一种极片、电芯及其叠片方法、扣式电池与流程

本发明涉及电池技术领域，具体讲是一种一种极片、电芯及其叠片方法、扣式电池。

背景技术：

传统扣式电池，主要是三种结构：第一种为卷绕后的裸电芯垂直放入钢壳内，参见图1；第二种为卷绕后铝塑膜包装后垂直放入软包，参见图1；第三种为叠片后水平放入钢壳，参见图2。但目前三种结构有各自存在得缺点，第一种和第二种结构，因为电芯是垂直放入壳体内的，极片的宽度就决定了电芯的厚度，因此为了使电芯更加薄，通常需要尽量减少极片的宽度，极片的宽度越小，加工的稳定性越差，受外力的影响极片容易断裂，当电芯厚度低于4mm时，极片宽度已经达到最小极限。第三种叠片结构，虽然电芯厚度不受极片宽度的限制，但由于叠片后的电芯呈矩形且是平放在壳体内的，因为电芯四周方向都需要考虑安全的负极比正极余量，通常外壳也为方形，不仅浪费了大量空间，而且限制了电池的能量密度。在如今手机、电脑、平板等电子设备发展中，设备内部空间堆叠设计寸土寸金，因此，如何减少电池体积是未来重要的研究方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种极片、电芯及其叠片方法、扣式电池。

本发明的技术解决方案如下：

本发明第一方面提供一种电池极片，包括极片本体，所述极片本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的第一本体，相邻的两个第一本体之间设置有第二本体，相邻的两个第一本体为轴对称结构，对称轴为第二本体的中心线，所述第一本体沿极片本体宽度方向的两端均呈弧形，所述第一本体的宽度大于第二本体的宽度。

优选地，所述第一本体沿极片本体宽度方向的两端均呈圆弧形或椭圆弧形，或一端呈圆弧形、另一端呈椭圆弧形；所述第二本体的长度沿极片本体长度方向逐渐增大。

本发明第二方面提供一种电芯，包括上述的一种电池极片。

优选地，所述电芯包括电芯本体，所述电芯具有堆叠部和弯折部，所述弯折部由电芯本体沿其长度方向的一端弯折至另一端形成，连接所述弯折部的电芯本体部分形成所述堆叠部，所述堆叠部宽度方向的两端均呈弧形，所述堆叠部的宽度大于弯折部的宽度。

优选地，所述电池极片包括：

正极片，其包括正极片本体，所述正极片本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的正极第一本体，相邻的两个正极第一本体为轴对称结构且其之间设置有正极第二本体，对称轴为正极第二本体的中心线，所述正极第一本体沿极片本体宽度方向的两端均呈弧形，所述正极第一本体的宽度大于正极第二本体的宽度；

负极片，其包括负极片本体，所述负极片本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的负极第一本体，相邻的两个负极第一本体为轴对称结构且其之间设置有负极第二本体，对称轴为负极第二本体的中心线，所述负极第一本体和负极第二本体的形状分别与正极第一本体和正极第二本体相同，所述负极第一本体的宽度大于负极第二本体的宽度；

所述电芯还包括：

隔膜，包括隔膜本体，所述隔膜本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的隔膜第一本体，相邻的两个隔膜第一本体为轴对称结构且其之间设置有隔膜第二本体，对称轴为隔膜第二本体的中心线，所述隔膜第一本体和隔膜第二本体分别与正极第一本体和正极第二本体相同，所述隔膜第一本体的宽度大于隔膜第二本体的宽度；

所述隔膜设置于正极片与负极片之间而形成电芯本体，且隔膜第一本体与正极第一本体和负极第一本体的位置对应形成第一重叠部，隔膜第二本体与正极第二本体和负极第二本体的位置对应形成形成第二重叠部，所述堆叠部由电芯本体上的第一重叠部依次重叠而成，所述弯折部由电芯本体上的第二重叠部依次重叠弯折而成。

优选地，所述堆叠部宽度方向的两端均呈圆弧形或椭圆弧形，或，一端呈圆弧形、另一端呈椭圆弧形。

优选地，所述正极第二本体的长度沿正极片长度方向呈等差数列分布增大，等差数列的首项d1为0～3mm，公差△d＝b+2c+x1，其中，b为负极片的厚度，c为隔膜的厚度，x1为修正值；所述负极第二本体的长度沿负极片长度方向呈等差数列分布增大，等差数列的首项d1为0～3mm，公差△d＝a+2c+x2，其中，a为正极片的厚度，c为隔膜的厚度，x2为修正值。

优选地，所述隔膜第二本体的长度沿隔膜长度方向呈等差数列分布增大，等差数列的首项l1为0～3mm，公差△l＝a+b+c+x3，其中，a为正极片的厚度，b为负极片的厚度，c为隔膜的厚度，x3为修正值。

本发明第三方面提供一种上述的电芯的叠片方法，包括：

将正极片、隔膜、负极片依次进行堆叠，并使正极第一本体、隔膜第一本体与负极第一本体重叠成第一重叠部，以及使正极第二本体、隔膜第二本体与负极第二本体重叠成第二重叠部，形成电芯本体；

沿电芯本体长度方向将第一位置上的第一重叠部朝第二位置上的第一重叠部进行翻折，并以第一位置和第二位置上的第一重叠部之间的第二重叠部的中心线为翻折线，使第一位置和第二位置上的第一重叠部完全重叠；然后再将第一位置上和第二位置上的第一重叠部朝向第三位置上的第一重叠部继续进行翻折，并以第二位置和第三位置上的第一重叠部之间的第二重叠部的中心线为翻折线，使第一位置和第二位置上的第一重叠部与第三位置上的第一重叠部完全重叠；直至将所有的第一重叠部进行翻折而完全重叠形成堆叠部，将所有的第二重叠部重叠且弯折形成弯折部。

本发明第四方面提供一种扣式电池，包括上述的一种电芯，还包括壳体，所述电芯水平放置在所述壳体内。

本发明至少具有以下有益效果之一：

本发明通过将极片以及隔膜均设置成间隔设置的的第一本体，相邻的两个第一本体之间通过第二本体连接，并且第一本体的两端设置为弧形，节省了极片的空间，并且能够使用异形电池使用；制备电芯时，先将正极片、隔膜与负极片依次进行堆叠，并使正极片、隔膜以及负极片上的第一本体之间完全重叠形成第一重叠部以及第二本体之间完全重叠形成第二重叠部，形成电芯本体；再将电芯本体进行翻折叠片，使电芯本体上相邻的两个第一重叠部以它们之间的第二重叠部的中心线为对称轴依次进行翻折而重叠在一起，相互重叠的第一重叠部形成呈近似圆形或椭圆形的堆叠部，第二重叠部重叠且弯折形成弯折部，最终形成近似圆形或椭圆形的叠片电芯；因此，由于本发明的叠片电芯最终呈近似圆形或近似椭圆形，与现有技术中的叠片矩形电芯，节约了大量空间，具有更高的空间利用率；与现有技术中的扣式电池相比，本实施例的叠片电芯是平放在电池外壳内的，电芯堆叠的高度对应其厚度，因此极片的宽度不受电芯厚度的影响，相比现有技术中的扣式电池，本发明的电芯更薄，从而电池更薄，有效的减少电池体积，并且极片的宽度较大，从而极片的加工稳定性更好。

附图说明

图1为现有技术中常规卷绕类电池中的侧视图；

图2为现有技术中常规叠片电池的侧视图；

图3为本发明优选实施例中正极片的结构示意图；

图4为本发明优选实施例中负极片的结构示意图；

图5为本发明优选实施例中隔膜的结构示意图；

图6为本发明优选实施例中电芯的结构示意图；

图7为本发明优选实施例中电芯的叠片前的结构示意图；

图8为本发明优选实施例中电芯的叠片后的结构示意图；

图9为本发明优选实施例中电芯的侧视结构示意图；

图10为本发明优选实施例中电芯的俯视结构示意图；

附图标记：1、正极片；11、正极第一本体；12、正极第二本体；13、正极耳；14、正极空箔区域；2、负极片；21、负极第一本体；22、负极第二本体；23、负极耳；24、负极空箔区域；31、隔膜；32、隔膜第一本体；33隔膜第二本体；4、电芯本体；41、堆叠部；42、弯折部。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，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方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供的极片和电芯结构，适用于锂离子电池。相关技术中，锂离子电池的电芯结构主要可分为叠片式和卷绕式两种。叠片式电芯是指将特定结构的正负极片进行连续的堆叠，并通过隔膜将正负极片隔开，防止短路。常见的矩形结构的电池，例如手机电池等，其由多层的正极片和负极片依次堆叠形成，相邻正负极片之间设置隔膜进行隔开。但由于叠片后的电芯呈矩形且是平放在壳体内的，因为电芯四周方向都需要考虑安全的负极比正极余量，通常外壳也设置为方形，不仅浪费了大量空间，而且限制了电池的能量密度。卷绕式电芯是指将连续的正极片的负极片通过隔膜隔开，然后进行连续的卷绕。由于卷绕电芯通常是垂直放入壳体内的，极片的宽度就决定了电芯的厚度，因此为了使电芯更加薄，通常需要尽量减少极片的宽度，极片的宽度越小，极片就越容易断裂，当电芯厚度低于4mm时，极片宽度已经达到最小极限。在如今手机等电子设备发展中，设备内部空间堆叠设计寸土寸金，减少电池体积是未来研究方向，因此，对于叠片式电芯的研究属于更为重要的方向。

正是基于上述相关技术中存在的缺陷，本公开一些实施方式提供了一种电池极片，如图3和图4所示，该电池极片包括正极片1和负极片2。

如图3所示为正极片的结构示意图，正极片1包括正极片本体，正极片本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的正极第一本体11，相邻的两个正极第一本体11为轴对称结构且其之间设置有正极第二本体12，对称轴为正极第二本体12的中心线，正极第一本体11沿极片本体宽度方向的两端均呈弧形，正极第一本体11的宽度大于正极第二本体12的宽度，本实施例中以图3中正极片本体的左右方向为其长度方向，上下方向为其宽度方向。正极第一本体11沿正极片本体宽度方向的两端均呈弧形，本实施例中，正极第一本体11沿正极片本体宽度方向的两端呈对称的圆弧形，使得正极第一本体11呈近似圆形，也可以呈非对称的圆弧形，或者两端大小不同的圆弧形；在其他实施例中，正极第一本体11的两端可以呈对称的椭圆弧形，使得正极第一本体11呈近似椭圆弧形，也可以呈非对称的椭圆弧形，或者两端大小不同的椭圆弧形；还可以是一端呈圆弧形、另一端呈椭圆弧形，具体本领域技术人员可以根据实际情况而定。本实施例中，正极第二本体12呈矩形，且正极第二本体12长度方向上的中心线与正极第一本体11长度方向上的中心线重合，正极第二本体12的宽度小于正极第一本体11的宽度，正极第二本体12的宽度不低于4mm，低于4mm的话正极片受到外力易断裂，加工稳定性差，正极第二本体12的长度沿正极极片本体长度方向逐渐增大，在本实施例中，正极第二本体12的长度沿正极片长度方向呈等差数列分布增大，具体地，正极第二本体12的长度沿正极片长度方向呈等差数列dn＝d1+(n-1)△d，等差数列的首项d1为沿正极片长度方向第一个正极第二本体12的长度，d1为0～3mm，dn为沿正极片长度方向第n个正极第二本体12的长度，公差△d为相邻的两正极第二本体12的长度差，本实施例中△d＝b+2c+x1，其中，b为负极片的厚度，c为隔膜的厚度，x1为修正值，x1取决于加工精度、负极片压实密度等影响。正极片的尾端还设置有正极耳13。

如图4所示为负极片的结构示意图，负极片包括负极片本体，负极片本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的负极第一本体21，相邻的两个负极第一本体21为轴对称结构且其之间设置有负极第二本体22，对称轴为负极第二本体22的中心线，负极第一本体21的宽度大于负极第二本体22的宽度；负极第一本体21和负极第二本体22的形状分别与正极第一本体11和正极第二本体12相同，且负极第一本体21的直径大于正极第一本体11，负极第二本体22的宽度大于正极第二本体12的宽度，负极第二本体22的长度沿负极片长度方向呈等差数列dn＝d1+n-1△d，等差数列的首项d1为沿负极片长度方向上第一个负极第二本体22的长度，d1为0～3mm，dn为沿负极片长度方向第n个负极第二本体12的长度，公差△d为相邻的两负极第二本体22的长度差，等差数列的首项d1为0～3mm，公差△d＝a+2c+x2，其中，a为正极片的厚度，c为隔膜的厚度，x2为修正值，x2取决于加工精度、正极压实密度等影响。负极片的尾端还设置有负极耳23。

第二方面，本实施例提供了一种电芯，该电芯包括上述任一实施方式中的极片结构。

如图6～10所示，电芯包括电芯本体4，电芯本体4包括正极片1、负极片2以及设置在正极片1和负极片2之间的隔膜3。

如图5所示为隔膜的结构示意图，隔膜3包括隔膜本体，隔膜本体具有若干个沿其长度方向间隔排列的隔膜第一本体31，相邻的两个隔膜第一本体31为轴对称结构且其之间设置有隔膜第二本体32，对称轴为隔膜第二本体32的中心线，隔膜第一本体21的宽度大于隔膜第二本体22的宽度；隔膜第一本体31和隔膜第二本体32的形状分别与正极第一本体11和正极第二本体12相同，且隔膜第一本体31的直径大于负极第一本体21的直径，隔膜第二本体32的宽度大于负极第二本体22的宽度，避免了负极片1与正极片2接触，防止电池内部短路。在本实施例中，隔膜第二本体32的长度沿隔膜长度方向呈等差数列分布增大，等差数列ln＝l1+n-1△l，等差数列的首项l1为沿隔膜长度方向第一个隔膜第二本体32的长度，l1为0～3mm，ln为沿隔膜长度方向第n个隔膜第二本体32的长度，公差△l为相邻的两隔膜第二本体32的长度差，本实施例中△等差数列的首项l1为0～3mm，公差△l＝a+b+c+x3，其中，a为正极片的厚度，b为负极片的厚度，c为隔膜的厚度，x3为修正值，x3取决于加工精度、正极压实密度等影响。

电芯包括电芯本体4，电芯本体4具有堆叠部41和弯折部42，弯折部42由电芯本体4沿其长度方向的一端向内或向外多次弯折至另一端形成。具体地，隔膜3设置于正极片1与负极片2之间，且隔膜第一本体31与正极第一本体11和负极第一本体21的位置对应形成第一重叠部，隔膜第二本体32与正极第二本体12和负极第二本体22的位置对应形成第二重叠部，且第一重叠部之间以及第二重叠部之间还设置有另一隔膜3，避免第一重叠部之间以及第二重叠部之间接触，最终形成电芯本体4，即图7中从左端向右端依次弯折第二重叠部，使连接同一第二重叠部的两第一重叠部能够完全重叠，连接弯折部42的电芯本体部分形成堆叠部41，弯折部42由第二重叠部之间重叠且弯折而成，即由电芯本体4上的正极第二本体12、负极第二本体22和隔膜第二本体32重叠弯折而成；堆叠部41由各第一重叠部完全重叠而成，即由电芯本体4上的正极第一本体11、负极第一本体21和隔膜第一本体31重叠而成，堆叠部41端面形状即为正极第一本体11端面的形状，即堆叠部41端面呈近似圆形，也可以呈非对称的圆弧形，或者两端大小不同的圆弧形；在其他实施例中，堆叠部41端面呈近似椭圆弧形，也可以呈非对称的椭圆弧形，或者两端大小不同的椭圆弧形；还可以是一端呈圆弧形、另一端呈椭圆弧形，具体本领域技术人员可以根据实际情况而定。弯折部42的端面呈矩形，且堆叠部41的宽度大于弯折部42的宽度。

第三方面，本实施例提供了一种电芯的叠片方法，包括：

将正极片1、隔膜3、负极片2依次进行堆叠，并使正极第一本体11、隔膜第一本体31与负极第一本体21重叠形成第一重叠部，以及使正极第二本体12、隔膜第二本体32与负极第二本体22重叠形成第二重叠部，形成电芯本体4；

如图7所示，在电芯本体4上放置另一隔膜3，负极片3在两个隔膜3之间，沿电芯本体4长度方向将第一位置上的第一重叠部朝第二位置上的第一重叠部进行翻折，并以第一位置和第二位置上的第一重叠部之间的第二重叠部的中心线为翻折线，使第一位置和第二位置上的第一重叠部完全重叠；本实施例中，第一位置即从图7左端数起第1个第一重叠部，第二位置即从图7左端数起第2个第一重叠部，第1个第一重叠部以中心线a为翻折线朝向第2个第一重叠部进行翻折，使得第1个第一重叠部和第2个第一重叠部完全重合，且另一隔膜3位于第1个第一重叠部和第2个第一重叠部之间；然后再将重叠的第一位置上和第二位置上的第一重叠部朝向第三位置上的第一重叠部继续进行翻折，并以第二位置和第三位置上的第一重叠部之间的第二重叠部中心线b为翻折线，使第一位置和第二位置上的第一重叠部与第三位置上的第一重叠部完全重叠，本实施例中，第三位置即从图7左端数起第3个第一重叠部，重叠的第1个第一重叠部和第2个第一重叠部以中心线b为翻折线朝向第3个第一重叠部进行翻折，使得重叠的第1个和第2个第一重叠部继续与第3个第一重叠部完全重叠；直至将所有的第一重叠部进行翻折而完全重叠形成堆叠部41，所有的第一重叠部重叠且弯折形成弯折部42，正极片的尾端还设置有正极空箔区域14，负极片的尾端还设置有负极空箔区域14，正极空箔区域14位于负极空箔区域14堆叠部41的外侧。

本实施例的叠片方法也适用于异型电池的叠片，如以l型电芯。

第四方面，本实施例提供了一种扣式电池，包括上述一种电芯，还包括壳体，电芯水平放置在壳体内。

本实施例通过将极片以及隔膜均设置成间隔设置的的第一本体，相邻的两个第一本体之间通过第二本体连接，并且第一本体的两端设置为弧形，从而制备电芯时，先将正极片、隔膜与负极片依次进行堆叠，并使正极片、隔膜以及负极片上的第一本体之间完全重叠形成第一重叠部以及第二本体之间完全重叠形成第二重叠部，形成电芯本体；再将电芯本体进行翻折叠片，使电芯本体上相邻的两个第一重叠部以它们之间的第二重叠部的中心线为对称轴依次进行翻折而重叠在一起，相互重叠的第一重叠部形成呈近似圆形或椭圆形的堆叠部，第二重叠部重叠且弯折形成弯折部，最终形成近似圆形或椭圆形的叠片电芯；因此，由于本实施例的叠片电芯最终呈近似圆形或近似椭圆形，与现有技术中的叠片矩形电芯，节约了大量空间，具有更高的空间利用率，相应在同等情况下可提高电池的能量密度；与现有技术中的扣式电池相比，本实施例的叠片电芯是平放在电池外壳内的，电芯堆叠的高度对于其厚度，因此极片的宽度不受电芯厚度的影响，相比现有技术中的扣式电池，极片的宽度较大，从而不容易断裂。

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。