CN221447229U - 一种叠芯及锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠芯及锂电池，属于锂电池技术领域，叠芯，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极箔材和正极料层，所述正极箔材上设置有多个第一减重区，所述正极料层覆盖在正极箔材的双侧表面并填满所述第一减重区；所述负极极片包括负极箔材和负极料层，所述负极箔材上设置有多个第二减重区，所述负极料层覆盖在负极箔材的双侧表面并填满所述第二减重区。锂电池，包括壳体、盖板和上述的叠芯，所述壳体和盖板形成密闭空间，所述叠芯设置在密闭空间内，所述叠芯通过盖板与外部导通。本实用新型的第一减重区和第二减重区能够降低正极箔材和负极箔材的重量，从整体上大幅度降低叠芯的重量，提高电池能量密度。

Description

一种叠芯及锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体地说，涉及一种叠芯及锂电池。

背景技术

目前市场对车载动力型锂离子电池的性能要求越来越高，相关技术人员一直致力于提升和改变钾电池的能量密度、循环寿命和安全问题。在电动汽车领域，锂电池的能量密度影响汽车的续航里程，循环寿命则会影响到汽车的使用寿命和后续维护，而安全性能成为了高能量密度电池大规模应用于电动汽车的主要障碍。

随着新能源技术的持续进步，电池能量密度已经到了瓶颈阶段，目前动力电池市场上的大多数电池能量密度在180到250wh/kg不等，行业内的各大公司也在努力研究提升能量密度，通过各种手段，例如使用高镍材料、轻量化结构件以及减少箔材厚度等。

现有技术中对箔材进行结构优化的设计较为常见，例如公开号为CN103219524A的中国专利文献公开了一种叠片锂离子电池正极集流体箔片、正极极片及电池，在正极箔片本体上设置通孔，在正极箔片本体的平面及通孔内涂覆正极材料，虽然该方案能够提高正极极片的利用率，但是仅仅在正极箔片上设置通孔，对锂电池的能量密度提升有限。

实用新型内容

1.实用新型所要解决的技术问题

针对现有技术中仅在电池的正极箔片上设置通孔，对锂电池的能量密度提升有限的问题，本实用新型提出一种叠芯及锂电池，能够从整体上大幅度降低叠芯的重量，提高电池能量密度。

2.技术方案

为了实现上述目的，本实用新型提供一种叠芯，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极箔材和正极料层，所述正极箔材上设置有多个第一减重区，所述正极料层覆盖在正极箔材的双侧表面并填满所述第一减重区；所述负极极片包括负极箔材和负极料层，所述负极箔材上设置有多个第二减重区，所述负极料层覆盖在负极箔材的双侧表面并填满所述第二减重区。

进一步的，所述第一减重区和第二减重区均包括镂空结构或非镂空结构，所述非镂空结构的厚度为原箔材厚度的四分之一以上。

进一步的，所述非镂空结构设置在箔材的单面，或所述非镂空结构交错设置在箔材的双面。

进一步的，所述正极极片和负极极片通过隔膜隔离，多个所述正极极片、隔膜和负极极片依次交替堆叠并用胶带固定。

进一步的，所述正极极片包括正极极耳，所述负极极片包括负极极耳，所述正极极耳相对于负极极耳具有更大的圆角结构。

进一步的，所述第一减重区和第二减重区均包括蜂窝形、圆形、跑道形或蜂窝形、圆形和跑道形的组合。

本实用新型还提供一种锂电池，包括壳体、盖板和上述的叠芯，所述壳体和盖板形成密闭空间，所述叠芯设置在密闭空间内，所述叠芯通过盖板与外部导通。

进一步的，所述壳体的侧面向叠芯方向内凹。

进一步的，所述盖板包括正极盖板和负极盖板，所述负极盖板上设置有铜铝复合铆钉，所述铜铝复合铆钉与叠芯连接。

进一步的，所述铜铝复合铆钉的表面设置有镀锡层。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种叠芯，通过在正极箔材、负极箔材上分别设置第一减重区和第二减重区，能够降低正极箔材和负极箔材的重量，从整体上大幅度降低叠芯的重量，提高电池能量密度。正极料层和负极料层分别覆盖并填满第一减重区和第二减重区，进一步提高叠芯的容量。

(2)本实用新型的一种叠芯，镂空结构能够去除部分箔材的结构，非镂空结构的厚度较小，也同样可以减少箔材的重量。非镂空结构交错设置在箔材的双面，避免非镂空结构对位置重合使得箔材的非镂空结构处厚度过薄，有利于增强箔材的结构强度。第一减重区和第二减重区的形状设计多样，满足叠芯不同的过流要求，同时也可以适配不同黏度的浆料形成的正极或负极料层。

(3)本实用新型的一种锂电池，壳体和盖板为叠芯提供反应场所，同时起到保护叠芯的作用。壳体内凹设计可以增大壳体的侧面抗膨胀能力，使电池在使用过程中侧面不会出现凸包现象，提高铝壳的侧面强度。铜铝复合铆钉能够降低盖板重量，镀锡层可以避免复合铆钉发生氧化还原反应而被腐蚀。

附图说明

在附图中，尺寸和比例不代表实际产品的尺寸和比例。附图仅仅是说明性的，并且为了清楚起见，省略了某些非必要的元件或特征。

图1是本实用新型实施例的叠芯的堆叠状态结构示意图；

图2是本实用新型实施例的叠芯的分片状态结构示意图；

图3是本实用新型实施例的负极箔材及第二减重区的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的壳体的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、正极极片；101、第一减重区；102、正极极耳；2、负极极片；201、第二减重区；202、负极极耳；3、隔膜；4、胶带；5、壳体。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，其他方式同样落入本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

参照图1-图4，本实施例提供一种锂电池，包括壳体5、盖板和叠芯，壳体5和盖板形成密闭空间，叠芯设置在密闭空间内，叠芯通过盖板与外部导通。叠芯，包括正极极片1和负极极片2，正极极片1包括正极箔材和正极料层，正极箔材上设置有多个第一减重区101，正极料层覆盖在正极箔材的双侧表面并填满第一减重区101；负极极片2包括负极箔材和负极料层，负极箔材上设置有多个第二减重区201，负极料层覆盖在负极箔材的双侧表面并填满第二减重区201。第一减重区101和第二减重区201能够降低正极箔材和负极箔材的重量，从整体上大幅度降低叠芯的重量，提高电池能量密度。正极料层和负极料层分别覆盖并填满第一减重区101和第二减重区201，进一步提高叠芯的容量。

需要说明的是，第一减重区101和第二减重区201均包括镂空结构或非镂空结构，非镂空结构的厚度为原箔材厚度的四分之一以上。镂空结构能够去除部分箔材的结构，非镂空结构的厚度较小，也同样可以减少箔材的重量。非镂空结构可以设置在箔材的单面，非镂空结构也可以设置在箔材的双面，当非镂空结构设置在箔材的双面时需要交错设置，这样可以避免非镂空结构对位置重合使得箔材的非镂空结构处厚度过薄，有利于增强箔材的结构强度。第一减重区101和第二减重区201均包括蜂窝形、圆形、跑道形，或蜂窝形、圆形和跑道形的组合，形状设计多样，满足叠芯不同的过流要求，同时也可以适配不同黏度的浆料形成的正极料层或负极料层。需要说明的是，正极箔材采用铝箔，负极箔材采用铜箔。

本实施例中，如图2所示，正极极片1和负极极片2通过隔膜3隔离。隔膜3是一种多孔塑料薄膜，能够保证锂离子自由通过形成回路同时阻止两电极相互接触起到电子绝缘作用。多个正极极片1、隔膜3和负极极片2依次交替堆叠并用胶带4固定，胶带4能够使得叠芯的结构更加稳固。此外，正极极片1设置有正极极耳102，负极极片2设置有负极极耳202，正极极耳102和负极极耳202的边缘均通过倒圆角处理形成圆角结构，其中正极极耳102的边缘一侧的圆角结构相对于负极极耳202圆角结构更大。因为正极极片1在激光切割过程中，形成的正极极耳102的长度较长，正极极耳102容易翻折，采用更大的圆角设计可有效缓解这一不良现象，提高产品的良率。

本实施例中，如图4所示，壳体5主要是铝壳，铝壳壁厚设计非常薄，在0.1mm-1.0mm之间，可以采用常用的三种加工方式成型：挤压、冲压以及钣金折弯。其中，钣金折弯形式的铝壳焊缝要求设置在铝壳大面上，这样有利于提升铝壳强度以及外观。若将焊缝设置在侧面，那么铝壳侧面的内凹型造型将会影响焊接质量，同时不利于生产制造。

由于薄壁铝壳的强度较低，在电芯成组过程中，容易受到外力挤压导致侧面隆起，支撑强度较弱，形成成组外观不良。并且在电芯使用过程中，由于内部产气引起的内压也会导致壳体5的侧面隆起严重。本铝壳设计采用侧面预内凹形设计，向叠芯方向内凹，内凹区域的范围可以是壳体5的侧面中间局部内凹，也可以是侧面整面内凹，单侧面内凹，双侧面内凹等形式均有，均在本申请的范围内。内凹面的高度根据铝壳尺寸大小以及铝壳内圆角的尺寸来确定。

本实施例中，盖板包括正极盖板和负极盖板，负极盖板上设置有铜铝复合铆钉，铜铝复合铆钉与叠芯连接，铜铝复合铆钉的表面设置有镀锡层。铜铝复合铆钉能够降低盖板重量，镀锡层可以避免复合铆钉发生氧化还原反应而被腐蚀。镀锌层可以采用喷涂的方式覆盖到铜铝复合铆钉的表面，也可以采用其他的涂镀方式。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种叠芯，包括正极极片(1)和负极极片(2)，其特征在于，所述正极极片(1)包括正极箔材和正极料层，所述正极箔材上设置有多个第一减重区(101)，所述正极料层覆盖在正极箔材的双侧表面并填满所述第一减重区(101)；所述负极极片(2)包括负极箔材和负极料层，所述负极箔材上设置有多个第二减重区(201)，所述负极料层覆盖在负极箔材的双侧表面并填满所述第二减重区(201)。

2.根据权利要求1所述的一种叠芯，其特征在于，所述第一减重区(101)和第二减重区(201)均包括镂空结构或非镂空结构，所述非镂空结构的厚度为原箔材厚度的四分之一以上。

3.根据权利要求2所述的一种叠芯，其特征在于，所述非镂空结构设置在箔材的单面，或所述非镂空结构交错设置在箔材的双面。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种叠芯，其特征在于，所述正极极片(1)和负极极片(2)通过隔膜(3)隔离，多个所述正极极片(1)、隔膜(3)和负极极片(2)依次交替堆叠并用胶带(4)固定。

5.根据权利要求1所述的一种叠芯，其特征在于，所述正极极片(1)包括正极极耳(102)，所述负极极片(2)包括负极极耳(202)，所述正极极耳(102)相对于负极极耳(202)具有更大的圆角结构。

6.根据权利要求1所述的一种叠芯，其特征在于，所述第一减重区(101)和第二减重区(201)均包括蜂窝形、圆形、跑道形或蜂窝形、圆形和跑道形的组合。

7.一种锂电池，其特征在于，包括壳体(5)、盖板和权利要求1-6任意一项所述的叠芯，所述壳体(5)和盖板形成密闭空间，所述叠芯设置在密闭空间内，所述叠芯通过盖板与外部导通。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池，其特征在于，所述壳体(5)的侧面向叠芯方向内凹。

9.根据权利要求7所述的一种锂电池，其特征在于，所述盖板包括正极盖板和负极盖板，所述负极盖板上设置有铜铝复合铆钉，所述铜铝复合铆钉与叠芯连接。

10.根据权利要求9所述的一种锂电池，其特征在于，所述铜铝复合铆钉的表面设置有镀锡层。