CN208835203U - 锂电芯和智能电池 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种锂电芯和智能电池。锂电芯包括：呈板状的支撑板；电芯组件，电芯组件卷绕在支撑板上，使支撑板被包覆于电芯组件内。电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极，以及能够将正极与负极间隔设置的隔膜。壳体，壳体具有一容纳腔，用于收容支撑板以及电芯组件，壳体分别与正极的至少一部分以及负极的至少一部分胶结连接。以及电解质，电解质填充于电芯组件内，和/或壳体与电芯组件之间的空间。其中，支撑板用于支撑电芯组件，电芯组件能够粘附于支撑板的两个相对表面，从而电芯组件与支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。支撑板为电芯组件提供有效支撑，保持电芯组件的内部张紧力及粘接形态稳定，电芯组件的结构稳定性好。

Description

锂电芯和智能电池

技术领域

本公开属于电池技术领域，涉及一种锂电芯和智能电池。

背景技术

在传统的锂电芯技术中，聚合物锂金属电池内的锂电芯采用叠片型结构，锂电芯在铝合金薄板的夹持下构成一锂电池，锂电芯受到均衡的夹持力。因此，叠片型的聚合物锂金属电池在循环充放电过程中，锂金属均匀沉积出来，而不会导致枝晶产生，电芯的安全性能高。

而在卷绕型锂金属电池内的锂电芯通过卷绕方式加工成型，锂电芯由柔性的多层薄膜状材料卷绕而成。在相关技术中，锂电芯呈卷绕结构装入到方形的外壳，其中，锂电芯的上下两个相对表面叠加并保持受力均衡。而锂电芯的两侧边弯曲成弧形，两侧边无法得到有效支撑导致结构松散，相应地，锂电芯的整体受力不够均衡。因此，卷绕型锂金属电池在循环充放电过程中，锂电芯会有锂金属析出，容易导致电芯发生安全事故。

虽然，有些传统技术为了解决锂电芯会有锂金属析出的问题，采用在锂电芯内增加支撑结构，以防卷绕型电芯变形，但是发明人发现，即使这样做仍然不能有效解决锂电芯会有锂金属析出的问题。

例如，中国专利CN20190465U公开一种可防止电池芯内圈极片弧形转角处产生断裂及隔膜出现破损现象的方形卷绕式锂电池。其中方形卷绕式锂电池包括负极片、隔膜和正极片依次叠放并卷绕而成的电池芯，所述的电池芯中部留有卷针孔，所述的卷针孔内设有具有耐酸碱、绝缘的不可逆形变的垫片。发明人发现，该专利技术的锂电池在使用状态时，例如，在处于震动比较大的使用情况下，锂电芯会仍然有可能发生锂金属析出的问题。

中国专利CN1018343317A公开一种卷绕式锂电池电芯所公开的电芯结构中，电芯位于电池罐内部，通过导电连接件，分别与电池罐正极和负极的导出端子连接。该电芯主要包括一个电池内芯和一个电池外芯，电池外芯由正极板、隔膜、负极板依次层叠放置，并卷绕成涡状，包裹在所述的电池内芯上。发明人发现，该专利技术的锂电池在使用状态时，例如，在处于震动比较大的使用情况下，锂电芯会仍然有可能发生锂金属析出的问题。

而经过发明人的长期观察和实验，上述文献中公开的锂电芯技术仍然不能完全解决锂电芯在充放电过程中有锂金属析出形成锂晶枝的问题。而锂晶枝的产生易导致卷绕型的电池出现高温甚至***等事故，严重影响电池的安全性能。

实用新型内容

有鉴于此，本公开提供一种锂电芯和智能电池。

具体地，本公开是通过如下技术方案实现的：

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种锂电芯，包括：

呈板状的支撑板；

电芯组件，所述电芯组件卷绕在所述支撑板上，使所述支撑板被包覆于所述电芯组件内，所述电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极，以及能够将所述正极与负极间隔设置的隔膜，所述支撑板至少部分与所述隔膜贴合；

壳体，所述壳体具有一容纳腔，用于***述支撑板以及所述电芯组件，所述壳体分别与所述正极的至少一部分以及所述负极的至少一部分胶结连接；以及

电解质，所述电解质填充于所述电芯组件内，和/或所述壳体与所述电芯组件之间的空间；

其中，所述支撑板用于支撑所述电芯组件，所述支撑板的两个相对表面贴附于所述电芯组件，使所述电芯组件能够粘附于所述支撑板的两个相对表面，从而所述电芯组件与所述支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。

可选地，所述电芯组件卷绕并张紧于所述支撑板的两个相对表面；或，所述电芯组件卷绕成型并形成有一扁平长孔，所述支撑板能够***所述扁平长孔。

可选地，所述支撑板的侧面所能承受的压强为P，2kgf/cm²≤P≤10kgf/cm²，且所述支撑板在此压强条件下保持形状稳定。

可选地，所述支撑板的厚度小于或等于3毫米。

可选地，所述支撑板表面的粗糙度范围为3～10微米。

可选地，所述支撑板的表面涂覆有基础涂层，所述基础涂层用于胶结连接所述支撑板外表面与所述电芯组件的接触部分。

可选地，所述基础涂层的厚度为1～5微米。

可选地，所述基础涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶。

可选地，所述基础涂层涂覆于所述支撑板的两个相对表面的整个区域，或者涂覆于所述支撑板的预设区域。

可选地，所述支撑板由刚性材料制成。

可选地，所述支撑板由耐酸碱腐蚀材料制成。

可选地，所述支撑板由金属材料或非金属材料制成。

可选地，所述支撑板的宽度与所述电芯组件的宽度相匹配。

可选地，两个所述相对表面的连接处设为曲面，所述电芯组件张紧于所述曲面并沿所述曲面弯曲。

可选地，所述曲面为弧形曲面，所述弧形曲面向远离所述支撑板的中心区域的方向逐渐倾斜。

可选地，所述电芯组件的内表面涂覆有粘结涂层。

可选地，所述粘结涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。

可选地，所述支撑板与所述电芯组件的最内层贴合，所述电芯组件的最内层为所述隔膜。

可选地，所述隔膜的宽度大于或等于所述正极以及所述负极的宽度。

可选地，所述隔膜包括基膜、涂覆于所述基膜两侧表面的第一涂层以及涂覆于所述第一涂层外的第二涂层，所述第一涂层用于控制电流的流动，所述第二涂层用于胶结连接与所述第二涂层贴合的表面。

可选地，所述第一涂层包括如下至少一种材料：氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、沸石、碳化钛。

可选地，所述第一涂层的厚度设为2～3微米。

可选地，所述第二涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。

可选地，所述支撑板的表面涂覆有基础涂层，所述第二涂层的材质与所述基础涂层的材质相同。

可选地，所述第二涂层厚度设为1～2微米。

可选地，所述隔膜的厚度设为b，所述支撑板的表面设有凸起部，所述凸起部的高度设为b1，其中，b1＜b。

可选地，所述正极设有至少一正极耳，所述正极耳凸设于所述电芯组件的一侧；所述负极设有至少一负极耳，所述负极耳凸设于所述电芯组件的一侧；其中，所述至少一个正极耳和至少一个负极耳穿插至所述壳体外。

可选地，所述负极包括锂金属或锂金属化合物。

可选地，所述负极为表面附着锂金属膜或锂金属化合物的铜箔。

可选地，所述正极为表面附着包含单质硫、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰至少一种材料的铝箔。

可选地，所述壳体包括如下至少一种：铝塑膜、钢壳、铝壳。

可选地，所述电解质包括如下至少一种：包含六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂、凝胶状电解质。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种智能电池，包括：

电池外壳，设有容纳腔；

设于所述电池外壳的正极端子和负极端子，所述正极端子和负极端子用于与外部装置电连接；

至少一个如上所述的锂电芯，收容在所述容纳腔内；以及

控制组件，安装在所述容纳腔内，

其中，所述控制组件与所述正极端子、所述负极端子、以及所述锂电芯电连接，用于对所述锂电芯的状态进行管控，所述锂电芯通过所述正极端子、所述负极端子进行充电或放电。

可选地，所述电池外壳设为方形结构。

可选地，所述电池外壳包括如下至少一种：绝缘塑料壳、钢壳、铝壳。

可选地，所述控制组件包括安装于所述电池外壳内的控制板和安装于控制板的处理器，所述控制板与所述正极端子、所述负极端子、以及所述锂电芯电连接，所述处理器用于对所述锂电芯的状态进行管控。

可选地，所述控制组件还包括安装于所述控制板的检测元件，所述检测元件用于检测锂电芯和/或容纳空间内的气体参数。

本公开提供的实施例公开的技术方案可以具有以下有益效果：

电芯组件粘附于支撑板并构成一个整体，电芯组件的形状稳定性好。电芯组件卷绕于支撑板并粘附于支撑板上，支撑板为电芯组件提供有效支撑，保持电芯组件的内部张紧力及粘接形态稳定，电芯组件的结构稳定性好。

附图说明

图1是本公开一示例性实施例示出的一种电芯组件卷绕于支撑板结构的截面结构示意图。

图2是图1所示的电芯组件卷绕于支撑板结构的一些示例性实施例示出的截面结构示意图。

图2a是图1所示的电芯组件设有两条隔膜将正极与负极隔开并卷绕于支撑板结构的截面结构示意图。

图2b是图1所示的电芯组件设有一条隔膜将正极与负极隔开并卷绕于支撑板结构的截面结构示意图。

图2c是图1所示的电芯组件卷绕于支撑板结构的截面结构示意图。

图3是包含图2所示的电芯组件卷绕于支撑板结构的一种锂电芯的纵向截面结构示意图。

图4是图3所示的锂电芯包含的一种支撑板的截面结构示意图。

图5是图3所示的锂电芯包含的一种设有曲面的支撑板的截面结构示意图。

图6是图3所示的锂电芯包含的一种隔膜截面的局部放大结构示意图。

图7是包含图3所示的锂电芯的一种智能电池的结构示意图。

附图标记：电芯组件10；正极11；负极12；隔膜13；基膜131；第一涂层132；第二涂层133；支撑板20；侧面21；主表面22；曲面23；基础涂层24；正极耳30；负极耳40；壳体50；正极端子60；负极端子70；电池外壳80；控制组件90。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本公开实施例公开了一种电芯、电池及电芯的制造方法。该电芯包括电芯组件、用于支撑电芯组件的支撑板、用于容纳电芯组件和支撑板的壳体以及电解质。电芯组件与支撑板能够以粘结、卡扣或夹持的方式形成一个不可相对移动的整体。

在一些实施例中，该电芯的电芯组件卷绕、张紧并粘附形成于支撑板的部分表面，从而电芯组件与所述支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。

在一些实施例中，该电芯的电芯组件卷绕成型并形成一孔，支撑板能够***该孔中，电芯组件能够粘附于所述支撑板的部分表面，从而电芯组件与支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。

在一些实施例中，该电芯的电芯组件卷绕于支撑板，且电芯组件卷绕并叠加的部位粘附连接成一个不可相对移动的整体。

下面以锂电芯为例，结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开实施例保护的范围。

下面结合附图，对本公开实施例的锂电芯、智能电池及锂电芯的制造方法进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1所示，在一实施例中，锂电芯包括呈板状的支撑板20、电芯组件10。在图1的基础上，如图2所示，电芯组件10包括至少一个负极12、至少一个正极11，以及能够将正极11与负极12间隔设置的隔膜13，支撑板20至少部分与隔膜13贴合。可以理解的是，图2示出的正极11与负极12的位置可以互换。电芯组件10卷绕在支撑板20上，使支撑板20被包覆于电芯组件10内。

在一些实施例中，参见图2(a)、(b)，电芯组件10的最内层可以为隔膜13，其中，支撑板13至少部分与隔膜20贴合。隔膜13的主要作用是使正极11和负极12分隔开，以防止两极接触而短路。并且隔膜13还能使电解质离子通过，以实现正极11和负极12之间的化学能与电能的转化。隔膜13使正极11和负极12分隔开，相应地，隔膜13可根据正极11和负极12的分布情况设为一条或多条。如隔膜13采用一条时，隔膜包裹于正极11或负极12中的一者，正极11或负极12中的另一者贴合于隔膜。当隔膜13设为多条时，相应地，隔膜13对应贴合于每一个正极11或负极12。可选地，正极11或负极12设有一个或多个。

在一些实施例中，参见图2(c)，支撑板20也可以直接与电芯组件10最内层电极贴合，其中，最内层电极可以为正极11或负极12。

接下来请结合图1和图2，参见图3，壳体50具有一容纳腔。壳体50用于收容支撑板20以及电芯组件10，电解质填充于壳体50与电芯组件10之间的空间。壳体50分别与正极11的至少一部分以及负极12的至少一部分胶结连接。

其中，支撑板20用于支撑电芯组件10，支撑板20的两个相对表面贴附于电芯组件10，使电芯组件10能够粘附于支撑板20的两个相对表面，从而电芯组件10与支撑板20能够形成一个不可相对移动的整体。电芯组件10与支撑板20构成一个不可相对移动的整体，相应地，电芯组件10卷绕于支撑板20的张紧力及卷绕位置相对固定，电芯组件10整体受力均衡，避免了因电芯组件10与支撑板20之间的相对移动造成的未与支撑板20接触部分的电芯组件10失去支撑，以及避免电芯组件10因失去支撑板20支撑而导致地在该部分电芯组件10出现塌边及析锂现象，以及极耳的电接触不良，影响充放电等不良现象。

具体地，支撑板20呈板状结构，其中，支撑板20具有两个相对设置的主表面22和连接两主表面22的侧面21。其中，支撑板20的两个相对表面即为支撑板20的两个主表面22。电芯组件10卷绕于支撑板20上，相应地，电芯组件10与支撑板20上相对设置的两个主表面22和两个侧面21贴合，以使电芯组件10卷绕于支撑板20。电芯组件10与支撑板20的接触面互相粘结连接，以使电芯组件10与支撑板20构成一个整体。支撑板20有效支撑电芯组件10的各个部位并保持电芯组件10受到的支撑稳定，以使得电芯组件10在充放电过程中锂金属均匀沉积出来，而不会在电芯组件10内产生锂枝晶，锂电芯的安全性能高。

电芯组件10包裹于支撑板20外并装配于壳体50的容纳腔内，电解质填充于电芯组件内，和/或，壳体50与电芯组件10之间的间隙处，以使正极11和负极12之间形成导通的回路，使锂电芯能进行相应的电能-化学能转换，充放电方便。

电芯组件10卷绕于支撑板20并与支撑板20贴合，相应地，其包括以下两种卷绕形式：

一、电芯组件10卷绕并张紧于支撑板20的外侧。电芯组件10加工过程中直接卷绕于支撑板20上，在电芯组件10与支撑板20之间设有预设的预紧力。该电芯组件10在预紧力作用下能使电芯组件10张紧于支撑板20，以使支撑板20对电芯组件10保持支撑状态，支撑效果好，支撑板20作用于电芯组件10的支撑力稳定，避免电芯组件10出现局部塌边现象的产生。

二、电芯组件10卷绕成型并形成有一扁平长孔，支撑板20能够***扁平长孔。电芯组件10卷绕形成扁平环形结构，支撑板20插接连接至扁平长孔内，以使得支撑板20位于电芯组件10的中心处。电芯组件10的内侧表面与支撑板20粘附连接，以使电芯组件10与支撑板20构成一个整体，支撑板20对电芯组件10起到支撑和定位的效果，支撑稳定性好。

在一可选地实施例中，支撑板20的侧面21所能承受的压强为P，2kgf/cm²≤P≤10kgf/cm²，即支撑板20可以承受压强至少为2kgf/cm²，至多为10kgf/cm²，且支撑板20在此压强条件下保持形状稳定。

当电芯组件10在预设的预紧力作用下卷绕于支撑板20时，支撑板20承受来自于电芯组件10的挤压力。相应地，支撑板20用于支撑电芯组件10并保持电芯组件10的稳定，支撑板20在该挤压力作用下不发生形变，电芯组件10受到的支撑力稳定，以使电芯组件10在充放电过程中稳定性好。

电芯组件10张紧于支撑板20时，支撑板20的两侧面21受到电芯组件10传递的压力。其中，支撑板20所能承受的压强P可以为：2kgf/cm²、3kgf/cm²、5kgf/cm²、8kgf/cm²、10kgf/cm²等。

在一可选地实施例中，支撑板20由耐酸碱腐蚀材料制成。如不锈钢、塑料、合金钢、陶瓷等。在一些实施例中，支撑板20由金属或非金属材料制成。在一些实施例中，支撑板20由刚性材料或弹性材料制成。

支撑板20可以设于电芯组件10的中心处。当支撑板20的所占体积小时，可相应提高电芯组件10的容积。在一可选地实施例中，支撑板20的厚度小于或等于3毫米。如支撑板20设为：1.5毫米、2毫米、2.5毫米、3毫米等厚度。支撑板20在满足对电芯组件10的支撑力条件下，减小支撑板20的厚度以降低支撑板20的体积，支撑板20所占据空间小。

电芯组件10卷绕于支撑板20的表面，至少部分电芯组件10与支撑板20的表面相贴合。在一些实施例中，支撑板20的表面具有相应地粗糙度。即在支撑板20的表面具有起伏状的局部凸起结构，电芯组件10张紧于支撑板20表面。支撑板20的表面设有适宜的粗糙度，当电芯组件10粘附于支撑板20的表面时，两者的粘附强度高，粘附效果好。例如，在支撑板20表面涂覆基础涂层24和/或电芯组件10与支撑板20接触的表面设有粘附材料，以使提高支撑部20与电芯组件10的粘附强度。其中，该粘附材料可以为两者直接粘附连接，或者在预设的工艺下高温熔合连接。

为避免局部凸起结构刺穿部分电芯组件10，导致电芯组件10损坏，需控制支撑板20的表面粗糙度的范围。在一实施例中，支撑板20表面的粗糙度范围为3～10微米。支撑板20表面的粗糙度范围为3微米、4微米、5微米、8微米、10微米等。

电芯组件10还可以与支撑板20粘附连接。在图1～3的基础上，请参见图4、图5。在一实施例中，支撑板20的表面涂覆有基础涂层24，基础涂层24用于胶结连接支撑板20外表面与电芯组件10的接触部分。支撑板20通过基础涂层24粘附于电芯组件10上，粘附方便。在一可选地实施例中，基础涂层24的厚度为1～5微米。具体地，基础涂层24的厚度设为1微米、2微米、3微米、5微米等。在一可选地实施方式中，基础涂层24涂覆于支撑板20的两个相对表面的整个区域；或者涂覆于支撑板20的预设区域。

基础涂层24所涂覆的区域即为电芯组件10与支撑板20的粘附区域。基础涂层24预先涂覆于支撑板20表面的预设区域，能方便控制支撑板20与电芯组件10的连接部位，可控性好，连接方便。在一可选地实施例中，基础涂层24包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶。

基础涂层24涂覆于支撑板20的预设区域，以控制基础涂层24与电芯组件10的粘附连接位置。可选地，基础涂层24可设有单一材料制成涂层，也可由多种材料组合而成，以构成不同区域的不同材料涂层。例如，基础涂层24由聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶等材料中的一种构成单一涂层，该基础涂层24涂覆于支撑板20的两相对表面。

可选地，在支撑板20的其中一个表面涂覆聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶等材料中的一种材料，在另一相对表面涂覆聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶等材料中其余材料中的一种，以使支撑板20的不同表面具有多种材料构成的涂层，以适应电芯组件10的不同接触表面的粘结性。

电芯组件10卷绕于支撑板20外并与基础涂层24相互贴合，可以通过相应的加工工艺使得电芯组件10与基础涂层24粘接连接，如夹具化成工艺，粘结效果好。电芯组件10与支撑板20构成一个不可分离的整体，使得支撑板20能对电芯组件10提供支撑，还能使电芯组件10相对于支撑板20不会发生移位，保持电芯组件10的结构稳定。

在一可选地实施例中，支撑板20的宽度与电芯组件10的宽度相匹配。例如，支撑板20的宽度与电芯组件10的宽度相等，则电芯组件10的宽度及为支撑板20的宽度，锂电芯的尺寸控制精度高。或者支撑板20的宽度略大于电芯组件10的宽度，以使电芯组件10卷绕过程中能完全限定于支撑板20上，并由支撑板20提供稳定的支撑力，可靠性高。

支撑板20可以设为板状结构，如将支撑板20设为矩形板状结构。在支撑板20的转角处可以设有弧形倒角，以避免支撑板20将电芯组件10划伤。为进一步提高支撑板20与电芯组件10的结合紧密度。在一实施例中，两个相对表面的连接处可以设为曲面23，电芯组件10张紧于曲面23并沿曲面23弯曲。可选地，曲面23为弧形曲面23，弧形曲面23向远离支撑板20的中心区域的方向逐渐倾斜。

支撑板20的两个主表面22可以设置向侧边方向倾斜的曲面23，以使电芯组件10卷绕于支撑板20的过程中，电芯组件10随着曲面23卷绕并贴合于支撑板20，电芯组件10受到的应力集中度小。弧形曲面23可以设于两相对平面上并且向边缘的侧面21处倾斜，该侧面21用于支撑电芯组件10。可选地，侧面21设为弧形面并与曲面23相交，以使电芯组件10平滑过渡。可选地，支撑板20的侧面21与两主表面22的相交处构成“C”字形或“V”字形结构，且在尖角处采用圆弧过渡连接。

电芯组件10卷绕于支撑板20上，电芯组件10的内侧表面与支撑板20的表面贴合。在一实施例中，电芯组件10的内表面涂覆有粘结涂层。如粘结涂层涂覆于电芯组件10的内侧表面，电芯组件10卷绕并张紧于支撑板20的两个相对表面，支撑板20能够与与粘结涂层相互贴合。又如粘结涂层涂覆于扁平长孔的内壁面上，支撑板20***扁平长孔并与粘结涂层相互贴合。当电芯组件10与支撑板20通过夹具化成工艺加工后，粘结涂层与支撑板20粘结连接呈一体，继而使得电芯组件10与支撑板20构成一个整体，粘结效果好。可选地，粘结涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。在一可选地实施例中，粘结涂层的材料与基础涂层24的材料相同或不同。

电芯组件10至少包括依次叠加的正极片、隔膜13、负极片。可选地，正极片贴附有隔膜13。支撑板20与电芯组件10的最内层贴合，可选地，电芯组件10的最内层为隔膜13。电芯组件10卷绕于支撑板20上，隔膜13贴合于支撑板20的表面，能有效将正极片或负极片与支撑板20隔离，同时又能通过隔膜13与支撑板20粘结连接。电芯组件10的充放电安全性好，结构稳定性好。在一可选地实施例中，隔膜13的宽度大于或等于正极11以及负极12的宽度。如图2和图3所示，隔膜13将正极11以及负极12隔开，并且正极11与负极12之间的电子能通过隔膜13传递，以进行电能的传递。隔膜13宽度大于或等于正极11以及负极12的宽度，能有效避免正极11与负极12直接连通，隔离效果好。

结合图2、图3，参见图6，在一实施例中，隔膜13包括基膜131、涂覆于基膜131两侧表面的第一涂层132以及涂覆于第一涂层132外的第二涂层133，第一涂层132用于控制电流的流动，第二涂层133用于胶结连接与第二涂层133贴合的表面。可选地，基材采用聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯复合材料等。

隔膜13具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路。而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜13通过第一涂层132的闭孔功能将电池的正极11和负极12分开，以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至***的作用。可选地，第一涂层132包括如下至少一种材料：氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、沸石、碳化钛。可选地，第一涂层132的厚度设为1～3微米。具体地，第一涂层132厚度设为1微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米等。

例如，基膜131的表面涂覆一层氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、沸石、碳化钛或其他耐热性优良的无机物陶瓷颗粒，经工艺处理后形成第一涂层132并与基膜131紧密粘结在一起。隔膜13稳定结合有机物的柔性以及无机物的热稳定性，提高隔膜13的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度，进而提高电池的安全性能。

第二涂层133涂覆于第一涂层132上，并在相应地粘结工艺下粘附于与第二涂层133接触的表面。如第二涂层133与支撑板20的外表面部分接触，相应地，第二涂层133与支撑板20粘结连接。或者电芯组件10卷绕过程中，第二涂层133与正极片或负极片接触，第二涂层133与正极片或负极片粘结连接。可选地，第二涂层133包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。第二涂层133厚度设为1～2微米。具体地，第二涂层133厚度设为1微米、1.2微米、1.5微米、2微米等。

可选地，在第一涂层132的表面涂覆一层由聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠或其他耐化学腐蚀性、耐高温色变性、耐氧化性、耐磨性、柔韧性以及很高的抗涨强度和耐冲击性强度的材料构成的第二涂层133，第二涂层133与第二涂层上并结合基膜131，以使隔膜13具有比普通电池隔膜更好的兼容性和粘合性，能大幅度提高电池的耐高温性能和安全性。隔膜13具有良好的浸润和吸液保液的能力，对电解质的吸收性好，延长电池循环寿命，增加电池的大倍率放电性能。

在一可选地实施例中，支撑板20的表面涂覆有基础涂层24，第二涂层133的材质与基础涂层24的材质相同。当隔膜13卷绕并贴合于支撑板20的表面时，基础涂层24与第二涂层133在相应的加工工艺下融合形成一体，以使隔膜13及电芯组件10粘附于支撑板20上，粘结效果好，结合部位的吸附强度高。

在另一可选地实施例中，支撑板20的表面涂覆有基础涂层24，当电芯组件10卷绕并贴合于支撑板20的表面时，基础涂层24与电芯组件10的最内层在相应的加工工艺下能够粘结，以使电芯组件10粘附于支撑板20上。其中，电芯组件10最内层为涂覆有电极材料的金属薄膜(图中未示出)，即，正极11或负极12。例如，表面涂覆正极材料的铝箔，或者是表面涂覆负极材料的铜箔。其中，金属薄膜一侧位于电芯组件10最内层，与支撑板20接触。从而电芯组件10与支撑板20能够形成一个不可相对移动的整体。

在支撑板20的表面具有相应地粗糙度，相应地，在支撑板20的表面形成有起伏状的凸起并形成相应地凸起部。隔膜13贴合于支撑板20表面，相应地，凸起部与隔膜13相互挤压。在一可选地实施例中，隔膜13的厚度设为b，凸起部的高度设为b1，其中，b1＜b。隔膜13的厚度大于凸起部的高度，相应地，凸起部的起伏部位不易刺穿隔膜13，避免正极11与负极12连通而引发安全事故，保护效果好。

如图3所示，在一实施例中，正极11设有至少一正极耳30，正极耳30凸设于电芯组件10的一侧。负极12设有至少一负极耳40，负极耳40凸设于电芯组件10的一侧。其中，至少一个正极耳30和至少一个负极耳40穿插至壳体50外。正极耳30与正极片连接，正极耳30一端贯穿壳体50。负极耳40与负极片连接，负极耳40的一端贯穿壳体50。可选地，正极耳30与负极耳40间隔设置于壳体50的同一侧。当正极11设置有多个正极耳30时，将多个正极耳30(电)连接成一体。相应地，当负极12设置有多个负极耳40时，将多个负极耳40(电)连接成一体。

在一实施例中，负极12包括锂金属或锂金属化合物。在一实施例中，负极12为表面附着锂金属膜或锂金属化合物的铜箔。在一实施例中，正极11包括如下至少一种材料：单质硫、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰材料。在一实施例中，正极12为表面附着包含单质硫、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰至少一种材料的铝箔。

电芯组件10及电解质容纳于壳体50内并受壳体50保护。在一实施例中，壳体50包括如下至少一种：铝塑膜、钢壳、铝壳。可选地，壳体50设为方形结构，以适配电芯组件10的外形。

当电芯组件10采用铝塑膜进行软包装时，具有支撑板20的电芯组件10装入带铝塑膜的容纳腔中。同时经由相应的工序使得电芯组件10的正极耳30及负极耳40穿插至壳体50外，且在结合部位处密封，例如顶侧封工序。

再由铝塑膜的侧边开口处灌入电解质。可选地，电解质包括如下至少一种：包含六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂、凝胶状电解质。将装配有电解质和电芯组件10的铝塑膜经相应的加工工艺形成一锂电芯。例如，一封、夹具化成及二封工序。

将上述的锂电芯应用于智能电池中，以使锂电芯能为相应地的设备提供电能，同时也能通过充电功能进行化学能的转换。

如图7所示，在一实施例中，智能电池包括：设有容纳腔的电池外壳80、设于电池外壳80的正极端子60和负极端子70、至少一个如上述实施例提供的锂电芯及安装在容纳腔内的控制组件90，其中，锂电芯收容在容纳腔内。正极端子60和负极端子70用于与外部装置电连接。控制组件90与正极端子60、负极端子70、以及锂电芯电连接，用于对锂电芯的状态进行管控。锂电芯通过正极端子60、负极端子70进行充电或放电。

电池外壳80设为一刚性结构，其内部形成一容纳腔，以使控制组件90及锂电芯安装于电池外壳80内并受电池外壳80的保护。锂电芯通过正极端子60和负极端子70进行充放电，其中，锂电芯的正极耳30与正极端子60连接，负极耳40与负极端子70连接，电能传输方便。

在一可选地实施例中，电池外壳80设为方形结构。电池外壳80包括如下至少一种：绝缘塑料壳、钢壳、铝壳。

在一可选地实施例中，控制组件90包括安装于电池外壳80内的控制板和安装于控制板的处理器，控制板与正极端子60、负极端子70、以及锂电芯电连接，处理器用于对锂电芯的状态进行管控。如，处理器通过检测流经控制的电流、电压等参数，控制锂电芯进行充放电的管控，并在异常情况下断开通路，以使锂电池处于断开状态。

在一可选地实施例中，控制组件90还包括安装于控制板的检测元件，检测元件用于检测锂电芯和/或容纳空间内的气体参数。检测元件能检测相应地的气体参数，如气体温度，气体压力等。可选地，检测元件包括气压传感器、温度传感器、湿度传感器等。当电池外壳80内的内部压力上升到一定数值时，电池外壳80上的安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。当电池外壳80内的温度达到预设值时，控制组件90控制电芯组件10自动断电，以保证智能电池的安全使用。

在一实施例中，提供一种锂电芯的制造方法，其包括以下步骤：

S101：提供一支撑板20，其中，支撑板20用于支撑电芯组件10。支撑板20呈板状结构，其中，支撑板20具有两个相对设置的主表面22和连接两主表面22的侧面21。

S102：在支撑板20上卷绕一电芯组件10，使支撑板20被包覆于电芯组件10内，相应地，电芯组件10与支撑板20上相对设置的两个主表面22和两个侧面21贴合，以使电芯组件10卷绕于支撑板20。其中，电芯组件10包括至少一个负极12、至少一个正极11，以及能够将正极11与负极12间隔设置的隔膜13。电芯组件10卷绕于支撑板20上，以使支撑板20为电芯组件10提供稳定的支撑力，电芯组件10的形状稳定性好。

S103：将支撑板20以及电芯组件10收容于具有开口的壳体50的容纳腔内。

S104：将电解质填充于壳体50与电芯组件10之间的空间。

S105：将支撑板20的两个相对表面贴附于电芯组件10，使电芯组件10粘附于支撑板20的两个相对表面，从而电芯组件10与支撑板20能够形成一个不可相对移动的整体。

电芯组件10与支撑板20的接触面互相粘结连接，以使电芯组件10与支撑板20构成一个整体。支撑板20有效支撑电芯组件10的各个部位并保持电芯组件10受到的支撑力稳定，以使得电芯组件10在充放电过程中锂金属均匀沉积出来，而不会在电芯组件10内产生锂枝晶，从而提高锂电芯的安全性能。

电芯组件10包裹于支撑板20外并装配于壳体50的容纳腔内，电解质填充于壳体50与电芯组件10之间的间隙处，以使锂电芯能产生相应的电能-化学能转换，充放电方便。

当电芯组件10采用铝塑膜进行软包装时，具有支撑板20的电芯组件10装入带铝塑膜的容纳腔中，同时可以经由相应的工序使得电芯组件10的正极耳30及负极耳40穿插至壳体50外，且在结合部位处密封，例如顶侧封工序。

再由铝塑膜的侧边开口处灌入电解质，再将装配有电解质和电芯组件10的铝塑膜经相应的加工工艺形成一锂电芯。例如一封、夹具化成及二封工序。锂电芯成型方便，形状稳定性好。

在上述步骤S102中，还包括电芯组件10在预设张紧力作用下卷绕于支撑板20。电芯组件10加工过程中直接卷绕于支撑板20上，在电芯组件10与支撑板20之间设有预设的预紧力。该电芯组件10在预紧力作用下能使电芯组件10张紧于支撑板20，以使支撑板20对电芯组件10保持支撑状态，支撑效果好，支撑板20作用于电芯组件10的支撑力稳定，避免电芯组件10出现局部塌边现象的产生。可选地，电芯组件10作用于支撑板20的预紧力压强小于8kgf/cm2。

在上述步骤S102中，还包括；电芯组件10卷绕成型并形成有一扁平长孔，支撑板20***扁平长孔并处于电芯组件10的预设位置。电芯组件10卷绕形成扁平环形结构，支撑板20插接连接至扁平长孔内，以使得支撑板20位于电芯组件10的中心处。电芯组件10的内侧表面与支撑板20粘附连接，以使电芯组件10与支撑板20构成一个整体，支撑板20对电芯组件10起到支撑和定位的效果，支撑稳定性好。

在一可选地实施例中，支撑板20的表面涂覆有基础涂层24，基础涂层24的厚度为1～5微米。基础涂层24所涂覆的区域即为电芯组件10与支撑板20的粘附区域。基础涂层24预先涂覆于支撑板20表面的预设区域，或者支撑板20表面的两个相对表面区域能方便控制支撑板20与电芯组件10的连接部位，可控性好，连接方便。

在上述步骤S105中，可以通过夹具化成工艺，在预设温度范围内，电芯组件10能够粘附于支撑板20的两个相对表面。在一可选地实施例中，夹具化成工艺的预设温度范围为25-85℃。例如，向壳体50中注入电解质后，将壳体50进行一封并通过静置使得电解质充分浸润电芯组件10。将完成静置的壳体50放入到化成装置中进行高温热压处理，如在85℃下进行高温热压，以使支撑板20与电芯组件10粘结连接，并对锂电池进行化成作业。可选地，再将锂电芯放置于冷压区进行冷压，如在25℃下进行常温冷压，以使支撑板20与电芯组件10进一步粘结。

在一可选地实施例中，在对锂电芯进行热压加工及冷压加工过程中，夹具对锂电芯施加预设的压强值，以使锂电芯在相应地压强值下粘结，以使电芯组件10与支撑部20构成一个不可分离的整体，并且保持电芯组件10与支撑部20的位置及姿态稳定。可选地，夹具对锂电芯施加预设的压强值范围设为0.8～1.3Mpa。具体地，其可根据锂电芯的材料及规格尺寸调整相应地压力参数，如该压强值设为0.8Mpa、1MPa、1.2Mpa、1.3Mpa等。可选地，夹具在对锂电芯进行热压加工时的压强值大于冷压加工的压强值。其中，冷压加工能进一步提高电芯组件10与支撑板20之间的粘结强度并保持电芯组件的压力稳定。

以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (37)

1.一种锂电芯，其特征在于，包括：

呈板状的支撑板；

电芯组件，所述电芯组件卷绕在所述支撑板上，使所述支撑板被包覆于所述电芯组件内，所述电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极，以及能够将所述正极与负极间隔设置的隔膜，所述支撑板至少部分与所述隔膜贴合；

壳体，所述壳体具有一容纳腔，用于***述支撑板以及所述电芯组件，所述壳体分别与所述正极的至少一部分以及所述负极的至少一部分胶结连接；以及

电解质，所述电解质填充于所述电芯组件内，和/或所述壳体与所述电芯组件之间的空间；

其中，所述支撑板用于支撑所述电芯组件，所述支撑板的两个相对表面贴附于所述电芯组件，使所述电芯组件能够粘附于所述支撑板的两个相对表面，从而所述电芯组件与所述支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。

2.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述电芯组件卷绕并张紧于所述支撑板的两个相对表面；

或，所述电芯组件卷绕成型并形成有一扁平长孔，所述支撑板能够***所述扁平长孔。

3.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板的侧面所能承受的压强为P，2kgf/cm²≤P≤10kgf/cm²，且所述支撑板在此压强条件下保持形状稳定。

4.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板的厚度小于或等于3毫米。

5.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板表面的粗糙度范围为3～10微米。

6.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板的表面涂覆有基础涂层，所述基础涂层用于胶结连接所述支撑板外表面与所述电芯组件的接触部分。

7.根据权利要求6所述的锂电芯，其特征在于，所述基础涂层的厚度为1～5微米。

8.根据权利要求6或7所述的锂电芯，其特征在于，所述基础涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶。

9.根据权利要求6所述的锂电芯，其特征在于，所述基础涂层涂覆于所述支撑板的两个相对表面的整个区域，或者涂覆于所述支撑板的预设区域。

10.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板由刚性材料或弹性材料制成。

11.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板由耐酸碱腐蚀材料制成。

12.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板由金属材料或非金属材料制成。

13.根据权利要求1或2所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板的宽度与所述电芯组件的宽度相匹配。

14.根据权利要求13所述的锂电芯，其特征在于，两个所述相对表面的连接处设为曲面，所述电芯组件张紧于所述曲面并沿所述曲面弯曲。

15.根据权利要求14所述的锂电芯，其特征在于，所述曲面为弧形曲面，所述弧形曲面向远离所述支撑板的中心区域的方向逐渐倾斜。

16.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述电芯组件的内表面涂覆有粘结涂层。

17.根据权利要求16所述的锂电芯，其特征在于，所述粘结涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。

18.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板与所述电芯组件的最内层贴合，所述电芯组件的最内层为所述隔膜。

19.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述隔膜的宽度大于或等于所述正极以及所述负极的宽度。

20.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述隔膜包括基膜、涂覆于所述基膜两侧表面的第一涂层以及涂覆于所述第一涂层外的第二涂层，所述第一涂层用于控制电流的流动，所述第二涂层用于胶结连接与所述第二涂层贴合的表面。

21.根据权利要求20所述的锂电芯，其特征在于，所述第一涂层包括如下至少一种材料：氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、沸石、碳化钛。

22.根据权利要求20或21所述的锂电芯，其特征在于，所述第一涂层的厚度设为2～3微米。

23.根据权利要求20所述的锂电芯，其特征在于，所述第二涂层包括如下至少一种材料：聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。

24.根据权利要求20所述的锂电芯，其特征在于，所述支撑板的表面涂覆有基础涂层，所述第二涂层的材质与所述基础涂层的材质相同。

25.根据权利要求20所述的锂电芯，其特征在于，所述第二涂层厚度设为1～2微米。

26.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述隔膜的厚度设为b，所述支撑板的表面设有凸起部，所述凸起部的高度设为b1，其中，b1＜b。

27.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述正极设有至少一正极耳，所述正极耳凸设于所述电芯组件的一侧；所述负极设有至少一负极耳，所述负极耳凸设于所述电芯组件的一侧；其中，所述至少一个正极耳和至少一个负极耳穿插至所述壳体外。

28.根据权利要求27所述的锂电芯，其特征在于，所述负极包括锂金属或锂金属化合物。

29.根据权利要求27所述的锂电芯，其特征在于，所述负极为表面附着锂金属膜或锂金属化合物的铜箔。

30.根据权利要求27所述的锂电芯，其特征在于，所述正极为表面附着包含单质硫、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰至少一种材料的铝箔。

31.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述壳体包括如下至少一种：铝塑膜、钢壳、铝壳。

32.根据权利要求1所述的锂电芯，其特征在于，所述电解质包括如下至少一种：包含六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂、凝胶状电解质。

33.一种智能电池，其特征在于，包括：

电池外壳，设有容纳腔；

设于所述电池外壳的正极端子和负极端子，所述正极端子和负极端子用于与外部装置电连接；

至少一个如权利要求1至32任一项所述的锂电芯，收容在所述容纳腔内；以及

控制组件，安装在所述容纳腔内，

其中，所述控制组件与所述正极端子、所述负极端子、以及所述锂电芯电连接，用于对所述锂电芯的状态进行管控，所述锂电芯通过所述正极端子、所述负极端子进行充电或放电。

34.根据权利要求33所述的智能电池，其特征在于，所述电池外壳设为方形结构。

35.根据权利要求34所述的智能电池，其特征在于，所述电池外壳包括如下至少一种：绝缘塑料壳、钢壳、铝壳。

36.根据权利要求33所述的智能电池，其特征在于，所述控制组件包括安装于所述电池外壳内的控制板和安装于控制板的处理器，所述控制板与所述正极端子、所述负极端子、以及所述锂电芯电连接，所述处理器用于对所述锂电芯的状态进行管控。

37.根据权利要求36所述的智能电池，其特征在于，所述控制组件还包括安装于所述控制板的检测元件，所述检测元件用于检测锂电芯和/或容纳空间内的气体参数。