WO2019183865A1

WO2019183865A1 - 一种电池电芯及其制备方法、电池、电子设备

Info

Publication number: WO2019183865A1
Application number: PCT/CN2018/080988
Authority: WO
Inventors: 余玉英
Original assignee: 深圳前海优容科技有限公司
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-03

Abstract

本发明公开了一种电池电芯及其制备方法、电池、电子设备，电池电芯由正极片、隔膜和负极片叠加而成，隔膜一体成形于正极片和/或负极片的至少一侧，用于隔离正极片和负极片。本发明通过将隔膜一体成形于正极片和/或负极片的至少一侧，能够减少正极片、隔膜和负极片的对齐次数，简化电池的制备过程。

Description

一种电池电芯及其制备方法、电池、电子设备

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池电芯及其制备方法、电池、电子设备。

【背景技术】

随着手机、笔记本电脑、数码相机等小型电子产品和电动汽车、电动工具等能源动力产品的发展，电池的应用也越来越广泛。现有的电池中，通常包括层叠设置的正极片、隔膜、负极片。在制备过程中，通常需要先将正极片、隔膜和负极片切割成小块，再依次层叠设置。

本申请的发明人在长期的研发中发现，电池中负极片的长度和宽度分别大于正极片的长度和宽度，隔膜的长度和宽度又分别大于负极片的长度和宽度，而隔膜与正极片、负极片需要分别堆叠，使得正极片、隔膜和负极片堆叠过程都需要采用不同的夹具，对齐精度要求高，对齐次数多，堆叠过程复杂。

【发明内容】

本发明提供一种电池电芯及其制备方法、电池、电子设备，以解决现有技术中隔膜与正极片、负极片分别堆叠，对齐精度要求高，对齐次数多，堆叠过程复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种电池电芯，所述电池电芯由正极片、隔膜和负极片叠加而成，所述隔膜一体成形于所述正极片和/或所述负极片的至少一侧，用于隔离所述正极片和所述负极片。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种电池，所述电池包括上述的电池电芯。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种电池电芯的制备方法，包括：

提供正极片、负极片和隔膜，其中所述隔膜一体成形于所述正极片和/或所述负极片的至少一侧，用于隔离所述正极片和所述负极片；

将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯，其中所述正极片和/或所述负极片的至少一侧的隔膜对应设置于所述正极片与所述负极片之间。

本发明通过将隔膜一体成形于正极片和/或负极片的至少一侧，能够减少正极片、隔膜和负极片的对齐次数，简化电池的制备过程。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，其中：

图1是本发明电池电芯一实施例的结构示意图；

图2是本发明电池电芯一实施例的结构分解示意图；

图3是本发明电池电芯一实施例中隔膜的结构示意图；

图4是本发明电池电芯一实施例的仰视结构示意图；

图5是本发明电池电芯另一实施例的结构分解示意图；

图6是本发明电池电芯另一实施例的结构示意图；

图7是本发明电池电芯另一实施例的结构分解示意图；

图8是本发明电池电芯另一实施例的结构示意图；

图9是本发明电池电芯另一实施例的结构示意图；

图10是本发明电池电芯另一实施例的结构分解示意图；

图11是本发明电池电芯另一实施例的结构分解示意图；

图12是本发明电池电芯另一实施例的结构分解示意图；

图13是本发明电池电芯的制备方法一实施例的流程示意图；

图14是本发明电池电芯的制备方法一实施例的流程示意图；

图15是本发明电池电芯的制备方法另一实施例的流程示意图；

图16是本发明电池实施例的结构示意图；

图17是本发明电子设备实施例的结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，均属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明电池电芯一实施例中，电池电芯由正极片102、隔膜1022和负极片104叠加而成，其中，隔膜1022一体成形于正极片102和/或负极片104的至少一侧，用于隔离正极片102和负极片104。其中，隔膜的长度和/或宽度大于等于负极片104的长度和/或宽度。

参见图1至图4，在本实施例中，隔膜1022一体成形于正极片102上靠近负极片104的一侧，以隔离正极片102和负极片104。负极片104的长度和宽度分别大于正极片102的长度d1和宽度d2，隔膜1022的长度d3和宽度d4分别大于负极片104的长度和宽度，以避免正极片102与负极片104直接接触造成短路。电池装配时，负极片104与正极片102对齐设置，不需要再对齐隔膜1022，在一装配实施例中，隔膜是半透明的，可以通过光线的照射显示出正极片的轮廓阴影，便于负极片104与正极片102对齐。在本实施例中，可以通过在隔膜1022一体成形于正极片102上时即将隔膜1022与正极片102对齐，以使得负极片104与正极片102对齐时，即与隔膜1022对齐。或者，负极片104与一体成形于正极片102上的隔膜1022对齐设置，不需要再对齐正极片102。

在其他实施例中，隔膜还可以一体成形于负极片104靠近正极片102的一侧，以隔绝正极片102和负极片104。正极片102与负极片104对齐设置，或正极片102与一体成形于负极片104上的隔膜1022对齐设置。

参见图3，在本实施例中，隔膜1022包括依次层叠设置的第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c，其中，第一连接层1022a和第二连接层1022c都可以为PVDF（Polyvinylidene Fluoride，聚偏氟乙烯）、PMMA (Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等材料制成，与正极片102和负极片104的结合性良好；绝缘层1022b可以为氧化物颗粒直径小于50nm的氧化物陶瓷材料制成，例如氧化镁、氧化锆、氧化铝、勃姆石、氧化钙等，氧化物陶瓷材料的耐热性良好，不易因正负极片发热而改变其物理、化学特性。

在其他实施例中，隔膜1022还可以为单层绝缘层，例如氧化镁、氧化锆、氧化铝、勃姆石、氧化钙等。

本发明实施例通过将隔膜一体成形于正极片或负极片的一侧，能够减少正极片、隔膜和负极片的对齐次数，简化电池的制备过程。

参见图5，本发明电池电芯另一实施例包括正极片102、负极片104和隔膜，其中，负极片104设置于正极片102上；隔膜分别一体成形于正极片102上靠近负极片104的一侧，和负极片104上靠近正极片102的一侧，用于隔离正极片102和负极片104。其中，负极片104的长度和宽度分别大于正极片102的长度和宽度，正极片102上的隔膜1022的长度和宽度分别大于正极片102的长度和宽度，负极片104上的隔膜1042的长度和宽度分别大于负极片104的长度和宽度。电池装配时，负极片104与正极片102对齐设置，不需要再对齐隔膜1022；或负极片104与一体成形于正极片102上的隔膜1022对齐设置，不需要再对齐正极片102；或负极片104上的隔膜1042与正极片102上的隔膜1022对齐设置。

参见图3，在本实施例中，正极片102上的隔膜1022包括依次层叠设置的第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c，负极片104上的隔膜1042与正极片102上的隔膜1022结构相同，其中，正极片102上的隔膜1022的第二连接层1022c与负极片104上的隔膜1042的第二连接层（图中未示出）的结合性良好，使得正极片102与负极片104结合紧密。

本发明实施例通过将隔膜分别一体成形于正极片和负极片相对的一侧，不仅能够减少正极片、隔膜和负极片的对齐次数，简化电池的制备过程。

参见图6和图7，本发明电池电芯另一实施例包括正极片202、负极片204和隔膜2022，其中，负极片204设置于正极片202上；隔膜2022一体成形于正极片上202靠近负极片204的一侧，用于隔离正极片202和负极片204。其中，隔膜2022的长度和宽度、正极片202的长度和宽度分别与的负极片204的长度和宽度都相等。电池装配时，负极片204与一体成形于正极片202上的隔膜2022对齐设置，不需要再对齐正极片202，并且由于隔膜2022的长度和宽度与负极片204的长度和宽度都相等，使得隔膜2022与负极片204的对齐装配更简单。

在本实施例中，隔膜2022可以为单层绝缘层，也可以包括依次层叠设置的第一连接层、绝缘层和第二连接层，以使得隔膜2022在隔离正极片202和负极片204的同时，与正极片202和负极片204的结合紧密。

参见图8，本发明电池电芯另一实施例包括正极片202、负极片204和隔膜，其中，负极片204设置于正极片202上；隔膜分别一体成形于正极片202上靠近负极片204的一侧，和负极板204上靠近正极片202的一侧，用于隔离正极片202和负极片204。其中，正极片202上的隔膜2022的长度和宽度分别与正极片202的长度和宽度相等，负极片204上的隔膜2042的长度和宽度分别与的负极片204的长度和宽度都相等，隔膜2022和隔膜2042的长度和宽度分别相等。电池装配时，负极片204上的隔膜2042与正极片202上的隔膜2022对齐设置，并且由于正极片202上的隔膜2022的长度和宽度与负极片204上的隔膜2042的长度和宽度都相等，使得对齐装配更简单。

本发明实施例通过将隔膜一体成形于正极片和/或负极片的一侧，能够减少正极片、隔膜和负极片的对齐次数，简化电池的制备过程。

本发明电池电芯另一实施例包括多片正极片、多片负极片和多片隔膜，电池电芯表面部分的正极片靠近负极片的一侧一体成形有隔膜，电池电芯中间部分包括两侧一体成形有隔膜的正极片。

参见图9和图10，电池电芯包括依次层叠设置的第一正极片302、第一负极片3042、第二正极片306、第二负极片3044、隔膜；其中，电池电芯表面部分的第一正极片302靠近第一负极片3042的一侧一体成形有隔膜3022，电池电芯中间部分的正极片，即第二正极片306的两侧一体成形有隔膜3062、3064，用于分别隔离正极片和负极片，在本实施例中，电池电芯中间部分的正极片只有一片，在其他实施例中，中间部分的正极片的数量可以为两片以上，当中间部分的正极片数量为两片以上时，中间部分的正极片可以有部分只在正极片的其中一侧一体成形有隔膜，另一侧的隔膜则一体成形于负极片上。其中，第一正极片302的隔膜3022，第二正极片306的隔膜3062、3064的长度和宽度大于第一负极片3042、第二负极片3044的长度和宽度，以避免正极片与负极片直接接触造成短路。电池装配时，负极片与正极片对齐设置，在一装配实施例中，隔膜是半透明的，可以通过光线的照射显示出正极片的轮廓阴影，便于负极片304与正极片302对齐；或负极片与一体成形于正极片上的隔膜对齐设置。

本发明电池电芯另一实施例包括多片正极片、多片负极片和多片隔膜，电池电芯表面部分的负极片靠近正极片的一侧一体成形有隔膜，电池电芯中间部分包括两侧一体成形有隔膜的负极片。

参见图11，电池电芯包括依次层叠设置的第一负极片402、第一正极片4042、第二负极片406、第二正极片4044、隔膜；其中，电池电芯表面部分的第一负极片402靠近第一正极片4042的一侧一体成形有隔膜4022，电池电芯中间部分的负极片，即第二负极片406的两侧一体成形有隔膜4062、4064，用于分别隔离正极片和负极片，在本实施例中，电池电芯中间部分的负极片只有一片，在其他实施例中，中间部分的负极片的数量可以为两片以上，当中间部分的负极片数量为两片以上时，中间部分的负极片可以有部分只在负极片的其中一侧一体成形有隔膜，另一侧的隔膜则一体成形于正极片上。电池装配时，正极片与负极片对齐设置，在一装配实施例中，隔膜是半透明的，可以通过光线的照射显示出负极片的轮廓阴影，便于负极片与正极片对齐；或正极片与一体成形于负极片上的隔膜对齐设置。

参见图12，电池电芯包括依次层叠设置的第一正极片502、第一负极片504、第二正极片506、第二负极片508、隔膜；其中，第一负极片504、第二正极片506和第二负极片508靠近第一正极片502的一侧一体成形有隔膜5042、5062和5082，用于与下侧的极片隔离，电池电芯表面部分的第一正极片502不设隔膜。电池装配时，正极片、负极片分别对齐设置，在一装配实施例中，隔膜是半透明的，可以通过光线的照射显示出正极片的轮廓阴影，便于负极片与正极片对齐或通过光线的照射显示出负极片的轮廓阴影，便于正极片与负极片对齐；或正/负极片与一体成形于负/正极片上的隔膜对齐设置。

在其他实施例中，还可以为正极片、隔膜与负极片的长度和宽度分别都相等。由于正极片、隔膜与负极片的长度和宽度都相等，使得正极片、负极片的对齐装配更简单。

本发明实施例通过将隔膜一体成形于正极片和/或负极片的至少一侧，能够减少正极片、隔膜和负极片的对齐次数，简化电池的制备过程。

参见图1、图3、图13和图14，本发明电池电芯的制备方法一实施例包括：

S801、提供正极片102、负极片104和隔膜1022，其中隔膜一体成形于正极片102和/或负极片104的至少一侧，用于隔离正极片102和负极片104；

S802、将正极片102、隔膜1022和负极片104层叠形成电池电芯，其中正极片102和/或负极片104的至少一侧的隔膜对应设置于正极片102与负极片104之间。

在提供正极片102、负极片104和隔膜1022之前，还包括：在正极片102和/或负极片104的至少一侧一体化制备隔膜。

在本实施例中，在正极片102和/或负极片104的至少一侧一体化制备隔膜1022具体包括：

S8011、提供第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c；

S8012、将第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c依次层叠复合，制成隔膜1022；

在本实施例中，第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c可以直接复合，或通过工业胶水等进行复合。

S8013、将隔膜1022复合至正极片102和/或负极片104的至少一侧。

在本实施例中，第一连接层1022a和第二连接层1022c都可以为PVDF、PMMA等材料制成，与正极片102和负极片104的结合性良好，第一连接层1022a、第二连接层1022c可以分别与正极片102、负极片104复合。绝缘层1022b可以为氧化物颗粒直径小于50nm的氧化物陶瓷材料制成，例如氧化镁、氧化锆、氧化铝、勃姆石、氧化钙等，氧化物陶瓷材料的耐热性良好，不易因正负极片发热而改变其物理、化学特性。

在本实施例中，隔膜1022一体成形于正极片102的至少一侧，将正极片102、隔膜1022和负极片104层叠形成电池电芯的过程中，负极片104可以直接复合至隔膜1022的第二连接层1022c。负极片104与第二连接层1022c复合时，负极片104与正极片102对齐，将正极片102、隔膜1022和负极片104层叠形成电池电芯，例如将负极片104的中心与正极片102的中心（即第二连接层1022c的中心）对齐，无需再与隔膜1022进行对齐；或将负极片104与一体成形于正极片102上的隔膜对齐，将正极片102、隔膜1022和负极片104层叠形成电池电芯，例如将负极片104的中心与隔膜1022的中心对齐，无需再与正极片102对齐，即可以完成电池的堆叠。

在其他实施例中，隔膜一体成形于负极片的至少一侧，将正极片、隔膜和负极片层叠形成电池电芯的过程中，正极片102与负极片104对齐，或正极片与一体成形于正极片102上的隔膜对齐，将正极片102、隔膜1022和负极片104层叠形成电池电芯。

在其他实施例中，隔膜一体成形于正极片和负极片的至少一侧，将正极片、隔膜和负极片层叠形成电池电芯的过程中，负极片上的隔膜和正极片上的隔膜对齐，将正极片、隔膜和负极片层叠形成电池电芯。

在本实施例中，负极片104的宽度大于正极片102的宽度。

在其他实施例中，负极片104的长度和宽度都可以等于正极片102的长度和宽度，以使得正极片102和负极片104在堆叠过程中可以使用同一种夹具，并且易于对齐，使得电池装配过程很简单。

参见图1、图3和图15，本发明电池电芯的制备方法另一实施例包括：

S901、提供正极片102、负极片104和隔膜1022，其中隔膜一体成形于正极片102和/或负极片104的至少一侧，用于隔离正极片102和负极片104；

S902、将正极片102、隔膜1022和负极片104层叠形成电池电芯。

具体的，包括：S900、在正极片102和/或负极片104的至少一侧依次涂布第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c，以形成隔膜；

在本实施例中，可以在正极片102上涂布1μm（微米）的PVDF作为第一连接层1022a，在第一连接层1022a上涂布1μm的氧化镁作为绝缘层1022b，在绝缘层1022b上涂布1μm的PVDF作为第二连接层。

在其他实施例中，第一连接层1022a、绝缘层1022b和第二连接层1022c的厚度还可以为0.8μm、1.2μm或1.5μm等。第一连接层1022a和第二连接层1022c还可以为PMMA，绝缘层1022b还可以为氧化锆、氧化铝、勃姆石、氧化钙等。

参见图16，本发明电池200实施例包括电池电芯2002，具体的，电芯的结构参见上述电池电芯实施例，在此不再赘述。

参见图17，本发明电子设备300一实施例包括电池3002，具体的，电池2002的结构参见上述电池实施例，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

一种电池电芯，所述电池芯片由正极片、隔膜和负极片叠加而成，其特征在于，所述隔膜一体成形于所述正极片和/或所述负极片的至少一侧，用于隔离所述正极片和所述负极片。
根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，包括多片正极片、多片负极片和多片隔膜，所述电池电芯表面部分的正极片靠近负极片的一侧一体成形有隔膜，所述电池电芯中间部分包括两侧一体成形有隔膜的正极片。
根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，包括多片正极片、多片负极片和多片隔膜，所述电池电芯的表面部分的负极片靠近正极片的一侧一体成形有隔膜，所述电池电芯中间部分包括两侧一体成形有隔膜的负极片。
根据权利要求1-3任一所述的电池电芯，其特征在于，

所述隔膜一体成形于所述正极片的至少一侧，所述负极片与所述正极片对齐设置或所述负极片与一体成形于所述正极片上的所述隔膜对齐设置。
根据权利要求1-3任一所述的电池电芯，其特征在于，

所述隔膜一体成形于所述负极片的至少一侧，所述正极片与所述负极片对齐设置或所述正极片与一体成形于所述负极片上的所述隔膜对齐设置。
根据权利要求1-3任一所述的电池电芯，其特征在于，

所述隔膜一体成形于所述正极片和所述负极片的至少一侧，所述负极片上的隔膜和所述正极片上的隔膜对齐设置。
根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，

所述隔膜为单层绝缘层。
根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，所述隔膜包括：

第一连接层；

绝缘层，设置于所述第一连接层上；

第二连接层，设置于所述绝缘层上。
根据权利要求7或8所述的电池电芯，其特征在于，

所述绝缘层为氧化物陶瓷。
根据权利要求9所述的电池电芯，其特征在于，

所述氧化物陶瓷的氧化物颗粒直径小于50nm。
根据权利要求8所述的电池电芯，其特征在于，

所述第一连接层和所述第二连接层为PVDF或PMMA。
一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-11任一所述电池电芯。
一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求12所述的电池。
一种电池电芯的制备方法，其特征在于，包括：

提供正极片、负极片和隔膜，其中所述隔膜一体成形于所述正极片和/或所述负极片的至少一侧，用于隔离所述正极片和所述负极片；

将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯，其中所述正极片和/或所述负极片的至少一侧的隔膜对应设置于所述正极片与所述负极片之间。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述提供正极片、负极片和隔膜之前，所述方法包括：

在所述正极片和/或所述负极片的至少一侧一体化制备隔膜；
根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述在所述正极片和/或所述负极片的至少一侧一体化制备隔膜具体包括：

提供第一连接层、绝缘层和第二连接层；

将所述第一连接层、绝缘层和第二连接层依次层叠复合，制成隔膜；

将所述隔膜复合至正极片和/或负极片的至少一侧。
根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述在所述正极片和/或所述负极片的至少一侧一体化制备隔膜的方法具体包括：

在所述正极片和/或负极片的至少一侧依次涂布第一连接层、绝缘层和第二连接层，以形成隔膜。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述隔膜一体成形于所述正极片的至少一侧，所述将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯包括：

将所述负极片与所述正极片对齐或将述负极片与一体成形于所述正极片上的所述隔膜对齐；

将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述隔膜一体成形于所述负极片的至少一侧，所述将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯包括：

将所述正极片与所述负极片对齐或将所述正极片与一体成形于所述正极片上的所述隔膜对齐；

将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述隔膜一体成形于所述正极片和所述负极片的至少一侧，所述将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电芯包括：

将所述负极片上的隔膜和所述正极片上的隔膜对齐；

将所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠形成所述电池电芯。