一种电池单体及其防皱结构的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，具体是一种电池单体及其防皱结构。

背景技术：

2.近年来，由于动力电池对高能量密度的需求，硅基负极由于克容量发挥较高，成为研究的热点。但由于硅基负极片满电厚度相对于辊压后厚度膨胀约20％～70％不等，其不可逆膨胀约5％～35％，生产过程中容易出现极片褶皱的问题。目前软包硅基电池为抑制电池膨胀变形，一般选用充分浸润和加压充放电。
3.铝壳硅基电池制作时，裕度一般为60％～90％，不能通过充放电加压抑制电芯自由变形，工艺通常选用叠片或卷绕后的电芯入壳后进行注液浸润，在化成分容段使用开口负压充放电。开口负压充放电对褶皱问题改善不明显，同时容易造成电解质发生变化，工艺复杂，效果欠佳。因此需要如下一种技术：该技术在解决铝壳电池硅基极片膨胀带来的问题的同时，提高了电池的循环寿命和安全性。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电池单体及其防皱结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种电池单体的防皱结构，包括电芯本体、硬质板体及连接体；所述硬质板体设置在所述电芯本体的至少一个宽面上，所述电芯本体被所述硬质板体均匀施压，所述连接体设置在电芯本体的窄面处并将所述硬质板体固定在电芯本体上以维持施压状态。
7.在一些实施例中，所述连接体设有至少一组，所述硬质板体设有至少一种施压状态，每组连接体分别对应将一种施压状态下的硬质板体固定在电芯本体上。
8.在一些实施例中，所述连接体配置为胶带或绝缘膜。
9.在一些实施例中，所述硬质板体为单层或多层结构的片形构件。
10.在一些实施例中，所述硬质板体远离电芯本体的表面为多孔结构或具有不同造型的纹路，靠近电芯本体的表面为平面。
11.在一些实施例中，所述硬质板体的厚度为0.1mm～5.0mm。
12.在一些实施例中，所述硬质板体的厚度为3.0mm～5.0mm，且硬质板体具有弹性。
13.在一些实施例中，所述硬质板体对电芯本体施加的压力范围为0.02mpa～0.30mpa，施压时硬质板体的变形量小于等于1mm。
14.一种具有防皱结构的电池单体，包括外壳及电芯本体，所述电芯本体在通过连接体及硬质板体维持受压状态时与所述外壳安装配合。
15.有益效果：本实用新型在电芯本体的外部增加均匀的约束力，防止由于极片自由膨胀造成的褶皱，规避了褶皱析锂的安全风险，工艺简单，适用性较广，实用性较强。
附图说明
16.图1a为传统的入壳前的电芯本体的正视图；
17.图1b为传统的入壳前的电芯本体的俯视图；
18.图2a是本实用新型一个实施例的防皱结构的正视图；
19.图2b是本实用新型一个实施例的防皱结构的俯视图；
20.图3a是本实用新型另一实施例的采用分级约束的防皱结构的正视图；
21.图3b是本实用新型另一实施例的采用分级约束的防皱结构的俯视图；
22.图4a是本实用新型另一实施例的采用弹性约束的防皱结构的正视图；
23.图4b是本实用新型另一实施例的采用弹性约束的防皱结构的俯视图；
24.图5是本实用新型硬质板体的背面构造图。
25.图中：1-硬质板体；2-电芯本体；3-连接体；4-负极耳；5-正极耳。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1a、1b所示，电芯本体2的左右侧面分别设置有正极耳5与负极耳4，以电芯本体2的上下表面也即面积最大的表面作为宽面，另外两个前后侧面作为窄面，实施例描述具体如下：
28.实施例1，参见图2a、2b，一种电池单体的防皱结构，包括电芯本体2、硬质板体1及连接体3。硬质板体1的厚度为1.0mm，并设置在电芯本体2的两个宽面上，在其他实施例中，硬质板体1也可以仅设置在电芯本体2其中一侧的宽面上。
29.硬质板体1对电芯本体2均匀施加0.02mpa的作用力，连接体3优选配置为胶带，连接体3设置在电芯本体2的两侧窄面处用以连接两个宽面上的硬质板体1，将硬质板体1固定在电芯本体2上以维持施压状态。
30.需要说明的是，胶带的数量若干并均匀分布，以使得硬质板体1对电芯本体2施加的压力均匀。通常的，胶带数量可以设置在2～20pcs之间，宽度可以为5～100mm，主要根据电芯本体2的尺寸进行选择。
31.电池单体包括电芯本体2以及外壳，外壳一般为铝壳，电池单体的负极为硅基负极。电芯本体2包括正极、负极和隔膜或固态电解质，电芯本体2在通过连接体3及硬质板体1维持受压状态时装配到外壳中，硬质板体1位于外壳的内表面与电芯本体2的宽面之间。每个硬质板体1靠近电芯本体2的一侧均为硬质平面，以保证极片的接触面平整，抑制极片变形。如图5所示，硬质板体1远离电芯本体2的表面为多孔结构或具有不同造型的纹路，可以减轻硬质板体1的质量，增加更多的电解液储存空间，另外具有弹性形变能力，提供极片膨胀空间。
32.由于电芯本体2在装配时处于受压状态，硬质板体1通过胶带固定在电芯本体2上。电池单体在电解液浸润与充放电时的极片膨胀变大时，电芯本体2和硬质板体1配合实现多层级约束，束缚极片膨胀造成的不均匀褶皱。
33.需要说明的是，硬质板体1与胶带由具有高电绝缘性的材料制成，并不与电解质发生反应。硬质板体1可以为单层或多层结构的片形构件，以尽可能地保证硬质板体的硬度。其硬度标准为：硬质纸板1对电芯本体2施加的压力在0.02mpa～0.30mpa范围内时，其变形量小于等于1mm。
34.硬质板体1可以为橡胶类材质、聚四氟乙烯材质、钛金属类材质、树脂类材质、弹性泡棉类材质等硬质材料中的单一或复合材料。硬质板体的绝缘材料可以为聚烯烃树脂、氟碳树脂、硅树脂和橡胶树脂的单一或复合材料。
35.本实施例中，胶带可以为高温胶带或绿胶。其中高温胶带的耐温性能通常在120度到260度之间，可选材质如kapton高温胶带、铁氟龙高温胶带、高温美纹纸胶带，不同材料的高温胶带，其耐温范围存在少许区别。
36.在其他实施例中，连接体3还可以为绝缘膜，如pet等高分子膜，采用缠绕的方式将硬质板体1固定在电芯本体2上，同样达到固定硬质板体1使其维持施压状态的效果。
37.采用本实施例的防皱结构，电芯本体2在入壳后的裕度为87％。
38.实施例2，本实施例中的防皱构造主要采用分级硬约束，以两级约束为例，硬质板体1分别对电芯本体2施加两种作用力，连接体3设有两组，在硬质板体1的两种施压状态下分别对其固定。
39.如图3a、3b所示，硬质板体1附着在电芯本体2的两侧宽面上，并对电芯本体2均匀施加0.13mpa的作用力，第一组的连接体3a对当前施压状态下的硬质板体1进行固定。随后，硬质板体1再次对电芯本体2均匀施加0.2mpa的作用力，第二组的连接体3b对当前施压状态下的硬质板体1进行固定。之后电芯本体2按照正常的生产工序流转，在浸润和充电时由于极片膨胀，硬质板体1对极片产生均匀的约束，抑制自由膨胀。
40.电芯本体2上的两组连接体3a对应两种施压状态下的硬质板体1，实现了松紧搭配固定。其中紧配合的连接体3(第二组的连接体3b)在不可逆膨胀达到最大时率先张开，最终达到多层级均匀约束的目的。
41.经试验，硬质板体1施加的压力在0.02mpa～0.30mpa之间，厚度在0.1mm～5.0mm之间时，能够较好地改善极片褶皱。本实施例中硬质板体1的厚度为1.0mm。采用本实施例的防皱结构的电芯本体2在装配到外壳中时，裕度为87％。
42.在其他实施例中，在0.02mpa～0.30mpa这个压力范围内，还可以采用三级、四级或更多级约束，硬质板体1可以从低到高逐渐增加施加的作用力，并分别通过不同组的连接体3进行固定，达到多层级均匀约束的效果。
43.实施例3，如图4a、4b所示，硬质板体1附着在电芯本体2的其中一个宽面上，对电芯本体2施加0.02mpa的作用力，并通过电芯本体2两侧窄面处设置的连接体3固定在电芯本体2上。
44.硬质板体1的厚度在3.0mm～5.0mm之间，并具有弹性。本实施例中硬质板体1为4.0mm的弹性硬质板。因此硬质板体1对电芯本体2施加的为弹性硬约束，在浸润和充放电时随极片的膨胀和收缩自由伸缩，采用本实施例的防皱结构的电芯本体2在装配到外壳中时，裕度为100％。
45.本实用新型的电芯本体2在被硬质板体1束缚的状态下组装到外壳中，硬质板体1通过连接体3固定在电芯本体2上并维持施压状态。电池单体在电解液浸润与充放电时的极
片膨胀较大，电芯本体2和硬质板体1配合实现多层级束缚极片膨胀造成的不均匀褶皱，规避了褶皱析锂的安全风险，工艺简单，适用性较广，实用性较强。
46.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将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。
47.故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种电池单体的防皱结构，其特征在于，包括电芯本体(2)、硬质板体(1)及连接体(3)；所述硬质板体(1)设置在所述电芯本体(2)的至少一个宽面上，所述电芯本体(2)被所述硬质板体(1)均匀施压，所述连接体(3)设置在电芯本体(2)的窄面处并将所述硬质板体(1)固定在电芯本体(2)上以维持施压状态。2.根据权利要求1所述的一种电池单体的防皱结构，其特征在于，所述连接体(3)设有至少一组，所述硬质板体(1)设有至少一种施压状态，每组连接体(3)分别对应将一种施压状态下的硬质板体(1)固定在电芯本体(2)上。3.根据权利要求1所述的防皱结构，其特征在于，所述连接体(3)配置为胶带或绝缘膜。4.根据权利要求1所述的一种电池单体的防皱结构，其特征在于，所述硬质板体(1)为单层或多层结构的片形构件。5.根据权利要求4所述的一种电池单体的防皱结构，其特征在于，所述硬质板体(1)远离电芯本体(2)的表面为多孔结构或具有不同造型的纹路，靠近电芯本体(2)的表面为平面。6.根据权利要求4所述的一种电池单体的防皱结构，其特征在于，所述硬质板体(1)的厚度为0.1mm～5.0mm。7.根据权利要求4所述的一种电池单体的防皱结构，其特征在于，所述硬质板体(1)的厚度为3.0mm～5.0mm，且硬质板体(1)具有弹性。8.根据权利要求1所述的一种电池单体的防皱结构，其特征在于，所述硬质板体(1)对电芯本体(2)施加的压力范围为0.02mpa～0.30mpa，施压时硬质板体(1)的变形量小于等于1mm。9.一种具有权利要求1-8任一所述的防皱结构的电池单体，其特征在于，包括外壳及电芯本体(2)，所述电芯本体(2)在通过连接体(3)与硬质板体(1)维持受压状态时与所述外壳安装配合。10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述外壳为铝壳，电池单体的负极为硅基负极。

技术总结

本实用新型公开了电池领域的一种电池单体及其防皱结构，包括电芯本体、硬质板体及连接体；所述硬质板体设置在所述电芯本体的至少一个宽面上，所述电芯本体被所述硬质板体均匀施压，所述连接体设置在电芯本体的窄面处并将所述硬质板体固定在电芯本体上以维持施压状态。本实用新型在电芯本体的外部增加均匀的约束力，防止由于极片自由膨胀造成的褶皱，规避了褶皱析锂的安全风险，工艺简单，适用性较广，实用性较强。实用性较强。实用性较强。