本发明属于电子产品技术领域，具体涉及一种薄型锂离子电池的电芯制备方法及应用其的电芯和电池。
背景技术：
随着物联网行业的发展，市场对于薄型电池的需求量日益增大，其中，由于薄型锂离子电池具有体积小且容易与各种电子产品适配等优点，因此被广泛地应用在各种电子设备上。然而，现有软包锂离子电池的电芯通常采用卷绕或多层式叠片的方式进行制备，但利用上述方式制成的电芯存在空间利用率低的缺陷，该缺陷主要体现在多余无用的隔膜层或空箔箔料占用了电池内部的空间，因此提出一种有效缩小电芯体积的电芯制备方法是十分必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可缩小电芯体积的薄型锂离子电池的电芯制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种薄型锂离子电池的电芯制备方法，所述电芯包括包装层和电芯本体，所述电芯本体包括隔膜、第一极片和第二极片，所述第一极片的一侧面涂布有活性物、另一侧面为空箔面，第一极片的上边缘设有第一端子，所述第一端子上连接有第一极耳；所述第二极片的相对两侧均涂布有活性物，第二极片的上边缘设有第二端子，所述第二端子上连接有第二极耳；所述电芯制备方法包括形成所述电芯本体的步骤：
(1)将隔膜置于第一极片上，使隔膜覆盖第一极片涂布有活性物的一面。
(2)将第二极片置于隔膜上。
(3)对折隔膜，以使隔膜包覆在第二极片的相对两侧。
(4)对折第一极片，以使第一极片包覆在隔膜的相对两侧，从而形成第一折叠体。
(5)对折第一折叠体，从而形成第二折叠体。
与现有技术相比，通过本发明电芯制备方法形成的第一折叠体，利用了折叠第一极片来包覆第二极片的形式，从而在电芯长度和宽度尺寸不变的前提下，通过加大电芯的厚度来提高电池的容量，此外，上述方法还可适用于制备容量一定而在形状尺寸上有特定要求的电池，例如对于宽度尺寸不能超出一定值、而厚度尺寸不作要求的电池，可通过上述方法缩小极片的宽度尺寸，同时利用折叠第一极片的形式增大电芯的厚度尺寸来保证其容量，从而适配上述特定要求的电池。此外，本发明的方法可根据实际需求，对形成的第一折叠体进行多次对折，以缩小电芯的长度或宽度尺寸，从而适用于制备对厚度尺寸不作要求，但对长度和宽度尺寸有一定要求的电池，以提高电芯的适配能力，提高电池内部空间的利用率，而且本发明的电芯制备方法与现有的卷绕和多层式叠片方法相比更加简单，更容易操作。
定义所述第一极片上边缘到其下边缘的方向为长度方向，垂直于长度方向的一侧为宽度方向。
优选的，实施步骤(5)时，沿所述第一极片的长度方向对折第一折叠体时，对齐第一折叠体的上边缘和下边缘，或者，对齐第一折叠体的下边缘和所述第一端子、所述第二端子的上边缘；或者，沿所述第一极片的宽度方向对折第一折叠体时，对齐第一折叠体的一侧边缘和相对一侧边缘。
优选的，实施步骤(3)和(4)时；沿所述第一极片的长度方向对折所述第一极片和所述隔膜；或者沿所述第一极片的宽度方向对折所述第一极片和所述隔膜。
优选的，所述第二极片的设置方式包括以下两种：
第一种第二极片的设置方式，所述第二极片为相对两侧面均涂布有活性物的极片，该种设置方式可缩小电芯的厚度。
第二种第二极片的设置方式，述第二极片由一侧面涂布有活性物、另一侧面为空箔面的极片对折而成，折叠后的极片的空箔面朝内、涂布有活性物的一面朝外，该种设置方式可增大第二极片的厚度，从而提高第二极片的强度，使其不易断裂。
优选的，还包括步骤(6)：对折所述第二折叠体，从而形成第三折叠体，从而可进一步缩小电芯的体积。其中，在实施步骤(6)时；可沿所述第一极片的宽度方向对折第二折叠体时，对齐第二折叠体的一侧边缘和相对一侧边缘；或者，可沿所述第一极片的长度方向对折第二折叠体时，对齐第二折叠体的上边缘和下边缘。
优选的，还包括以下步骤：在实施步骤(1)之前，连接第一极片和所述包装层，以使所述第一极片的空箔面朝向所述包装层，在实施步骤(1)时，连接隔膜和所述包装层，在实施步骤(2)时，连接第二极片和所述包装层。以上方式可在制备电芯本体的同时将极片和隔膜都固定在包装层上，一方面有利于制备电芯本体时极片和隔膜的定位，另一方面可方便后续对电芯本体的包装操作。其中可通过双面粘贴层分别实现第一极片、隔膜、第二极片与包装层的连接，所述双面粘接层的一侧面连接所述包装层，另一侧面分别连接第一端子、第二端子和隔膜。作为一种具体的实施方式，实施步骤(3)时，沿所述第一极片的长度方向对折所述隔膜，使隔膜的下边缘粘附在所述双面粘贴层上。
本发明还提供一种应用上述电芯制备方法制成的电芯，其包括包装层和电芯本体，所述包装层包覆在所述电芯本体的外侧，所述电芯本体为一折叠体经过至少一次对折后而形成，所述折叠体包括第一极片、第二极片和隔膜，所述第一极片对折形成内侧面涂布有活性物的u形容纳腔，所述第二极片置于所述u形容纳腔内，所述隔膜对折包覆在所述第二极片的相对两侧以隔离所述第一极片和所述第二极片。
由于上述电芯应用了上述的电芯制备方法，因此可提高电芯的适配能力，提高电池内部空间的利用率，有效缩小电芯的体积。
本发明还提供一种应用上述电芯制备方法制成的电池，其包括壳体和设于所述壳体内的电芯，所述电芯包括包装层和电芯本体，所述包装层包覆在所述电芯本体的外侧，所述电芯本体为一折叠体经过至少一次对折后而形成，所述折叠体包括第一极片、第二极片和隔膜，所述第一极片对折形成内侧面涂布有活性物的u形容纳腔，所述第二极片置于所述u形容纳腔内，所述隔膜对折包覆在所述第二极片的相对两侧以隔离所述第一极片和所述第二极片。
由于上述电池应用了上述的电芯制备方法，因此可提高电芯的适配能力，提高电池内部空间的利用率，有效缩小电池的体积。
附图说明
图1为包装层的结构示意图；
图2为隔膜的结构示意图；
图3为第一极片的相对两侧面的示意图，其中空白面为空箔面；
图4为双面有涂层的第二极片的示意图；
图5为单面有涂层的第二极片的示意图，其中空白面为空箔面；
图6为电芯制备方法的流程图1；
图7为电芯制备方法的流程图2；
图8为电芯制备方法的流程图3；
图9为形成第二折叠体的一种示意图；
图10为电芯制备方法的流程图4；
图11为三层结构的第一折叠体的示意图；
图12为六层结构的第二折叠体的示意图；
图13为十二层结构的第三折叠体的示意图；
图14为四层结构的第一折叠体的示意图；
图15为八层结构的第二折叠体的示意图；
图16为十六层结构的第三折叠体的示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
参见图1至图6，本实施例提供一种薄型锂离子电池的电芯制备方法，所述电芯包括包装层1和电芯本体(2,3,4)，所述电芯本体(2,3,4)包括隔膜2、第一极片3和第二极片4，第一极片3的一侧面涂布有活性物、另一侧面为空箔面，所述空箔面是指该侧面没有涂布活性物质；第二极片4的相对两侧均涂布有活性物。例如，所述第一极片3为负极片，其活性物可以是石墨或硅化物等锂离子电池的负极活性物，所述第二极片4为正极片，其活性物可以是镍钴锰酸锂、钴酸锂或者磷酸铁锂等锂离子电池的正极活性物。当然，作为一种替换的方式，所述第一极片3为正极片、第二极片4为负极片。
参见图1至图6，第一极片3的上端设有第一端子31，第一端子31上焊接有第一极耳32，第二极片4的上端设有第二端子41，第二端子41上焊接有第二极耳42。其中，第一端子31和第二端子41可由第一极片3和第二极片4使用的集流体裁切而成，即，第一端子31与第一极片3为一体结构，第二端子41与第二极片4为一体结构，或者，所述第一端子31和第二端子41可以是后期设置的导电端子，可通过焊接等方式连接在相应的极片上。第一端子31、第二端子41的宽度一般比对应极耳宽2mm以上，对于采用焊接方式连接在极片上的第一端子31和第二端子41，其高度比焊接位高1mm以上，从而便于焊接。其中第一端子31、第二端子41的位置可根据极耳间距和极耳到极片边缘的距离进行调节，图中为了方便示意，才使得端子靠近极片边缘。
作为一种优选的方式，所述包装层1的材质可为铝塑膜、钢塑膜等锂离子电池采用的软包包装膜中的一种。
参见图6，电芯制备方法包括以下电芯本体(2,3,4)的形成步骤：
(1)如图6中的步骤②至③，将隔膜2置于第一极片3上，使隔膜2覆盖第一极片3涂布有活性物的一面；
(2)如图6中的步骤③至④，将第二极片4置于隔膜2上；
(3)如图6中的步骤④至⑤，对折隔膜2，以使隔膜2包覆在第二极片4的相对两侧，优选的，隔膜2的尺寸需要在宽度和长度上都比第一极片3的略大一些，以保证完全包覆第二极片4，以隔离第一极片3和第二极片4，防止短路；
(4)如图6中的步骤⑤至⑥，对折第一极片3，以使第一极片3包覆在隔膜2的相对两侧，从而形成如图11所示的第一折叠体100；
(5)如图6中的步骤⑦至⑧，对折第一折叠体100，从而形成如图12所示的第二折叠体200。
在一种具体的实施方式中，当电池对于其厚度尺寸的要求低，而对于其长度或宽度尺寸要求较高时，还可包括步骤(6)：对折第二折叠体200，从而形成如图13所示的第三折叠体300，从而进一步缩小电芯的体积。
参见图3，定义所述第一极片3上边缘到其下边缘的方向为长度方向，垂直于长度方向的一侧为宽度方向，即图中所示的方向a为长度方向，方向b为宽度方向。
本实施例提供两种第一极片3和隔膜2的对折方式。
参见图6，作为第一种具体的实施方式，所述第一极片3的长度大于所述第二极片4的长度，其宽度大于或等于所述第二极片4的宽度，在实施上述步骤(3)和步骤(4)时，沿所述第一极片3的长度方向对折所述第一极片3和所述隔膜2。优选的，使第一极片3的上边缘对齐其下侧边缘。上述对折第一极片3的对折方式可便于折叠时的对位。
参见图7，作为第二种具体的实施方式，所述第一极片3的宽度大于所述第二极片4的宽度，其长度大于或等于所述第二极片4的长度，在实施上述步骤(3)和步骤(4)时，沿所述第一极片3的宽度方向对折所述第一极片3和所述隔膜2。优选的，使第一极片3的右侧边缘对齐其左侧边缘。上述对折第一极片3的对折方式可便于折叠时的对位。沿同一方向折叠第一极片3和隔膜2可保证对折后的第一极片3与第二极片2之间的绝缘效果。
本实施例提供两种第二极片4的设置方式。
参见图4，作为第一种具体的实施方式，所述第二极片4为相对两侧面均涂布有活性物的极片，该种第二极片4的设置方式一定程度上可简化加工工艺，减少电芯本体(2,3,4)形成的步骤，并且可缩减电芯的厚度。
参见图5和图10，作为第二种具体的实施方式，所述第二极片4由一侧面涂布有活性物、另一侧面为空箔面的极片对折而成，折叠后的极片的空箔面朝内、涂布有活性物的一面朝外，从而形成双侧均涂布有第二极片4，上述操作可在实施上述步骤(2)时进行，也就是将该极片置于隔膜2上，使其涂布有活性物的一面朝向隔膜2，并将其对折形成所述第二极片4。当然，上述操作可以在实施上述步骤(2)前完成。对于形成第二极片4的对折方式，可根据极片尺寸规格选择性地沿其长度方向或者宽度方向进行对折，只要确保对折形成的第二极片4在第一极片3对折方向上的尺寸小于第一极片3在对折方向上的尺寸即可，上述方式可提高第二极片4的厚度，从而提高其强度。
在实施步骤(5)可根据实际需求沿第一极片3的长度方向或宽度方向实施对折。其中，在实施步骤(6)时，可根据实际需求沿第一极片3的长度方向或宽度方向实施对折。
对于上述步骤(5)，本实施例提供三种第一折叠体100的对折方式。
参见图6，作为第一种实施方式，沿长度方向对折第一折叠体100时，对齐第一折叠体100的上边缘和下边缘，该方式便于对折时的对位。
参见图9，作为第二种实施方式，沿长度方向对折第一折叠体100时，所述第一端子31的上边缘与第二端子41的上边缘位于同一直线上，对折第一折叠体100时，对齐第一折叠体100的下边缘和所述第一端子31、所述第二端子41的上边缘。上述第一折叠体100的上边缘是指第一折叠体100除去隔板2、第一端子31和第一极耳32后的上边缘，第二折叠体200的上边缘是指第二折叠体200除去隔板2、第二端子41和第二极耳42后的上边缘。该种折叠方式与第一种折叠方式相比可进一步缩小电芯整体的长度，更有效地利用电池内部的空间，需要说明的是，为了实现第二种折叠方式，在实施上述操作前，已对第一端子31和第二端子41作绝缘处理。
参见图8，作为第三种实施方式，如图中的步骤⑦至⑧，沿所述第一极片3的宽度方向对折第一折叠体100时，对齐第一折叠体100的一侧边缘和相对一侧边缘，该方式便于对折时的对位。
对于上述步骤(6)，本实施例提供两种第二折叠体200的对折方式(两种方式图中未示)，在实际应用中可根据第二折叠体200的结构选择其中的一种进行折叠。
作为第一种实施方式，沿所述第一极片的长度方向对折第二折叠体时，对齐第二折叠体的上边缘和下边缘，该方式便于对折时的对位。
作为第二种实施方式，沿所述第一极片的宽度方向对折第二折叠体时，对齐第二折叠体的一侧边缘和相对一侧边缘，该方式便于对折时的对位。
作为一种具体的实施方式，还包括以下步骤：将所述电芯本体(2,3,4)固定在所述包装层1上，从而可对电芯本体(2,3,4)进行包覆操作。
参见图6至图8，当然作为一种替换的方式，在实施步骤(1)之前，便可将所述第一极片3固定在所述包装层1上，以使所述第一极片3的空箔面朝向所述包装层1，以使在实施步骤(1)时，将隔膜2也固定在包装层1上，以及在实施步骤(2)时，将第二极片4也固定在包装层1上。
其中，将第一极片3、隔膜2、第二极片4固定在包装层1上的方式可以是使用双面粘贴层进行粘贴，或者使用其他方式如热熔的方式实现。当通过双面粘接层5连接时，双面粘接层5的一侧面与包装层1连接，另一侧面分别与第一端子31、第二端子41和隔膜2连接。
作为一种改进的方式，所述隔膜2设置为足够长，如图6中的步骤⑤，当所述隔膜2沿第一极片3长度方向对折时，隔膜2的下边缘粘附在所述双面粘贴层上，从而提高使隔膜2固定更牢固，有效地隔离第一极片3和第二极片4，提高绝缘效果。
与现有技术相比，通过本发明电芯制备方法形成的第一折叠体100，利用了折叠第一极片3来包覆第二极片4的形式，从而在电芯长度和宽度尺寸不变的前提下，通过加大电芯的厚度来提高电池的容量，此外，上述方法还可适用于制备容量一定而在形状尺寸上有特定要求的电池，例如对于宽度尺寸不能超出一定值、而厚度尺寸不作要求的电池，可通过上述方法缩小极片的宽度尺寸，同时利用折叠第一极片3的形式增大电芯的厚度尺寸来保证其容量，从而适配上述特定要求的电池。此外，本发明的方法可根据实际需求，对形成的第一折叠体100进行多次对折，以缩小电芯的长度或宽度尺寸，从而适用于制备对厚度尺寸不作要求，但对长度和宽度尺寸有一定要求的电池，以提高电芯的适配能力，提高电池内部空间的利用率，而且本发明的电芯制备方法与现有的卷绕和多层式叠片方法相比更加简单，更容易操作。
实施例二：
本实施例提供一种实施例一的具体实施方式。
参见图1至图6，所述第一极片3为负极片，第二极片4为正极，所述第二极片4为双面均涂布有活性物的极片，其长度为第一极片3长度的一半，其宽度与第一极片3的宽度相近。
所述第一端子31的上边缘与第二端子41的上边缘位于同一直线上，有利于后续折叠的对位，以及保证第一极耳32和第二极耳42处于同一高度水平，有利于电芯的装配。
参见图6的步骤①，制备所述电芯本体(2,3,4)时，先在包装层1上设置双面粘接层5，其中，双面粘接层5与包装层1边缘之间的距离根据电芯封边的宽度来决定，一般距离各封边1mm以上。该包装层1可为铝塑膜等锂离子电池常用的外封装材料。所述的双面粘接层5为耐腐蚀的pi材质的双面胶。优选的，双面粘接层5的宽度与第一极片3和第二极片4的宽度接近，而其高度则与第一端子31和第二端子41的高度接近，使得第一极片3和第二极片4的定位更加简便。使用双面粘接层5的方式操作简单，便于实现，有利于生产。
完成上述操作后，进行以下一次折叠操作：
参见图6的步骤②至④，首先将第一端子31粘附在双面粘接层5上，从而将第一极片3固定在包装层1上，并使其空箔面朝向包装层1，即其涂布有活性物的一面背向包装层1，然后再把隔膜2的上边缘粘贴在双面粘接层5上，从而将隔膜2固定在包装层1上，并覆盖在第一极片3涂布有活性物的一面上，最后把第二端子41粘附在双面粘接层5上，从而将第二极片4覆盖在隔膜2上并固定在包装层1上。
参见图6的步骤④至⑤，完成上述步骤后，以第二极片4下边缘为折痕，把隔膜2往上对折，使得隔膜2的下边缘被翻折至第二极片4的上边缘处，从而完全包覆住第二极片4，优选的，当隔膜2设置成足够长且双面粘接层5的高度足够大，那么隔膜2的下边缘还可以粘附在双面粘接层5上，从而提高隔膜2固定的稳固性，提高第一极片3和第二极片4之间的隔离效果。
参见图6的步骤⑤至⑥，随后将第一极片3以第二极片4的下边缘为折痕往上翻折，使得对折后的第一极片3包覆住隔膜2和第二极片4，对折后的第一极片3涂布有活性物的一面朝向隔膜2，从而完成初步的折叠，形成如图11所示具有三层结构的第一折叠体100，具体为负极层-正极层-负极层的结构。
完成第一折叠体100后，进行以下二次折叠的操作，其中包括以下两种折叠方式。
参见图6的步骤⑦至⑧，第一种折叠方式：以第一折叠体100长度方向的中线为折痕，往上翻折第一折叠体100，使得第一折叠体100的下边缘对齐其上边缘，形成第二折叠体200，该方式可缩小电芯整体长度。上述第一折叠体100的上边缘定义为第一极片3和第二极片4上边缘所在的直线。
参见图9，第二种折叠方式：沿第一折叠体100长度方向往上翻折第一折叠体100，使第一折叠体100的下边缘对齐第一端子31、第二端子41的上边缘，形成第二折叠体200，该种折叠方式与第一种折叠方式相比可进一步缩小电芯整体的长度，更有效地利用电池内部的空间，需要说明的是，为了实现第二种折叠方式，在实施上述操作前，已对第一端子31和第二端子41作绝缘处理。
通过上述二次折叠操作，从而形成如图12所示的具有六层结构的第二折叠体200，具体为负极层-正极层-负极层-负极层-正极层-负极层的结构。
完成第二折叠体200后，可根据电池实际需求，进行三次折叠的操作，作为一种具体的折叠方式：以第二折叠体200长度方向的中线为折痕，往上翻折第二折叠体200，使得第二折叠体200的下边缘对齐其上边缘，形成第三折叠体300，该方式可缩小电芯整体长度。
通过上述三次折叠操作，如二次折叠过程，同理形成如图13所示的具有十二层结构的第三折叠体300。
需要说明的是，为了保证电芯的稳定性，电芯折叠一般不能超过三次，即在完成第三折叠体300后不能再进行折叠操作。
实施例三：
本实施例提供一种实施例一的具体实施方式，该实施方式与实施例二的区别在于第二极片4的设置方式的不同。如图5和图10所示，本实施例的第二极片4由一侧面涂布有活性物、另一侧面为空箔面的极片对折而成，该极片的长度与第一极片3的长度和宽度相近，折叠后的极片的空箔面朝内、涂布有活性物的一面朝外，从而形成类似实施例一中双面均涂布有活性物的第二极片4。
需要说明的是，参见图10，在进行一次折叠过程时，将第二极片4覆盖在隔膜2上，使其涂布有活性物的一面朝向隔膜2，完成第二极片4的放置后，见步骤④至⑤，需要先沿第二极片4长度方向的中线为折痕往上翻折第二极片4，形成相对两侧面具有涂层的结构，随后再对折隔膜2，其他步骤与实施例一的相同，在此不作描述。
本实施例提供的电芯制备方法可在一次折叠过程中形成如图14所示的具有四层结构的第一折叠体100，在二次折叠过程中形成如图15所示的具有八层结构的第二折叠体200，在三次折叠过程中形成如图16所示的具有十六层结构的第三折叠体300。
实施例四：
参见图11至图13，本实施例提供一种应用实施例一至实施三任一项的电芯制备方法制成的电芯，其包括包装层(所述包装层图中未示)和电芯本体(2,3,4)，所述包装层包覆在所述电芯本体(2,3,4)的外侧，所述电芯本体(2,3,4)为一第一折叠体100经过两次对折后而形成，具体的，第一折叠体100对折一次后形成第二折叠体200，再进行一次对折后形成第三折叠体300，从而构成所述电芯本体(2,3,4)。
所述第一折叠体100包括第一极片3、第二极片4和隔膜2，所述第一极片3对折形成内侧面涂布有活性物的u形容纳腔101，所述第二极片4置于所述u形容纳腔101内，所述隔膜2对折包覆在所述第二极片4的相对两侧以隔离所述第一极片3和所述第二极片4。
由于上述电芯应用了上述实施例的电芯制备方法，因此可提高电芯的适配能力，提高电池内部空间的利用率，有效缩小电芯的体积，具备相应的有益效果。
实施例五：
参见图11至图13，本实施例提供一种应用实施例一至实施三任一项的电芯制备方法制成的电池，其包括壳体(所述壳体图中未示)和设于所述壳体内的电芯，所述电芯包括包装层(所述包装层图中未示)和电芯本体(2,3,4)，所述包装层包覆在所述电芯本体(2,3,4)的外侧，所述电芯本体(2,3,4)为一第一折叠体100经过两次对折后而形成，具体的，第一折叠体100对折一次后形成第二折叠体200，再进行一次对折后形成第三折叠体300，从而构成所述电芯本体(2,3,4)。
所述第一折叠体100包括第一极片3、第二极片4和隔膜2，所述第一极片3对折形成内侧面涂布有活性物的u形容纳腔101，所述第二极片4置于所述u形容纳腔101内，所述隔膜2对折包覆在所述第二极片4的相对两侧以隔离所述第一极片3和所述第二极片4。
由于上述电池应用了上述实施例的电芯制备方法，因此可提高电芯的适配能力，提高电池内部空间的利用率，有效缩小电芯的体积，具备相应的有益效果。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。