叠片电池及极片及极片刀模及叠片治具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种叠片电池及极片及极片刀模及叠片治具。极片包括：极片本体、以及延伸突出在极片本体端部的极耳焊接部，在极片本体上涂覆有极性材料层，在极耳焊接部上设置有至少一极片孔部。应用该技术方案有利于提高叠片工艺的效率，提高叠片的整齐度，避免由于叠片不整齐而导致的析锂问题。
【专利说明】叠片电池及极片及极片刀模及叠片治具
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种叠片电池及极片及极片刀模及叠片治具。
【背景技术】
[0002]由于锂离子电池具有高能量密度，高输出电压，高输出功率等优点而被广泛应用。叠片电池是目前应用较广的锂离子电池，在现有技术中叠片电池由于其中的正极片、负极片位置偏移导致极片对位不齐，而容易出现析锂的现象，容易导致起火的安全问题。
【发明内容】
[0003]本发明实施例目的之一在于提供一种叠片电池及极片及极片刀模及叠片治具，应用该技术方案有利于提闻置片工艺的效率，提闻置片整齐度，避免由于置片不整齐而导致的析锂问题。
[0004]本发明实施例提供的一种叠片锂离子电池，包括由层叠极片、隔膜组成的层叠体，所述极片包括正极片以及负极片，在任意相邻的所述正极片与所述负极片之间间隔有所述隔膜，
[0005]各所述极片包括极片本体、以及延伸突出在所述极片本体端部的极耳焊接部，在所述极耳焊接部上设置有至少一极片孔部，在所述极片本体上分别涂覆有极性材料层，
[0006]在所述层叠体上，各所述正极片的极耳焊接部相互层叠正对形成第一极耳焊接部层叠部，各所述负极片的极耳焊接部相互层叠正对形成第二极耳焊接部层叠部；
[0007]在所述第一极耳焊接部层叠部、第二极耳焊接部层叠部上分别连接有第一极耳、第二极耳，所述第一极耳、第二极耳的一端均设置有一极耳孔部，
[0008]所述第一极耳的极耳孔部与所述第一极耳焊接部层叠部的孔部正对，第一金属连接件贯穿在所述第一极耳焊接部层叠部孔部以及所述第一极耳的极耳孔部中，在所述第一金属连接件的固定下，第一极耳焊接部层叠部的各极耳焊接部以及所述第一极耳相互面对面紧密连接；
[0009]所述第二极耳的极耳孔部与所述第二极耳焊接部层叠部的孔部正对，第二金属连接件贯穿在所述第二极耳焊接部层叠部孔部以及所述第二极耳的极耳孔部中，在所述第二金属连接件的固定下，第二极耳焊接部层叠部的各极耳焊接部以及所述第二极耳相互面对面紧密连接。
[0010]可选地，所述第一金属连接件为铝制连接件；
[0011]和/ 或，
[0012]所述第二金属连接件为铜制连接件。
[0013]本发明实施例提供的一种叠片锂离子电池用的极片，包括:
[0014]极片本体、以及延伸突出在所述极片本体端部的极耳焊接部，
[0015]在所述正极片本体上涂覆有极性材料层，[0016]在所述极耳焊接部上设置有至少一极片孔部。
[0017]本发明实施例提供的一种用于冲切极片用的刀模，包括:底板，
[0018]在所述底板的一表面镶嵌有第一刀片，所述第一刀片的刀刃在所述底板表面形成第一封闭区域，所述第一封闭区域由相互连通的第一矩形区域以及第二矩形区域组成，所述第二矩形区域的宽度窄于所述第一矩形区域的宽度；
[0019]在所述第二矩形区域内还设置有第二刀片，所述第二刀片的刀刃在所述底板顶面形成第三封闭区域。
[0020]可选地，所述第一刀片和/或第二刀片为镜面刀片。
[0021 ] 可选地，所述底板为胶板。
[0022]本发明实施例提供的一种叠片锂离子电池用的叠片治具，包括:
[0023]治具底板以及固定在所述治具底板第一表面的顶框、第一边框、第二边框，
[0024]所述第一边框、第二边框分别与所述顶框相垂直，固定在所述顶框的两端部，在所述治具底板的所述第一表面上，所述第一顶框、第一边框、第二边框的内侧区域还设置有第
一立柱、第二立柱；
[0025]当叠片时，所有正极片的极耳焊接部上的极耳孔部贯穿所述第一立柱，所有负极片的极耳焊接部上的极耳孔部贯穿所述第二立柱，所有所述正极片、负极片的外边缘分别与所述顶框、第一边框、第二边框相平，限位在所述顶框、第一边框、第二边框之间。
[0026]可选地，所述第一立柱、第二立柱形成的直线与所述顶框平行。
[0027]可选地，所述第一立柱、第二立柱形成的直线与所述顶框垂直。
[0028]由上可见，应用本实施例技术方案，有利于确保叠片锂离子电池在进行极耳弯折进行极耳连接过程中叠片体的结构整齐度，确保叠片的整齐正对，避免由于极片移位不正对而导致析锂以及引起起火等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中:
[0030]图1为本发明实施例1提供的一种极片结构示意图；
[0031]图2为本发明实施例1提供的一种用于切割极片的极片刀模仰视结构示意图；
[0032]图3为图2所示极片刀模主视结构示意图；
[0033]图4为本发明实施例1提供的叠片治具的俯视结构示意图；
[0034]图5为图4的主视结构示意图；
[0035]图6为本发明实施例1提供的一种极耳结构示意图；
[0036]图7为本发明实施例1提供的一叠片锂离子电池结构示意图；
[0037]图8为本发明实施例1提供的另一叠片锂离子电池结构示意图。
[0038]附图标记:
[0039]101:极片本体；102:极耳焊接部； 103:极片孔部；
[0040]201:刀模底板；202:第一刀片；203:第二刀片； [0041]204:第一矩形区域；205:第二矩形区域；206:第二封闭区域；
[0042]401:治具底板；402:顶框；4031:第一边框；[0043]4032:第二边框； 4041:第一立柱； 4042:第二立柱；
[0044]601:极耳孔部。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0046]实施例1:
[0047]本实施例提供一种叠片锂离子电池，该叠片锂离子电池主要包括层叠体以及封装在层叠体外的铝塑膜壳体。层叠体包括层叠的正极片、负极片、以及隔膜，在任意两相邻的正极片与负极片之间间隔有一隔膜层。
[0048]在本实施例中，正极片以及负极片均采用图1所示的极片结构。参见图1所示，本实施例的极片包括极片本体101、以及沿纵向延伸凸出在极片本体101端部、用于连接极耳的极耳焊接部102。其中该极耳焊接部102可以凸出在极片本体101端部的中部，也可以偏向于两侧的任一侧。在凸出的极耳焊接部102上设置有至少一极片孔部103，在极片本体101上涂覆有极性材料层。譬如，当该极片为正极片是，其极性材料层为，锂离子材料层；当该极片为负极片时，其极性材料层为负极性材料层，譬如碳材料层。
[0049]用于裁出图2所示结构极片的极片刀模结构参见图2、3所示。参见图2、3所示，该刀模主要包括:刀模底板201、镶嵌在刀模底板201 —表面(记为第一表面)的第一刀片202、第二刀片203。可以在与第一表面相背的另一表面(记为第二表面)固定一用于控制刀模底板201移动的动力机构(譬如气杆等)，在应用时，该动力机构可推进或者拉回该刀模底板201从而控制整个刀模的前进以及回退，从而实现对极片的切割。
[0050]在本实施例中，凸起在刀模底板201的第一表面的第一刀片202的刀刃形成一封闭区域(记为第一区域)，该第一封闭区域由相互连通的第一矩形区域204以及第二矩形区域205组成。其中第一矩形区域204以及第二矩形区域205的转角位置可以但不限于为圆角设计。第二矩形区域205的宽度窄于第一矩形区域204的宽度。在应用时，推进刀模底板201切割极片，第一刀刃可以在极片上一次性切割出一如图1所示、具有凸起在极片端部的极耳焊接部102的极片，该极片呈“凸”字形状。第二刀片203镶嵌在第二矩形区域205内，并且使凸起在刀模底板201第一表面的第二刀片203的刀刃形成第二封闭区域206，即使第二封闭区域206形成在第二矩形区域205内，从而在切割时，可以在极片的极耳焊接部102上切割出一极片孔部103。该极片孔部103的形状可以为任意形状，譬如圆形、椭圆形、星形、菱形或者其他任意预定的形状。
[0051]由上可见，应用本实施例刀模可以推进刀模底板201的运动而利用第一刀片202以及第二刀片203 —次性裁剪即可得到一在凸出在极片一端部的极耳焊接部102上设置有一极片孔部103的极片，使极片的裁片工艺简单快捷，有利于提高裁片工艺。另外，应用本实施例刀模切割出来的极片还有利于提高叠片工艺，提高锂离子电池的外观一致性。具体分析详细见后文。
[0052]需要说明的是，本实施例的第一刀片202和/或第二刀片203可以但不限于为镜面刀片。其刀模底板201为胶板或者其他具备一定弹性的板材，有利于保护刀片的刀刃。
[0053]在本实施例中，可以应用本实施例结构的正极片、负极片得到叠片锂离子电池。为了使得叠片工艺更加方便，本实施例还提供了一种适用于本实施例极片的叠片治具，参见图4、5所示，该叠片治具主要包括:治具底板401以及固定在治具底板401顶面与治具底板401相垂直的顶框402、第一边框4031、第二边框4032。其中第一边框4031、第二边框4032分别位于治具底板401的左右相对两侧，顶框402的两左右端部分别与第一边框4031、第二边框4032相连接顶在第一边框4031、第二边框4032 —端部。在治具底板401的顶面还设置有垂直于治具底板401的第一立柱4041、第二立柱4042。其中第一立柱4041、第二立柱4042根据当前叠片电池的结构设置位置。
[0054]在叠片时，使所有正极片的极耳焊接部上的极片孔部顺次穿过叠片治具上的第一立柱4041，所有负极片的极耳焊接部上的极片孔部顺次穿过叠片治具上的第二立柱4042，且使所有正极片以及负极片的两纵向边缘均限位于第一边框4031、第二边框4032之间，所有正极片以及负极片的一宽度端部与顶框402相平。从而使所有极片的一宽度端部与顶框402相平由顶框402限位，两纵向边缘分别与第一边框4031、第二边框4032相平由第一边框4031、第二边框4032左右限位，实现了对叠片的极片的三面精确限位，确保了叠片体所有极片的外周位置的一致性正对。并且由于第一立柱4041、第二立柱4042分别贯穿正极片以及负极片的极片孔部，使各极片的极耳焊接部被牢牢地定位在第一立柱4041、第二立柱4042上，从而确保了叠片体上与极耳连接的极耳焊接部的层叠正对，从而确保整个叠片体的正对，避免在叠片过程中极片不正对导致的析锂问题的发生。
[0055]另外，在进行叠片操作时，操作人员只需要将正极片极耳焊接部上的极片孔部贯穿第一立柱4041，将负极片的极片孔部贯穿第二立柱4042，由于第一立柱4041、第二立柱4042以及顶框402以及第一立框、第二立框的限位作用，即可确保叠片的整齐正对。可见，应用本实施例技术方案有利于简化叠片工艺，使叠片工艺的控制更加简便，有利于提高叠片工艺效率，使得到的叠片体的外观一致性更佳。
[0056]作为本实施例的示意，对于正极片、负极片的极耳焊接部均设置在锂离子电池同一端部的叠片体，则相应地可以如图4、5所示地，使第一立柱4041、第二立柱4042之间的连线与顶框402相平行地设置将第一立柱4041、第二立柱4042设置在治具底板401的顶面。应用该结构的叠片治具得到图7所示结构的叠片锂离子电池。
[0057]作为本实施例的示意，譬如对于正极片、负极片的极耳焊接部分别位于锂离子电池的两相对端部的叠片体，则相应地可以使第一立柱4041、第二立柱之间4042的连线与顶框402相垂直地设置将第一立柱4041、第二立柱之间4042设置在治具底板401的顶面。应用该结构的叠片治具可以得到图8所示结构的叠片锂离子电池。
[0058]在应用上述的叠片治具得到整齐的叠片体后，进行极耳焊接。作为本实施例的示意，可以采用传统的工艺将层叠电池的正极耳焊接部焊接在一起后再与正极耳焊接，将层叠电池的负极耳焊接部焊接在一起后再与负极耳焊接。
[0059]作为本实施的示意，参见图6所示可以在本实施例的正极耳、负极耳的前端设置一极耳孔部601 (分别记为正极耳孔部、负极耳孔部)，该孔部与极片上的极片孔部103相一致.[0060]在进行极耳连接时，使用金属连接件(记为第一金属连接件)贯穿正极耳的极耳孔部以及由层叠的正极片的极耳焊接部组成的第一极耳焊接部层叠部的极片孔部，在第一金属连接件的固定下，层叠的各极耳焊接部以及正极耳相互面对面紧密连接。同理，使用金属连接件(记为第二金属连接件)贯穿负极耳的极耳孔部以及由层叠的负极片的极耳焊接部组成的第二极耳焊接部层叠部的极片孔部，在第二金属连接件的固定下，层叠的各极耳焊接部以及负极耳相互面对面紧密连接。采用该连接方式一方面可以采用机械物理固定的方式实现极耳与极片的连接，避免焊接高温对锂离子电池性能的破坏。另外，采用本实施连接结构还有利于确保极耳连接的稳固性，避免焊接脱焊而导致的短路或者内阻增大。再另外，采用本实施例技术方案还有利于确保叠片锂离子电池在进行极耳弯折进行极耳连接过程中叠片体的结构整齐度，确保叠片的整齐正对，避免由于极片移位不正对而导致析锂以及引起起火等问题。
[0061]作为本实施例的示意，可以但不限于选用铝制连接件作为第一金属连接件；选用铜制连接件作为第二金属连接件为所述铜制连接件。不选用铁或者钢材质的金属物质作为金属连接件，避免铁离子游离溶解于电解液而导致起火等安全隐患。
[0062]作为本实施例的示意，本实施例的金属连接件可以由螺钉以及与该螺钉匹配的螺母组成。
[0063]以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种叠片锂离子电池，包括由层叠极片、隔膜组成的层叠体，所述极片包括正极片以及负极片，在任意相邻的所述正极片与所述负极片之间间隔有所述隔膜，其特征是， 各所述极片包括极片本体、以及延伸突出在所述极片本体端部的极耳焊接部，在所述极耳焊接部上设置有至少一极片孔部，在所述极片本体上分别涂覆有极性材料层， 在所述层叠体上，各所述正极片的极耳焊接部相互层叠正对形成第一极耳焊接部层叠部，各所述负极片的极耳焊接部相互层叠正对形成第二极耳焊接部层叠部； 在所述第一极耳焊接部层叠部、第二极耳焊接部层叠部上分别连接有第一极耳、第二极耳，所述第一极耳、第二极耳的一端均设置有一极耳孔部， 所述第一极耳的极耳孔部与所述第一极耳焊接部层叠部的孔部正对，第一金属连接件贯穿在所述第一极耳焊接部层叠部孔部以及所述第一极耳的极耳孔部中，在所述第一金属连接件的固定下，第一极耳焊接部层叠部的各极耳焊接部以及所述第一极耳相互面对面紧密连接； 所述第二极耳的极耳孔部与所述第二极耳焊接部层叠部的孔部正对，第二金属连接件贯穿在所述第二极耳焊接部层叠部孔部以及所述第二极耳的极耳孔部中，在所述第二金属连接件的固定下，所述第二极耳焊接部层叠部的各极耳焊接部以及所述第二极耳相互面对面紧密连接。
2.根据权利要求1所述的叠片锂离子电池，其特征是， 所述第一金属连接件为铝制连接件； 和/或， 所述第二金属连接件为铜制连接件。
3.一种叠片锂离子电池用的极片，其特征是，包括:极片本体、以及延伸突出在所述极片本体端部的极耳焊接部， 在所述正极片本体上涂覆有极性材料层， 在所述极耳焊接部上设置有至少一极片孔部。
4.一种用于冲切极片用的刀模，其特征是，包括:底板， 在所述底板的一表面镶嵌有第一刀片，所述第一刀片的刀刃在所述底板表面形成第一封闭区域，所述第一封闭区域由相互连通的第一矩形区域以及第二矩形区域组成，所述第二矩形区域的宽度窄于所述第一矩形区域的宽度； 在所述第二矩形区域内还设置有第二刀片，所述第二刀片的刀刃在所述底板顶面形成第三封闭区域。
5.根据权利要求4所述的刀模，其特征是， 所述第一刀片、和/或第二刀片为镜面刀片。
6.根据权利要求4或5所述的刀模，其特征是， 所述底板为胶板。
7.一种叠片锂离子电池用的叠片治具，其特征是，包括: 治具底板以及固定在所述治具底板第一表面的顶框、第一边框、第二边框， 所述第一边框、第二边框分别与所述 顶框相垂直，固定在所述顶框的两端部， 在所述治具底板的所述第一表面上，所述第一顶框、第一边框、第二边框的内侧区域还设置有第一立柱、第二立柱，当叠片时，所有正极片的极耳焊接部上的极耳孔部贯穿所述第一立柱，所有负极片的极耳焊接部上的极耳孔部贯穿所述第二立柱， 所有所述正极片、负极片的外边缘分别与所述顶框、第一边框、第二边框相平，限位在所述顶框、第一边框、第二边框之间。
8.根据权利要求7所述的叠片治具，其特征是， 所述第一立柱、第二立柱形成的直线与所述顶框平行。
9.根据权利要求7所述的叠片治具，其特征是， 所述第一立柱、第二 立柱形成的直线与所述顶框垂直。
【文档编号】H01M10/0585GK103904358SQ201410139420
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】张继锋, 何安轩, 周晓玲, 殷振国 申请人:深圳市格瑞普电池有限公司