[发明专利]一种高安全叠片型锂离子电芯结构及其电池和制备方法

说明书

本发明公开了一种高安全叠片型锂离子电芯结构及其电池，所述电池包括：电芯、电解液和壳体；所述电芯包括交替堆叠的并由隔膜分隔的正极极片和负极极片，所述正极极片和/或负极极片具有位于同一侧设置的外延空箔，所述正极极片和/或负极极片中至少一层呈锯齿状分区设计的基础层，其他非基础层的外延空箔在层叠方向上分别与基础层上至少一个分区的锯齿对应并与该锯齿焊接连接。本发明电芯结构进行分区焊接连接，减少了叠片式锂电池焊接接头的厚度，提高了焊接的效果、电芯内部空间利用率和电池能量密度，减少因为电池头部焊接接头过厚刺穿电池外壳引发的安全问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高安全叠片型锂离子电芯结构及其电池和制备方法。

背景技术

科技改变生活，随着电子产品应用多元化改变我们现有的生活方式，生活更加便捷的同时，对电池的续航能力提出更高的要求。锂电池按电池卷芯制作方式主要分为卷绕式和叠片式电池两种，其中由于叠片式电池的结构优势，其能量密度比卷绕式电池高出2％～5％，并且叠片工艺倍率性能更佳，外观形状更多样化，叠片式电池的适用范围较广。但是现有电池的叠片结构，电芯内部极片与外部极耳主要是在电池的头部进行焊接，极片与外部极耳焊接后，焊接接头需要折弯后放入电池的壳体内，壳体内留置焊接接头的空间会造成一定的能量密度损失；此外由于隔膜在电芯的头部是层形堆叠的，上下层之间存在错位的可能性，隔膜隔离正负极的作用是限制电池在过度充电或者温度升高的情况下电流的升高，防止电池短路引起爆炸。此外，电池的焊接处由于厚度较大，特别是厚度大的电池，也会造成一定的安全隐患。

中国专利CN108461811B公开了一种用于卷绕式锂离子电池的极片及电芯，该专利在通过加倍极耳数目的方式，提高了电池功率性能，在极片本体表面全部涂覆有电极材料提高了电池的能量密度；专利CN112117496A公开了一种叠片式电芯的制作方法、叠片式电芯及锂电池，该专利使所有的正极空箔区远离正极片的中心的一端平齐，形成正极耳；层叠并焊接所有的负极空箔区，使所有的负极空箔区远离负极片的中心的一端平齐，形成负极耳，简化了电芯的生产工艺和提高了电池的生产质量。以上专利公开的技术方案，虽然能从结构上提升锂电池的能量密度和生产质量，但是电芯内部因为极片焊接连接电池外部极耳，形成的焊接接头的厚度没有减少，电芯内部的空间利用率仍可以提高，而因为焊接接头过厚而导致的安全问题并没有改善。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，公开了一种高安全叠片型锂离子电芯结构及其电池和制备方法，旨在提高了叠片式锂电池内部的空间利用率，从而提高叠片式锂电池的能量密度。通过对电芯结构分区焊接连接，增加了电芯内部空间利用率，也避免了在电池头部全部正极极片或负极极片与外极耳焊接接头过厚导致电池被刺穿外壳而引发安全问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高安全叠片型锂离子电芯结构，包括交替堆叠的并由隔膜分隔的正极极片和负极极片，所述正极极片和/或负极极片具有位于同一侧设置的外延空箔，所述正极极片和/或负极极片中至少一层为基础层，所述基础层呈锯齿状分区设计，其他非基础层外延空箔在层叠方向上分别与基础层上至少一个分区的锯齿对应并与该锯齿焊接连接。

本发明的上述设计，可以实现使正极极片和/或负极极片非基础层的外延空箔以分区的形式分别与正极极片和/或负极极片基础层上的锯齿进行焊接连接，形成基于分区数量的多个焊接连接点，避免了在电池头部全部正极极片或负极极片全部集中于一个焊接连接位置与外极耳焊接接头，从而因单一焊接连接位置过厚导致电池被刺穿外壳而引发安全问题。电芯结构分区焊接连接，能降低正极极片和负极极片每个焊接位置层数，减小承接焊接点的锯齿的向外延伸长度，从而减小电芯到壳体的距离，避免焊接接头处弯曲，增大了电芯内部空间利用率，提高叠片式锂电池能量密度。

作为进一步的优选方案，所述非基础层的外延空箔的长度随其距离基础层的层间距的增大而增长，能够使非基础层的外延空箔在折叠焊接后具有相同的长度。