CN204857868U - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括正极片、正极耳、负极片、负极耳和隔膜；所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体上设置正极空白区和正极活性区，正极活性区涂布正极活性层；所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体上设置负极空白区和负极活性区，负极活性区涂布负极活性层；所述正极片、隔膜与负极片之间叠片设置，所述隔膜置于正极片和负极片之间，同时正极空白区与负极空白区分别位于所述电芯相对的两侧，所述正极耳连接于正极空白区并向电芯外部延伸，所述负极耳连接于负极空白区并向电芯外部延伸。本实用新型旨在解决现有锂离子电池中由于极耳宽度限制影响放电效率，以及极耳设置容易产生毛刺的问题。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池：是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。随着电子技术的发展，锂离子电池得到了广泛的应用，大多数电子产品均采用锂离子电池作为其电源，锂离子电池的基本结构包括正极片、负极片和正负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜之间的设置方式常用的有叠片式和卷绕式两种。

如图1所示，为现有的叠片结构，现有的叠片式结构所采用的电极片包括附料区和极耳，电极片分别为正极片和负极片，其正极片和负极片的极耳位于同一侧，该结构存在的问题有：

1、正极片和负极片的极耳位于同一侧，极耳的宽度受到限制，当电池处于大功率放电的时候极耳发热严重，影响放电效率；

2、该电极片的极耳和集流体是一体化的，极耳为集流体的一部分，为了将正负极耳错位，在生产该电极片的时候需要通过冲床冲出极耳部分，在该电极片的边缘以及极耳部分会产生毛刺，电极片上的毛刺在进行叠片时候容易刺破隔膜，造成隔膜泄露。

另有一种卷绕式结构的锂离子电池，如专利号为“201220243846.4”所示的一种具有新型电极极片结构的锂离子电池，该锂离子电池的卷芯由极片和隔膜绕卷而成，极片底层沿长度方向的一个边缘区域未设活性层，极片底层的其余区域设有活性层，极片包括正极片和负极片，正极片的极耳和负极片的极耳分设在的卷芯的两端，正极片或负极片的未设置活性层的底层焊接在一起。该锂离子电池虽然将极耳分设在卷芯的两端以解决极耳的宽度限制问题，但由于该锂离子电池为绕卷设置，正极片或负极片的未设置活性层的底层无法焊接完全，否则会使得卷芯密封，影响到后续电解液的注入，未设置活性层未充分接触进一步导致了该电池的内阻增大，影响放电性能。

实用新型内容

针对现有锂离子电池中由于极耳宽度限制影响放电效率，以及极耳设置容易产生毛刺的问题，提供一种叠片式的锂离子电池，该锂离子电池将正极耳和负极耳分别设置在电芯的两端，避免了极耳的宽度限制问题，该设置可适应某些特殊结构的电子产品需求，内阻小，电性能优良。同时，本实用新型的正极片和负极片加工方便，避免毛刺的产生。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括正极片、正极耳、负极片、负极耳和隔膜；

所述正极片的数量有多个，所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体包括正极空白区和正极活性区，所述正极空白区与正极活性区沿正极集流体长度方向排布，所述正极活性区表面涂布正极活性层；

所述负极片的数量有多个，所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体包括负极空白区和负极活性区，所述负极空白区与负极活性区沿负极集流体长度方向排布，所述负极活性区表面涂布负极活性层；

所述正极片、隔膜与负极片之间叠片设置，所述隔膜置于正极片和负极片之间，同时正极空白区与负极空白区分别位于所述电芯相对的两侧，所述正极片的正极空白区之间相互焊接，所述正极耳连接于正极空白区并向电芯外部延伸，所述负极片的负极空白区之间相互焊接，所述负极耳连接于负极空白区并向电芯外部延伸。

进一步的，多个正极片的正极空白区之间连接方式为超声波焊接，多个负极片之间的连接方式为超声波焊接。

进一步的，所述隔膜为片状隔膜，多个正极片、负极片和片状隔膜依次层叠形成电芯。

进一步的，所述隔膜为带状隔膜，所述带状隔膜呈Z字形折叠，所述正极片和负极片分别设置于带状隔膜折叠形成的两侧叠缝中，所述正极空白区在正极片上的朝向与带状隔膜的叠缝方向平行，所述负极空白区在负极片上的朝向与带状隔膜的叠缝方向平行。

进一步的，处于电芯中间的正极片两面均设有正极活性层，处于电芯最外层的正极片仅在内侧设置正极活性层，处于电芯中间的负极片两面均设有负极活性层，处于电芯最外层的负极片仅在内侧设置负极活性层。

进一步的，所述正极活性区、负极活性区位于隔膜覆盖区域内部，所述正极空白区与负极空白区位于隔膜覆盖区域之外。

进一步的，所述正极空白区的宽度为1～15mm，所述负极空白区的宽度为1～15mm。

进一步的，所述正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。

进一步的，所述负极活性层选自碳材料、锡合金、硅合金、硅、锡、锗中的一种或多种制成的活性层。

进一步的，所述正极活性层选自锂的磷酸盐、锂的硅酸盐、锂的钒系材料、钴酸锂、錳酸锂或者三元(NCM、NCA)中的一种或几种制成的活性层。

本实用新型将正极耳和负极耳分别设置在电芯的相对两端，正极耳和负极耳相互之间不产生干涉，突破了正极耳和负极耳宽度的限制，可设置较大宽度的正极耳和负极耳来适应大功率输出的要求；在正极片和负极片上分别设置了未涂覆活性层的正极空白区和负极空白区，所述正极空白区作为正极集流体之间的连接载体，负极空白区作为负极集流体之间的连接载体。另一方面，通过将正极耳和负极耳分别设置在电芯的两端，使得正极集流体和负极集流体不需要在正极空白区和负极空白区冲压加工出突出的极耳部分，保留整条空白区，通过正极空白区之间和负极空白区之间的大面积焊接接触，有效地降低了该锂离子电池的内阻。该正极片和负极片均为整片矩形片体，可通过整板裁切进行生产，避免了极耳的冲床模切加工带来的毛刺问题，提高电池质量。

附图说明

图1是现有技术的叠片式电芯的结构示意图；

图2是本实用新型提供的正极片的结构示意图；

图3是本实用新型提供的负极片的结构示意图；

图4是本实用新型提供的叠片示意图；

图5是本实用新型提供的成品电芯的示意图；

图6为实施例1的叠片示意图；

图7为实施例2的叠片示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、电极片；11、附料区；12、极耳；2、正极片；21、正极空白区；22、正极活性区；221、正极活性层；3、负极片；31、负极空白区；32、负极活性区；321、负极活性层；4、正极耳；5、负极耳。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池，靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，其主要工作构件为电芯，所述电芯包括正极片2、正极耳4、负极片3、负极耳5和隔膜6；

参见图2所示，为本实用新型公开的正极片2的结构示意图，所述正极片2包括正极集流体，优选将正极集流体设置为矩形片状结构，本实用新型的正极集流体采用铝箔。

所述正极片2包括正极集流体，所述正极集流体包括正极空白区21和正极活性区22，所述正极空白区21与正极活性区22沿正极集流体长度方向排布，所述正极空白区21为正极集流体一侧边缘上沿宽度方向的矩形区域，在正极空白区21内的正极集流体不设置正极活性层221，即正极空白区21为空白的正极集流体铝箔层，所述正极活性区22设有正极活性层221。

所述正极活性层221选自锂的磷酸盐、锂的硅酸盐、锂的钒系材料、钴酸锂、錳酸锂或者三元(NCM、NCA)中的一种或几种制成的活性层，当电池充电时，锂离子从正极活性层中脱嵌，放电时则相反，电解液中的锂离子嵌入到正极活性层，本实用新型的正极活性层221采用锂的磷酸盐、锂的硅酸盐或者锂的钒系材料中的一种或几种，为本领域技术人员所公知，故不做进一步赘述。

参见图3所示，为本实用新型公开的负极片3的结构示意图，所述负极片3包括负极集流体，优选将负极集流体设置为矩形片状结构，本实用新型的负极集流体采用铜箔，为常规负极集流体材料，为本领域技术人员所公知。

所述负极片3包括负极集流体，所述负极集流体包括负极空白区21和负极活性区22，所述负极空白区21与负极活性区22沿负极集流体长度方向排布，所述负极空白区31为负极集流体上沿宽度方向的矩形区域，在负极空白区31内的负极集流体不设置负极活性层321，即负极空白区31为空白的负极集流体铝箔层，所述负极活性区32设有负极活性层321。

所述负极活性层321选自碳材料、锡合金、硅合金、硅、锡、锗中的一种或多种制成的活性层，当电池充电时，电解液中的锂离子嵌入到负极活性层中，放电时负极活性层将嵌入的锂离子重新释放到电解液中，完成循环，本实用新型的负极活性层321采用碳材料、锡合金、硅合金、硅、锡、锗中的一种或多种，为本领域技术人员所公知，故不做进一步赘述。

参见图4所示，所述正极片2、隔膜6与负极片3之间叠片设置，所述隔膜6置于正极片2和负极片3之间，所述正极片2、负极片3均设置多个，同时正极空白区21与负极空白区31分别位于所述电芯相对的两侧，所述正极活性区22、负极活性区32位于隔膜6覆盖区域内部，所述正极空白区21与负极空白区31位于隔膜6覆盖区域之外，置于隔膜6外部的正极空白区21部分相互层叠接触，置于隔膜外部的负极空白区31部分也相互层叠接触，使得不同正极片2之间相互并联和不同的负极片3之间相互并联，与现有的叠片式锂离子电池的极片之间连接方式不同，现有的极片之间通常采用电极片1上突出的极耳12进行连接，而锂离子电池的内阻一般与其电极片1之间的连接相关，其电极片1之间接触面积小导致锂离子电池的内阻较大，影响放电和充电效率，而本实用新型的极片之间通过正极空白区21或负极空白区31面连接进行并联，增大了极片之间的接触面积，减小了锂离子电池的内阻，提高了电池的放电和充电效率，同时锂离子电池内阻减少可相应地降低其在充电和放电时的发热量，保持电池的稳定性，而且本锂离子电芯的正极片2和负极片3之间为叠片设置，不存在卷绕式电芯两端封闭会影响电解液注入的情况，本锂离子电芯的电解液可从电芯的侧面渗入，不影响电芯的正常使用。

参见图5所示，所述不同正极片2的正极空白区21之间的连接方式为焊接，所述不同负极片3的负极空白区31之间的连接方式为焊接，所述正极耳4焊接于正极空白区21并向电芯外部延伸，所述负极耳5焊接于负极空白区31并向电芯外部延伸，正极空白区21之间或负极空白区31之间的焊接优选为超声波焊接，焊接时利用高频振动波传递到正极空白区21或负极空白区31表面，在加压的情况下，使多个正极空白区21之间或多个负极空白区31之间相互摩擦而形成分子层之间的熔合，该超声焊接方式可同时进行多层极片之间的焊接，操作方便，同时极片之间连接紧密，避免出现漏焊现象，需要说明的是，所述超声焊接仅为本实用新型一种优选的实施方式，其他实现同种功能的焊接方式也应包括在本实用新型的保护范围内。

本实用新型将正极耳2和负极耳3分别设置于电芯的两端，突破了正极耳4和负极耳5宽度设置的限制，正极耳4或负极耳5不会受到相互之间的干扰，可设置较大宽度的正极耳4和负极耳5，适应大功率的电池输出，如动力电池；同时将正极耳4和负极耳5设置在电芯的两端可适用于一些特殊结构电子产品的正负极位置要求。

本实用新型的正极片2和负极片3均为规整的矩形片状结构，可通过裁切直接成型，不需要冲床冲出极片上的极耳部分，正极片2和负极片3的边缘平整，避免了现有的极耳和极片一体化冲床生产工艺带来的毛刺问题，防止隔膜被刺破泄露。

需要说明的是，本实用新型的正极空白区21和负极空白区31的宽度需要根据不同锂离子电池的正负极片的大小做相应的调整，作为一种优选实施方式，所述正极空白区21的宽度为1～15mm，所述负极空白区31的宽度为1～15mm。

以下通过实施例对本实用新型进行进一步的说明。

实施例1

参见图6所示，为本实施例1中锂离子电池电芯的叠片示意图。

进行该锂离子电池电芯的生产的时候，包括以下工序：

首先进行正极活性层221或负极活性层321的配料，将配料置于高速搅拌机中进行搅拌，制成正极活性层或负极活性层涂料；

条形片材的涂布和裁剪，所述条形片材为铜箔和铝箔，所述条形片材的宽度为所需制成极片的2倍长度；正极片的生产：将正极活性层涂料涂布于铝箔上，正极活性层沿铝箔的中心线涂布，两边留出正极空白区21，将铝箔沿中心线进行裁切，然后沿条形片材的宽度方向进行裁切，将铝箔裁切成如图2所示的正极片2；负极片3的生产与正极片2相似：将负极活性层涂料涂布于铜箔上，负极活性层沿铜箔的中心线涂布，两边留出负极空白区31，将铜箔沿中心线进行裁切，然后沿条形片材的宽度方向相隔一定距离进行裁切，将铜箔裁切成如图3所示的负极片3。

准备隔膜6，所述隔膜6为片状隔膜，片状隔膜的宽度略大于正极片2和负极片3的宽度，片状隔膜的长度大于正极活性区22或负极活性区32的长度，片状隔膜的长度同时小于正极片2或负极片3的长度，采用自动叠片机将正极片2、隔膜6和负极片3依次进行层叠，正极片2、隔膜6和负极片3均为多个，正极空白区21与负极空白区31分别位于所述电芯相对的两侧，所述正极活性区22、负极活性区32位于隔膜6覆盖区域内部，所述正极空白区21与负极空白区31位于隔膜6覆盖区域之外；

通过超声波焊接将不同正极片2的正极空白区21之间相互焊接，通过超声波焊接将不同负极片3的负极空白区31之间相互焊接，形成电芯，将正极耳4焊接于正极空白区21并向电芯外部延伸，将负极耳5焊接于负极空白区31并向电芯外部延伸。

完成电芯的叠片之后，将电芯进行套壳，然后进行注液，封口以及其他后续操作。

实施例2

参见图7所示，为本实施例2中锂离子电池电芯的叠片示意图。

进行该锂离子电池电芯的生产的时候，包括以下工序：

首先进行正极活性层221或负极活性层321的配料，将配料置于高速搅拌机中进行搅拌，制成正极活性层或负极活性层涂料；

条形片材的涂布和裁剪，所述条形片材为铜箔和铝箔，所述条形片材的宽度为所需制成极片的2倍长度；正极片2的生产：将正极活性层涂料涂布于铝箔上，正极活性层沿铝箔的中心线涂布，两边留出正极空白区21，将铝箔沿中心线进行裁切，然后沿条形片材的宽度方向进行裁切，将铝箔裁切成如图2所示的正极片2；负极片3的生产与正极片2相似：将负极活性层涂料涂布于铜箔上，负极活性层沿铜箔的中心线涂布，两边留出负极空白区31，将铜箔沿中心线进行裁切，然后沿条形片材的宽度方向相隔一定距离进行裁切，将铜箔裁切成如图3所示的负极片3。

准备隔膜6，所述隔膜为带状隔膜，带状隔膜的宽度大于正极活性区22或负极活性区32的长度，带状隔膜的宽度同时小于正极片2或负极片3的长度，采用自动叠片机将正极片2、隔膜6和负极片3依次进行层叠，正极片2和负极片3均为多个，隔膜6的数量为1，所述带状隔膜呈Z字形折叠，所述正极片2和负极片3分别设置于带状隔膜折叠形成的两侧叠缝中，所述正极空白区21在正极片2上的朝向与带状隔膜的叠缝方向平行，所述负极空白区31在负极片3上的朝向与带状隔膜的叠缝方向平行。正极空白区21与负极空白区31分别位于所述电芯相对的两侧，所述正极活性区22、负极活性区32位于隔膜6覆盖区域内部，所述正极空白区21与负极空白区1位于隔膜6覆盖区域之外；

通过超声波焊接将不同正极片2的正极空白区21之间相互焊接，通过超声波焊接将不同负极片3的负极空白区31之间相互焊接，形成电芯，将正极耳4焊接于正极空白区21并向电芯外部延伸，将负极耳5焊接于负极空白区31并向电芯外部延伸。

完成电芯的叠片之后，将电芯进行套壳，然后进行注液，封口以及其他后续操作。

通过以上实施例1和实施例2可看出，本实用新型所公开的一种锂离子电池的正极片和负极片的结构规整，能够通过简单的裁剪工艺完成加工，加工效率高，同时正极片和负极片不需要加工出突出的极耳，避免了毛刺的产生，从而避免了极片对隔膜的损伤，本技术方案中的隔膜位于电芯的中部位置，不需要与电芯的边角位置直接接触，进一步降低了被电极片刺破泄露的危险，提高了该锂离子在包装和使用时的安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括电芯，所述电芯包括正极片、正极耳、负极片、负极耳和隔膜；

所述正极片的数量有多个，所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体包括正极空白区和正极活性区，所述正极空白区与正极活性区沿正极集流体长度方向排布，所述正极活性区表面涂布正极活性层；

所述负极片的数量有多个，所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体包括负极空白区和负极活性区，所述负极空白区与负极活性区沿负极集流体长度方向排布，所述负极活性区表面涂布负极活性层；

所述正极片、隔膜与负极片之间叠片设置，所述隔膜置于正极片和负极片之间，同时正极空白区与负极空白区分别位于所述电芯相对的两侧，所述正极片的正极空白区之间相互焊接，所述正极耳连接于正极空白区并向电芯外部延伸，所述负极片的负极空白区之间相互焊接，所述负极耳连接于负极空白区并向电芯外部延伸。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，多个正极片的正极空白区之间连接方式为超声波焊接，多个负极片之间的连接方式为超声波焊接。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为片状隔膜，多个正极片、负极片和片状隔膜依次层叠形成电芯。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为带状隔膜，所述带状隔膜呈Z字形折叠，所述正极片和负极片分别设置于带状隔膜折叠形成的两侧叠缝中，所述正极空白区在正极片上的朝向与带状隔膜的叠缝方向平行，所述负极空白区在负极片上的朝向与带状隔膜的叠缝方向平行。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极活性区、负极活性区位于隔膜覆盖区域内部，所述正极空白区与负极空白区位于隔膜覆盖区域之外。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极空白区的宽度为1～15mm，所述负极空白区的宽度为1～15mm。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。

8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述负极活性层选自碳材料、锡合金、硅合金、硅、锡、锗中的一种或多种制成的活性层。

9.根据权利要求7所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极活性层选自锂的磷酸盐、锂的硅酸盐、锂的钒系材料、钴酸锂、錳酸锂或者三元NCM、NCA中的一种或几种制成的活性层。