一种电芯及高电压锂电池制造技术

本发明专利技术提出的一种电芯及高电压锂电池，该电芯包括复合极片；所述复合极片包括依次层叠设置的第一正极材料、第一集流体和第一负极材料。本申请还提供一种高电压锂电池。通过设置复合极片将正极片与负极片串联起来达到提升电芯电压的目的，无需对正极材料进行掺杂改性，提高了电芯的稳定性，同时也节省了电芯组装的辅材费用和人工成本；而且还可以通过减少或者增加复合极片的数量来调节卷绕型电芯的电压；由于复合极片、正极片和负极片均不带电，有效地避免了组装过程中将正负极接反短路或者安装不到位的风险。通过将电芯设置为卷绕型或者层叠型，使得电芯可以适应更多的应用场合，实用性高。本发明专利技术结构简单，安装方便，灵活性高。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯及高电压锂电池
本专利技术涉及锂电池设计
，特别是涉及一种电芯及高电压锂电池。
技术介绍
相较于其他电池，锂电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小和循环寿命长等特点，因此，锂电池广泛应用于高端动力产品、储能、3C消费等领域。锂电池主要由正极、负极、第一隔膜、电解液和外包装体等五大部分组成，而锂电池的输出电压主要取决于正极材料和负极材料。一般地，锂离子电池的正极材料主要有：磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等，负极材料主要有：石墨、钛酸锂、硬碳、硅碳复合材料等。这些正负极材料搭配制造出来的锂电池存在单体电芯电压低、功率小的缺点。为提高锂电池的电压和功率，通常对正极材料掺杂改性来提高单体电芯的电压平台或者将多个单体电芯串并联组装成电池组从而提升锂电池的电压平台和功率。然而，通过对正极材料掺杂改性来提高单体电芯的电压，对锂电池电压的提升有限，掺杂改性后的正极材料稳定性差，而且价格昂贵；通过多个单体电芯串并联组装成电池组来提升锂电池电压功率，会增加额外的连接片，以及辅料费用和人工成本，同时对串并联的单体电芯一致性要求高，而且在组装过程中存在正负极接反或者连接片安装不到位的风险。
技术实现思路
基于此，本专利技术实施例提供一种电芯及高电压锂电池，旨在解决通过对正极材料掺杂改性来提高单体电芯的电压，对锂电池电压的提升有限，掺杂改性后的正极材料稳定性差，而且价格昂贵；通过多个单体电芯串并联组装成电池组来提升锂电池电压功率，会增加额外的连接片，以及辅料费用和人工成本，同时对串并联的单体电芯一致性要求高，而且在组装过程中存在正负极接反或者连接片安装不到位的风险的问题。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种电芯，包括复合极片；所述复合极片包括依次层叠设置的第一正极材料、第一集流体和第一负极材料。进一步地，所述电芯还包括分别设置在所述复合极片两侧的第一正极片和第一负极片；所述第一正极片远离所述复合极片的一侧、所述第一正极片与所述复合极片之间、所述第一负极片与所述复合极片之间、以及所述第一负极片远离所述复合极片的一侧均设置有第一隔膜；所述第一正极片、所述复合极片和所述第一负极片依次层叠后可卷绕成型为圆筒状电芯。进一步地，所述第一负极片与所述第一正极材料相贴近形成第一电芯单元；所述第一正极片与所述第一负极材料相贴近形成第二电芯单元；所述第一电芯单元与所述第二电芯单元串联设置。进一步地，所述第一正极片包括第二正极材料、第三正极材料、第二集流体和正极极耳导流条；所述第二集流体的一端与所述第二正极材料连接，另一端与所述第三正极材料连接；所述第二正极材料与所述第三正极材料之间设置有第一间隙；所述正极极耳导流条设置在所述第二集流体与所述第一间隙相交区域的侧面。进一步地，所述第一负极片包括第二负极材料、第三负极材料、第三集流体和负极极耳导流条；所述第三集流体的一端与所述第二负极材料连接，另一端与所述第三负极材料连接；所述第二负极材料与所述第三负极材料之间设置有第二间隙；所述负极极耳导流条设置在所述第三集流体与所述第二间隙相交区域的侧面。在本申请中，所述第一正极片和所述第一负极片上分别设置的所述第一间隙和所述第二间隙可以为极耳导流条预留安装空间，以便于引导电流。进一步地，所述电芯还包括可呈Z形折叠的第二隔膜；所述第二隔膜的一侧依次交替设置有多个第二正极片和多个第二负极片，另一侧与多个所述复合极片相贴合；相邻的所述第二正极片与所述第二负极片之间形成第三间隙；相邻两个所述复合极片之间形成第四间隙；所述第三间隙与所述第四间隙交替设置在所述第二隔膜的两侧；所述第三间隙的宽度与所述第四间隙的宽度相等；任意相邻的所述第二正极片与所述第二负极片之间形成的第三间隙的宽度均相等；任意相邻两个所述复合极片之间形成的第四间隙的宽度均相等。进一步地，当所述第二隔膜呈Z形折叠后，所述第二正极片与所述第一负极材料相贴近形成第三电芯单元；所述第二负极片与所述第一正极材料相贴近形成第四电芯单元；所述第三电芯单元与所述第四电芯单元串联设置。进一步地，所述第二正极片包括第四正极材料和第四集流体；所述第四集流体的一端设置在所述第四正极材料的内部，另一端伸出所述第四正极材料的一侧；所述第四正极材料与所述第一负极材料相贴近。进一步地，所述第二负极片包括第四负极材料和第五集流体；所述第五集流体的一端设置在所述第四负极材料的内部，另一端伸出所述第四负极材料的一侧；所述第四负极材料与所述第一正极材料相贴近。一种高电压锂电池，包括壳体、以及设置在所述壳体内的电芯；所述电芯为卷绕型电芯或者层叠型电芯；所述壳体为圆柱钢壳、圆柱铝壳、方形铝壳、方形钢壳、铝塑膜、塑料壳中的任一种。在本申请中，当所述电芯为卷绕型电芯时，所述壳体为圆柱铝壳；此时，所述壳体的正极极耳与所述正极极耳导流条连接；所述壳体的负极极耳与所述负极极耳导流条连接；所述正极极耳与所述负极极耳分别在所述壳体的两端。当所述电芯为层叠型电芯时，所述壳体为方形铝壳；此时，所述壳体的正极极耳与所述第四集流体连接；所述壳体的负极极耳与所述第五集流体连接；所述正极极耳与所述负极极耳可以在所述壳体的同一端或者分别在所述壳体的两端。在本申请中，所述正极极耳和所述负极极耳为单极耳、多极耳或者全极耳中的任一种。本专利技术提出的一种电芯及高电压锂电池，通过将电芯设置为卷绕型或者层叠型，使得电芯可以适应更多的应用场合，实用性高。通过设置复合极片将正极片与负极片串联起来达到提升电芯电压的目的，无需对正极材料进行掺杂改性，提高了电芯的稳定性，同时也节省了电芯组装的辅材费用和人工成本；而且还可以通过减少或者增加复合极片的数量来调节卷绕型电芯的电压；由于复合极片、正极片和负极片均不带电，有效地避免了组装过程中将正负极接反短路或者安装不到位的风险。通过设置多个层叠型电芯并联来达到增加电池容量的目的，可以通过减少或者增加并联的层叠型电芯的数量来调节电池的容量。本专利技术结构简单，安装方便，灵活性高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所述复合极片的剖视图电芯的横截面示意图；图2为本专利技术实施例1所述电芯剖面视图；图3为图2卷绕成型后的结构示意图；图4为图1中第一正极片的立体结构示意图；图5为图4的剖视图；图6为图1中第一负极片的立体结构示意图；图7为图6剖视图；图8为本专利技术实施例2所述电芯的完全展开示意图；图9为图8中的第二隔膜呈Z形折叠后的局部展开示意图；图10为图9的局部剖视图；图11为图8中第二正极片的剖视图；图12为图8中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电芯，其特征在于，所述电芯包括复合极片；所述复合极片包括依次层叠设置的第一正极材料、第一集流体和第一负极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种电芯，其特征在于，所述电芯包括复合极片；所述复合极片包括依次层叠设置的第一正极材料、第一集流体和第一负极材料。


2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括分别设置在所述复合极片两侧的第一正极片和第一负极片；所述第一正极片远离所述复合极片的一侧、所述第一正极片与所述复合极片之间、所述第一负极片与所述复合极片之间、以及所述第一负极片远离所述复合极片的一侧均设置有第一隔膜；所述第一正极片、所述复合极片和所述第一负极片依次层叠后可卷绕成型为圆筒状电芯。


3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一负极片与所述第一正极材料相贴近形成第一电芯单元；所述第一正极片与所述第一负极材料相贴近形成第二电芯单元；所述第一电芯单元与所述第二电芯单元串联设置。


4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一正极片包括第二正极材料、第三正极材料、第二集流体和正极极耳导流条；所述第二集流体的一端与所述第二正极材料连接，另一端与所述第三正极材料连接；所述第二正极材料与所述第三正极材料之间设置有第一间隙；所述正极极耳导流条设置在所述第二集流体与所述第一间隙相交区域的侧面。


5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一负极片包括第二负极材料、第三负极材料、第三集流体和负极极耳导流条；所述第三集流体的一端与所述第二负极材料连接，另一端与所述第三负极材料连接；所述第二负极材料与所述第三负极材料之间设置有第二间隙；所述负极极耳导流条设置在所述第三集流体与所述第二间隙相交区域的侧面。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国龙，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44