一种新型叠层结构的电芯及电池

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种新型叠层结构的电芯及电池。

背景技术

近年来，电子产品的发展非常迅速，其产品的多样化，应用领域越来越广，许多电子产品为了方便顾客使用，对所用电池的容量、体积和输出功率都提出了很高的要求，正朝着便携式的趋势发展。

目前锂电池原材料的价格涨幅较大，因此为满足市场需求，开发全新的性价比较高的软包电池势在必行。现有技术中为了提高软包电池的输出功率，通过采用卷绕式电芯的方式来提高正极与负极的反应面积以提高输出电流。但现有工艺生产的软包电池过程中都需要人工参与，无法实现全程自动化。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种新型叠层结构的电芯及电池，电芯制造设备的成本投入较低，特殊的结构设计能够大幅度提高设备生产效率，减少人工成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种新型叠层结构的电芯，包括正极组件、负极组件及位于所述正极组件和所述负极组件之间的隔膜；所述正极组件包括至少两片间隔分布于正极集流体上的正极片；所述负极组件包括负极集流体和负极片，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到至少一个由上至下为正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构。

优选地，所述正极片为2N，其中N≥1，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到N个由上至下为正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构。

优选地，所述正极集流体靠近所述正极片一侧有正极导电粘胶；所述负极集流体靠近所述负极片一侧有负极导电粘胶；或

所述负极组件还包括负极极耳，所述负极极耳与所述负极集流体连接，所述正极组件还包括正极极耳，所述正极极耳与所述正极集流体连接；或

还包括终止胶，所述终止胶环绕包覆电芯外表面。

优选地，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的四片正极片，所述负极组件置于所述正极组件上，所述正极集流体从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠，所述正组件从水平方向中间位置二次折叠，得到正极片-负极片-负极片-正极片-正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构。

第二方面，本发明实施例还提供了一种新型叠层结构的电芯，包括正极组件、负极组件及位于所述正极组件和所述负极组件之间的隔膜；所述正极组件包括间隔分布于正极集流体上的正极片和正极片；所述负极组件包括负极集流体和负极片，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠得到得到由上至下为负极片-正极片、正极片-负极片的电芯结构。

优选地，所述正极片为2N，其中N≥1，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到N个由上至下为负极片-正极片、正极片-负极片的电芯结构。

优选地，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的两片正极片，所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠，得到由上至下为负极片-正极片-正极片-负极片的电芯结构。

优选地，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的四片正极片，所述正极片从水平方向两侧向正极集流体一侧一次折叠，所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠，得到负极片-正极片-正极片-负极片-负极片-正极片-正极片-负极片的电芯结构。

优选地，所述正极集流体靠近所述正极片一侧有正极导电粘胶；所述负极集流体靠近所述负极片一侧有负极导电粘胶；或

所述负极组件还包括负极极耳，所述负极极耳与所述负极集流体连接，所述正极组件还包括正极极耳，所述正极极耳与所述正极集流体连接；或

还包括终止胶，所述终止胶环绕包覆电芯外表面。

第三方面，本发明实施例提供了一种新型叠层结构的电芯电池，包括上述任一项所述的新型叠层结构的电芯。

本发明实施例提供了一种新型叠层结构的电芯及电池，一种新型叠层结构的电芯，其特征在于，包括正极组件、负极组件及位于所述正极组件和所述负极组件之间的隔膜；所述正极组件包括至少两片间隔分布于正极集流体上的正极片；所述负极组件包括负极集流体和负极片，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到至少一个由上至下为正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构或由上至下为负极片-正极片、正极片-负极片的电芯结构，相比如卷绕结构，极大的增加了正极与负极之间的接触面，即便是在转弯的转角处，都能饱满的咬合，其正负极能做到很大的反应利用率，如此残留的的锂则是极少量的，对环境也是一种保护。

附图说明

图1为本发明一实施例中提供的新型叠层结构的电芯的结构示意图；

图2为本发明又一实施例中提供的新型叠层结构的电芯的结构示意图；

图3为本发明另一实施例中提供的新型叠层结构的电芯的结构示意图。

图中，终止胶带1、负极集流体2、负极片3、负极极耳4、隔膜5、正极片6、正极集流体7、正极极耳8、负极组件9、正极组件10。

具体实施方式

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。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发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明实施例提供了一种新型叠层结构的电芯，其特征在于，包括正极组件、负极组件及位于所述正极组件和所述负极组件之间的隔膜；所述正极组件包括间隔分布于正极集流体上的正极片和正极片；所述负极组件包括负极集流体和负极片，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠得到得到由上至下为负极片-正极片-正极片-负极片的电芯结构。如此，相比如卷绕结构，极大的增加了正极与负极之间的接触面，即便是在转弯的转角处，都能饱满的咬合，其正负极能做到很大的反应利用率，如此残留的的锂则是极少量的，对环境也是一种保护。

这里，正极集流体可以是铝箔，每一正极片的尺寸一致，进一步地，正极片还可以是正极粉饼叠加网状结构形成，将正极粉饼在网上压实紧度形成正极片网状结构可以是铝网等。

这里，负极片可以是一整片锂片，负极集流体可以是铜箔，铜箔和锂片一起形成负极组件。如此，负极片不需要裁切成一片一片，能够更好的和每一块正极片贴合。

在一实施方式中，所述正极片为2N，其中N≥1，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到N个由上至下为负极片-正极片-正极片-负极片的电芯结构。

这里，参见图1，这里所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的四片正极片，所述正极片从水平方向两侧向正极集流体一侧一次折叠，所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠，得到负极片-正极片-正极片-负极片-负极片-正极片-正极片-负极片的电芯结构。

可选地，参见图2，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的两片正极片，所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠，得到由上至下为负极片-正极片-正极片-负极片的电芯结构。

在一实施方式中，所述正极集流体靠近所述正极片一侧有正极导电粘胶。

这里，所述正极组件包括至少两片间隔分布于正极集流体上的正极片可以是将制备好的至少两块正极片放置于铝箔上，进一步地，铝箔对应在放置正极片位置可以定位设置导电粘胶，也可以整块铝箔设置有导电粘胶。如此，其位置准确，误差值较小，后续折叠形成的电芯良率更高。

在一实施方式中，任意两正极片之间设置有连接件。

这里，连接件非必须存在，可以是铝网或者导电粘胶等方式，使得两个正极形成连接。

在一实施方式中，所述负极集流体靠近所述负极片一侧有负极导电粘胶。

这里，负极集流体可以是铜箔等不与负极之间发生电化学反应的材料，负极片可以是锂/钠/钾等活性物质，负极片可以是一整块裁切出来的一整片锂片作为负极片，不再需要是和正极片一一对应的负极片。

这里，铜箔和负极片通过导电粘胶实现定位粘接。

这里，负极组件和正极组件之间有隔膜，避免正负极短路。

这里，通过负极集流体翻折，实现包覆正极组件。

通过上述实施例，采用新型叠层结构的电芯结构，相对卷绕工艺极大减少非活性物质材料，提高电池积体与重量比能量，能够有效提升电池的活性物质的利用率、容量，同时也节约了锂材料的资源。

在一实施方式中，所述负极组件还包括负极极耳，所述负极极耳与所述负极集流体连接。

这里，负极集流体可以是铜箔，负极集流体以铜箔为例，负极极耳和铜箔定位焊接，也可以是其他连接方式。这里，一方面，铜箔便于和负极极耳焊接，让负极极耳在负极组件中更加牢固，不会和负极锂发生相对位移；另一方面负极集流体起到集流的作用，这样可以让正负极的反应更加均匀，提升负极活性物质的利用率，从而提升电池性能。

在一实施方式中，所述正极组件还包括正极极耳，所述正极极耳与所述正极集流体连接。

这里，正极集流体可以是铝箔，正极极耳可以焊接于铝箔的任一位置，只需避免翻折时正负极耳之间短路即可，这里不限定于焊接等使之导电的连通方式。

在一实施方式中，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的两片正极片，所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠。

这里，正极集流体可以是铝箔，可以弯折，将两个正极粉饼制作成正极压片后，形成两个大小一致的正极片，分别对称且间隔的放置于铝箔上，得到正极组件。将正极组件放置于负极组件上，这里负极组件上先放置隔膜，再放置正极组件。

这里，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片是指负极集流体在放置正极组件的两侧预留了两侧位置，先两侧位置向中间折叠，使得隔膜负极组件反过来包覆正极片，进一步地，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠是指从两个正极片中间间隔处进行二次折叠，最终，整个电芯外表面由负极集流体包覆，得到新型叠层结构的电芯。

需要说明的是，二次折叠可以不进行，也可以进行，二次折叠使得整个电芯尺寸更小，也更实用，适合产业化，进一步地，在电池容量、性能一定情况下，灵活适配符合客户需求的外形尺寸产品。

在一实施方式中，再次参见图1，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的四片正极片，所述正极片从水平方向两侧向正极集流体一侧一次折叠，所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠。

这里，正极集流体可以是铝箔，可以弯折，将正极粉饼制作成正极压片后，形成四个大小一致的正极片，依次按照预设间隔的放置于铝箔上。

这里，所述正极片从水平方向两侧向正极集流体一侧一次折叠从间隔处进行折叠是指，例如，铝箔上依次放置正极片1、2、3、4，水平方向朝着未放置正极片折叠，使得正极片1和正极片2垂直方向重叠间隔于正极集流片上，正极片3和正极片4垂直方向重叠间隔于正极集流片上，得到正极集流体一侧有正极片2和正极片3，正极集流体另一次有正极片1和正极片4的结构。

这里所述正极组件置于所述负极组件上，所述负极组件分别从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠包覆正极片，所述负极组件从水平方向中间位置二次折叠与上面实施例实现方式一致，不再赘述。

在一实施方式中，还包括终止胶，所述终止胶环绕包覆电芯外表面。

这里，所述负极组件通过负极集流体翻折包覆所述正极组件后，通过终止胶环绕包覆电芯外表面，使得正负极组件稳固，不产生位移，再用电池壳体如铝塑膜进行封装，得到软包电池。

本发明实施例还提供了一种新型叠层结构的电芯，包括正极组件、负极组件及位于所述正极组件和所述负极组件之间的隔膜；所述正极组件包括至少两片间隔分布于正极集流体上的正极片；所述负极组件包括负极集流体和负极片，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到至少一个由上至下为正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构。如此，相比如卷绕结构，极大的增加了正极与负极之间的接触面，即便是在转弯的转角处，都能饱满的咬合，其正负极能做到很大的反应利用率，如此残留的的锂则是极少量的，对环境也是一种保护。

在一实施方式中，所述正极片为2N，其中N≥1，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到N个由上至下为正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构。

这里，参见图3，所述正极组件包括间隔分布于所述正极集流体一侧的四片正极片，所述负极组件置于所述正极组件上，所述正极集流体从水平方向两侧向正极片一侧一次折叠，所述正组件从水平方向中间位置二次折叠，得到正极片-负极片-负极片-正极片-正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构。

本发明实施例还提供了一种新型叠层结构的电芯电池，包括上述任一项所述的新型叠层结构的电芯。

这里，电池可以使用在电子标签、超市计价器等等工作场景中定制使用。

下面通过具体的实施例来对本发明作进一步说明。本实施例中以广泛应用在电子价签的型号CP332544为例。

本实施例中以CP332544电池的制作为例：

(1)梯度恒流放电容量测试试验

为了检测电池的容量性能，对CP332544软包电池的卷绕结构与本发明实施例提供的新型叠层结构对比进行快速恒流放电测试，测试条件为在温度20±2℃和相对湿度35％～75％下，结果参见表1。

表1

由表1可以看出新型叠层结构比卷绕结构梯度放电多放出容量75.18mAh；卷绕结构金属锂的利用率68％，新型叠层结构金属锂的利用率95％。

(2)常温下，负载16.5mA连续放电测试

为了检测电池的容量性能，对CP332544软包电池的新型叠层结构与卷绕结构对比进行负载16.5mA连续放电至2.3V容量对比测试，测试结果参见表2。

表2

由表2可以看出，新型叠层结构比卷绕结构的软包电池容量提升14.1％。

(3)常温下脉冲放电测试

为了检测电池的脉冲性能，对CP332544软包电池的新型叠层结构与卷绕结构对比进行负载16.5mA脉冲3.5S停13.5S至2.3V容量对比测试，测试结果参见表3。

表3

由表3可以看出，新型叠层结构比卷绕结构的软包电池容量提升7.9％。

综上所述，本发明实施例提供的一种新型叠层结构的电芯及电池，包括正极组件、负极组件及位于所述正极组件和所述负极组件之间的隔膜；所述正极组件包括至少两片间隔分布于正极集流体上的正极片；所述负极组件包括负极集流体和负极片，所述正极组件和所述负极组件按照预设方向折叠，得到至少一个由上至下为正极片-负极片-负极片-正极片的电芯结构或由上至下为负极片-正极片、正极片-负极片的电芯结构，相比如卷绕结构，极大的增加了正极与负极之间的接触面，即便是在转弯的转角处，都能饱满的咬合，其正负极能做到很大的反应利用率，如此残留的的锂则是极少量的，对环境也是一种保护。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。