电芯结构及其制作方法、电池与流程

本发明涉及锂电池，尤其涉及一种电芯结构及其制作方法、电池。

背景技术：

1、近年来，锂离子电池的应用不断深入，主要为便携式电子产品和新能源汽车提供能源支持，如手机、笔记本电脑等。加之新能源汽车行业的兴起，市场对其能量密度和循环寿命等性能提出了更高的需求。

2、其中，无论是叠片还是卷绕形式的锂离子电池，极片一般采用双面涂布的形式，这样有利于提高涂布效率，同时便于后续极片辊压等工序的连续进行。但是，现有的锂离子电池由于第一片和最后一片极片的外侧电极没有与之匹配的电极进行反应，这就造成了电极材料和制造成本的浪费，更严重的是，这一侧的非活性电极增加了电池的无效厚度和质量，会导致电池的能量密度的下降。对此，目前已经提出的解决方案有如将涉及的极片制成单面极片，即单面涂布的形式，但是辊压过程中由于箔材两侧应力不均匀，会产生严重的卷曲现象，影响后续工步。又如相关技术中还通过在单面极片另一侧涂覆轻质材料、高分子材料等起到均衡辊压应力的效果，但是仍然存在箔材两侧材料的延展性不一致从而导致极片卷曲现象。

3、因此，有必要提供一种新的技术方案以解决现有锂离子电池的能量密度较低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种电芯结构及其制作方法、电池，用以解决现有技术中锂离子电池由于第一片极片和最后一片极片的外侧电极均为非活性电极而使电池的能量密度下降的缺陷，以满足市场对锂离子电池的高能量密度的需求。

2、本发明提供一种电芯结构，包括交替层叠的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片的极性相反，所述电芯结构还包括：

3、第三极片，所述第三极片位于所述交替层叠的第一极片和第二极片的至少一侧；

4、其中，所述第三极片包括箔材和位于所述箔材两侧的第一活性材料层和第二活性材料层，所述箔材上设有至少一个在厚度方向上贯穿所述箔材的孔隙，锂离子通过所述孔隙在所述第一活性材料层和所述第二活性材料层之间自由移动。

5、根据本发明提供的一种电芯结构，所述第三极片的极性与所述第一极片和所述第二极片中靠近所述第三极片的一者的极性相反，且与所述第一极片和所述第二极片中的另一者的极性相同。

6、根据本发明提供的一种电芯结构，所述第一极片包括第一极性活性材料层，所述第二极片包括第二极性活性材料层，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的厚度均小于所述第一极性活性材料层的厚度，且所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的厚度均小于所述第二极性活性材料层的厚度。

7、根据本发明提供的一种电芯结构，所述第一活性材料层的厚度和所述第二活性材料层的厚度相同。

8、根据本发明提供的一种电芯结构，所述第一活性材料层的厚度为所述第一极性活性材料层或所述第二极性活性材料层的厚度的30％-80％，所述第二活性材料层的厚度为所述第一极性活性材料层或所述第二极性活性材料层的厚度的30％-80％。

9、根据本发明提供的一种电芯结构，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的材料相同，所述孔隙中填充有所述第一活性材料层和所述第二活性材料层中的至少一者。

10、根据本发明提供的一种电芯结构，所述孔隙的孔径的范围为10微米-1000微米，所述孔隙在所述箔材上的占比率为10％-90％。

11、根据本发明提供的一种电芯结构，所述电芯结构包括两个所述第三极片，两个所述第三极片相对设置，且所述交替层叠的第一极片和第二极片位于两个所述第三极片之间。

12、本发明还提供一种电芯结构的制作方法，包括以下步骤：

13、提供多个第一极片、多个第二极片以及至少一个箔材，所述箔材上设有至少一个在厚度方向上贯穿所述箔材的孔隙；

14、制作活性浆料，并将所述活性浆料制作在所述箔材的相对两个表面上，以在所述箔材两侧形成第一活性材料层和第二活性材料层，所述箔材、所述第一活性材料层和所述第二活性材料层形成第三极片；

15、将所述第一极片、所述第二极片以及所述第三极片进行叠片形成电芯结构，其中，所述第三极片位于第一层和/或最后一层。

16、本发明还提供一种电池，包括壳体和如上所述的电芯结构，所述电芯结构设置于所述壳体内。

17、本发明提供的电芯结构其制作方法、电池，通过将电芯结构中第一片极片和最后一片极片中的至少一者的箔材上设置厚度方向上贯穿箔材的孔隙，锂离子可以通过所述孔隙在所述箔材两侧的第一活性材料层和第二活性材料层之间自由移动，使得电芯结构的第一片极片和最后一片极片中的至少一者的箔材两侧均为活性电极，相较于传统电芯结构的第一片极片和最后一片极片的外侧均为非活性电极，本发明可以减少电芯结构中非活性电极的占比，从而提高电池的能量密度。

技术特征：

1.一种电芯结构，包括交替层叠的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片的极性相反，其特征在于，所述电芯结构还包括：

2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述第三极片的极性与所述第一极片和所述第二极片中靠近所述第三极片的一者的极性相反，且与所述第一极片和所述第二极片中的另一者的极性相同。

3.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片包括第一极性活性材料层，所述第二极片包括第二极性活性材料层，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的厚度均小于所述第一极性活性材料层的厚度，且所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的厚度均小于所述第二极性活性材料层的厚度。

4.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于，所述第一活性材料层的厚度和所述第二活性材料层的厚度相同。

5.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，所述第一活性材料层的厚度为所述第一极性活性材料层或所述第二极性活性材料层的厚度的30％-80％，所述第二活性材料层的厚度为所述第一极性活性材料层或所述第二极性活性材料层的厚度的30％-80％。

6.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的材料相同，所述孔隙中填充有所述第一活性材料层和所述第二活性材料层中的至少一者。

7.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述孔隙的孔径的范围为10微米-1000微米，所述孔隙在所述箔材上的占比率为10％-90％。

8.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述电芯结构包括两个所述第三极片，两个所述第三极片相对设置，且所述交替层叠的第一极片和第二极片位于两个所述第三极片之间。

9.一种电芯结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种电池，其特征在于，包括壳体和如权利要求1至8任一项所述的电芯结构，所述电芯结构设置于所述壳体内。

技术总结
本发明提供一种电芯结构及其制作方法、电池，属于锂电池技术领域。该电芯结构包括交替层叠的第一极片和第二极片，还包括位于交替层叠的第一极片和第二极片的至少一侧的第三极片。第三极片包括箔材和位于箔材两侧的第一活性材料层和第二活性材料层，箔材上设有至少一个在厚度方向上贯穿箔材的孔隙，锂离子通过孔隙在第一活性材料层和第二活性材料层之间自由移动，使得第三极片两侧均为活性电极，减少了电芯结构中非活性电极的占比，从而提高电池的能量密度。

技术研发人员：赵珮竹,杨嫚,王博,屈亚利,王仁念,常增花,杨容,王建涛
受保护的技术使用者：国联汽车动力电池研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15