一种电池极片、电池电芯及电池的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，更具体地说，是涉及一种电池极片、电池电芯及电池。


背景技术：

2.电池电芯依照芯包结构可分为卷绕式电芯和叠片式电芯。其中，卷绕式电芯的制作方法是将正负极片做成连续的长片型，中间用隔膜隔开，通过卷绕的方式制成电芯。而叠片式电芯的制作方法则是对正极片和负极片的极卷进行裁切，得到所需大小的极片；然后将裁切后的正极片、隔膜和负极片以一定次序叠放制成电芯。
3.目前，为了保证电池的安全性能和设计容量，正极片和负极片两者的涂层边缘会具有错位相叠特征，这种堆叠方式会极大地增加生产控制难度，降低电池生产效率。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种电池极片、电池电芯及电池，以解决现有技术中因正极片和负极片两者的涂层边缘会具有错位相叠特征，而对应的堆叠方式会极大地增加生产控制难度，降低电池生产效率的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：本实用新型第一方面提供一种电池极片，包括阳极片和阴极片，所述阳极片包括阳极片本体，所述阴极片包括阴极片本体，所述阳极片本体和阴极片本体的尺寸相同；
6.阳极片本体上至少一面设有第一膜层，第一膜层包括位于中间的第一涂膜层，以及第一膜层所处平面上位于第一涂膜层两侧的第一绝缘层；阴极片本体上正反两面均设有第二膜层，第二膜层包括位于中间的第二涂膜层，以及第二膜层所处平面上位于第二涂膜层两侧的第二绝缘层；
7.当阳极片本体与阴极片本体边缘对齐时，第一涂膜层完全覆盖第二涂膜层，且第一涂膜层与第一绝缘层相邻的两侧边缘超出第二涂膜层与第二绝缘层相邻的两侧边缘。
8.在一实施例中，第一膜层与第二膜层的尺寸相同；当阳极片本体与阴极片本体边缘对齐时，第一膜层与第二膜层互相完全覆盖，设置位置一致且等尺寸的第一膜层和第二膜层在生产工艺中的控制难度更低，进而能够降低阳极片和阴极片，甚至电池电芯的生产难度，由此提高电池的生产效率。
9.在一实施例中，第一膜层布满阳极片本体的整面；第二膜层布满阴极片本体的整面。布满相应极片本体整面的第一膜层和第二膜层能够进一步地降低阳极片和阴极片的生产难度，最终实现提高电池生产率的目的。
10.在一实施例中，阳极片本体上正反两面均设有第一膜层，由此能够满足更大容量电池电芯的制备需求。与此同时，在使用阳极片与阴极片制备电池电芯时，可以不用关注阳极片上哪一面涂覆有第一膜层，而直接进行堆叠。降低了生产工艺中对阳极片正反面的分辨时间，进而缩短了电池电芯以及电池的制备时间。
11.在一实施例中，位于第一涂膜层两侧的第一绝缘层的形状和尺寸相同；位于第二涂膜层两侧的第二绝缘层的形状和尺寸相同。由此一来，第一涂膜层上位于两侧的区域留有过盈区尺寸也相同。并且，在第一膜层与第二膜层等尺寸的情况下，基于第一涂膜层两侧的边缘超出第二涂膜层两侧的边缘，即在该方向上第一涂膜层的长度尺寸大于第二涂膜层的长度尺寸。相应的，在该方向上第一绝缘层的长度尺寸则小于第二绝缘层的长度，可以得出在该方向上过盈区的长度尺寸等于第二绝缘层的长度与第一绝缘层的长度之差。
12.在一实施例中，阳极片还包括设置在阳极片本体边缘上的第一极耳，第一极耳与一个第一绝缘层相连；阴极片还包括设置在阴极片本体边缘上的第二极耳，第二极耳与一个第二绝缘层相连。
13.在一实施例中，第一极耳位于阳极片本体上与第二极耳相对的一侧，由于在生产工艺中并没有严格限制阳极片上第一极耳的位置，以及阴极片上第二极耳的位置，但是出于对整形模具构造难易度和堆叠工序的考虑，可以将第一极耳和第二极耳置于相对侧，尤其是可以对称设置。对称设置的第一极耳和第二极耳能够降低整形工作的复杂度，并且提高堆叠工序的效率。
14.本实用新型提供的电池极片包括配合使用的阳极片和阴极片，该阳极片和阴极片本体尺寸相同，在生产工艺中能够使用较为简单的工装进行统一整形，以使阳极片本体与阴极片本体边缘对齐。在阳极片本体上至少一面设有第一膜层，第一膜层包括用于涂覆阳极活性物质的第一涂膜层，以及位于第一涂膜层两侧的第一绝缘层，第一涂膜层与第一绝缘层共设于第一膜层所处平面上；而在阴极片本体上正反两面均设有第二膜层，第二膜层包括用于涂覆阴极活性物质的第二涂膜层，以及位于第二涂膜层两侧的第二绝缘层，第二涂膜层与第二绝缘层共设于第二膜层所处平面上，以保证电池电芯的最小单元结构的制备。在整形流程完成后，设置第一涂膜层能够完全覆盖第二涂膜层，且第一涂膜层两侧的边缘超出第二涂膜层两侧的边缘，以在第一涂膜层上位于两侧的区域留有过盈区。由于该过盈区隐藏在极片内部、不显现在外部，而使得阳极片和阴极片无需错位设计，在保证电池安全性能和极片容量利用率的前提下，克服了现有技术中因错位相叠特征而造成的堆叠工艺复杂、相对位置控制难度高的问题，进而降低电池生产控制难度并提高生产率。
15.本实用新型第二方面提供一种电池电芯，该电池电芯包括如上所述的电池极片。
16.在一实施例中，阳极片和阴极片以依次间隔叠放的方式设置，且相邻的阳极片与阴极片之间夹设有隔膜；
17.其中，qa-qc＝1，qa为阳极片的数量，qc为阴极片的数量。
18.本实用新型第三方面提供一种电池，该电池包括如上所述的电池电芯。
19.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
20.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。
21.图1为本实用新型一实施例提供的电池极片中阳极片的结构示意图；
22.图2为本实用新型一实施例提供的电池极片中阴极片的结构示意图；
23.图3为本实用新型一实施例提供的电池电芯的结构主视图；
24.图4为图3中a处的放大示意图；
25.图5为图3中b处的放大示意图；
26.图6为图3的俯视图；
27.图7为图3的侧视图；
28.图8本实用新型一实施例提供的电池电芯的立体图；
29.在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
30.其中，图中各附图标记：
31.100-阳极片、110-阳极片本体、111-第一膜层、111a-第一涂膜层、111b-第一绝缘层、120-第一极耳；
32.200-阴极片、210-阴极片本体、211-第二膜层、211a-第二涂膜层、211b-第二绝缘层、220-第二极耳；
33.300-隔膜。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
36.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
38.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
39.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
40.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径
向”“周向”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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。
41.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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；也可以是机械连接，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技术实施例中的具体含义。
42.电池生产过程中涉及到电池电芯的制造，电池电芯的质量直接影响到电池的质量。在电池电芯的制作过程中需要以一定次序将极片与隔膜进行堆叠或者卷绕，现有技术中通过错位相叠方式来实现正极片与负极片的堆叠，以使负极片完全覆盖于正极片上，进而保证电池安全性能和极片容量利用率。
43.因为在生产工序中，正极片和负极片两者的涂层边缘要调整出错位相叠特征，这种堆叠方式会极大地增加生产控制难度，降低电池生产效率。本实用新型基于以上问题提供一种电池极片、电池电芯及电池。
44.下面结合具体实施例对本实用新型提供的一种电池极片、电池电芯及电池进行详细说明。
45.图1为本实用新型一实施例提供的电池极片中阳极片的结构示意图；图2 为本实用新型一实施例提供的电池极片中阴极片的结构示意图；图3为本实用新型一实施例提供的电池电芯的结构主视图；图4为图3中a处的放大示意图；
46.图5为图3中b处的放大示意图；图6为图3的俯视图；图7为图3的侧视图；
47.图8本实用新型一实施例提供的电池电芯的立体图；请参阅图1-图3所示，本实用新型第一方面提供一种电池极片，包括本体尺寸相同的阳极片100和阴极片200；具体的，阳极片100包括阳极片本体110和第一极耳120，阳极片本体 110上至少一面设有第一膜层111，第一膜层111包括位于中间的第一涂膜层111a，以及第一膜层111所处平面上位于第一涂膜层111a两侧的第一绝缘层 111b；阴极片200包括阴极片本体210(图中未示出)和第一极耳220，阴极片本体210上正反两面均设有第二膜层211，第二膜层211包括位于中间的第二涂膜层211a，以及第二膜层211所处平面上位于第二涂膜层211a两侧的第二绝缘层211b；当阳极片本体110与阴极片本体210边缘对齐时，第一涂膜层111a 完全覆盖第二涂膜层211a，且第一涂膜层111a与第一绝缘层111b相邻的两侧的边缘超出第二涂膜层211a与第二绝缘层211b相邻的两侧的边缘。
48.本实施例的电池极片可以应用于锂离子电池、钠离子电池等电池中，尤其是经过叠片或者卷绕工序制成电池电芯的电池。本实施例对电池极片的用途和尺寸不做特别限制。
49.本实用新型提供的电池极片包括配合使用的阳极片100和阴极片200，阳极片100包括阳极片本体110，阴极片200包括阴极片本体210，该阳极片本体 110和阴极片本体210尺寸相同，在生产工艺中能够使用较为简单的工装进行统一整形，以使阳极片本体110与阴极片本体210边缘对齐。在阳极片本体110 上至少一面设有第一膜层111，第一膜层111包括用于涂覆阳极活性物质的第一涂膜层111a，以及位于第一涂膜层111a两侧的第一绝缘层
111b，第一涂膜层111a与第一绝缘层111b共设于第一膜层111所处平面上；而在阴极片本体 210上正反两面均设有第二膜层211，第二膜层211包括用于涂覆阴极活性物质的第二涂膜层211a，以及位于第二涂膜层211a两侧的第二绝缘层211b，第二涂膜层211a与第二绝缘层211b共设于第二膜层211所处平面上，以保证电池电芯的最小单元结构的制备。在整形流程完成后，第一涂膜层111a能够完全覆盖第二涂膜层211a，且第一涂膜层111a两侧的边缘超出第二涂膜层211a两侧的边缘，以在第一涂膜层111a上位于两侧的区域留有过盈区。由于该过盈区隐藏在极片内部、不显现在外部，而使得阳极片100和阴极片200无需错位设计，在保证极片容量利用率和电池安全性能的前提下，克服了现有技术中因错位相叠特征而造成的堆叠工艺复杂、相对位置控制难度高的问题，进而降低电池生产控制难度并提高生产率。
50.在将本实施例中提供的电池极片应用于锂离子电池中时，可以在阳极片本体110上涂覆石墨、硅、氧化硅或者石墨混合硅等等浆料中一种或多种来形成第一涂膜层111a。也可以在阴极片200上涂覆含有锂离子的浆料来形成第二涂膜层211a。
51.在本技术的其中一个实施例中，为了确保整形后的阳极片本体110与阴极片本体210外边缘平齐，将阳极片100与阴极片200设置为本体尺寸相同，具体可以为阳极片本体110与阴极片本体210的长度和宽度均相同，即本实施例中的阳极片100和阴极片本体210可以同时为等尺寸的正方形，也可以为等尺寸的长方形，对上述两者的形状不做具体的限制。并且，隔膜300材质较软，结合整形模具会预留一定装配间隙，所以即使隔膜300的尺寸略大于极片的尺寸，仍然可以使用统一的整形模具来对一定次序依次堆叠阳极片100、阴极片 200以及隔膜300，并进行整形。相比于常规的叠片方式，省去了对极片错位的控制步骤和相关设备，生产效率及优率可大幅度提高，且对制造设备的精度要求更低，设备复杂度也降低。
52.在本技术的其中一个实施例中，根据实际需求，可以设置第一膜层111与第二膜层211等尺寸，且在阳极片本体110上的位置与第二膜层211在阴极片本体210上的位置一致。如此一来，当阳极片本体110与阴极片本体210边缘对齐时，第一膜层111与第二膜层211互相完全覆盖。如此设置的第一膜层111 和第二膜层211可以在生产工艺中通用更多的模具以及生产参数，从而降低了阳极片100和阴极片200的生产成本、提高了生产效率。需要说明的是，在本实施例中，可以进一步地设置位于第一涂膜层111a两侧的第一绝缘层111b的尺寸相同；位于第二涂膜层211a两侧的第二绝缘层211b的尺寸相同。由此一来，第一涂膜层111a上位于两侧的区域留有过盈区尺寸也相同。
53.并且，在第一膜层111与第二膜层211等尺寸的情况下，基于第一涂膜层111a两侧的边缘超出第二涂膜层211a两侧的边缘，即在该方向上第一涂膜层111a的长度尺寸大于第二涂膜层211a的长度尺寸。相应的，在该方向上第一绝缘层111b的长度尺寸则小于第二绝缘层211b的长度，且可以得出在该方向上过盈区的长度尺寸等于第二绝缘层211b的长度与第一绝缘层111b的长度之差。经过现有技术中错位堆叠出来的电池电芯，其位于极片上两侧区域的绝缘层需要达到一定尺寸，才能被设备识别到进而进行控制。而本实施例提供的电池极片制得的电池电芯，因为无错位设计，所以阳极片本体110上的第一绝缘层111b，以及阴极片本体210上的第二绝缘层211b的尺寸均可以缩减，甚至达到减半的地步，由此使得第一涂膜层111a和第二涂膜层211a的尺寸可以增大。在极片等尺寸的条件下，本实施例中的第二涂膜层211a尺寸是大于现有技术中正极片上活性物质的设计涂覆区域尺寸，能够实
现提升单体电池电芯设计能量密度的效果。
54.在本技术的其中一个实施例中，第一膜层111以布满阳极片本体110整面的形式设置在阳极片本体110上；第二膜层211以布满阴极片本体210整面的形式设置在阴极片本体210上，布满相应极片本体的第一膜层111和第二膜层 211能够充分利用阳极片本体110和阴极片本体210的表面，进而增加电池电芯的设计能量密度。与此同时，也降低了阳极片100和阴极片200的生产难度，最终实现提高电池生产率的目的。在此实施例中，进一步地，甚至可以采用按照一定次序依次将阳极片100、阴极片200、隔膜300灌注至生产模具中的方式来进行电池电芯的制备。
55.在本技术的其中一个实施例中，考虑到阳极片100的堆叠位置并不止是位于最外侧，还有可能位于中间，所以阳极片本体110上正反两面均设有第一膜层111，由此能够满足更大容量电池电芯的制备需求。与此同时，在使用阳极片100与阴极片200制备电池电芯时，在堆叠位于最外侧的阳极片100时，可以不用关注阳极片100上哪一面涂覆有第一膜层111，而直接进行堆叠。降低了生产工艺中对阳极片100正反面的分辨时间，进而缩短了电池电芯以及电池的制备时间。可以看出，阴极片200只有一种类型，即阴极片本体210正反两面均设置有第二膜层211；而阳极片100有两种类型，一种是阳极片本体110 上仅单面设置第一膜层111，另一种是阳极片本体110上正反两面均设置有第一膜层111。在一实施例中，可以将所有的阳极片本体110上正反两面均设有第一膜层111，由此省略了因设置第一膜层111为单面或双面而产生的阳极片 100类型差异化的不同生产工序，且在可以省略对阳极片100类型的分拣以及正反面的分辨，直接进行堆叠，从而提高生产效率。在另一实施例中，可以根据电池数量而分别制作相应数量的仅单面设置第一膜层111的阳极片100，以及正反两面均设置第一膜层111的阳极片100，能够降低生产成本，只是在堆叠时需要注意不同类型阳极片100的设置位置。
56.可以理解的是，阳极片100还包括设置在阳极片本体110边缘上的第一极耳120，第一极耳120与一个第一绝缘层111b相连；阴极片200还包括设置在阴极片本体210边缘上的第二极耳220，第二极耳220与一个第二绝缘层211b 相连。一般的，将极耳连接到临近的绝缘层上，以减少冗余设置。其中，极耳的尺寸大小以及引出方式也会影响到电池高倍率放电性能。
57.在本技术的其中一个实施例中，第一极耳120位于阳极片本体110上与第二极耳220相对的一侧，由于在生产工艺中并没有严格限制阳极片100上第一极耳120的位置，以及阴极片200上第二极耳220的位置，但是出于对整形模具构造难易度和堆叠工序的考虑，可以将第一极耳120和第二极耳220相对侧，尤其是可以对称设置。能够降低整形工作的复杂度，并且提高堆叠工序的效率。
58.本实用新型第二方面提供一种电池电芯，该电池电芯包括如上所述的电池极片。
59.在本技术的其中一个实施例中，参照图3至图8，该电池电芯中的阳极片 100和阴极片200以依次间隔叠放的方式设置，且相邻的阳极片100与阴极片 200之间夹设有隔膜300；
60.其中，qa-qc＝1，qa为阳极片100的数量，qc为阴极片200的数量。可以根据实际的电量需求，设置对应数量的阳极片100、阴极片200和隔膜300。由于位于电池电芯最外侧的两个极片一定是阳极片100，所以不管电池电芯的设计参数为何，阳极片100的数量比阴极
片200的数量多一个。
61.如上所述，在生产工艺中并没有严格限制阳极片100上第一极耳120的位置，以及阴极片200上第二极耳220的位置。处于生产工序以及时间、模具成本的考量，其中，在一个实施例中，该电池电芯中的第一极耳120和第二极耳 220可以位于同侧；优选的，位于同侧上的同个位置，能够降低整形模具的构造复杂度。在另一个实施例中，该电池电芯中的第一极耳120和第二极耳220 可以位于异侧，尤其是相对的两侧，虽然这个实施例下的整形模具构造会稍微复杂于上个实施例，但是却能够更加清晰地清点阳极片100和阴极片200的数量，以及在堆叠操作中不易出错。
62.相似的，本实用新型实施例提供的电池极片也可以应用在卷绕式电芯制备中，但是基于卷绕工序的特殊性，所以对生产工序的提升并不会很明显。
63.为了满足电池电芯的最小结构单元，阳极片100的数量为2个，阴极片200 的数量为1个。以阳极片100、隔膜300、阴极片200、隔膜300、阳极片100 的顺序将其置于整形模具中整形，以完成最小结构单元电池电芯的堆叠工序。
64.本实用新型第三方面提供一种电池，该电池包括如上的电池电芯。的电池电芯包括如上的电池极片。由于阳极片本体110上留有过盈区，在整形流程完成后，第一涂膜层111a能够完全覆盖第二涂膜层211a，且第一涂膜层111a两侧的边缘超出第二涂膜层211a两侧的边缘，以在第一涂膜层111a上位于两侧的区域留有过盈区。且该过盈区隐藏在极片内部、不显现在外部，而使得阳极片100和阴极片200无需错位设计，在保证极片容量利用率和电池安全性能的前提下，克服了现有技术中因错位相叠特征而造成的堆叠工艺复杂、相对位置控制难度高的问题，进而降低电池生产控制难度并提高生产率。
65.以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。