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CN104051792B - 非矩形叠片电芯的制备方法 - Google Patents

非矩形叠片电芯的制备方法 Download PDF

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CN104051792B CN201410313608.XA CN201410313608A CN104051792B CN 104051792 B CN104051792 B CN 104051792B CN 201410313608 A CN201410313608 A CN 201410313608A CN 104051792 B CN104051792 B CN 104051792B
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Abstract

本发明提供了一种非矩形叠片电芯的制备方法，其包括步骤：制备k种叠片电芯单元，在k种叠片电芯单元中，至少有两种叠片电芯单元制备中所采用的极片元件在形状和/或大小上不同；将k种叠片电芯单元按照预定的顺序叠置，得到非矩形叠片电芯。第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤：设置叠片堆：叠片堆包括个叠片组，各叠片组包括mi个在形状及大小上均相同的极片元件，ni≥2，mi≥2，叠片堆的全部叠片组的极片元件和相邻的叠片组之间的垫片沿堆叠方向依次均位于成Z形的隔离膜中；在各垫片的位于隔离膜中的一端处使隔离膜断开，以得到各叠片组中的极片元件和相应的隔离膜形成的相应的叠片电芯单元。

Description

非矩形叠片电芯的制备方法
技术领域
本发明涉及电化学储能器件技术领域，尤其涉及一种非矩形叠片电芯的制备方法。
背景技术
锂离子电池作为新能源领域最具代表性的电化学储能器件，在移动电子设备、电动汽车、储能等领域得到了越来越广的应用。由于移动电子设备中很多电子元器件的排布经常呈现出阶梯形状或其它不规则的形状，因此留给电池的放置空间并不总是规则的长方体，而现有的锂离子电池一般都是规则的长方体形，使用在移动电子设备中通常会造成内部空间的部分闲置浪费。为此，业界提出将电池设计为非矩形，以提升电池部分在移动电子设备中的空间利用率，使相同外形尺寸的移动电子设备获得更大的体积与能量发挥。然而，上述非矩形电池因为形状特殊，所以其制备工艺复杂且低效。
目前非矩形锂离子电芯的制备工艺有如下两种：
(1)叠片型电芯，即将正极极片和负极极片分切为预定的大小和/或形状不同的片状，然后在分切后的正极极片和负极极片之间插入隔离膜，从而得到非矩形叠片电芯，这里所述的隔离膜可以为与极片相应的片状、Z形或卷绕形。
(2)卷绕型电芯，即将正极极片和负极极片切割出预定的形状，然后采用卷绕工艺得到非矩形锂离子电芯。
其中在传统的非矩形叠片型电芯的制备工艺中，需要按照预定的顺序堆叠大小和/或形状不同的正极极片和负极极片，操作较繁琐，生产效率有待提高，且对设备的校准等功能要求较高。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种非矩形叠片电芯的制备方法，其能极大地提高制备非矩形叠片电芯的效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种非矩形叠片电芯的制备方法，其包括步骤：制备k种叠片电芯单元，在k种叠片电芯单元中，至少有两种叠片电芯单元制备中所采用的极片元件在形状和/或大小上不同；制备非矩形叠片电芯：将k种叠片电芯单元按照预定的顺序叠置，以得到非矩形叠片电芯。第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤：设置叠片堆：叠片堆包括个叠片组，各叠片组包括mi个在形状及大小上均相同的极片元件且各叠片组所包括的极片元件的数量相同或不同，其中ni≥2，mi≥2，相邻的叠片组之间设置有垫片，叠片堆的全部叠片组的极片元件和相邻的叠片组之间的垫片沿堆叠方向依次均位于成Z形的隔离膜中，垫片将与其相邻的隔离膜的上下部分隔开；以及形成叠片电芯单元：在各垫片的位于隔离膜中的一端处使隔离膜断开，以使各垫片与各叠片组彼此能够分离，以得到各叠片组中的极片元件和相应的隔离膜形成的相应的叠片电芯单元，其中各叠片电芯单元包括正极极片以及负极极片、或者单体电芯、或者单体电芯与正极极片和/或负极极片的组合，其中正极极片、负极极片、单体电芯统称为极片元件，单体电芯由正极极片、负极极片、以及间隔在正极极片和负极极之间的另一隔离膜构成，且正极极片带有正极极耳，负极极片带有负极极耳，在与叠片堆的堆叠方向和成Z形的隔离膜的折叠方向均垂直的方向上，各叠片电芯单元的正极极耳负极极耳设置处于同一侧或不同侧。
本发明的有益效果如下：
制备k种叠片电芯单元且在第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备中，通过采用垫片，可以在一个叠片堆中设置多个叠片组，在各垫片的位于隔离膜中的一端处使隔离膜断开，以使各垫片与各叠片组彼此能够分离，从而形成多个叠片电芯单元，这样可以节省辅助时间，由此极大地提高了采用Z形的隔离膜制备叠片电芯单元的效率，通过将得到的叠片电芯单元按照预定的顺序进行叠置以得到非矩形叠片电芯，从而极大地提高了制备非矩形叠片电芯的效率。
附图说明
通过结合附图参考下面的具体实施例，可以更好地理解本文在结构和操作上的组织及方式以及更多的目的和优点，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1示出根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法的示意图，其中(1)-(k)示出第1至第k种叠片电芯单元的制备过程，其中处于最上方的为各叠片电芯单元制备中所采用的极片元件的示意图；
图2示出通过图1获得的非矩形叠片电芯；
图3为形成的具有三个叠片电芯单元(即k＝3)的非矩形叠片电芯的俯视图；
图4为根据图1制备的非矩形叠片电芯的其他结构示意图(k＝2)；
图5示出根据本发明一实施例的第i种叠片电芯单元的制备的示意图，其中(a)-(d)示出各个步骤；
图6示出根据本发明另一实施例的第i种叠片电芯单元的制备的示意图，其中(a)-(g)示出各个步骤；
图7示出图6制备的叠片电芯单元的一实施例，其中正极极耳和负极极耳处于同一侧，同时为了便于示出垫片与隔离膜、极片元件的相对尺寸关系，示出了垫片，其中(a)示出垫片，而(b)示出叠片电芯单元；
图8示出图6制备的叠片电芯单元的一实施例，其中正极极耳和负极极耳处于相对侧；
图9示出图5的(c)图的替代实施例，其中采用热板使隔离膜断开；
图10示出根据本发明的叠片电芯单元的制备的一实施例，其中极片元件采用单体电芯；
图11示出图10采用的单体电芯的结构；以及
图12示出不同形状和/或大小的极片元件。
其中，附图标记说明如下：
SP1,SP2…SPi,…SPk叠片堆SC1,SC2…SCi…SCk叠片电芯
SG1,SG2,…SGi,…SGk叠片组BC单体电芯
S堆叠方向P正极极片
GT1,GT2…GTi,…GTk垫片N负极极片
LGTi长度TP正极极耳
WGTi宽度TN负极极耳
SE1,SE2…SEi,…SEk隔离膜PS施加机构
F折叠方向R辊
WSEi宽度HP热板
SE'i隔离膜CT切刀
具体实施方式
下面具体的说明描述多个示范性实施例且不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
参照图1至图12，根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法包括步骤：制备k种叠片电芯单元，在k种叠片电芯单元SC1、SC2、….、SCk中，至少有两种叠片电芯单元制备中所采用的极片元件在形状和/或大小上不同；制备非矩形叠片电芯：将k种叠片电芯单元SC1、SC2、….、SCk按照预定的顺序叠置，以得到非矩形叠片电芯。
第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤：设置叠片堆：叠片堆SPi)包括ni个叠片组SGi，各叠片组SGi包括mi个在形状及大小上均相同的极片元件且各叠片组SGi所包括的极片元件的数量相同(参照图5、图6、图10)或不同，其中ni≥2，mi≥2，相邻的叠片组SGi之间设置有垫片GTi，叠片堆SPi的全部叠片组SGi的极片元件和相邻的叠片组SGi之间的垫片GTi沿堆叠方向S依次均位于成Z形的隔离膜SEi中，垫片GTi将与其相邻的隔离膜SEi的上下部分隔开(参照图5和图6)；以及形成叠片电芯单元：在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处(在图5中处于右侧，而在图6中处于左侧)使隔离膜SEi断开，以使各垫片GTi与各叠片组SGi彼此能够分离，以得到各叠片组SGi中的极片元件和相应的隔离膜SEi形成的相应的叠片电芯单元SCi，其中各叠片电芯单元SCi包括正极极片P以及负极极片N、或者单体电芯BC、或者单体电芯BC与正极极片P和/或负极极片N的组合，其中正极极片P、负极极片N、单体电芯BC统称为极片元件，单体电芯BC由正极极片P、负极极片N、以及间隔在正极极片P和负极极片N之间的另一隔离膜SE'i构成(参照图11)，且正极极片P带有正极极耳TP，负极极片N带有负极极耳TN，在与叠片堆SPi的堆叠方向S和成Z形的隔离膜SEi的折叠方向F均垂直的方向上，各叠片电芯单元SCi的正极极耳TP和负极极耳TN设置处于同一侧(参照图7)或不同侧(参照图8)。
在此需要说明的是，在实际生产中，由于隔离膜SEi会存在着连续放卷的情况，所以对于这种情况，可以在设置叠片堆SPi完成之后，在叠片堆SPi的堆叠尾端处将隔离膜SEi切断；当然不限于此，如果隔离膜SEi的长度设置得精确，则无需在叠片堆SPi的堆叠尾端处将隔离膜SEi切断，换句话说，隔离膜SEi的长度正好满足叠片堆SPi的要求。
此外，为了使得叠片堆SPi的叠片组SGi不松散，优选地，极片元件和垫片GTi沿折叠方向F的位于成Z形的隔离膜SEi中的端部均接触隔离膜SEi即所述端部被隔离膜SEi包围且接触。当然不限于此，可以视实际生产情况，极片元件和垫片GTi沿折叠方向F的位于成Z形的隔离膜SEi中的端部可不接触隔离膜即所述端部被隔离膜SEi包围但不接触(参照图5和图6)。
在根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法中，通过采用垫片GTi，可以在叠片堆SPi中设置多个叠片组SGi，在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使隔离膜SEi断开，以使各垫片GTi与各叠片组SGi彼此能够分离，从而形成多个叠片电芯单元SCi，由此极大地提高了采用Z形的隔离膜SEi制备叠片电芯单元SCi的效率。在这里需要说明的是，只要在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使隔离膜SEi断开就可以使各垫片GTi与各叠片组SGi彼此能够分离，而无需将各垫片GTi抽出。
按照Z形的隔离膜SEi的形成方式的不同，在第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备的设置叠片堆的步骤中，设置叠片堆的方式可包括下面的两种方式。
在一实施例中，参照图5，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为：设置第一个叠片组SGi：将第一个叠片组SGi的第一个极片元件(在图5中，第一个极片元件为正极极片P)放在隔离膜SEi的一个端部，将隔离膜SEi翻折并附在第一个叠片组SGi的第一个极片元件上，再将第一个叠片组SGi的第二个极片元件(在图5中，第二个极片元件为负极极片N)置于翻折后的隔离膜SEi上，将隔离膜SEi再次翻折并附在第一个叠片组SGi的第二个极片元件上，如此反复，直至在隔离膜SEi上放上第mi个极片元件(在图5中，第一个叠片组SGi的极片元件的数量为3个，即mi＝3)并翻折隔离膜SEi；将垫片GTi置于隔离膜SEi上并将隔离膜SEi翻折；设置第二个叠片组SGi：在翻折在垫片GTi上的隔离膜SEi上放置第二个叠片组SGi的第一个极片元件(在图5中第一个极片元件为正极极片P)，将隔离膜SEi翻折并附在第二个叠片组SGi的第一个极片元件上，再将第二个叠片组SGi的第二个极片元件(在图5中第二个极片元件为负极极片N)置于翻折后的隔离膜SEi上，将隔离膜SEi再次翻折并附在第二个叠片组SGi的第二个极片元件上，直至在隔离膜SEi上放上第二个叠片组SGi的第mi个极片元件并将隔离膜SEi翻折(在图5中，第二个叠片组SGi的极片元件的数量为3个，即mi＝3)；将另一垫片GTi置于隔离膜SEi上并将隔离膜SEi翻折；以及如此反复，直至设置第ni个叠片组SGi(在图5中，叠片组SGi从下至上为4个，即ni＝4)。
在一实施例中，参照图6，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为：将隔离膜SEi使用多个辊R撑成Z形；将垫片GTi以及各叠片组SGi的极片元件对应插入成Z形的隔离膜SEi，以使叠片堆SPi的全部叠片组SGi的极片元件和相邻的叠片组SGi之间的垫片GTi依次均位于成Z形的隔离膜SEi中；以及将所述多个辊R抽出。本实施例可以使得叠片电芯单元SCi的制备过程的效率更高，因为在将隔离膜SEi使用多个辊R撑成Z形后，可以利用机械装置(例如机械手)将全部垫片GTi以及各叠片组SGi的极片元件同时对应插入成Z形的隔离膜SEi。当然，也可以分多次将叠片堆SPi的全部叠片组SGi的极片元件和相邻的叠片组SGi之间的垫片GTi插入Z形的隔离膜SEi中。
在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，不同叠片组SGi所包括的极片元件的堆叠顺序相同(参照图5、图6)或不同。
图12给出了不同形状和/或大小的极片元件，其中三角形的极片元件为单体电芯且带有两个极耳，而其他极片元件为正极极片或负极极片且仅带有一个极耳。
在一实施例中，参照图5，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，各叠片组SGi中的处于最外两侧的极片元件均为正极极片P。
在一实施例中，参照图6，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，各叠片组SGi中的处于最外两侧的极片元件分别为正极极片P和负极极片N。
在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，隔离膜SEi的材质可选自乙烯基聚合物及其共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、纤维素衍生物、聚砜类中的至少一种。当隔离膜SEi的材质为乙烯基聚合物及其共聚物时，隔离膜SEi可以为PP隔离膜、PE隔离膜或PP/PE/PP三层复合隔离膜。
在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤制备的设置叠片堆的子步骤中，隔离膜SEi的至少一个面上可具有粘结性涂层。在一实施例中，所述粘结性涂层含有聚偏氟乙烯PVDF)。在一实施例中，所述粘结性涂层还含有无机颗粒。无机颗粒可为Al2O3或SiO2。
在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤制备的设置叠片堆的子步骤中，垫片GTi的材质的刚度可为50GPa～300GPa，当然不限于此，只要使得各垫片GTi具有在承受后面所述的施加机构PS的压力时不产生塑性变形的强度即可。在一实施例中，垫片GTi的材质可为金属或有机树脂。金属可选自铝(Al)或不锈钢。有机树脂可为亚克力树脂。
在一实施例中，参照图5、图6、图7、图9、图10，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备步骤的设置叠片堆的子步骤中，各垫片GTi的长度LGTi可不小于隔离膜SEi的宽度WSEi，各垫片GTi的宽度WGTi可不小于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度。这样可以使得在隔离膜SEi的至少一个面上具有粘结性涂层的情况下，各垫片GTi能有效地将与其相邻的隔离膜SEi的上下部分隔开并防止所述上下部分粘接到一起。
当然不限于此，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备步骤的设置叠片堆的子步骤中，各垫片GTi的长度LGTi可小于隔离膜SEi的宽度WSEi，各垫片GTi的WGTi可小于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度，只要各垫片GTi将与其相邻的隔离膜SEi的上下部分隔开即可。
在一实施例中，参照图5、图6、图7、图9、图10，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片GTi的宽度WGTi大于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度时，可采用切割例如(在图5、图6中采用切刀CT)和/或热烫方式使各垫片GTi处的隔离膜SEi断开。进一步地，参照图9，在形成叠片电芯的子步骤中，各垫片GTi的宽度WGTi大于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度且在叠片堆SPi沿折叠方向F的对应一侧突出上下两个相邻叠片组SGi的最大宽度的极片元件相同的尺寸时，在沿折叠方向F的对应一侧采用热烫方式在全部垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处一次性使隔离膜SEi断开。进一步地，参照图9，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，在沿折叠方向F的对应一侧采用热烫方式在全部垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处一次性使隔离膜SEi断开利用热板HP来实现。在一实施例中，在在第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的制备的形成叠片电芯单元的子步骤中，热板HP的温度为70℃～200℃。在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片GTi的宽度WGTi等于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度时，采用切割方式在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使隔离膜SEi断开。在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片GTi的宽度WGTi小于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度时，采用切割方式在各垫片GTi的位于隔离膜SEi中的一端处使隔离膜SEi断开。在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，切割可为激光切割或机械切割。
在根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法中，参照图5和图6，制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤还包括在设置叠片堆和形成叠片电芯单元之间的子步骤：压制叠片堆：利用施加机构PS沿堆叠方向S对叠片堆SPi施压，以使叠片堆SPi的各叠片组SGi中的极片元件与相应的隔离膜SEi贴合在一起，其中各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不贴合在一起。采用压制叠片堆的子步骤，一方面可对各叠片组SGi进行结构固定和整形，防止极片元件发生移动和错位；另一方面，当各垫片GTi的长度LGTi设置为不小于隔离膜SEi的宽度WSEi且垫片GTi的WGTi设置为不小于上下两个相邻叠片组SGi的极片元件的最大宽度时，在压制叠片堆SPi后，各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不贴合在一起，且各垫片GTi将与其相邻的隔离膜SEi的上下部分隔开，隔离膜SEi的所述上下部分也不贴合在一起，从而便于各垫片GTi与各叠片电芯单元SCi彼此分离。
在一实施例中，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的压制叠片堆的子步骤中，施加机构PS为热压机构，利用热压机构对叠片堆SPi热压。在一实施例中，热压机构采用的热压温度为50℃～200℃、采用的热压的压力为0.1MPa～1.5MPa、热压时间为1s～120s。进一步地，当隔离膜SEi的至少一个面上具有粘接性涂层时，在制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤的压制叠片堆的子步骤中，施加机构PS沿堆叠方向S对叠片堆SPi施压时，使叠片堆SPi的各叠片组SGi中的极片元件与相应的隔离膜SEi通过粘接性涂层中的粘接剂粘接而贴合在一起，但各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi以及粘接性涂层中的粘接剂之间彼此不粘接，从而各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不贴合在一起。基于粘接性涂层，压制后各叠片组SGi的结构更加稳固，因而也更加便于各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi彼此分离，以得到各叠片电芯单元SCi，且便于对得到的各叠片电芯单元SCi进行抓取操作。优选地，为了更好地保证各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi以及粘接性涂层中的粘接剂之间彼此不粘接，在一实施例中，各垫片GTi的上下两面可具有防粘涂层。
在这里需要说明的是，所述“贴合”是指叠片堆SPi的各叠片组SGi中的极片元件与相应的隔离膜SEi相互结合在一起而不脱离，从而使得各叠片组SGi的结构规整并稳固。“不贴合”则是指各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi之间不结合在一起，从而便于各垫片GTi与相邻的隔离膜SEi彼此分离，以分开各叠片组SGi。
在根据本发明的非矩形叠片电芯的制备方法中，制备第i(i＝1,2….k)种叠片电芯单元的步骤还在形成叠片电芯单元之后包括子步骤：利用热压机构对得到的叠片电芯单元SCi进行热压。进一步地，热压机构采用的热压温度为50℃～200℃、采用的热压的压力为0.1MPa～1.5MPa、热压时间为1s～120s，以使叠片电芯单元SCi的结构稳固。
本文以具体实施例及示范性实施例说明了各个特征。本领域技术人员在阅读本文后将作出处于随附权利要求的范围和精神内的许多其它的实施例、修改、以及变形。

Claims (11)

1.一种非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，包括步骤：
制备k种叠片电芯单元，其中第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的制备包括子步骤：
设置叠片堆：叠片堆(SPi)包括ni个叠片组(SGi)，各叠片组(SGi)包括mi个在形状及大小上均相同的极片元件且各叠片组(SGi)所包括的极片元件的数量相同或不同，其中ni≥2，mi≥2，相邻的叠片组(SGi)之间设置有垫片(GTi)，叠片堆(SPi)的全部叠片组(SGi)的极片元件和相邻的叠片组(SGi)之间的垫片(GTi)沿堆叠方向(S)依次均位于成Z形的隔离膜(SEi)中，垫片(GTi)将与其相邻的隔离膜(SEi)的上下部分隔开；以及
形成叠片电芯单元：在各垫片(GTi)的位于隔离膜(SEi)中且被隔离膜(SEi)的对应部分包裹的一端处将隔离膜(SEi)断开，以使各垫片(GTi)与各叠片组(SGi)彼此能够分离，以得到各叠片组(SGi)中的极片元件和相应的隔离膜(SEi)形成的相应的叠片电芯单元(SCi)，其中各叠片电芯单元(SCi)包括正极极片(P)以及负极极片(N)、或者单体电芯(BC)、或者单体电芯(BC)与正极极片(P)和/或负极极片(N)的组合，其中正极极片(P)、负极极片(N)、单体电芯(BC)统称为极片元件，单体电芯(BC)由正极极片(P)、负极极片(N)、以及间隔在正极极片(P)和负极极片(N)之间的与成Z形的隔离膜(SEi)不同的另一隔离膜(SE'i)构成，且正极极片(P)带有正极极耳(TP)，负极极片(N)带有负极极耳(TN)，在与叠片堆(SPi)的堆叠方向(S)和成Z形的隔离膜(SEi)的折叠方向(F)均垂直的方向上，各叠片电芯单元(SCi)的正极极耳(TP)和负极极耳(TN)设置处于同一侧或不同侧；
其中，在k种叠片电芯单元(SC1、SC2、……、SCk)中，至少有两种叠片电芯单元制备中所采用的极片元件在形状和/或大小上不同；
制备非矩形叠片电芯：将k种叠片电芯单元(SC1、SC2、……、SCk)按照预定的顺序叠置，以得到非矩形叠片电芯。
2.根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为：
设置第一个叠片组(SGi)：将第一个叠片组(SGi)的第一个极片元件放在隔离膜(SEi)的一个端部，将隔离膜(SEi)翻折并附在第一个叠片组(SGi)的第一个极片元件上，再将第一个叠片组(SGi)的第二个极片元件置于翻折后的隔离膜(SEi)上，将隔离膜(SEi)再次翻折并附在第一个叠片组(SGi)的第二个极片元件上，如此反复，直至在隔离膜(SEi)上放上第mi个极片元件并翻折隔离膜(SEi)；
将第一垫片(GTi)置于隔离膜(SEi)上并将隔离膜(SEi)翻折；
设置第二个叠片组(SGi)：在翻折在第一垫片(GTi)上的隔离膜(SEi)上放置第二个叠片组(SGi)的第一个极片元件，将隔离膜(SEi)翻折并附在第二个叠片组(SGi)的第一个极片元件上，再将第二个叠片组(SGi)的第二个极片元件置于翻折后的隔离膜(SEi)上，将隔离膜(SEi)再次翻折并附在第二个叠片组(SGi)的第二个极片元件上，直至在隔离膜(SEi)上放上第二个叠片组(SGi)的第mi个极片元件并将隔离膜(SEi)翻折；
将第二垫片(GTi)置于隔离膜(SEi)上并将隔离膜(SEi)翻折；以及
如此反复，直至设置第ni个叠片组(SGi)。
3.根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，设置叠片堆的方式为：
将隔离膜(SEi)使用多个辊(R)撑成Z形；
将垫片(GTi)以及各叠片组(SGi)的极片元件对应插入成Z形的隔离膜(SEi)中，以使叠片堆(SPi)的全部叠片组(SGi)的极片元件和相邻的叠片组(SGi)之间的垫片(GTi)依次均位于成Z形的隔离膜(SEi)中；以及
将所述多个辊(R)抽出。
4.根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，
隔离膜(SEi)的至少一个面上具有粘结性涂层。
5.根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，
垫片(GTi)的材质的刚度为50GPa～300GPa。
6.根据权利要求1或4所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的设置叠片堆的子步骤中，各垫片(GTi)的长度(LGTi)不小于隔离膜(SEi)的宽度(WSEi)，各垫片(GTi)的宽度(WGTi)不小于上下两个相邻叠片组(SGi)的极片元件的最大宽度。
7.根据权利要求6所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，
当各垫片(GTi)的宽度(WGTi)大于上下两个相邻叠片组(SGi)的极片元件的最大宽度时，采用切割和/或热烫方式在各垫片(GTi)的位于隔离膜(SEi)中且被隔离膜(SEi)的对应部分包裹的一端处将隔离膜(SEi)断开；
当各垫片(GTi)的宽度(WGTi)等于上下两个相邻叠片组(SGi)的极片元件的最大宽度时，采用切割方式在各垫片(GTi)的位于隔离膜(SEi)中且被隔离膜(SEi)的对应部分包裹的一端处将隔离膜(SEi)断开。
8.根据权利要求7所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的形成叠片电芯单元的子步骤中，当各垫片(GTi)的宽度(WGTi)大于上下两个相邻叠片组(SGi)的极片元件的最大宽度且在叠片堆(SPi)中沿折叠方向(F)的与该各垫片(GTi)被隔离膜(SEi)的对应部分包裹的一端处相对应的一侧相对上下两个相邻叠片组(SGi)的最大宽度的极片元件突出至相同的位置时，在沿折叠方向(F)的该对应的一侧采用热烫方式在全部垫片(GTi)的位于隔离膜(SEi)中且被隔离膜(SEi)的对应部分包裹的一端处一次性将隔离膜(SEi)断开。
9.根据权利要求1或4所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤还包括在设置叠片堆和形成叠片电芯单元之间的子步骤：
压制叠片堆：利用施加机构(PS)沿堆叠方向(S)对叠片堆(SPi)施压，以使叠片堆(SPi)的各叠片组(SGi)中的极片元件与相应的隔离膜(SEi)贴合在一起，其中各垫片(GTi)与相邻的隔离膜(SEi)之间不贴合在一起。
10.根据权利要求9所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，在制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤的压制叠片堆的子步骤中，施加机构(PS)为热压机构。
11.根据权利要求1所述的非矩形叠片电芯的制备方法，其特征在于，制备第i(i＝1,2…,k)种叠片电芯单元的步骤还在形成叠片电芯单元之后包括子步骤：
利用热压机构对得到的叠片电芯单元(SCi)进行热压。
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