异形微型柔性电池结构

1.本实用新型涉及电池制造领域，具体涉及异形微型柔性电池结构。


背景技术：

2.随着人类社会的发展，人们对于能源设备的使用要求也日渐提高，小至腕表，大到飞机、航天器，电池都在其中发挥着至关重要的作用。锂-氟化碳一次电池是一种具有高能量密度、高安全性、电压平台稳定、环保无污染、自放电率小、易于实现微型轻质化等特点的电池种类，主要应用于小型电子仪器和特种器件中。
3.现有技术中，锂-氟化碳电池制备的种类多为纽扣电池、圆柱电池，相较于这二者，软包电池安全隐患更小；内阻小；可定制形貌，便于异形化，设计更灵活。专利号为202010736445.1的发明专利公开了一种内部由多个圆柱形极组并联组装而成的软包锂-氟化碳一次电池，然而该电池体积较大，无法满足在一些小型仪器中的使用。
4.常规的锂-氟化碳软包电池制备工艺主要集中于正常尺寸下，考虑到锂-氟化碳的诸多应用优势，为适应一些设备中有限的电池仓空间，达到充分的空间利用率，目前亟需开发出能够在特定使用场景下使用的异形软包电池，以实现在电子器件中的广泛应用。


技术实现要素：

5.针对上述技术背景提到的不足，本实用新型的目的在于提供异形微型柔性电池结构。
6.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
7.为克服上述缺陷，实现本实用新型的目的及优势，提供了三种异形锂-氟化碳软包电池，包括圆形、长条形、空心圆柱形。
8.所述异形电池的组成包括电芯、铝塑膜、电解液，所述电芯放置于铝塑膜中，注入电解液，封装裁边，电池呈上述异形状。
9.所述电芯包括依次叠加的正、负极极片，正、负极极片之间设有隔膜、电解质。
10.优选的，所述正极极片包括正极集流体层和正极活性物质材料层，所述负极极片为锂带。
11.优选的，所述正极极片的厚度为100-160μm，所述负极片的厚度为60-120μm。
12.优选的，所述电解质来源为基于pc、dme溶剂的libf4电解液。
13.1)圆形
14.电池壳体为圆形，两极耳位于壳体上侧。
15.优选的，铝塑膜需先进行塑形，形成圆形坑道。
16.优选的，所述正极片与负极片均呈半圆形片状。
17.优选的，正极极片先用隔膜封装，隔膜封边应与正极片间预留一定距离，以防正极外露。
18.优选的，负极片尺寸应略大于正极片，以完全盖过正极片。
19.优选的，正极片、负极片按照形状位置对应叠加，用叠片的方式制备电芯，所述电芯的两侧均为负极极片，设正极片层数为n，负极极片的层数则为n+1层,其中n为正整数。
20.优选的，通过超声点焊机将铝极耳焊接到n层正极极耳上，将n+1层铜网与镍极耳焊接，每一层铜网与一个负极片相连接。
21.优选的，电池注液封装完成后通过磨具进行裁切，得到一定尺寸的圆形电池。
22.优选的，正极与负极的层数可根据实际的电池需求进行设计。
23.2)长条形
24.电池壳体为长条形，两极耳位于壳体上侧
25.优选的，所述正极片与负极片均呈长方形片状。
26.优选的，通过超声点焊机将铝极耳焊接到正极预留极耳位置。
27.优选的，负极片尺寸应略大于正极片，以完全盖过正极片。
28.优选的，按照隔膜-负极-隔膜-正极的顺序，正极片与负极片位置对应叠加，折叠制备电芯。
29.优选的，当电池要求尺寸较小时，通过卷绕-再压实的方式更易完成电芯的制备。
30.优选的，可根据电池不同尺寸带来的操作难易程度，使用上述圆形电池中叠片的方式制备电芯。
31.优选的，电池注液封装完成后进行封边裁切，得到一定尺寸的长条形电池。
32.优选的，所述长条形电池中，正负极极耳可不同边。
33.优选的，正极与负极的尺寸可根据实际的电池需求进行设计。
34.3)空心圆柱形电池的制备方法
35.电池壳体为长方形，通过卷绕形成空心圆柱形并固定塑形，两极耳位于壳体上侧。
36.优选的，所述正极片与负极片均呈长方形片状。
37.优选的，通过超声点焊机将铝极耳焊接到正极预留极耳位置。
38.优选的，正极极片用隔膜封装，隔膜封边应与正极片间预留一定距离，以防正极外露。
39.优选的，负极片尺寸应略大于正极片，以完全盖过正极片。
40.优选的，制备电芯时所述正极片、负极片位置对应叠加，用叠片的方式制备电芯。所述电芯的两侧均为负极极片，设正极片层数为n，负极极片的层数则为n+1层,其中n为正整数。
41.优选的，所述电芯应尽量做薄，利于对成品电池片的卷绕。
42.优选的，电池注液封装完成后进行封边裁切，后对软包电池片进行卷绕得到一定尺寸的空心圆柱形电池。
43.优选的，所述空心圆柱形电池中，正负极极耳可不同边。
44.优选的，正极与负极的尺寸可根据实际的电池需求进行设计。
45.本实用新型中电池的优点在于：可在激光笔、耳机、小型手电筒或其他电子元器件中使用，可自定义电池尺寸，使空间利用更合理，达到减小设备的质量、体积，增加设备的续航能力，安全性的目的。也可根据实际使用需求设计相应电池组。
46.本实用新型的有益效果：
47.本实用新型通过负极多极耳的方式连接，可增加电池导电性，也可减少短路的风
险。负极片层数更多，尺寸更大，可确保包裹正极片，增大接触面。与传统电池相比，本实用新型中所述的电池在电池容量、尺寸方面具有明显优势，可达到减小设备的体积、质量，提高安全性的目的。
附图说明
48.为了更清楚地说明本实用新型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，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；
49.图1是圆形电池的结构示意图；
50.图2是裁边后的圆形电池示意图；
51.图3是长条形电池的结构示意图；
52.图4是长条形电池的示意图；
53.图5是空心圆柱形电池的展开结构示意图；
54.图6是空心圆柱形电池的结构示意图。
55.图中标号说明：
56.1.圆形正极片2.圆形负极片3.隔膜4.正极极耳5.负极极耳6.裁边后圆形电池7.长条形正极片8.长条形负极片9.裁边后长条形电池10.空心圆柱形正极片11.空心圆柱形负极片12.卷绕后的空心圆柱形电池
具体实施方式
57.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
58.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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实用新型的限制。
59.为克服上述缺陷，实现本实用新型的目的及优势，提供了三种异形锂-氟化碳软包电池，包括圆形、长条形、空心圆柱形。
60.所述异形电池的组成包括电芯、铝塑膜、电解液，所述电芯放置于铝塑膜中，注入电解液，封装裁边，电池呈上述异形状。
61.所述电芯包括依次叠加的正、负极极片，正、负极极片之间设有隔膜3、电解质。
62.所述正极极片包括正极集流体层和正极活性物质材料层，所述负极极片为锂带。
63.所述正极极片的厚度为100-160μm，所述负极片的厚度为60-120μm。
64.所述电解质来源为基于pc、dme溶剂的libf4电解液。
65.实施例1
66.一种圆形电池，如图1，图2所示，所述电芯包括n层用隔膜3包覆的圆形正极片1，n+1层圆形负极片2(n为正整数)，一对设置在电芯顶端的正极极耳4和负极极耳5。正、负极极
片贴合摆放，叠片式组装得到圆形电芯。所述电芯置于塑形的铝塑膜坑内进行封装，使电芯部位保持圆形。电池制备完成后需进行抽气二封，增加内部电芯紧实性，封装完成后按圆形裁切电芯外部铝塑膜，得到成品裁边后圆形电池6。
67.本圆形电池实施例中，正极极片、负极极片的厚度应分别保持一致，正极片1的尺寸为直径d＝25mm但不限于此，负极片2的尺寸为直径d＝26mm但不限于此，正极极片层数为2层但不限于此，负极极片层数为3层但不限于此，成品电池的直径d＝30mm(包含极耳)但不限于此。
68.本圆形电池实施例中，圆形正极极片1包括集流体层(图中未示)和正极活性材料层(图中未示)，正极活性材料涂覆在集流体层上，本实施例中的正极集流体层、正极活性材料层、电解液为现有技术，正极集流体层为铝箔。
69.本圆形电池实施例中，负极极耳5是由n+1层铜网焊接成的多层极耳，每层铜网嵌入正极与负极之间，为多层独立负极片导流。
70.圆形电池制备方法如下：
71.电池壳体为圆形，两极耳位于壳体上侧。铝塑膜需先进行塑形，形成圆形坑道。
72.所述正极片与负极片均呈半圆形片状。
73.正极极片先用隔膜3封装，隔膜3封边应与正极片间预留一定距离，以防正极外露。
74.负极片尺寸应略大于正极片，以完全盖过正极片。
75.正极片、负极片按照形状位置对应叠加，用叠片的方式制备电芯，所述电芯的两侧均为负极极片，设正极片层数为n，负极极片的层数则为n+1层,其中n为正整数。
76.通过超声点焊机将铝极耳焊接到n层正极极耳上，将n+1层铜网与镍极耳焊接，每一层铜网与一个负极片相连接。
77.电池注液封装完成后通过磨具进行裁切，得到一定尺寸的裁边后圆形电池6。
78.正极与负极的层数可根据实际的电池需求进行设计。
79.本实施例的有益效果：通过负极多极耳的方式连接，可增加电池导电性，也可减少短路的风险。负极片层数更多，尺寸更大，可确保包裹正极片，增大接触面。本实用新型中的异形电池呈圆形，用叠片的方式进行电芯制备，工艺比较常规实用。所述电芯被放入塑形的铝塑膜中，在电池制备过程中及制备完成后，其都能够完整得保持圆形，且成品电池成型效果较好。利用该实施方法制备的圆形软包电池，可根据使用需求调整直径大小，对于含圆形电池仓的设备有着较好的适用性。与传统纽扣电池相比，本实用新型中所述的圆形电池在电池容量、尺寸方面具有明显优势，可达到减小设备的体积、质量，提高安全性的目的。
80.实施例2
81.一种长条形电池，如图3，图4所示，为本实用新型中提供的一种长条形电池的电芯结构示意图和成品示意图。所述电芯包括一层长条形正极片7，一层长条形负极片8，两层隔膜3，一对设置在电芯顶端的正极极耳4和负极极耳5。正负极极片贴合摆放，按照隔膜3-负极-隔膜3-正极的顺序卷绕折叠，得到长条形电芯。所述电芯贴折边处置于铝塑膜中进行封装，电池制备完成后需进行抽气二封，增加内部电芯紧实性，封装完成后裁切电芯外部铝塑膜并沿电芯折叠，得到成品裁边后长条形电池9。
82.本长条形电池实施例中，正极极片、负极极片的厚度应分别保持一致，长条形正极片7的尺寸为长*宽＝45mm*15mm但不限于此，长条形负极片8的尺寸为长*宽＝46mm*16mm但
不限于此，成品电池的尺寸为长*宽*厚
83.＝60mm*4mm*1.8mm(长度计算包含极耳)但不限于此。
84.本长条形电池实施例中，长条形正极片7包括集流体层(图中未示)和正极活性材料层(图中未示)，正极活性材料涂覆在集流体层上，本实施例中的正极集流体层、正极活性材料层、电解液为现有技术，正极集流体层为铝箔。
85.长条形电池制备方法如下：
86.电池壳体为长条形，两极耳位于壳体上侧
87.所述正极片与负极片均呈长条形片状。
88.通过超声点焊机将铝极耳焊接到正极预留极耳位置。
89.负极片尺寸应略大于正极片，以完全盖过正极片。
90.按照隔膜3-负极-隔膜3-正极的顺序，正极片与负极片位置对应叠加，折叠制备电芯。
91.当电池要求尺寸较小时，通过卷绕-再压实的方式更易完成电芯的制备。
92.可根据电池不同尺寸带来的操作难易程度，使用上述圆形电池中叠片的方式制备电芯。
93.电池注液封装完成后进行封边裁切，得到一定尺寸的裁边后长条形电池9。
94.所述长条形电池中，正负极极耳可不同边。
95.正极与负极的尺寸可根据实际的电池需求进行设计。
96.本实施例的有益效果：本实用新型中的异形电池呈长条形，对于尺寸更窄、更薄的电芯，用卷绕的方式进行电芯制备，其工艺更加简便实用。制备得到的成品长条形电池，具有明显的尺寸优势，在一些特种设备中可替代小号圆柱形电池，减小设备的体积、质量，充分发挥设备的空间利用率，提升安全性。
97.实施例3
98.一种空心圆柱形电池，如图5，图6所示，为本实用新型中提供的一种空心圆柱形电池的电芯结构示意图和成品示意图。所述电芯包括一层空心圆柱形正极片10，一层空心圆柱形负极片11，一对设置在电芯顶端的正极极耳4和负极极耳5。正负极极片贴合摆放，按照负极-用隔膜3包覆的正极-负极的顺序叠片式组装，得到长条形电芯。所述电芯放入铝塑膜中进行封装，电池制备完成后需进行抽气二封，封装后的电池片绕着圆柱体进行卷绕后固定，得到卷绕后的空心圆柱形电池12。
99.本空心圆柱形电池实施例中，正极极片、负极极片的厚度应分别保持一致，空心圆柱形正极片10的尺寸为长*宽＝45mm*30mm但不限于此，空心圆柱形负极片11的尺寸为长*宽＝46mm*31mm但不限于此，正极极片层数为1层但不限于此，负极极片层数为2层但不限于此，成品电池的尺寸为长*内径
100.＝60mm*10mm(包含极耳)但不限于此。
101.本空心圆柱形电池实施例中，负极极耳制备及使用方式同上述圆形电池。
102.本空心圆柱形电池实施例中，空心圆柱形正极片10包括集流体层(图中未示)和正极活性材料层(图中未示)，正极活性材料涂覆在集流体层上，本实施例中的正极集流体层、正极活性材料层、电解液为现有技术，正极集流体层为铝箔。
103.空心圆柱形电池的制备方法：
104.电池壳体为长条形，通过卷绕形成空心圆柱形并固定塑形，两极耳位于壳体上侧。
105.所述正极片与负极片均呈长条形片状。
106.通过超声点焊机将铝极耳焊接到正极预留极耳位置。
107.正极极片用隔膜3封装，隔膜3封边应与正极片间预留一定距离，以防正极外露。
108.负极片尺寸应略大于正极片，以完全盖过正极片。
109.制备电芯时所述正极片、负极片位置对应叠加，用叠片的方式制备电芯。所述电芯的两侧均为负极极片，设正极片层数为n，负极极片的层数则为n+1层,其中n为正整数。
110.所述电芯应尽量做薄，利于对成品电池片的卷绕。
111.电池注液封装完成后进行封边裁切，后对软包电池片进行卷绕得到一定尺寸的卷绕后的空心圆柱形电池12。
112.所述空心圆柱形电池中，正负极极耳可不同边。
113.正极与负极的尺寸可根据实际的电池需求进行设计。
114.本实用新型中电池的优点在于：可在激光笔、耳机、小型手电筒或其他电子元器件中使用，可自定义电池尺寸，使空间利用更合理，达到减小设备的质量、体积，增加设备的续航能力，安全性的目的。也可根据实际使用需求设计相应电池组。
115.本实施例的有益效果：本实用新型的异形电池呈空心圆柱形，电芯制备方法是常规的叠片式，操作简便。对于某些柱形器件，不用额外设置其他形状的电池仓，通过环绕式嵌入电池，使空间利用更加合理，减小设备质量，提升安全性。
116.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离保护范围的前提下，可以使用其他电池体系，如锂硫电池、锂离子电池、锂锰电池、钠离子电池、锌系电池、镍系电池、二氧化锰系电池等。还可以做出若干工艺的改进，应用于制备其他异形状，如多边形、扇形、椭圆形、c形、d形、e形、l形等。这些改进的工艺也应视为本实用新型的保护范围。