一种电芯及电池的制作方法

本发明涉及电池制造领域，具体为一种电芯结构。

背景技术：

1、锂离子电池自从上世纪90年代发展迅速。已成为现代社会必不可少的储能设备。但是随着人们对电动汽车的快充电时间、能量密度的要求越来越高，现有的电芯成组技术暂无法满足客户要求。

2、例如，中国专利申请号为202120660744.1，申请公开日为2021年12月10日的专利申请文件公开了储能电芯单元、储能电池装置和储能电站。该储能电芯单元，包括封装壳和单体刀片电池元件；封装壳内设有多个沿竖直方向依次排布的容置仓；单体刀片电池元件为多个，并且单体刀片电池元件布置在容置仓内；每个容置仓内分别设有预设数量的单体刀片电池元件；封装壳中所有单体刀片电池元件经串并联后由封装壳的接口引出电极。该储能电芯单元不会在应用中出现下层单体刀片电池元件承受上层单体刀片电池元件重量而发生损坏的情况，提高可靠性。该专利还公开一种应用上述储能电芯单元的储能电池装置以及一种应用该储能电池装置的储能电站。但是，①该文件使用的刀片电池元件是单独独立的个体，其拥有两个侧面外壳，②该文件使用的刀片电池元件需要安装在封装壳内，封装壳额外的的增加了过多的质量，且没有关于增加电芯载流能力的相关设计。

3、中国专利申请号为202111645356.7，申请公开日为2022年4月8日的专利申请文件公开了一种刀片电池组结构。该刀片电池组为多个电芯单体组堆叠后形成的电堆，每个电芯单体组由多片刀片电芯单体堆叠而成；在每片刀片电芯单体上设置有极耳；每个电芯单体组内的刀片电芯单体的极耳通过压条压紧在同一块pcb固定板上；所述压条与pcb固定板之间通过螺接组件锁紧；相邻的电芯单体组之间的pcb固定板通过隔离柱连接。该发明采用沿着电芯厚度方向的螺接组件对刀片电芯单体的极耳进行固定，多片刀片电芯单体堆叠形成电芯单体组，再采用多个电芯单体组堆叠形成的电堆的结构，可以解决传统连接方式中沿刀片电芯单体上极耳伸出方向螺接锁紧形式所不能满足的薄电芯或多层极耳(两层以上)的便捷性装配需求。但是，①该文件的软包电芯是单独的个体，多个软包电芯及其他部件构成了电池组，多个电芯单体组通过隔离柱的螺栓结构进行多层连接，这就导致其连接结构过于复杂，容易发生连接失效的情况，且其多个电芯单体组在z向躺式堆叠，仅上下面使用加持板限位，其他四个方向均无限位，导致各电芯单体组会在水平方向产生滑移的风险；②该文件没有关于增加电芯本身充放电能力的相关描述，但从其附图可以看出，其电芯结构为一般的软包电芯结构，极耳宽度为约为极芯宽度的1/3，远小于本发明的设计。

4、中国专利申请号为202111676056.5，申请公开日为2022年4月8日的专利申请文件公开了刀片电池模组。该专利包括多个呈片状并有序堆叠的刀片电芯组；多个刀片电芯组堆叠后的最外层两侧均设有固定板；每个刀片电芯组开设有若干个固定孔，所有的刀片电芯组对应的固定孔通过同一个穿杆连接，且穿杆的两端分别固定在固定板上；刀片电芯组的正极与负极分别通过汇流板并联从而形成电池模组的总正极与总负极。该发明通过将多个刀片电池进行有序堆叠，然后通过固定板与穿杆进行固定，使得电池模组用于固定的结构较少，并且刀片电池呈片状，堆叠时能够紧密连接在一起，大量减少了固定时电池之间的空隙，有效降低了电池模组在相同电压与电流前提下的体积，从而相应的提升了电池包的体积利用率与能量密度。但是，①该文件的软包电芯是单独的个体，多个软包电芯及其他部件构成了电池模组，其成组强度依赖于固定支架与穿杆的连接，多个刀片电芯组通过穿杆固定在固定板上，这就导致其连接结构过于复杂，容易发生连接失效的情况，且随着穿杆的尺寸加长、刀片电芯组数量增加，电池模组的结构强度越低，会导致安全事故的发生；②该文件的电池模组，在软包电芯的外侧的增加了固定支架，使得该模组在电芯的长度及宽度方向额外的占据了pack的内部空间，使电池包的体积利用效率较低；③该文件使用的固定支架、穿杆、固定板等物件，额外增加了电池模组的重量，使整包能量密度偏度；④该文件没有增加电芯本省充放电能力的相关描述，但从其附图可以看出，其电芯结构为一般的软包电芯结构，极耳宽度为约为极芯宽度的1/3，远小于本发明的设计。

5、综上所述，开发一种电芯结构，以获得更优异的快充电时间、能量密度，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、本发明的目的是提供一种电芯，通过结构设计，降低载流件的发热量，获得更优异的快充电时间、能量密度。进一步地，上述电芯用于制备电池。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、一种电芯，互相平行布置的密封面板间、且垂直于密封面板并列排布连接有若干个复合框架，相邻复合框架间安装极芯组件形成若干个密闭空间，并充有电解液；其中，每个极芯组件均含有一个极芯，极芯浸润在电解液内，同时，极芯组件间通过并联和/或串联形成电芯，形成多并多串的结构，至少形成1并1串的结构，是一个整体的超大电芯，复合框架可以很好的支撑起电芯的主体架构；不存在额外的连接结构，电芯的整体结构稳定，箱体的空间利用率达到最大化，极大地提升了电芯的能量密度。

6、进一步地，上述电芯采用两端出极性。

7、进一步地，所述的密封面板至少为两个。

8、进一步地，所述极芯组件包括正极和负极，极芯两端分别连接正极和负极，正极包括依次连接的正极盖板、正极片和正极连接片，负极包括依次连接的负极盖板、负极片和负极连接片，其中，正极的正极盖板、负极的负极盖板均与复合框架连接。本发明的多并多串大电芯，是一个整体，每两个极芯的侧面共用一个复合框架，使用数量相当于现有独立电芯侧面外壳数的1/2；同时本发明的大电芯没有多余的壳体结构，电芯直接与箱体胶粘，由上可看出本发明相对现有电芯在能量密度方面具有明显优势。

9、进一步地，所述极芯是立式放置，可以很好的利用极芯本身的刚度，来增加电芯的整体强度，同时极芯上极耳的宽度可以做到极芯宽度的0.9，增加了电芯本身充放电能力。

10、进一步地，所述正极片与正极盖板固定连接；所述负极片与负极盖板固定连接。

11、进一步地，所述正极片与正极盖板粘结或纳米注塑成型；所述负极片与负极盖板粘结或纳米注塑成型。

12、进一步地，所述正极连接片两端分别连接正极片和极芯；所述负极连接片两端分别连接负极片和极芯。

13、进一步地，所述复合框架由隔离片外围设有一圈隔离框构成，隔离片为塑料或者铝片，其中，铝片的优势在于强度较高。隔离框固定连接密封面板，正极盖板、负极盖板均与隔离框连接，优选通过胶粘接在一起。本发明的密封面板与隔离框、正极盖板、负极盖板通过胶粘接在一起，达到密封效果。

14、进一步地，通过n个汇流片，将m对极芯组件并联，形成m并n串电芯，其中n、m为正整数。

15、进一步地，正极连接片、负极连接片、正极片及负极片的宽度可以做到极芯宽度的0.9倍，现有电芯对应的内部载流件宽度一般小于等于极芯宽度的0.5，故本发明的设计相较于现有电芯可以有效的提升电芯充的放电能力，进而做到电芯的尺寸为：沿极芯长度方向的电芯长度为280mm～2000mm，沿极芯宽度方向的电芯宽度为50mm～300mm，沿极芯厚度方向的电芯厚度15mm～3000mm。

16、进一步地，上述电芯结构，其正极连接片、负极连接片的尺寸适配极芯的宽度，有效增加电芯的载流能力。

17、一种电池，将上述的电芯通过胶固定在箱体内形成电池。

18、进一步地，上述电池可以为锂离子电池、钠电池和锂硫电池等。

19、3.有益效果

20、与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

21、(1)本发明电芯的载流件宽度，可以做到极芯宽度的0.9倍，使得电芯可以使用最大限度的倍率进行充放电。同时本发明的多并多串大电芯，是一个整体，每两个极芯的侧面共用1个复合框架，使得极芯侧面壁的数量是多个方壳电芯的一半，且正极盖板与负极盖板是塑料件，极大地降低了电芯的质量，提升了电芯的能量密度；

22、(2)本发明的电芯应用到pack上，可大幅提升pack能量密度，提升pack机械强度；

23、(3)本发明电芯载流件(即正极连接片、负极连接片、正极片及负极片)的过流能力加大可降低其在工作时的发热量，有效降低了载流件的发热量，进而减少过多的热量传递给极芯，可以降低电芯的热管设计难度，使热管理系统可以轻易的将极芯温度控制在合适的区间内，缩短电池充电时间。