球形电池及其制备方法与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种球形电极及其制备方法。

背景技术：

1、近年来随着科技的发展，消费类锂离子电池已经越来越多的应用到诸如智能家居、智能穿戴、蓝牙耳机等科技产品中，这对电池部件的使用性能和结构特点提出了更多样化的要求。

2、因生产工艺简单，可制造性良好，现有的锂电池结构大多是方形、圆柱形结构。市场上的电池结构类型比较少，已经不能满足消费类电池产品更加多样化的需求。在一些特殊的结构空间内，方形或圆柱形电池不能完全有效利用内部空间，造成组件体积能量密度较低。另外电池在极端条件下内部压力升高，方形和圆柱形结构因其几何特点，存在应力集中区域，安全压力阈值较低，易发生电池鼓包、开裂、爆炸等安全问题。

3、相关技术中提出了叠片式球形电池结构，这种方案易于设计，但是因其包含大量尺寸不同的圆形组件，在体积较小的消费类电池中难以实施。且叠片式球形电池结构还存在内部焊接方式复杂，占用内部空间，造成能量密度降低的问题；另外因空间狭小，焊接复杂，易于造成虚焊，短路等安全问题。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种球形电池及其制备方法，可以改善相关技术中叠片式球形电池结构存在的内部焊接方式复杂，占用内部空间的技术问题。

2、第一方面，本发明的实施例提供了一种球形电池，其包括电池片以及位于所述电池片相对两侧的正极极耳和负极极耳，所述电池片具有相对的第一端和第二端，所述正极极耳和所述负极极耳均位于所述第一端，所述电池片的宽度在所述第一端指向所述第二端的方向上逐渐减小；

3、其中，所述电池片包括叠层设置的正极片、第一隔离膜、负极片以及第二隔离膜，所述正极片位于所述第一隔离膜远离所述负极片的一侧，所述负极片位于所述第一隔离膜与所述第二隔离膜之间，所述正极极耳与所述正极片连接，所述负极极耳与所述负极片连接，所述电池片自所述第一端开始朝着所述第二隔离膜的一面卷绕，以形成所述球形电池。

4、在一实施例中，所述正极片和所述负极片设置在所述第一隔离膜的相对两侧，所述正极片的尺寸小于所述第一隔离膜的尺寸，所述负极片的尺寸小于所述第一隔离膜的尺寸，且所述正极片的尺寸小于所述负极片的尺寸；所述第二隔离膜覆盖所述负极片，所述负极片的尺寸还小于所述第二隔离膜的尺寸。

5、在一实施例中，所述正极片、所述负极片、所述第一隔离膜以及所述第二隔离膜均呈三角形。

6、在一实施例中，所述正极极耳与所述正极片一体式设置，所述负极极耳与所述负极片一体式设置。

7、在一实施例中，在所述第一端，所述正极片的宽度r1、所述负极片的宽度r2以及所述第一隔离膜的宽度r3，满足如下关系式：r2＝r1+a、r3＝r2+b，其中，a、b均为大于0的常数。

8、在一实施例中，在所述第一端指向所述第二端的方向上，所述正极片的长度l1、所述负极片的长度l2以及所述第一隔离膜的长度l3，满足如下关系式：l2＝l1+c、l3＝l2+e，其中，c、e均为大于0的常数。

9、在一实施例中，所述正极片的所述长度l1满足如下关系式：

10、其中，d1为所述正极片的厚度，d2为所述负极片的厚度，d3为所述第一隔离膜的厚度，r为所述球形电池的半径，k为比例系数。

11、在一实施例中，所述球形电池的半径r满足如下关系式：

12、其中，d4满足如下关系式：

13、第二方面，本发明的实施例提供了一种球形电池制备方法，其包括：

14、制备预设尺寸的正极片、负极片、第一隔离膜以及第二隔离膜；

15、在所述正极片上连接正极极耳，在所述负极片上连接负极极耳；

16、将所述负极片设置在所述第一隔离膜的一侧，所述正极片设置在所述第一隔离膜远离所述负极片的一侧，并将所述第二隔离膜覆盖在所述负极片上，以形成电池片，所述正极极耳和所述负极极耳位于所述电池片的相对两侧，所述电池片具有相对的第一端和第二端，所述正极极耳和所述负极极耳均位于所述第一端，所述电池片的宽度在所述第一端指向所述第二端的方向上逐渐减小；

17、将所述电池片自所述第一端开始朝着所述第一隔离膜的一面卷绕，以形成所述球形电池。

18、在一实施例中，所述预设尺寸的正极片、负极片以及第一隔离膜的各尺寸满足如下关系式：r2＝r1+a、r3＝r2+b、l2＝l1+c、l3＝l2+e，其中，r1、r2、r3分别为在所述第一端，所述正极片的宽度、所述负极片的宽度以及所述第一隔离膜的宽度；l1、l2、l3分别为在所述第一端指向所述第二端的方向上，所述正极片的长度、所述负极片的长度以及所述第一隔离膜的长度；a、b、c、e均为大于0的常数，l1满足如下关系式：

19、其中，d1为所述正极片的厚度，d2为所述负极片的厚度，d3为所述第一隔离膜的厚度，r为所述球形电池的半径，k为比例系数；所述球形电池的半径r满足如下关系式：

20、其中，d4满足如下关系式：

21、本发明的实施例的有益效果：

22、在本发明的实施例中，通过卷绕电池片的方式形成球形电池，使得球形电池只设置一对正极极耳和负极极耳即可，无需在电池内部进行复杂的内部焊接，安全性高，并且节省了内部空间，提高了电池的能量密度，从而解决了相关技术中叠片式球形电池结构存在的内部焊接方式复杂，占用内部空间的问题。同时，本发明通过卷绕电池片的方式形成的球形电池，还具有结构简单，可制造性强，一致性优良的特点。

技术特征：

1.一种球形电池，其特征在于，包括电池片以及位于所述电池片相对两侧的正极极耳和负极极耳，所述电池片具有相对的第一端和第二端，所述正极极耳和所述负极极耳均位于所述第一端，所述电池片的宽度在所述第一端指向所述第二端的方向上逐渐减小；

2.根据权利要求1所述的球形电池，其特征在于，所述正极片和所述负极片设置在所述第一隔离膜的相对两侧，所述正极片的尺寸小于所述第一隔离膜的尺寸，所述负极片的尺寸小于所述第一隔离膜的尺寸，且所述正极片的尺寸小于所述负极片的尺寸；

3.根据权利要求2所述的球形电池，其特征在于，所述正极片、所述负极片、所述第一隔离膜以及所述第二隔离膜均呈三角形。

4.根据权利要求1所述的球形电池，其特征在于，所述正极极耳与所述正极片一体式设置，所述负极极耳与所述负极片一体式设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的球形电池，其特征在于，在所述第一端，所述正极片的宽度r1、所述负极片的宽度r2以及所述第一隔离膜的宽度r3，满足如下关系式：r2＝r1+a、r3＝r2+b，其中，a、b均为大于0的常数。

6.根据权利要求5所述的球形电池，其特征在于，在所述第一端指向所述第二端的方向上，所述正极片的长度l1、所述负极片的长度l2以及所述第一隔离膜的长度l3，满足如下关系式：l2＝l1+c、l3＝l2+e，其中，c、e均为大于0的常数。

7.根据权利要求6所述的球形电池，其特征在于，所述正极片的所述长度l1，满足如下关系式：

8.根据权利要求7所述的球形电池，其特征在于，所述球形电池的半径r满足如下关系式：

9.一种球形电池制备方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的球形电池制备方法，其特征在于，所述预设尺寸的正极片、负极片以及第一隔离膜的各尺寸满足如下关系式：r2＝r1+a、r3＝r2+b、l2＝l1+c、l3＝l2+e；

技术总结
本发明提供一种球形电池及其制备方法，该球形电池包括电池片以及位于电池片相对两侧的正极极耳和负极极耳，电池片包括叠层设置的正极片、第一隔离膜、负极片以及第二隔离膜，电池片具有相对的第一端和第二端，正极极耳和负极极耳均位于第一端，电池片的宽度在第一端指向第二端的方向上逐渐减小，电池片自第一端开始朝着第二隔离膜的一面卷绕形成球形电池；本发明通过卷绕电池片的方式形成球形电池，使得球形电池只设置一对正极极耳和负极极耳即可，无需在电池内部进行复杂的内部焊接，节省了内部空间，提高了电池的能量密度，以缓解相关技术中叠片式球形电池结构存在的内部焊接方式复杂，占用内部空间的问题。

技术研发人员：范成伟,李桂平,卜芳,黄彬彬,祝媛,刘金成
受保护的技术使用者：惠州亿纬锂能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13