CN113540555B - 一种扣式厚电极电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二次扣式厚电极电池及其制备方法，在厚正极极片的一侧设置正极壳体，另一侧以及侧面通过多孔正极集流层包覆，在厚负极极片的一侧设置负极壳体，另一侧以及侧面通过多孔负极集流层包覆。多孔正极集流层对厚正极极片侧面的包覆以及多孔负极集流层对厚负极极片侧面的包覆是通过组装过程中密封挤压件的第一挤压部和第二挤压部分别对多孔正极集流层和多孔负极集流层的挤压实现的。由于正极活性导电材料层、负极活性导电材料层均采用厚极片的形式，因此提高了电池内腔的空间利用率，提高了能量密度，另外，通过电池内部结构、制备方式的改变，实现了对正极、负极活性导电材料层的包覆式集流，改善了集流效果，提升了充放电性能。

Description

一种扣式厚电极电池

技术领域

本发明涉及扣式电池领域，具体地涉及一种二次扣式厚电极电池。

背景技术

扣式电池具有体积小的优势，被广泛应用于消费类电子产品中。一次扣式锂锰电池直接采用超厚极片作为活性层，节省了集流体的使用，具有储存容量大、能量密度高的明显优势，但是仅通过活性层与壳体中间的集流网进行集流，因此集流效果差，放电电流较小，应用场景受限。针对一次扣式锂锰电池不能循环使用的问题，具有较高能量密度、较长循环寿命的二次扣式锂离子电池的开发受到关注。现有的二次扣式锂离子电池结构多为在正极盖与负极盖形成的内部空腔中放置卷绕式或者叠片式的电芯，再通过焊接的方式将极耳分别固定在正极盖、负极盖的内壁上。但是目前的二次扣式锂离子电池存在制作步骤复杂、存储容量低的缺点。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种二次扣式厚电极电池，在厚正极极片的一侧设置正极壳体，在厚正极极片的另一侧以及侧面通过多孔正极集流层包覆，在厚负极极片的一侧设置负极壳体，在厚负极极片的另一侧以及侧面通过多孔负极集流层包覆。多孔正极集流层对厚正极极片侧面的包覆以及多孔负极集流层对厚负极极片侧面的包覆是通过组装过程中密封挤压件的第一挤压部和第二挤压部分别对多孔正极集流层和多孔负极集流层的挤压实现的。由于正极活性导电材料层、负极活性导电材料层均采用厚极片的形式，因此提高了电池内腔的空间利用率，提高了能量密度，另外，通过电池内部结构、制备方式的改变，实现了对正极、负极活性导电材料层的包覆式集流，改善了集流效果，提升了充放电性能。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种扣式厚电极电池，该扣式厚电极电池包括：第一壳体，该第一壳体设有侧壁和顶面；第二壳体，该第二壳体设有侧壁和底面，第一壳体的侧壁位于第二壳体的侧壁的内侧；第一活性导电材料层，该第一活性导电材料层置于第一壳体中，第一活性导电材料层的一平面与第一壳体的顶面导电邻接；多孔第一集流层，该多孔第一集流层设有第一集流层平面部和第一集流层弯折部，第一集流层平面部覆盖第一活性导电材料层的另一平面并且第一集流层弯折部通过从第一集流层平面部弯折来覆盖第一活性导电材料层的侧面；第二活性导电材料层，该第二活性导电材料层置于第二壳体中，第二活性导电材料层的一平面与第二壳体的底面导电邻接；多孔第二集流层，该多孔第二集流层设有第二集流层平面部和第二集流层弯折部，第二集流层平面部覆盖第二活性导电材料层的另一平面并且第二集流层弯折部通过从第二集流层平面部弯折来覆盖第二活性导电材料层的侧面；隔离层，该隔离层设置于多孔第一集流层与多孔第二集流层之间；以及，密封挤压件，该密封挤压件用于在第一壳体和第二壳体之间形成密封，密封挤压件包括第一挤压部、绝缘隔离部、插接槽和第二挤压部，第一挤压部位于密封挤压件的上部并且位于绝缘隔离部的内侧，通过第一挤压部与绝缘隔离部之间的间隙形成用于***第一壳体的侧壁的插接槽，第一挤压部的内壁用以对多孔第一集流层的第一集流层弯折部进行挤压弯折从而使得第一集流层弯折部包覆第一活性导电材料层的侧壁，绝缘隔离部位于第一壳体的侧壁的外表面与所述第二壳体的侧壁的内表面之间用以对第一壳体和第二壳体进行绝缘隔离，第二挤压部位于密封挤压件的下部，第二挤压部的内壁用以对多孔第二集流层的第二集流层弯折部进行挤压弯折从而使得第二集流层弯折部包覆第二活性导电材料层的侧壁。

第一活性导电材料层可以为负极活性导电材料层，第二活性导电材料层可以为正极活性导电材料层，反之亦然。第一活性导电材料层和第二活性导电材料层可以为电极浆料的形式。在无液电芯中，非粘接固定的正极活性导电颗粒和/或非粘接固定的负极活性导电颗粒的堆积孔隙率可大于5％并小于60％。在浸入电解液的情况下，非粘接固定的正极活性导电颗粒和/ 或非粘接固定的负极活性导电颗粒能够在电解液中移动并分别形成正极浆料和/或负极浆料。正极活性导电颗粒占正极浆料的质量比可以为10％～90％、优选地为15％～80％，负极活性导电颗粒占负极浆料的质量比可以为10％～90％、优选地为15％～80％。正极活性导电颗粒平均粒径可以为0.05μm～500μm，正极活性材料与导电剂的质量比可以为20～98：80～2；负极活性导电颗粒平均粒径可以为0.05μm～500μm，负极储锂材料与导电剂的质量比可以为 20～98：80～2。正极活性材料可以为磷酸铁锂，锂钴氧化物，锂镍氧化物，锂锰氧化物，锂镍钴锰氧化物，锂镍钴铝氧化物，锂钒氧化物，钒氧化物，锂锰基氧化物(锂锰铬氧化物，锂锰钴氧化物，锂锰镍氧化物，锂锰铜氧化物)，V[LiM]O₄(M＝镍或钴)，多原子阴离子正极材料(VOPO₄，NASICON，硅酸盐类，钛酸盐类，硫酸盐类，硼酸盐类，R-Li₃Fe₂(PO₄)₃、 Li₃FeV(PO₄)₃、TiNb(PO₄)₃、LiFeNb(PO₄)₃)，铁化合物、钼氧化物等中的一种或几种。负极活性材料可以为碳基负极材料、氮化物、硅及硅化物、锡基氧化物、硒化物、合金类负极材料、钛氧化物、过渡族金属氧化物、磷化物或金属锂等；碳基负极材料可包括石墨、中间相碳微球、石墨化碳纤维、无定型碳材料、软碳、硬碳、富勒烯、碳纳米管、碳钴复合物、碳锡复合物和碳硅复合物等中的一种或几种；合金类负极材料可包括锡基合金、硅基合金、锑基合金、锗 基合金、铝基合金、铅基合金等中的一种或几种；过渡族金属氧化物可包括钴氧化物、镍氧化物、铜氧化物、铁氧化物、铬氧化物和锰氧化物等中的一种或几种。导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种。金属导电颗粒或者纤维的材料可为铝、不锈钢或银等。正极活性导电材料层的厚度可以为0.2mm-7mm，优选为1mm-3mm，负极活性导电材料层的厚度可以为0.1mm-3.5mm、优选为0.5mm-1.5mm，由此形成厚电极，甚至超厚电极。

多孔第一集流层可以为多孔负极集流层，多孔第二集流层可以为多孔正极集流层，反之亦然。多孔正极集流层可以为具有通孔结构的厚度为1μm～2000μm、优选为0.05μm～1000μm的电子导电层，正极集流层的孔径可以为0.01μm～2000μm、优选为10μm ～1000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％。多孔正极集流层可以为导电金属层，导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔可以为方形、菱形或长方形等；或者，导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，导电金属层为多孔金属板或多孔金属箔，导电金属层的材料可以为不锈钢、铝或银等。或者，多孔正极集流层可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合的导电布，金属丝的材料可以为铝、合金铝、不锈钢或银等，有机纤维丝可以包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等中的一种或几种。或者，多孔正极集流层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料、多孔有机材料，导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物或者导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合，多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯，无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布、陶瓷纤维纸，导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料可以为铝、不锈钢或银等，粘结剂可以为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。或者，多孔正极集流层为上述任意两种或几种所组成的组合体。多孔负极集流层可以为具有通孔结构的厚度为1μm～2000μm、优选为0.05μm～1000μm的电子导电层，负极集流层的孔径可以为0.01μm～2000μm、优选为10μm～1000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％。多孔负极集流层可以为导电金属层，导电金属层可以为金属网或金属丝编织网，网孔可以为方形、菱形或长方形等；或者，导电金属层可以为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，导电金属层可以为多孔金属板或多孔金属箔，导电金属层的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等。或者，多孔负极集流层可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合的导电布，金属丝的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等；有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯中的一种或几种。或者，多孔负极集流层可以为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料、多孔有机材料，导电涂层可以为导电剂与粘结剂或导电剂、负极储锂活性材料与粘结剂的复合物，复合的方式可以为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合等，多孔有机材料可以包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等，无机非金属材料可以包括玻璃纤维无纺布和陶瓷纤维纸等，导电薄膜的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等，导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等，粘结剂可以为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。或者，多孔负极集流层可以为上述任意两种或多种的组合。

第一活性导电材料层的一平面与第一壳体以导电的方式邻接。第一活性导电材料层的与上述一平面相反的另一平面以及第一活性导电材料层的侧面分别与多孔第一集流层的第一集流层平面部和第一集流层弯折部以导电的方式邻接。第一集流层的至少一部分——例如第一集流层的第一集流弯折部的边缘——与第一壳体导电邻接，从而在第一活性导电材料层的两个平面以及侧面上同时提供集流，这尤其对于厚电极的集流是特别有利的。多孔第一集流层的第一集流层平面部与第一活性导电材料层的平面的形状和尺寸大致相同，多孔第一集流层的第一集流层弯折部的宽度大于等于第一活性导电材料层的高度，从而使得第一集流层弯折部可以完全包覆第一活性导电材料层的侧面。在制备电池之前，多孔第一集流层的第一集流层平面部和第一集流层弯折部处于同一平面；在制备电池过程中，利用密封挤压件的第一挤压部将第一集流层弯折部挤压弯折，使得多孔第一集流层形成筒状或盘状。通过在第一活性导电材料层上包覆多孔第一集流层，除了有利于集流效果之外，还可以很好地兜住第一活性导电材料层从而确保其不移位、不变形、不漏粉并且确保第一活性导电材料层可以始终保持与第一壳体导电接触。同样地，第二活性导电材料层的一平面与第二壳体以导电的方式邻接。第二活性导电材料层的与上述一平面相反的另一平面以及第二活性导电材料层的侧面分别与多孔第二集流层的第二集流层平面部和第二集流层弯折部以导电的方式邻接。第二集流层的至少一部分——例如第二集流层的第二集流弯折部的边缘——与第二壳体导电邻接，从而在第二活性导电材料层的两个平面以及侧面上同时提供集流。多孔第二集流层的第二集流层平面部与第二活性导电材料层的平面的形状和尺寸大致相同，多孔第二集流层的第二集流层弯折部的宽度大于等于第二活性导电材料层的高度，从而使得第二集流层弯折部可以完全包覆第二活性导电材料层的侧面。在制备电池之前，多孔第二集流层的第二集流层平面部和第二集流层弯折部处于同一平面；在制备电池过程中，利用密封挤压件的第二挤压部将第二集流层弯折部挤压弯折，使得多孔第二集流层形成筒状或盘状。通过在第二活性导电材料层上包覆多孔第二集流层，除了有利于集流效果之外，还可以很好地兜住第二活性导电材料层从而确保其不移位、不变形、不漏粉并且确保第二活性导电材料层可以始终保持与第二壳体导电接触。

多孔第一集流层的第一集流层平面部和第一集流层弯折部可以没有明显的分界线，多孔第一集流层可以为整体上的圆形结构，通过挤压弯折，使得圆形结构的边缘作为第一集流层弯折部进行弯折。第一集流层平面部和第一集流层弯折部也可以具有明显的区别，例如，第一集流层弯折部可以为从第一集流层平面部向外辐射的非连续结构或部分连续结构。第一集流层弯折部可以为多个三角形、多个矩形、多个梯形、多个半圆形等多个非连续结构或部分连续结构，从而在进行弯折时可以避免由于连续材料的弯折所导致的褶皱的产生。同样地，多孔第二集流层的第二集流层平面部和第二集流层弯折部可以没有明显的分界线，多孔第二集流层可以为整体上的圆形结构，通过挤压弯折，使得圆形结构的边缘作为第二集流层弯折部进行弯折。第二集流层平面部和第二集流层弯折部也可以具有明显的区别，例如，第二集流层弯折部可以为从第二集流层平面部向外辐射的非连续结构或部分连续结构。第二集流层弯折部可以为多个三角形、多个矩形、多个梯形、多个半圆形等多个非连续结构或部分连续结构，从而在进行弯折时可以避免由于连续材料的弯折所导致的褶皱的产生。第一集流层弯折部和第二集流层弯折部可以在电池组装过程中利用密封挤压件挤压弯折；第一集流层弯折部和第二集流层弯折部也可以在电池组装之前进行预压弯，然后在组装过程中利用密封挤压件压紧集流层弯折部使其紧靠活性导电材料层，通过预压弯的集流层弯折部可以使得组装过程更加简便，在预压弯过程中尤其可以利用较大的压紧力压实褶皱从而避免褶皱翘曲导致的无法贴紧活性导电材料层。

为了简化制备工艺，可以将隔离层与多孔第一集流层连接固定或者将隔离层与多孔第二集流层连接固定；或者，隔离层可包括第一隔离层和第二隔离层，第一隔离层与多孔第一集流层固定连接，第二隔离层与多孔第二集流层固定连接。这样在制备过程中可以减少层叠隔离层的步骤，并且还可以避免在挤压过程中隔离层与多孔集流层之间发生移位。此处的隔离层、第一隔离层和第二隔离层可以为单层结构或多层结构。

密封挤压件除了在电池制备过程中起到对第一集流层弯折部和第二集流层弯折部进行挤压的作用之外，还起到对制备完成的电池的第一壳体与第二壳体之间进行绝缘密封的作用，其中，第一挤压部主要用于对第一集流层弯折部进行挤压弯折，第二挤压部主要用于对第二集流层弯折部进行挤压弯折，绝缘隔离部主要用于第一壳体与第二壳体之间的绝缘，设有插接槽的密封挤压件的整体结构主要用于壳体之间的密封连接。通过本发明的密封挤压件，使得当第一壳体的侧壁***插接槽时，位于插接槽内侧的第一挤压部对第一集流层弯折部进行挤压并使其弯折；当插接有密封挤压件的第一壳体向下***第二壳体时，位于密封挤压件下部的第二挤压部对第二集流层弯折部进行挤压并使其弯折；位于第一壳体的侧壁与第二壳体的侧壁之间的绝缘隔离部形成第一壳体与第二壳体之间的绝缘隔离；通过对第二壳体的侧壁进行压紧，利用处于第一壳体与第二壳体的连接部分的密封挤压件对电池壳体进行密封，也就是说利用第二壳体的侧壁的压紧力通过密封挤压件的弹性变形实现壳体的密封。

密封挤压件的第一挤压部、第二挤压部和绝缘隔离部可一体成型，在第一挤压部与第二挤压部之间形成用于***第一壳体的侧壁的插接槽，一体成型的密封挤压件的材料可采用绝缘材料。或者，第一挤压部与第二挤压部可一体成型，绝缘隔离部固定连接于第一挤压部和/ 或第二挤压部，这样第一挤压部和第二挤压部可采用相同的材料并且与绝缘隔离部采用不同的材料，从而可以针对不同部分的挤压作用和绝缘作用采用不同的材料，例如第一挤压部和第二挤压部采用具有一定硬度和刚度的材料，绝缘隔离部采用绝缘材料。或者，第一挤压部与绝缘隔离部一体成型，第一挤压部与绝缘隔离部固定连接于第二挤压部，这样更有利于第一挤压部和第二挤压部的内壁形状比较复杂的情况，此时第一挤压部和绝缘隔离部采用绝缘材料，第二挤压部可采用具有一定硬度和刚度的材料。或者，第一挤压部与绝缘隔离部分别固定连接于第二挤压部，这样更有利于第一挤压部和第二挤压部的内壁形状比较复杂的情况，同时第一挤压部与绝缘隔离部也可以采用不同的材料，例如第一挤压部和第二挤压部采用具有一定硬度和刚度的材料，绝缘隔离部采用绝缘材料。具有一定硬度和刚度的材料例如可以为二氧化硅、三氧化二铝、不锈钢、镍、钛、锡、铜、铝、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯和改性聚烯烃等中的一种或几种，绝缘材料例如可以为聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯和改性聚烯烃等中的一种或几种。当第一挤压部和第二挤压部都采用金属材料时，第一挤压部与第二挤压部之间应绝缘。

在密封挤压件的一实施方式中，第一挤压部、第二挤压部和绝缘隔离部可均为环状结构，第一挤压部位于绝缘隔离部的内侧，第二挤压部位于第一挤压部和绝缘隔离部的下方。换句话说，第一挤压部和绝缘隔离部位于密封挤压件的上部，第二挤压部位于密封挤压件的下部。在密封挤压件的另一实施方式中，第一挤压部、第二挤压部和绝缘隔离部可均为环状结构，第一挤压部位于第二挤压部的上方，第一挤压部和第二挤压部位于绝缘隔离部的内侧。换句话说，第一挤压部和第二挤压部位于密封挤压件的内圈，绝缘隔离部位于密封挤压件的外圈，第一挤压部位于密封挤压件的上部，第二挤压部位于密封挤压件的下部，第一挤压部和第二挤压部可为一体结构。此处的环状结构可以为连续环状结构或者可以为非连续的环状结构。非连续环状结构的第一挤压部和/或第二挤压部可以便于集流层弯折部的挤压，并且非连续部分还可以作为用于储存电解液的腔体。

为了使得挤压部对集流层弯折部更易于挤压，或者为了使得挤压弯折后的集流层挤压部更加贴合活性导电材料层的侧壁，密封挤压件的第一挤压部和/或第二挤压部的内壁可以设置成倾斜面或弧面。具体地讲，第一挤压部和第二挤压部、特别是第一挤压部和第二挤压部内壁分别对第一集流层弯折部和第二集流层弯折部进行挤压。由于集流层弯折部在弯折过程中会产生褶皱，因此会阻碍挤压部的下压。另外，产生了褶皱的集流层弯折部会导致无法完全贴紧活性导电材料层。倾斜面或弧面的内壁更加有利于挤压部的顺利下压，具有突出部分的倾斜面或弧面更加有利于将集流层弯折部压紧至活性导电材料层。第一挤压部和第二挤压部的内壁可以是倾斜方向不同的倾斜面，第一挤压部和第二挤压部的内壁截面也可以为例如半圆形、扇形、锯齿形、波浪形等弧面。

为了使得电池处于富液状态，在密封挤压件的第一挤压部和/或第二挤压部的内壁上可设有储液部。储液部可以为孔、槽或腔等。孔、槽或腔内可存储电解液并且与电池壳体内腔连通，当由于电芯的电化学反应导致电解液消耗时，孔、槽或腔内的电解液可以及时对电芯进行补液。或者，密封挤压件的第一挤压部/第二挤压部的材料可以为多孔材料，通向电池壳体内腔的多孔材料的孔洞同样可以起到储液的作用。通过利用密封挤压件的储液部，可以在电池内部存储电解液，从而可以延长电池的使用寿命。

在第一壳体内可设有第一限位环，第一限位环可固定连接于第一壳体的内表面用以限制位于第一限位环内的第一活性导电材料层的位置；和/或在第二壳体内可设有第二限位环，第二限位环可固定连接于第二壳体的内表面用以限制位于第二限位环内的第二活性导电材料层的位置。也就是说，在第一壳体和第二壳体中的至少一个上设置限位环，限位环固定连接于壳体或与壳体一体成型，限位环可以是连续结构的环体，也可以是非连续结构或部分连续结构，在限位环内设置活性导电材料层，由此可以确保活性导电材料层在电池装配过程中不会发生偏移。降低了电池组装工艺难度，提高了电池的良品率。优选地，限位环的高度约等于活性导电材料层的高度，从而可以对较厚的活性导电材料层——特别是针对电极浆料层——起到形状保持的作用。另外优选地，限位环的材料为导电材料，从而使得限位环也可以起到共同集流的作用。

根据本发明还提供了一种制备如上所述的扣式厚电极电池的方法，该方法包括：第一步，将第一活性导电材料层置于第一壳体内，将多孔第一集流层覆于第一活性导电材料层的表面，此处的第一活性导电材料层优选为已经由电解液浸润的第一活性导电材料层；第二步，将第一壳体的侧壁***密封挤压件的插接槽中，利用挤压密封件的第一挤压部将多孔第一集流层的第一集流层弯折部挤压包覆在第一活性导电材料层的侧面；第三步，将第二活性导电材料层置于第二壳体内，将多孔第二集流层覆于第二活性导电材料层的表面，此处的第二活性导电材料层优选为已经由电解液浸润的第二活性导电材料层；第四步，将内置第一活性导电材料层和多孔第一集流层的第一壳体***第二壳体，利用挤压密封件的第二挤压部将多孔第二集流层的第二集流层弯折部挤压包覆在第二活性导电材料层的侧面，同时使得挤压密封件的绝缘隔离部位于第一壳体的侧壁的外表面与第二壳体的侧壁的内表面之间。当隔离层与多孔集流层复合成一体时，可无需放置隔离层的步骤。如果隔离层为单独的部件，可在第三步中，在将多孔第二集流层覆于第二活性导电材料层的表面之后将隔离层覆于多孔第二集流层的表面。另外，为了加强密封效果，可在密封挤压件上涂覆密封胶，或者通过压紧第二壳体的侧壁对密封挤压件进行挤压。此外，为了确保电芯的富液状态，在第四步中，将内置第一活性导电材料层和多孔第一集流层的第一壳体***第二壳体之前，可在第二壳体中滴入充足的电解液。

应当指出，本发明中的上、下、左、右等方位词仅是为了使得表述更加清楚，而不起到任何限制的作用。

本发明的优势在于：

1)正极活性导电材料层、负极活性导电材料层均采用厚极片的形式，从而提高了电池壳体内腔空间的利用率，改善了能量密度；

2)通过多孔集流层对正极、负极活性导电材料层的包覆式集流，可以显著改善集流效果，提升充放电性能，并且可以防止正极、负极活性导电材料层的移位、变形或漏粉并且确保活性导电材料层始终保持与壳体导电接触；

3)通过利用密封挤压件可以在实现电池密封的同时利用密封挤压件完成多孔集流层对活性导电材料层的包覆，简化了制备流程，减少了制备工序和制备设备，易于实现自动化生产；

4)通过在密封挤压件上设置储液部，可以在电池内部储存电解液，对电化学反应消耗的电解液进行及时补充，从而延长电池使用寿命；

5)通过在壳体内设置限位环，可以降低电池组装工艺难度，提高电池的良品率。

附图说明

图1(a)-1(d)为根据本发明一实施方式的扣式厚电极电池的制备过程示意图；

图2(a)-2(f)为根据本发明的扣式厚电极电池的多个实施方式的密封挤压件的截面示意图；

图3(a)-3(c)为根据本发明的扣式厚电极电池的多个实施方式的多孔集流层的示意图。

附图标记列表

1a——第一壳体

1b——第二壳体

2a——第一活性导电材料层

2b——第二活性导电材料层

3a——多孔第一集流层

3b——多孔第二集流层

301——集流层弯折部

302——集流层平面部

4——隔离层

5——密封挤压件

501——插接槽

502——第一挤压部

503——第二挤压部

504——绝缘隔离部

505——沟槽

506——腔体

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1(a)-1(d)为根据本发明一实施方式的扣式厚电极电池的制备过程示意图。在图1 (a)中示出了扣式厚电极电池的各个部件的分解图，扣式厚电极电池包括第一壳体1a、第二壳体1b、第一活性导电材料层2a、第二活性导电材料层2b、多孔第一集流层3a、多孔第二集流层3b、隔离层4和密封挤压件5。其中，第一壳体1a和第二壳体1b的材料可为不锈钢；第一活性导电材料层2a为负极浆料层，负极浆料中的负极活性材料为石墨颗粒，第一活性导电材料层2a的厚度为1.6mm，第二活性导电材料层2b为正极浆料层，正极浆料中的正极活性材料为磷酸铁锂颗粒，第二活性导电材料层2b的厚度为3.2mm；多孔第一集流层3a的材料为金属铜网，多孔第一集流层3a的直径(最大直径)大于第一活性导电材料层2a的直径与高度之和，多孔第二集流层3b的材料为多孔铝网，多孔第二集流层3b的直径(最大直径) 大于第二活性导电材料层2b的直径与高度之和；隔离层4的直径大于活性导电材料层的直径并小于多孔集流层的直径。

在图1(b)中示出了密封挤压件与第一壳体子组件的组装示意图。首先，将第一活性导电材料层2a置于第一壳体1a内，使得第一活性导电材料层2a的下平面与第一壳体的平面部分导电邻接。然后，将多孔第一集流层3a置于第一活性导电材料层2a的上方。接下来，将第一壳体的侧壁***密封挤压件的插接槽501中，同时密封挤压件5相对于第一壳体1a向下移动，使得密封挤压件的第一挤压部502对多孔第一集流层3a的第一集流层弯折部进行挤压弯折。当密封挤压件5下压完成后，使得多孔第一集流层3a的第一集流层平面部与第一活性导电材料层2a的上平面导电邻接、第一集流层弯折部与第一活性导电材料层2a的侧面导电邻接、第一集流层弯折部的边缘与第一壳体1a导电邻接，从而形成包括第一壳体1a、第一活性导电材料层2a、多孔第一集流层3a的第一壳体子组件。

在图1(c)中示出了第一壳体子组件与第二壳体子组件的组装示意图。首先，将第二活性导电材料层2b置于第二壳体1b内，使得第二活性导电材料层2b的下平面与第二壳体的平面部分导电邻接。然后，将多孔第二集流层3b置于第二活性导电材料层2b的上方，将隔离层4置于多孔第二集流层3b的上方。在第二壳体1b内滴入足量的电解液。接下来，将插接有密封挤压件5的第一壳体子组件翻转并相对于第二壳体1b向下移动，使得密封挤压件的绝缘隔离部504位于第一壳体1a的侧壁的外表面与第二壳体1b的侧壁的内表面之间，同时使得密封挤压件的第二挤压部503压入第二壳体1b内对多孔第二集流层3b的第二集流层弯折部和隔离层4的边缘进行挤压。当密封挤压件5和第一壳体子组件下压完成后，使得多孔第二集流层3b的第二集流层平面部与第二活性导电材料层2b的上平面导电邻接、第二集流层弯折部与第二活性导电材料层2b的侧面导电邻接、第二集流层弯折部的边缘与第二壳体1b 导电邻接，隔离层4位于多孔第一集流层3a与多孔第二集流层3b之间，从而将包括第二壳体1b、第二活性导电材料层2b、多孔第二集流层3b的第二壳体子组件与第一壳体子组件组装完成。

在图1(d)中示出了第一壳体子组件和第二壳体子组件组装成电池后的整体示意图。通过诸如封口机的外力压紧装置压紧第二壳体1b的侧壁，使得第二壳体1b的侧壁对至少部分弹性的密封挤压件5进行挤压，通过密封挤压件5的弹性变形进一步确保组装后的电池的密封性能。

图2(a)-2(f)为根据本发明的扣式厚电极电池的多个实施方式的密封挤压件的截面示意图。如图2(a)所示，密封挤压件为一体成型结构，第一挤压部502和绝缘隔离部504位于密封挤压件的上部，第二挤压部503位于密封挤压件的下部，密封挤压件的材料为丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯共聚物。如图2(b)所示，第一挤压部502和第二挤压部503一体成型，绝缘隔离部504固定连接于第二挤压部503上并且位于第一挤压部502的外侧，在第一挤压部502 与绝缘隔离部504之间形成插接部，插接部的宽度与第一壳体的侧壁的厚度大致相同，优选地，插接部的宽度稍小于第一壳体的侧壁的厚度从而形成紧密配合。第一挤压部502和第二挤压部503的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，绝缘隔离部504的材料为聚丙烯。如图2(c)所示，密封挤压件为一体成型结构，与图2(a)所示的实施方式的不同之处在于，此处的密封挤压件的第一挤压部502和第二挤压部503的内壁上设有多个沟槽505，通过沟槽505可以存储电解液，使得电池处于富液状态。如图2(d)所示，第一挤压部502和第二挤压部503 一体成型，绝缘隔离部504固定连接于第二挤压部503上并且位于第一挤压部502的外侧，其中在一体成型的第一挤压部502和第二挤压部503的内壁上设有腔体506，该腔体506与电池内腔流体连通，因此存储于腔体506内的电解液可以及时对电池内腔进行补液。如图2 (e)所示，密封挤压件为一体成型结构，第一挤压部502和第二挤压部503的内壁为弧面。第一挤压部502的端部的厚度小于第一挤压部502的与第二挤压部503邻接部分的厚度，使得第一挤压部502的截面近似于楔形，从而可以更加有利于第一挤压部502顺利压入第一壳体的侧壁与多孔第一集流层的第一集流层弯折部之间；第二挤压部503的端部的厚度小于第二挤压部503的与第一挤压部502邻接部分的厚度，使得第二挤压部503的截面近似于楔形，从而可以更加有利于第二挤压部503顺利压入第二壳体的侧壁与多孔第二集流层的第二集流层弯折部之间。如图2(f)所示，第一挤压部502和第二挤压部503一体成型，绝缘隔离部504固定连接于第二挤压部503上并且位于第一挤压部502的外侧，第一挤压部502的内壁和第二挤压部503的内壁是呈不同方向的倾斜面，由于内壁的倾斜而使得第一挤压部502和第二挤压部503分别具有突出部分，利用该突出部分可以更好地对集流层弯折部进行挤压，使得集流层弯折部紧贴活性导电材料层的侧面。

图3(a)-3(c)为根据本发明的扣式厚电极电池的多个实施方式的多孔集流层的示意图。如图3(a)所示，多孔集流层的集流层弯折部301(虚线外侧部分)可以为部分连续结构，多个三角形的底部相互连续、而多个三角形的顶部相互断开，部分连续的集流层弯折部301 在弯折时可以减少褶皱的产生，从而可以更加贴合活性导电材料层的侧面。如图3(b)所示，多孔集流层的集流层弯折部301(虚线外侧部分)可以为非连续结构，多个梯形相互断开，非连续的集流层弯折部301在弯折时可以减少褶皱的产生，从而可以更加贴合活性导电材料层的侧面。如图3(c)所示，隔离层4与多孔第一集流层和/或多孔第二集流层复合在一起形成整体复合结构，虚线部分示出了集流层平面部302与集流层弯折部301的分界线，隔离层 4的直径大于集流层平面部302的直径，集流层弯折部301可以为连续的环形。可以通过从虚线处预压弯的方式对多孔集流层进行预处理，从而使得电池的组装过程更加简便易行。

本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种扣式厚电极电池，其特征在于，所述扣式厚电极电池包括：

第一壳体，所述第一壳体设有侧壁和顶面；

第二壳体，所述第二壳体设有侧壁和底面，所述第一壳体的侧壁位于所述第二壳体的侧壁的内侧；

第一活性导电材料层，所述第一活性导电材料层置于所述第一壳体中，所述第一活性导电材料层的一平面与所述第一壳体的顶面导电邻接；

多孔第一集流层，所述多孔第一集流层设有第一集流层平面部和第一集流层弯折部，所述第一集流层平面部覆盖所述第一活性导电材料层的另一平面并且所述第一集流层弯折部通过从所述第一集流层平面部弯折来覆盖所述第一活性导电材料层的侧面；

第二活性导电材料层，所述第二活性导电材料层置于所述第二壳体中，所述第二活性导电材料层的一平面与所述第二壳体的底面导电邻接；

多孔第二集流层，所述多孔第二集流层设有第二集流层平面部和第二集流层弯折部，所述第二集流层平面部覆盖所述第二活性导电材料层的另一平面并且所述第二集流层弯折部通过从所述第二集流层平面部弯折来覆盖所述第二活性导电材料层的侧面；

隔离层，所述隔离层设置于所述多孔第一集流层与所述多孔第二集流层之间；以及，

密封挤压件，所述密封挤压件用于在所述第一壳体和第二壳体之间形成密封，所述密封挤压件包括第一挤压部、绝缘隔离部、插接槽和第二挤压部，所述第一挤压部位于所述密封挤压件的上部并且位于所述绝缘隔离部的内侧，通过所述第一挤压部与所述绝缘隔离部之间的间隙形成用于***所述第一壳体的侧壁所述插接槽，所述第一挤压部的内壁用以对所述多孔第一集流层的第一集流层弯折部进行挤压弯折从而使得第一集流层弯折部包覆所述第一活性导电材料层的侧壁，所述绝缘隔离部位于所述第一壳体的侧壁的外表面与所述第二壳体的侧壁的内表面之间用以对所述第一壳体和第二壳体进行绝缘隔离，所述第二挤压部位于所述密封挤压件的下部，所述第二挤压部的内壁用以对所述多孔第二集流层的第二集流层弯折部进行挤压弯折从而使得第二集流层弯折部包覆所述第二活性导电材料层的侧壁。

2.根据权利要求1所述的扣式厚电极电池，其中，所述密封挤压件的第一挤压部、第二挤压部和绝缘隔离部一体成型；或者，所述第一挤压部与所述第二挤压部一体成型，所述绝缘隔离部固定连接于所述第一挤压部和/或第二挤压部；或者，所述第一挤压部与所述绝缘隔离部一体成型，所述第一挤压部与所述绝缘隔离部固定连接于所述第二挤压部；或者，所述第一挤压部与所述绝缘隔离部分别固定连接于所述第二挤压部。

3.根据权利要求1所述的扣式厚电极电池，其中，所述第一挤压部、第二挤压部和绝缘隔离部均为环状结构，所述第一挤压部位于所述绝缘隔离部的内侧，所述第二挤压部位于所述第一挤压部和绝缘隔离部的下方；或者，所述第一挤压部、第二挤压部和绝缘隔离部均为环状结构，所述第一挤压部位于所述第二挤压部的上方，所述第一挤压部和第二挤压部位于所述绝缘隔离部的内侧。

4.根据权利要求1所述的扣式厚电极电池，其中，所述第一挤压部和第二挤压部的材料为二氧化硅、三氧化二铝、不锈钢、镍、钛、锡、铜、铝、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯和改性聚烯烃中的一种或几种，所述绝缘隔离部的材料为聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯和改性聚烯烃中的一种或几种。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的扣式厚电极电池，其中，所述密封挤压件的第一挤压部和/或所述第二挤压部的内壁为倾斜面或弧面。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的扣式厚电极电池，其中，在所述密封挤压件的第一挤压部/所述第二挤压部的内壁上设有储液部，所述储液部为孔、槽或腔；或者，所述密封挤压件的第一挤压部和/或所述第二挤压部的材料为多孔材料。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的扣式厚电极电池，其中，所述第一集流层弯折部为从所述第一集流层平面部向外辐射的非连续结构或部分连续结构；其中，所述第二集流层弯折部为从所述第二集流层平面部向外辐射的非连续结构或部分连续结构。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的扣式厚电极电池，其中，所述隔离层与所述多孔第一集流层连接固定或者所述隔离层与所述多孔第二集流层连接固定；或者，所述隔离层包括第一隔离层和第二隔离层，所述第一隔离层与所述多孔第一集流层固定连接，所述第二隔离层与所述多孔第二集流层固定连接。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的扣式厚电极电池，其中，在所述第一壳体内设有第一限位环，所述第一限位环固定连接于所述第一壳体的内表面用以限制位于所述第一限位环内的第一活性导电材料层的位置；和/或在所述第二壳体内设有第二限位环，所述第二限位环固定连接于所述第二壳体的内表面用以限制位于所述第二限位环内的第二活性导电材料层的位置。

10.一种制备如权利要求1至9中任一项所述的扣式厚电极电池的方法，其特征在于，所述方法包括：第一步，将第一活性导电材料层置于第一壳体内，将多孔第一集流层覆于所述第一活性导电材料层的表面；第二步，将第一壳体的侧壁***所述密封挤压件的插接槽中，利用所述密封挤压 件的第一挤压部将所述多孔第一集流层的第一集流层弯折部挤压包覆在所述第一活性导电材料层的侧面；第三步，将第二活性导电材料层置于第二壳体内，将多孔第二集流层覆于所述第二活性导电材料层的表面；第四步，将内置第一活性导电材料层和多孔第一集流层的第一壳体***所述第二壳体，利用所述挤压密封件的第二挤压部将所述多孔第二集流层的第二集流层弯折部挤压包覆在所述第二活性导电材料层的侧面，同时使得所述挤压密封件的绝缘隔离部位于所述第一壳体的侧壁的外侧与所述第二壳体的侧壁的内侧之间。

11.根据权利要求10所述的制备扣式厚电极电池的方法，其中，在所述第三步中，在将多孔第二集流层覆于所述第二活性导电材料层的表面之后，将隔离层覆于所述多孔第二集流层的表面。

Images