一种多极耳电芯结构及其制备方法与流程

本发明属于锂离子电池技术 ，尤其涉及一种多极耳电芯结构及其制备方法。

背景技术：

1、随着消费类产品的日渐智能化以及消费者对产品各项功能的需求的日益增加，对锂离子电池的容量有了更高的要求，由于材料的成本、手机的尺寸要求、现有电池技术壁垒的限制条件下，目前智能手机的主要发展方向是提高充电速度。为提升电池的温升性能以及倍率性能，目前已发明了多极耳电芯结构并得到广泛应用，极大降低电池内阻和温升性能。授权公告号为cn 208352420u的专利文献公开了一种多极耳电芯，包括由正极片、隔膜和负极片通过卷绕或叠片形成的电芯，所述正极片两侧设置有若干个对应的正极耳，所述负极片两侧设置有若干个对应的负极耳；所述正极片两侧的正极耳经卷绕或叠片后形成电芯两侧的正极耳组；负极片两侧的负极耳经卷绕或叠片后形成电芯两侧的负极耳组。申请公布号为cn 114094054a的专利文献公开了一种多极耳电芯折极耳工艺、多极耳电芯及其多极耳电池,多极耳电芯折极耳工艺，包括：s1、制作极片；s2、在敷料区上划定多个安全区，去除安全区上的敷料并涂覆安全涂层；s3、将阴极极片和阳极极片进行模切，模切出极耳组和容置区，极耳组和容置区对应设置；s4、卷绕成裸电芯，对极耳组的侧部进行裁切，再将极耳组向一侧收拢，然后在极耳组的头部进行裁切；s5、将金属带极耳与极耳组焊接在一起，并进行弯折，使得极耳组位于容置区内；s6、在极耳组和金属带极耳的上下两侧分别贴保护胶。申请公布号为cn 113708021a的专利文献公开了一种多极耳电池的制造方法及其多极耳电池，包括以下步骤：将正极片、隔膜和负极片依次经过堆叠或卷绕成裸电芯主体；将裸电芯主体外露的多层箔材进行拍平处理，形成平整光滑的箔材极耳群；将箔材极耳群焊接在极柱或壳体内壁；于箔材极耳群一侧设置有绝缘隔片，绝缘隔片将箔材极耳群与裸电芯主体分隔开，将裸电芯主体翻转放入壳体中，并封装。

2、现有技术的多极耳结构在提升充电速度的同时存在弯折极耳后电芯顶部占用电池长度方向1mm空间，空间利用率较低，同时存在由于多个箔极耳厚度较大造成预焊接虚焊问题，现有技术的生产工艺是在正极片、负极片和隔膜区域裁切出凹槽容纳弯折极耳，从而达到减小电池长度方向上容量的损失，增加电池能量密度，但是实施存在一定的技术难度并未广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种多极耳电芯结构及其制备方法，可以减小弯折极耳在多极耳电芯结构顶部的空间占用，减小电池在长度方向上的尺寸损失，从而减小容量损失，增加电池能量密度，同时又可以减小多极耳电芯箔极耳整体厚度，有效减少虚焊风险。

2、本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种多极耳电芯结构，包括由正极片、隔膜和负极片通过卷绕结构或叠片结构形成的电芯及箔极耳和保护胶带，采用卷绕结构电芯的正极片或负极片沿其长度方向裁切有m~2m个箔极耳，相邻的箔极耳间隔设置，采用叠片结构电芯的正极片或负极片裁切有不同边距的箔极耳，卷绕或堆叠成的多极耳结构裸电芯，其正极片和负极片构成错位分布的n组正极极耳组和负极箔极耳组，其中m为电芯卷绕圈数。

3、进一步地，所述箔极耳的裁切宽度为d/20n-d/4n，d为电池宽度。

4、进一步地，所述箔极耳的裁切宽度相等或不相等。

5、进一步地，n组所述正极极耳组和负极箔极耳组，n≥2的整数。

6、进一步地，每组所述正极极耳组或负极箔极耳组分别压实后固接成一组整体结构。

7、进一步地，所述正极片采用铝箔集流体，负极片采用铜箔集流体。

8、进一步地，每组所述正极极耳组和负极箔极耳组的箔极耳在每排中的数量相等或不等。

9、一种多极耳电芯结构的制备方法，通过减小箔极耳的宽度和错位计算方法，形成错位分布并被裁切成的n组正极箔极耳组和负极箔极耳组，实现多极耳电芯箔极耳整体厚度目的，具体步骤如下：

10、1）经过涂覆极片活性物质、碾压、剪切工序得到包括空白区和粉料区的工艺要求的正极片和负极片；

11、2）裁切正极片或负极片的箔极耳：采用卷绕结构方式：沿正极片或负极片的长度方向裁切m~2m个箔极耳，其中m为电芯卷绕圈数，相邻的箔极耳间隔设置；采用叠片结构方式：正极片或负极片按片裁切不同边距的箔极耳；箔极耳的裁切宽度为电池宽度d的d/20n-d/4n；

12、3）将正极片、负极片和隔膜采用卷绕结构方式或叠片结构方式形成多极耳结构裸电芯，所述多极耳结构裸电芯的正极箔极耳或负极箔极耳构成多组相近并不重叠的箔极耳排，每排箔极耳之间的间隔为0~10mm；

13、4）将箔极耳排逐个固接成一排整体结构，再将各自固接后的箔极耳排进行预裁切和贴胶，箔极耳排与金属极耳固接呈整体，构成错位分布的n组正极箔极耳组或负极箔极耳组。

14、进一步地，步骤2）采用叠片结构方式多极耳结构裸电芯的所述正极耳边距为x，相同纵向交叠极耳为同一个宽度，分割为n组的箔极耳宽度依次为w1、w2……wn，其中相邻相同纵向的箔极耳之间的间距为l1、l2、……ln-1，正极片箔极耳位置为dn=x+(l1+l2+……+ln-1)+(w1+w2+……+wn-1)；所述负极片箔极耳位置根据负极耳边距计算，与正极箔位置的计算方法相同，其中：箔极耳的边距为：箔极耳距极片侧边的距离。

15、进一步地，步骤2）采用卷绕结构方式多极耳结构裸电芯的所述箔极耳位置为：当n≥2时，

16、偶数层：en-1=a+h+m*δt*π-2*w-2*x+(-1)n-1*[2*(w1+w2+……wn-2)+2*（l1+l2+……ln-2）+wn-1+ln-1]，

17、奇数层：en-1=m*δt*π-h+2*x+(-1)n-1*[2*(w1+w2+……wn-2)+2*（l1+l2+……ln-2）+wn-1+ln-1]，

18、其中a表示卷针周长，h表示极组总厚度，m表示卷绕圈数，δt为正极片厚度+负极片厚度+双层隔膜厚度，x表示正极耳边缘距离电芯正极侧的距离；

19、纵向交叠极耳为同一个宽度，分割为n组的极耳宽度依次为w1、w2……wn，其中相邻相同纵向的箔极耳之间的间距为l1、l2、……ln-1，w表示分割为n组极耳的整体宽度，

20、其中w=w1+w2+……wn+l1+l2+……+ln-1。

21、进一步地，步骤2）所述裁切采用激光裁切或模切方式。

22、进一步地，步骤4）所述固接采用激光焊、超声焊、导电胶方式。

23、一种采用多极耳电芯结构的锂电池。

24、有益效果：与现有技术相比，正极片或者负极片的箔极耳成型是通过减小传统箔极耳的宽度从而将卷绕或堆叠的正极或负极箔极耳分成n组，形成错位发布的箔极耳组，但不限于均分宽度，也不限于相邻层时间的箔极耳在同一侧或不同侧。该种多极耳结构极大减少弯折极耳后在电池长度方向上的尺寸占用，增加电池的能量密度，同时减小虚焊风险。

技术特征：

1.一种多极耳电芯结构，包括由正极片、隔膜和负极片通过卷绕结构或叠片结构形成的电芯及箔极耳和保护胶带，其特征是：采用卷绕结构电芯的正极片或负极片沿其长度方向裁切有m~2m个箔极耳，相邻的箔极耳间隔设置，采用叠片结构电芯的正极片或负极片裁切有不同边距的箔极耳，卷绕或堆叠成的多极耳结构裸电芯，其正极片和负极片构成错位分布的n组正极极耳组和负极箔极耳组，其中m为电芯卷绕圈数。

2.根据权利要求1所述的多极耳电芯结构，其特征是：所述箔极耳的裁切宽度为d/20n-d/4n，d为电池宽度。

3.根据权利要求1或2所述的多极耳电芯结构，其特征是：所述箔极耳的裁切宽度相等或不相等。

4.根据权利要求1所述的多极耳电芯结构，其特征是：n组所述正极极耳组和负极箔极耳组，n≥2的整数。

5.根据权利要求1或4所述的多极耳电芯结构，其特征是：每组所述正极极耳组或负极箔极耳组分别压实后固接成一组整体结构。

6.根据权利要求1或4所述的多极耳电芯结构，其特征是：所述正极片采用铝箔集流体，负极片采用铜箔集流体。

7.根据权利要求1所述的多极耳电芯结构，其特征是：每组所述正极极耳组和负极箔极耳组的箔极耳在每排中的数量相等或不等。

8.一种多极耳电芯结构的制备方法，其特征是：包括权1-4任意一项的多极耳电芯结构，通过减小箔极耳的宽度和错位计算方法，形成错位分布并被裁切成的n组正极箔极耳组和负极箔极耳组，实现多极耳电芯箔极耳整体厚度目的，具体步骤如下：

9.根据权利要求8所述的多极耳电芯结构的制备方法，其特征是：步骤2）采用叠片结构方式多极耳结构裸电芯的所述正极耳边距为x，相同纵向交叠极耳为同一个宽度，分割为n组的箔极耳宽度依次为w1、w2……wn，其中相邻相同纵向的箔极耳之间的间距为l1、l2、……ln-1，正极片箔极耳位置为dn=x+(l1+l2+……+ln-1)+(w1+w2+……+wn-1)；所述负极片箔极耳位置根据负极耳边距计算，与正极箔位置的计算方法相同，其中：箔极耳的边距为：箔极耳距极片侧边的距离。

10.根据权利要求8所述的多极耳电芯结构的制备方法，其特征是：步骤2）采用卷绕结构方式多极耳结构裸电芯的所述箔极耳位置为：当n≥2时，

11.根据权利要求8所述的多极耳电芯结构的制备方法，其特征是：步骤2）所述裁切采用激光裁切或模切方式。

12.根据权利要求8所述的多极耳电芯结构的制备方法，其特征是：步骤4）所述固接采用激光焊、超声焊、导电胶方式。

13.一种锂电池，其特征是：具备权利要求1-7任意一项所述多极耳电芯结构。

技术总结
本发明涉及一种多极耳电芯结构，采用卷绕结构电芯的正极片或负极片沿其长度方向裁切有m~2m个箔极耳，相邻的箔极耳间隔设置，采用叠片结构电芯的正极片或负极片裁切有不同边距的箔极耳，卷绕或堆叠成的多极耳结构裸电芯，其正极片和负极片构成错位分布的n组正极极耳组和负极箔极耳组。制备方法，通过减小箔极耳的宽度和错位计算方法，形成错位分布并被裁切成的n组正极和负极箔极耳组，从而减小极耳总厚度。有益效果：通过将堆叠的正极或负极箔极耳分成n组，形成交叉箔极耳组。多极耳结构减少弯折极耳后在电池长度方向上的尺寸占用，增加电池的能量密度，减小虚焊风险。

技术研发人员：满燕燕,押媛媛,曹素良,宋玉嘉,靳桧鑫,康冬辉,张宏芳,李贺
受保护的技术使用者：天津聚元新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14