CN119133360A

CN119133360A - 二次电池及用电设备

Info

Publication number: CN119133360A
Application number: CN202411215697.4A
Authority: CN
Inventors: 贺俊
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2024-08-31
Filing date: 2024-08-31
Publication date: 2024-12-13

Abstract

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种二次电池及用电设备。二次电池包括电极组件,电极组件包括依次层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片。第一极片设置有至少一个第一缺口，第一缺口沿第一方向贯穿第一极片，且第一缺口延伸至第一极片的边缘,第一极片还包括第一连接部，第一缺口和第一连接部沿第三方向依次排列；沿第三方向，第一连接部的投影落入第一缺口的投影范围内，第一极片沿第三方向的长度为S₁，第一连接部沿第三方向的有效连接长度为S₂，1％≤(S₂/S₁)×100％≤50％。通过在第三方向上控制第一缺口具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片中部位置的距离，以快速补给电芯中部消耗的电解液,从而导致循环失效的问题。

Description

二次电池及用电设备

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种二次电池及用电设备。

背景技术

为了提升二次电池的充放电能力，满足消费者对快充快放的需求，多极耳结构因其相比单极耳结构能显著降低电池的欧姆阻抗，具有良好的提升充电速度并降低温升能力，从而在快充快放体系得到了青睐。其中，叠片结构因其兼具多极耳结构的低阻抗和高能量密度性能，在手机电池产品中广泛应用。

发明内容

对于快充快放电池体系，电芯在循环过程中对电解液的传输速度要求高，需要在循环过程中能够快速补给电芯中部消耗的电解液。相关技术中的叠片电芯，尤其是长宽尺寸大且充放电速度高的电池体系，电解液补给速度是一个很大的难题，限制了其在快充快放体系的应用，此外，叠片电芯还需要通过热压来固定电芯结构，而热压会进一步压缩隔膜与极片之间的空间，缩小电解液传输的路径，恶化电解液补给。另外，电芯使用过程中的发热问题使得电芯的安全性能下降。

有鉴于此，本申请提供一种二次电池及用电设备，能够提高电解液的补给速度并提升电极组件的散热能力、提高电极组件使用安全性。

第一方面，本申请的实施例提供一种二次电池，包括电极组件，电极组件包括依次层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片。第一极片设置有至少一个第一缺口，第一缺口沿第一方向贯穿第一极片，且第一缺口延伸至第一极片的边缘；第一极片还包括第一连接部，第一缺口和第一连接部沿第三方向依次排列；沿第三方向，第一连接部的投影落入第一缺口的投影范围内；第一极片沿第三方向的长度为S₁，第一连接部沿第三方向的有效连接长度为S₂，1％≤(S₂/S₁)×100％≤50％；第一方向为第一极片的厚度方向，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

上述的二次电池中，第一极片上的第一缺口沿第一方向贯穿第一极片并延伸至第一极片的边缘，有利于第一极片边缘的电解液通过第一缺口浸润至第一极片的中部位置。第一极片还包括第一连接部，第一缺口和第一连接部沿第三方向依次排列，沿第三方向，第一连接部的投影落入第一缺口的投影范围内，其中，第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比大于等于1％，有利于保持第一极片整体的电子通路，且使第一极片具有一定的强度，减少第一极片断带情况的发生；第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比小于等于50％，在第三方向上控制第一缺口具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口进入到第一极片的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液，改善离子断桥而出现紫斑析锂，从而导致循环失效的问题。另外，第一极片上设置第一缺口，有利于提升电极组件的散热能力，提高电极组件使用的安全性能。需要说明的是，第一连接部的有效连接长度是指在第三方向上能形成电子通路的第一连接部的长度。

在以上的实施例中，2％≤(S₂/S₁)×100％≤10％。

上述的二次电池中，第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比大于等于2％，有利于进一步保持第一极片整体的电子通路，进一步减少第一极片的断带情况；第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比小于等于10％，在第三方向上进一步控制第一缺口具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口进入到第一极片的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在以上的一个或多个实施例中，第二极片设置有至少一个第二缺口，第二缺口沿第一方向贯穿第二极片；沿第一方向，第一缺口的投影和第二缺口的投影至少部分重叠。

上述的二次电池中，第二极片上设置的第二缺口沿第一方向贯穿第二极片，从而有效地缩短了电解液传输至第二极片中部位置的距离，且沿第一方向，第一缺口的投影和第二缺口的投影至少部分重叠，从而在第一方向上拓宽了电解液传输至第一极片和相邻的第二极片之间的通道，有利于电解液从第一缺口和第二缺口进入到第一极片和相邻的第二极片之间的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在以上的一个或多个实施例中，第二缺口延伸至第二极片的边缘，第二极片还包括第二连接部，第二缺口和第二连接部沿第三方向依次排列；沿第三方向，第二连接部的投影落入第二缺口的投影范围内。

上述的二次电池中，第二缺口延伸至第二极片的边缘，有利于电解液从极片边缘浸润至第二极片的中部位置；第二极片还包括第二连接部，第二缺口和第二连接部沿第三方向依次排列，有利于保持第二极片整体的电子通路。

在以上的一个或多个实施例中，第一极片为阴极极片，第二极片为阳极极片；第一缺口和第二缺口对应设置，沿第一方向，第二缺口的投影位于第一缺口的投影内。

上述的二次电池中，沿第一方向，第一缺口和第二缺口对应设置且第二缺口的投影位于第一缺口的投影内，有利于第二极片沿第一方向覆盖第一极片，以改善析锂问题。

在以上的一个或多个实施例中，第一极片设置有至少一个第一开口，第一开口沿第一方向贯穿第一极片；沿第三方向，第一开口的中心距离第一极片两个边缘的距离分别为L₁和L₂，│L₁-L₂│≤5mm。

上述的二次电池中，第一开口的中心与第一极片两个边缘的之间距离的绝对值控制在5mm内，有利于将第一开口控制在第一极片靠近中部的位置，有利于电解液从第一开口进入到第一极片靠近的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。需要说明的是，第一开口在第二方向的宽度若大于或者等于第一缺口在第二方向的宽度，则第一开口在第三方向上的长度不计入第一连接部的有效连接长度。

在以上的一个或多个实施例中，第一极片设置有至少一个第一开口，第一开口沿第一方向贯穿第一极片；第二极片设置有至少一个第二开口，第二开口沿第一方向贯穿第二极片；沿第三方向，第一开口的中心距离第一极片两个边缘的距离分别为L₁和L₂，第二开口距离第二极片两个边缘的距离分别为L₃和L4，│L₁-L₂│≤5mm，│L₃-L₄│≤5mm。需要说明的是，第一开口在第二方向的宽度若大于或者等于第一缺口在第二方向的宽度，则第一开口在第三方向上的长度不计入第一连接部的有效连接长度。

上述的二次电池中，第一开口的中心与第一极片两个边缘的之间距离的绝对值控制在5mm内，有利于将第一开口控制在第一极片靠近中部的位置，有利于电解液从第一开口进入到第一极片靠近的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液；第二开口的中心与第二极片两个边缘的之间距离的绝对值控制在5mm内，有利于将第二开口控制在第二极片靠近中部的位置，有利于电解液从第二开口进入到第二极片靠近的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在以上的一个或多个实施例中，第二开口的数量与第一开口的数量相同，第二开口与第一开口对应设置。

上述的二次电池中，第二开口的数量与第一开口的数量相同且对应设置，有利于电解液在第一开口和第二开口之间快速流动，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在以上的一个或多个实施例中，第一极片为阴极极片，第二极片为阳极极片；沿第一方向，第二开口的投影位于第一开口的投影内。

上述的二次电池中，第二开口的投影位于第一开口的投影内，有利于第二极片沿第一方向覆盖第一极片，以改善析锂问题。

在以上的一个或多个实施例中，第一连接部还设置有第一扩口，第一扩口沿第一方向贯穿第一连接部；第一扩口设置于第一开口沿第三方向的至少一个端部，且第一扩口与第一开口连通；沿第三方向，第一开口的投影位于第一扩口的投影内。

上述的二次电池中，第一扩口沿第一方向贯穿第一连接部并与第一开口连通，沿第三方向，第一开口的投影位于第一扩口的投影内，从而加宽第一开口沿第三方向的至少一个端部，提高电解液的流通效率，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在以上的一个或多个实施例中，第一缺口的角位设置为弧形。

上述的二次电池中，第一缺口的角位设置为弧形，从而使得第一缺口的角位保持圆滑，从而改善第一缺口的角位因为应力集中而出现断裂的问题。

在以上的一个或多个实施例中，第一开口的角位设置为弧形。

上述的二次电池中，第一开口的角位设置为弧形，从而使得第一开口的角位保持圆滑，从而改善第一开口的角位因为应力集中而出现断裂的问题。

上述的二次电池，通过在电极组件的第一极片上设置第一缺口，第一缺口沿第一方向贯穿第一极片并延伸至第一极片的边缘，第一极片还包括第一连接部，沿第三方向，第一连接部的投影落入第一缺口的投影范围内，其中，第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比大于等于1％，有利于保持第一极片整体的电子通路，且有利于使第一极片具有一定的强度，减少第一极片断带情况的发生；第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比小于等于50％，在第三方向上控制第一缺口具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口进入到第一极片的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液，改善离子断桥而出现紫斑析锂，从而导致循环失效的问题。

第二方面，本申请的实施例提供一种用电设备，包括以上的一个或多个实施例中的二次电池。

附图说明

图1是本申请的一个实施例中二次电池的整体结构示意图。

图2为图1中二次电池的分解示意图。

图3是本申请的一个实施例中第一极片的结构示意图。

图4是本申请的另一个实施例中第一极片的结构示意图。

图5是本申请的另一个实施例中第一极片的结构示意图。

图6是本申请的另一个实施例中第一极片的结构示意图。

图7是本申请的另一个实施例中第一极片的结构示意图。

图8是本申请的一个实施例中第二极片与第一极片的结构示意图。

图9是本申请的另一个实施例中第二极片与第一极片的结构示意图。

图10是本申请的另一个实施例中第二极片与第一极片的结构示意图。

图11是本申请的一个实施例中用电设备的结构示意图。

主要元件符号说明

001 二次电池

100 壳体

110 容腔

200 电极组件

210 第一极片

211 第一缺口

212 第一连接部

215 第一开口

216 第一扩口

220 第二极片

221 第二缺口

222 第二连接部

225 第二开口

226 第二扩口

230 隔膜

300 第一极耳

400 第二极耳

002 用电设备

X 第一方向

Y 第二方向

Z 第三方向

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非特别说明，本文所使用的术语“多个”指两个或者两个以上。

术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

需要说明的是，当某参数大于、等于或小于某一端点值时，应该理解为端点值允许存在±5％的公差。

需要认识的是，附图所示的各结构的尺寸是为了更好的理解和更方便的描述而给出，本申请不限于附图所示的尺寸。为了使本发明清晰，与描述无关的元件从本说明书的细节中省略。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的一实施例提供一种二次电池，包括电极组件，电极组件包括依次层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片。第一极片设置有至少一个第一缺口，第一缺口沿第一方向贯穿第一极片，且第一缺口延伸至第一极片的边缘；第一极片还包括第一连接部，第一缺口和第一连接部沿第三方向依次排列；沿第三方向，第一连接部的投影落入第一缺口的投影范围内；第一极片沿第三方向的长度为S₁，第一连接部沿第三方向的有效连接长度为S₂，1％≤(S₂/S₁)*100％≤50％；第一方向为第一极片的厚度方向，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

第一极片上的第一缺口沿第一方向贯穿第一极片并延伸至第一极片的边缘，有利于第一极片边缘的电解液通过第一缺口浸润至第一极片的中部位置。第一极片还包括第一连接部，第一缺口和第一连接部沿第三方向依次排列，沿第三方向，第一连接部的投影落入第一缺口的投影范围内，其中，第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比大于等于1％，有利于保持第一极片整体的电子通路，且使第一极片具有一定的强度，减少第一极片断带情况的发生；第一连接部沿第三方向的有效连接长度与第一极片沿第三方向的长度之比小于等于50％，在第三方向上控制第一缺口具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口进入到第一极片的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液，改善离子断桥而出现紫斑析锂，从而导致循环失效的问题。需要说明的是，第一连接部的有效连接长度是指在第三方向上能形成电子通路的第一连接部的长度。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种二次电池001，二次电池001包括电极组件200和第一极耳300，第一极耳300与电极组件200连接。二次电池001还包括第二极耳400，第二极耳400与电极组件200连接，第一极耳300和第二极耳400的极性不同。

在一些实施例中，二次电池001还包括壳体100，壳体100具有容腔110，电极组件200设于壳体100内的容腔110内。第一极耳300的部分伸出壳体100，并用于和外部结构电连接。第二极耳400的部分伸出壳体100，并用于和外部结构电连接。

在另一些实施例中，第一极耳300与导电的第一转接件(未图示)连接，第一转接件部分伸出壳体100并用于和外部结构电连接。第二极耳400与导电的第二转接件(未图示)连接，第二转接件部分伸出壳体100用于和外部结构电连接。

在一些实施例中，壳体100包括钢壳、树脂壳或铝塑膜中的至少一种，例如当二次电池001为硬壳电池时，壳体100包括钢壳或树脂壳，当二次电池001为软包电池时，壳体100包括铝塑膜。

请参阅图2和图3，在一些实施例中，电极组件200包括第一极片210、第二极片220及隔膜230，隔膜230设于第一极片210和第二极片220之间，第一极片210、第二极片220及隔膜230依次层叠设置形成堆叠结构。

在一些实施例中，第一极片210设置有至少一个第一缺口211，第一缺口211沿第一方向X贯穿第一极片210，且第一缺口211延伸至第一极片210长度方向的边缘。

其中，第一方向X为第一极片210的厚度方向，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。

在一些实施例中，第一极片210设置有一个第一缺口211。

在一些实施例中，第一极片210还包括第一连接部212，第一缺口211和第一连接部212沿第三方向Z依次排列，沿第三方向Z，第一连接部212的投影落入第一缺口211的投影范围内。由于第一极片210长度方向的边缘距离第一极片210的中心更远，第一缺口211设置于第一极片210长度方向，有效地缩短了电解液传输至第一极片210中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口211浸润到第一极片210的中部位置。

请参阅图4，在另一些实施例中，第一极片210设置有两个第一缺口211，两个第一缺口211沿第三方向Z依次排列；其中一个第一缺口211延伸至第一极片210沿第三方向Z的一边缘，另一个第一缺口211延伸至第一极片210沿第三方向Z的另一边缘；沿第三方向Z，其中一个第一缺口211的投影落入另一个第一缺口211的投影范围内。此时第一连接部212为沿第三方向Z连接两个第一缺口211的部分。

请参阅图5，在一些实施例中，第一极片210设置有两个第一缺口211，其中一个第一缺口211延伸至第一极片210沿第三方向Z的一边缘，另一个第一缺口211延伸至第一极片210沿第三方向Z的另一边缘；沿第三方向Z，其中一个第一缺口211的投影与另一个第一缺口211的投影仅部分重叠。此时第一连接部212为沿第三方向Z连接两个第一缺口211的部分。

请参阅图6，在一些实施例中，第一极片210设置有两个第一缺口211，其中一个第一缺口211延伸至第一极片210沿第三方向Z的一边缘，另一个第一缺口211延伸至第一极片210沿第三方向Z的另一边缘；沿第三方向Z，其中一个第一缺口211的投影与另一个第一缺口211的投影没有重叠。此时有两个第一连接部212，分别与两个第一缺口211沿第三方向Z依次排列。

在一些实施例中，第三方向Z也可以是电极组件200的宽度方向，第一极片210设置有至少一个第一缺口211，第一缺口211沿第一方向X贯穿第一极片210，且第一缺口211延伸至第一极片210宽度方向的边缘。

在再一些实施例中，在电极组件200的长度方向和宽度方向上各设置有至少一个第一缺口211，第一缺口211沿第一方向X贯穿第一极片210，且第一缺口211延伸至第一极片210长度方向或宽度方向的边缘。

在一些实施例中，两个或两个以上的第一缺口211的尺寸相同。

在另一些实施例中，两个或两个以上的第一缺口211的尺寸不同。

在一些实施例中，第一极片210沿第三方向Z的长度为S₁，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度为S₂，1％≤(S₂/S₁)×100％≤50％。其中，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第一极片210沿第三方向Z的长度之比大于等于1％，有利于保持第一极片210整体的电子通路。第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第一极片210沿第三方向Z的长度之比小于等于50％，在第三方向Z上控制第一缺口211具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片210中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口211进入到第一极片210的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液，改善离子断桥而出现紫斑析锂，从而导致循环失效的问题。

值得说明的是，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度，是指第一连接部212在第三方向Z上，能够供电子沿第二方向Y上能形成电子通路的第一连接部212的长度。

在一些实施例中，2％≤(S₂/S₁)×100％≤10％。第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第一极片210沿第三方向Z的长度之比大于等于2％，有利于进一步保持第一极片210整体的电子通路，且使第一极片210具有一定的强度，减少第一极片210断带情况的发生。第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第一极片210沿第三方向Z的长度之比小于等于10％，在第三方向Z上进一步控制第一缺口211具有足够的长度，从而有效地缩短了电解液传输至第一极片210中部位置的距离，有利于电解液从第一缺口211进入到第一极片210的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

请参阅图7，在一些实施例中，第一极片210设置有至少一个第一开口215，第一开口215沿第一方向X贯穿第一极片210。

需要说明的是，第一开口215在第二方向Y的宽度若大于或者等于第一缺口211在第二方向Y的宽度，则第一开口211在第三方向Z上的长度不计入第一连接部212的有效连接长度。

在一些实施例中，第一极片210设置有一个第一开口215。在另一些实施例中，第一极片210设置有两个第一开口215，两个第一开口215沿第三方向Z依次排列。在其他的实施例中，第一极片210上的第一开口215设置有三个、四个、五个等。

在一些实施例中，第一极片210设置有一个第一开口215，沿第三方向Z，第一开口215的中心距离第一极片210两个边缘的距离分别为L₁和L₂，│L₁-L₂│≤5mm，第一开口215的中心与第一极片210两个边缘的之间距离的绝对值控制在5mm内，有利于将第一开口215控制在第一极片210靠近中部的位置，有利于电解液从第一开口215进入到第一极片210靠近的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在另一些实施例中，第一极片210设置有多个第一开口215，沿第三方向Z，多个第一开口215中，至少有一个第一开口215，其中心距离第一极片210两个边缘的距离分别为L₁和L₂，│L₁-L₂│≤5mm。

在一些实施例中，│L₁-L₂│为0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm中的任一个、或者两个之间的任意数值。

请参阅图8，在一些实施例中，第二极片220设置有至少一个第二缺口221，第二缺口221沿第一方向X贯穿第二极片220。

在一些实施例中，第二极片220设置有一个第二缺口221。在另一些实施例中，第二极片220设置有两个第二缺口221，两个第二缺口221沿第三方向Z依次排列。在其他的实施例中，第二极片220上的第二缺口221设置有三个、四个、五个等。

在一些实施例中，沿第一方向X，第一缺口211的投影和第二缺口221的投影至少部分重叠，从而在第一方向X上拓宽了电解液传输至第一极片210和相邻的第二极片220之间的通道，有利于电解液从第一缺口211和第二缺口221进入到第一极片210和相邻的第二极片220之间的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在一些实施例中，第二缺口221位于第二极片220的内部，且第一缺口211的投影和第二缺口221的投影至少部分重叠。

在一些实施例中，第二缺口221延伸至第二极片220的边缘。第二极片220还包括第二连接部222，第二缺口221和第二连接部222沿第三方向Z依次排列，沿第三方向Z，第二连接部222的投影落入第二缺口221的投影范围内。

在一些实施例中，第一极片210为阴极极片，第二极片220为阳极极片。

在一些实施例中，第一缺口211和第二缺口221对应设置，沿第一方向X，第二缺口221的投影位于第一缺口211的投影内，有利于第二极片220沿第一方向X覆盖第一极片210，以改善析锂问题。

请参阅图9，在一些实施例中，第二连接部222设置有至少一个第二开口225，第二开口225沿第一方向X贯穿第二连接部222。

在一些实施例中，第二连接部222设置有一个第二开口225。在另一些实施例中，第二连接部222设置有两个第二开口225，两个第二开口225沿第三方向Z依次排列。在其他的实施例中，第二连接部222上的第二开口225设置有三个、四个、五个等。

在一些实施例中，第二连接部222设置有一个第二开口225，沿第三方向Z，第二开口225距离第二极片220两个边缘的距离分别为L₃和L₄，│L₃-L₄│≤5mm，第二开口225的中心与第二极片220两个边缘的之间距离的绝对值控制在5mm内，有利于将第二开口225控制在第二极片220靠近中部的位置，有利于电解液从第二开口225进入到第二极片220靠近的中部位置，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在另一些实施例中，第二连接部222设置有多个第二开口225，沿第三方向Z，多个第二开口225中，至少有一个第二开口225，其中心距离第二极片220两个边缘的距离分别为L₃和L₄，│L₃-L₄│≤5mm。

在一些实施例中，│L₃-L₄│为0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm中的任一个、或者两个之间的任意数值。

在一些实施例中，第二开口225的数量与第一开口215的数量相同，第二开口225与第一开口215对应设置，有利于电解液在第一开口215和第二开口225之间快速流动，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在一些实施例中，沿第一方向X，第二开口225的投影位于第一开口215的投影内，有利于第二极片220沿第一方向X覆盖第一极片210，以改善析锂问题。

请参阅图10，在一些实施例中，第一连接部212还设置有第一扩口216，第一扩口216沿第一方向X贯穿第一连接部212。沿第三方向Z，第一开口215的投影位于第一扩口216的投影内，从而加宽第一开口215，提高电解液的流通效率，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在一些实施例中，第一扩口216设置于第一开口215沿第三方向Z的至少一个端部，且第一扩口216与第一开口215连通。在另一些实施例中，第一扩口216设置于第一开口215沿第三方向Z的两端。

在一些实施例中，在第二极片220中，第二连接部222还设置有第二扩口226，第二扩口226沿第二方向Y贯穿第二连接部222。沿第三方向Z，第二开口225的投影位于第二扩口226的投影内，从而加宽第二开口225，提高电解液的流通效率，以快速补给电芯中部消耗的电解液。

在一些实施例中，第二扩口226设置于第二开口225沿第三方向Z的至少一个端部，且第二扩口226与第二开口225连通。在另一些实施例中，第二扩口226设置于第二开口225沿第三方向Z的两端。

在一些实施例中，第一扩口216和第二扩口226对应设置，沿第一方向X，第二扩口226的投影位于第一扩口216的投影内，有利于第二极片220沿第一方向X覆盖第一极片210，以改善析锂问题。

在一些实施例中，第一缺口211的角位设置为弧形。在一些实施例中，第二缺口221的角位设置为弧形。在一些实施例中，第一开口215的角位设置为弧形。在一些实施例中，第二开口225的角位设置为弧形。在一些实施例中，第一扩口216的角位设置为弧形。在一些实施例中，第二扩口226的角位设置为弧形。

值得说明的是，第一缺口211、第二缺口221、第一开口215、第二开口225、第一扩口216以及第二扩口226的角位，是指第一缺口211、第二缺口221、第一开口215、第二开口225、第一扩口216以及第二扩口226靠近第一连接部212的端部，角位保持圆滑，有利于改善角位因为应力集中而出现断裂的问题。

请参阅图11，本申请的一实施例还提供一种用电设备002，包括以上的一个或多个实施例中的二次电池001。

为了验证在极片上设置缺口/开口对于二次电池001中部位置电解液补充效率的影响，做了以下试验：

(1)循环测试试验：每组对比例和每组实施例取10个二次电池001进行试验，将每个二次电池001置于25℃环境中静置30分钟，然后以下述步骤进行充放电。以5C恒流充电至4.2V，然后以4C恒流充电至4.3V，然后以3C恒流充电至4.45V，然后以4.45V恒压充电至0.05C，静置5分钟，以1C恒流放电至3V，静置5分钟，此为一个循环。按照上述循环步骤循环1000圈。循环试验结束后计算单个二次电池001的容量保持率。容量保持率为1000圈循环之后的放电容量与首圈放电容量的比值。记录每组对比例和每组实施例中的10个二次电池001循环1000圈后的容量保持率，并计算其平均值。

(2)80℃储存测试：每组对比例和每组实施例取10个二次电池001进行试验，将每个二次电池001置于25℃环境中静置30分钟，然后以下述步骤进行充电并储存：使用千分尺测量初始电压下的二次电池001的厚度，然后将二次电池001满充，即以0.7C恒流充电至4.45V，然后以4.45V恒压充电至0.02C，再将二次电池001放置在80℃恒温炉中存储8h。8h后使用千分尺测量存储后二次电池001的厚度，并计算二次电池001的膨胀率。二次电池001膨胀率：[(高温存储后二次电池001厚度-初始电压下二次电池001厚度)/初始电压下二次电池001厚度]×100％。计算每组对比例和每组实施例中的10个二次电池001的膨胀率的平均值。

(3)热箱测试：每组对比例和每组实施例取10个二次电池001进行试验，将每个二次电池001置于25℃环境中静置30分钟，然后以下述步骤进行热箱测试：25℃环境下，将二次电池001满充，即以0.7C恒流充电至4.45V，然后以4.45V恒压充电至0.02C。再将二次电池001放置于高温箱体中按照5±2℃/min升温速度升温至(130+n)±2℃并保持60分钟；(n为0、1、2…以及-1、-2…等整数)，观察二次电池001是否发生爆炸、起火等情况。记录每个二次电池001开始发生冒烟的温度，记为其最高耐受温度。计算每组对比例和每组实施例中的10个二次电池001的平均最高耐受温度。

以下对实施例与对比例中的二次电池001的具体实施方式进行说明。

实施例1：

一种二次电池001，组装过程如下：

(1)阳极极片的制备：将阳极活性材料人造石墨、导电炭黑(Super P)、丁苯橡胶(SBR)按照重量比96:1.5:2.5进行混合，加入去离子水作为溶剂，调配成重量百分比为70wt％的阳极活性材料浆料，并搅拌均匀备用。使用厚度为10μm的铜箔作为阳极集流体，使用狭缝涂布机将上述阳极活性材料浆料均匀涂覆在阳极集流体的沿其厚度方向的一表面，其中在阳极集流体宽度方向的一端预留出未设置阳极活性物质层的空箔区，在110℃条件下烘干，得到单面涂覆阳极活性物质层的阳极极片基体。然后在阳极集流体的沿其厚度方向的另一面上重复以上步骤，并在阳极集流体宽度方向的一端预留出未设置阳极活性物质层的空箔区，得到两面涂覆有阳极活性物质层的阳极极片基体，其中单位面积的活性物质层涂布的重量为100mg/1540mm²。使用模具和模切刀对阳极极片基体进行冲切得到单片阳极极片，其中未设置阳极活性物质层的空箔区位置形成阳极极耳。之后如附图7所示，沿阳极极片(第二极片220)的长度方向(第三方向Z)，在阳极极片的两端，使用模切刀分别冲裁出一个第二缺口221，第二缺口221沿第一方向X贯穿第二极片220。再在第二极片220内冲裁出第二开口225，第二开口225的中心与第二极片220沿第三方向Z的两个边缘的之间距离差的绝对值为3mm。其中，沿第三方向Z，第二连接部222的投影落入第二缺口221的投影范围内，第二连接部222沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比为5％。

(2)阴极极片的制备：将阴极活性材料钴酸锂(Li CoO₂)、导电炭黑(Super P)、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比97.5:1.0:1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成固含量为75wt％的阴极活性材料浆料，并搅拌均匀备用。使用厚度为10μm的铝箔作为阴极集流体，使用狭缝涂布机将上述阴极活性材料浆料均匀涂覆在阴极集流体的沿其厚度方向的一表面，其中在阴极集流体宽度方向的一端预留出未设置阴极活性物质层的空箔区，在90℃条件下烘干，得到单面涂覆阴极活性物质层的阴极极片基体。然后在阴极集流体的沿其厚度方向的另一面上重复以上步骤，并在阴极集流体宽度方向的一端预留出未设置阴极活性物质层的空箔区，得到两面涂覆有阴极活性物质层的阴极极片基体。使用模具和模切刀对阴极极片基体进行冲切得到单片阴极极片，其中未设置阴极活性物质层的空箔区位置形成阴极极耳。沿阴极极片(第一极片210)的长度方向(第三方向Z)，在阴极极片的两端分别冲裁出一个第一缺口211，第一缺口211沿第一方向X贯穿第一极片210。再在第一极片210内冲裁出第一开口215，第一开口215的中心与第一极片210沿第三方向Z的两个边缘的之间距离差的绝对值为3mm。其中，沿第三方向Z，第一连接部212的投影落入第一缺口211的投影范围内，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第一极片210沿第三方向Z的长度之比为5％。

(3)电解液的制备：在干燥氩气气氛中，首先将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:EMC:DEC＝30:50:20混合形成基础有机溶剂，然后向基础有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂(LiPF₆)溶解并混合均匀，得到锂盐的浓度为1.15mo l/L的电解液，其中，电解液的电导率为8.0S/m。

(4)隔膜230的制备：采用三层结构的隔膜230，厚度为5um，其包括层叠设置的第一粘接层、第一基材层和第二粘接层。第一基材层材质为聚乙烯(PE)，第一粘接层和第二粘接层中均包含第一粘接剂和勃姆石。

(5)电极组件200制备：将阴极极片、隔膜230以及阳极极片堆叠设置。

(6)电极组件200组装：将冲坑成型的铝塑膜置于组装夹具内，坑面朝上，将电极组件200置于坑内，施加外力压紧。然后将另一个冲坑成型的铝塑膜坑面朝下覆盖于电极组件200上，采用热压的方式热封两个铝塑膜的四周，得到组装电极组件200。

(7)注液封装：给组装电极组件200注入电解液，经过真空封装、静置、热压化成、整形等工序，即制得二次电池001。

对比例1：与实施例1的区别在于，阳极极片和阴极极片均为常规无缺口/开口设置。

对比例2：与对比例1的区别在于，将阳极集流体铜箔(第二极片220)上，单位面积的活性物质层涂布的重量设置为90mg/1540mm²。

对比例3：与对比例1的区别在于，将电解液的电导率设置为9.0S/m。

对比例4：与对比例1的区别在于，将隔膜230的厚度设置为7um。

实施例2：与实施例1的区别在于，阳极极片为常规无缺口/开口设置。

实施例3：与实施例1的区别在于，第二缺口221、第二开口225沿阳极集流体铜箔(第二极片220)的宽度方向(第二方向Y)设置，第一缺口211、第一开口215沿阴极集流体铝箔(第一极片210)的宽度方向(第二方向Y)设置。

对比例5：与实施例1的区别在于，沿阳极集流体铜箔(第二极片220)的长度方向，仅在第二连接部222内冲裁出第二开口225，第二开口225的中心与第二极片220两个边缘的之间距离的绝对值控制在3mm。其中，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比为66.66％。沿阴极集流体铝箔(第一极片210)的长度方向，仅在第一连接部212内冲裁出第一开口215，第一开口215的中心与第一极片210两个边缘的之间距离的绝对值控制在3mm。其中，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第一极片210沿第三方向Z的长度之比为66.66％。

对比例6：与实施例4的区别在于，沿阳极集流体铜箔(第二极片220)的长度方向，在第二开口225的两端分别冲裁出圆形的第二扩口226，沿阴极集流体铝箔(第一极片210)的长度方向，在第一开口215的两端分别冲裁出圆形的第一扩口216。

实施例4：与实施例1的区别在于，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比为1.5％。

实施例5：与实施例1的区别在于，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比为20％。

对比例7：与实施例1的区别在于，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比为0.8％。

对比例8：与实施例1的区别在于，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比为55％。

各实施例和对比例的主要参数控制以及测试结果如表1所示：

表1

注：“/”代表不取值。

对比例1中，阴极极片和阳极极片均使用常规整体结构，中部无缺口设置，搭配常规涂布重量和常规5um厚度隔膜230基材，电解液使用的是匹配体系充放电倍率设计，电导率为8.0S/m。在该设计下，电解液在循环过程中从四周向中心传输的速度无法匹配该体系充放电倍率的需求，在常温循环的中后期出现极片中部电解液不足，界面紫斑析锂，从而循环快速衰减。

对比例2，在对比例1的基础上，将阳极极片的涂布的单位面积重量进行了下调，缩短极片厚度方向上的电解液传输路径，常温循环水平得到了改善，但是该设计明显降低了极片的面密度，二次电池001的能量密度下降约2％，难以满足客户要求。

对比例3，在对比例1的基础上，将电解液的电导率从8.0提升至9.0，通过降低电解液的粘度来加速电解液的传输速度，在该设计下，二次电池001的动力学性能提升明显，常温循环改善明显，但是电解液的活性提升导致整个二次电池001的高温稳定性出现明显恶化，其高温存储水平及热箱窗口恶化明显，无法满足要求。

对比例4在对比例1的基础上加厚了隔膜230基材厚度，由此拓宽极片之间的电解液传输通道，以此来提升电解液传输速度，基于此，常温循环性能改善明显，基本可满足达成≥80％容量保持率的要求，且高温性能持平。但是隔膜230厚度的增加对二次电池001的能量密度恶化显著，其体积能量密度相比对比例下降了约3％，无法满足要求。

实施例1，在对比例1的基础上，将阴极极片和阳极极片设置了第三方向Z上的第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225，中间保留第一连接部212和第二连接部222作为电子传输通道。在该设计下，二次电池001的能量密度因第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225位置的活性物质损失，下降约1％，但第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225可用作储液用途，并将原先一整块的极片基本拆分为左右两部分，电解液的传输路径大幅缩短，循环性能显著改善，达成客户要求。另外，该缺口可作为排气散热通道，在高温环境下利于将二次电池001内部的热量及副反应产生的气体排出，能明显提高二次电池001的热箱窗口约4℃。

实施例2，在实施例1的基础上，仅将阴极极片设置了第三方向Z上的第一缺口211和第一开口215，阳极极片保持对比例1的无缺口设计形貌，该设计下，因为阴极极片损失的活性物质与实施例1相同，所以能量密度与实施例1同水平，循环水平和热箱窗口相比对比例1均有明显改善，但由于阳极极片无缺口设计，其储液、电解液传输、散热和气体传输通道相比实施例1有所缩减，循环性能和热箱的改善幅度小于实施例1。

实施例3，相比实施例1改变了第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225的设置方向，由第三方向Z修改为第二方向Y。在该设计下，因极片横向长度小于竖直长度，缺口的面积有所降低，能量密度的损失相对也低，约为0.7％。但是因为长度更长的方向为同样为循环过程电解液传输路径最远的地方，是改善的最短板所在。在该实施例的横向缺口设计下，循环水平和热箱相比对比例1仍有非常显著的改善，可满足客户要求，但是相比实施例1略低一点。

对比例5，相比实施例1减小了缺口面积，仅在第一极片210中部位置设置第一开口215，在第二极片220中部位置设置第二开口225，并未延伸至极片头尾位置，同样的，其改善效果相比实施例1略差，但是能量密度的损失也会进一步减小。

对比例1在循环后期，阳极极片中部失效的形状类似“狗骨头”，对比例6将缺口形貌设计为类似的形貌，匹配紫斑析锂失效形貌，在该设计下，能量密度相比实施例1能提升约0.3％，且循环水平和热箱改善水平相接近。

实施例4，相比实施例1，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比从5％降低至1.5％，在该设计下，二次电池001的能量密度因第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225位置的活性物质进一步损失，下降约0.16％，平均最高耐受温度基本相同。但是，由于第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度太小，物理支撑力不足，平均膨胀率升高，循环过程中因极片膨胀会导致某些层数中间出现连接点断裂，从而该部分失去电子接触，无法再进行脱嵌锂，而导致循环性能恶化。

实施例5，相比实施例1，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比从5％提升20.0％，在该设计下，二次电池001的能量密度比实施例1中的二次电池001的能量密度大。电解液的传输路径下降，导致电解液传输能力和电极组件的散热能力不足，平均膨胀率升高，循环和高温环境耐受能力恶化。

对比例7，相比实施例1，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比从5％降低至0.8％，在该设计下，二次电池001的能量密度因第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225位置的活性物质损失减小，下降约0.23％，平均最高耐受温度基本相同。相比实施例5，由于第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度进一步减小，物理支撑力不足，平均膨胀率升高，循环过程中因极片膨胀会导致某些层数中间出现连接点断裂，从而该部分失去电子接触，无法再进行脱嵌锂，而导致循环性能进一步恶化。

对比例8，相比实施例1，第一连接部212沿第三方向Z的有效连接长度与第二极片220沿第三方向Z的长度之比从5％提升55％，在该设计下，二次电池001的能量密度因第一缺口211、第一开口215、第二缺口221以及第二开口225位置的活性物质增加，上升约0.32％。相比于实施例5，电解液的传输路径进一步下降，导致电解液传输能力和电极组件的散热能力不足，平均膨胀率升高，循环和高温环境耐受能力进一步恶化。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本申请权利要求的保护范围。

Claims

1.一种二次电池，包括电极组件，所述电极组件包括层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片，其特征在于：

所述第一极片设置有至少一个第一缺口，所述第一缺口沿第一方向贯穿所述第一极片，且所述第一缺口延伸至所述第一极片的边缘；所述第一极片还包括第一连接部，所述第一缺口和所述第一连接部沿第三方向依次排列；沿所述第三方向，所述第一连接部的投影落入所述第一缺口的投影范围内；所述第一极片沿所述第三方向的长度为S₁，所述第一连接部沿所述第三方向的有效连接长度为S₂，1％≤(S₂/S₁)×100％≤50％；所述第一方向为所述第一极片的厚度方向，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。

2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，2％≤(S₂/S₁)×100％≤10％。

3.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第二极片设置有至少一个第二缺口，所述第二缺口沿所述第一方向贯穿所述第二极片；沿所述第一方向，所述第一缺口的投影和所述第二缺口的投影至少部分重叠。

4.如权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述第二缺口延伸至所述第二极片的边缘，所述第二极片还包括第二连接部，所述第二缺口和所述第二连接部沿所述第三方向依次排列；沿所述第三方向，所述第二连接部的投影落入所述第二缺口的投影范围内。

5.如权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述第一极片为阴极极片，所述第二极片为阳极极片；所述第一缺口和所述第二缺口对应设置，沿所述第一方向，所述第二缺口的投影位于所述第一缺口的投影内。

6.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一极片设置有至少一个第一开口，所述第一开口沿所述第一方向贯穿所述第一极片；沿所述第三方向，所述第一开口的中心距离所述第一极片两个边缘的距离分别为L₁和L₂，│L₁-L₂│≤5mm。

7.如权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述第一极片设置有至少一个第一开口，所述第一开口沿所述第一方向贯穿所述第一极片；所述第二极片设置有至少一个第二开口，所述第二开口沿所述第一方向贯穿所述第二极片；沿所述第三方向，所述第一开口的中心距离所述第一极片两个边缘的距离分别为L₁和L₂，所述第二开口距离所述第二极片两个边缘的距离分别为L₃和L₄，│L₁-L₂│≤5mm，│L₃-L₄│≤5mm。

8.如权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述第二开口的数量与所述第一开口的数量相同，所述第二开口与所述第一开口对应设置。

9.如权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述第一极片为阴极极片，所述第二极片为阳极极片；沿所述第一方向，所述第二开口的投影位于所述第一开口的投影内。

10.如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述第一连接部还设置有第一扩口，所述第一扩口沿所述第一方向贯穿所述第一连接部；所述第一扩口设置于所述第一开口沿所述第三方向的至少一个端部，且所述第一扩口与所述第一开口连通；沿所述第三方向，所述第一开口的投影位于所述第一扩口的投影内。

11.如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述第一缺口和/或所述第一开口的角位设置为弧形。

12.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的二次电池。