一种可裁剪电芯、电池及其制造方法与流程

1.本发明涉及电池结构技术领域，特别涉及一种可裁剪电芯、电池及其制造方法。


背景技术：

2.随着印刷电子产品在日常智能物体中的广泛使用，相应的供电器件，如平面储能电池或者含共面电极的薄膜电池成为人们日益关注的焦点。然而，迄今为止已有的薄膜电池的性能受到离子传输过程中的损耗、活性物质的数量和整体尺寸的限制，容量有待提升。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种可裁剪电芯，旨在提升电池容量。
4.为实现上述目的，本发明提出的可裁剪电芯，包括至少两个电极单元，所述电极单元包括层叠设置的电极层和集电层，所述电极层包括第一电极体和第二电极体，所述第一电极体的极臂与所述第二电极体的极臂相啮合；相邻的所述电极单元通过电连接结构连接，所述电连接结构用于供裁剪以拆分相邻的所述电极单元。
5.可选地，所述第一电极体包括依次连接的第一极臂、第三极臂和第二极臂，所述第一极臂与所述第二极臂相对设置；所述第二电极体部分延伸至所述第一极臂和所述第二极臂之间；所述第二电极体的两侧分别设有第一缺口和第二缺口，所述第二电极体朝向所述第三极臂的端面上设有第三缺口；所述第一极臂、所述第二极臂、所述第三极臂上分别设有第一内伸部、第二内伸部、第三内伸部，所述第一内伸部、所述第二内伸部、所述第三内伸部分别延伸至所述第一缺口、所述第二缺口、所述第三缺口内。
6.可选地，所述集电层包括第一集电体和第二集电体，所述第一电极体设置在所述第一集电体上，所述第一集电体包括向外伸出所述第一极臂的第一外伸部、向外延伸出所述第二极臂的第二外伸部和向外伸出所述第三极臂的第三外伸部；所述第二电极体设置在所述第二集电体上所述第二集电体包括第四外伸部，所述第四外伸部向外伸出所述第二电极体远离所述第三极臂的一端；所述第一外伸部、所述第二外伸部、所述第三外伸部、所述第四外伸部中的一者，与相邻的所述电极单元的所述第一外伸部、所述第二外伸部、所述第三外伸部、所述第四外伸部中的一者连接，以形成所述电连接结构。
7.可选地，所述集电层包括第一集电体和第二集电体；所述第一极臂、所述第二极臂、所述第三极臂、所述第二电极体远离所述第三极臂的一端中的一者，与相邻的所述电极单元的所述第一极臂、所述第二极臂、所述第三极臂、所述第二电极体远离所述第三极臂的一端中的一者连接，以形成所述电连接结构；所述可裁剪电芯还包括第一隔膜，所述第一集电体和所述第二集电体均设置在所述第一隔膜上；所述第一隔膜设有第一通孔和第二通孔，所述第一集电体穿过所述第一通孔以连接第一极耳，所述第二集电体穿过所述第二通孔以连接第二极耳。
8.可选地，所述第一隔膜设置为多孔隔膜，所述第一通孔和所述第二通孔均设置为所述多孔隔膜的通孔；所述第一集电体、所述第二集电体均包括印刷渗透体，所述印刷渗透
体穿过所述多孔隔膜的通孔，以使所述第一集电体、所述第二集电体分别连接所述第一极耳、所述第二极耳。
9.本发明还提出一种电池，包括上述可裁剪电芯。
10.本发明还提出一种电池，包括上述可裁剪电芯；所述第一外伸部、所述第二外伸部、所述第三外伸部中的至少一个用于连接第一极耳，所述第四外伸部用于连接第二极耳。
11.本发明还提出一种电池，包括上述可裁剪电芯；所述电池还包括第一盖板、第二隔膜和连接框体，所述第一集电体和所述第二集电体均设置在所述第二隔膜上，所述第二隔膜用于封锁电解质；所述连接框体的一侧与所述第一盖板密封连接，所述连接框体的另一侧与所述第二隔膜密封连接，以形成用于封锁电解质的密封空间。
12.本发明还提出一种电池，包括上述可裁剪电芯，所述电池还包括连接框体；所述第一电极体和所述第二电极体均设置在所述连接框体内，所述第一电极体的外侧和所述第二电极体的外侧均与所述连接框体的内侧抵接；或，所述连接框体的内侧遮盖所述第一电极体的外侧和所述第二电极体的外侧；所述电池还包括隔膜层，所述第一集电体和所述第二集电体均设置在所述隔膜层上；所述隔膜层的外侧沿厚度方向的投影，与所述连接框体的内侧沿厚度方向的投影重合；或所述隔膜层的外侧沿厚度方向的投影位于所述连接框体的内侧沿厚度方向的投影的内侧。
13.本发明还提出一种电池制造方法，用于制造电池，所述电池包括上述可裁剪电芯，所述电池还包括第一盖板、连接框体和第二盖板，所述连接框体的一侧与所述第一盖板密封连接，所述连接框体的另一侧与所述第二盖板密封连接，以形成用于封锁电解质的密封空间；所述电池制造方法包括以下步骤：在所述密封空间内添加电解质，以使所述第一隔膜内装入电解质；使所述第一盖板朝向所述第二盖板移动至挤压所述第一隔膜，以使电解质从所述第一隔膜流出。
14.本发明的技术方案通过将可裁剪电芯设置为包括至少两个电极单元，电极单元包括层叠设置的电极层和集电层，电极层包括第一电极体和第二电极体，第一电极体的极臂与第二电极体的极臂相啮合；相邻的电极单元通过电连接结构连接，电连接结构用于供裁剪以拆分相邻的电极单元；第一电极体的极臂与第二电极体的极臂相啮合，提高了电极层所在平面的面积利用率，缩短离子传输距离，降低了电池内阻，能够提高单位面积上电池的有效电容量。此外，用于供裁剪的电连接结构连接能够使可裁剪电芯便于拆分，有利于定制化裁剪，使用户能够快速地组装出适于自己所需的容量的电池。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
16.图1为本发明可裁剪电芯一实施例的结构示意图。
17.图2为本发明可裁剪电芯一实施例的爆炸图。
18.图3为本发明可裁剪电芯一实施例的横截面示意图。
19.图4为本发明电池一实施例的结构示意图(隐藏部分结构)。
20.图5为本发明可裁剪电芯另一实施例的结构示意图。
21.图6为本发明可裁剪电芯另一实施例的爆炸图。
22.图7为本发明电池另一实施例的结构示意图(隐藏部分结构)。
23.图8为本发明电池又一实施例的结构示意图(隐藏部分结构)。
24.附图标号说明：
25.标号名称标号名称1电极层11第一电极体111第一极臂112第二极臂113第三极臂114第一内伸部115第二内伸部116第三内伸部12第二电极体121第一缺口122第二缺口123第三缺口2集电层21第一外伸部22第二外伸部23第三外伸部24第四外伸部25印刷渗透体261第一导电体271第一导电部272第二导电部31第一隔膜311第一通孔32第二隔膜41第一极耳42第二极耳52第二盖板6连接框体
26.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
30.本发明提出一种可裁剪电芯，图1至图3为可裁剪电芯的示意图，图4为包含该可裁
剪电芯的电池的示意图。电芯即薄膜电池夹在上下盖板中的部分。
31.参照图1和图2，在本发明一实施例中，该可裁剪电芯包括至少两个电极单元，电极单元包括层叠设置的电极层1和集电层2，从而能够通过电极层1和集电层2的层叠设置而形成薄膜电池。图1中最上端的拆分单元图即为一个电极单元。电极层包括第一电极体11和第二电极体12，第一电极体11的极臂与第二电极体12的极臂相啮合，具体而言第一电极体11的极臂与第二电极体12的极臂之间可设置为分形结构(例如皮亚诺分形和希尔伯特分形)，可按照以下结构进行配合而能够用于形成共面形式的薄膜电池。
32.第一电极体11包括依次连接的第一极臂111、第三极臂113和第二极臂112，第一极臂111与第二极臂112相对设置，从而使第一极臂111、第三极臂113和第二极臂112整体呈开口框状，第一电极体11也能够方便地做成如图1所示的矩形形状。
33.第二电极体12部分延伸至第一极臂111和第二极臂112之间，即如图1所示，第二电极体12的上端部分延伸至第一极臂111和第二极臂112之间。相邻的电极单元通过电连接结构连接，电连接结构用于供裁剪以拆分相邻的电极单元，如可通过图1中所示的虚线框将所需要的一个或多个电极单元裁剪出来。第一缺口121、第二缺口122的设置，也使得第二电极体12远离第三极臂113的一端横向遮盖更多的第一电极体11。
34.对于上述方案的可裁剪电芯，第一电极体11的极臂与第二电极体12的极臂相啮合，通过在给定面积上印刷足够小的图一单元图案，提高了电极层1所在平面的面积利用率，缩短离子传输距离，降低了电池内阻，能够提高单位面积上电池的有效电容量。此外，用于供裁剪的电连接结构连接能够使可裁剪电芯便于拆分，有利于定制化裁剪，使用户能够快速地组装出适于自己所需的容量的电池。
35.进一步作为可选的实施方式，如图1所示，第二电极体12的两侧分别设有第一缺口121和第二缺口122，第二电极体12朝向第三极臂113的端面上设有第三缺口123；第一极臂111、第二极臂112、第三极臂113上分别设有第一内伸部114、第二内伸部115、第三内伸部116，第一内伸部114、第二内伸部115、第三内伸部116分别延伸至第一缺口121、第二缺口122、第三缺口123内；需要说明的是，第一缺口121、第二缺口122、第三缺口123可以是如图1所示的整体呈矩形的缺口，此时第一内伸部114、第二内伸部115、第三内伸部116整体呈矩形；第一缺口121、第二缺口122、第三缺口123也可以是整体呈弧形(如半圆形、开口环形)的缺口，此时第一内伸部114、第二内伸部115、第三内伸部116整体呈椭圆形或圆形(即外形与弧形(如半圆形、开口环形)相对应),该结构的第一电极体11、第二电极体12相互配合，进一步提高电极层1所在平面的面积利用率。
36.进一步作为可选的实施方式，如图2、图3所示，集电层2包括第一集电体和第二集电体。如图1所示，第一极臂111、第二极臂112、第三极臂113、第二电极体12远离第三极臂113的一端中的一者，与相邻的电极单元的第一极臂111、第二极臂112、第三极臂113、第二电极体12远离第三极臂113的一端中的一者连接，以形成电连接结构。参见图1中的中间层次的示意图，由第一电极体11、第二电极体12组成的电极单元的外形整体设置为正方形，左上角的电极单元的第二极臂112与右上角的电极单元的第一极臂111连接，右上角的电极单元的第二电极体12远离第三极臂113的一端与右下角的电极单元的第二极臂112连接，右下角的电极单元的第三极臂113与左下角的电极单元的第三极臂113连接，左下角的电极单元的第一极臂111与左上角的电极单元的第二电极体12远离第三极臂113的一端连接。第一电
极体11、第二电极体12通过自身结构直接相连以形成电连接结构，则在裁剪电极层1即可将需要拆分的电极单元分开，第一电极体11、第二电极体12的直接相连也提高了可裁剪电芯的整体紧凑程度。
37.如图2、图3所示，可裁剪电芯还包括第一隔膜31，第一集电体和第二集电体均设置在第一隔膜31上；第一隔膜31设有第一通孔311和第二通孔，第一集电体穿过第一通孔311以连接第一极耳41，第二集电体穿过第二通孔以连接第二极耳42。通过该形式来连接极耳，节省了可裁剪电芯与外部进行电连接时所占用的水平面积。
38.进一步作为可选的实施方式，第一隔膜31设置为多孔隔膜，第一通孔311和第二通孔均设置为多孔隔膜的通孔；第一集电体、第二集电体均包括印刷渗透体25，印刷渗透体25即第一集电体、第二集电体通过印刷油墨渗透的方式所形成的渗透到第一通孔311和第二通孔内的结构。印刷渗透体25穿过多孔隔膜的通孔，以使第一集电体、第二集电体分别连接第一极耳41、第二极耳42，充分利用了多孔隔膜的通孔实现可裁剪电芯与外部的电连接。
39.如图4所示，在本发明所提出的电池的实施例中，电池包括上述可裁剪电芯；电池还包括第一盖板(在图4中被隐藏以展示出电池内部结构)、连接框体6和第二盖板52，连接框体6可以是密封胶框，也可以是热压形成的密封框。连接框体6的一侧与第一盖板密封连接，连接框体6的另一侧与第二盖板52密封连接，以形成用于封锁电解质的密封空间；如图3所示，第一隔膜31背离第一集电体的一侧还设有导电层，导电层包括第一导电体261和第二导电体，第一导电体261、第二导电体分别与第一集电体、第二集电体电连接；如图4所示，第二盖板52的内侧设有第一导电部271和第二导电部272，第一导电部271用于与第一导电体261连接，第一导电部271还用于连接第一极耳41；第二导电部272与第二导电体连接，第二导电部272还用于与第二极耳42连接。该形式的电池，在将第一导电体261、第二导电体与第一导电部271和第二导电部272的位置分别对应设置好之后，第一导电部271和第二导电部272可随第二盖板52进行制造集成，在提高第一导电体261、第二导电体与第一导电部271和第二导电部272的连接便利性的同时，提高了电池的整体制造效率。
40.对应上述电池，本实施例还提出一种电池制造方法，电池制造方法用于制造上述电池，该电池制造方法包括以下步骤：在密封空间内添加电解质，以使第一隔膜31内装入电解质；本实施例中电解质设置为电解液；该步骤具体包括通过在第一通孔311(具体为多孔隔膜的通孔)周围滴加电解液或者将电极层1基底直接浸泡在电解液中，通过第一通孔311锁住电解液。
41.该电池制造方法的步骤还包括：使第一盖板朝向第二盖板52移动(该移动为相对移动，即实际上可以为第一盖板移动，也可以为第二盖板52移动，只要两者相靠近即可)，移动至挤压第一隔膜31，以使电解质从第一隔膜31流出，挤出来的电解液供第一电极体11和第二电极体12化学反应；具体而言，通常第一隔膜31(多孔隔膜的形式)的未受到集电层2覆盖的通孔具有更多的电解质，电解质更多的是从未受到集电层2覆盖的通孔中流出。该电池制造方法通过第一盖板、第二盖板52在组装过程中的移动，挤出电解质，提高了电池的整体制造效率。
42.与上述实施例的可裁剪电芯有所不同，在可裁剪电芯的另选的实施例中，有所不同之处包括供裁剪的电连接结构的具体组成。
43.如图5所示，集电层2包括第一集电体和第二集电体，第一电极体11设置在第一集
电体上；第一集电体包括向外伸出第一极臂111的第一外伸部21、向外延伸出第二极臂112的第二外伸部22和向外伸出第三极臂113的第三外伸部23；第二电极体12设置在第二集电体上，第二集电体包括第四外伸部24，第四外伸部24向外伸出第二电极体12远离第三极臂113的一端；第一外伸部21、第二外伸部22、第三外伸部23、第四外伸部24中的一者，与相邻的电极单元的第一外伸部21、第二外伸部22、第三外伸部23、第四外伸部24中的一者连接，以形成电连接结构。
44.参见图5中的下层次的示意图，由第一电极体11、第二电极体12组成的电极单元的外形整体设置为正方形，左上角的电极单元的第二外伸部22、第三外伸部23分别与右上角的电极单元的第一外伸部21、第三外伸部23连接，右上角的电极单元的第四外伸部24、第二外伸部22分别与右下角的电极单元的第二外伸部22、第四外伸部24连接，右下角的电极单元的第三外伸部23、第一外伸部21分别与左下角的电极单元的第三外伸部23、第二外伸部22连接，左下角的电极单元的第一外伸部21、第四外伸部24分别与左上角的电极单元的第四外伸部24、第一外伸部21连接。通过第一集电体和第二集电体直接相连以形成电连接结构，则在裁剪集电层2后即可将需要拆分的电极单元分开，降低了裁剪操作对电极层1的损耗，提高了可裁剪电芯的利用率。
45.如图6、图7、图8所示，在本发明所提出的电池的实施例中，电池包括上述可裁剪电芯；第一外伸部21、第二外伸部22、第三外伸部23中的至少一个用于连接第一极耳41，第四外伸部24用于连接第二极耳42，使极耳的方向可任意设置，提高了电池与外部连接时的适应能力。具体而言，可设置为图7所示的，第一外伸部21、第二外伸部22、第三外伸部23均连接有第一极耳41；也可以设置为如图8所示的，只连接有第一极耳41。
46.进一步作为可选的实施方式，如图7所示，电池还包括第一盖板、第二隔膜32和连接框体6；连接框体6可以是密封胶框，也可以是热压形成的密封框。第一集电体和第二集电体均设置在第二隔膜32上，第二隔膜32用于封锁电解质，即第二隔膜32为不透膜，电解质不能通过；连接框体6的一侧与第一盖板密封连接，连接框体6的另一侧与第二隔膜32密封连接，以形成用于封锁电解质的密封空间。此时，第二隔膜32能够代替盖板的作用，减少盖板的使用量，降低电池的厚度，也降低了电池的整体成本。
47.进一步作为可选的实施方式，有所不同的是，如图8所示，第一电极体11和第二电极体12均设置在连接框体6内，第一电极体11的外侧和第二电极体12的外侧均与连接框体6的内侧抵接；或，连接框体6的内侧遮盖第一电极体11的外侧和第二电极体12的外侧；电池还包括隔膜层，该隔膜层可设置为上述第一隔膜31或上述第二隔膜32，第一集电体和第二集电体均设置在该隔膜层上；隔膜层的外侧沿厚度方向的投影，与连接框体6的内侧沿厚度方向的投影重合；或隔膜层的外侧沿厚度方向的投影位于连接框体6的内侧沿厚度方向的投影的内侧。该形式的电池能够省去第一电极体11、第二电极体12与连接框体6之间的空间，电极层1在电池平面的分布面积占比更大，有利于提高电池单位面积电容量。
48.本发明提出电池、电池制造方法采用了上述可裁剪电芯所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
49.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。