電化學(xué)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電化學(xué)裝置，其包括階梯式疊置的多個單體電芯，所述多個單體電芯的同性極耳電性連接在一起。與采用單純的單個卷繞式電芯相比或采用單純的單個疊片式電芯相比，本發(fā)明的階梯式疊置多個單體電芯可更靈活地適應(yīng)采用所述電化學(xué)裝置的電子設(shè)備內(nèi)部不規(guī)則空間，提高了電化學(xué)裝置供電子設(shè)備使用的性能，使得電子設(shè)備內(nèi)的空間更充分得到利用，制備過程更簡單靈活且效率高。
【專利說明】電化學(xué)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲能器件領(lǐng)域，尤其涉及一種電化學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池主要運(yùn)用于手機(jī)、筆記本電腦和數(shù)碼相機(jī)等移動設(shè)備，其體積小巧的特點日益突出，這就對鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。
[0003]但是目前鋰電池依靠材料改進(jìn)提高能量密度的難度越來越大，通過更加有效地利用空間實現(xiàn)能量提升就顯得尤為重要。目前移動設(shè)備留給電池的放置空間幾乎都不是規(guī)則的長方體，其他電子元器件的排布經(jīng)常呈現(xiàn)出階梯狀不規(guī)則排布，規(guī)則的單個方形鋰離子電池會造成設(shè)備的內(nèi)部空間有一定的閑置浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電化學(xué)裝置，其能靈活地適應(yīng)采用所述電化學(xué)裝置的電子設(shè)備內(nèi)部不規(guī)則空間，以使得電子設(shè)備內(nèi)的空間更充分得到利用，從而提高了電化學(xué)裝置供電子設(shè)備使用的性能。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種電化學(xué)裝置，其能使得制備過程更簡單靈活且效率高。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)裝置，其中所述電化學(xué)裝置包括階梯式疊置的多個單體電芯，所述多個單體電芯的同性極耳電性連接在一起。
[0007]與采用單純的單個卷繞式電芯相比或采用單純的單個疊片式電芯相比，本發(fā)明的階梯式疊置的多個單體電芯可更靈活地適應(yīng)采用所述電化學(xué)裝置的電子設(shè)備內(nèi)部不規(guī)則空間，使得電子設(shè)備內(nèi)的空間更充分得到利用，提高了電化學(xué)裝置供電子設(shè)備使用的性能，制備過程更簡單靈活且效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖6為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖7為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖8為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖9為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖10為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖11為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖12為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖，為了清楚起見示出了下方的兩個單體電芯的部分輪廓；
[0020]圖13為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖14為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖15為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖16為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖17為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖18為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖19為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖20為圖19的圓圈部分的放大圖；
[0028]圖21為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電化學(xué)裝置的多個單體電芯的結(jié)構(gòu)示意圖，其中為了清楚起見，左側(cè)的絕緣粘接劑條以網(wǎng)格填充線示出；以及
[0029]圖22為圖21的圓圈部分的放大圖。
[0030]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0031]I單體電芯2極耳3絕緣粘接劑條W寬度方向L長度方向【具體實施方式】
[0032]下面參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)裝置。在以下說明中，單體電芯I的長度和寬度可參照圖中的長度方向標(biāo)識L和寬度方向標(biāo)識W來定義。
[0033]參照圖1至圖22所示，根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)裝置包括階梯式疊置的多個單體電芯1，所述多個單體電芯I的同性極耳2電性連接在一起。本發(fā)明的階梯式疊置且并聯(lián)連接的多個單體電芯可更靈活地適應(yīng)采用所述電化學(xué)裝置的電子設(shè)備內(nèi)部不規(guī)則空間，使得電子設(shè)備內(nèi)的空間更充分得到利用，提高了電化學(xué)裝置供電子設(shè)備使用的性能(例如電化學(xué)裝置為電池時的能量密度)，制備過程更簡單靈活且效率高。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1至圖6，所述多個單體電芯I均為疊片式電芯。
[0035]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖7至圖14、圖19以及圖21，所述多個單體電芯I均為卷繞式電芯。采用單一的卷繞式電芯，可使得所述電化學(xué)裝置的制造過程簡單，工業(yè)生產(chǎn)效率高。在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖15至圖18，所述多個單體電芯I中的一部分為疊片式電芯而另一部分為卷繞式電芯。具體地，在圖15中，下面的單體電芯I為卷繞式電芯，而上面的單體電芯I為疊片式電芯；在圖16中，下面的單體電芯I為疊片式電芯，而上面的單體電芯I為卷繞式電芯；在圖17中，頂部和底部的單體電芯I為卷繞式電芯，而中間的單體電芯I為疊片式電芯；在圖18中，頂部和底部的單體電芯I為疊片式電芯，而中間的單體電芯I為卷繞式電芯。
[0036]相對于均由單一的卷繞式電芯或均由單一的疊片式電芯組成的電化學(xué)裝置來說，采用疊片式電芯和卷繞式電芯的組合可使電化學(xué)裝置不僅可以更好地適應(yīng)電子設(shè)備的內(nèi)部不規(guī)則空間而且還具有如下效果:(I)卷繞式電芯的制備工藝比較成熟，成本較低，而疊片式電芯的制備較繁瑣，成本較高，因此，針對電子設(shè)備留給電芯部分的空間是不規(guī)則的情況，對于空間中深度比較大的部分，電化學(xué)裝置的電芯中的一部分采用卷繞式電芯，可以減少工序，降低成本；(2)由于對于疊片式電芯來說，極片可以被切割為任意小，因此可以得到面積比較小的單個電芯，而對于卷繞式電芯來說較困難，因此，針對電子設(shè)備留給電芯部分的空間是不規(guī)則的情況，對于空間中深度較淺、面積較小的部分，可在電化學(xué)裝置的電芯中的相應(yīng)部分采用疊片式電芯，從而可以更好地利用并適應(yīng)這部分深度較淺、面積較小的空間，從而能夠更適用于各種小空間高能量密度的要求；(3)疊片式電芯在電解液中的浸潤性較好，且正負(fù)極極片的位置可以任意調(diào)整，因此對于前述空間中深度較淺、面積較小的部分來說，可在電化學(xué)裝置的電芯中的相應(yīng)部分采用疊片式電芯，從而可以更好地提高整個電芯在電解液中的浸潤性，進(jìn)而提高充放電容量等電化學(xué)性能；(4)疊片式電芯在充放電過程中的膨脹不易造成電芯變形，因此對于前述空間中深度較淺、面積較小的部分來說，可在電化學(xué)裝置的電芯中的相應(yīng)部分采用疊片式電芯，從而可以更好地保證整個電芯在不規(guī)則空間內(nèi)的布置(即外形的穩(wěn)定性)。
[0037]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖3、圖4、圖9、圖10、圖13、圖19以及圖21，所述多個單體電芯I的長度不同且所述階梯式疊置形成長度方向臺階。在一實施例中，參照圖4和圖10，所述長度方向臺階為自中間向上下兩側(cè)沿長度方向L漸縮的長度方向臺階，所述多個單體電芯2的長度最大的單體電芯2位于中間。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1、圖2、圖7、以及圖8，所述多個單體電芯I的寬度不同且所述階梯式疊置形成寬度方向臺階。在一實施例中，參照圖2和圖8、所述寬度方向臺階為自中間向上下兩側(cè)沿寬度方向W漸縮的寬度方向臺階，所述多個單體電芯2的寬度最大的單體電芯2位于中間。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖5、圖6、圖11、圖12、圖14至圖18，所述多個單體電芯I的長度和寬度均不同且所述階梯式疊置形成塔型臺階。在一實施例中，參照圖6和圖12，所述塔型臺階為自中間向上下兩側(cè)沿長度方向L和寬度方向W漸縮的塔形臺階，所述多個單體電芯2的長度和寬度最大的單體電芯2位于中間。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1至圖19以及圖21，所述多個單體電芯I的極耳2處的邊緣對齊。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1至圖19以及圖21，所述多個單體電芯I的同性極耳2對齊。
[0042]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1至圖19以及圖21，所述階梯式疊置形成的臺階層數(shù)至少為2層。每層臺階高度可為0.1?20.0mm,每層臺階高度可優(yōu)選為0.2?10.0_，使其能極大有效地利用現(xiàn)有空間發(fā)揮電芯的最大容量。
[0043]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1至圖19以及圖21，各單體電芯I的同性極耳2為至少一個。在圖1至圖12以及圖15至圖18中，各單體電芯I的同性極耳2為一個；在圖13、圖19以及圖21中，各單體電芯I的同性極耳2超過一個。
[0044]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，所述多個單體電芯I的不同性的極耳2可位于同一側(cè)(參照圖1、圖2、圖4至圖19以及圖21)。對于所述多個單體電芯I的不同性的極耳2位于同一側(cè)的電化學(xué)裝置而言，電芯在充放電過程中電池的極化更小，電芯的倍率性能會更好，從而發(fā)揮的容量也就越高。在另一實施例中，所述多個單體電芯I的不同性的極耳2可位于不同側(cè)(參照圖3)。
[0045]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖1至圖13、圖15至圖19以及圖21，各單體電芯I的極耳2可從相應(yīng)的集流體沿寬度方向W切出。采用這種極耳成型的電化學(xué)裝置，電芯的內(nèi)阻會更小，在充放電過程中發(fā)熱量小，無用功做的少，從而提高能量密度，此外，電芯在制造和使用過程中能夠有效減少外接極耳刺穿隔膜，造成短路風(fēng)險?？商娲?，參照圖1至圖13、圖15至19以及圖21，各單體電芯I的極耳2可沿寬度方向W焊接于相應(yīng)的集流體(未示出)。
[0046]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，參照圖14，當(dāng)單體電芯I為卷繞式電芯時，單體電芯I的極耳2可自該單體電芯I卷繞時的相應(yīng)的集流體(未示出)的末端沿長度方向L切出。采用這種極耳成型的電化學(xué)裝置，電芯的內(nèi)阻會更小，在充放電過程中發(fā)熱量小，無用功做的少，從而提高能量密度，此外，電芯在制造和使用過程中能夠有效減少外接極耳刺穿隔膜，造成短路風(fēng)險?？商娲?，照圖14，當(dāng)單體電芯I為卷繞式電芯時，單體電芯I的極耳2可自該單體電芯I卷繞時的相應(yīng)的集流體(未示出)的末端沿長度方向L焊接。
[0047]在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，相鄰兩個單體電芯I的相對表面可通過絕緣粘接劑(圖未示出)粘接在一起。在另一實施例中，參照圖19至圖22，沿在相鄰兩個單體電芯I的接觸表面的沿寬度方向W的邊緣處設(shè)置有沿長度方向L向外延伸的絕緣粘接劑條3，以將所述相鄰兩個單體電芯I的接觸表面的沿寬度方向W的所述邊緣封堵。在圖19至圖22中，右側(cè)的絕緣粘接劑條3不僅填滿相鄰兩個單體電芯I之間形成的凹部(或者縫隙)而且還向外延伸出一定距離(并形成一定高度)；而在圖21和圖22中，左側(cè)的絕緣粘接劑條3僅填滿相鄰兩個單體電芯I形成的凹部(或者縫隙)。此外，絕緣粘接劑條3可采用導(dǎo)熱絕緣粘接劑。絕緣粘接劑條3可以加固相鄰兩個單體電芯I的固定，絕緣粘接劑條3可以對相鄰兩個單體電芯I之間的變形(例如實際使用過程中由于電芯內(nèi)部的電化學(xué)作用使得單體電芯I膨脹)起到限制以及緩沖消除作用，從而確保適用于電子設(shè)備內(nèi)部不規(guī)則空間；絕緣粘接劑條3可以作為相鄰兩個單體電芯I形成的臺階的延伸，從而更能靈活地充分利用并適用于電子設(shè)備內(nèi)部不規(guī)則空間。在根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置的一實施例中，所述多個單體電芯I的各電芯可為但不限制于直角或圓角的矩形、半圓形等。
[0048]根據(jù)本發(fā)明所述的電化學(xué)裝置可以電池或電容器。電池可以但不限于鋰離子電池，電容器可以但不限于鋰離子超級電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置包括階梯式疊置的多個單體電芯(1)，所述多個單體電芯(I)的同性極耳(2)電性連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)均為疊片式電芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)均為卷繞式電芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)中的一部分為疊片式電芯而另一部分為卷繞式電芯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)的長度不同且所述階梯式疊置形成長度方向臺階。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述長度方向臺階為自中間向上下兩側(cè)沿長度方向(L)漸縮的長度方向臺階，所述多個單體電芯(2)的長度最大的單體電芯(2)位于中間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)的寬度不同且所述階梯式疊置形成寬度方向臺階。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述寬度方向臺階為自中間向上下兩側(cè)沿寬度方向(W)漸縮的寬度方向臺階，所述多個單體電芯(2)的寬度最大的單體電芯(2)位于中間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)的長度和寬度均不同且所述階梯式疊置形成塔型臺階。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述塔型臺階為自中間向上下兩側(cè)沿長度方向(L)和寬度方向(W)漸縮的塔形臺階，所述多個單體電芯(2)的長度和寬度最大的單體電芯(2)位于中間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)的極耳(2)處的邊緣對齊。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)的同性極耳(2)對齊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，各單體電芯(I)的同性極耳(2)為至少一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述多個單體電芯(I)的不同性的極耳(2)位于同一側(cè)或不同側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，各單體電芯(I)的極耳(2)沿寬度方向(W)焊接于相應(yīng)的集流體或從相應(yīng)的集流體沿寬度方向(W)切出。
16.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，各單體電芯(I)的極耳(2)自該單體電芯(I)卷繞時的相應(yīng)的集流體的末端沿長度方向(L)焊接或切出。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述階梯式疊置形成的臺階層數(shù)至少為2層，每層臺階高度為0.1~20.0mm、優(yōu)選為0.2~10.0mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，相鄰兩個單體電芯(I)的接觸表面通過絕緣粘接劑粘接在一起。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，沿在相鄰兩個單體電芯(I)的接觸表面的沿寬度方向(W)的邊緣處設(shè)置有沿長度方向(L)向外延伸的絕緣粘接劑條(3)，以將所述相鄰兩個單體電芯(I)的接觸表面的沿寬度方向(W)的所述邊緣封堵。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置為電池或電容器。.
【文檔編號】H01G11/22GK103474703SQ201310415742
【公開日】2013年12月25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】李聰, 汪云龍, 何平, 史仲, 方宏新, 張柏清 申請人:東莞新能源科技有限公司