裸电芯及软包电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其提供一种裸电芯及具有该裸电芯的软包电池。


背景技术：

2.随着新能源汽车的发展，消费者对新能源汽车的续航里程要求越来越高，但是相应的乘用车的电池放置空间有限，所以不可能单纯的以增加电池的数量，来提升新能源汽车的续航里程，真真行之有效的办法是提升电芯的能量密度，保证在有效的空间里单体电芯的容量尽可能的高，来提升新能源汽车整体的续航里程。
3.其中，叠片电池由于在能量密度、电芯快充及循环性能方面均较卷绕电芯较好，目前应用于软包电池及方型铝壳电池上。然而，传统的叠片电池的极片为一维平面结构，在电芯厚度空间利用率方面较卷绕电芯利用率较小，影响电芯能量密度，另一方面，软包电芯在制作后期要进行烫边定型，传统的叠片电池的极片与烫边机成垂直角度，在进行压力烫边时，有损伤极片风险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的提供一种裸电芯，旨在解决现有的叠片电池的能量密度低的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种裸电芯，包括由下至上交替层叠设置的若干第一正极极片和若干第一负极极片、以及沿层叠方向交替设置的若干第二正极极片和若干第二负极极片；第二正极极片包括于层叠方向与第一正极极片或第二负极极片相对应的正极极片主体，正极极片主体具有相对的第一正极侧边和第二正极侧边，正极极片主体的第一正极侧边和\或第二正极侧边向外延伸且朝向第一正极极片或第一负极极片弯折形成的正极极片侧部；第二负极极片包括于层叠方向与第一正极极片或第二负极极片相对应的负极极片主体，负极极片主体具有相对的第一负极侧边和第二负极侧边，负极极片主体的第一负极侧边和\或第二负极侧边向外延伸且朝向第一正极极片或第一负极极片弯折形成的负极极片侧部。
6.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的裸电芯，改变以往的层叠排列方式。首先，由下至上依次交替设置第一正极极片和第一负极极片形成层叠基层，然后，在该层叠基层上依次交替设置第二正极极片和第二负极极片，其中，第二正极极片的第一正极侧边和\或第二正极侧边设有正极极片侧部，并且，通过朝向层叠基层弯折收纳，这样，正极极片的总体面积更大，同理地，第二负极极片的第一负极侧边和\或第二负极侧边设有负极极片侧部，并且，通过朝向层叠基层弯折收纳，使得负极极片的总体面积更大。综上，本技术的裸电芯在相同的单位体积下活性物质的辅料大大增加，充分利用裸电芯厚度方向上的空间利用率，即整体的能量密度更高。
7.在一个实施例中，在层叠方向上，各正极极片主体的第一正极侧边均设有正极极
片侧部，各负极极片主体的第一负极侧边均设有负极极片侧部；或者，各正极极片主体的第二正极侧边均设有正极极片侧部，各负极极片主体的第二负极侧边均设有负极极片侧部。
8.通过采用上述技术方案，来增加正极极片和负极极片的总体面积，整体的能量密度更高。
9.在一个实施例中，在层叠方向上，各正极极片主体的第一正极侧边和第二正极侧边均设有正极极片侧部，各负极极片主体的第一负极侧边和第二负极侧边均设有负极极片侧部。
10.通过采用上述技术方案，来增加正极极片和负极极片的总体面积，整体的能量密度更高。
11.在一个实施例中，在层叠方向上，各正极极片主体的第一正极侧边和第二正极侧边交替地设有正极极侧部；以及，各负极极片主体的第一负极侧边和第二负极侧边交替地设有负极极侧部。
12.通过采用上述技术方案，来增加正极极片和负极极片的总体面积，整体的能量密度更高。
13.在一个实施例中，部分正极极片主体的第一正极侧边和第二正极侧边均设有正极极片侧部，以及，其余正极极片主体的第一正极侧边或第二正极侧边设有正极极片侧部。
14.通过采用上述技术方案，来增加正极极片的总体面积，整体的能量密度更高。
15.在一个实施例中，部分负极极片主体的第一负极侧边和第二负极侧边均设有负极极片侧部，以及，其余负极极片主体的第一负极侧边或第二负极侧边设有负极极片侧部。
16.通过采用上述技术方案，来增加负极极片的总体面积，整体的能量密度更高。
17.在一个实施例中，当前位置的正极极片主体的正极极片侧部的长度等于当前的裸电芯的厚度。
18.通过采用上述技术方案，确保裸电芯的外形呈规整的立方体，便于封装。
19.在一个实施例中，当前位置的负极极片主体的负极极片侧部的长度等于当前的裸电芯的厚度。
20.通过采用上述技术方案，确保裸电芯的外形呈规整的立方体，便于封装。
21.在一个实施例中，裸电芯还包括若干第三正极极片和若干第三负极极片，第三正极极片和第三负极极片每两个一组且位于相邻的正极极片主体和负极极片主体之间。
22.通过采用上述技术方案，填充第二正极极片和第二负极极片之间间隙，进一步提高裸电芯的能量密度。
23.本技术还提供一种软包电池，包括上述的裸电芯。
24.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的软包电池，在具有上述裸电芯的基础上，单位体积下的能量密度有明显的提高。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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。
26.图1为本实用新型实施例一提供的裸电芯的主视图；
27.图2为本实用新型实施例二提供的裸电芯的主视图；
28.图3为本实用新型实施例三提供的裸电芯的主视图；
29.图4为本实用新型实施例四提供的裸电芯的主视图；
30.图5为本实用新型实施例五提供的裸电芯的主视图。
31.其中，图中各附图标记：
32.裸电芯100、第一正极极片10、第一负极极片20、第二正极极片30、第二负极极片40、正极极片主体31、第一正极侧边31a、第二正极侧边31b、正极极片侧部32、负极极片主体41、第一负极侧边41a、第二负极侧边41b、负极极片侧部42、第三正极极片50、第三负极极片60。
具体实施方式
33.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.请参考图1，本技术的一种裸电芯100，包括由下至上交替层叠设置的若干第一正极极片10和若干第一负极极片20、以及沿层叠方向交替设置的若干第二正极极片30和若干第二负极极片40。这里，各第一正极极片10和各第一负极极片20由下至上依次交替设置形成层叠基层，第一正极极片10和第一负极极片20的数量根据实际层叠要求而定，并且，还有层叠基层中的电极极片厚度较薄，折弯性能差，因此，均为一维平直状态。第二正极极片30包括于层叠方向与第一正极极片10或第二负极极片40相对应的正极极片主体31，正极极片主体31具有相对的第一正极侧边31a和第二正极侧边31b，正极极片主体31 的第一正极侧边31a和\或第二正极侧边31b向外延伸且朝向第一正极极片10 或第一负极极片20弯折形成的正极极片侧部32；第二负极极片40包括于层叠方向与第一正极极片10或第二负极极片
40相对应的负极极片主体41，负极极片主体41具有相对的第一负极侧边41a和第二负极侧边41b，负极极片主体41 的第一负极侧边41a和\或第二负极侧边41b向外延伸且朝向第一正极极片10 或第一负极极片20弯折形成的负极极片侧部42。这里，第一正极侧边31a与第一负极侧边41a相对应，第二正极侧边31b与第二负极侧边41b相对应。
38.本实用新型提供的裸电芯100，改变以往的极片水平式层叠排列方式。首先，由下至上依次交替设置第一正极极片10和第一负极极片20形成层叠基层，然后，在该层叠基层上依次交替设置第二正极极片30和第二负极极片40，其中，第二正极极片30的第一正极侧边31a和\或第二正极侧边31b设有正极极片侧部32，并且，通过朝向层叠基层弯折收纳，这样，各第二正极极片30包括设置在水平方向和竖直方向上的两个部分，使得正极极片的总体面积更大，同理地，第二负极极片40的第一负极侧边41a和\或第二负极侧边41b设有负极极片侧部42，并且，通过朝向层叠基层弯折收纳，各第二负极极片40包括设置在水平方向和竖直方向上的两个部分，使得负极极片的总体面积更大。综上，本技术的裸电芯100在相同的单位体积下活性物质的辅料大大增加，充分利用裸电芯100厚度方向上的空间利用率，即整体的能量密度更高。同时，本技术的裸电芯100在层叠方向，即厚度方向的极片与烫边机成呈平行角度，在烫边过程中不存在损伤极片风险，提升电芯安全性能。
39.需要说明地，负极极片与正极极片之间设有必要的隔膜，但本技术重点在于改变负极极片和正极极片的层叠排列方式，隔膜放置位置无变化。
40.请参考图1，在一个实施例中，当前位置的正极极片主体31的正极极片侧部32的长度等于当前的裸电芯100的厚度。可以理解地，通过采用上述技术方案，确保裸电芯100的外形呈规整的立方体，便于封装。
41.请参考图1，在一个实施例中，当前位置的负极极片主体41的负极极片侧部42的长度等于当前的裸电芯100的厚度。通过采用上述技术方案，确保裸电芯100的外形呈规整的立方体，便于封装。
42.实施例一
43.请参考图1，在本实施例中，在层叠方向上，各正极极片主体31的第一正极侧边31a均设有正极极片侧部32，各负极极片主体41的第一负极侧边41a 均设有负极极片侧部42。可以理解地，各第二正极极片30和各第二负极极片 40在截面方向呈l型。上述层叠排列方式增加了正极极片和负极极片的总体面积，使得裸电芯100的整体的能量密度更高。当然，也可在各正极极片主体31 的第二正极侧边31b均设有正极极片侧部32，各负极极片主体41的第二负极侧边41b均设有负极极片侧部42。
44.实施例二
45.请参考图2，在本实施例中，在层叠方向上，各正极极片主体31的第一正极侧边31a和第二正极侧边31b均设有正极极片侧部32，各负极极片主体41 的第一负极侧边41a和第二负极侧边41b均设有负极极片侧部42。可以理解地，各第二正极极片30和各第二负极极片40在截面方向呈n型。上述层叠排列方式增加了正极极片和负极极片的总体面积，使得裸电芯100的整体的能量密度更高。
46.实施例三
47.请参考图3，在本实施例中，在层叠方向上，各正极极片主体31的第一正极侧边31a和第二正极侧边31b交替地设有正极极侧部；以及，各负极极片主体41的第一负极侧边41a
和第二负极侧边41b交替地设有负极极侧部。例如，位置第一的正极极片主体31的第一正极侧边31a设有正极极侧部，同时，层叠在其上方的负极极片主体41的第一负极侧边41a设有负极极侧部，位置第二的正极极片主体31的第二正极侧边31b设有正极极侧部，以及，层叠在其上方的负极极片主体41的第二负极侧边41b设有负极极侧部，依次类推，当然，设有正极极侧部的起始正极侧边可改变，以及层叠在其上方的负极极片主体41设有负极极侧部的负极侧边可改变。可以理解地，各第二正极极片30和各第二负极极片40在截面方向呈l型，且，弯折方向不同。通过上述层叠排列方式同样能够增加正极极片和负极极片的总体面积，使得裸电芯100的整体的能量密度更高。
48.实施例四
49.请参考图4，在本实施例中，部分正极极片主体31的第一正极侧边31a和第二正极侧边31b均设有正极极片侧部32，以及，其余正极极片主体31的第一正极侧边31a或第二正极侧边31b设有正极极片侧部32。这样，第一正极侧边31a和第二正极侧边31b均设有正极极片侧部32的正极极片主体31与第一正极侧边31a或第二正极侧边31b设有正极极片侧部32的正极极片的层叠顺序不限定。同样地，上述的层叠排列方式可增加正极极片的总体面积，使得整体的能量密度更高。
50.继续参考图4，在上述实施例的基础上，部分负极极片主体41的第一负极侧边41a和第二负极侧边41b均设有负极极片侧部42，以及，其余负极极片主体41的第一负极侧边41a或第二负极侧边41b设有负极极片侧部42。同理地，第一负极侧边41a和第二负极侧边41b均设有负极极片侧部42的负极极片主体 41与第一负极侧边41a或第二负极侧边41b设有负极极片侧部42的负极极片的层叠顺序也不限定。通过上述层叠排列方式来增加负极极片的总体面积，使得整体的能量密度更高。
51.实施例五
52.请参考图5，在本实施例中，裸电芯100还包括若干第三正极极片50和若干第三负极极片60，第三正极极片50和第三负极极片60每两个一组且位于相邻的正极极片主体31和负极极片主体41之间。通过采用上述技术方案，填充第二正极极片30和第二负极极片40之间间隙，进一步提高裸电芯100的能量密度。这里，第三正极极片50和第三负极极片60的层叠顺序可调整，以保证裸电芯100的正极极片与负极极片交替设置。
53.本技术还提供一种软包电池，包括上述的裸电芯100。
54.本实用新型提供的软包电池，在具有上述裸电芯100的基础上，单位体积下的能量密度有明显的提高。
55.测试如下：
56.实施例1：采用实施例1的裸电芯的软包电池，规格为102*314*19mm，正极极片采用三元ncm811体系材料，压实3.7g/cc，克发挥197mah/g，负极极片采用人造石墨体系材料，压实1.70g/cc，克发挥350mah/g，正极极片的层数 50层，负极极片的层数51层。
57.实施例2：采用实施例2的裸电芯的软包电池，规格为102*314*19mm，正极极片采用三元ncm811体系材料，压实3.7g/cc，克发挥197mah/g，负极极片采用人造石墨体系材料，压实1.70g/cc，克发挥350mah/g，正极极片的层数 50层，负极极片的层数51层。
58.实施例3：采用实施例3的裸电芯的软包电池，规格为102*314*19mm，正极极片采用三元ncm811体系材料，压实3.7g/cc，克发挥197mah/g，负极极片采用人造石墨体系材料，压
实1.70g/cc，克发挥350mah/g，正极极片的层数 50层，负极极片的层数51层。
59.实施例4：采用实施例4的裸电芯的软包电池，规格为102*314*19mm，正极极片采用三元ncm811体系材料，压实3.7g/cc，克发挥197mah/g，负极极片采用人造石墨体系材料，压实1.70g/cc，克发挥350mah/g，正极极片的层数 50层，负极极片的层数51层。
60.实施例5：采用实施例5的裸电芯的软包电池，规格为102*314*19mm，正极极片采用三元ncm811体系材料，压实3.7g/cc，克发挥197mah/g，负极极片采用人造石墨体系材料，压实1.70g/cc，克发挥350mah/g，正极极片的层数50层，负极极片的层数51层。
61.对比例1：采用常规的裸电芯的软包电池，规格为102*314*19mm，正极极片采用三元ncm811体系材料，压实3.7g/cc，克发挥197mah/g，负极极片采用人造石墨体系材料，压实1.70g/cc，克发挥350mah/g，正极极片的层数50 层，负极极片的层数51层。
62.对实施例1至5的和对比例1的软包电池的正极极片总面积、负极极片总面积、电芯容量以及电芯能量密度进行测量，获得如下表1:
[0063][0064]
综上，根据实施例1至5的软包电池的各项数据以及对比例1的软包电池的各项数据对比发现，在软包电池的整体体积相同的情形下，对比例1在正极极片总面积、负极极片总面积、电芯容量以及电芯能量密度这两数据中均处于劣势，说明相较于传统的将正极极片和负极极片层叠的方式，本技术对正极极片和负极极片的排列方式对空间利用率更高，能够获得更高的电芯能量密度。并且，从横向比较来看，实施例2的软包电池的四个数据值均最大，说明采用实施例2的排列方式，对空间利用率也最高。
[0065]
以上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。