电芯结构及其制作方法技术

本申请属于锂离子电池技术领域，具体地涉及一种电芯结构及其制作方法。所述电芯结构包括：单层正极片，所述单层正极片包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述单层正极片的厚度为2‑100毫米；单层负极片，所述单层负极片材料包括泡沫炭，所述单层负极片的厚度为1‑50毫米；陶瓷隔膜，位于所述单层正极片和所述单层负极片之间，厚度为0.05‑0.5毫米。这种单层正极片、隔膜、单层负极片结构，可以简化电芯生产工艺和控制要素，进而提高电芯生产效率，降低生产成本，使用三位多孔金属制作的单层正极片，泡沫炭制作的单层负极片以及毫米级厚度的陶瓷隔膜，可以提高电芯单体容量，提高电芯安全性能，减少电芯自放电。

Structure of electric core and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
电芯结构及其制作方法
本申请属于锂离子电池
，具体地涉及一种电芯结构及其制作方法。
技术介绍
锂离子电池因其具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽、安全可靠以及环境友好等优点，已经在便携式电子产品和电动汽车等领域获得了广泛应用。近年来，随着便携式电子产品和电动汽车市场的不断增长，为了获取更长的待机时间或行驶里程，对重量轻、体积小、容量和能量密度更高的锂离子电池的市场需求越来越大。锂离子电芯用在电动车或者储能领域时，一般需要几十只甚至几千只电芯配组成一套系统，为了保证电池系统电量、使用寿命等性能，要求配组电芯有很高的一致性。传统的锂离子电芯是由多层正极和负极薄层卷绕或者叠片组装而成，生产工序比较复杂，过程关键控制点有几十项，对电芯生产工艺和生产设备要求极高。因此，有必要开发一种新的锂离子电芯结构，优化电芯性能，提高电芯生产效率，降低生产成本。
技术实现思路
本申请提供一种电芯结构及其制作方法，可以优化电芯性能，提高电芯生产效率，降低生产成本。本申请的一个方面提供一种电芯结构，包括：单层正极片，所述单层正极片包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述单层正极片的厚度为2-100毫米；单层负极片，所述单层负极片材料包括泡沫炭，所述单层负极片的厚度为1-50毫米；陶瓷隔膜，位于所述单层正极片和所述单层负极片之间，厚度为0.05-0.5毫米。在本申请的一些实施例中，所述三维多孔金属为泡沫铝，孔隙率为50％-90％。在本申请的一些实施例中，所述泡沫炭的孔隙率为50％-90％。在本申请的一些实施例中，所述泡沫炭的微孔直径为0.01-10微米。在本申请的一些实施例中，所述单层正极片的孔隙率为10％-40％。本申请的另一个方面提供一种电芯结构的制作方法，包括：制作单层正极片，其中所述单层正极片包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述正极片的厚度为2-100毫米；将正极浆料嵌入所述金属集流体的孔隙内；对泡沫炭活性部位表面进行惰性处理成为单层负极片，所述单层负极片的厚度为1-50毫米；将所述单层正极片、所述单层负极片和陶瓷隔膜组装成电芯，其中所述隔膜位于所述单层正极片和所述单层负极片之间，厚度为0.05-0.5毫米。在本申请的一些实施例中，所述制作方法还包括：在所述泡沫炭上的负极耳部位进行镀铜处理以增加焊接性。在本申请的一些实施例中，所述将正极浆料嵌入所述金属集流体的孔隙的方法为浸泡挂浆工艺。在本申请的一些实施例中，所述惰性处理包括表面涂敷。在本申请的一些实施例中，所述三维多孔金属为泡沫铝，孔隙率为50％-90％。在本申请的一些实施例中，所述泡沫炭的孔隙率为50％-90％。在本申请的一些实施例中，所述泡沫炭的微孔直径为0.01-10微米。在本申请的一些实施例中，所述单层正极片的孔隙率为10％-40％。本申请提供的一种电芯结构及其制作方法，使用单层正极片、隔膜、单层负极片结构，可以简化电芯生产工艺和控制要素，进而提高电芯生产效率，降低生产成本，使用三位多孔金属制作的单层正极片，泡沫炭制作的单层负极片以及毫米级厚度的陶瓷隔膜，可以提高电芯单体容量，提高电芯安全性能，减少电芯自放电。附图说明以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：图1为本申请实施例所述电芯结构的结构示意图。具体实施方式以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。下面结合实施例对本专利技术技术方案进行详细说明。图1为本申请实施例所述电芯结构的结构示意图。本申请实施例提供一种电芯结构，参考图1所示，所述电芯结构包括：单层正极片110，所述单层正极片110包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述单层正极片110的厚度为2-100毫米；单层负极片130，所述单层负极片130的材料包括泡沫炭，所述单层负极片130的厚度为1-50毫米；陶瓷隔膜120，位于所述单层正极片110和所述单层负极片130之间，厚度为0.05-0.5毫米。传统的电芯是由多层微米厚度级别的正极片和负极片薄层卷绕或者叠片组装而成，生产工序比较复杂，过程关键控制点有几十项，对电芯生产工艺和生产设备要求极高。而本申请实施例所述电芯结构仅包括一层毫米级别的正极片和一层毫米级别的负极片，所述正极片和负极片之间由一层毫米级别的陶瓷隔膜隔开，这种单层电芯结构不仅工艺简单，同时也可以提高电芯安全性和单体容量。参考图1，所述单层正极片110使用三维多孔金属集流体，所述正极浆料填充在所述金属集流体的孔隙内，所述正极可以通过毛细管作用吸附电解液。由于正极活性物质填充在集流体内部，与常规正极片中正极活性物质涂敷在集流体表面相比，可以减少电子通道路程，避免超厚电极引起的充放电过程极化，保证电芯功率特性。同时金属由于其导热性可以带走所述正极活性物质充放电过程产生的热量，减少电芯内部温升。在本申请的一些实施例中，所述三维多孔金属为泡沫铝，孔隙率为50％-90％。孔隙率是指散粒状材料表观体积中材料内部的孔隙占总体积的比例。本申请的一些实施例中，在保证所述金属集流体物理强度足够的情况下，所述孔隙率应当尽可能高，以容纳更多正极活性物质，提高电池容量。在本申请的一些实施例中，所述泡沫铝的厚度为2-100毫米。所述泡沫铝的厚度可以根据需要的电芯厚度来设计。在本申请的一些实施例中，所述正极浆料的粘度为5000-30000cp。所述正极浆料的粘度不能太高，否则难以填充进所述金属集流体的孔隙中；所述正极浆料的粘度不能太低，否则容易从所述金属集流体的孔隙中流出。所述正极浆料由常规方法制得，在此不做赘述。在本申请的一些实施例中，所述正极浆料包括正极活性物质，所述正极活性物质如例如为磷酸铁锂或镍钴锰酸锂。在本申请的一些实施例中，所述正极浆料还可以包括溶剂，粘接剂和导电剂等辅助材料。在本申请的一些实施例中，所述单层正极片110的孔隙率为10％-40％。所述单层正极片110是由所述金属集流体填充正极浆料后获得，所述单层正极片110的孔隙率不能太低，否则会降低所述单层正极片110吸附电解液的能力，所述单层正极片110的孔隙率不能太高，否则会降低所述正极活性物质在所述单层正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电芯结构，其特征在于，包括：/n单层正极片，所述单层正极片包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述单层正极片的厚度为2-100毫米；/n单层负极片，所述单层负极片材料包括泡沫炭，所述单层负极片的厚度为1-50毫米；/n陶瓷隔膜，位于所述单层正极片和所述单层负极片之间，厚度为0.05-0.5毫米。/n

【技术特征摘要】
1.一种电芯结构，其特征在于，包括：
单层正极片，所述单层正极片包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述单层正极片的厚度为2-100毫米；
单层负极片，所述单层负极片材料包括泡沫炭，所述单层负极片的厚度为1-50毫米；
陶瓷隔膜，位于所述单层正极片和所述单层负极片之间，厚度为0.05-0.5毫米。


2.如权利要求1所述电芯结构，其特征在于，所述三维多孔金属为泡沫铝，孔隙率为50％-90％。


3.如权利要求1所述电芯结构，其特征在于，所述泡沫炭的孔隙率为50％-90％，所述泡沫炭的微孔直径为0.01-10微米。


4.如权利要求1所述电芯结构，其特征在于，所述单层正极片的孔隙率为10％-40％。


5.一种电芯结构的制作方法，其特征在于，包括：
制作单层正极片，其中所述单层正极片包括三维多孔金属集流体，正极浆料可嵌入所述金属集流体的孔隙内，所述单层正极片的厚度为2-100毫米；
将正极浆料嵌入所述金属集流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑青，吴月，田秀君，范佳臻，李敏，沈丽明，
申请(专利权)人：凌帕新能源科技上海有限公司，四川新敏雅电池科技有限公司，湖南新敏雅新能源科技有限公司，山西科诺思新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31