電芯及電化學(xué)儲能裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電芯及電化學(xué)儲能裝置。所述電芯包括：第一電極極片，包括第一電極集流體及設(shè)置在其上的第一電極膜片，第一電極集流體設(shè)置有第一電極極耳；第二電極極片，包括第二電極集流體及設(shè)置在其上的第二電極膜片，第二電極集流體設(shè)置有第二電極極耳；隔離膜，位于第一電極極片和第二電極極片之間；第一電極極片、隔離膜和第二電極極片依次卷繞和/或?qū)盈B形成電芯；之后，多個第一電極極耳重疊組成第一電極極耳組，多個第二電極極耳重疊組成第二電極極耳組，第一電極極耳組與第二電極極耳組中的至少其中之一設(shè)置為至少兩組，第一電極極耳組和第二電極極耳組中的位于同一側(cè)的所有極耳組之間相互錯位以保證彎折在該同一側(cè)上后不重疊。
【專利說明】電芯及電化學(xué)儲能裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及電化學(xué)儲能裝置領(lǐng)域，尤其涉及ー種電芯及電化學(xué)儲能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，鋰離子電池及超級電容器等電化學(xué)儲能裝置被廣泛應(yīng)用于電動汽車、風(fēng)光發(fā)電儲能系統(tǒng)中。隨著上述電化學(xué)儲能裝置越做越大，単體容量也越來越多。為滿足單個電化學(xué)儲能裝置的高能量密度和大功率充放電性能，極片層數(shù)更多，極耳數(shù)量也更多。極耳數(shù)量越多，極耳組厚度也越大，焊接エ藝產(chǎn)生虛焊的可能性越大，虛焊的產(chǎn)生極易引發(fā)安全問題；此外，極耳組厚度越大，極耳組占用的電化學(xué)儲能裝置包裝空間也越大，這意味著留給極片的空間越少，電化學(xué)儲能裝置的能量密度就會相對較低。
[0003]目前，具有多層極耳的鋰離子電池，相同極性的極耳焊接在一起形成極耳組。例如，于2006年5月31日授權(quán)公告的中國專利CN2785151Y公開了ー種疊片式鋰離子二次電池，其相同極性的單疊極耳與r型轉(zhuǎn)接片焊接，r型轉(zhuǎn)接片再與電池頂蓋焊接。但是，多層極耳焊接在一起，當(dāng)極耳層數(shù)增加時，靠近焊頭ー側(cè)的極耳容易過焊，另ー側(cè)極耳容易虛焊，引起電池內(nèi)阻増大、性能下降，甚至在極耳處形成斷路，電池失效。
實用新型內(nèi)容
[0004]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本實用新型的目的在于提供ー種電芯及電化學(xué)儲能裝置，其能解決多層極耳虛焊、過焊的問題。
[0005]本實用新型的另一目的在于提供ー種電芯及電化學(xué)儲能裝置，其能有效地降低極耳組占用的空間、進而提高電化學(xué)儲能裝置的體積能量密度。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，在第一方面，本實用新型提供了ー種電芯，其包括:第一電極極片，包括第一電極集流體以及設(shè)置在第一電極集流體的表面上的含有第一電極活性材料的第一電極膜片，第一電極集流體的未設(shè)置有第一電極膜片的部分設(shè)置有第一電極極耳；第二電極極片，包括第二電極集流體以及設(shè)置在第二電極集流體的表面上的含有第二電極活性材料的第二電極膜片，第二電極集流體的未設(shè)置有第二電極膜片的部分設(shè)置有第二電極極耳；以及隔離膜，位于第一電極極片和第二電極極片之間；其中，第一電極極片、隔離膜和第二電極極片依次卷繞和/或?qū)盈B形成電芯；在形成電芯后，多個第一電極極耳重疊組成第一電極極耳組，多個第二電極極耳重疊組成第二電極極耳組，第一電極極耳組與第ニ電極極耳組中的至少其中之一設(shè)置為至少兩組，第一電極極耳組和第二電極極耳組中的位于同一側(cè)的所有極耳組之間相互錯位以保證彎折在電芯的該同一側(cè)上后不重疊。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，在第二方面，本實用新型提供了 ー種電化學(xué)儲能裝置，其包括:外包裝殼，上部開ロ ；頂蓋，表面設(shè)置有第一電極引出端子和第二電極引出端子并密封外包裝殼的開ロ ；電芯，填充在外包裝殼與頂蓋所形成的空腔內(nèi)；以及電解液，注入在外包裝殼與頂蓋所形成的空腔內(nèi)并浸潰電芯；其中，所述電芯為根據(jù)本實用新型第一方面所述的電芯，且電芯的第一電極極耳組與第二電極極耳組彎折后分別與頂蓋上的第一電極引出端子和第二電極引出端子電連接。
[0008]本實用新型的有益效果如下:
[0009]第一電極極耳組和第二電極極耳組中的位于同一側(cè)的極耳組之間相互錯位以保證彎折在電芯的該同一側(cè)上后不重疊，由此可以減少同一側(cè)上的極耳組的整體厚度，有利于極耳的焊接，降低極耳虛焊、過焊的風(fēng)險，提高電化學(xué)儲能裝置的品質(zhì)。此外，在相同的包裝空間內(nèi)，同一側(cè)上的極耳組厚度的降低可以為加大第一電極極片、第二電極極片的尺寸騰出空間，從而提高電化學(xué)儲能裝置的體積能量密度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本實用新型的電芯具有不同位置的極耳的第一電極極片和第二電極極片的平面圖；
[0011]圖2為根據(jù)本實用新型的電芯的立體圖，其中為了清楚起見，省略隔離膜；
[0012]圖3為根據(jù)本實用新型的電芯的極耳組被轉(zhuǎn)接片包覆并焊接后的立體圖，其中為了清楚起見，省略隔離膜且僅示出ー個轉(zhuǎn)接片；
[0013]圖4為根據(jù)本實用新型的電芯與頂蓋通過轉(zhuǎn)接片焊接在一起的平面圖，其中為了清楚起見，省略隔離膜；
[0014]圖5為根據(jù)本實用新型的電芯的極耳組被轉(zhuǎn)接片包覆、焊接并折彎后的立體圖，其中為了清楚起見，省略隔離膜；
[0015]圖6為根據(jù)本實用新型的電化學(xué)儲能裝置的立體圖，其示出頂蓋打開后的狀態(tài)。
[0016]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0017]1 外包裝殼321第二電極極耳
[0018]2 頂蓋33 隔離膜
[0019]21 第一電極引出端子Pl 第一電極極耳組
[0020]22 第二電極引出端子P2 第二電極極耳組
[0021]3 電芯4 轉(zhuǎn)接片
[0022]31 第一電極極片41 轉(zhuǎn)接片上部
[0023]311第一電極極耳42 轉(zhuǎn)接片下部
[0024]32 第二電極極片
【具體實施方式】
[0025]下面參照附圖來詳細說明根據(jù)本實用新型的電芯及電化學(xué)儲能裝置。
[0026]首先說明根據(jù)本實用新型第一方面的電芯。
[0027]參照圖1至圖6，根據(jù)本實用新型的電芯3包括:第一電極極片31，包括第一電極集流體(未標(biāo)出)以及設(shè)置在第一電極集流體的表面上的含有第一電極活性材料的第一電極膜片(未不出)，第一電極集流體的未設(shè)置有第一電極膜片的部分設(shè)置有第一電極極耳311 ;第二電極極片32，包括第二電極集流體(未標(biāo)出)以及設(shè)置在第二電極集流體的表面上的含有第二電極活性材料的第二電極膜片(未示出)，第二電極集流體的未設(shè)置有第二電極膜片的部分設(shè)置有第二電極極耳321 ;以及隔離膜33，位于第一電極極片31和第二電極極片32之間；其中，第一電極極片31、隔離膜33和第二電極極片32依次卷繞和/或?qū)盈B形成電芯3 ;在形成電芯3后，多個第一電極極耳311重疊組成第一電極極耳組P1，多個第二電極極耳321重疊組成第二電極極耳組P2，且第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2中的至少其中之一設(shè)置為至少兩組，第一電極極耳組Pl和第二電極極耳組P2中的位于同一側(cè)的所有極耳組之間相互錯位以保證彎折在電芯3的該同一側(cè)上后不重疊。在這里需要補充說明的是，盡管圖1至圖6示出電芯3是由第一電極極片31、隔離膜33和第二電極極片32層疊形成的，但是電芯3也可通過第一電極極片31、隔離膜33和第二電極極片32卷繞形成，或者電芯3也可通過上述層疊形成的電芯和卷繞形成的電芯電性串聯(lián)形成。
[0028]在根據(jù)本實用新型第一方面的電芯3的一實施例中，電芯3可為鋰離子電池用電芯，第一電極極片31為正極極片而第二電極極片32為負極極片或者第一電極極片31為負極極片而第二電極極片32為正極極片。此時，正極極片的集流體可為鋁箔，負極極片的集流體可為銅箔。
[0029]在根據(jù)本實用新型第一方面的電芯3的另ー實施例中，電芯3為可鋰離子超級電容器用電芯，第一電極極片31為正極極片而第二電極極片32為負極極片或者第一電極極片31為負極極片而第二電極極片32為正極極片。
[0030]在根據(jù)本實用新型第一方面的電芯3的一實施例中，第一電極極耳311直接從第一電極集流體的未設(shè)置有第一電極膜片的部分裁切出，第二電極極耳321直接從第二電極集流體的未設(shè)置有第二電極膜片的部分裁切出。
[0031]在根據(jù)本實用新型第一方面的電芯3的一實施例中，參照圖2、圖3、圖5、圖6，第ー電極極耳組Pl和第二電極極耳組P2均位于電芯3的頂側(cè)。當(dāng)然不限于此，在另ー實施例中，第一電極極耳組Pl和第二電極極耳組P2可分別位于電芯3的側(cè)面。
[0032]下面說明根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置。
[0033]參照圖6，根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置包括:外包裝殼1，上部開ロ ；頂蓋2，表面設(shè)置有第一電極引出端子21和第二電極引出端子22并密封外包裝殼I的開ロ ；電芯3，填充在外包裝殼I與頂蓋2所形成的空腔內(nèi)；以及電解液(未示出)，注入在外包裝殼I與頂蓋2所形成的空腔內(nèi)并浸潰電芯3 ;其中，所述電芯3為根據(jù)本實用新型第一方面的所述的電芯3，且電芯3的第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2彎折后分別與頂蓋2上的第一電極引出端子21和第二電極引出端子22電連接。根據(jù)本實用新型第一方面的所述的電芯3的第一電極極耳組Pl和第二電極極耳組P2中的位于同一側(cè)的所有極耳組之間相互錯位以保證彎折在電芯3的該同一側(cè)上后不重疊，相對于單個極耳組的技術(shù)方案，可以減少極耳組的整體厚度，有利于極耳的焊接，降低極耳虛焊、過焊的風(fēng)險，提高電化學(xué)儲能裝置的品質(zhì)。此外，在相同的包裝空間內(nèi)，同一側(cè)上的極耳組厚度的降低可以為加大第一電極極片31、第二電極極片32的尺寸騰出空間，從而提高電化學(xué)儲能裝置的體積能量
山I又o
[0034]在根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置中，參照圖3到圖6，所述電化學(xué)儲能裝置還可包括:轉(zhuǎn)接片4，使第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2彎折后分別與頂蓋2上的第一電極引出端子21和第二電極引出端子22電連接。在一實施例中，參照圖3和圖6，分別電連接第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2的轉(zhuǎn)接片4包覆相應(yīng)第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2的上下兩面。
[0035]在轉(zhuǎn)接片4的一實施例中，參照圖3和圖6，各轉(zhuǎn)接片4可包括:轉(zhuǎn)接片上部41，將相應(yīng)的極耳組的上面包覆；以及轉(zhuǎn)接片下部42，將相應(yīng)的極耳組的下面包覆。在一實施例中，各轉(zhuǎn)接片4可由同一片材對折形成轉(zhuǎn)接片上部41和轉(zhuǎn)接片下部42(參照圖5中的兩個第二電極極耳組P2)。在另ー實施例中，各轉(zhuǎn)接片4可由上下兩個片材分別形成轉(zhuǎn)接片上部41和轉(zhuǎn)接片下部42 (參照圖3、圖4、圖5中的第一電極極耳組Pl和圖6)。
[0036]在另ー實施例中，第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2中的相同極性的極耳組由同一轉(zhuǎn)接片4 (參照圖3、圖4、圖5中的第一電極極耳組Pl和圖6)或不同的轉(zhuǎn)接片4(參照圖5中的兩個第二電極極耳組P2)進行包覆。
[0037]在根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置中，第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2與轉(zhuǎn)接片4可通過超聲波焊接而電連接。
[0038]在根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置中，轉(zhuǎn)接片4與第一電極引出端子21和第二電極引出端子22可通過激光焊接而電連接。
[0039]在根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置中，所述電化學(xué)儲能裝置為電池或者超級電容器，優(yōu)選鋰離子電池或是鋰離子超級電容器。第一電極極片31為正極極片而第ニ電極極片32為負極極片，或者第一電極極片31為負極極片而第二電極極片32為正極極片。
[0040]下面簡單介紹根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置的制備和技術(shù)效果。
[0041]首先說明根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置的制備，其中，電化學(xué)儲能裝置以鋰離子電池為例。
[0042]參照圖1，第一電極極片31的第一電極集流體表面涂覆形成有含有第一電極活性材料的第一電極膜片，第二電極極片32的第二電極集流體表面涂覆形成有含有第二電極活性材料的第二電極膜片，第一電極極片31在一邊預(yù)留空白的第一電極集流體，第二電極極片32在一邊預(yù)留空白的第二電極集流體。通過刀模沖切預(yù)留空白的第一電極集流體及第二電極集流體形成第一電極極耳311和第二電極極耳321，以形成具有伸出極耳的極片。設(shè)計不同的刀模，形成的極耳在極片的集流體上處于不同的相對位置，從而形成不同類型的極片。第一電極極耳311設(shè)計在左上邊角區(qū)的第一電極極片31稱為第一類第一電極極片31，第一電極極耳311設(shè)計在左上中間區(qū)的第一電極極片31稱為第二類第一電極極片31 ;第二電極極耳321設(shè)計在右上中間區(qū)的第二電極極片32稱為第一類第二電極極片32，第二電極極耳321設(shè)計在右上邊角區(qū)的第二電極極片32稱為第二類第二電極極片32。
[0043]參照圖2并結(jié)合圖6，先放一層隔離膜33，疊ー層第二類第二電極極片32，疊ー層隔離膜33,疊ー層第二類第一電極極片31,疊ー層隔離膜33,疊ー層第一類第二電極極片32,疊ー層隔離膜33,疊ー層第一類第一電極極片31,疊ー層隔離膜33,疊ー層第二類第二電極極片32，以上述方式反復(fù)疊隔離膜33、第二電極極片32、第一電極極片31形成具有第ニ電極極耳組P2、第一電極極耳組Pl的電芯3。第二電極極耳組P2具有兩組第二電極極耳，第一電極極耳組Pl具有兩組第一電極極耳。
[0044]參照圖3，將相同類的第二電極極片32的第二電極極耳321壓緊在一起，相同類的第一電極極片31的第一電極極耳311壓緊在一起，堆疊分別形成第二電極極耳組P2、第一電極極耳組P1。第一電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2中的相同極性的極耳組的上下兩面使用轉(zhuǎn)接片4包覆后，通過超聲波焊接的方式焊接在一起。
[0045]參照圖3和圖4，其中轉(zhuǎn)接片4的一端包括轉(zhuǎn)接片上部41以及轉(zhuǎn)接片下部42，采用ー個轉(zhuǎn)接片4分別將兩組第一電極極耳組Pl的上下兩面包覆且通過超聲波焊接的方式焊接在一起，另一端與頂蓋2通過激光焊接的方式焊接在一起。
[0046]參照圖5，其中采用兩個轉(zhuǎn)接片4分別包覆兩組第二電極極耳組P2的上下兩面且通過超聲波焊接的方式焊接在一起，然后參照圖6，直接與頂蓋2通過激光焊接的方式焊接
在一起。
[0047]如圖4至圖6，完成轉(zhuǎn)接片4與頂蓋2的激光焊接后，全部的第一電極極耳組PI與第二電極極耳組P2向電芯3的主體方向彎折。
[0048]其次說明根據(jù)本實用新型第二方面的電化學(xué)儲能裝置的技術(shù)效果，其中，電化學(xué)儲能裝置以鋰離子電池為例。
[0049]設(shè)計第一電極極片31寬度為65mm,第一電極極片31與第一電極極耳311層數(shù)為80層，第一電極集流體(采用鋁箔)厚度為0.016mm。如采用ー組第一電極極耳組Pl的設(shè)計，第一電極極耳組Pl翻折一次后，極耳區(qū)累計厚度達2.56mm(=80層極耳*0.016mm姆層極耳*2翻折一次)。如果采用本實用新型的極耳設(shè)計方式，將極耳設(shè)計成位置相互錯開的多組第ー電極極耳組Pl與第二電極極耳組P2,則極耳區(qū)累計厚度僅1.28mm(=40層極耳*0.016mm每層極耳*2翻折一次)。極耳錯位設(shè)計節(jié)省的厚度空間可用來加寬極片，即第一電極極片31的寬度可設(shè)計成66.28mm。單體電池寬度可提高1.97% (即(66.28-65)/65*100%)。通過減少單組極耳的數(shù)量，可以選擇更低功率的焊接設(shè)備，可以降低焊接設(shè)備投入成本及生產(chǎn)能耗成本。
【權(quán)利要求】
1.一種電芯(3),包括: 第一電極極片(31)，包括第一電極集流體以及設(shè)置在第一電極集流體的表面上的含有第一電極活性材料的第一電極膜片，第一電極集流體的未設(shè)置有第一電極膜片的部分設(shè)置有第一電極極耳(311)； 第二電極極片(32)，包括第二電極集流體以及設(shè)置在第二電極集流體的表面上的含有第二電極活性材料的第二電極膜片，第二電極集流體的未設(shè)置有第二電極膜片的部分設(shè)置有第二電極極耳(321);以及 隔離膜(33)，位于第一電極極片(3 1)和第二電極極片(32)之間； 其中，第一電極極片(31)、隔離膜(33)和第二電極極片(32)依次卷繞和/或?qū)盈B形成電芯(3)； 其特征在干， 在形成電芯(3)后，多個第一電極極耳(311)重疊組成第一電極極耳組(P1)，多個第二電極極耳(321)重疊組成第二電極極耳組(P2)，且第一電極極耳組(Pl)與第二電極極耳組(P2)中的至少其中之一設(shè)置為至少兩組； 第一電極極耳組(Pl)和第二電極極耳組(P2)中的位于同一側(cè)的所有極耳組之間相互錯位以保證彎折在電芯(3)的該同一側(cè)上后不重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芯(3)，其特征在于，第一電極極耳組(Pl)和第二電極極耳組(P2)均位于電芯(3)的頂側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芯(3)，其特征在于，第一電極極耳組(Pl)和第二電極極耳組(P2)分別位于電芯(3)的側(cè)面。
4.ー種電化學(xué)儲能裝置，包括: 外包裝殼(1)，上部開ロ ； 頂蓋(2)，表面設(shè)置有第一電極引出端子(21)和第二電極引出端子(22)并密封外包裝殼(I)的開ロ ； 電芯(3 )，填充在外包裝殼(I)與頂蓋(2 )所形成的空腔內(nèi)；以及 電解液，注入在外包裝殼(I)與頂蓋(2 )所形成的空腔內(nèi)并浸潰電芯(3 ); 其特征在于，所述電芯(3)為根據(jù)權(quán)利要求ト3中任一項所述的電芯(3)，且電芯(3)的第一電極極耳組(Pl)與第二電極極耳組(P2)彎折后分別與頂蓋(2)上的第一電極引出端子(21)和第二電極引出端子(22)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)儲能裝置，其特征在干，所述電化學(xué)儲能裝置為鋰離子電池或鋰離子超級電容器，第一電極極片(31)為正極極片而第二電極極片(32)為負極極片，或者第一電極極片(31)為負極極片而第二電極極片(32)為正極極片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)儲能裝置，其特征在于，所述電化學(xué)儲能裝置還包括: 轉(zhuǎn)接片(4)，使第一電極極耳組(Pl)與第二電極極耳組(P2)彎折后分別與頂蓋(2)上的第一電極引出端子(21)和第二電極引出端子(22)電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)儲能裝置，其特征在干，分別電連接第一電極極耳組(Pl)與第二電極極耳組(P2)的轉(zhuǎn)接片(4)包覆相應(yīng)第一電極極耳組(Pl)與第二電極極耳組(P2)的上下兩面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)儲能裝置，其特征在于，各轉(zhuǎn)接片(4)包括:轉(zhuǎn)接片上部(41)，將相應(yīng)的極耳組的上面包覆；以及 轉(zhuǎn)接片下部(42)，將相應(yīng)的極耳組的下面包覆。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)儲能裝置，其特征在于，各轉(zhuǎn)接片(4)由同一片材對折形成轉(zhuǎn)接片上部(41)和轉(zhuǎn)接片下部(42)，或者各轉(zhuǎn)接片(4)由上下兩個片材分別形成轉(zhuǎn)接片上部(41)和轉(zhuǎn)接片下部(42)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)儲能裝置，其特征在于，第一電極極耳組(Pl)與第二電極極耳組(P2)中的相同極性的極耳組由同一轉(zhuǎn)接片(4)或不同的轉(zhuǎn)接片(4)進行包覆。
【文檔編號】H01M2/26GK203415648SQ201320567984
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】郭彬彬, 王進龍 申請人:寧德新能源科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司