电芯和电池单体的制作方法

1.本实用新型涉及电芯制造技术领域，尤其涉及一种电芯和电池单体。


背景技术：

2.随着锂电池广泛应用于手机、数码产品、笔记本电脑、无人机、航模、电动工具、军工、新能源汽车、便携式储能和医疗设备等领域，国内锂离子电池产业获得了迅猛发展。作为锂离子电池制造的重要环节，叠片与卷绕工艺备受学术界和商业界的广泛关注。
3.电芯制作方式可以分为叠片式和卷绕式两种。叠片式是将正负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，随后将正极极片、隔膜和负极极片叠合成电芯；卷绕式是将分条后的极片固定在卷针上随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔膜卷成电芯的工艺方式。
4.卷绕式电芯操作比较简便，无论是半自动或全自动都可以快速完成。叠片式工艺复杂程度较高，人工操作费时费力，由于设备问题而难以产业化。除此以外，在电芯的质量控制方面，卷绕式更容易控制，而叠片式由于工艺步骤繁琐，较难达到很好的一致性。
5.为此，亟需提供一种电芯和电池单体以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种电芯和电池单体，兼顾卷绕式电芯和叠片式电芯的优点，不仅易于制造且能量密度高。
7.为实现上述目的，提供以下技术方案：
8.电芯，包括：
9.电极组件，包括第一极片和两层隔离膜，所述第一极片设置于两层所述隔离膜之间，所述电极组件扁平式叠绕，且每层的电极组件分为扁平区和位于所述扁平区相对两侧的折弯区；
10.第二极片，相邻两层的所述电极组件的扁平区之间设置有所述第二极片，所述第一极片与所述第二极片的极性相反。
11.作为电芯的可选方案，所述第一极片沿自身长度方向间隔设置有若干个镂空结构，且所述镂空结构位于所述第一极片的折弯区。
12.作为电芯的可选方案，所述镂空结构的形状为长条形，长条形的所述镂空结构的延伸方向与所述第一极片的长度方向垂直。
13.作为电芯的可选方案，所述第二极片的长度不大于所述第一极片位于所述扁平区的长度。
14.作为电芯的可选方案，所述第一极片为正极极片，两层所述隔离膜的总长度相同。
15.作为电芯的可选方案，所述第一极片为负极极片，两层所述隔离膜的总长度不同。
16.作为电芯的可选方案，所述电极组件回形叠绕或z字形叠绕。
17.作为电芯的可选方案，还包括固定胶带，两层所述隔离膜的首端位于所述电芯的内部，两层所述隔离膜尾端或其中之一层的所述隔离膜尾端通过所述固定胶带粘接于所述
电芯的外壁面。
18.电池单体，包括如上所述的电芯。
19.作为电池单体的可选方案，还包括电池壳，所述电芯封装于所述电池壳内。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
21.本实用新型所提供的电芯，电芯的电极组件整体扁平式叠绕，使每层的电极组件均分为扁平区和位于扁平区相对两端的折弯区，其中电极组件的第一极片预先叠压设置在两层隔离膜之间，第一极片的极性与第二极片的极性相反，将第二极片叠压设置在上下相邻两层的电极组件的扁平区之间，使电芯兼具卷绕加叠片组合结构，降低了电芯的制造难度，提高了电芯制造的生产效率和优率，还提高了电芯的能量密度和容量密度。
22.本实用新型所提供的电池单体，使电芯兼具卷绕加叠片组合结构，降低了电芯的制造难度，提高了电芯制造的生产效率和优率，还提高了电芯的能量密度和容量密度。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例中电极组件未叠绕的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中第一极片的结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例中电芯扁平式叠绕方式中回形叠绕的结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例中电极组件回形叠绕的第一种粘接方式的结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例中电极组件回形叠绕的第二种粘接方式的结构示意图；
29.图6为本实用新型实施例中电极组件回形叠绕的第三种粘接方式的结构示意图；
30.图7为本实用新型实施例中电极组件z字形叠绕的结构示意图。
31.附图标记：
32.100、电芯；
33.1、电极组件；2、第二极片；3、固定胶带；
34.11、第一极片；12、隔离膜；13、镂空结构；14、扁平区；15、折弯区。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
42.卷绕式电芯操作比较简便，无论是半自动或全自动都可以快速完成。叠片式工艺复杂程度较高，人工操作费时费力，由于设备问题而难以产业化。除此以外，在电芯的质量控制方面，卷绕式更容易控制，而叠片式由于工艺步骤繁琐，较难达到很好的一致性。综上锂离子电池卷绕的优势在于制成容易，但能量密度较低，且弯折处易失效；叠片的优势在于电池容量密度高和能量密度高，但是电池的最终质量难以得到保证。
43.为了兼顾卷绕式电芯和叠片式电芯的优点，不仅易于制造且能量密度高，本实施例提供一种电芯和电池单体，以下结合图1至图7对本实施例的具体内容进行详细描述。如图1结合如图3所示，x方向为第一极片的长度方向，y方向为第一极片的宽度方向；z方向为卷绕后整体电芯的厚度方向。
44.如图1至图4所示，本实施例中的电芯100包括电极组件1和若干片第二极片2。其中，如图1所示，电极组件1包括第一极片11和两层隔离膜12，第一极片11设置于两层隔离膜12之间，电极组件1扁平式叠绕，且每层的电极组件1分为扁平区14和位于扁平区14相对两侧的折弯区15。上下相邻两层电极组件1的扁平区14之间设置有第二极片2。第一极片11与第二极片2的极性相反，当第一极片11为正极极片时，第二极片2即为负极极片；当第一极片11为负极极片时，第二极片2即为正极极片。
45.进一步地，电极组件1回形叠绕或z字形叠绕。如图3、图4、图5、图6和图7所示，本实施例中的电极组件1的扁平式叠绕的方式包括回形叠绕和z字形叠绕。
46.可以理解地，根据实际使用情况，相邻两层电极组件1的扁平区14之间可以设置一片、两片或三片等数量的第二极片2，在此不作过多限制。
47.简而言之，本实用新型所提供的电芯100，电芯100的电极组件1整体扁平式叠绕，使每层的电极组件1均分为扁平区14和位于扁平区14相对两端的折弯区15，其中电极组件1的第一极片11预先叠压设置在两层隔离膜12之间，第一极片11的极性与第二极片2的极性相反，将第二极片2叠压设置在上下相邻两层的电极组件1的扁平区14之间，使电芯100兼具卷绕加叠片组合结构，降低了电芯100的制造难度，提高了电芯100制造的生产效率和优率，还提高了电芯100的能量密度和容量密度。
48.进一步地，如图3所示，在第一极片11的折弯区15沿自身长度方向(x方向)间隔设置有若干个镂空结构13。通过在第一极片11的折弯区15设置多个镂空结构13，可以减小第一极片11在折弯区15的弯曲应力，防止折弯过度导致第一极片11上的正极活性物质层脱落，避免第一极片11发生断裂等情况。
49.示例性地，镂空结构13的形状为长条形，长条形的镂空结构13的延伸方向(y方向)与第一极片11的长度方向(x方向)垂直。
50.在其他实施例中，镂空结构13还可以是圆形或正方形等形状。
51.进一步地，第二极片2的长度不大于第一极片11位于扁平区14的长度。通过保证第二极片2处于非弯曲的展平状态，有助于降低离子析出风险。
52.进一步地，第一极片11为正极极片，正极极片包括正极集流体和涂敷于正极集流体表面的正极活性物质层。
53.进一步地，第一极片11也可以为负极极片，负极极片包括负极集流体和涂敷于负极集流体表面的负极活性物质层。
54.进一步地，隔离膜12包括基层及至少涂覆在基层一面的功能层。具体地，功能层可以为陶瓷、勃姆石等与粘接剂的混合物。
55.进一步地，电芯100还包括固定胶带3，两层隔离膜12的首端位于电芯100的内部，两层隔离膜12的尾端或其中之一层的隔离膜12尾端通过固定胶带3粘接于电芯100的外壁面。通过固定胶带3将隔离膜12的尾端粘接于电芯100的外壁面上，保证电芯100整体为一体化结构。
56.进一步地，在本实施例中，两层隔离膜12的总长度相同。示例性地，如图4所示，两层隔离膜12总长度相同，将两层隔离膜12最外圈多余出的部分采用固定胶带3粘接定形。。
57.进一步地，在本实施例中，两层所述隔离膜12的总长度不同。示例性地，如图5所示，两层隔离膜12总长度不同，将其中一层隔离膜12在电芯100上部采用固定胶带3粘接定形，其中另一层隔离膜12在电芯100下部采用固定胶带3粘接定形。如图6所示，两层隔离膜12总长度不相同，较长的隔离膜12处于最外圈，且采用固定胶带3粘接定形。如图7所示，两层隔离膜12总长度不同，电极组件z字型叠绕，两层隔离膜12长度不相同，较长的隔离膜12处于最外圈，且采用固定胶带3粘接定形。
58.本实施例还提供了一种电池单体，该电池单体包括上面提到的电芯100，兼具卷绕加叠片组合结构，降低了电芯100的制造难度，该电池单体不仅电池能量密度高，而且生产效率和优率也高。
59.进一步地，该电池单体还包括电池壳，电芯100封装于电池壳内。示例性地，电池壳
为金属材质或塑料材质，在此不做过多限制。
60.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。