本申请涉及软包扣式电池技术领域，尤其涉及一种软包扣式锂离子电池用电极组件和扣式电池。
背景技术：
软包扣式锂离子电池是指电池外壳采用铝塑膜成型热封的扣式锂电池，区别于钢壳锂离子电池，主要差异是软包外壳。扣式电池又称为纽扣电池，其中的软包扣式锂离子电池的一个主要用途是为蓝牙移动设备供电，软包扣式锂离子电池的电芯中使用的电极包括极片和极耳；其中，极耳是连接极片、从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说，极耳是在电池进行充放电时的接触点。目前软包扣式锂离子电池通用的电极结构是极耳焊接在极片带在长度方向上的端部，这种电极结构使软包扣式锂离子电池的内阻增大，电池容易发热，降低了电池的放电倍率，限制了蓝牙设备的功能发挥。
技术实现要素：
本发明提供了软包扣式锂离子电池用电极组件及扣式电池，以解决或者部分解决软包扣式锂离子电池的内阻较大，降低了电池的放电倍率的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，电极组件包括极片和与极片配对的极耳；
极片为长度为l的带状极片，极耳固定连接至极片上的l/3至2l/3范围区域中；
极片用于卷绕电芯；其中，电芯具有底面、顶面和侧面，底面或顶面呈胶囊的轴向截面形状；底面的长度在20mm以内，且宽度小于长度；侧面的高度在10mm以内。
可选的，极耳固定连接至极片上的l/2的位置。
可选的，极耳的宽度规格为1.0mm～2.0mm。
基于前述技术方案的发明构思，本发明还提供了一种软包扣式锂离子电池用电芯，包括隔膜和两套上述技术方案中的电极组件，其中一套为正电极组件，另一套为负电极组件；
正电极组件包括正极片和正极耳，负电极组件包括负极片和负极耳；隔膜设置在正极片和负极片之间；正极片、负极片和隔膜卷绕成电芯。
可选的，正极片的材质为钴酸锂、三元镍钴锰酸锂、锰酸锂中的其中一种。
可选的，负极片的材质为钛酸锂、石墨、硅碳材料中的其中一种。
基于前述技术方案的发明构思，本发明还提供了一种软包扣式锂离子电池，包括：铝塑膜壳体、电解液和电芯，电芯包括前述技术方案中的电极组件；
铝塑膜壳体是与电芯形状匹配的中空胶囊结构，通过热封的方式套设在电芯上，在铝塑膜壳体内填充有电解液；
极耳穿过铝塑膜壳体的热封层并延伸至软包扣式锂离子电池的外部；极耳上还设有极耳胶。
可选的，极耳从电芯的顶部引出，并经过折弯后，从软包扣式锂离子电池的侧面穿过热封层延伸至软包扣式锂离子电池的外部。
可选的，软包扣式锂离子电池的标称容量为25mah～120mah。
基于前述技术方案的发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括前述技术方案中的软包扣式锂离子电池。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的l/3至2l/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率，支持较大功率的蓝牙移动设备输出的功能要求；同时，电极组件卷绕的电芯的形状呈胶囊形，从而能够制备出胶囊形的软包扣式锂离子电池，在适应不断发展的蓝牙移动设备对电池形状要求的同时，还能提供足够的电量储备。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的极耳连接在极片中部区域的示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的软包扣式锂离子电池用电芯的俯视图；
图3示出了根据本发明一个实施例的软包扣式锂离子电池用电芯的左视图；
图4示出了根据本发明一个实施例的软包扣式锂离子电池的俯视图；
图5示出了根据本发明一个实施例的软包扣式锂离子电池的左视图；
图6示出了根据本发明一个实施例的软包扣式锂离子电池的前视图；
附图标记说明：
1、电芯；11、正极片；12、负极片；13、隔膜；14、正极耳；15、负极耳；16、极耳胶；2、卷针位；3、铝塑膜壳体；4、热封层。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
目前软包扣式锂离子电池的电极结构是将极耳连接在极片的端部，因此存在电池内阻增大，影响大电流放电状态下电池性能，放电倍率低，发热量大，不能支持高功率输出，限制了蓝牙设备的功能发挥的问题。基于此，在一个可选的实施例中，如图1所示，提出了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，电极组件包括极片和与极片配对的极耳；
极片为长度为l的带状极片，极耳固定连接至极片上的l/3至2l/3范围区域中；极片用于卷绕电芯；其中，电芯具有底面、顶面和侧面，底面或顶面呈胶囊的轴向截面形状；底面的长度在20mm以内，且宽度小于长度；侧面的高度在10mm以内。
目前的扣式电池的电芯为了方便制造，是将极耳连接在极片的端部边缘区域。然而研究表明，如此将显著增加极片中电子的传输路径，因此极耳在对应极片上的具体连接位置将显著影响软包扣式锂离子电池的欧姆内阻。而在本实施例中，将极耳连接在对应极片的中部区域，图1是以正极片11和正极耳14为例进行示意，具体的，极片在卷绕前是长度为l的带状极片；极耳的连接位置在距极片一端距离为l/3～2l/3的区域中。如此，能够缩短放电过程中电子传输路径，同时由于极耳连接在中部区域，实现了在极耳两侧同时进行电子传输，相对于连接在极片端部处的单侧电子传输的极耳，也增加一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻。实验数据表明，采用上述的电极结构，能够使软包扣式锂离子电池的欧姆内阻降低了75％，相当于原先将极耳连接在极片端部方案的四分之一，显著的提升了软包扣式锂离子电池的放电倍率；同时也降低了扣式电池发热，提高了电池的充放电效率和使用寿命。优选的，将极耳连接在对应极片长度方向的中部位置，即极耳固定连接至极片上的l/2的位置，降低内阻和提高放电倍率的效果最佳。可选的，正极耳14焊接至正极片11，负极耳15焊接至负极片12上。
另一方面，在本实施例中，电极组件将卷绕成形似药物胶囊的柱形电芯，具体的，柱形电芯具有底面、顶面和侧面，其中底面或顶面呈药用胶囊的轴向截面形(即矩形和矩形在宽度方向为弧形连接，类似跑道的环形形状)，侧面具有一定高度。此处的胶囊轴向，是指平行于胶囊长轴的方向。
本实施例提供的电极组件，对正电极和负电极均能适用。可选的，极耳的宽度规格为1.0mm～2.0mm。
本实施例提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的l/3至2l/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率，支持较大功率的蓝牙移动设备输出的功能要求；同时，电极组件卷绕的电芯的形状呈胶囊形，从而能够制备出胶囊形的软包扣式锂离子电池，在适应不断发展的蓝牙移动设备对电池形状要求的同时，还能提供足够的电量储备。
上述实施例提供的电极组件可以用来卷绕扣式电池的电芯，因此，基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图2所示，提供了一种软包扣式锂离子电池用电芯1，包括隔膜13和两套前述实施例中的电极组件，其中一套为正电极组件，另一套为负电极组件；正电极组件包括正极片11和正极耳14，负电极组件包括负极片12和负极耳15；隔膜13设置在正极片11和负极片12之间；正极片11、负极片12和隔膜13卷绕成电芯1。
将电芯1卷绕成胶囊形，是为了增加最终制得的扣式电池的结构多样性，以适应不断发展的蓝牙移动设备的形状和续航要求。卷绕过程中确保隔膜13始终将正极片11和负极片12隔开，柱状电芯的中部是变形后的卷针位2空间。使用此柱形电芯进行热封、注液、化成等扣式电池的制作流程，可最终获得外形与普通药物胶囊相似的胶囊形软包扣式锂离子电池，既能满足不断发展的蓝牙移动设备(如蓝牙耳机)对电池的形状要求，提供和普通圆柱规格的扣式电池对等的储电量，也能显著显著改善胶囊形软包扣式锂离子电池的内耗，减少电池发热，提高电池的倍率放电性能。
可选的，正极片11的材质为钴酸锂(licoo2)、三元镍钴锰酸锂(lini1-x-ycoxmnyo2，其中x y<1)、锰酸锂(limn2o4)中的其中一种；可选的，负极片12的材质为钛酸锂、石墨、硅碳材料中的其中一种；可选的，隔膜13的材质为聚乙烯、聚丙烯、涂覆隔膜中的其中一种。。
由于调整了电极组件中的极耳的连接位置或引出位置，因此在制作电芯1时，需要相应的调整极片结构和相关尺寸，已达到正负极极片尺寸互相匹配的目的；在将正极片11、负极片12和隔膜13卷绕成电芯1后，正极耳14和负极耳15均从电芯1的顶面引出，因此在电池卷绕后需对极耳进行折弯固定定位，以便装入铝塑膜壳体3进行热封封装，一种可选的折弯方式如图3所示，极耳经过三次90°折弯，从卷绕电芯的侧面向外水平延伸。
具体的，胶囊形状的电芯1的底面的可选总长度范围为5～20mm；可选宽度范围为5～20mm，优选宽度范围为5mm～10mm；可选高度范围为2.5～10mm，优选高度范围为2.5mm～5mm，如此，既能适应不同的蓝牙移动设备的形状尺寸，又能为蓝牙移动设备提供足够的电量储备。
本实施例提供的使用改进后的电极组件卷绕电芯，通过控制电芯的形状呈胶囊形，从而能够制备出胶囊形的软包扣式锂离子电池，在适应不断发展的蓝牙移动设备对电池形状要求、提供足够的电量储备的同时，显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率。
基于上述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，胶囊形状的电芯1可以采用下述方法制备获得：
s1：按照正极片11、隔膜13和负极片12的顺序进行层叠；
s2：在直径大于3.0mm的圆柱卷针上进行正极片11、隔膜13和负极片12的卷绕，获得圆柱形的卷芯；
s3：将卷芯进行平压整形，获得电芯1。
具体的，上述的方法是在卷绕机上使用直径较大的圆柱卷针，将层叠后的正极片11、隔膜13和负极片12卷绕成标准的圆柱形的卷芯，接着使用定制结构的热平压机将圆形卷芯进行平压整形成为胶囊型的电芯1。使用直径大于3.0mm的圆柱卷针是为了在圆柱形卷芯中留下足够大的卷针位2空间，以方便在平压整形时，使圆柱形卷芯顺利变形为胶囊形。
上述一组实施例介绍了一种新的电极组件和使用所述电极组件卷绕的胶囊形电芯，基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，如图4～图6所示，提供了一种软包扣式锂离子电池，包括：铝塑膜壳体3、电解液和电芯1，电芯1包括上述实施例中提供的任一种的电极组件；铝塑膜壳体3是与电芯1形状匹配的中空胶囊结构，通过热封的方式套设在电芯1上，在铝塑膜壳体3内填充有电解液；极耳穿过铝塑膜壳体3的热封层4并延伸至软包扣式锂离子电池的外部；极耳上还设有极耳胶16。
可选的，极耳从电芯1的顶部引出，并经过折弯后，从软包扣式锂离子电池的侧面穿过热封层4延伸至软包扣式锂离子电池的外部。
可选的，软包扣式锂离子电池的标称容量为25mah～120mah；可选的，其额定电压为3.6v～3.8v，具体值可以是3.6v，3.7v和3.8v。
本实施例中提供的胶囊形软包扣式锂离子电池可以采用下述的方法制备：
s4：将铝塑膜冲压成形为与电芯1形状匹配的胶囊形中空壳体，获得铝塑膜壳体3；
s5：将电芯1置于铝塑膜壳体3中进行热封成型，获得胶囊形状的扣式电池预成品；
s6：对扣式电池预成品依次进行注液、化成、真空封装、激活、切边和折边，获得扣式电池。
具体的，s4为铝塑膜的成型程序，使用定制的胶囊型模具，将铝塑膜冲压成预设规格的胶囊型壳体。铝塑膜的成型又称之为冲坑，在裁剪成型后形成一个能够装入胶囊形电芯的pocket袋。可选的，在冲压铝塑膜时选择冲双坑，避免冲单坑导致变形量太大，突破铝塑膜的变形极限而产生铝塑膜壳体破裂。使用冲双坑的铝塑膜壳体制备电池，其铝塑膜的热封层即处于胶囊形扣式电池侧边上的中间位置。
s5是电池的热封程序，将胶囊形的电芯放到pocket袋中以后，采用与胶囊结构匹配的弧形热封机进行热封成型；具体的，进行顶封和侧封，在封装时极耳胶中的pp材料与铝塑膜的pp层熔化黏结，形成了有效的封装结构。
接下来进入s6的工艺过程，在注入电解液、化成、真空封装、激活电池后，使用与胶囊结构匹配的弧形切边机，对激活后电池进行切边成弧形，然后再使用一种胶囊外形的折边机对切边后的电池进行折边成型，最终获得胶囊形状的锂离子扣式电池产品。
基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，还提供了一种电子设备，包括前述技术方案中的软包扣式锂离子电池。可选的，电子设备可以是蓝牙移动设备，如蓝牙耳机等。
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的l/3至2l/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率，支持较大功率的蓝牙移动设备输出的功能要求；
进一步的，是用上述改进后的电极组件卷绕电芯，通过控制电芯的形状呈胶囊形，从而能够制备出胶囊形的软包扣式锂离子电池，在适应不断发展的蓝牙移动设备对电池形状要求、提供足够的电量储备的同时，显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种软包扣式锂离子电池用电极组件，其特征在于，所述电极组件包括极片和与所述极片配对的极耳；
所述极片为长度为l的带状极片，所述极耳固定连接至所述极片上的l/3至2l/3范围区域中；
所述极片用于卷绕电芯；其中，所述电芯具有底面、顶面和侧面，所述底面或顶面呈胶囊的轴向截面形状；所述底面的长度在20mm以内，且宽度小于所述长度；所述侧面的高度在10mm以内。
2.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述极耳固定连接至所述极片上的l/2的位置。
3.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述极耳的宽度规格为1.0mm～2.0mm。
4.一种软包扣式锂离子电池用电芯，其特征在于，所述电芯包括隔膜和两套如权利要求1～3中任一权项所述的电极组件，其中一套为正电极组件，另一套为负电极组件；
所述正电极组件包括正极片和正极耳，所述负电极组件包括负极片和负极耳；所述隔膜设置在所述正极片和所述负极片之间；所述正极片、所述负极片和所述隔膜卷绕成所述电芯。
5.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述正极片的材质为钴酸锂、三元镍钴锰酸锂、锰酸锂中的其中一种。
6.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述负极片的材质为钛酸锂、石墨、硅碳材料中的其中一种。
7.一种软包扣式锂离子电池，其特征在于，包括：铝塑膜壳体、电解液和电芯，所述电芯包括如权利要求1～3中任一权项所述的电极组件；
所述铝塑膜壳体是与所述电芯形状匹配的中空胶囊结构，通过热封的方式套设在所述电芯上，在所述铝塑膜壳体内填充有所述电解液；
所述极耳穿过所述铝塑膜壳体的热封层并延伸至所述软包扣式锂离子电池的外部；所述极耳上还设有极耳胶。
8.如权利要求7所述的软包扣式锂离子电池，其特征在于，所述极耳从所述电芯的顶部引出，并经过折弯后，从所述软包扣式锂离子电池的侧面穿过所述热封层延伸至所述软包扣式锂离子电池的外部。
9.如权利要求7所述的软包扣式锂离子电池，其特征在于，所述软包扣式锂离子电池的标称容量为25mah～120mah。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的软包扣式锂离子电池。
技术总结