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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Batterien für neue Energieformen und insbesondere auf eine Batteriezelle und eine Batterie.
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HINTERGRUND
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Pouch-Lithium-Ionen-Batterien sind in verschiedenen digitalen Produkten und tragbaren Geräten weit verbreitet. Mit der raschen Entwicklung solcher Produkte steigt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien mit längerer Lebensdauer und schnellerer Ladegeschwindigkeit. Schnellladebatteriezellen haben in der Regel einen Aufbau mit mehreren Laschen an der Batteriezelle. In Szenarien, die hohe Laderaten erfordern, wird ein Multi-Laschenaufbau eingesetzt, um die Impedanz zu verringern und die Lade- und Entladegeschwindigkeit zu erhöhen.
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Nach dem Stand der Technik muss jedoch sowohl bei einem gewickelten Multi-Laschenaufbau als auch bei einer gestapelten Multi-Laschenaufbau eine zusätzliche Zell-Lasche mit dem Multi-Laschenaufbau verbunden werden, um die Lasche zu falten und zu versiegeln, was zu einer erhöhten Herstellungskomplexität und, was noch wichtiger ist, zu einer erheblichen Raumbelegung innerhalb der Batterie führt, wodurch die Energiedichte der Batterien verringert wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, mindestens eines der technischen Probleme des Standes der Technik zu lösen. In Anbetracht dessen stellt die vorliegende Erfindung eine Batteriezelle bereit, die in der Lage ist, ein schnelles Laden und Entladen zu erreichen und die eine höhere Energiedichte aufweist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner eine alternative Batteriezelle bereitgestellt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Batterie bereitgestellt, die die oben genannte Batteriezelle umfasst.
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Gemäß den Ausführungsformen eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriezelle bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
- ein erstes Kathodenblatt, das einen ersten Stromkollektor und eine erste Beschichtung umfasst, wobei der erste Stromkollektor mit einer ersten Beschichtungsfläche versehen ist und die erste Beschichtung auf der ersten Beschichtungsfläche aufgetragen ist, wobei das erste Kathodenblatt zur Bildung mehrerer Schichten gewickelt ist;
- ein erstes Anodenblatt, das einen zweiten Stromkollektor und eine zweite Beschichtung umfasst, wobei der zweite Stromkollektor mit einer zweiten Beschichtungsfläche versehen ist und die zweite Beschichtung auf der zweiten Beschichtungsfläche aufgebracht ist, die zweite Beschichtungsfläche einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfasst, die in einer Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind, der erste Bereich der ersten Beschichtungsfläche entspricht und der erste Bereich eine Größe aufweist, die größer oder gleich der der ersten Beschichtungsfläche ist, der zweite Bereich mit einer Vielzahl von ersten Verbindungsnuten versehen ist, und die ersten Verbindungsnuten in einer Längsrichtung des ersten Anodenblatts beabstandet sind, das erste Anodenblatt und das erste Kathodenblatt gestapelt und gewickelt sind, um mehrere Schichten zu bilden, und jede Schicht mit mindestens einer der ersten Verbindungsnuten versehen ist, ein Abschnitt des zweiten Stromkollektors, der in der ersten Verbindungsnut freiliegt, ein erster Verbindungsbereich ist, und die ersten Verbindungsbereiche in benachbarten Schichten in einer Dickenrichtung in Kontakt und in Verbindung miteinander stehen, um einen ersten Leitungsabschnitt zu bilden;
- eine positive Lasche, die elektrisch mit dem ersten Kathodenblatt verbunden ist und sich darüber hinaus in einer Breitenrichtung des ersten Kathodenblatts erstreckt; und
- eine negative Lasche, die elektrisch mit dem ersten Anodenblatt verbunden ist und sich darüber hinaus in einer Breitenrichtung des ersten Anodenblatts erstreckt.
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Die Batteriezelle gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist zumindest die folgenden vorteilhaften Effekte auf:
- Nachdem das Kathodenblatt und das Anodenblatt zu einer Batteriezelle gewickelt sind, werden die Verbindungsbereiche jeder Schicht miteinander verbunden, um den ersten Leitungsabschnitt zu bilden. Während des Lade- und Entladevorgangs von Batterien fließen Ströme in die Batteriezelle durch die positive und die negative Lasche, und die Verbindungsbereiche auf jeder Schicht des Anodenblatts stehen miteinander in Verbindung, so dass die Ladeströme jeder Schicht synchron und gleichmäßig sein können, wodurch in gewissem Umfang ein Schnellladeeffekt erzielt wird. Im Vergleich zur herkömmlichen Batteriezelle mit einem Multi-Laschenaufbau erfordert die Batteriezelle der vorliegenden Erfindung keine zusätzlichen Schweiß- oder Verbrückungsprozesse zwischen der Lasche und den mehreren Laschen, was den Herstellungsprozess vereinfacht, den von der Batteriezelle eingenommenen Raum innerhalb der Batterie reduziert und die Energiedichte der Batterie verbessert.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt eine Abmessung der ersten Verbindungsnut in Längsrichtung des ersten Anodenblatts 5 mm bis 7 mm und eine Abmessung der ersten Verbindungsnut in Breitenrichtung des ersten Anodenblatts 1 mm bis 3 mm.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in der Breitenrichtung des ersten Anodenblatts ein Abstand zwischen einer Bodenwand der ersten Verbindungsnut und dem ersten Bereich größer als 1 mm.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in der Längsrichtung des ersten Kathodenblatts die positive Lasche mit einem mittleren Bereich der ersten Beschichtungsfläche in der Längsrichtung verbunden, und/oder in der Längsrichtung des ersten Anodenblatts ist die negative Lasche mit einem mittleren Bereich der zweiten Beschichtungsfläche in der Längsrichtung verbunden.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die positive Lasche und die negative Lasche auf derselben Seite der Batteriezelle in Längsrichtung angeordnet.
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In Übereinstimmung mit Ausführungsformen eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriezelle bereitgestellt, die Folgendes aufweist:
- eine Vielzahl von zweiten Kathodenblätter, wobei jedes zweite Kathodenblatt einen dritten Stromkollektor und eine dritte Beschichtung aufweist, der dritte Stromkollektor eine dritte Beschichtungsfläche und einen vorstehenden Abschnitt aufweist und die dritte Beschichtung auf die dritte Beschichtungsfläche aufgebracht ist;
- eine Vielzahl von zweiten Anodenblättern, wobei jedes zweite Anodenblatt einen vierten Stromkollektor und eine vierte Beschichtung umfasst, der vierte Stromkollektor eine vierte Beschichtungsfläche umfasst und die vierte Beschichtung auf die vierte Beschichtungsfläche aufgebracht ist; die vierte Beschichtungsfläche einen dritten Bereich und einen vierten Bereich umfasst, die in einer Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind, der dritte Bereich der dritten Beschichtungsfläche entspricht und der dritte Bereich eine Größe aufweist, die größer oder gleich der der dritten Beschichtungsfläche ist, der vierte Bereich mit mindestens einer Verbindungsnut versehen ist und ein Teil des vierten Stromkollektors, der in der Verbindungsnut freiliegt, eine Verbindungsfläche ist;
- eine positive Lasche, die elektrisch mit einem der zweiten Kathodenblätter verbunden ist; und
- eine negative Lasche, die elektrisch mit einer der zweiten Anodenblätter verbunden ist;
- wobei jedes zweite Anodenblatt und jedes zweite Kathodenblatt abwechselnd gestapelt sind, um die Batteriezelle zu bilden, jeder vorstehende Abschnitt gestapelt ist und die benachbarten vorstehenden Abschnitte in Kontakt und Verbindung miteinander stehen, um einen Verbindungsabschnitt zu bilden, jeder vierte Bereich gestapelt ist und die benachbarten vierten Bereiche in Kontakt und Verbindung miteinander stehen, um einen zweiten Leitungsabschnitt zu bilden.
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Die Batteriezelle gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat mindestens die folgenden vorteilhaften Wirkungen:
- Nachdem die Vielzahl von zweiten Kathodenblätter und die Vielzahl von zweiten Anodenblätter abwechselnd gestapelt sind, um eine Batteriezelle zu bilden, sind die Verbindungsbereiche der benachbarten zweiten Anodenblatte verbunden, um den zweiten Leitungsabschnitt zu bilden, und sind die vorstehenden Abschnitte der benachbarten zweiten Kathodenblätter verbunden, um einen Verbindungsabschnitt zu bilden. Während des Lade- und Entladevorgangs der Batterien fließen Ströme in die Batteriezelle durch die positive Lasche und die negative Lasche, und die Verbindungsbereiche auf jeder Schicht des zweiten Anodenblatts stehen miteinander in Verbindung, und die vorstehenden Abschnitte auf jeder Schicht des zweiten Kathodenblatts stehen miteinander in Verbindung, so dass die Lade- und Entladeströme der Batteriezelle synchron und gleichmäßig sein können, wodurch ein Schnellladeeffekt erreicht wird. Der von der Batteriezelle belegte Raum innerhalb der Batterie kann ebenfalls reduziert und die Energiedichte der Batterie verbessert werden.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt die Abmessung der Verbindungsnut in Längsrichtung des zweiten Anodenblatts 5 mm bis 7 mm, und die Abmessung der Verbindungsnut in Breitenrichtung des zweiten Anodenblatts beträgt 1 mm bis 3 mm.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in der Breitenrichtung des zweiten Anodenblatts ein Abstand zwischen einer Bodenwand der Verbindungsnut und dem dritten Bereich größer als 1 mm.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung befinden sich die positive Lasche und die negative Lasche in der Längsrichtung auf derselben Seite der Batteriezelle.
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Gemäß Ausführungsformen eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Batterie bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
- ein Gehäuse, das mit einem Aufnahmehohlraum versehen ist; und
- die Batteriezelle, die in den Ausführungsformen des ersten oder zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist, wobei die Batteriezelle in dem Aufnahmehohlraum aufgenommen ist.
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Die Batterie gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat zumindest die folgenden vorteilhaften Wirkungen: Da die Batterie die Batteriezelle gemäß den Ausführungsformen des ersten oder zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung aufweist, besitzt sie alle vorteilhaften Wirkungen der Batteriezelle, wie sie oben beschrieben sind.
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Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden teilweise in der nachstehenden Beschreibung dargelegt oder sind teilweise aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich oder können durch die Praxis der vorliegenden Erfindung erlernt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren und die Ausführungsformen näher beschrieben, wobei:
- 1 ist eine schematische Darstellung einer Batteriezelle mit einer gewickelten Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Explosionsdarstellung einer Teilstruktur der Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine schematische Darstellung eines ersten Kathodenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein schematisches Diagramm eines ersten Anodenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist ein schematisches Diagramm eines ersten Kathodenblatts gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist ein schematisches Diagramm eines ersten Anodenblatts gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- ist eine schematische Explosionsdarstellung einer Batteriezelle mit gestapeltem Aufbau gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Kathodenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Anodenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichen:
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Erstes Kathodenblatt 100, erster Stromkollektor 110, erste Beschichtungsfläche 120;
Erstes Anodenblatt 200, zweiter Stromkollektor 210, erster Verbindungsbereich 211, zweite Beschichtungsfläche 220, erster Bereich 221, zweiter Bereich 222, erste Verbindungsnut 2221, erster Leitungsabschnitt 230;
Zweites Kathodenblatt 300, dritter Stromkollektor 310, dritte Beschichtungsfläche 320, vorstehender Teil 330;
Zweites Anodenblatt 400, vierter Stromkollektor 410, zweiter Verbindungsbereich 411, vierte Beschichtungsfläche 420, dritter Bereich 421, vierter Bereich 422, zweite Verbindungsnut 4221, zweiter leitender Teil 430;
positive Lasche 500, negative Lasche 600.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, wobei die gleichen oder ähnlichen Bezugsziffern überall die gleichen oder ähnlichen Elemente oder die Elemente mit den gleichen oder ähnlichen Funktionen bezeichnen. Die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft zu verstehen und dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung und sind nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
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Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist davon auszugehen, dass die Richtungsbegriffe, die auf Orientierungs- oder Positionsbeziehungen hinweisen, wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“ und dergleichen, auf den in den Zeichnungen gezeigten Orientierungs- oder Positionsbeziehungen beruhen und der einfachen Beschreibung und Vereinfachung dienen und nicht anzeigen oder implizieren, dass die betreffende Einheit oder das betreffende Element in einer bestimmten Orientierung konstruiert oder betrieben werden muss, und daher nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden sollten.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „mehrere“ einen oder mehrere, und „mehrere“ bedeutet zwei oder mehr. Darüber hinaus sind Begriffe wie „größer als“, „kleiner als“ oder „mehr als“ usw. so zu verstehen, dass sie den angegebenen Wert ausschließen, während Begriffe wie „größer als oder gleich“, „kleiner als oder gleich“ oder „einschließlich“ usw. so zu verstehen sind, dass sie den angegebenen Wert einschließen. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ usw. werden nur zur Unterscheidung der technischen Merkmale verwendet und sind nicht so zu verstehen, dass sie die relative Bedeutung, Menge oder Reihenfolge der technischen Merkmale angeben oder implizieren.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sind Begriffe wie „anordnen“, „bereitstellen“, „verbinden“ usw. im weitesten Sinne zu verstehen, sofern sie nicht explizit eingeschränkt werden. Für Fachleute können die spezifischen Bedeutungen der obigen Begriffe in der vorliegenden Erfindung entsprechend den spezifischen Umständen der technischen Lösungen verstanden werden.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung soll die Beschreibung unter Bezugnahme auf Begriffe wie „eine Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“, „eine beispielhafte Ausführungsform“, „ein Beispiel“, „ein spezifisches Beispiel“ oder „einige Beispiele“ usw. darauf hinweisen, dass das spezifische Merkmal, der Aufbau, das Material oder die Eigenschaft, die in Verbindung mit dieser Ausführungsform oder diesem Beispiel beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform oder einem Beispiel der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Die Verwendung dieser Begriffe in dieser Beschreibung bezieht sich nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel. Darüber hinaus kann das beschriebene spezifische Merkmal, den Aufbau, das Material oder die Eigenschaft auf jede geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen oder Beispielen kombiniert werden.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 wird gemäß den Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung eine Batteriezelle bereitgestellt, die ein erstes Anodenblatt 200, ein erstes Kathodenblatt 100, eine positive Lasche 500 und eine negative Lasche 600 umfasst. Das erste Kathodenblatt 100 umfasst einen ersten Stromkollektor 110 und eine erste Beschichtung. Die erste Beschichtung wird auf den ersten Stromkollektor 110 aufgetragen, um eine erste Beschichtungsfläche 120 zu bilden. Das erste Kathodenblatt 100 ist gewickelt, um mehrere Schichten zu bilden. Das erste Anodenblatt 200 umfasst einen zweiten Stromkollektor 210 und eine zweite Beschichtung. Die zweite Beschichtung wird auf den zweiten Stromkollektor 210 aufgetragen, um eine zweite Beschichtungsfläche 220 zu bilden. Die zweite Beschichtungsfläche 220 umfasst einen ersten Bereich 221 und einen zweiten Bereich 222, die in einer Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Der erste Bereich 221 entspricht der ersten Beschichtungsfläche 120, und die Größe des ersten Bereichs 221 ist größer als oder gleich der Größe der ersten Beschichtungsfläche 120. Der zweite Bereich 222 ist mit einer Vielzahl von ersten Verbindungsnuten 2221 versehen, und die ersten Verbindungsnuten 2221 sind in einer Längsrichtung des ersten Anodenblatts 200 voneinander beabstandet. Das erste Anodenblatt 200 und das erste Kathodenblatt 100 sind gestapelt und gewickelt, um mehrere Schichten zu bilden, und jede Schicht ist mit mindestens einer der ersten Verbindungsnute 2221 versehen. Der Teil des zweiten Stromkollektors 210, der in der ersten Verbindungsnut 2221 freiliegt, ist der erste Verbindungsbereich 211. Die ersten Verbindungsbereiche 211 benachbarter Schichten stehen in einer Dickenrichtung miteinander in Kontakt und in Verbindung, um einen ersten Leitungsabschnitt 230 zu bilden. Die positive Lasche 500 ist elektrisch mit dem ersten Kathodenblatt 100 verbunden und erstreckt sich darüber hinaus in einer Breitenrichtung des ersten Kathodenblatts 100. Die negative Lasche 600 ist elektrisch mit dem ersten Anodenblatt 200 verbunden und erstreckt sich darüber hinaus in einer Breitenrichtung des ersten Anodenblatts 200. Die erste Verbindungsnut 2221 erstreckt sich von der dem ersten Bereich 221 gegenüberliegenden Kante des ersten Anodenblatts 200 in Richtung des ersten Bereichs 221.
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Es sollte beachtet werden, dass, wenn das erste Kathodenblatt 100 und das erste Anodenblatt 200 gewickelt sind, der erste Bereich 221 der ersten Beschichtungsfläche 120 und die zweite Beschichtungsfläche 220 entsprechend angeordnet sein müssen, und ein Separator typischerweise zwischen dem ersten Kathodenblatt 100 und dem ersten Anodenblatt 200 vorgesehen ist. Die Länge des Separators entspricht der Länge des ersten Kathodenblatts 100 und des ersten Anodenblatts 200, und die Breite des Separators entspricht der Breite des ersten Bereichs 221 und dee zweiten Beschichtungsfläche 220, wodurch die normale Ausführung der Lade- und Entladefunktionen nach der Bildung der Batteriezelle gewährleistet wird.
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Wie in 2 dargestellt, werden, nachdem die erste Kathodenfolie 100 und die erste Anodenfolie 200 zu einer Batteriezelle gewickelt wurden, die ersten Verbindungsbereiche 211 jeder Schicht der ersten Anodenfolie 200 verbunden, um den ersten Leitungsabschnitt 230 zu bilden.
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Während des Lade- und Entladevorgangs der Batterien fließt Strom durch die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600 in die Batteriezelle. Die ersten Verbindungsbereiche 211 auf jeder Schicht des ersten Anodenblatts 200 sind miteinander verbunden, was eine synchrone und gleichmäßige Ladestromverteilung über alle Schichten ermöglicht, wodurch bis zu einem gewissen Grad ein Schnellladeeffekt erzielt wird. Im Vergleich zur herkömmlichen Batteriezelle mit einem Multi-Laschenaufbau erfordert die Batteriezelle der vorliegenden Erfindung keine zusätzlichen Schweiß- oder Verbrückungsprozesse zwischen der Lasche und mehreren Laschen, was den Herstellungsprozess vereinfacht, den von der Batteriezelle eingenommenen Raum innerhalb der Batterie reduziert und die Energiedichte der Batterie verbessert.
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Da der zweite Bereich 222 des ersten Anodenblatts 200 über das erste Kathodenblatt 100 und den Separator hinausragt, besteht, wenn mehrere erste Verbindungsbereiche 211 durch Schweißen oder andere Verbindungsverfahren elektrisch verbunden werden, keine Gefahr eines Kurzschlusses durch Kontakt mit der Kathode, wodurch die Sicherheitsleistung der Batteriezelle beim Einsatz in einer Batterie gewährleistet wird.
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Es versteht sich von selbst, dass die erste Verbindungsnut 2221 durch Laserbearbeitung oder Nutenbildung hergestellt werden kann. Insbesondere werden nach dem Aufbringen der zweiten Beschichtung mehrere erste Verbindungsnuten 2221 an entsprechenden Positionen auf dem ersten Anodenblatt 200 bearbeitet, so dass nach dem Zusammenwickeln des ersten Anodenblatts 200, des ersten Kathodenblatts 100 und des Separators zu mehreren Lagen jede Lage mindestens einen ersten Verbindungsbereich 211 umfasst. Die mehreren ersten Verbindungsbereiche 211 sind miteinander verschweißt, um den ersten Leitungsabschnitt 230 zu bilden, der den synchronen und gleichmäßigen Ladestrom während des Batterieladevorgangs ermöglicht, wodurch bis zu einem gewissen Grad eine Schnellladefähigkeit erreicht wird.
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In einigen Ausführungsformen kann jede Schicht, nachdem das erste Anodenblatt 200 zur Bildung mehrerer Lagen gewickelt wurde, mit mehreren ersten Verbindungsbereichen 211 versehen sein, die eins-zu-eins mit den mehreren ersten Verbindungsbereichen 211 in den benachbarten Lagen übereinstimmen können, wodurch sichergestellt wird, dass die mehreren ersten Verbindungsbereiche 211 nacheinander verbunden werden, um den ersten Leitungsabschnitt 230 zu bilden, und mehrere erste Leitungsabschnitte 230 in der Längsrichtung der Batteriezelle gebildet werden, um die Lade- und Entladeeffizienz der Batteriezelle weiter zu verbessern.
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In einigen Ausführungsformen beträgt die Abmessung der ersten Verbindungsnut 2221 in Längsrichtung des ersten Anodenblatts 200 5 mm bis 7 mm; und in Breitenrichtung des ersten Anodenblatts 200 beträgt die Abmessung der ersten Verbindungsnut 2221 1 mm bis 3 mm. Insbesondere kann in der Längsrichtung des ersten Anodenblatts 200 die Abmessung der ersten Verbindungsnut 2221 aus Werten wie 5 mm, 5,5 mm, 6 mm, 6,5 mm, 7 mm oder anderen Werten im Bereich von 5 mm bis 7 mm ausgewählt werden; und in der Breitenrichtung des ersten Anodenblatts 200 kann die Abmessung der ersten Verbindungsnut 2221 aus Werten wie 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm oder anderen Werten im Bereich von 1 mm bis 3 mm ausgewählt werden. Indem die Abmessung der ersten Verbindungsnut 2221 innerhalb der oben genannten Bereiche in Längs- und Breitenrichtung des Elektrodenblatts gehalten wird, wird eine ausreichende Kontaktfläche gewährleistet, wenn die ersten Verbindungsbereiche 211 benachbarter Schichten verbunden werden, wodurch eine stabile Verbindung und eine effiziente Stromübertragung garantiert werden. Wenn sie beispielsweise durch Schweißen verbunden werden, kann die Verbindungsstabilität zwischen benachbarten Schichten gewährleistet werden, wodurch die Trennung der ersten Verbindungsbereiche 211 während des Batteriebetriebs verhindert wird, was ansonsten die Schnellladeleistung beeinträchtigen könnte. Insbesondere hat der Schweißpunkt, der durch Schweißen benachbarter erster Verbindungsbereiche 211 gebildet wird, eine Länge von 6 mm und eine Breite von 1,5 mm, was eine stabile Verbindung zwischen den ersten Verbindungsbereichen 211 benachbarter Schichten gewährleistet.
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In einigen Ausführungsformen ist in der Breitenrichtung des ersten Anodenblatts 200 der Abstand zwischen der Bodenwand der ersten Verbindungsnut 2221 und dem ersten Bereich 221 größer als 1 mm, und die Bodenwand der ersten Verbindungsnut 2221 ist parallel zur Längsrichtung der Elektrodenblatts. Um die Sicherheitsleistung der Batteriezelle zu gewährleisten und einen Kurzschluss während des Gebrauchs zu verhindern, ist der Abstand zwischen der Bodenwand der ersten Verbindungsnut 2221 und dem ersten Bereich 221 größer als 1 mm, wodurch verhindert wird, dass der in der ersten Verbindungsnut 2221 freiliegende Teil des ersten Stromkollektors 110 das positive Material berührt. Insbesondere ragt in der Breitenrichtung des ersten Anodenblatts 200 die Seite des ersten Anodenblatts 200, an der die erste Verbindungsnut 2221 vorgesehen ist, um mehr als 4 mm über das erste Kathodenblatt 100 in der Breitenrichtung hinaus, und die Seite des ersten Anodenblatts 200, an der die erste Verbindungsnut 2221 nicht vorgesehen ist, in der Breitenrichtung um mehr als 1 mm über das erste Kathodenblatt 100 hinausragt, wodurch sichergestellt wird, dass die erste Beschichtungsfläche 120 des ersten Kathodenblatts 100 der zweiten Beschichtungsfläche 220 des ersten Anodenblatts 200 entspricht, und die Möglichkeit der Lithiumausfällung auf dem ersten Kathodenblatt 100 verringert wird.
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Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ist in einigen Ausführungsformen in der Längsrichtung des ersten Kathodenblatts 100 die positive Lasche 500 mit einem mittleren Bereich der ersten Beschichtungsfläche 120 in der Längsrichtung verbunden; und/oder in der Längsrichtung des ersten Anodenblatts 200 ist die negative Lasche 600 mit einem mittleren Bereich der zweiten Beschichtungsfläche 220 in der Längsrichtung verbunden. Der mittlere Bereich bezieht sich auf einen Bereich, der von beiden Enden des entsprechenden Elektrodenblatts in Längsrichtung ungefähr gleich weit entfernt ist. Es kann davon ausgegangen werden, dass sowohl das erste Anodenblatt 200 als auch das erste Kathodenblatt 100 eine relativ große Länge aufweisen, und dass die Batteriezelle über die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600 nach Außen verbunden ist und der Strom über die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600 auf die Elektrodenblätter einwirkt. Während des eigentlichen Lade- und Entladevorgangs nehmen nur die Bereiche mit Aktivbeschichtung auf den Elektrodenblättern an der Reaktion teil. Durch die Anordnung der positiven Lasche 500 im mittleren Bereich der ersten Beschichtungsfläche 120 und der negativen Lasche 600 im mittleren Bereich der zweiten Beschichtungsfläche 220 ist daher beim Laden und Entladen der Abstand von jeder Position des Aktivmaterials auf dem ersten Kathodenblatt 100 und dem ersten Anodenblatt 200 zur Lasche nicht zu groß, wodurch der Strom schnell alle Positionen auf den Elektrodenblättern erreichen kann und die Lade- und Entladerate der Batterie weiter verbessert wird.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist in einigen alternativen Ausführungsformen die positive Lasche 500 an einer Randposition des ersten Kathodenblatts 100 angeschlossen, und die negative Lasche 600 kann ebenfalls an einer Randposition des ersten Anodenblatts 200 angeschlossen sein. Das erste Kathodenblatt 100 ist an der Randposition mit einem blanken Folienbereich versehen, und das erste Anodenblatt 200 ist an der Randposition ebenfalls mit einem blanken Folienbereich versehen. Die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600 können direkt mit den blanken Folienbereichen verbunden werden, ohne dass die Aktivbeschichtungsflächen der Elektrodenblätter bearbeitet werden müssen, was den Herstellungsprozess vereinfacht.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, sind in einigen Ausführungsformen die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600 auf derselben Seite der Batteriezelle in Längsrichtung angeordnet. Der erste Leitungsabschnitt 230 wird durch Stapeln und Verbinden mehrerer erster Verbindungsbereiche 211 gebildet. Der negative Anschluss 600 ist ebenfalls mit dem ersten Anodenblatt 200 verbunden. Während des Lade- und Entladevorgangs hat die negative Lasche 600 die gleiche Polarität wie der erste Leitungsabschnitt 230, so dass die negative Lasche 600 direkt mit dem ersten Leitungsabschnitt 230 verbunden werden kann. Darüber hinaus ist die positive Lasche 500 ebenfalls auf derselben Seite vorgesehen; während des Lade- und Entladevorgangs haben die positive Lasche 500 und der erste Leitungsabschnitt 230 jedoch entgegengesetzte Polaritäten. Um einen Kurzschluss zu verhindern, ist eine Isolationsbehandlung zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 230 und der positiven Lasche 500 erforderlich, typischerweise durch Auftragen von Isolierkleber, wodurch der Kurzschluss innerhalb der Batteriezelle verhindert wird.
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Es sollte klar sein, dass durch die Anordnung der positiven Lasche 500 und der negativen Lasche 600 auf derselben Seite der Batteriezelle der Raum, der von der positiven Lasche 500 und der negativen Lasche 600 während des Batteriezellenherstellungsprozesses eingenommen wird, weiter reduziert werden kann, wodurch die Energiedichte der Batteriezelle verbessert wird.
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Gemäß den 7 bis 9 wird in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung eine alternative Batteriezelle bereitgestellt, die eine positive Lasche 500, eine negative Lasche 600, eine Vielzahl von zweiten Kathodenblättern 300 und eine Vielzahl von zweiten Anodenblättern 400 umfasst. Jedes der zweiten Kathodenblätter 300 umfasst einen dritten Stromkollektor 310 und eine dritte Beschichtung. Der dritte Stromkollektor 310 umfasst eine dritte Beschichtungsfläche 320 und einen vorstehenden Abschnitt 330, und die dritte Beschichtung ist auf der dritten Beschichtungsfläche 320 aufgebracht. Jedes zweite Anodenblatt 400 umfasst einen vierten Stromkollektor 410 und eine vierte Beschichtung, und die vierte Beschichtung ist auf den vierten Stromkollektor 410 aufgetragen, um eine vierten Beschichtungsfläche 420 zu bilden. Die vierte Beschichtungsfläche 420 umfasst einen dritten Bereich 421 und einen vierten Bereich 422, die in einer Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Größe des dritten Bereichs 421 ist größer als oder gleich der Größe der dritten Beschichtungsfläche 320. Der vierte Bereich 422 ist mit mindestens einer zweiten Verbindungsnut 4221 versehen. Der Teil des vierten Stromkollektors 410, der in der zweiten Verbindungsnut 4221 freiliegt, ist ein zweiter Verbindungsbereich 411. Die positive Lasche 500 ist elektrisch mit einer der zweiten Kathodenblätter 300 verbunden, und die negative Lasche 600 ist elektrisch mit einer der zweiten Anodenblätter 400 verbunden. Jedes der zweiten Anodenblätter 400 und jedes der zweiten Kathodenblätter 300 werden abwechselnd gestapelt, um die Batteriezelle zu bilden. Jeder der vorstehenden Abschnitte 330 ist gestapelt, und die benachbarten vorstehenden Abschnitte 330 stehen in Kontakt und Verbindung miteinander, um einen Verbindungsabschnitt zu bilden. Jeder der vierten Bereiche 422 ist ebenfalls gestapelt, und die benachbarten vierten Bereiche 422 stehen miteinander in Kontakt und in Verbindung, um einen zweiten Leitungsabschnitt 430 zu bilden.
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Die mehreren Kathodenblätter sind durch den vorstehenden Abschnitt 330 miteinander verbunden, was der Verbindungsmethode in einer herkömmlichen Batteriezelle mit einem Multi-Laschenaufbau entspricht. Insbesondere sind die mehreren vorstehenden Abschnitte 330 miteinander verschweißt, und eines der zweiten Kathodenblätter 300 ist mit der positiven Lasche 500 versehen, um die Eingabe und Ausgabe von elektrischem Strom nach außen zu erleichtern.
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Nachdem die mehreren zweiten Kathodenblätter 300 und die mehreren zweiten Anodenblätter 400 abwechselnd gestapelt sind, um eine Batteriezelle zu bilden, werden die zweiten Verbindungsbereiche 411, die an den benachbarten zweiten Anodenblättern 400 vorgesehen sind, verbunden, um den zweiten Leitungsabschnitt 430 zu bilden. Während des Lade- und Entladevorgangs der Batterien fließt der Strom in die Batteriezelle über die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600. Die zweiten Verbindungsbereiche 411 auf jeder Schicht der zweiten Anodenblätter 400 sind verbunden, und jede Schicht der zweiten Kathodenblätter 300 ist durch die vorstehenden Abschnitte 330 verbunden, was den synchronen und gleichmäßigen Stromfluss durch die Batteriezelle während des Ladens und Entladens ermöglicht, wodurch ein Schnellladeeffekt erzielt wird. Der von der Batteriezelle eingenommene Raum innerhalb der Batterie kann ebenfalls reduziert und die Energiedichte der Batterie verbessert werden.
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In einigen Ausführungsformen beträgt die Abmessung der zweiten Verbindungsnut 4221 in der Längsrichtung des zweiten Anodenblatts 400 5 mm bis 7 mm und in der Breitenrichtung des zweiten Anodenblatts 400 beträgt die Abmessung der zweiten Verbindungsnut 4221 1 mm bis 3 mm. Insbesondere in der Längsrichtung des zweiten Anodenblatts 400 kann die Abmessung der zweiten Verbindungsnut 4221 aus Werten wie 5 mm, 5,5 mm, 6 mm, 6,5 mm, 7 mm oder anderen Werten im Bereich von 5 mm bis 7 mm ausgewählt werden; und in der Breitenrichtung des zweiten Anodenblatts 400 kann die Abmessung der zweiten Verbindungsnut 4221 aus Werten wie 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm oder anderen Werten im Bereich von 1 mm bis 3 mm ausgewählt werden. Indem die Abmessungen der zweiten Verbindungsnut 4221 innerhalb der oben genannten Bereiche in Längs- und Breitenrichtung des Elektrodenblatts gehalten werden, wird eine ausreichende Kontaktfläche gewährleistet, wenn die zweiten Verbindungsbereiche 411 auf benachbarten Schichten verbunden werden, wodurch eine stabile Verbindung und eine effiziente Stromübertragung garantiert werden. Zum Beispiel kann beim Verbinden durch Schweißen die Verbindungsstabilität zwischen benachbarten Schichten gewährleistet werden, wodurch die Trennung der zweiten Verbindungsbereiche 411 während des Batteriebetriebs verhindert wird, was ansonsten die Schnellladeleistung beeinträchtigen könnte. Insbesondere hat der Schweißpunkt, der durch Schweißen benachbarter zweiter Verbindungsbereiche 411 gebildet wird, eine Länge von 6 mm und eine Breite von 1,5 mm, was eine stabile Verbindung zwischen den zweiten Verbindungsbereichen 411 benachbarter Schichten gewährleistet.
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In einigen Ausführungsformen ist in der Breitenrichtung des zweiten Anodenblattes 400 der Abstand zwischen der Bodenwand der zweiten Verbindungsnut 4221 und dem dritten Bereich 421 größer als 1 mm, und die Bodenwand der zweiten Verbindungsnut 4221 verläuft parallel zur Längsrichtung des zweiten Anodenblatts 400. Um die Sicherheitsleistung der Batteriezelle zu gewährleisten und einen Kurzschluss während des Gebrauchs zu verhindern, ist der Abstand zwischen der Bodenwand der zweiten Verbindungsnut 4221 und der Kante des Anodenblatts größer als 1 mm, wodurch verhindert wird, dass der dritte Stromkollektor 310 das negative Material berührt. Insbesondere ragt in der Breitenrichtung des zweiten Anodenblatts 400 die Seite des zweiten Anodenblatts 400, an der die zweite Verbindungsnut 4221 vorgesehen ist, um mehr als 4 mm über das zweite Kathodenblatt 300 in der Breitenrichtung hinaus, während die Seite des zweiten Anodenblatts 400, an der die zweite Verbindungsnut 4221 nicht vorgesehen ist, in der Breitenrichtung um mehr als 1 mm über das zweite Kathodenblatt 300 hinausragt, wodurch sichergestellt wird, dass die dritte Beschichtungsfläche 320 des zweiten Kathodenblatts 300 der vierten Beschichtungsfläche 420 des zweiten Anodenblatts 400 entspricht, und die Möglichkeit der Lithiumausfällung auf dem zweiten Kathodenblatt 300 verringert wird.
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Wie in dargestellt, befinden sich in einigen Ausführungsformen die positive Lasche 500 und die negative Lasche 600 auf der gleichen Seite der Batteriezelle in Längsrichtung. Während des Herstellungsverfahrens der Batteriezelle kann der von der positiven Lasche 500 und der negativen Lasche 600 eingenommene Raum weiter reduziert werden, wodurch die Energiedichte der Batteriezelle verbessert wird.
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Gemäß den Ausführungsformen des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Batterie bereitgestellt (in den Figuren nicht dargestellt), die ein Gehäuse und die in den oben beschriebenen Ausführungsformen des ersten oder zweiten Aspekts bereitgestellte Batteriezelle umfasst. Das Gehäuse ist mit einem Aufnahmehohlraum versehen, und die Batteriezelle ist in dem Aufnahmehohlraum untergebracht. Da die Batterie die Batteriezelle der Ausführungsformen des ersten oder zweiten Aspekts aufweist, hat sie zumindest alle vorteilhaften Wirkungen der Batteriezelle, die hier nicht noch einmal aufgeführt werden.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Änderungen im Rahmen des Fachwissens vorgenommen werden, ohne dass vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Darüber hinaus können die Ausführungsformen und die Merkmale in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konfliktfrei miteinander kombiniert werden.