CN219393455U - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锂离子电池，属于电化学储能装置技术领域。包括依次层叠的正极片、隔膜及负极片，所述正极片朝向所述负极片的一侧具有凸出的第一涂覆层，所述负极片靠近所述正极片的一侧具有凸出的第二涂覆层，所述隔膜朝向所述正极片的一侧设置有用于容纳第一涂覆层的第一凹入区域，所述隔膜朝向所述负极片的一侧设置有容纳第二涂覆层的第二凹入区域，沿隔膜的厚度方向，所述第二凹入区域的深度大于或小于所述第一凹入区域的深度。本实用新型能够使正极片及负极片上的削薄区域能够与隔膜良好贴合，增加隔膜与正极片与负极片之间的贴合度，避免因极片与隔膜之间贴合不良而导致的析锂现象，延长电池寿命。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本实用新型属于电化学储能装置技术领域，特别是涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有便携、能量转化效率高等特点而成为了目前应用最为广泛的电化学储能装置。根据封装形式来区分，锂离子电池可以分为软包、方壳和圆柱电池。根据电池内部裸电芯的成型工艺来区分，锂离子电池又可以分为卷绕型和叠片型。受限于封装形式，圆柱电池仅可采用卷绕工艺，而软包和方壳电池既可以采用卷绕工艺，也可以采用叠片工艺。采用叠片工艺时，锂电池中包括层叠的极片及隔膜。极片分别为正极片及负极片，隔膜设置在正极片与负极片之间。极片通常包括箔片及设置在箔片两侧的涂覆层，涂覆层通常采用涂覆工艺涂覆在箔片上。在实际生产中，由于流体的力学特性，极片上靠近极耳的区域内的浆料容易涂覆过厚，使极片上靠近极耳的区域内的涂覆层容易过厚，导致锂电池后续质量问题。

为了规避这一现象，目前通常对极片靠近极耳位置的厚度进行削薄，使削薄区域内的极片的厚度小于箔片中间区域的厚度。同时，极片在涂布时，削薄区域内的涂覆厚度也一般比中间区域小5μm～20μm。在锂电池中，由于削薄区域的存在，极片上靠近极耳的区域与隔膜接触的紧密程度均低于中间大面区域。同时，由于正极片及负极片上涂覆层的厚度不同，存在隔膜与正极片或负极片贴合不良的情况。相较于未削薄的区域，削薄区域由于隔膜与极片之间贴合度不良，贴合不良区域内对应的电解液流失速度较大，容易发生局部贫液现象，使得锂离子传输阻抗增大，在长期循环过程中容易发生析锂现象，影响电池使用寿命。针对这一问题，有的方案通过提高极片涂覆层的厚度，以降低析锂现象的发生，但这会引起电池总厚度的增加，使得电池体积变大，降低电池的体积能量密度；有的方案通过增加负极片的面积或者缩小正极片面积，使得正极片避开负极片的削薄区域，但是这会降低正极片的有效工作面积，同样降低电池的体积能量密度。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池，用于解决现有技术中正极片、负极片与隔膜贴合度差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种锂离子电池，包括依次层叠的正极片、隔膜及负极片，所述正极片朝向所述负极片的一侧具有凸出的第一涂覆层，所述负极片靠近所述正极片的一侧具有凸出的第二涂覆层，所述隔膜朝向所述正极片的一侧设置有用于容纳第一涂覆层的第一凹入区域，所述隔膜朝向所述负极片的一侧设置有容纳第二涂覆层的第二凹入区域，沿所述隔膜的厚度方向，所述第二凹入区域的深度大于或小于所述第一凹入区域的深度。

可选地，所述隔膜的两侧分别设置有增厚部，所述隔膜一侧的增厚部的厚度大于所述隔膜另一侧的增厚部的厚度，所述隔膜一侧上的增厚部之间形成所述第一凹入区域，所述隔膜另一侧上的增厚部之间形成所述第二凹入区域。

可选地，所述隔膜为基膜，所述基膜形成所述增厚部。

可选地，所述隔膜包括基膜和分别设置于所述基膜两侧的胶层，所述胶层形成所述增厚部。

可选地，所述隔膜包括基膜和分别设置于所述基膜两侧的陶瓷层，所述陶瓷层形成所述增厚部。

可选地，所述隔膜包括基膜和设置于所述基膜两侧的陶瓷层，所述陶瓷层的外侧设置有胶层，所述胶层形成所述增厚部。

可选地，所述第二凹入区域的深度大于所述第一凹入区域的深度。

可选地，所述正极片包括箔片，所述第一涂覆层分别设置在所述箔片的两侧。

可选地，所述负极片包括箔片，所述第二涂覆层分别设置在所述箔片的两侧。

可选地，所述正极片、所述负极片及所述隔膜各为多个，所述正极片及所述负极片依次交替层叠，各个所述隔膜分别设置在相邻的所述正极片与所述负极片之间。

如上所述，本实用新型的一种锂离子电池，具有以下有益效果：由于隔膜的两侧分别设置有用于容纳正极片上第一涂覆层的第一凹入区域及用于容纳负极片上第二涂覆层的第二凹入区域，因此当隔膜与正极片及负极片分别贴合时，第一涂覆层及第二涂覆层能够分别容纳在第一凹入区域及第二凹入区域内，使正极片及负极片上的削薄区域能够与隔膜良好贴合，从而使正极片及负极片与隔膜之间良好贴合，增加隔膜与正极片与负极片之间的贴合度。同时，第一凹入区域的深度与第二凹入区域的深度不同，使得隔膜能够分别匹配正极片及负极片，进一步提升隔膜与负极片及正极片的贴合程度，避免因极片与隔膜之间贴合不良而导致的析锂现象，延长电池寿命。第一涂覆层及第二涂覆层分别容纳在第一凹入区域及第二凹入区域中，不会增加电池的总厚度，避免降低电池的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电池的剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例中隔膜的剖面结构示意图其一；

图3为本实用新型实施例中正极片的剖面结构示意图；

图4为本实用新型实施例中负极片的剖面结构示意图；

图5为本实用新型实施例中隔膜的剖面结构示意图其二；

图6为本实用新型实施例中隔膜的剖面结构示意图其三；

图7为本实用新型实施例中隔膜的剖面结构示意图其四。

附图标记说明：负极片1、正极片2、隔膜3、第一凹入区域4、第二凹入区域5、增厚部6、箔片7、第一涂覆层8、第二涂覆层9、胶层10、陶瓷层11、基膜12。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1至图7。本实施例提供一种锂离子电池，包括依次层叠的正极片2、隔膜3及负极片1，正极片2朝向负极片1的一侧具有凸出的第一涂覆层8，负极片1靠近正极片2的一侧具有凸出的第二涂覆层9，隔膜3朝向正极片2的一侧设置有用于容纳第一涂覆层8的第一凹入区域4，隔膜3朝向负极片1的一侧设置有容纳第二涂覆层9的第二凹入区域5，沿隔膜3的厚度方向，第二凹入区域5的深度大于或小于第一凹入区域4的深度。

正极片2边缘的位置，也即靠近正极片2极耳的位置为削薄区域，中部为厚度较大的第一涂覆层8，因此第一涂覆层8相较于削薄区域向外凸出。相同的，负极片1边缘的位置，也即靠近负极片1的极耳的位置为削薄区域，中部为厚度较大的第二涂覆层9，因此第二涂覆层9相较于削薄区域向外凸出。

当隔膜3与正极片2及负极片1分别贴合时，隔膜3的第一凹入区域4及第二凹入区域5分别容纳正极片2的第一涂覆层8及负极片1的第二涂覆层9，使正极片2及负极片1上的削薄区域能够与隔膜3良好贴合，从而使正极片2及负极片1与隔膜3之间良好贴合，增加隔膜3与正极片2与负极片1之间的贴合度。

同时，第一凹入区域4的深度与第二凹入区域5的深度不同，使得隔膜3能够分别匹配正极片2及负极片1，进一步提升隔膜3与负极片1及正极片2的贴合程度，避免因极片与隔膜3之间贴合不良而导致的负极片上析锂的现象。同时，第一凹凸区域4及第二凹入区域5能够分别容纳正极片2的第一涂覆层8及负极片1的第二涂覆层9，对正极片2及负极片1分别限位，能够避免极片之间的错位现象，延长电池寿命。第一涂覆层8及第二涂覆层9分别容纳在第一凹入区域4及第二凹入区域5中，不会增加电池的总厚度，避免降低电池的能量密度。

具体的，如图3及图4所示，正极片2包括箔片7及设置在箔片7两侧的第一涂覆层8。负极片1包括箔片7及设置在箔片7两侧的第二涂覆层9。本实施例中，正极片2的第一涂覆层8由边缘向中间，其厚度逐渐增加，因此隔膜3上的第一凹入区域4的厚度由边缘向中间其厚度逐渐减小。同样的，负极片1的第二涂覆层9由边缘向中间，其厚度逐渐增加，因此隔膜3上的第二凹入区域5的厚度由边缘向中间其厚度逐渐减小。具体的，本实施例中正极片2为三元正极片，负极片1为石墨负极片。在实际情况下，正极片2的第一涂覆层8厚度通常要小于负极片1上第二涂覆层9的厚度，因此，本实施例中，隔膜3上第一凹入区域4的深度小于第二凹入区域5的深度。第一凹入区域4及第二凹入区域5的深度可以分别根据正极片2上第一涂覆层8及负极片1上第二涂覆层9的实际厚度进行选择。

具体的，隔膜3的两侧分别设置有增厚部6，隔膜3一侧上增厚部6的厚度大于隔膜3另一侧上增厚部6的厚度，隔膜3一侧上的增厚部6之间形成第一凹入区域4，隔膜3另一侧上的增厚部6之间形成第二凹入区域5。本实施例中，隔膜3上第二凹入区域5所在一侧上增厚部6的厚度大于隔膜3上第一凹入区域4所在一侧上增厚部6的厚度。

本实施例中，隔膜3上分别在对应于正极片2的削薄区域以及负极片1的削薄区域设置增厚部6，增厚部6分别形成第一凹入区域4及第二凹入区域5，用于分别容纳第一涂覆层8及第二涂覆层9。从而使隔膜3分别与正极片2及负极片1贴合时，增加隔膜3与正极片2及负极片1之间的贴合度。

隔膜3可以由单一材质组成，也可以由多种材料层叠组成。在实际情况下，隔膜3的结构及组成可以根据不同的情况进行合理选择。具体的，如图2所示，在一些实施例中，隔膜3可以为基膜12，基膜12形成增厚部6，增厚部6分别形成第一凹入区域4及第二凹入区域5。如图5所示，在另一些实施例中，隔膜3包括基膜12和分别设置于基膜12两侧的胶层10，隔膜3为基膜12加胶层10的结构。胶层10形成增厚部6，增厚部6分别形成第一凹入区域4及第二凹入区域5。具体的，基膜12厚度为7μm。在基膜12的一侧上，胶层10对应于隔膜3的中间位置，其厚度为1μm，胶层10对应于隔膜3的边缘位置的厚度，也即增厚部6的平均厚度为13μm。

如图6所示，在另一些实施例中，隔膜3包括基膜12和设置于基膜12两侧的陶瓷层11，陶瓷层11形成增厚部6。具体的，基膜12厚度为7μm，在基膜12的一侧上，陶瓷层11对应于隔膜3的中间位置，其厚度为1μm，陶瓷层11对应于隔膜3的边缘位置的厚度，也即增厚部6的平均厚度为13μm。

如图7所示，在一些实施例中，隔膜3包括基膜12和设置于基膜12两侧的陶瓷层11。陶瓷层11靠近基膜12的一侧为内侧，陶瓷层11的另一侧为外侧，陶瓷层11的外侧上设置有胶层10。胶层10位于隔膜3的最外层，陶瓷层11位于基膜12与胶层10之间，胶层10形成增厚部6。具体的，本实施例中基膜12厚度为7μm，陶瓷层11厚度均一，为2μm。在基膜12的一侧上，胶层10对应于隔膜3的中间位置，其厚度为1μm，陶瓷层11对应于隔膜3的边缘位置的厚度，也即增厚部6的平均厚度为13μm。

如图1所示，正极片2、负极片1及隔膜3各为多个，正极片2及负极片1依次交替层叠，各个隔膜3分别设置在相邻的正极片2与负极片1之间。

对电池进行循环性能测试时，首先将电池置于45℃高低温箱，待电池表面温度达到45±2℃后开始1C恒流充电，充电至上限电压后转至恒压充电，当电流减小至0.05C时停止充电。静置10min，然后开始1C恒流放电，当电压减小至下限电压时停止放电，静置10min。循环上述步骤，直至电池容量保持率衰减到80％。

综上所述，本实施例提供的一种锂离子电池，由于隔膜3的两侧分别设置有用于容纳正极片2上第一涂覆层8的第一凹入区域4及用于容纳负极片1上第二涂覆层9的第二凹入区域5，因此当隔膜3与正极片2及负极片1分别贴合时，第一涂覆层8及第二涂覆层9能够分别容纳在第一凹入区域4及第二凹入区域5内，使正极片2及负极片1上的削薄区域能够与隔膜3良好贴合，从而使正极片2及负极片1与隔膜3之间良好贴合，增加隔膜3与正极片2与负极片1之间的贴合度。同时，第一凹入区域4的深度与第二凹入区域5的深度不同，使得隔膜3能够分别匹配正极片2及负极片1，进一步提升隔膜3与负极片1及正极片2的贴合紧密程度，提高削薄区域的电解液保液能力避免因极片与隔膜3之间贴合不良而导致的析锂现象，延后削薄区析锂的时间，进而延长电池寿命。第一涂覆层8及第二涂覆层9分别容纳在第一凹入区域4及第二凹入区域5中，不会增加电池的总厚度，避免降低电池的能量密度。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于：包括依次层叠的正极片、隔膜及负极片，所述正极片朝向所述负极片的一侧具有凸出的第一涂覆层，所述负极片靠近所述正极片的一侧具有凸出的第二涂覆层，所述隔膜朝向所述正极片的一侧设置有用于容纳第一涂覆层的第一凹入区域，所述隔膜朝向所述负极片的一侧设置有容纳第二涂覆层的第二凹入区域，沿所述隔膜的厚度方向，所述第二凹入区域的深度大于或小于所述第一凹入区域的深度。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述隔膜的两侧分别设置有增厚部，所述隔膜一侧的增厚部的厚度大于所述隔膜另一侧的增厚部的厚度，所述隔膜一侧上的增厚部之间形成所述第一凹入区域，所述隔膜另一侧上的增厚部之间形成所述第二凹入区域。

3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述隔膜为基膜，所述基膜形成所述增厚部。

4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述隔膜包括基膜和分别设置于所述基膜两侧的胶层，所述胶层形成所述增厚部。

5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述隔膜包括基膜和分别设置于所述基膜两侧的陶瓷层，所述陶瓷层形成所述增厚部。

6.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述隔膜包括基膜和设置于基膜两侧的陶瓷层，所述陶瓷层的外侧设置有胶层，所述胶层形成所述增厚部。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述第二凹入区域的深度大于所述第一凹入区域的深度。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极片包括箔片，所述第一涂覆层分别设置在所述箔片的两侧。

9.根据权利要求1～7任一项所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述负极片包括箔片，所述第二涂覆层分别设置在所述箔片的两侧。

10.根据权利要求1～7任一项所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极片、所述负极片及所述隔膜各为多个，所述正极片及所述负极片依次交替层叠，各个所述隔膜分别设置在相邻的所述正极片与所述负极片之间。