正极极耳11或负极极耳21处理。同时，还能够提升电芯的生产效率。

本实用新型中一些具体的实施方案中，在使每个正极极耳11或负极极耳21对应设置在每个容量空间5内之后，通过焊接实现正极极耳11与第一假极耳4的电性连接，或者，通过焊接实现负极极耳21与第二假极耳6的电性连接。

优选地，通过超声波点焊实现所述电性连接。这样能够使正极极耳11与第一假极耳4，或者，使负极极耳21与第二假极耳6固定在一起，防止电芯在后续工艺流转处理时发生错位或松散开。

其中，点焊是指焊接时利用柱状电极，在两块搭接工件接触面之间形成焊点的焊接方法。

具体地，在使每个正极极耳11和/或负极极耳21对应设置在每个所述容量空间5内之后，进行超声波点焊，使正极极耳11与第一假极耳4电性连接，或使负极极耳21与第二假极耳6电性连接即可，这样焊接效率高。采用一次焊接的方式能够避免多次焊接造成焊接处的虚焊及效率低下；并且可以避免滚焊方式造成的浪费。

在上述技术方案中，进一步地，所述正极极耳11与所述负极极耳21在所述电池电芯的同侧或不同侧向外延伸。参见图4，即为所述正极极耳11与所述负极极耳21在所述电池电芯的同侧的情况。参见图5，即为所述正极极耳11与所述负极极耳21在所述电池电芯的不同侧(对侧)的情况。

在本实用新型中，正极极耳11、负极极耳21、第一假极耳4和第二假极耳6可采用任意地、常规的尺寸，也可根据具体需求而设置。因为后续可以通过切除处理实现正极极耳11与第一假极耳4，或者，负极极耳21与第二假极耳6宽度的一致性。

在上述技术方案中，进一步地，如图4和图5所示，定义沿所述正极极耳11延伸的方向为第二方向(图4和图5中均标记为B)，垂直于所述第二方向的方向为第一方向(图4和图5中均标记为A)。

在上述技术方案中，进一步地，参见图4和图5，在所述第一方向上，所述第一假极耳4的长度大于所述正极极耳11的长度，和/或，所述第二假极耳6的长度大于所述负极极耳21的长度。

在所述第二方向上，所述第一假极耳4的宽度小于所述正极极耳11的宽度，和/或，所述第二假极耳6的宽度小于所述负极极耳21的宽度。这样可避免材料的浪费以及工艺流程的增加。

在上述技术方案中，进一步地，如图6所示，蛇形设置的所述第一假极耳4的两个表面分别为第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有第一转接件7，所述第一转接件7与所述第一假极耳4和所述正极极耳11均电性连接。

优选地，通过焊接使第一转接件7、第一假极耳4和正极极耳11电性连接。更优选地，所述焊接所在的焊接点位于第一假极耳4、正极极耳11和第一转接件7的重叠区域内(例如图6中标记格子图案之处)，以实现这三者的电路连通。更优选地，所述焊接为超声波焊接。

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

优选地，所述第一转接件7的尺寸大于所述第一假极耳4和所述正极极耳11的尺寸。

和/或，蛇形设置的所述第二假极耳6的两个表面分别为第三表面和第四表面，所述第三表面上设置有第二转接件8，所述第二转接件8与所述负极极耳21和所述第二假极耳6均电性连接。

优选地，通过焊接使第二转接件8、第二假极耳6和负极极耳21电性连接。更优选地，所述焊接所在的焊接点位于第二假极耳6、负极极耳21和第二转接件8的重叠区域(例如图6中标记格子图案处的区域)内，以实现这三者的电路连通。更优选地，所述焊接为超声波焊接。

优选地，所述第二转接件8的尺寸大于所述第二假极耳6和所述负极极耳21的尺寸。

其中，所述第一转接件7和所述第二转接件8的作用是实现制得的电池电芯与电池的极柱相连接。

在上述技术方案中，进一步地，如图7所示，所述第一转接件7与所述第一假极耳4长于所述正极极耳11的部分电性连接。例如，在图7中位于第一假极耳4两侧的标记格子图案处的区域内，实现第一假极耳4与第一转接件7的电路连通。

使第一假极耳4长于正极极耳11的部分，与第一转接件7进行电性连接(电路连通)，可以减少电流传输路径，从而降低电芯内阻，降低电芯充放电过程中产热量。

和/或，所述第二转接件8与所述第二假极耳6长于所述负极极耳21的部分电性连接。例如，在图7中位于第二假极耳6两侧的标记格子图案处的区域内，实现第二假极耳6与第二转接件8的电路连通。这样可以减少电流传输路径，从而降低电芯内阻。

优选地，通过焊接实现所述电性连接。更优选地，所述焊接的方法包括超声波焊接。

在第一假极耳4或第二假极耳6的两侧进行焊接，可以增加焊印面积，提升了第一假极耳4和第一转接件7，或者，第二假极耳6和第二转接件8的连接强度(焊接强度)，降低了电池电芯在使用过程中第一假极耳4或第二假极耳6脱落的风险，提高了电池的安全性。同时，还能够增加极耳过流面积，减小电芯接触阻抗。

在上述技术方案中，进一步地，所述第二表面上设置有至少一个第一保护件91，所述第一保护件91设置在所述电性连接的连接点上。

和/或，所述第四表面上设置有至少一个第二保护件92，所述第二保护件92设置在所述电性连接的连接点上。

如图8所示，为实用新型提供的电池电芯的局部结构示意图。从图8可以看出，第一保护件91和第一转接件7分别设置在蛇形第一假极耳4的两个外表面。

同样地，第二保护件92和第二转接件8分别设置在蛇形设置的所述第二假极耳6的两个外表面(图中未示出)。

所述第一保护件91和/或所述第二保护件92用于提升电池电芯的焊接强度，以避免在焊接过程中由于焊头震动而导致第一假极耳4或第二假极耳6撕裂。

在本实用新型一些具体的实施方式中，所述第一保护件91和/或所述第二保护件92可以设置为一个、两个、三个、四个、五个甚至更多。当设置多个第一保护件91和/或所述第二保护件92时，多个第一保护件91(或多个第二保护件92)可以为分体，也可以为一体成型。

具体地，在焊接时，先将所述第一保护件91和/或所述第二保护件92覆盖在所设定(预先设定)的焊接点上，然后进行超声波焊接，以使第一保护件91连接在所述第一假极耳4的第二表面上，或使第二保护件92连接在所述第二假极耳6的第四表面上。

在本实用新型一些具体的实施方式中，可采用尺寸大于所述第一假极耳4的第二表面的第一保护件91，在焊接的过程中使第一假极耳4在第一保护件91的区域内即可。和/或，采用尺寸大于所述第二假极耳6的第四表面的第二保护件92，在焊接的过程中使第二假极耳6在第二保护件92的区域内。

在上述技术方案中，进一步地，参见图8，所述第一保护件91的数量为至少三个。

优选地，所述第一保护件91共设置有3个。第一个第一保护件91设置在第一转接件7、第一假极耳4和正极极耳11均电性连接的区域内，另外两个第一保护件91分别设置在第一转接件7与第一假极耳4长于正极极耳11的两端部分呈电性连接的区域内。

在上述技术方案中，进一步地，所述第二保护件92的数量为至少三个。

优选地，共设置有3个第二保护件92。第一个第二保护件92设置在第二转接件8、第二假极耳6和负极极耳21均电性连接的区域内，另外两个第二保护件92分别设置在第二转接件8与第二假极耳6长于负极极耳21的两端部分呈电性连接的区域内。

在本实用新型中，所述第一保护件91和/或所述第二保护件92的材质可以采用任意地、常规的导电金属(单质、合金或复合层)。

优选地，所述第一保护件91和/或所述第二保护件92的材质包括镍、铜和铝中的至少一种。

更优选地，所述第一保护件91和/或所述第二保护件92选自镀镍铜片或铝片。其中，所述镀镍铜片包括铜层和设置在所述铜层表面的镍层。

和/或；所述第一假极耳4和/或所述第二假极耳6的材质包括铝。

本实用新型还提供了一种锂离子电池，包括如上所述的电池电芯。

综上所述，本实用新型所提供的电池电芯适合大批量生产，并且该电池电芯的连接强度高，安全性能好，容量高，无需额外延长正极极耳11或负极极耳21在沿其延伸方向上的长度，避免了容量损失。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种电池电芯，所述电池电芯包括层叠设置的正极极片、负极极片以及设置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，所述正极极片包括多个正极极耳，所述负极极片包括多个负极极耳，每个所述正极极耳对应设置，每个所述负极极耳对应设置，其特征在于，所述电池电芯还包括第一假极耳，所述第一假极耳蛇形设置并形成多个容量空间，每个所述正极极耳对应设置在每个所述容量空间内，并且与所述第一假极耳电性连接；

和/或；

所述电池电芯还包括第二假极耳，所述第二假极耳蛇形设置并形成多个容量空间，每个所述负极极耳对应设置在每个所述容量空间内，并且与所述第二假极耳电性连接。

2.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，所述正极极耳与所述负极极耳在所述电池电芯的同侧或不同侧向外延伸。

3.根据权利要求2所述的电池电芯，其特征在于，定义沿所述正极极耳延伸的方向为第二方向，垂直于所述第二方向的方向为第一方向。

4.根据权利要求3所述的电池电芯，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一假极耳的长度大于所述正极极耳的长度，和/或，所述第二假极耳的长度大于所述负极极耳的长度；

在所述第二方向上，所述第一假极耳的宽度小于所述正极极耳的宽度，和/或，所述第二假极耳的宽度小于所述负极极耳的宽度。

5.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，蛇形设置的所述第一假极耳的两个表面分别为第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有第一转接件，所述第一转接件与所述第一假极耳和所述正极极耳均电性连接；

和/或，蛇形设置的所述第二假极耳的两个表面分别为第三表面和第四表面，所述第三表面上设置有第二转接件，所述第二转接件与所述负极极耳和所述第二假极耳均电性连接。

6.根据权利要求5所述的电池电芯，其特征在于，所述第一转接件与所述第一假极耳长于所述正极极耳的部分电性连接；

和/或，所述第二转接件与所述第二假极耳长于所述负极极耳的部分电性连接。

7.根据权利要求5或6所述的电池电芯，其特征在于，所述第二表面上设置有至少一个第一保护件，所述第一保护件设置在所述电性连接的连接点上；

和/或，所述第四表面上设置有至少一个第二保护件，所述第二保护件设置在所述电性连接的连接点上。

8.根据权利要求7所述的电池电芯，其特征在于，所述第一保护件和/或所述第二保护件的数量为至少三个。

9.根据权利要求7所述的电池电芯，其特征在于，所述第一保护件和/或所述第二保护件的材质包括镍、铜和铝中的至少一种；

和/或；所述第一假极耳和/或所述第二假极耳的材质包括铝。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的电池电芯。

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