一种单体电池的制作方法

本发明涉及锂电池，尤其是涉及一种单体电池。

背景技术：

1、单体电池的长度、宽度受电池包的尺寸限制，而电池包尺寸受制于商用车车体构造。基于商用车电动化技术发展趋势分析，未来电动商用车全部趋向于向底盘集成化/模块化，且商用车使用工况多变，较苛刻，对电池能量密度及循环寿命的要求会更高，亟待设计更高比能量及长循环的电池产品满足市场需求。

2、但是众所周知，对于卷绕型单体电池来说，在单体电池尺寸确定的情况下由于极片宽度基本被限制(如图1，受限于单体电池的高度，也就是受限于车辆放置电池的空间)，想要最高程度发挥单体电池的电性能和能量密度，主要依靠调节极片的厚度和极片的长度。

3、单体电池要实现较高的比能量，就需要将极片设计得越厚，那么在有限的单体电池空间中，相应地，极片长度就需要设计地越短，这会使单体电池阻值升高，散热性能差，活性物质层容易出现鼓包，并且离子扩散的距离增加，导致单体电池的阻抗增加，继而影响单体电池的循环性能。而在单体电池尺寸确定的情况下，极片厚度减薄，那么在有限的单体电池空间中，相应地，极片长度就能被设计地越长，使单体电池循环性能提升；但是极片薄即活性材料涂层薄，极片薄就需要更多数量的极片叠加才能达到一定的电池容量，使用的集流体(箔材)就越多，集流体(箔材)多无形中增加了电池重量，导致电池能量密度降低。

技术实现思路

1、为了使单体电池具备较低的电池阻抗和损耗并兼顾高能量密度，本技术提供一种单体电池。

2、本技术提供的一种单体电池，采用如下的技术方案：

3、一种单体电池，包括负极片、正极片和至少一个极耳，每个所述极耳对应的所述正极片的长度记为l，每个所述极耳对应的所述正极片的面积记为s，每个所述极耳对应的所述正极片的体积记为v；

4、所述单体电池的宽度记为w，所述单体电池的厚度记为t；

5、所述单体电池满足：

6、(w×2+t×2)×0.6/n≤l≤(w×2+t×2)×0.7/n，

7、(w×2+t×2)×0.07/n≤s≤(w×2+t×2)×0.13/n，

8、(w×2+t×2)×15/n≤v≤(w×2+t×2)×30/n，

9、其中，n为所述正极片的卷绕圈数与所述极耳的总数的比值。

10、极耳的总数指的是正极片上极耳数目的总和。

11、对于卷绕型单体电池，每个所述极耳对应的所述正极片的长度l＝正极片的长度/极耳的总数，每个所述极耳对应的所述正极片的面积s＝正极片的长度×正极片的宽度/极耳的总数，每个所述极耳对应的所述正极片的体积v＝正极片的长度×正极片的厚度×正极片的宽度/极耳的总数。

12、发明人发现通过使用单体电池的宽度、单体电池的厚度和极耳的总数来控制每个极耳对应的正极片的长度l、每个极耳对应的正极片的面积s和每个极耳对应的正极片的体积v满足上述取值范围，使单体电池中正极片的长度、正极片的厚度和极耳的总数能够实现最大程度的配合效果。此时的卷绕单体电池中，正极片的长度较长且不至过长，能够实现较多的卷绕圈数效果，使极耳的总数变多并能够控制在合理的范围内，从而使单体电池中的电流分布越均匀，单体电池的阻抗能够保持在较低的水平，并且，此时的极耳总数设置也不会加剧单体电池的损耗，有利于单体电池在循环过程中保持较高的容量；与此同时，正极片的厚度也能维持在一定的取值范围内，不至降低单体电池的比能量，不会出现因正极片过厚而导致的离子传递距离变长而导致单体电池内阻增加，有助于单体电池兼顾较低的内阻和较高的能量密度；更为重要的是，在正极片厚度满足上述限定范围时，不会引起单体电池卷绕电芯中心温度不易散发的情况出现，配合此时的极耳总数目，能够在最大程度上实现单体电池的热量散发，避免单体电池出现中心局部温度过高的情况出现。

13、因此，在上述单体电池每个极耳对应的正极片的长度、每个极耳对应的正极片的面积和每个极耳对应的正极片的体积范围以及极耳数目设置下，可以保证单体电池维持较低阻抗水平、较低损耗和均匀散热的的同时不会耗费过多的箔材，保证单体电池的能量密度。

14、优选地，所述单体电池满足：(w×2+t×2)×0.09/n≤s≤(w×2+t×2)×0.12/n。

15、优选地，所述单体电池满足：(w×2+t×2)×18/n≤v≤(w×2+t×2)×24/n。

16、优选地，所述单体电池满足：130mm≤w≤250mm，30mm≤t≤80mm，150mm≤h≤250mm。例如w可以为130mm、150mm、180mm、250mm，t可以为30mm、50mm、60mm、80mm，h可以为150mm、170mm、200mm、250mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

17、优选地，所述单体电池满足：170mm≤w≤200mm，40mm≤t≤55mm，200mm≤h≤230mm。例如w可以为170mm、180mm、190mm、200mm，t可以为40mm、45mm、50mm、55mm，h可以为200mm、210mm、220mm、230mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

18、优选地，所述单体电池满足：45mm≤t≤55mm。例如t可以为45mm、50mm、55mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

19、当极耳的数目过多时，尽管单体电池中电流能够得到均匀传递，减小单体电池的内阻，但是此时，单体电池中每个极耳对应的正极片的长度过低，相应地，极片的厚度也增加，这将增加极片中的电子、离子传递距离，反而不利于单体电池阻抗的提升，基于此，单体电池中锂离子的传输距离增加且卷芯阻抗无法维持在较低水平，并且也不利于单体电池的卷芯内部的热量散发。因此，需要根据单体电池的尺寸将极耳的总数控制在合理的范围内，这也将有助于调整单体电池中极片的长度和极片的厚度保持在合理的范围内，从而得到兼顾较低内阻和高能量密度的单体电池。

20、优选地，所述单体电池的高度记为h；所述单体电池的宽度w与厚度t的比值满足1.5≤w/t≤6.5，所述锂离子电池的高度h与厚度t的比值满足2.5≤h/t≤8.0。例如w/t可以为1.5、3、4.5、6.5，h/t可以为2.5、4、6、8.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

21、优选地，所述单体电池的宽度w与厚度t的比值满足3.5≤w/t≤5，所述锂离子电池的高度h与厚度t的比值满足4≤h/t≤6。例如w/t可以为3.5、4、4.5、5，h/t可以为4、4.5、5、6，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

22、通过控制单体电池的宽度、厚度和高度满足上述取值，能够优化单位数量的能量在空间上的分布，从而利于单体电池在电池包内的布置；并且，由于在实际的应用中单体电池之间并排阵列，在该尺寸下的单体电池表面积能够保证相邻两个单体电池之间有足够的散热面积，在保证电池散热效果的同时又降低了单体电池的体积占比，使得多个单体电池在电池包内实现紧凑化布置。

23、优选地，所述单体电池的高度h与宽度w的比值满足1.1≤h/w≤1.6。例如h/w可以为1.1、1.3、1.5、1.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

24、通过控制单体电池的高度和宽度，既能够使单体电池的尺寸满足汽车底盘及电池包空间，也能提高动力电池包的续航能力，并且兼顾单体电池的结构强度和散热效果；使用上述的电池比例可以更好提高电池热蔓延的效率，避免因芯包中心产热的热量散发不及时而导致单体电池安全性能下降。

25、优选地，所述极片包括正极片，所述正极片包括正极活性物质层，所述正极活性物层包括磷酸锰铁锂活性材料。

26、当单体电池正极片的活性材料采用磷酸锰铁锂材料时，磷酸锰铁锂材料具有较高的能量密度，并且单体电池内部产生的热量能够及时得到传导，有利于单体电池的内阻保持在较低的水平，并且有助于提升单体电池的安全性能。