锂离子电池的电芯及锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本申请涉及电池结构技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的电芯和锂离子电池，该电芯包括膜片组，所述膜片组包括阴极膜片、阳极膜片和隔离膜，所述隔离膜贴附于所述阴极膜片和所述阳极膜片之间，所述隔离膜至少与所述阳极膜片相粘接。该电芯将隔离膜至少与阳极膜片粘接在一起，使得隔离膜至少相对于阳极膜片固定，加工电芯时，隔离膜不容易相对于阴极膜片和阳极膜片产生移动，因此在设计电芯的结构时，就不需要刻意增加隔离膜的尺寸。所以，本申请提供的电芯使得隔离膜在锂离子电池内部占用的空间变小，也就对应增加了锂离子电池的有效工作空间，以此提高锂离子电池内部的空间利用率。
【专利说明】
锂离子电池的电芯及锂离子电池
技术领域
[0001]本申请涉及电池结构技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的电芯及锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特的优势，现已作为电源广泛应用于相机、手机等电子产品中。
[0003]锂离子电池的电芯是锂离子的核心部分之一，传统的电芯主要包括阴极膜片、阳极膜片、隔离膜等等，隔离膜位于阴极膜片和阳极膜片之间，以此将阴极膜片和阳极膜片隔离开。
[0004]加工上述电芯时，考虑到隔离膜与阴极膜片和阳极膜片之间容易产生错位，因此会适当增加隔离膜的尺寸，以保证隔离膜可以可靠地将阴极膜片和阳极膜片隔离开，也就导致了隔离膜的尺寸较大，其将占据锂离子电池的更多空间，致使锂离子电池中的有效工作空间变小。所以，该电芯使得锂离子电池内部的空间利用率偏低。
【实用新型内容】
[0005]本申请提供了一种锂离子电池的电芯以及包含该电芯的锂离子电池，以此提高锂离子电池内部的空间利用率。
[0006]本申请的第一方面提供了一种锂离子电池的电芯，包括膜片组，所述膜片组包括阴极膜片、阳极膜片和隔离膜，所述隔离膜贴附于所述阴极膜片和所述阳极膜片之间，所述隔离膜至少与所述阳极膜片相粘接。
[0007]优选地，所述阳极膜片包括第一集流体和铺设于所述第一集流体的表面上的阳极活性材料层，所述隔离膜仅与所述阳极活性材料层粘接。
[0008]优选地，所述阳极活性材料层的边缘轮廓与所述隔离膜的边缘轮廓相重合。
[0009]优选地，所述阴极膜片包括第二集流体以及铺设于所述第二集流体的表面上的阴极活性材料层，在锂离子脱出所述阴极膜片的方向上得到的投影内，所述隔离膜的投影面面积大于所述阴极活性材料层的投影面面积。
[0010]优选地，沿着所述隔离膜的外缘延伸方向，所述隔离膜的外缘与所述阴极活性材料层的外缘之间始终间隔预设距离。
[0011]优选地，所述隔离膜和所述阴极活性材料层均为矩形结构，所述预设距离为所述隔离膜的外缘与所述阴极活性材料层的外缘之间的垂直距离，且沿着所述隔离膜的外缘延伸方向，所述垂直距离始终不变。
[0012]优选地，所述预设距离为Imm?5mm。
[0013]优选地，所述膜片组为叠片式结构或卷绕式结构。
[0014]优选地，所述阴极膜片、所述阳极膜片和所述隔离膜的数量均至少为两个。
[0015]本申请的第二方面提供一种锂离子电池，其包括上述任一项所述的电芯。
[0016]本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果:
[0017]本申请所提供的电芯将隔离膜至少与阳极膜片粘接在一起，使得隔离膜至少相对于阳极膜片固定，加工电芯时，隔离膜不容易相对于阴极膜片和阳极膜片产生移动，因此在设计电芯的结构时，就不需要刻意增加隔离膜的尺寸。所以，本申请提供的电芯使得隔离膜在锂离子电池内部占用的空间变小，也就对应增加了锂离子电池的有效工作空间，以此提高锂离子电池内部的空间利用率。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
【附图说明】
[0019]图1为本申请实施例所提供的电芯的结构示意图；
[0020]图2为本申请实施例所提供的电芯的阴极膜片的结构示意图；
[0021]图3为图2所不结构的后视图；
[0022]图4为本申请实施例所提供的电芯的另一阴极膜片的结构示意图；
[0023]图5为图4所不结构的后视图；
[0024]图6为本申请实施例所提供的电芯的阳极膜片的结构示意图；
[0025]图7为图6所不结构的后视图；
[0026]图8为本申请实施例所提供的电芯的另一阳极膜片的结构示意图；
[0027]图9为图8所不结构的后视图；
[0028]图10为本申请实施例所提供的电芯的隔离膜的结构示意图；
[0029]图11为本申请实施例所提供的另一电芯的展开结构示意图；
[0030]图12为图11所不电芯卷绕后的结构不意图。
[0031]附图标记:
[0032]10-阴极膜片；
[0033]100-第二集流体；
[0034]10a-第二空白区域；
[0035]101-阴极活性材料层；
[0036]20-阳极膜片；
[0037]200-第一集流体；
[0038]200a-第一空白区域；
[0039]201-阳极活性材料层；
[0040]30-隔离膜。
[0041]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
【具体实施方式】
[0042]下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
[0043]如图1-12所示，本申请实施例提供了一种锂离子电池的电芯，其包括膜片组和铝塑膜(图中未示出)，该膜片组包括阴极膜片10、阳极膜片20和隔离膜30。
[0044]通常，阳极膜片20包括第一集流体200和铺设于该第一集流体200的表面上的阳极活性材料层201，第一集流体200上可延伸出第一空白区域200a，该第一空白区域200a上无需铺设阳极活性材料层201，其可以相对于第一集流体200的其他部分凸出，且其上可以焊接极耳。阳极膜片20的相对两表面中，可以仅在一个表面上铺设阳极活性材料层201，如图8和图9所示，也可以在两个表面上均铺设阳极活性材料层201，如图6和图7所示，具体根据阳极膜片20的相对两表面是否都与阴极膜片10相对来设计。
[0045]阴极膜片10可包括第二集流体100以及铺设于该第二集流体100的表面上的阴极活性材料层101，第二集流体100上可延伸出第二空白区域100a，该第二空白区域10a上无需铺设阴极活性材料层101，其可以相对于第二集流体100的其他部分凸出，且其上可以焊接极耳。阴极膜片20的相对两表面中，可以仅在一个表面上铺设阴极活性材料层101，如图2和图3所示，也可以在两个表面上均铺设阴极活性材料层101，如图4和图5所示，具体根据阴极膜片10的相对两表面是否都与阳极膜片20相对来设计。
[0046]隔离膜30贴附于阴极膜片10和阳极膜片20之间，以此将阴极膜片10和阳极膜片20隔离开，以防止两者相接触后造成短路。该隔离膜30至少与阳极膜片20相粘接。具体生产上述电芯时，隔离膜30可以同时与阴极膜片10和阳极膜片20粘接，以此形成前述的膜片组，然后将膜片组放入铝塑膜中，继而形成本申请所提供的电芯。
[0047]本申请所提供的电芯将隔离膜30至少与阳极膜片20粘接在一起，使得隔离膜30至少相对于阳极膜片20固定，加工电芯时，隔离膜30不容易相对于阴极膜片10和阳极膜片20产生移动，因此在设计电芯的结构时，就不需要刻意增加隔离膜30的尺寸。所以，本申请实施例提供的电芯使得隔离膜30在锂离子电池内部占用的空间变小，也就对应增加了锂离子电池的有效工作空间，以此提高锂离子电池内部的空间利用率，达到提升锂离子电池的能量密度这一效果。
[0048]为了便于操作，可将隔离膜30仅与上述阳极活性材料层201粘接，此时阴极膜片10与隔离膜30不粘接，以此防止隔离膜30在组装电芯的过程中受力过大而出现破裂。另外，可采用热辊压的方式实施阳极活性材料层201与隔离膜30之间的粘接操作。
[0049]当阳极活性材料层201与隔离膜30粘接时，隔离膜30的大小可以根据阴极活性材料层101设计，以能够全部覆盖阴极活性材料层101为准。但由于隔离膜30与阳极活性材料层201粘接，因此粘隔离膜30的过程中，必须严格控制隔离膜30在阳极活性材料层201上的位置，以保证其能够覆盖阴极活性材料层101，这就会对隔离膜30的粘接精度提出比较高的要求。有鉴于此，阳极活性材料层201的边缘轮廓可与隔离膜30的边缘轮廓相重合，也就是说，隔离膜30的大小与阳极活性材料层201的大小保持一致，粘隔离膜30时，只要保证隔离膜30的边缘轮廓与阳极活性材料层201的边缘轮廓相重合就可以了，例如先将隔离膜30与阳极活性材料层201粘接，然后再对粘接到一起的隔离膜30和阳极膜片20实施切割操作，使得隔离膜30的边缘与阳极活性材料层201的边缘对齐。因此，此种结构可以缩短隔离膜30的粘接时间，从而提尚电芯的组装效率。
[0050]—般地，阳极活性材料层201的尺寸可以与阴极活性材料层101的尺寸相等，但由于锂离子会从阴极膜片10上脱出，阳极活性材料层201的尺寸与阴极活性材料层101的尺寸相等就会导致阳极活性材料层201可能无法可靠地接纳这部分锂离子。为了防止此种情况出现，本申请实施例采用如下结构设置:在锂离子脱出阴极膜片10的方向上得到的投影内，隔离膜30的投影面面积大于阴极活性材料层101的投影面面积。由于前文已经提到，阳极活性材料层201的边缘轮廓可与隔离膜30的边缘轮廓相重合，因此采用上述设置后，阳极活性材料层201的投影面面积将大于阴极活性材料层101的投影面面积，以使阳极活性材料层201更可靠地接纳自阴极活性材料层101脱出的锂离子。
[0051]进一步地，沿着隔离膜30的外缘延伸方向，隔离膜30的外缘与阴极活性材料层101的外缘之间始终间隔预设距离，该预设距离可以根据具体要求灵活设置。即隔离膜30的外缘与阴极活性材料层101的外缘之间不存在重合的部分，使得阳极活性材料层201与阴极活性材料层101之间的尺寸差距更大，促使阳极活性材料层201在接纳自阴极活性材料层101脱出的锂离子时具有更高的可靠性。
[0052]本申请实施例提供的阴极膜片10、阳极膜片20和隔离膜30的形状可以任意设置，例如圆形、矩形等等，比较常用的是矩形结构。当隔离膜30和阴极活性材料层101均为矩形结构时，前述的预设距离为隔离膜30的外缘与阴极活性材料层101的外缘之间的垂直距离，且沿着隔离膜30的外缘延伸方向，该垂直距离始终不变。具体地，隔离膜30的几何中心与阴极活性材料层101的几何中心相重合，且两者边缘中的直线段相平行，上述垂直距离为此两个相互平行的直线段之间的距离，该距离在隔离膜30的外缘延伸方向上保持不变，将使得阳极活性材料层201与阴极活性材料层101之间的尺寸差距比较均匀，防止材料浪费。
[0053]优选地，上述预设距离可选为Imm?5mm，此数值范围不仅能够保证阳极活性材料层201接纳锂离子的效果，还可以更好地控制阳极活性材料层201与阴极活性材料层101之间的尺寸差距，缓解阳极活性材料层201的尺寸过大而造成的材料浪费问题。
[0054]本申请实施例提供的膜片组可以采用叠片式结构或卷绕式结构，叠片式结构如图1所示，就是将阴极膜片10、阳极膜片20和隔离膜30叠置在一起形成的结构，卷绕式结构如图11、12所示，就是将阴极膜片10、阳极膜片20和隔离膜30叠置后再整体进行卷绕而形成的结构。当膜片组采用卷绕式结构时，可以适当扩大阳极活性材料层201和隔离膜30的尺寸，以防卷绕时阴极活性材料层101与阳极活性材料层201接触。
[0055]另外，阴极膜片10、阳极膜片20和隔离膜30的数量均至少为两个，使得锂离子电池的容量更大。当然，阴极膜片10、阳极膜片20和隔离膜30的具体数量需要根据锂离子电池的容量要求、加工要求等因素综合考虑，本文不再赘述。
[0056]本申请实施例还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包含上述任一技术方案所描述的电芯。
[0057]以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1.一种锂离子电池的电芯，包括膜片组，所述膜片组包括阴极膜片、阳极膜片和隔离膜，所述隔离膜贴附于所述阴极膜片和所述阳极膜片之间，其特征在于，所述隔离膜至少与所述阳极膜片相粘接。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述阳极膜片包括第一集流体和铺设于所述第一集流体的表面上的阳极活性材料层，所述隔离膜仅与所述阳极活性材料层粘接。3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述阳极活性材料层的边缘轮廓与所述隔离膜的边缘轮廓相重合。4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述阴极膜片包括第二集流体以及铺设于所述第二集流体的表面上的阴极活性材料层，在锂离子脱出所述阴极膜片的方向上得到的投影内，所述隔离膜的投影面面积大于所述阴极活性材料层的投影面面积。5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，沿着所述隔离膜的外缘延伸方向，所述隔离膜的外缘与所述阴极活性材料层的外缘之间始终间隔预设距离。6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述隔离膜和所述阴极活性材料层均为矩形结构，所述预设距离为所述隔离膜的外缘与所述阴极活性材料层的外缘之间的垂直距离，且沿着所述隔离膜的外缘延伸方向，所述垂直距离始终不变。7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述预设距离为Imm?5mm。8.根据权利要求1-6中任一项所述的电芯，其特征在于，所述膜片组为叠片式结构或卷绕式结构。9.根据权利要求1-6中任一项所述的电芯，其特征在于，所述阴极膜片、所述阳极膜片和所述隔离膜的数量均至少为两个。10.—种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电芯。
【文档编号】H01M2/14GK205645980SQ201620516940
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】付成华, 唐超, 陈培培
【申请人】宁德新能源科技有限公司