CN217983450U - 一种裸电芯及锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种裸电芯及锂电池，其包括第一极片、第一隔膜、第二隔膜及第二极片，第一极片长度方向一侧等间距设置有若干第一极耳，第一隔膜、第一极片及第二隔膜依次叠置并在竖直方向循环折叠形成扁平状电芯单元，第一极耳位于电芯单元宽度方向一侧，且在电芯单元厚度方向上下对齐；第一隔膜折叠形成有第一插接空间，第二隔膜折叠形成有第二插接空间，第一插接空间及第二插接空间分别容纳一个第二极片；第二极片朝向第一极耳的一端设置有第二极耳，且第二极耳位于电芯单元宽度方向远离第一极耳的一侧，若干第二极耳在电芯单元厚度方向上下对齐。本实用新型可以确保电芯上多个极耳相互对齐，提高电芯生产的合格率。

Description

一种裸电芯及锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种裸电芯及锂电池。

背景技术

锂电池因能量密度高、平均开路电压高和循环寿命长等优点已广泛应用于移动、便携式电器。其中，卷绕式结构的方形锂离子二次电池，因为其型号多种多样，可根据电子产品的设计调整尺寸大小，适应性广，而广泛应用在各个领域。但是，传统卷绕结构的方形锂离子二次电池存在内阻较大，高倍率放电性能差等不足。而且当电池容量提高后，电池芯的正负极极片较长，制备和卷绕难度大。

公开号为CN1445879A及CN2845189Y的专利中均提到通过增设正负极极片上的极耳数量来提高锂离子二次电池的高倍率放电性能，但其缺点在于这些卷绕结构均只有一条正极极片和一条负极极片，卷绕过程是由极片的一端开始卷绕。当电池极片长度较长时，电池的卷绕过程中正极极片、负极极片和隔离膜之间的对位比较困难，卷绕难度随极片的增长而增大，且存在卷绕圈数较多，卷绕效率不高的问题。同时，由于电子产品对电源组件精确装配的需要，方形锂离子二次电池对电池极耳位置的精度要求越来越高。当使用这种多极耳的极片卷绕方形锂电池时，多个正极极耳或多个负极极耳将分别分布在多层卷绕结构的不同层中，需要繁琐的计算和多次试验评估才能算出每个极耳在极片上的位置。但是实际生产中，极片制备设备和极片卷绕设备的公差都不可避免，人工卷绕的公差更大。这些微小的公差都会随着极片长度和极片卷绕圈数的增加而被成倍或成数量级的放大。在极片卷绕过程中即使极微小的偏差，都可能导致很大的极耳对位偏差。这就导致一个极片上的多个极耳很难在卷绕后精确对齐，不利于电池芯的后续加工制造，也为电子产品的精确装配带来问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种裸电芯及锂电池，来解决现有的电芯在极片卷绕后，会导致极耳对位偏差较大的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种电芯，其包括第一极片、第一隔膜、第二隔膜及第二极片，

所述第一极片长度方向一侧等间距设置有若干第一极耳，所述第一隔膜、第一极片及第二隔膜依次叠置并在竖直方向循环折叠形成扁平状电芯单元，若干第一极耳位于电芯单元宽度方向一侧，且在电芯单元厚度方向上下对齐；

所述第一隔膜折叠形成有第一插接空间，第二隔膜折叠形成有第二插接空间，所述第二极片设置有若干个，第一插接空间及第二插接空间分别容纳一个所述第二极片；

第二极片朝向第一极耳的一端设置有第二极耳，且所述第二极耳位于电芯单元宽度方向远离第一极耳的一侧，若干第二极耳在电芯单元厚度方向上下对齐。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一隔膜及第二隔膜的面积相同，且均大于第一极片的面积。

在上述技术方案的基础上，优选的，第一隔膜与第二隔膜在所述第一极片的初始端及末端均相互连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一插接空间和第二插接空间均呈U型设置，包括相互平行的贴合面及与两个贴合面相连接的折弯面，所述第二极片的两面分别与贴合面相贴合，且第二极片的面积不大于贴合面的面积。

优选的，第一极耳在第一极片上模切成型，或第一极耳与第一极片焊接；第二极耳在第二极片上模切成型，或第二极耳与第二极片焊接。

优选的，所述电芯单元外表面包裹有保护膜。

另一方面，本实用新型还公开了一种锂电池，包括所述的电芯，还包括外壳，所述电芯设置在外壳内。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的裸电芯，通过将第一极片设置为连续的长极片，第二极片设置为特定尺寸的短极片，第一隔膜、第一极片及第二隔膜依次叠置并在竖直方向循环折叠形成扁平状电芯单元，相对于传统的第一极片、隔膜及第二极片叠置后卷绕方式而言，第一极片采用循环折叠方式，第一极片在弯折部分的厚度相同，因此，可以保证第一极片上的所有第一极耳在电芯单元厚度方向相互对齐，同时第一隔膜折叠形成有第一插接空间，第二隔膜折叠形成有第二插接空间，第一插接空间及第二插接空间分别容纳一个第二极片，多个第二极片在电芯单元厚度方向相互对齐，从而可以保证多个第二极耳在电芯单元厚度方向相互对齐，提高电芯生产合格率；

(2)通过使第一隔膜、第二隔膜的面积均大于第一极片的面积，同时第二极片的面积小于每层第一极片的面积，可以避免第一极片与第二极片边缘处延伸出隔膜而发生短路；

(3)第一隔膜与第二隔膜在第一极片的初始端及末端均相互连接，可以避免第一极片和相邻的第二极片之间发生短路；

(4)通过电芯单元外表面包裹绝缘膜，可以使制作完成的电芯形成整体，避免电芯单元散开，同时方便入壳。

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为本实用新型公开的裸电芯的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的电芯单元的平面结构示意图；

图3为本实用新型公开的裸电芯的平面结构示意图；

附图标识：

S、电芯单元；1、第一极片；2、第一隔膜；3、第二隔膜；4、第二极片；11、第一极耳；21、第一插接空间；31、第二插接空间；41、第二极耳；210、贴合面；220、折弯面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2-3，本实用新型实施例公开了一种裸电芯，包括第一极片1、第一隔膜2、第二隔膜3及第二极片4。

现有技术中的卷绕式电芯是由第一隔膜2、第一极片1、第二隔膜3、第二极片4依次叠置并卷绕而成的扁平状电芯。在多极耳极片卷绕时，多个正极极耳或多个负极极耳将分别分布在多层卷绕结构的不同层中，需要繁琐的计算和多次试验评估才能算出每个极耳在极片上的位置。但是实际生产中，极片制备设备和极片卷绕设备的公差都不可避免，人工卷绕的公差更大。这些微小的公差都会随着极片长度和极片卷绕圈数的增加而被成倍或成数量级的放大。在极片卷绕过程中即使极微小的偏差，都可能导致很大的极耳对位偏差。这就导致一个极片上的多个极耳很难在卷绕后精确对齐，不利于电池芯的后续加工制造，也为电子产品的精确装配带来问题。

为此，本实施例为了解决上述问题，采用的方案如下：

本实施例将第一极片1设置为连续长极片，第一隔膜2及第二隔膜3的长度与第一极片1长度匹配，第二极片4设置为多个特定尺寸的短极片，在一些实施例中，当第一极片1为正极片时，第二极片4为负极片，当第一极片1为负极片时，第二极片4为正极片。

第一极片1长度方向一侧等间距设置有若干第一极耳11，第一极耳11的数量根据电芯中第一极片1的层数来设置，即一层第一极片1对应一个第一极耳11。在本实施例中，第一隔膜2、第一极片1及第二隔膜3依次叠置并在竖直方向循环折叠形成扁平状电芯单元S。在具体实施时，可以通过工装夹具将第一隔膜2、第一极片1及第二隔膜3形成一整体，方便在竖直方向进行循环折叠，折叠的宽度根据电芯的尺寸大小来决定。

相对于传统的第一极片1、隔膜及第二极片4叠置后卷绕方式而言，第一极片1采用循环折叠方式，第一极片1在弯折部分的厚度相同，因此，只需要保证所有第一极耳11在第一极片1上的间距相等，在第一极片1折叠时，即可保证每一层第一极片1上的第一极耳11在相同位置，进而保证第一极片1上的所有第一极耳11在电芯单元S厚度方向相互对齐。

由于第一隔膜2和第二隔膜3分别在第一极片1的正反两面，因此，在第一极片1折叠时，会使第一隔膜2折叠形成第一插接空间21，第二隔膜3折叠形成有第二插接空间31，第一插接空间21的开口和第二插接空间31的开口交错排布，第一插接空间21及第二插接空间31分别容纳一个第二极片4。

在具体实施过程中，第一极片1水平铺设一定长度，此长度尺寸近似于电芯的宽度，然后将第二极片4水平放置到第一极片1表面的第一隔膜2上，第一极片1进行折叠，使折叠后的上下两层第一隔膜2形成第一插接空间21，此时，第二极片4与第一插接空间21内的两层第一隔膜2相贴合，紧接着，在进行下一次折叠前，第二隔膜3位于第一极片1上表面，此时，将第二极片4水平放置到第一极片1表面的第二隔膜3上，第一极片1进行折叠时，其折叠方向和前一次折叠方向相反，折叠后的上下两层第二隔膜3形成第二插接空间31，此时，第二极片4与第二插接空间31内的两层第二隔膜3相贴合，由此循环折叠，依次叠放第二极片4，即可完成整个电芯的制作。

在本实施例中，第二极片4朝向第一极耳11的一端设置有第二极耳41，在水平叠放第二极片4时，是第二极耳41和第一极耳11位于电芯单元S的同一端，同时，第二极耳41在设置时是位于电芯单元S宽度方向远离第一极耳11的一侧，在第二极片4叠放时，保证第二极片4上下对齐，即可实现多个第二极耳41在电芯单元S厚度方向上下对齐。

相对于卷绕式电芯结构而言，本实施例的电芯制作过程采用连续长极片循环折叠加短极片叠放方式，可以保证连续长极片上的多个极耳及短极片上的多个极耳在电芯厚度方向相互对齐，提高电芯生产的合格率。

作为一些较佳实施方式，第一隔膜2及第二隔膜3的面积相同，且均大于第一极片1的面积，由此设置，可以避免第一极片1与第二极片4边缘处延伸出隔膜而发生短路。

作为一些较佳实施方式，第一隔膜2与第二隔膜3在第一极片1的初始端及末端均相互连接。可以避免第一极片1和相邻的第二极片4之间发生短路；具体而言，第一极片1的初始端的第一隔膜2和第二隔膜3可以是一体化，在初始状态下，第一隔膜2和第二隔膜3为一条连续的隔膜，其长度为第一极片1长度的两倍，由此可以将第一极片1包裹住，当然，第一极片1的初始端的第一隔膜2和第二隔膜3初始时是断开的，在后续工序中，使用绝缘胶带将二者进行粘接，在本实施例中，第一极片1的末端的第一隔膜2和第二隔膜3在后续工序中，也是通过绝缘胶带进行粘接。

在本实施例中，第一插接空间21和第二插接空间31均呈U型设置，包括相互平行的贴合面210及与两个贴合面210相连接的折弯面220，第二极片4的两面分别与贴合面210相贴合，且第二极片4的面积不大于贴合面210的面积。由此设置，可以避免第二极片4因尺寸过大，水平延伸出隔膜，由与第一极片1发生短路的风险，同时也可以避免因第二极片4水平延伸出第一插接空间21和第二插接空间31，导致第二极片4上的涂层外露，造成导电材料的浪费。在本实施例中，第二极片4的宽度方向一端与折弯面220相抵持。

在本实施例中，电芯单元S外表面包裹有保护膜(图中未示出)，由此设置，可以使制作完成的电芯形成整体，避免折叠制成的电芯单元S发生散开风险，同时方便入壳。

本实施例还公开了一种锂电池，包括上述实施例公开的裸电芯，还包括外壳，裸电芯设置在外壳内，本实施例中的外壳优选为铝塑膜外壳。

以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种裸电芯，其包括第一极片(1)、第一隔膜(2)、第二隔膜(3)及第二极片(4)，其特征在于：

所述第一极片(1)长度方向一侧等间距设置有若干第一极耳(11)，所述第一隔膜(2)、第一极片(1)及第二隔膜(3)依次叠置并在竖直方向循环折叠形成扁平状电芯单元(S)，若干第一极耳(11)位于电芯单元(S)宽度方向一侧，且在电芯单元(S)厚度方向上下对齐；

所述第一隔膜(2)折叠形成有第一插接空间(21)，第二隔膜(3)折叠形成有第二插接空间(31)，所述第二极片(4)设置有若干个，第一插接空间(21)及第二插接空间(31)分别容纳一个所述第二极片(4)；

第二极片(4)朝向第一极耳(11)的一端设置有第二极耳(41)，且所述第二极耳(41)位于电芯单元(S)宽度方向远离第一极耳(11)的一侧，若干第二极耳(41)在电芯单元(S)厚度方向上下对齐。

2.如权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述第一隔膜(2)及第二隔膜(3)的面积相同，且均大于第一极片(1)的面积。

3.如权利要求2所述的裸电芯，其特征在于：第一隔膜(2)与第二隔膜(3)在所述第一极片(1)的初始端及末端均相互连接。

4.如权利要求2所述的裸电芯，其特征在于：所述第一插接空间(21)和第二插接空间(31)均呈U型设置，包括相互平行的贴合面(210)及与两个贴合面(210)相连接的折弯面(220)，所述第二极片(4)的两面分别与贴合面(210)相贴合，且第二极片(4)的面积不大于贴合面(210)的面积。

5.如权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：第一极耳(11)在第一极片(1)上模切成型，或第一极耳(11)与第一极片(1)焊接；第二极耳(41)在第二极片(4)上模切成型，或第二极耳(41)与第二极片(4)焊接。

6.如权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述电芯单元(S)外表面包裹有保护膜。

7.一种锂电池，包括如权利要求1-6任一项所述的裸电芯，其特征在于，还包括外壳，所述裸电芯设置在外壳内。

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