CN217544702U - 一种叠片电池及其芯包结构 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种叠片电池及其芯包结构。该芯包结构包括：阴极片、层阳极片、侧阳极片及隔离膜；多个所述阴极片及多个所述层阳极片交替层叠设置，并且任意两相邻的所述阴极片及所述层阳极片之间具有所述隔离膜，上述三者共同构成叠层组件；两个所述侧阳极片分别包覆于所述叠层组件的两侧，并且沿所述叠层组件的长度方向延伸设置，所述侧阳极片与所述叠层组件的两侧之间均设置有所述隔离膜。本申请实施例取消了OVERHANG，使得阴极片及层阳极片在叠片时，可以在尺寸基本相同的夹具中实现，避免采用现有技术中较为复杂的激光调整方式，从而不仅能提高工作效率，并且还能提高本申请实施例的良率。

Description

一种叠片电池及其芯包结构

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，本申请涉及一种叠片电池及其芯包结构。

背景技术

目前，汽车电动化及大规模可再生能源储能装置的广泛应用，为储能电池的发展提供了极大的空间。锂离子电池因为较高的能量密度、循环寿命及低廉的成本得到了极大的关注。不同的内部结构设计会对电池的性能产生较大的影响，当前芯包结构主要分为为卷绕式和叠片式，卷绕式结构具备生产工艺简单、生产效率高、负极活性材料利用率高等优点，但存在芯包内部空间利用率低、电解液浸润困难、拐角应力大及变形风险；叠片式结构具备芯包内部空间利用率高、不易变形、尺寸形状灵活等优点，但工程能力要求高，同时阳极片四周均需预留OVERHANG，从而会造成大量浪费负极材料。

随着刀片电池的横空出世，电池芯包结构的长薄化设计因较高的成组效率、极好的抗热失控能力而受到市场追捧。受制于电解液浸润及卷绕设备能力，电池芯包结构采用长薄化设计当前只能采用叠片结构。但是当极片过长宽比过大时，会增加叠片时的OVERHANG控制精度，从而降低良率和生产效率。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种叠片电池及其芯包结构，用以解决现有技术存在的由于OVERHANG而导致叠片控制精度大，从而降低良率及生产效率的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种芯包结构，包括：阴极片、层阳极片、侧阳极片及隔离膜；多个所述阴极片及多个所述层阳极片交替层叠设置，并且任意两相邻的所述阴极片及所述层阳极片之间具有所述隔离膜，上述三者共同构成叠层组件；两个所述侧阳极片分别包覆于所述叠层组件的两侧，并且沿所述叠层组件的长度方向延伸设置，所述侧阳极片与所述叠层组件的两侧之间均设置有所述隔离膜。

于本申请的一实施例中，所述叠层组件的顶部及底部均为层阳极片，所述侧阳极片的顶边及底边分别与位于所述叠层组件顶部及底部的所述层阳极片连接。

于本申请的一实施例中，所述侧阳极片与所述叠层组件顶部及底部的所述层阳极片为一体式结构。

于本申请的一实施例中，其中一个所述侧阳极片与所述叠层组件的顶部及底部的所述层阳极片为一体式结构，另一个所述侧阳极片与所述叠层组件的顶部的所述层阳极片为一体式结构。

于本申请的一实施例中，所述叠层组件中的多个所述阴极片及多个所述层阳极片采用装填式叠片工艺。

于本申请的一实施例中，所述叠层组件中的多个所述阴极片及多个所述层阳极片采用Z字型叠片工艺。

于本申请的一实施例中，所述阴极片与所述层阳极片的模切尺寸相同，并且所述阴极片及所述层阳极片均为长方形结构。

于本申请的一实施例中，所述阴极片及所述层阳极片的涂覆长度等于所述层阳极片的涂覆长度与预设长度之合。

于本申请的一实施例中，所述阴极片长度方向的一端构造有空箔区，用于连接极耳。

第二个方面，本申请实施例提供了一种叠片电池，包括如第一个方面提供的芯包结构。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请实施例通过将多个阴极片及层阳极片交替层叠设置，并且任意两相邻的阴极片及层阳极片之间还设置有隔离膜，以形成叠层组件，在叠层组件长度方向的两侧分别设置有两个侧阳极片。由于取消了OVERHANG使得阴极片及层阳极片在叠片时，可以在尺寸基本相同的夹具中实现，避免采用现有技术中较为复杂的激光调整方式，从而不仅能提高工作效率，并且还能提高本申请实施例的良率；此外，由于在叠层组件两侧分别设置有侧阳极片，可以为叠层组件的两侧提供阳极，避免取消OVERHANG设计导致叠层组件的两侧边的活性物质析出，从而不仅可以降低材料浪费，而且还能解决无OVERHANG设计带来的活性物质析出的风险，从而进一步提高产品良率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种芯包结构的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种芯包结构，该芯包结构的结构示意图如图1所示，包括：阴极片1、层阳极片2、侧阳极片3及隔离膜4；

多个阴极片1及多个层阳极片2交替层叠设置，并且任意两相邻的阴极片1及层阳极片2之间具有隔离膜4，上述三者共同构成叠层组件；

两个侧阳极片3分别包覆于叠层组件的两侧，并且沿叠层组件的长度方向延伸设置，侧阳极片3与叠层组件的两侧之间均设置有隔离膜4。

如图1所示，本申请实施例中的芯包结构可以应用于锂离子电池或钾离子电池等活性化学电池，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。芯包结构可以包括阴极片1、层阳极片2、侧阳极片3及隔离膜4，其中阴极片1及层阳极片2模切时尺寸设计为一致，并且在特定尺寸的夹具(图中未示出)中将阴极片1、层阳极片2及隔离膜4依次堆叠，通过将夹具尺寸与极片的尺寸基本一致，以使得叠片时无需使用较为复杂激光调整步骤，仅通过夹具就能将阴极片1及层阳极片2对齐，从而大幅提高工作效率，并且还能提高产品良率。进一步的，在叠片过程中可以先放置层阳极片2，然后再依次堆叠隔离膜4及阴极片1，最后再以层阳极片2收尾以形成叠层组件。两个侧阳极片3的长度尺寸与叠层组件的长度及高度相同，两个侧阳极片3分别贴合于叠层组件的两侧，并且两个侧阳极片3与叠层组件之间还设置有隔离膜4，通过两个侧阳极片3提供阳极，避免因取消OVERHANG设计导致叠层组件的两侧的活性物质析出，从而不仅可以降低材料浪费，而且还能解决无OVERHANG设计带来的活性物质析出的风险。

本申请实施例通过将多个阴极片及层阳极片交替层叠设置，并且任意两相邻的阴极片及层阳极片之间还设置有隔离膜，以形成叠层组件，在叠层组件长度方向的两侧分别设置有两个侧阳极片。由于取消了OVERHANG使得阴极片及层阳极片在叠片时，可以在尺寸基本相同的夹具中实现，避免采用现有技术中较为复杂的激光调整方式，从而不仅能提高工作效率，并且还能提高本申请实施例的良率；此外，由于在叠层组件两侧分别设置有侧阳极片，可以为叠层组件的两侧提供阳极，避免取消OVERHANG设计导致叠层组件的两侧边的活性物质析出，从而不仅可以降低材料浪费，而且还能解决无OVERHANG设计带来的活性物质析出的风险，从而进一步提高产品良率。

于本申请的一实施例中，如图1所示，叠层组件的顶部及底部均为层阳极片2，侧阳极片3的顶边及底边分别与位于叠层组件顶部及底部的层阳极片2连接。具体来说，由于需要层阳极片2接收阴极片1的活性物质，因此需要在叠层组件的顶部及底部均为层阳极片2，即在夹具内先放置有层阳极片2，然后依次叠放隔离膜4及阴极片1，最后再采用层阳极片2收尾以完成叠层组件的制备。叠层组件的两侧分别设置有侧阳极片3，并且侧阳极片3的顶边与顶部的层阳极片2采用粘接方式连接，以及侧阳极片3的底边与底部的层阳极片2采用粘接方式连接，但是本申请并不限定两者的连接方式，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单，而且还能提高结构整体性，从而进一步提高产品良率。

于本申请的一实施例中，如图1所示，侧阳极片3与叠层组件顶部及底部的层阳极片2为一体式结构。具体来说，两个侧阳极片3与顶部及底部的层阳极片2均采用一体式结构，即侧阳极片3与层阳极片2构成类似于矩形的管状结构，能进一步节省工序，从而进一步提高工艺效率。在实际应用时，可以先将阴极片1放置于夹具内，然后依次叠放隔离膜4用层阳极片2，最后采用阴极片1收尾以形成叠层组件。在层叠组件的外周包覆两层隔离膜4，然后再采用一体式结构的侧阳极片3及层阳极片2套设于叠层组件的外周，以完成本申请实施例的芯包结构。采用上述设计，使得本申请实施例工艺简单，并且还能大幅提高结构整体性，从而进一步提高产品良率。但是本申请实施例并不以此为限，例如两侧的侧阳极片3设置方式可以互换。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，其中一个侧阳极片3与叠层组件的顶部及底部的层阳极片2为一体式结构，另一个侧阳极片3与叠层组件的顶部的层阳极片2为一体式结构。具体来说，位于左侧的侧阳极片3与顶部及底部的层阳极片2采用一体式结构，位于右侧的侧阳极片3仅与顶部的层阳极片2采用一体式结构，能进一步节省工序，从而进一步提高工艺效率。在实际应用时，可以先将阴极片1放置于夹具内，然后依次叠放层阳极片2及隔离膜4，最后采用阴极片1收尾以形成叠层组件。在层叠组件的外周包覆两层隔离膜4，然后再采用一体式结构的侧阳极片3及层阳极片2包覆于叠层组件的外周，以完成本申请实施例的芯包结构。采用上述设计，使得本申请实施例工艺简单，并且还能大幅提高结构整体性，从而进一步提高产品良率。但是本申请实施例并不以此为限，例如两侧的侧阳极片3设置方式可以互换。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，叠层组件中的多个阴极片1及多个层阳极片2采用装填式叠片工艺。可选地，叠层组件中的多个阴极片1及多个层阳极片2采用Z字型叠片工艺。具体来说，叠层组件中的多个阴极片1、隔离膜4及层阳极片2依次放入夹具，即叠层组件采用装填式叠片工艺完成。叠层组件中隔离膜4为连体式结构，将隔离膜4的一端放入夹具中，然后放入阴极片1并且将隔离膜4折叠后叠放于阴极片1上，再将层阳极片2叠放于隔离膜4上，重复上述动作以完成叠层组件的制备，即叠层组件中采用Z字型叠片工艺。采用上述设计，使得本申请实施例不仅制作过程简单，而且还能降低制造成本，从而大幅提高适用性及适用范围。

于本申请的一实施例中，如图1所示，阴极片1与层阳极片2的模切尺寸相同，并且阴极片1及层阳极片2均为长方形结构。具体来说，阴极片1在进行模切时尺寸与层阳极片2相同，无需再为层阳极片2预留OVERHANG宽度，从而大幅降低层阳极片2的材料利用，进而大幅降低应用及制造成本。进一步的，阴极片1及层阳极片2均为长方形结构，以使本申请实施例芯包结构长宽比较高，使得本申请实施例成组效率较高，并且具有极好的抗热失控能力，从而提高产品良率及安全性。

于本申请的一实施例中，如图1所示，阴极片1及层阳极片2的涂覆长度等于层阳极片2的涂覆长度与预设长度之合。可选地，阴极片1长度方向的一端构造有空箔区，用于连接极耳(图中未示出)。具体来说，阴极片1在制作过程中的涂覆长度为第一长度，层阳极片2在制作过程中的涂覆长度为第二长度，第一长度可以等于第二长度与预设长度之和，通过在阴极片1长度方向的一端构造有空箔区，以去掉阴极片1的大于层阳极片2的部分，空箔区用于容置及连接极耳。采用上述设计，可以使得本申请实施例能够实现完全无OVERHANG的设计，从而降低活性物质析出的风险，以进一步提高产品良率及安全性。但是本申请实施例并不限定预设长度的具体数值，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种叠片电池，包括如上述各实施例提供的芯包结构。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请实施例通过将多个阴极片及层阳极片交替层叠设置，并且任意两相邻的阴极片及层阳极片之间还设置有隔离膜，以形成叠层组件，在叠层组件长度方向的两侧分别设置有两个侧阳极片。由于取消了OVERHANG使得阴极片及层阳极片在叠片时，可以在尺寸基本相同的夹具中实现，避免采用现有技术中较为复杂的激光调整方式，从而不仅能提高工作效率，并且还能提高本申请实施例的良率；此外，由于在叠层组件两侧分别设置有侧阳极片，可以为叠层组件的两侧提供阳极，避免取消OVERHANG设计导致叠层组件的两侧边的活性物质析出，从而不仅可以降低材料浪费，而且还能解决无OVERHANG设计带来的活性物质析出的风险，从而进一步提高产品良率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种芯包结构，其特征在于，包括：阴极片、层阳极片、侧阳极片及隔离膜；

多个所述阴极片及多个所述层阳极片交替层叠设置，并且任意两相邻的所述阴极片及所述层阳极片之间具有所述隔离膜，上述三者共同构成叠层组件；

两个所述侧阳极片分别包覆于所述叠层组件的两侧，并且沿所述叠层组件的长度方向延伸设置，所述侧阳极片与所述叠层组件的两侧之间均设置有所述隔离膜。

2.如权利要求1所述的芯包结构，其特征在于，所述叠层组件的顶部及底部均为层阳极片，所述侧阳极片的顶边及底边分别与位于所述叠层组件顶部及底部的所述层阳极片连接。

3.如权利要求2所述的芯包结构，其特征在于，所述侧阳极片与所述叠层组件顶部及底部的所述层阳极片为一体式结构。

4.如权利要求3所述的芯包结构，其特征在于，其中一个所述侧阳极片与所述叠层组件的顶部及底部的所述层阳极片为一体式结构，另一个所述侧阳极片与所述叠层组件的顶部的所述层阳极片为一体式结构。

5.如权利要求1所述的芯包结构，其特征在于，所述叠层组件中的多个所述阴极片及多个所述层阳极片采用装填式叠片工艺。

6.如权利要求1所述的芯包结构，其特征在于，所述叠层组件中的多个所述阴极片及多个所述层阳极片采用Z字型叠片工艺。

7.如权利要求1所述的芯包结构，其特征在于，所述阴极片与所述层阳极片的模切尺寸相同，并且所述阴极片及所述层阳极片均为长方形结构。

8.如权利要求7所述的芯包结构，其特征在于，所述阴极片及所述层阳极片的涂覆长度等于所述层阳极片的涂覆长度与预设长度之合。

9.如权利要求7所述的芯包结构，其特征在于，所述阴极片长度方向的一端构造有空箔区，用于连接极耳。

10.一种叠片电池，其特征在于，包括如权利要求1至9的任一所述的芯包结构。

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