一种电芯和软包电池的制作方法

1.本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种电芯和软包电池。


背景技术：

2.锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、电压平台高等优点，目前已经普遍应用于手机等3c数码行业。近年来随着技术的快速发展，快充技术逐渐成为主流。
3.目前提升锂离子电池的充电速度主要有几个方向：
4.1、采用极耳中置、多极耳卷绕、叠片等结构或方式降低电池内阻提升快充；
5.2、采用快充材料，例如尖晶石钛酸锂(li4ti5o12，lto)作为快充负极材料来提升快充；
6.3、采用高压过充的充电方式提升充电截止电压，增大充电截止电流等。
7.然而，多极耳电池在电池安全方面有缺陷，主要体现在无法避免裁切毛刺、无法保护裁切毛刺，无法保护料区和箔材交界处的毛刺等方面，其次，多极耳电池还存在能量密度低的问题，主要原因有以下几点：
8.1、为了防止毛刺刺穿隔膜，现有的多极耳电池一般采用厚度较厚的隔膜，从而能够提高多极耳电池的安全性能，然而，这样设计，也导致了隔膜厚度过大，降低了电池的能量密度；
9.2、现有的多极耳电池，一般是以隔膜收尾，以隔膜收尾时，为了提高安全性能，隔膜一般比极片多两层；
10.3、现有的多极耳电池，其正极片和负极片均采用连续涂布的方式，在卷绕后，存在部分料区被浪费的现象。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种电芯，以解决多极耳电池其安全性能差以及能量密度低的问题。
12.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种电芯，所述电芯由正极片、隔膜以及负极片层叠并从卷绕首端开始朝着同一方向逐层卷绕而成；
13.正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层以及第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层以及所述第二正极活性物质层分别设置在所述正极集流体的正反两面；其中，所述正极片上设置有4个保护胶，4个所述保护胶分别设置在所述第一正极活性物质层的两端以及所述第二正极活性物质层的两端，且所述保护胶沿着所述正极片的宽度方向延伸。
14.进一步地，所述正极集流体为铝箔，且所述电芯以铝箔收尾。
15.进一步地，所述负极片包括负极集流体、第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，所述第一负极活性物质层的长度大于所述第二负极活性物质层的长度，其中，所述第一负极活性物质层采用间隙涂布或连续涂布的方式形成，所述第二负极活性物质层采用间
隙涂布方式形成。
16.进一步地，所述第一负极活性物质层的一端和所述第二负极活性物质层的一端对齐设置，所述第一负极活性物质层的另一端和所述第二负极活性物质层的另一端错开设置。
17.进一步地，所述第一正极活性物质层的长度小于所述第二正极活性物质层的长度，所述第一正极活性物质层采用间隙涂布方式形成，所述第二正极活性物质层采用间隙涂布或连续涂布的方式形成。
18.进一步地，所述第一正极活性物质层的一端和所述第二正极活性物质层的一端对齐设置，所述第一正极活性物质层的另一端和所述第二正极活性物质层的另一端错开设置。
19.进一步地，所述正极片上设置有多个正极耳，且多个所述正极耳沿所述正极片的长度方向依次排布。
20.进一步地，所述正极集流体的正反两面分别涂覆有第一安全涂层和第二安全涂层，所述第一安全涂层位于所述第一正极活性物质层和所述正极耳之间，所述第二安全涂层位于所述第二正极活性物质层和所述正极耳之间。
21.进一步地，所述负极片上设置有多个负极耳，且多个所述负极耳沿所述负极片的长度方向依次排布。
22.本实用新型还提供了一种软包电池，包括上述所述的电芯。
23.本实用新型的有益效果在于：
24.（1）本实用新型提供的一种电芯，所述电芯由正极片、隔膜以及负极片层叠并从卷绕首端开始朝着同一方向逐层卷绕而成；正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层以及第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层以及所述第二正极活性物质层分别设置在所述正极集流体的正反两面；其中，所述正极片上设置有4个保护胶，4个所述保护胶分别设置在第一正极活性物质层的两端以及所述第二正极活性物质层的两端，且所述保护胶沿着所述正极片的宽度方向延伸。本实用新型中的正极片设置有4道保护胶，4道保护胶分别贴合在第一正极活性物质层的两端以及第二正极活性物质层的两端，可以有效地将裁切形成的毛刺包饶住，从而避免由于裁切形成的毛刺刺穿隔膜的风险，减少电池的安全隐患，进而可采用厚度较薄的隔膜，从而可提升电池的能量密度。
25.（2）本实用新型提供的一种电芯，负极片包括负极集流体、第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，所述第一负极活性物质层的长度大于所述第二负极活性物质层的长度，其中，所述第一负极活性物质层采用间隙涂布或连续涂布的方式形成，所述第二负极活性物质层采用间隙涂布方式形成。即，本技术中的负极片在其短料面采用间隙涂布的方式涂覆负极活性物质以形成第二负极活性物质层，同理，正极片也在其短料面采用间隙涂布的方式涂覆正极活性物质以形成第一正极活性物质层，这样设计，在裁切正极片/负极片时，切刀可从未涂布有正极活性物质/负极活性物质的空箔区进行裁切，进而能够减少毛刺产生的几率，同时，也能够延长切刀的使用寿命，降低生产成本。
26.（3）本实用新型提供的一种电芯，分别位于负极集流体正反两面的第一负极活性物质层和第二负极活性物质层其一端对齐设置，另一端错开设置；分别位于正极集流体正反两面的第一正极活性物质层和第二正极活性物质层一端对齐设置，另一端错开设置。这
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
51.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
52.以下结合附图1~18对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
53.锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、电压平台高等优点，目前已经普遍应用于手机等3c数码行业。近年来随着技术的快速发展，快充技术逐渐成为主流。发明人发现，现有的软包电池为了提升电池的能量密度以及为了减少生产工序，在正极片上仅贴设一道胶带，然而这样设置，势必无法保护裁切端的毛刺或料区与箔材交界处的毛刺，存在毛刺扎破隔膜的风险，对此，有人提出了增大隔膜厚度来规避该问题的方案，发明人经过分析后发现，虽然该方法可行，能够在一定程度上降低隔膜被刺穿的风险，但电池能量密度损失较大。
54.基于此，参见图13所示，本实用新型提供了一种电芯，电芯由正极片1、隔膜2以及负极片3层叠并从卷绕首端开始朝着同一方向逐层卷绕而成；正极片1包括正极集流体11、第一正极活性物质层12以及第二正极活性物质层13，第一正极活性物质层12以及第二正极活性物质层13分别设置在正极集流体11的正反两面；其中，正极片1上设置有4个保护胶4，4个保护胶4分别设置在第一正极活性物质层12的两端以及第二正极活性物质层13的两端，且保护胶4沿着正极片的宽度方向w延伸。值得一提地是，常规电池一般是以隔膜2收尾，而隔膜2与热熔胶7粘接效果差，从而导致电芯和铝塑膜的连接牢固性较差，最终直接影响到了软包电池的抗跌落性能。本实用新型实施例中的电芯与常规电池不相同的是，本实施例中的电芯以铝箔收尾，铝箔与热熔胶7的粘接效果好，能够提高电芯和铝塑膜的连接强度，从而改善软包电池的跌落性能。
55.软包电池采用连续涂布的方式，由于卷绕结构的限制，将有一部分涂覆有活性物质的料区无法被实用到，基于此，本实用新型提出了一种改进方式，即，负极片3包括负极集流体31、第一负极活性物质层32和第二负极活性物质层33，第一负极活性物质层32的长度大于第二负极活性物质层的长度，其中，第一负极活性物质层32采用间隙涂布或连续涂布的方式形成，第二负极活性物质层33采用间隙涂布方式形成。同样地，第一正极活性物质层12的长度小于第二正极活性物质层13的长度，第一正极活性物质层12采用间隙涂布方式形成，第二正极活性物质层13采用间隙涂布或连续涂布的方式形成。这样设计，在裁切正极片1/负极片3时，切刀可从未涂布有正极活性物质/负极活性物质的空箔区进行裁切，进而能够减少毛刺产生的几率，同时，也能够延长切刀的使用寿命，降低生产成本。
56.在另一实施方式中，为了使得负极活性物质和箔材之间的粘接效果更好，从而改善负极片掉料的现象，在负极集流体31的表面设置有涂炭层34，在负极集流体31一表面的
涂炭层34位于第一负极活性物质层32与负极集流体31之间，在负极集流体31另一表面的涂炭层34位于第二负极活性物质层33与负极集流体31之间。这样设计，能够使得第一负极活性物质层32与负极集流体31的粘接效果更好，同样地，在第二负极活性物质层33和负极集流体31之间增设涂炭层34，也能够使得第二负极活性物质层33与负极集流体31的粘接效果更好，从而改善负极片掉料的现象，进而能够提高电池的抗跌落性能。需要说明的是，对于抗跌落性能要求高的电池，可增设涂炭层34，对于抗跌落性能要求不高的电池，可以不设置涂炭层34。
57.更为具体地，涂炭层34的设置方式有两种，具体如下：
58.一、采用间隙涂布时，参见图17所示，位于负极集流体31上表面的涂炭层34的长度小于第一负极活性物质层32的长度，且第一负极活性物质层32完全覆盖该涂炭层34；位于负极集流体31下表面的涂炭层34的长度小于第二负极活性物质层33的长度，且第二负极活性物质层33完全覆盖该涂炭层34；这样设计，能够防止涂炭层34超出第一负极活性物质层32或防止涂炭层34超出第二负极活性物质层33，在后期检测识别时，能够避免识别出三种颜色（负极集流体31、涂炭层34以及负极活性物质层），进而避免出现识别错乱的问题。
59.二、采用连续涂布时，参见图18所示，负极集流体31的表面完全覆盖有涂炭层34，然后再在涂炭层34表面涂覆负极活性物质，以形成第一负极活性物质层32以及第二负极活性物质层33。
60.参见图7和图10所示，第一负极活性物质层32的一端和第二负极活性物质层33的一端对齐设置，第一负极活性物质层32的另一端和第二负极活性物质层33的另一端错开设置；同样地，第一正极活性物质层12的一端和第二正极活性物质层13的一端对齐设置，第一正极活性物质层12的另一端和第二正极活性物质层13的另一端错开设置。即，在本实施例中，分别位于负极集流体31正反两面的第一负极活性物质层32和第二负极活性物质层33其一端对齐设置，另一端错开设置；分别位于正极集流体11正反两面的第一正极活性物质层12和第二正极活性物质层13一端对齐设置，另一端错开设置。这样设计，使得在卷绕形成电芯时，无任何活性物质涂料的浪费，提升了电池的能量密度。
61.在本实施例中，正极片1上设置有多个正极耳5，且正极耳5沿正极片的长度方向l依次排布。负极片3上设置有多个负极耳6，且负极耳6沿负极片3的长度方向依次排布。更为具体地，正极耳5的数量优选为20~40个，负极耳6的数量优选为20~40个，当然，正极耳5和负极耳6的设置数量也可以大于40个，或小于20个，具体设置数量需要根据实际生产需要来设置，需要说明的是，本实施例中可以是正极耳5的数量等于负极耳6的数量，也可以是正极耳5的数量不等于负极耳6的数量，本领域技术人员可根据实际生产需求来设置。
62.在本实施例中，正极集流体11的正反两面分别涂覆有第一安全涂层14和第二安全涂层15，第一安全涂层14位于第一正极活性物质层12和正极耳5之间，第二安全涂层15位于第二正极活性物质层13和正极耳5之间。在本实施例中，第一安全涂层14和第二安全涂层15均为陶瓷涂层，在正极集流体11靠近正极耳5的这一侧涂覆有陶瓷涂层，在模切时，沿着安全涂层模切出多个极耳，能够避免模切边缘产生毛刺，有利于在模切或激光切时减少铝屑以及毛刺的产生，还能有助于延长模具的使用寿命。
63.为了进一步说明，本实用新型还提供了一种软包电池的生产工艺，具体包括以下步骤：
64.步骤1：在正极集流体11的上下两个表面采用间隙涂布的方式涂覆正极活性物质以形成正极活性物质层，在负极集流体31的上下两个表面同样采用间隙涂布的方式涂覆负极活性物质以形成负极活性物质层；
65.步骤2：将步骤1中制得的正极片1以及负极片3进行辊压处理，将正极片1以及负极片3压实到设定的厚度；
66.步骤3：分别采用错位模切的方式模切正极片1和负极片3，对正极片1和负极片3进行分别，以得到a正极片、b正极片、a负极片和b负极片；
67.步骤4：a正极片搭配a负极片，采用常规卷绕方式卷绕制成a卷芯；b正极片搭配b负极片，采用卷绕反卷方式制成b卷芯；其中，a卷芯为正常设计，b卷芯为反极耳设计；
68.步骤5：a卷芯和b卷芯均采用热熔胶7来覆盖其收尾处；
69.步骤6：a卷芯正常入壳封装，b卷芯旋转180
°
入壳封装，得到无差别的a软包电池以及b软包电池；
70.1. 步骤7：经过烘烤、注液、化成、二封、折边等工序完成电池的制作。
71.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
72.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

技术特征：
1.一种电芯，其特征在于：所述电芯由正极片(1)、隔膜(2)以及负极片(3)层叠并从卷绕首端开始朝着同一方向逐层卷绕而成；正极片(1)包括正极集流体(11)、第一正极活性物质层(12)以及第二正极活性物质层(13)，所述第一正极活性物质层(12)以及所述第二正极活性物质层(13)分别设置在所述正极集流体(11)的正反两面；其中，所述正极片(1)上设置有4个保护胶(4)，4个所述保护胶(4)分别设置在所述第一正极活性物质层(12)的两端以及所述第二正极活性物质层(13)的两端，且所述保护胶(4)沿着所述正极片(1)的宽度方向延伸。2.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于：所述正极集流体(11)为铝箔，且所述电芯以铝箔收尾。3.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于：所述负极片(3)包括负极集流体(31)、第一负极活性物质层(32)和第二负极活性物质层(33)，所述第一负极活性物质层(32)的长度大于所述第二负极活性物质层(33)的长度，其中，所述第一负极活性物质层(32)采用间隙涂布或连续涂布的方式形成，所述第二负极活性物质层(33)采用间隙涂布方式形成。4.如权利要求3所述的一种电芯，其特征在于：所述第一负极活性物质层(32)的一端和所述第二负极活性物质层(33)的一端对齐设置，所述第一负极活性物质层(32)的另一端和所述第二负极活性物质层(33)的另一端错开设置。5.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于：所述第一正极活性物质层(12)的长度小于所述第二正极活性物质层(13)的长度，所述第一正极活性物质层(12)采用间隙涂布方式形成，所述第二正极活性物质层(13)采用间隙涂布或连续涂布的方式形成。6.如权利要求5所述的一种电芯，其特征在于：所述第一正极活性物质层(12)的一端和所述第二正极活性物质层(13)的一端对齐设置，所述第一正极活性物质层(12)的另一端和所述第二正极活性物质层(13)的另一端错开设置。7.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于：所述正极片(1)上设置有多个正极耳(5)，且多个所述正极耳(5)沿所述正极片(1)的长度方向依次排布。8.如权利要求7所述的一种电芯，其特征在于：所述正极集流体(11)的正反两面分别涂覆有第一安全涂层(14)和第二安全涂层(15)，所述第一安全涂层(14)位于所述第一正极活性物质层(12)和所述正极耳(5)之间，所述第二安全涂层(15)位于所述第二正极活性物质层(13)和所述正极耳(5)之间。9.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于：所述负极片(3)上设置有多个负极耳(6)，且多个所述负极耳(6)沿所述负极片(3)的长度方向依次排布。10.一种软包电池，其特征在于：包括权利要求1～9任意一项所述的电芯。

技术总结
本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种电芯和软包电池，电芯由正极片、隔膜以及负极片卷绕而成；正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层以及第二正极活性物质层，其中，正极片上设置有4个保护胶，4个保护胶分别设置在第一正极活性物质层的两端以及第二正极活性物质层的两端，且保护胶沿着正极片的宽度方向延伸，可以有效地将裁切形成的毛刺包饶住，从而避免由于裁切形成的毛刺刺穿隔膜的风险，减少电池的安全隐患，进而可采用厚度较薄的隔膜，从而可提升电池的能量密度，其次，本实用新型中的电芯以铝箔收尾，从而使得可利用热熔胶来有效地固定铝箔和铝塑膜，进而改善电池的跌落性能。的跌落性能。的跌落性能。


技术研发人员：赵彦孛 胡蝶 刘艺琳 杜晨树 李伟
受保护的技术使用者：东莞维科电池有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/8/26