低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法，其中的锂离子电池包括具有敞口腔体的壳体；封闭敞口的正极集流盘及设在腔体内的电芯；电芯包括至少两组层叠设置的正极极片、隔膜及负极极片，正极极片和负极极片均设有全极耳结构，全极耳结构包括分别与正极集流体靠近电芯正极的第一边缘和负极集流体靠近电芯负极的第二边缘连接的多个极耳本体；对连接至正极集流体和负极集流体的极耳本体分别进行包覆的包边；在靠近电芯正极及负极位置，基于层叠布置的相邻的极耳本体的包边相互接触。极耳本体上的包边，使相邻极耳本体间的缝隙被填充，在支撑保护极耳的同时，提高极耳的导电、散热性能，降低极耳的焊接难度，以提高焊接效率。以提高焊接效率。以提高焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]常规的全极耳圆柱形卷绕电池会直接把正极极片或负极极片进行切叠和揉平，然后再分别和极流盘进行焊接，以实现较高的空间利用率和较低的电流损耗。然而，极片的切叠工艺会由于叠层不平整进行整平焊接，这样直接导致极耳断裂，焊接困难；极片的揉平工艺则会产生碎屑，使得电解液注入比较困难。值得注意的是，如果碎屑掉入电芯夹层会极易引起短路，造成电池烧毁，引起安全事故。故而上述两种工艺，都会降低制造效率和成品率，间接的提升电池制造成本。
[0003]中国专利技术公布文件CN113506936A提供了一种全极耳锂离子电池及其制备方法，具体实施方法是：通过在正极导电壳体和负极导电壳体的内部涂覆导电胶层，并且通过导电胶层将正极集流体与正极导电壳体紧密连接、负极集流体与负极导电壳体紧密连接；从而无需在正极极片和负极极片上焊接极耳，并且所述正极集流体或者负极集流体可以插入到导电胶层内部；或者所述正极集流体或者负极集流体粘接在导电胶层上；使得正极极片和负极极片与导电壳体之间连接更加可靠，并且导电胶层还具有将正极集流体或者负极集流体固定的作用，使得内部的正极集流体或者负极集流体固定更加牢固，从而使得正极极片和负极极片不易错位。然而，上述制备方法虽然可以避免切叠或揉平工艺，减少极片断裂、变形或碎屑掉至电芯中间层导致短路等问题的发生，但是因为正负极极片需要插入流体导电层进行电流传输，需要额外的电芯绝缘处理。该方法工艺复杂，导电稳定性较差，电解液注入困难，这样会造成成本的大幅度增加，同时软体导电胶受热易变质，影响电池的鲁棒性。
[0004]中国专利技术公布文件CN112186269A提供了一种间隙填充物来克服软体导电胶的缺陷，使用带有泡沫结构的导电物来制备全极耳，提高极片和壳体之间的连接可靠性。但是该导电填充物和极片卷绕或堆叠时加工复杂，难以实现大规模生产，仍非最佳解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]本专利技术的技术方案为低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法，其中的全极耳结构，用于锂离子电池电芯，所述电芯包括至少两组层叠设置的正极极片、隔膜及负极极片，所述正极极片包括正极集流体与设置在正极集流体表面的正极涂覆层，所述负极极片包括负极集流体与设置在负极集流体表面的负极涂覆层，所述正极极片和负极极片上分别设有所述全极耳结构，所述全极耳结构包括：多个极耳本体，所述多个极耳本体分别与所述与正极集流体的第一边缘和所述负极集流体的第二边缘连接，所述第一边缘靠近电芯的正极，所述第二边缘靠近电芯的负极；包边，所述包边在靠近电芯的正极的
位置对连接至正极集流体的极耳本体进行包覆，且在靠近电芯的负极的位置对连接至负极集流体的极耳本体进行包覆；其中，在靠近电芯的正极及负极的位置，基于层叠布置的相邻的极耳本体的包边相互接触。
[0007]进一步，所述包边包括：连接部，所述连接部在靠近电芯的正极的位置与连接至正极集流体的极耳本体连接，且在靠近电芯的负极的位置与连接至负极集流体的极耳本体连接，且所述连接部与极耳本体相垂直；包覆部，所述包覆部在相邻的极耳本体之间与连接部连接，所述包覆部与连接部垂直，且所述包覆部对极耳本体的两侧进行包覆；其中，所述相邻的极耳本体的包边通过包覆部接触；在所述电芯靠近电芯正极的位置，所述包边的包覆部与正极集流体、隔膜及负极极片之间具有第一缝隙；在所述电芯靠近电芯负极的位置，所述包边的包覆部与负极集流体、隔膜及正极极片之间具有第二缝隙。
[0008]进一步，所述包覆部上设有若干镂空孔，所述镂空孔沿包覆部的长度方向交错设置。
[0009]进一步，所述镂空孔包括三角形孔，若干三角形孔沿包覆部的长度方向交错排布。
[0010]进一步，所述第一缝隙及第二缝隙内均设有隔离层。
[0011]其中的锂离子电池，包括：壳体，所述壳体具有敞口的腔体；正极集流盘，所述正极集流盘封闭所述敞口；以及应用所述的全极耳结构的电芯，所述电芯设置在所述腔体内。
[0012]进一步，所述电芯正极位置的包边通过连接部与正极集流盘连接；所述电芯负极位置的包边通过连接部与壳体腔体的内壁连接；所述电芯的周侧与壳体之间设置有绝缘层；所述正极集流盘与壳体的敞口通过绝缘密封圈接触。
[0013]其中的锂离子电池制备方法，包括以下步骤：步骤S1、通过涂覆工艺在正极集流体上涂覆正极涂覆层形成正极极片及在负极集流体上负极涂覆层形成负极极片，并使部分正极集流体外露形成正极极片的极耳本体，使部分负极集流体外露形成负极极片的极耳本体；步骤S2、通过包边设备分别在步骤S1后的正极极片和负极极片的极耳本体上设置包边，并使包边的两包覆部配合夹紧极耳本体的两侧；步骤S3、将步骤S2后的正极极片、隔膜、负极极片和绝缘层层叠并通过卷绕或堆叠形成电芯，所述电芯包括圆柱形、圆形或长方形；步骤S4、通过焊接设备使正极集流盘与步骤S3后电芯正极位置的包边上的连接部焊接；步骤S5、将步骤S4后的电芯、绝缘密封圈依次放入到壳体的腔体内，在壳体的腔体内填充电解液，并使壳体敞口的压实绝缘密封圈。
[0014]进一步，所述正极涂覆层和负极涂覆层为活性物质材料组成，所述活性物质材料包括硅材料、石墨材料、含石墨烯材料、硬碳、软碳、碳纳米管、多孔碳、导电碳、锂镍锰钴氧化物、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂、镍钴铝酸锂、层状过渡金属氧化物、尖晶石锰氧化物、橄榄石、硫属化物、方硅石、硅、氧化硅、铝、锡、氧化锡、氧化锰、氧化钼、二硫化钼、氧化镍、氧化铜和硫化锂中的任一种或多种物质的组合。
[0015]进一步，所述涂覆工艺包括机械沉积、电化学沉积、电机械沉积中的任一种或多种工艺的组合。
[0016]本专利技术的有益效果为：
1、本专利技术中的全极耳锂离子电池结构，通过在极耳本体上设置包边，使相邻的极耳本体之间的缝隙被紧密填充，起到支撑极耳、保护极耳的作用，避免极耳电芯卷绕、堆叠及后续组装电池的过程中变形或断裂而影响电池的鲁棒性；2、本专利技术的全极耳锂离子电池结构，通过包边增加极耳本体与正极集流盘及壳体的接触面积，使电芯的正极位置和负极位置均形成全极耳结构，增加极耳的导流面积、降低极耳的阻值、提高了极耳的散热性能，减少热量在极耳上堆积，从而提高本专利技术电池结构的安全系数；3、本专利技术的全极耳锂离子电池结构，通过包边使极耳无需进行弯折工序即可进行焊接，并且增加极耳本体与正极集流盘的接触面积，降低极耳本体的焊接难度，提高极耳焊接效率和品质；4、本专利技术的全极耳锂离子电池结构，其极耳本体上的包边能够随正极极片和负极极片的卷绕或堆叠发生塑性形变，降低电芯的制备难度，适用于锂离子电池的工业自动化生产。
附图说明
[0017]图1是根据本专利技术的全极耳锂离子电池结构的结构示意图。
[0018]图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全极耳结构，用于锂离子电池电芯，所述电芯包括至少两组层叠设置的正极极片（100）、隔膜（200）及负极极片（300），所述正极极片（100）包括正极集流体（110）与设置在正极集流体（110）表面的正极涂覆层（120），所述负极极片（300）包括负极集流体（310）与设置在负极集流体（310）表面的负极涂覆层（320），其特征在于，所述正极极片（100）和负极极片（300）上分别设有所述全极耳结构，所述全极耳结构包括：多个极耳本体（800），所述多个极耳本体（800）分别与所述与正极集流体（110）的第一边缘和所述负极集流体（310）的第二边缘连接，所述第一边缘靠近电芯的正极，所述第二边缘靠近电芯的负极；包边（400），所述包边（400）在靠近电芯的正极的位置对连接至正极集流体（110）的极耳本体（800）进行包覆，且在靠近电芯的负极的位置对连接至负极集流体（310）的极耳本体（800）进行包覆；其中，在靠近电芯的正极及负极的位置，基于层叠布置的相邻的极耳本体（800）的包边（400）相互接触。2.根据权利要求1所述的全极耳结构，其特征在于，所述包边（400）包括：连接部（410），所述连接部（410）在靠近电芯的正极的位置与连接至正极集流体（110）的极耳本体（800）连接，且在靠近电芯的负极的位置与连接至负极集流体（310）的极耳本体（800）连接，所述连接部（410）与极耳本体（800）相垂直；包覆部（420），所述包覆部（420）在相邻的极耳本体（800）之间与连接部（410）连接，所述包覆部（420）与连接部（410）垂直，且所述包覆部（420）对极耳本体（800）两侧进行包覆；其中，所述相邻的极耳本体（800）的包边（400）通过包覆部（420）相互接触；在靠近电芯正极的位置，所述包边（400）的包覆部（420）与正极集流体（110）、隔膜（200）及负极极片（300）之间具有第一缝隙；在靠近电芯负极的位置，所述包边（400）的包覆部（420）与负极集流体（310）、隔膜（200）及正极极片（100）之间具有第二缝隙。3.根据权利要求2所述的全极耳结构，其特征在于，所述包覆部（420）上设有若干镂空孔（421），所述镂空孔（421）沿包覆部（420）的长度方向交错设置。4.根据权利要求3所述的全极耳结构，其特征在于，所述镂空孔（421）包括三角形孔，若干三角形孔沿包覆部（420）的长度方向交错排布。5.根据权利要求2所述的全极耳结构，其特征在于，所述第一缝隙及第二缝隙内均设有隔离层（910）。6.一种锂离子电池，其特征在于，包括：壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昭宇，沈小雷，孙平，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：