CN221447208U - 极片、电极组件、电池单体、电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种极片、电极组件、电池单体、电池和用电装置,极片包括集流体、活性物质层、集流条和第一绝缘件,集流体的至少厚度一侧表面具有沿集流体的长度方向依次设置涂覆区和未涂覆区,活性物质层涂覆于涂覆区,集流条固设于未涂覆区且与集流体电连接,集流条延伸至超出集流体的宽度方向的一侧边沿,第一绝缘件包裹于未涂覆区和集流条的与未涂覆区连接的部分外侧。根据本申请实施例的极片,可以在一定程度上提升电池单体的体积能量密度和质量能量密度,同时提升电极组件热失控时的排气顺畅性,提升电解液对电极组件的浸润效果。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其是涉及一种极片、电极组件、电池单体、电池和用电装置。
背景技术
近些年,新能源汽车有了飞跃式的发展,在电动汽车领域,电池作为电动汽车的动力源,起着不可替代的重要作用。其中,电池作为新能源汽车核心零部件不论在可靠性方面,还是在能量密度方面均有着较高的要求。
实用新型内容
本申请提出一种极片、电极组件、电池单体、电池和用电装置,可以在一定程度上提升电池单体的体积能量密度和质量能量密度,同时提升电极组件热失控时的排气顺畅性,提升电解液对电极组件的浸润效果。
第一方面,本申请实施例提供一种极片,包括:集流体,集流体的至少厚度一侧表面具有沿集流体的长度方向依次设置涂覆区和未涂覆区;活性物质层,活性物质层涂覆于涂覆区;集流条,集流条固设于未涂覆区且与集流体电连接,集流条延伸至超出集流体的宽度方向的一侧边沿;第一绝缘件,第一绝缘件包裹于未涂覆区和集流条的与未涂覆区连接的部分外侧。
上述技术方案中,通过单独设置集流条作为极耳,以改善因集流体的箔材自带极耳使得电池单体能量密度受限的问题,以在满足极片使用可靠性的同时,减小集流条的占用空间、减小集流条的重量,从而提升电池单体的体积能量密度和质量能量密度;同时,集流条无需揉平,便于节省揉平工序,提升加工效率、降低成本,且有利于减小集流条对电极组件热失控时排气的阻挡,提升电极组件热失控时的排气顺畅性,还有利于减小集流条对电解液的阻挡,提升电极组件的浸润效果,从而提升电池单体的性能。此外,设置第一绝缘件包裹于未涂覆区和集流条的与未涂覆区连接的部分外侧,以便实现极片的绝缘设置,降低短路风险,提升极片使用可靠性。
在一些实施例中,未涂覆区和集流条分别为多个,每个集流条对应于一个未涂覆区,多个集流条沿集流体的长度方向间隔设置,且多个集流条延伸至超出集流体的宽度方向的同侧边沿。
上述技术方案中,通过设置多个沿集流体长度方向间隔设置的集流条,有利于提升极片的过流能力,同时由于多个集流条在集流体长度方向上的位置不同,则在极片用于电池单体中时,极片通过集流条与电池单体的对应极柱电连接,便于使得集流体的各部分可以具有自对应极柱到集流体上述各部分的较短的电流路径,有利于减小电池单体的内阻。
在一些实施例中,多个集流条设于集流体的厚度同侧。
上述技术方案中,通过将多个集流条设于集流体的厚度同侧,在集流体与多个集流条的组装过程中,无需翻转集流体,便于集流体与多个集流条的组装,有利于提升极片的加工效率。
在一些实施例中,在集流体的长度方向上,多个集流条的宽度之和为x,集流体的长度为y,0.03≤x/y≤0.3。
上述技术方案中,通过设置多个集流条的宽度之和与集流条的长度之间的比值位于0.03~0.3范围内,以便使得多个集流条的过流能力与集流体的长度相匹配,同时可以进一步使得多个集流条仍无需进行揉平处理,节省集流条的占用空间
在一些实施例中,极片适用于卷绕式电极组件,集流体包括沿其长度方向依次设置的第一段、第二段和第三段,第一段适于对应于电极组件的内圈层,第二段适于对应于电极组件的中圈层,第三段适于对应于电极组件的外圈层,内圈层、中圈层和外圈层分别包括至少一个卷绕圈层,第一段、第二段、第三段分别设有至少一个集流条。
上述技术方案中,通过设置集流体包括沿其长度方向依次设置的第一段、第二段和第三段,并使得第一段、第二段、第三段分别设有至少一个集流条,以在极片用于卷绕式电极组件时,可以使得内圈层、中圈层和外圈层可以分别设有至少一个集流条,便于使得内圈层、中圈层和外圈层可以分别具有自对应极柱上述各圈层的较短的电流路径,以便进一步减小电池单体的内阻。
在一些实施例中,在集流体的宽度方向上,未涂覆区的一侧边沿与集流体的一侧边沿齐平,且未涂覆区的宽度小于集流体的宽度。
上述技术方案中,通过设置未涂覆区在集流体宽度方向上的一侧边沿与集流体的上述一侧边沿齐平,且未涂覆区的宽度小于集流体的宽度,便于在使得集流体与集流条之间具有合适的连接面积、连接可靠的前提下,有利于适当增大涂覆区的面积,从而增大活性物质层的涂覆面积,有利于进一步增大电池单体的能量密度;同时,由于未涂覆区的另一侧边沿与集流体的另一侧边沿间隔设置,便于使得集流条的一端与集流体的上述另一侧边沿间隔设置,以便在第一绝缘件包裹在集流条外后、有利于使得第一绝缘件在集流体的宽度方向上不超出集流体的另一侧边沿,即集流条的上述一端与集流体的上述另一端边沿之间的空间可以用于布置第一绝缘件的一部分,以便减小极片在集流体宽度方向上的占用空间。
第二方面,本申请实施例提供一种电极组件,电极组件为卷绕式电极组件,且包括正极极片和负极极片,正极极片和负极极片中的至少一个为上述的极片。
上述技术方案中,由于电极组件采用上述的极片,可以提升电池单体的能量密度、提升电极组件热失控时的排气顺畅性、提升电解液对电极组件的浸润效果。
在一些实施例中,在电极组件的轴向上,正极极片的集流条和负极极片的集流条分别超出对应集流体的异侧边沿;或者,在电极组件的轴向上,正极极片的集流条和负极极片的集流条超出对应集流体的同侧边沿。
上述技术方案中,通过设置正极极片的集流条和负极极片的集流条在电极组件轴向上分别超出对应集流体的异侧边沿,便于增大正极极片的集流条与负极极片的集流条之间的距离,降低短路风险;通过设置正极极片的集流条和负极极片的集流条在电极组件轴向上超出对应集流体的同侧边沿,有利于减小电极组件的轴向尺寸,便于进一步提升电池单体的体积能量密度。
在一些实施例中,电极组件还包括:第二绝缘件,正极极片和负极极片中的上述至少一个的集流体的轴向一端设有第二绝缘件,且正极极片和负极极片中的上述至少一个的集流条的超出对应集流体的部分穿设于第二绝缘件且穿设至第二绝缘件的背离对应集流体的一侧。
上述技术方案中,通过设置第二绝缘件,并将正极极片和负极极片中的上述至少一个的集流条的超出对应集流体的部分穿设于第二绝缘件且穿设至第二绝缘件的背离对应集流体的一侧,可以降低电极组件发生短路的风险,提升电极组件的安全性,而且第二绝缘件不会影响集流条与对应极柱的电连接。
在一些实施例中,第二绝缘件形成有中心孔和通孔,中心孔用于避让卷绕电极组件的卷针,通孔间隔设于中心孔的外周侧且用于避让集流条。
上述技术方案中,通过设置中心孔用于避让卷针、通孔用于避让集流条,以便在正极极片和负极极片卷绕完成后,可以无需将其自卷针上取下,即可实现第二绝缘件与上述卷材的组装、实现集流条穿设于通孔,提升组装便利性;同时中心孔和通孔的设置还有利于提升电极组件热失控时的排气顺畅性,且在一定程度上有利于进一步提升电极组件的浸润效果。
在一些实施例中,正极极片和负极极片均为上述的极片,正极极片的集流条的电导率低于负极极片的集流条的电导率,且正极极片的集流条的数量大于负极极片的集流条的数量。
上述技术方案中,通过设置正极极片和负极极片均采用上述的极片,正极极片的集流条的电导率低于负极极片的集流条的电导率,且正极极片的集流条的数量大于负极极片的集流条的数量,便于提升电极组件的导电性能的均衡性,有利于提升电池单体的导电性能。
在一些实施例中,正极极片和负极极片均为上述的极片,在卷绕方向上,正极极片的集流体与负极极片的集流体错位设置,电极组件还包括:第三绝缘件,第三绝缘件设于正极极片的朝向负极极片的第一绝缘件的一侧且与负极极片的第一绝缘件正对设置。
上述技术方案中,第三绝缘件的设置,便于使得电池单体在充电过程中,负极极片可以提供足够的嵌锂空间,降低电池单体发生析锂的风险,有利于提升电池单体的性能和循环寿命。
第三方面,本申请实施例提供一种电池单体,包括壳体和上述的电极组件,电极组件设于壳体内。
上述技术方案中,由于电池单体采用上述的电极组件,可以提升电池单体的能量密度、提升电极组件热失控时的排气顺畅性、提升电解液对电极组件的浸润效果,从而有利于提升电池单体的安全性和使用性能。
在一些实施例中,电池单体还包括正极转接片和负极转接片,正极转接片与正极极片的集流条电连接,负极转接片与负极极片的集流条电连接,正极转接片和负极传记片中的至少一个构造成弯折至少一次的折弯结构。
上述技术方案中,通过设置正极转接片和负极转接片中的至少一个构造成弯折至少一次的折弯结构,以便提升正极转接片和负极转接片中的上述至少一个的变形能力,以更好地适应集流条与对应极柱之间的距离,提升装配便利性。
第四方面,本申请实施例提供一种电池,包括上述的电池单体。
上述技术方案中,由于电池采用上述的电池单体,且电池单体具有良好的能量密度、安全性和使用性能,从而可以提升电池的能量密度和安全性。
第五方面,本申请实施例提供一种用电装置,包括上述的电池,电池用于提供电能。
上述技术方案中,由于用电装置采用上述的电池,且电池具有良好的能量密度和安全性,从而有利于提升用电装置的续航和使用可靠性。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本申请一些实施例提供的用电装置的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
图4为本申请一些实施例提供的极片的结构示意图,极片可以用作负极极片;
图5为图4中所示的极片的局部剖视图;
图6为本申请一些实施例提供的极片的结构示意图,极片可以用作负极极片;
图7为本申请一些实施例提供的极片的结构示意图,极片可以用于正极极片;
图8为本申请一些实施例提供的电极组件的爆炸图;
图9为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图10为本申请一些实施例提供的第二绝缘件的多种示例的结构示意图;
图11为本申请一些实施例提供的正极转接片的示意图;
图12为本申请一些实施例提供的负极转接片的示意图。
附图标记:
用电装置1000、电池单体100、箱体101、第一箱体101a、第二箱体101b、
电池200、控制器300、马达400、
电极组件10、壳体20、本体21、开口21a、盖体22、绝缘膜30、极耳胶40、正极转接片50、第一连接部51、第二连接部52、负极转接片60、
极片1、集流体11、第一边沿11a、第二边沿11b、涂覆区11c、未涂覆区11d、第一段111、第二段112、第三段113、活性物质层12、集流条13、第一集流部131、第二集流部132、第一绝缘件14、
正极极片2、负极极片3、第二绝缘件4、第一通孔4a、第二通孔4b、第三绝缘件5、
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请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;本申请中在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;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的方向“左”、“右”、“上”、“下”等,仅为示例性说明,且是为了便于描述,而不应对本申请构成任何限定。本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以为电池模组或电池包等。电池模组一般包括多个电池单体。电池一般包括用于封装多个电池单体或或多个电池模组的箱体,箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电;当然,电池还可以不包括箱体。
示例性地,电池单体通常可以包括壳体、电芯组件和电解液,壳体用于容纳电芯组件和电解液,壳体上设有至少一个正极极柱和至少一个负极极柱。电芯组件包括一个或者多个电极组件,电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜叠片或卷绕形成。
其中,正极极片一般可以包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层直接或间接涂覆于正极集流体上,多个正极极耳片层叠在一起并与正极极柱形成电连接。示例性地,层叠在一起的多个正极极耳片可以直接焊接至正极极柱以形成电连接;或者,电芯组件还可以包括正极转接片,层叠在一起的多个正极极耳片与正极转接片的一端焊接,正极转接片的另一端焊接至正极极柱,以使正极极耳片与正极极柱形成电连接。
负极极片一般可以包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层直接或间接涂覆于负极集流体上,多个负极极耳片层叠在一起并与负极极柱形成电连接。示例性地,层叠在一起的多个负极极耳片可以直接焊接至负极极柱以形成电连接;或者,电芯组件还可以包括负极转接片,层叠在一起的多个负极极耳片与负极转接片的一端焊接,负极转接片的另一端焊接至负极极柱,以使负极极耳片与负极极柱形成电连接。隔离膜的材质不限,例如可以为聚丙烯或聚乙烯等。
近些年,新能源汽车有了飞跃式的发展,在电动汽车领域,电池作为电动汽车的动力源,起着不可替代的重要作用。其中,电池作为新能源汽车核心零部件不论在可靠性方面,还是在能量密度方面均有着较高的要求。
相关技术中,电池单体的极片一般采用全部涂布全极耳或模切极耳,也就是说,极耳对应的箔材自带极耳,则在电池单体加工过程中,通过需要将极耳进行揉平处理,使得揉平后的极耳需要占用一定空间,而且极耳的上述设置,不利于电池单体的体积能量密度和重量能量密度的提升,且不利于电池单体内部发生热失控时的排气和电解液浸润。
基于上述考虑,提出了一种极片,极片包括集流体、活性物质层、集流条和第一绝缘件,集流体的至少厚度一侧表面具有沿集流体的长度方向依次设置涂覆区和未涂覆区,活性物质层涂覆于涂覆区,集流条固设于未涂覆区且与集流体电连接,集流条延伸至超出集流体的宽度方向的一侧边沿,第一绝缘件包裹于未涂覆区和集流条的与未涂覆区连接的部分外侧。
上述技术方案中,通过单独设置集流条作为极耳,以改善因集流体的箔材自带极耳使得电池单体能量密度受限的问题,以在满足极片使用可靠性的同时,减小集流条的占用空间、减小集流条的重量,从而提升电池单体的体积能量密度和质量能量密度;同时,集流条无需揉平,便于节省揉平工序,提升加工效率、降低成本,且有利于减小集流条对电极组件热失控时排气的阻挡,提升电极组件热失控时的排气顺畅性,还有利于减小集流条对电解液的阻挡,提升电极组件的浸润效果,从而提升电池单体的性能。此外,设置第一绝缘件包裹于未涂覆区和集流条的与未涂覆区连接的部分外侧,以便实现极片的绝缘设置,降低短路风险,提升极片使用可靠性。
本申请实施例提供一种使用本公开的电池作为电源的用电装置,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等,电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。
以下实施例为了方便说明,以用电装置1000为车辆为例,对本申请的用电装置1000、电池200以及电池单体100的结构进行详细的介绍。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的用电装置1000为车辆的结构示意图。车辆可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆设置有电池200,电池200可以设置在车辆的底部或头部或尾部。电池200可以用于车辆的供电,例如,电池200可以作为车辆的操作电源。车辆还可以包括控制器300和马达400,控制器300用来控制电池200为马达400供电,例如,用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。在本申请一些实施例中,电池200不仅可以作为车辆的操作电源,还可以作为车辆的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池单体100用于电池200的结构爆炸图。电池200包括箱体101和多个电池单体100,电池单体100容纳于箱体101内。其中,箱体101用于为电池单体100提供装配空间,箱体101可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体101可以包括第一箱体101a和第二箱体101b,第一箱体101a与第二箱体101b相互盖合,第一箱体101a和第二箱体101b共同限定出用于容纳电池单体的容纳腔。第二箱体101b可以为一端开放的空心结构,第一箱体101a可以为板状结构,第一箱体101a盖合于第二箱体101b的开放侧,以使第一箱体101a与第二箱体101b共同限定出容纳腔;或者,第一箱体101a和第二箱体101b还可以均为一侧开放的空心结构(例如图2所示),第一箱体101a的开放侧盖合于第二箱体101b的开放侧。当然,第一箱体101a和第二箱体101b形成的箱体101可以是多种形状,比如,圆柱体、或长方体等。
在电池200中,多个电池单体100之间可串联、并联或混联,混联是指多个电池单体100中既有串联又有并联。多个电池单体100之间可直接串联、并联或混联在一起,再将多个电池单体100构成的整体容纳于箱体101内;或者,电池200也可以是多个电池单体100先串联、并联或混联组成电池模组形式,多个电池模组再串联、并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体101内。电池200还可以包括其他结构,例如,电池200还可以包括汇流排,用于实现多个电池单体100之间的电连接。
请参照图3,图3为本申请一些实施例提供的电池单体100的结构示意图。电池单体呈圆柱体,且电池单体的轴向即为电极组件的轴向。在本申请的其他实施例中,电池单体还可以呈长方体、多棱柱体、扁平体或其它形状等。
请参照图4-图5,在本申请的实施例中,极片1包括集流体11和活性物质层12,集流体11的至少厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,涂覆区11c和未涂覆区11d沿集流体11的长度方向(例如图4中的左右方向)依次设置,活性物质层12涂覆于涂覆区11c;则对于集流体11而言,涂覆区11c涂覆设有活性物质层12,而未涂覆区11d并未涂覆设有活性物质层12。
示例性地,集流体11的厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,且集流体11的厚度另一侧表面形成为涂覆区11c;或者,集流体11的厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,且集流体11的厚度另一侧表面也具有涂覆区11c和未涂覆区11d;或者,集流体11的厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,且集流体11的厚度另一侧表面形成为未涂覆区11d。可以理解的是,位于集流体11厚度同侧的涂覆区11c和未涂覆区11d沿集流体11的长度方向依次设置,集流体11的厚度两侧中的至少一侧设有活性物质层12。
集流体11可以指不仅能承载活性物质,而且还能将电极活性物质产生的电流汇集并输出的构件或零件;集流体11的材料可以为但不限于铜、铝、镍、不锈钢等金属材料,当然,集流体11的材料还可以为碳等半导体材料以及导电树脂、钛镍形状记忆合金、覆碳铝箔等复合材料。
活性物质层12可以指涂覆在集流体11上的活性物质,根据极片1的极性不同,活性物质层12的具体成分不同。例如,正极极片2的活性物质可以选自但不限于钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元材料等,负极极片3的活性物质可以选自但不限于石墨、钛酸锂、硅氧化物等。
极片1还包括集流条13和第一绝缘件14,集流条13固设于未涂覆区11d,且集流条13与集流体11电连接,集流条13延伸至超出集流体11的宽度方向(例如图4中的上下方向)的一侧边沿,第一绝缘件14包裹于未涂覆区11d和集流条13的与未涂覆区11d连接的部分外侧,以实现集流体11的绝缘设置、实现集流条13的绝缘设置。
可见,集流条13可以包括第一集流部131和第二集流部132,第一集流部131与未涂覆区11d固定相连,则第一集流部131与集流体11的对应于未涂覆区11d的部分固定,且第一集流部131与集流体11的对应于未涂覆区11d的部分电连接,则对于单个集流条13而言,第一集流部131可以设于集流体11的厚度一侧,而集流条13在集流体11的宽度方向上超出集流体11的部分即为第二集流部132,则第二集流部132设于集流体11的宽度一侧;其中,第一绝缘件14包裹于未涂覆区11d和第一集流部131的外侧,以避免未涂覆区11d外露,便于实现集流体11的绝缘设置,同时可以避免第一集流部131外露,便于实现集流条13的绝缘设置,则第一绝缘件14的设置可以避免第一集流部131与未涂覆区11d的连接位置的外露,便于实现整个极片1的绝缘设置。
显然,第一绝缘件14可以包裹于第一集流部131与未涂覆区11d的连接位置的外侧,且第一绝缘件14还可以包裹于第一集流部131的多出未涂覆区11d的部分的外侧、或者、第一绝缘件14还可以包裹于未涂覆区11d的多出第一集流部131的部分的外侧。例如,未涂覆区11d的面积大于第一集流部131的面积,则第一绝缘件14可以包裹于第一集流部131的外侧、包裹于第一集流部131和未涂覆区11d的连接位置的外侧、还包裹于未涂覆区11d的多出第一集流部131的部分的外侧;又例如,第一集流部131的面积大于或等于未涂覆区11d的面积,则第一绝缘件14可以包裹于第一集流部131的外侧、包裹于第一集流部131和未涂覆区11d的连接位置的外侧。沿集流体11的厚度方向,未涂覆区11d的投影和第一集流部131的投影均位于第一绝缘件14的投影外轮廓范围内,第一集流部131和未涂覆区11d的连接位置的投影也位于第一绝缘件14的投影外轮廓范围内。
可见,在上述技术方案中,集流体11自身并未具有极耳,使得极片1采用无极耳的集流体11设置,同时另外单独设置集流条13作为极耳,以改善因集流体11的箔材自带极耳使得电池单体100能量密度受限的问题,本申请实施例由于将集流条13作为极耳,以在使得极片1使用可靠的前提下,集流条13的设置相对于集流体11自带极耳的方案,集流条13的占用空间较小、重量较轻,从而有利于减小极片1的占用空间和重量,极片1用于电池单体100时,可以提升电池单体100的体积能量密度和重量能量密度;同时,集流条13的设置可以无需对其进行揉平,有利于节省因集流体11自带极耳而需要进行的揉平工序,便于提升加工效率,降低成本,且电池单体100内部也无需为极片1提供用于设置揉平后的极耳的空间,有利于进一步减小极片1的占用空间,以便进一步提升电池单体100的体积能量密度;那么,由于集流条13无需揉平,有利于减小集流条13对电池单体100的电极组件10热失控时排气的阻挡,提升电极组件10热失控时的排气顺畅性,从而提升电极组件10的安全性,且还有利于减小集流条13对电解液的阻挡,提升电极组件10的浸润效果,从而提升电池单体100的性能。
此外,设置第一绝缘件14包裹于未涂覆区11d和集流条13的与未涂覆区11d连接的部分外侧,以便实现极片1的绝缘设置,降低短路风险,提升极片1使用可靠性。
可选地,在极片1的制备过程中,可以将集流体11的上述至少厚度一侧表面整个涂覆活性物质层12,而后将未涂覆区11d的活性物质层12去除、保留涂覆区11c的活性物质层12;或者,在极片1的制备过程中,可以直接仅在涂覆区11c涂覆活性物质层12,未涂覆区11d不涂覆活性物质层12。
显然,在极片1的制备过程中,无论未涂覆区11d是始终不涂覆活性物质层12,还是未涂覆区11d先涂覆活性物质层12而后再去除,均会将未涂覆区11d暴露,以便集流条13与集流体11电连接。
可选地,集流条13的厚度可以大于、小于、或等于活性物质层12的厚度;第一绝缘件14可以包裹活性物质层12的一部分、也可以并未包裹活性物质层12的一部分。
示例性地,在极片1的制备过程中,将活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂等搅拌得到浆料,并涂覆至集流体11的上述至少厚度一侧表面,而后按照一定的尺寸将未涂覆区11d的涂敷层去掉,并将集流体11的未涂覆区11d的部分与集流条13激光焊接固定,而后将第一绝缘件14包裹于未涂覆区11d和集流条13的与未涂覆区11d连接的部分外。例如,第一绝缘件14可以为绝缘包胶,第一绝缘件14贴设于未涂覆区11d和集流条13的与未涂覆区11d连接的部分外,绝缘包胶的覆盖面积大于集流条13的焊接面积。
请参考图4、图6和图7,在一些实施例中,未涂覆区11d和集流条13分别为多个,每个集流条13对应于一个未涂覆区11d,多个集流条13沿集流体11的长度方向间隔设置,则多个未涂覆区11d沿集流体11的长度方向间隔设置,集流体11的位于相邻两个未涂覆区11d之间的部分可以为涂覆区11c。其中,多个集流条13延伸至超出集流体11的宽度方向的同侧边沿。
示例性地,以集流体11的宽度方向为上下方向为例,多个集流条13可以均向下延伸至超出集流体11的下侧边沿、或者、多个集流条13均向上延伸至超出集流体11的上侧边沿。
上述技术方案中,通过设置多个沿集流体11长度方向间隔设置的集流条13,有利于提升极片1的过流能力,同时由于多个集流条13在集流体11长度方向上的位置不同,则在极片1用于电池单体100中时,极片1通过集流条13与电池单体100的对应极柱电连接,便于使得集流体11的各部分可以具有自对应极柱到集流体11上述各部分的较短的电流路径,有利于减小电池单体100的内阻。
可以理解的是,在上述技术方案中,多个集流条13可以设于集流体11的厚度同侧,则在集流体11与多个集流条13的组装过程中,无需翻转集流体11,便于集流体11与多个集流条13的组装,有利于提升极片1的加工效率;或者,多个集流条13分别设于集流体11的厚度两侧,则集流体11的厚度一侧设有至少一个集流条13,且集流体11的厚度另一侧设有至少一个集流条13。
当然,还有一些实施例中,当集流体11的厚度两侧分别设有集流条13时,集流体11的厚度一侧的至少一个集流条13可以与集流体11的厚度另一侧的对应集流条13沿集流体11的厚度方向相对设置,此时沿集流体11的厚度方向,集流体11的上述厚度一侧的集流条13的投影与集流体11的上述另一侧的对应集流条13的投影至少部分重叠。
可以理解的是,在本申请的实施例中,集流条13的数量、单个集流条13在集流体11长度方向上的宽度、以及集流体11的长度等参数可以根据极片1的尺寸(例如极片1长度)以及过流能力等具体设置;例如,集流体11的长度越大,则集流条13的数量越多、和/或、单个集流条13在集流体11长度方向上的宽度越大。
在一些实施例中,在集流体11的长度方向上,多个集流条13的宽度之和为x,集流体11的长度为y,0.03≤x/y≤0.3。例如,x/y可以为0.03、0.04、0.05、0.06、0.08、0.09、0.1、0.15、0.2、0.26、或0.3等。
上述技术方案中,通过设置多个集流条13的宽度之和与集流条11的长度之间的比值位于0.03~0.3范围内,以便使得多个集流条13的过流能力与集流体11的长度相匹配,同时可以进一步使得多个集流条13仍无需进行揉平处理,节省集流条13的占用空间。
请参考图6,在一些实施例中,极片1适用于卷绕式电极组件10,集流体11包括沿集流体11的长度方向依次设置的第一段111、第二段112和第三段113,第一段111适于对应于电极组件10的内圈层,第二段112适于对应于电极组件10的中圈层,第三段113适于对应于电极组件10的外圈层,内圈层、中圈层和外圈层可以沿电极组件10的径向由内向外依次设置,且内圈层、中圈层和外圈层分别包括至少一个卷绕圈层。
可见,极片1用于卷绕式电极组件10时,极片1经卷绕后,第一段111可以参与形成内圈层,第二段112可以参与形成中圈层,第三段113可以参与形成外圈层;则第一段111的长度与内圈层在卷绕方向上的长度一致,第二段112的长度与中圈层在卷绕方向上的长度一致,第三段113与外圈层在卷绕方向上的长度一致。
其中,第一段111、第二段112和第三段113分别设有至少一个集流条13,则在卷绕式电极组件10中,内圈层、中圈层和外圈层可以分别设有至少一个集流条13,内圈层可以通过与内圈层对应的集流条13与对应极柱电连接,以形成对于内圈层而言较短的电流路径,中圈层可以通过与中圈层对应的集流条13与对应极柱电连接,以形成对于中圈层而言较短的电流路径,外圈层可以通过与外圈层对应的集流条13与对应极柱电连接,以形成对于外圈层而言较短的电流路径。
换言之,第一段111可以通过与第一段111对应的集流条13与对应极柱电连接,以在第一段111和极柱之间形成较短的电流路径,第二段112可以通过与第二段112对应的集流条13与对应极柱电连接,以在第二段112和极柱之间形成较短的电流路径,第三段113可以通过与第三段113对应的集流条13与对应极柱电连接,以在第三段113和极柱之间形成较短的电流路径。
可见,在上述技术方案中,通过设置集流体11包括沿其长度方向依次设置的第一段111、第二段112和第三段113,并使得第一段111、第二段112、第三段113分别设有至少一个集流条13,以在极片1用于卷绕式电极组件10时,可以使得内圈层、中圈层和外圈层可以分别设有至少一个集流条13,便于使得内圈层、中圈层和外圈层可以分别具有自对应极柱上述各圈层的较短的电流路径,以便进一步减小电池单体100的内阻。
可以理解的是,第一段111的长度、第二段112的长度和第三段113的长度可以根据实际需求具体设置,第一段111的长度、第二段112的长度和第三段113的长度可以相等、或者三者中至少一个与另一个不等,第一段111、第二段112和第三段113的长度之和可以为集流体11的长度;可见,内圈层、中圈层和外圈层中各自包括的卷绕圈层的数量可以根据实际需求具体设置,示例性地,卷绕式电极组件10的外径为d,则外圈层的外径为d,内圈层的外径为d1,d1≤d/3,中圈层的外径为d2,d1<d2≤2*d/3。
请参考图4、图6和图7,在一些实施例中,在集流体11的宽度方向上,未涂覆区11d的一侧边沿与集流体11的上述一侧边沿齐平,且未涂覆区11d的宽度小于集流体11的宽度。
例如,集流体11的宽度方向上的两侧边沿分别为第一边沿11a和第二边沿11b,集流条13沿集流体11的宽度方向延伸至超出第一边沿11a,且在集流体11的宽度方向上,集流条13未超出第二边沿11b;此时,在集流体11的宽度方向上,未涂覆区11d的一侧边沿与第一边沿11a齐平,由于未涂覆区11d的宽度小于集流体11的宽度,则未涂覆区11d在集流体11宽度方向上的另一侧边沿与第二边沿11b间隔设置。
上述技术方案中,通过设置未涂覆区11d在集流体11宽度方向上的一侧边沿与集流体11的上述一侧边沿齐平,且未涂覆区11d的宽度小于集流体11的宽度,便于在使得集流体11与集流条13之间具有合适的连接面积、连接可靠的前提下,有利于适当增大涂覆区11c的面积,从而增大活性物质层12的涂覆面积,有利于进一步增大电池单体100的能量密度;同时,由于未涂覆区11d的另一侧边沿与集流体11的另一侧边沿间隔设置,便于使得集流条13的一端与集流体11的上述另一侧边沿间隔设置,以便在第一绝缘件14包裹在集流条13外后、有利于使得第一绝缘件14在集流体11的宽度方向上不超出集流体11的另一侧边沿,即集流条13的上述一端与集流体11的上述另一端边沿之间的空间可以用于布置第一绝缘件14的一部分,以便减小极片1在集流体11宽度方向上的占用空间。
示例性地,如图4、图6和图7所示,集流体11的长度方向为左右方向、集流体11的宽度方向为上下方向,集流条13的上端延伸至超出集流体11的上侧边沿,集流条13的下端间隔设于集流体11的下侧边沿的上方,未涂覆区11d的上侧边沿与集流体11的上侧边沿齐平,且未涂覆区11d的下侧边沿间隔设于集流体11的下侧边沿的上方,使得未涂覆区11d的宽度小于集流体11的宽度;此时,集流体11上对应于未涂覆区11d的下方可以设置未涂覆区11d,且集流体11上对应于集流条13的下方的空间可以用于设置第一绝缘件14的一部分。
第二方面,本申请实施例提供一种电极组件10,电极组件10为卷绕式电极组件10,且电极组件10包括正极极片2和负极极片3,正极极片2和负极极片3中的至少一个为上述的极片1。
可见,在电极组件10中,正极极片2为上述的极片1,而负极极片3并非为上述的极片1;或者,负极极片3为上述的极片1,而正极极片2并非为上述的极片1;或者,正极极片2和负极极片3均为上述的极片1,也就是说,正极极片2包括集流体11、活性物质层12、集流条13和第一绝缘件14,集流体11的至少厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,活性物质层12设于涂覆区11c,集流条13固设于未涂覆区11d且与集流体11电连接,集流条13延伸至超出集流体11的宽度方向的一侧边沿,第一绝缘件14包裹于未涂覆区11d和集流条13的与未涂覆区11d连接的部分的外侧,同时负极极片3也包括集流体11、活性物质层12、集流条13和第一绝缘件14,负极极片3的集流体11、活性物质层12、集流条13和第一绝缘件14的布置方式与正极极片2相同,此时正极极片2的活性物质层12可以与负极极片3层的活性物质层12的成分不同,正极极片2的集流条13的数量与负极极片3集流条13的数量可以相等或不等。
上述技术方案中,由于电极组件10采用上述的极片1,可以提升电池单体100的能量密度、提升电极组件10热失控时的排气顺畅性、提升电解液对电极组件10的浸润效果。
请参考图8和图9,在一些实施例中,在电极组件10的轴向上,正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13分别超出对应集流体11的异侧边沿。此时,正极极片2和负极极片3中的至少一个为上述的极片1。
以电极组件10的轴向为上下方向为例,正极极片2的集流条13超出正极极片2的集流体11的上侧边沿,负极极片3的集流条13超出负极极片3的集流体11的下侧边沿;或者,正极极片2的集流条13超出正极极片2的集流体11的下侧边沿,负极极片3的集流条13超出负极极片3的集流体11的上侧边沿。
上述技术方案中,通过设置正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13在电极组件10轴向上分别超出对应集流体11的异侧边沿,便于增大正极极片2的集流条13与负极极片13的集流条13之间的距离,降低短路风险。
可选地,正极极片2和负极极片3分别为上述的极片1,在电极组件10的轴向上,正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13分别超出对应集流体11的异侧边沿。
当然,本申请实施例不限于此;在另一些实施例中,在电极组件10的轴向上,正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13超出对应集流体11的同侧边沿。此时,正极极片2和负极极片3中的至少一个为上述的极片1。
以电极组件10的轴向为上下方向为例,正极极片2的集流条13超出正极极片2的集流体11的上侧边沿,负极极片3的集流条13超出负极极片3的集流体11的上侧边沿;或者,正极极片2的集流条13超出正极极片2的集流体11的下侧边沿,负极极片3的集流条13超出负极极片3的集流体11的下侧边沿。
上述技术方案中,通过设置正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13在电极组件10轴向上超出对应集流体11的同侧边沿,有利于减小电极组件10的轴向尺寸,便于进一步提升电池单体100的体积能量密度。
可选地,正极极片2和负极极片3分别为上述的极片1,在电极组件10的轴向上,正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13超出对应集流体11的同侧边沿。
需要说明的是,电极组件10为卷绕式电极组件10时,电极组件10的轴向可以为电极组件10的中心轴线的延伸方向,卷绕方向可以对应于电极组件10的周向,电极组件10的径向、电极组件10的轴向和卷绕方向可以两两垂直。
请参考图10,在一些实施例中,电极组件10还包括第二绝缘件4,正极极片2和负极极片3中的上述至少一个的集流体11的轴向一端设有第二绝缘件4,且正极极片2和负极极片3中的上述至少一个的集流条13的超出对应集流体11的部分穿设于第二绝缘件4且穿设至第二绝缘件4的背离对应集流体11的一侧。
可以理解的是,集流体11的轴向即为电极组件10的轴向。
例如,正极极片2为上述的极片1,而负极极片3并非为上述的极片1,此时正极极片2的集流体11的轴向一端设有第二绝缘件4,且正极极片2的集流条13的超出正极极片2的集流体11的部分穿设于第二绝缘件4且穿设至第二绝缘件4的背离正极极片2集流体11的一侧,以便使得第二绝缘件4可以将正极极片2的集流条13的超出集流体11的部分与正极极片2的集流体11隔开、且将正极极片2的集流条13的超出集流体11的部分与负极极片3隔开,有效降低正极极片2的集流条13的超出集流体11的部分插配至电极组件10的集流体11导致短路的风险,提升电极组件10的安全性;而且第二绝缘件4不会影响正极极片2的集流条13与对应极柱的电连接。可见,上述示例中,第二绝缘件4设于正极极片2的集流体11的被正极极片2的集流条13超出的一端。
又例如,负极极片3为上述的极片1,而正极极片2并非为上述的极片1,此时负极极片3的集流体11的轴向一端设有第二绝缘件4,且负极极片3的集流条13的超出负极极片3的集流体11的部分穿设于第二绝缘件4,以便使得第二绝缘件4可以将负极极片3的集流条13的超出集流体11的部分与负极极片3的集流体11隔开、且将负极极片3的集流条13的超出集流体11的部分与正极极片2隔开,有效降低负极极片3的集流条13的超出集流体11的部分插配至电极组件10的集流体11导致短路的风险,提升电极组件10的安全性;而且第二绝缘件4不会影响负极极片3的集流条13与对应极柱的电连接。可见,上述示例中,第二绝缘件4设于负极极片3的集流体11的被负极极片3的集流条13超出的一端。
再例如,正极极片2和负极极片3均为上述的极片1,如果在电极组件10的轴向上,正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13分别超出对应集流体11的异侧边沿,则第二绝缘件4为两个且其中一个设于电极组件10的轴向一端、另一个设于电极组件10的轴向另一端,正极极片2的集流条13的超出对应集流体11的部分穿设于其中一个第二绝缘件4,负极极片3的集流条13的超出对应集流体11的部分穿设于另一个第二绝缘件4,同样可以降低正极极片2的集流条13超出集流体11的部分和负极极片3的集流条13超出集流体11的部分插配至电极组件10的集流体11导致短路的风险,提升电极组件10的安全性;而且两个第二绝缘件4不会影响正极极片2的集流条13、负极极片3的集流条13分别与对应极柱的电连接。
又例如,正极极片2和负极极片3均为上述的极片1,如果在电极组件10的轴向上,正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13超出对应集流体11的同侧边沿,则第二绝缘件4可以为一个,正极极片2的集流条13的超出对应集流体11的部分和负极极片3的集流条13的超出对应集流体11的部分分别穿设于该第二绝缘件4,在降低正极极片2的集流条13超出集流体11的部分和负极极片3的集流条13超出集流体11的部分插配至电极组件10的集流体11导致短路的风险的同时,还可以通过第二绝缘件4将正极极片2的集流条13和负极极片3的集流条13隔开以进一步降低短路风险;而且第二绝缘件4不会影响正极极片2的集流条13、负极极片3的集流条13分别与对应极柱的电连接。
上述技术方案中,通过设置第二绝缘件4,并将正极极片2和负极极片3中的上述至少一个的集流条13的超出对应集流体11的部分穿设于第二绝缘件4且穿设至第二绝缘件4的背离对应集流体11的一侧,可以降低电极组件10发生短路的风险,提升电极组件10的安全性,而且第二绝缘件4不会影响集流条13与对应极柱的电连接。
可见,在上述技术方案中,第二绝缘件4形成有至少一个通孔,以便使得正极极片2和负极极片3中的至少一个的集流条13自通过穿设至第二绝缘件4的背离集流体11的一侧,在一定程度上电解液可以通过通孔流至电极组件10内部以有利于进一步提升电极组件10的浸润效果。可以理解的是,每个通孔可以用于穿设至少一个集流条13。
示例性地,第二绝缘件4上形成有多个通孔;以第二绝缘件4用于穿设正极极片2的多个集流条13为例,每个通孔分别形成为第一通孔4a,每个第一通孔4a用于穿设正极极片2的至少一个集流条13,如果正极极片2的多个集流条13构成三组集流条组,每组集流条组包括至少一个集流条13,其中一组集流条组对应于电极组件10的内圈层,还有一组集流条组对应于电极组件10的中圈层,剩下的一组集流条组对应于电极组件10的外圈层,此时第一通孔4a可以为三个,在电极组件10的径向上,三个第一通孔4a由内向外依次设置,即三个第一通孔4a距离电极组件10的中心轴线的距离不等,其中一个第一通孔4a可以用于穿设内圈层的集流条组,还有一个第一通孔4a用于穿设中圈层的集流条组,再有一个第一通孔4a用于穿设外圈层的集流条组;以第二绝缘件4用于穿设正极极片2的多个集流条13和负极极片3的多个集流条13为例,多个通孔包括至少一个第一通孔4a和至少一个第二通孔4b,每个第一通孔4a用于穿设正极极片2的至少一个集流条13,每个第二通孔4b用于穿设负极极片3的至少一个集流条13,如果正极极片2的多个集流条13构成三组第一集流条组,每组第一集流条组包括至少一个集流条13,负极极片3的多个集流条13构成三组第二集流条组,每组第二集流条组包括至少一个集流条13,其中一组第一集流条组和其中一组第二集流条组均对应于电极组件10的内圈层,还有一组第一集流条组和还有一组第二集流条组均对应于电极组件10的中圈层,剩下的一组第一集流条组和剩下的一组第二集流条组均对应于电极组件10的外圈层,此时第一通孔4a和第二通孔4b可以分别为三个,在电极组件10的径向上,三个第一通孔4a由内向外依次设置、三个第二通孔4b由内向外依次设置,其中一个第一通孔4a可以用于穿设内圈层的第一集流条组,还有一个第一通孔4a用于穿设中圈层的第一集流条组,再有一个第一通孔4a用于穿设外圈层的第一集流条组,其中一个第二通孔4b可以用于穿设内圈层的第二集流条组,还有一个第二通孔4b用于穿设中圈层的第二集流条组,再有一个第二通孔4b用于穿设外圈层的第二集流条组,其中第一通孔4a和对应第二通孔4b的相对位置可以根据实际需求具体设置,例如对应于相同圈层(例如对应于内圈层、或对应于中圈层、或对应于外圈层)的第一通孔4a和第二通孔4b可以沿卷绕方向间隔设置。
可选地,第二绝缘件4为绝缘贴片,第二绝缘件4可以贴设于正极极片2和负极极片3中的上述至少一个的集流体11的轴向一端。
请参考图10,在一些实施例中,第二绝缘件4还形成有中心孔4c和通孔,中心孔4c用于避让卷绕电极组件10的卷针,以便在正极极片2和负极极片3卷绕完成后,可以无需将其自卷针上取下,即可实现第二绝缘件4与上述卷材的组装,提升组装便利性;同时中心孔4c的设置还有利于提升电极组件10热失控时的排气顺畅性,且电解液可以通过中心孔4c流至电极组件10内部,在一定程度上有利于进一步提升电极组件10的浸润效果。其中,通孔间隔设于中心孔4c的外周壁且用于避让集流条13,以便实现集流条13穿设至第二绝缘件4的背离对应集流体11的一侧。
在一些实施例中,正极极片2和负极极片3均为上述的极片1,正极极片2的集流条13的电导率低于负极极片3的集流条13的电导率,且正极极片2的集流条13的数量大于负极极片3的集流条13的数量。
上述技术方案中,通过设置正极极片2和负极极片3均采用上述的极片1,正极极片2的集流条13的电导率低于负极极片3的集流条13的电导率,且正极极片2的集流条13的数量大于负极极片3的集流条13的数量,便于提升电极组件10的导电性能的均衡性,有利于提升电池单体100的导电性能。
请参考图8,在一些实施例中,正极极片2和负极极片3均为上述的极片1,在卷绕方向上,正极极片2的集流条13与负极极片3的集流条13错位设置,电极组件10还包括第三绝缘件5,第三绝缘件5设于正极极片2的朝向负极极片3的第一绝缘件14的一侧,且第三绝缘件5与负极极片3的第一绝缘件14正对设置。
可以理解的是,当负极极片3的集流体11的厚度一侧设有第一绝缘件14时,第三绝缘件5设于正极极片2的朝向上述第一绝缘件14的厚度一侧;当负极极片3的集流体11的厚度两侧分别设有第一绝缘件14时,正极极片2的厚度两侧也可以分别设有第三绝缘件5。
在上述技术方案中,第三绝缘件5为至少一个,对于单个第三绝缘件5而言,第三绝缘件5可以遮盖于正极极片2部分活性物质层12的背离集流体11的一侧;或者,将正极极片2的集流体11上的与负极极片3的第一绝缘件14正对的部分区域的活性物质层12去除,第三绝缘件5直接遮盖于正极极片2的集流体11的一侧;或者,正极极片2的集流体11上的与负极极片3的第一绝缘件14正对的部分区域并未涂覆活性物质层12,第三绝缘件5直接遮盖于正极极片2的集流体11的一侧。
可见,上述技术方案中,无论第三绝缘件5是上述多种设置方式中的哪一种,均便于使得电池单体100在充电过程中,负极极片3可以提供足够的嵌锂空间,降低电池单体100发生析锂的风险,有利于提升电池单体100的性能和循环寿命。
可选地,电极组件10还包括第四绝缘件,第四绝缘件设于负极极片3的朝向正极极片2的第一绝缘件14的一侧,且第四绝缘件与正极极片2的第一绝缘件14正对设置。即第四绝缘件的布置方式与第三绝缘件布置方式类似。
在上述技术方案中,第四绝缘件为至少一个,对于单个第四绝缘件而言,第四绝缘件可以遮盖于负极极片3部分活性物质层12的背离集流体11的一侧;或者,将负极极片3的集流体11上的与正极极片2的第一绝缘件14正对的部分区域的活性物质层12去除,第四绝缘件直接遮盖于负极极片3的集流体11的一侧;或者,负极极片3的集流体11上的与正极极片2的第一绝缘件14正对的部分区域并未涂覆活性物质层12,第四绝缘件直接遮盖于负极极片3的集流体11的一侧。
可见,上述技术方案中,第四绝缘件的设置,由于进一步使得电池单体100在使用过程中,正极极片2和负极极片3提供的脱锂空间和嵌锂空间相匹配,降低电池单体100发生析锂的风险。
第三方面,本申请实施例提供一种电池单体100,包括壳体20和上述的电极组件10,电极组件10设于壳体20内。
上述技术方案中,由于电池单体100采用上述的电极组件10,可以提升电池单体100的能量密度、提升电极组件10热失控时的排气顺畅性、提升电解液对电极组件10的浸润效果,从而有利于提升电池单体100的安全性和使用性能。
请参考图11和图12,在一些实施例中,电池单体100还包括正极转接片50和负极转接片60,正极转接片50与正极极片2的集流条13电连接,负极转接片60与负极极片3的集流条13电连接。其中,正极转接片50和负极转接片60中的至少一个构造成弯折至少一次的折弯结构。
负极转接片60的结构可以与正极转接片50的结构相同或不同。例如,以正极转接片50为例,正极转接片50可以包括第一连接部51和第二连接部52,第一连接部51与集流条13固定,第二连接部52与正极极柱固定。其中,第一连接部51和第二连接部52弯折相连;或者,第一连接部51和第二连接部52通过至少一个第三连接部相连,第三连接部与第一连接部51弯折相连,且第三连接部与第二连接部52弯折相连,如果第三连接部为多个,则至少相邻两个第三连接部弯折相连;其中,相邻两个连接部之间的弯折角度可以为锐角、直角或钝角。
上述技术方案中,通过设置正极转接片50和负极转接片60中的至少一个构造成弯折至少一次的折弯结构,以便提升正极转接片50和负极转接片60中的上述至少一个的变形能力,以更好地适应集流条13与对应极柱之间的距离,提升装配便利性。
例如,正极转接片50和负极转接片60中的上述至少一个可以大致呈U形结构、V形结构、C形结构、Z形结构或S形结构等。
可选地,转接片(例如上文所述的正极转接片50、负极转接片60)与对应集流条13焊接(例如采用激光焊接)固定,以提升正极转接片50与对应集流条13的连接可靠性。示例性地,电池单体100呈圆柱体,正极转接片50与正极极柱焊接固定,负极转接片60与壳体20(例如下文中的盖体22)焊接固定。
第四方面,本申请实施例提供一种电池200,包括上述的电池单体100。
上述技术方案中,由于电池200上述的电池单体100,且电池单体100具有良好的能量密度、安全性和使用性能,从而可以提升电池200的能量密度和安全性。
第五方面,本申请实施例提供一种用电装置1000,包括上述电池200,电池200用于提供电能。
上述技术方案中,由于用电装置1000采用上述的电池200,且电池200具有良好的能量密度和安全性,从而有利于提升用电装置1000的续航和使用可靠性。
请再次参照图3-图5和图7,描述本申请具体实施例的电池单体100。
在本申请的实施例中,电池单体100包括壳体20和电极组件10,壳体20包括本体21和盖体22,本体21具有开口21a,盖体22盖设于开口21a并密封连接,以使本体21和盖体22形成用于容纳电极组件10和电解液的容纳腔。本体21可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。其中,本体21轴向一端封闭设置,本体21轴向另一端具有开口21a;或者,本体21的轴向两端分别具有开口21a,每个开口21a处分别设有盖体22。
示例性的,电池单体100为长方体结构时,本体21的轴向一端封闭、轴向另一端设有盖体22;在图3的示例中,电池单体100为圆柱体结构时,本体21的轴向两端分别设有盖体22。
可见,壳体20为空心结构,其内部形成用于容纳电极组件10和电解液的容纳腔。壳体20可以是多种形状,比如,圆柱、长方体、六棱柱等。壳体20的形状可根据电极组件10的具体形状、数量等来确定。电极组件10的外周侧设有绝缘膜30,电极组件10的集流条13的外周侧设有环形结构的极耳胶40。
电极组件10为卷绕式电极组件10,且电极组件10包括正极极片2、负极极片3、隔离膜和第二绝缘件4,电极组件10包括内圈层、中圈层和外圈层,内圈层、中圈层和外圈层分别包括至少一个卷绕圈层。以电极组件10的轴向为上下方向为例进行描述:
正极极片2包括集流体11(以下简称正极集流体)、活性物质层12(以下简称正极活性层)、多个集流条13(以下简称正极集流条)和第一绝缘件14(以下简称正极绝缘件),正极集流体的厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,正极活性层设于涂覆区11c,正极集流条固设于未涂覆区11d且与正极集流体电连接,正极集流条延伸至超出集流体11的下侧边沿,正极绝缘件包裹于未涂覆区11d和正极集流条的与未涂覆区11d连接的部分的外侧。
其中,多个正极集流条设于正极集流体的厚度同侧且沿卷绕方向间隔设置,内圈层、中圈层和外圈层中,三者中的每一个分别对应至少一个正极集流条。正极集流条的下端间隔设于正极集流体的下侧边沿上方。
负极极片3也包括集流体11(以下简称负极集流体)、活性物质层12(以下简称负极活性层)、多个集流条13(以下简称负极集流条)和第一绝缘件14(以下简称负极绝缘件),负极集流体的厚度一侧表面具有涂覆区11c和未涂覆区11d,负极活性层设于涂覆区11c,负极集流条固设于未涂覆区11d且与负极集流体电连接,负极集流条延伸至超出集流体11的上侧边沿,负极绝缘件包裹于未涂覆区11d和负极集流条的与未涂覆区11d连接的部分的外侧。第三绝缘件5设于正极极片2的朝向负极绝缘件的一侧,且第三绝缘件5与负极绝缘件径向正对设置。
其中,多个负极集流条设于负极集流体的厚度同侧且沿卷绕方向间隔设置,内圈层、中圈层和外圈层中,三者中的每一个分别对应至少一个负极集流条。负极集流条的上端间隔设于负极集流体的上侧边沿下方。可以理解的是,上述方案中,正极集流条可以设于正极集流体的任意厚度一侧,负极集流条可以设于负极集流体的任意厚度一侧。
电极组件10的轴向两端分别具有第二绝缘件4,正极集流条的超出正极集流体的部分穿设于上方第二绝缘件4且穿设至该第二绝缘件4的上侧,负极集流条的超出负极集流体的部分穿设于下方第二绝缘件4且穿设于该第二绝缘件4的下侧。
示例性地,在电极组件10制备过程中,将正负极活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂等对应搅拌得到浆料,正极活性材料涂覆至正极集流体上、负极活性材料涂覆至负极集流体上,而后按照一定的尺寸将正极集流体未涂覆区11d的涂敷层以及负极集流体未涂覆区11d的涂敷层去掉,并将正极集流体的未涂覆区11d的部分与正极集流条激光焊接固定、负极集流体的未涂覆区11d的部分与负极集流条焊接固定,而后设置第一绝缘件14;将上述得到的正极极片2、负极极片3进行冷压,而后将正极极片2和负极极片3进行卷绕,以得到圆柱状结构;而后在圆柱状结构的轴向两端分别设置第二绝缘件4,对应集流条13穿出对应第二绝缘件4并与对应极柱焊接。
上述技术方案中,可以减小集流条13的占用空间和重量,以便提升电池单体100的能量密度,同时有利于减小集流条13对电极组件10热失控时排气的阻挡、减小集流条13对电解液的阻挡,从而提升电极组件10热失控时的排气顺畅性、提升电极组件10的浸润效果,且电极组件10具有良好的绝缘性能,便于提升电池单体100的安全性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种极片,其特征在于,包括:
集流体,所述集流体的至少厚度一侧表面具有沿所述集流体的长度方向依次设置涂覆区和未涂覆区;
活性物质层,所述活性物质层涂覆于所述涂覆区;
集流条,所述集流条固设于所述未涂覆区且与所述集流体电连接,所述集流条延伸至超出所述集流体的宽度方向的一侧边沿;
第一绝缘件,所述第一绝缘件包裹于所述未涂覆区和所述集流条的与所述未涂覆区连接的部分外侧。
2.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述未涂覆区和所述集流条分别为多个,每个所述集流条对应于一个所述未涂覆区,多个所述集流条沿所述集流体的长度方向间隔设置,且多个所述集流条延伸至超出所述集流体的宽度方向的同侧边沿。
3.根据权利要求2所述的极片,其特征在于,多个所述集流条设于所述集流体的厚度同侧。
4.根据权利要求2所述的极片,其特征在于,在所述集流体的长度方向上,多个所述集流条的宽度之和为x,所述集流体的长度为y,0.03≤x/y≤0.3。
5.根据权利要求2所述的极片,其特征在于,所述极片适用于卷绕式电极组件,所述集流体包括沿其长度方向依次设置的第一段、第二段和第三段,所述第一段适于对应于所述电极组件的内圈层,所述第二段适于对应于所述电极组件的中圈层,所述第三段适于对应于所述电极组件的外圈层,所述内圈层、所述中圈层和所述外圈层分别包括至少一个卷绕圈层,所述第一段、所述第二段、所述第三段分别设有至少一个所述集流条。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的极片,其特征在于,在所述集流体的宽度方向上,所述未涂覆区的一侧边沿与所述集流体的所述一侧边沿齐平,且所述未涂覆区的宽度小于所述集流体的宽度。
7.一种电极组件,其特征在于,所述电极组件为卷绕式电极组件,且包括正极极片和负极极片,所述正极极片和所述负极极片中的至少一个为根据权利要求1-6中任一项所述的极片。
8.根据权利要求7所述的电极组件,其特征在于,
在所述电极组件的轴向上,所述正极极片的所述集流条和所述负极极片的所述集流条分别超出对应所述集流体的异侧边沿;或者,
在所述电极组件的轴向上,所述正极极片的所述集流条和所述负极极片的所述集流条超出对应所述集流体的同侧边沿。
9.根据权利要求7所述的电极组件,其特征在于,还包括:
第二绝缘件,所述正极极片和所述负极极片中的所述至少一个的所述集流体的轴向一端设有所述第二绝缘件,且所述正极极片和所述负极极片中的所述至少一个的所述集流条的超出对应所述集流体的部分穿设于所述第二绝缘件且穿设至所述第二绝缘件的背离对应所述集流体的一侧。
10.根据权利要求9所述的电极组件,其特征在于,所述第二绝缘件形成有中心孔和通孔,所述中心孔用于避让卷绕所述电极组件的卷针,所述通孔间隔设于所述中心孔的外周侧且用于避让所述集流条。
11.根据权利要求7所述的电极组件,其特征在于,所述正极极片和所述负极极片均为根据权利要求1-6中任一项所述的极片,所述正极极片的所述集流条的电导率低于所述负极极片的所述集流条的电导率,且所述正极极片的所述集流条的数量大于所述负极极片的所述集流条的数量。
12.根据权利要求7所述的电极组件,其特征在于,所述正极极片和所述负极极片均为根据权利要求1-6中任一项所述的极片,在卷绕方向上,所述正极极片的所述集流条与所述负极极片的所述集流条错位设置,
所述电极组件还包括:
第三绝缘件,所述第三绝缘件设于所述正极极片的朝向所述负极极片的所述第一绝缘件的一侧且与所述负极极片的所述第一绝缘件正对设置。
13.一种电池单体,其特征在于,包括壳体和根据权利要求7-12中任一项所述的电极组件,所述电极组件设于所述壳体内。
14.根据权利要求13所述的电池单体,其特征在于,还包括正极转接片和负极转接片,所述正极转接片与所述正极极片的所述集流条电连接,所述负极转接片与所述负极极片的所述集流条电连接,
所述正极转接片和所述负极转接片中的至少一个构造成弯折至少一次的折弯结构。
15.一种电池,其特征在于,包括根据权利要求13或14所述的电池单体。
16.一种用电装置,其特征在于,包括根据权利要求15所述的电池,所述电池用于提供电能。
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