CN111584920A - 异形电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种异形电池的制备方法，包括如下步骤：提供基片单元，基片单元包括叠层设置的正极片、负极片和隔膜，正极片和负极片之间设有隔膜，基片单元具有相互垂直的第一方向和第二方向。裁切基片单元，使得基片单元至少包括第一基片和第二基片，第一基片和第二基片沿第一方向排列，第一基片和第二基片在第二方向上的尺寸相异。及以第二方向为轴，将第二基片绕第一基片卷绕形成电芯。将第二基片绕第一基片卷绕，减小了电芯制备过程中的裁切次数，减小毛刺生成概率，从而减小了异形电池内部短路的风险。正极片和负极片在电芯的第一方向两端的侧面连续，提高空间利用率，保证了能量密度，增大电容量，实现了形态多样化，同时提升了制备效率。

Description

异形电池的制备方法

技术领域

本申请涉及电池的技术领域，特别是涉及异形电池的制备方法。

背景技术

现有异形电池通常采用多个电池进行组合形成，空间利用率低，且多个电池使得电池管理较为复杂。

发明内容

本申请实施例提供一种异形电池的制备方法，以解决上述异形电池采用多个电池组合后空间利用率低的技术问题。

一种异形电池的制备方法，包括如下步骤：

提供基片单元，所述基片单元包括叠层设置的正极片、负极片和隔膜，所述正极片和所述负极片之间设有所述隔膜，所述基片单元具有相互垂直的第一方向和第二方向；

裁切所述基片单元，使得所述基片单元至少包括相互连接的第一基片和第二基片，所述第一基片和所述第二基片沿所述第一方向排列，所述第一基片和所述第二基片在所述第二方向上的尺寸相异；及

以所述第二方向为轴，将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯。

上述异形电池的制备方法，将正极片、隔膜和负极片叠层设置制得基片单元。将基片单元进行裁剪，使得基片单元至少包括第一基片和第二基片，第一基片和第二基片沿基片单元的第一方向排列，且第一基片和第二基片在第二方向的尺寸相异。将第二基片以第二方向为轴绕第一基片卷绕，得到异形电池的电芯。将第二基片绕第一基片卷绕，减小了电芯制备过程中的裁切次数，减小毛刺生成概率，从而减小了异形电池内部短路的风险。通过第二基片绕第一基片卷绕，使得正极片和负极片在电芯的第一方向两端的侧面连续，从而提高异形电池的空间利用率，保证了异形电池的能量密度，增大异形电池的电容量，实现了异形电池的形态多样化，同时还提升了异形电池的制备效率。

在其中一个实施例中，所述裁切所述基片单元的步骤中，所述基片单元还包括与所述第一基片连接的第三基片，所述第三基片与所述第二基片间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第三基片与所述第一基片沿所述第一方向排列，所述第二基片和所述第三基片沿所述第二方向排列，且在所述第一方向上，所述第二基片和所述第三基片的尺寸相异。

在其中一个实施例中，在所述第二方向上，所述第二基片和所述第三基片之间的间距为0～0.1mm。

在其中一个实施例中，所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤还包括：

以所述第二方向为轴，将所述第三基片绕所述第一基片卷绕。

在其中一个实施例中，在所述裁切所述基片单元的步骤之后，以及所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤之前，还包括如下步骤：

在所述第一基片沿所述第二方向的一侧焊接极耳。

在其中一个实施例中，所述极耳包括正极极耳和负极极耳，所述正极极耳位于所述正极片，所述负极极耳位于所述负极片。

在其中一个实施例中，在所述裁切所述基片单元的步骤之后，以及所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤之前，还包括如下步骤：

在所述第一基片和所述第二基片的同一侧均焊接极耳。

在其中一个实施例中，所述极耳包括正极极耳和负极极耳；所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤中，所述正极极耳重合，所述负极极耳重合。

在其中一个实施例中，所述提供基片单元的步骤包括：

将正极活性物质涂布到铝箔制备所述正极片，将负极活性物质涂布到铜箔制备所述负极片，将所述正极片、所述隔膜和所述负极片叠层设置制得所述基片单元。

在其中一个实施例中，所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤之后，还包括如下步骤：

将所述电芯至于铝塑膜内制得所述异形电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为一实施例提供的异形电池的立体图；

图2为图1所示异性电池的立体图，其中，铝塑膜被去除；

图3为图2所示异形电池的A部结构放大图；

图4为一实施例提供的异形电池的制备流程图；

图5为另一实施例提供的异形电池的制备流程图；

图6为再一实施例提供的异形电池的制备流程图；

图7为一实施例提供的基片单元的示意图；

图8为另一实施例提供的基片单元的示意图；

图9a为一实施例提供的基片单元被裁切后的示意图；

图9b为另一实施例提供的基片单元被裁切后的示意图；

图10为图9所示基片单元和极耳的示意图；

图11为图10所示基片单元在一实施例中卷绕后形成电芯的立体图；

图12为图10所示基片单元在另一实施例中卷绕后形成电芯的立体图；

图13为图9所示基片单元设置极耳后的示意图；

图14为图13所示基片单元卷绕并包铝塑膜后形成异形电池的立体图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

作为在此使用的“终端设备”指包括但不限于经由以下任意一种或者数种连接方式连接的能够接收和/或发送通信信号的装置：

(1)经由有线线路连接方式，如经由公共交换电话网络(Public SwitchedTelephone Networks，PSTN)、数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)、数字电缆、直接电缆连接；

(2)经由无线接口方式，如蜂窝网络、无线局域网(Wireless Local AreaNetwork，WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器。

被设置成通过无线接口通信的终端设备可以被称为“移动终端”。移动终端的示例包括但不限于以下电子装置：

(1)卫星电话或蜂窝电话；

(2)可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信***(Personal Communications System,PCS)终端；

(3)无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历、配备有全球定位***(Global Positioning System，GPS)接收器的个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)；

(4)常规膝上型和/或掌上型接收器；

(5)常规膝上型和/或掌上型无线电电话收发器等。

如图1所示，在一实施例中，提供一种异形电池10，能够应用于电子设备中为电子设备供电。异形电池10的形状可以为L形、T形或其它形状，在此不做具体限定。可以理解的是，电子设备中设有电子元器件，为电池预留的空间不一定为规则的方形，异形电池10的形状可以根据电子设备中为电池预留的空间形状进行设计，使得异形电池10能够容置于电子设备内，使得电子设备内部的空间得到有效利用。相对于形状规则的方形电池，异形电池10有效利用电子设备内部的空间的同时，体积大于电子设备能够容纳的形状规则的方形电池，所以异形电池10的电容量大于电子设备能够容纳的形状规则的方形电池。在本申请中，以异形电池10为L形电池为例进行详细说明。

如图1和图2所示，在一实施例中，异形电池10包括电芯20、包裹电芯20的铝塑膜30和极耳200。铝塑膜30包裹电芯20，能够固定电芯20的形状，也使得电芯20与外界环境隔离，从而避免异形电池10在使用过程中漏电，同时也避免电芯20对与之接触的物体造成污染。电芯20内部设有正极片110、隔膜120和负极片130(示出在图7中)。正极片110的数量可以为一个或多个，负极片130的数量与正极片110的相等，正极片110和负极片130之间通过隔膜120隔离，避免正极片110和负极片130之间产生化学反应。可以理解的是，电芯20的表面通过隔膜120与铝塑膜30隔开，避免电芯20漏电和对外界物体造成污染。极耳200包括正极极耳210和负极极耳220。正极极耳210连接于正极片110，负极极耳220连接于负极片130。在一实施例中，正极极耳210与正极片110之间焊接连接，负极极耳220与负极片130焊接连接。在另一实施例中，正极极耳210和正极片110之间、负极极耳220与负极片130之间通过其他方式连接，在此不做限定。

如图1所示，在一实施例中，异形电池10具有两两垂直的X方向、Y方向和Z方向。异形电池10的长度方向沿Y方向设置，宽度方向沿X方向设置，厚度方向沿Z方向设置。在一实施例中，异形电池10包括相背设置的第一表面11和第二表面12，相背设置的第一侧面13和第二侧面14。第一侧面13连接于第一表面11和第二表面12的一端，第二侧面14连接于第一表面11和第二表面12的另一端。第一表面11和第二表面12大致平行，第一表面11和第二表面12定义异形电池10的厚度，第一侧面13和第二侧面14大致平行，第一侧面13和第二侧面14定义异形电池10的长度。异形电池10还包括第三侧面15、第四侧面16和第五侧面17。第三侧面15、第四侧面16和第五侧面17大致平行。第三侧面15和第四侧面16位于异形电池10的同一侧，第五侧面17位于异形电池10的另一侧。第三侧面15和第四侧面16之间存在高度差，使得第三侧面15与第五侧面17之间的距离大于第四侧面16和第五侧面17之间的距离，从而使得异形电池10呈现L形。第三侧面15和第五侧面17定义异形电池10的宽度。

如图2和图3所示，在一实施例中，在异形电池10的长度方向即Y方向上，即在靠近第一侧面13和第二侧面14处，正极片110、隔膜120和负极片130叠层设置，即正极片110、隔膜120和负极片130在靠近第一侧面13、第二侧面14处存在截面。可以理解的是，在靠近第一侧面13和第二侧面14处，正极片110、隔膜120和负极片130像叠层的纸张一样设置，叠层设置的正极片110、隔膜120和负极片130形成的侧面与第一侧面13、第二侧面14的面积大致相等。正极极耳210和负极极耳220分别连接于位于第一侧面13处的正极片110、负极片130；或者，正极极耳210和负极极耳220分别连接于位于第二侧面14处的正极片110、负极片130。可以理解的是，因靠近第一侧面13和第二侧面14处的正极片110、负极片130存在切割形成的截面，使得正极极耳210和负极极耳220能够伸入叠层设置的正极片110和负极片130之间，从而使得正极极耳210能够焊接连接于正极片110、负极极耳220能够焊接连接于负极极耳220。可以理解的是，正极极耳210、负极极耳220与正极片110、负极片130的焊接连接步骤，位于电芯20包裹铝塑膜30的步骤之前。

如图2和图3所示，在一实施例中，在异形电池10的宽度方向即X方向的两端，正极片110、隔膜120和负极片130卷绕设置。可以理解的是，正极片110、隔膜120和负极片130叠层设置后，以Y方向为轴进行卷绕，使得正极片110、隔膜120和负极片130在Y方向的两端为大致平齐的截面，在X方向的两端为卷绕叠层结构。异形电池10在X方向的两端存在平行于YZ平面的正极片110和负极片130，使得正极片110、负极片130在X方向两端的侧面连续，从而提高异形电池10的空间利用率，增大异形电池10的电容量。

如图4所示，在一实施例中，提供一种异形电池10的制备方法，包括如下步骤：

提供基片单元100，基片单元100包括叠层设置的正极片110、负极片130和隔膜120，正极片110和负极片130之间设有隔膜120，基片单元100具有相互垂直的第一方向和第二方向；

裁切基片单元100，使得基片单元100至少包括相互连接的第一基片101和第二基片102，第一基片101和第二基片102沿第一方向排列，第一基片101和第二基片102在第二方向上的尺寸相异；及

以第二方向为轴，将第二基片102绕第一基片101卷绕形成电芯20。

如图5和图7所示，在一实施例中，将正极活性物质涂布到铝箔制备正极片110，将负极活性物质涂布到铜箔制备负极片130。在一实施例中，正极活性材料和负极活性材料可以为石墨；将正极活性材料、负极活性材料分别涂布至铝箔和铜箔上后，进行烘烤、辊压，然后按照正极片110和负极片130的设计尺寸进行裁切规整，按照正极片110和负极片130分别位于隔膜120两侧的方式进行排布，使得正极片110、隔膜120和负极片130依次叠层设置并排列整齐，形成正极片110、隔膜120和负极片130复合一体化，制得基片单元100。可以理解的是，基片单元100包括一个正极片110、一个负极片130和一个隔膜120，隔膜120位于正极片110和负极片130之间。

如图7所示，在一实施例中，电芯20由多个基片单元100叠层设置并制备而成，根据异形电池10设计的厚度进行选择基片单元100的个数。不同的基片单元100叠层设置，位于最顶层以及最底层的基片单元100的表面需覆盖隔膜120，以便正极片110和负极片130与外界物体隔绝。

如图8所示，在另一实施例中，电芯20由一个基片单元100制备而成。基片单元100的两侧的表面上均覆盖有隔膜120，以使得正极片110、负极片130与外界隔绝。

如图9a和图9b所示，在一实施例中，将一个或多个叠层设置的基片单元100叠层的表面设置隔膜120后，按照设计需求进行裁切基片单元100。基片单元100具有相互垂直的第一方向和第二方向，第一方向沿X轴设置，第二方向沿Y轴设置。如图9a所示，在一实施例中，裁切后的基片单元100包括第一基片101和第二基片102，第一基片101和第二基片102沿第一方向即X方向排列设置。在Y方向上，第一基片101的尺寸大于第二基片102的尺寸。可以理解的是，裁切的过程为将基片单元100裁切掉一定区域，剩余的为一体成型的第一基片101和第二基片102。第一基片101和第二基片102之间存在的虚拟第一分界线L1。可以理解的是，第一分界线L1与Y轴大致平行，且第一基片101的与第一分界线L1与平行的边界与第一分界线L1之间存在高度差。以第二方向即Y轴为旋转轴，将第二基片102绕第一基片101卷绕，得到外形为L形的电芯20。

如图9b所示，在一实施例中，裁切后的基片单元100包括第一基片101、第二基片102和第三基片103。第一基片101和第二基片102沿第一方向即X方向排列设置，第三基片103和第一基片101沿X方向排列设置，第二基片102和第三基片103沿第二方向即Y方向排列设置。在第一方向即X方向上，第二基片102和第三基片103的尺寸相异。在一实施例中，在第二方向即Y方向上，第二基片102和第三基片103之间的间距为0～0.1mm。第一基片101和第三基片103之间存在虚拟的第二分界线L2。可以理解的是，第二分界线L2与Y轴大致平行，且第二分界线L2与第一分界线L1之间存在高度差。以第二方向即Y轴为旋转轴，将第二基片102绕第一基片101卷绕，并将第三基片103绕第一基片101卷绕，得到如图11所示的外形为L形的电芯20。

如图5和图10所示，在一实施例中，将基片单元100裁切的步骤之后，将第二基片102、第三基片103绕第一基片101卷绕的步骤之前，还包括在基片单元100上设置极耳200的步骤。在一实施例中，在第一基片101的Y方向的一侧设置极耳200，使得极耳200能够外露于卷绕得到的电芯20之外，以便极耳200能够与电子设备的电连接点进行电性连接。具体的，极耳200包括正极极耳210和负极极耳220，正极极耳210焊接于正极片110，负极极耳220焊接于负极片130，且正极极耳210和负极极耳220位于第一基片101的同一侧。如图10和图11所示，在一实施例中，设计正极极耳210和负极极耳220均位于第一基片101的在Y方向上的一侧，则将第二基片102和第三基片103绕第一基片101卷绕后，得到如图11所示的电芯20。在另一实施例中，设计正极极耳210和负极极耳220均位于第一基片101的在Y方向上的另一侧，则将第二基片102和第三基片103绕第一基片101卷绕后，得到如图12所示的电芯20。

如图13所示，在一实施例中，在第一基片101的一侧设置正极极耳210和负极极耳220，并在第二基片102的与第一基片101的设置极耳200的同一侧设置正极极耳210和负极极耳220。可以理解的是，正极极耳210焊接于正极片110，负极极耳220焊接于负极片130。以图13为视角进行观察，在第一基片101的右侧设置正极极耳210和负极极耳220，在第二基片102的右侧设置一组或多组正极极耳210和负极极耳220。将第二基片102绕第一基片101卷绕后，所有的正极极耳210重合，所有的负极极耳220重合，得到如图11所示的呈现为一组极耳200的电芯20。因有多个正极极耳210和多个负极极耳220，正极片110和负极片130处于并联状态，从而降低了异形电池10的内阻值，有利于大电流快充电池的应用。

在另一实施例中，第一基片101的左侧设有正极极耳210和负极极耳220，第三基片103的左侧设有正极极耳210和负极极耳220。将第三基片103绕第一基片101卷绕后，所有的正极极耳210重合，所有的负极极耳220重合，得到如图12所述的呈现一组极耳200的电芯20。

如图14所示，在一实施例中，提供预先进行冲坑的铝塑膜30，将电芯20至于铝塑膜30内制得异形电池10。铝塑膜30包裹电芯20，以使电芯20与外界隔离，避免漏电或者对外界物体产生污染。

本申请的异形电池10的制备方法，将正极片110、隔膜120和负极片130叠层设置制得基片单元100。将基片单元100进行裁剪，使得基片单元100至少包括第一基片101和第二基片102，第一基片101和第二基片102沿基片单元100的第一方向即X方向排列，且第一基片101和第二基片102在第二方向即Y方向的尺寸相异。将第二基片102以第二方向即Y轴为轴绕第一基片101卷绕，得到异形电池10的电芯20。将第二基片102绕第一基片101卷绕，减小了电芯20制备过程中的裁切次数，减小毛刺生成概率，从而减小了异形电池10内部短路的风险。通过第二基片102绕第一基片101卷绕，使得正极片110和负极片130在电芯20的X方向两端的侧面连续，从而提高异形电池10的空间利用率，保证了异形电池10的能量密度，增大异形电池10的电容量，实现了异形电池10的形态多样化，同时还提升了异形电池10的制备效率。通过在第一基片101和第二基片102的同一侧均设置正极极耳210和负极极耳220，将第二基片102绕第一基片101卷绕后，所有的正极极耳210重合，所有的负极极耳220重合，使得不同组之间的极耳200处于并联状态，从而降低内阻值，有利于大电流快速充电电池的应用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种异形电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供基片单元，所述基片单元包括叠层设置的正极片、负极片和隔膜，所述正极片和所述负极片之间设有所述隔膜，所述基片单元具有相互垂直的第一方向和第二方向；

裁切所述基片单元，使得所述基片单元至少包括相互连接的第一基片和第二基片，所述第一基片和所述第二基片沿所述第一方向排列，所述第一基片和所述第二基片在所述第二方向上的尺寸相异；及

以所述第二方向为轴，将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯。

2.根据权利要求1所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述裁切所述基片单元的步骤中，所述基片单元还包括与所述第一基片连接的第三基片，所述第三基片与所述第二基片间隔设置。

3.根据权利要求2所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述第三基片与所述第一基片沿所述第一方向排列，所述第二基片和所述第三基片沿所述第二方向排列，且在所述第一方向上，所述第二基片和所述第三基片的尺寸相异。

4.根据权利要求3所述的异形电池的制备方法，其特征在于，在所述第二方向上，所述第二基片和所述第三基片之间的间距为0～0.1mm。

5.根据权利要求3所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤还包括：

以所述第二方向为轴，将所述第三基片绕所述第一基片卷绕。

6.根据权利要求1所述的异形电池的制备方法，其特征在于，在所述裁切所述基片单元的步骤之后，以及所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤之前，还包括如下步骤：

在所述第一基片沿所述第二方向的一侧焊接极耳。

7.根据权利要求6所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述极耳包括正极极耳和负极极耳，所述正极极耳位于所述正极片，所述负极极耳位于所述负极片。

8.根据权利要求1所述的异形电池的制备方法，其特征在于，在所述裁切所述基片单元的步骤之后，以及所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤之前，还包括如下步骤：

在所述第一基片和所述第二基片的同一侧均焊接极耳。

9.根据权利要求8所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述极耳包括正极极耳和负极极耳；所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤中，所述正极极耳重合，所述负极极耳重合。

10.根据权利要求1所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述提供基片单元的步骤包括：

将正极活性物质涂布到铝箔制备所述正极片，将负极活性物质涂布到铜箔制备所述负极片，将所述正极片、所述隔膜和所述负极片叠层设置制得所述基片单元。

11.根据权利要求1所述的异形电池的制备方法，其特征在于，所述将所述第二基片绕所述第一基片卷绕形成电芯的步骤之后，还包括如下步骤：

将所述电芯至于铝塑膜内制得所述异形电池。

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