CN110190242A - 极片、电芯和电池 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种极片、电芯和电池。极片具有相对的第一端和第二端，极片包括集流体、设置于第一涂覆区和第二涂覆区的活性物质和多个极耳，集流体包括第一侧边、相对的第一表面和第二表面，第一表面包括第一涂覆区和第一未涂覆区，第二表面包括第二涂覆区，在第一端处，第一涂覆区和第二涂覆区平齐，在第二端处，第一涂覆区和第二涂覆区错位，第一涂覆区的长度与第一未涂覆区的长度之和等于第二涂覆区的长度。每个极耳与集流体耦接，且每个极耳凸出于第一侧边。根据本申请的极片，通过设置多个极耳，可以降低极片失效的概率，通过限定活性物质单错位，可以保证极片在成本预算范围内提高极片的能量密度及生产效率。

Description

极片、电芯和电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，尤其涉及一种极片、电芯和电池。
背景技术
随着电子产品的发展及电池相关技术的不断提升，人们对电池的性能要求也越来越高，电池的性能直接决定电子产品的续航能力，而影响电池性能的主要参数是电池的能量密度及充放电效率。其中，极片及极耳作为电池的重要结构组成，极耳的内阻影响着电池的充放电效率，极片上的活性物质层的构造影响着电池的能量密度，因此，对于极片及极耳结构的改进成为提高电池性能的重要途径。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请在于提出一种极片，所述极片具有结构简单、性能稳定的优点。
本申请还提出一种具有上述极片的电芯。
本申请还提出一种具有上述电芯的电池。
根据本申请实施例的极片，所述极片具有相对的第一端和第二端，所述极片包括：集流体，包括第一侧边，所述集流体包括相对的第一表面和第二表面；所述第一表面包括第一涂覆区和第一未涂覆区；所述第二表面包括第二涂覆区，在所述第一端处，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区平齐，在所述第二端处，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位，所述第一涂覆区的长度与所述第一未涂覆区的长度之和等于所述第二涂覆区的长度；活性物质，设置于所述第一涂覆区和所述第二涂覆区；多个极耳，每个所述极耳与所述集流体耦接，且每个所述极耳凸出于所述第一侧边。
根据本申请实施例的极片，通过设置多个极耳，多个极耳是并联的关系，可以降低极片的内阻、提高极片的放电性能，集流体上的电能量可以通过任意一个极耳传递，从而可以避免相关技术中单极耳损坏造成极片失效的情况，而且集流体局部断裂后，集流体其它位置处的电能量仍可以通过极耳传递出去，从而可以降低极片失效的概率，进而可以提高极片的使用性能。另外，通过限定第一涂覆区与第二涂覆区一端平齐、另一端错开，可以在极片上形成一端单面涂覆区，使得极片在成本预算范围内提高极片的能量密度及生产效率。
根据本申请的一些实施例，所述第一未涂覆区上设置有所述极耳。
根据本申请的一些实施例，所述第一端和所述第二端中至少一个还包括两面均未设置活性物质的集流体。
根据本申请实施例的电芯，包括隔膜、阴极片和阳极片，所述阴极片和所述阳极片是如上所述的极片。
根据本申请实施例的电芯，通过采用上述的极片构造阴极片和阳极片，可以降低阴极片及阳极片的内阻，提高电芯的能量密度，实现电芯的高倍率放电，降低电芯的失效概率。
根据本申请的一些实施例，在所述阴极片的尾端，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位，在所述阳极片的首端，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位。
在本申请的一些实施例中，所述阴极片的首端和尾端均包括两面未设置阴极活性物质的集流体。
在本申请的一些实施例中，所述阳极片的首端和尾端均包括两面未设置阳极活性物质的集流体。
在本申请的一些实施例中，所述阴极片的尾端包括两面未设置阴极活性物质的集流体，所述阳极片的首端和尾端均包括两面未设置阳极活性物质的集流体。
根据本申请的一些实施例，阳极片包括多个阳极极耳和所述第一侧边，所述阳极极耳凸出于所述第一侧边，所述第一侧边上设置有绝缘件。
根据本申请实施例的电池，包括电芯、电解质和包装壳，所述电芯是如上所述的电芯。
根据本申请实施例的电池，通过采用上述的电芯，可以提高电池的能量密度，实现电池的高倍率放电，提高电池的续航性能。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图2是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图3是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图4是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图5是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图6是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图7是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图8是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图9是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图10是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图11是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图12是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图13是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图14是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图15是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图16是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图17是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图18是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图19是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图20是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图21是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图22是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图23是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图24是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图25是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图26是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图27是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图28是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图29是根据本申请实施例的极片的结构示意图；
图30是根据本申请实施例的电芯的结构示意图。
附图标记：
电芯1，
阳极片11，阴极片12，第一端13，第二端14，
集流体100，第一侧边110，第一表面120，第一涂覆区121，第一未涂覆区122，第二表面130，第二涂覆区131，空箔段140，
活性物质200，
极耳300，
隔膜20。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
如图1所示，根据本申请实施例的阳极片11，阳极片11具有相对的第一端13和第二端14。例如，阳极片11可以形成为长条形，第一端13和第二端14可以为阳极片11长度方向上的两端，阳极片11包括集流体100、活性物质200和多个极耳300，这里的“多个”是两个及两个以上的含义。
具体而言，如图1和图2所示，阳极片11包括第一侧边110，集流体100包括相对的第一表面120和第二表面130。例如，第一侧边110、第一表面120及第二表面130均沿阳极片11的延伸方向延伸，第一表面120和第二表面130可以为集流体100厚度方向上的两个表面，第一侧边110可以位于第一表面120与第二表面130之间。
如图1所示，第一表面120包括第一涂覆区121和第一未涂覆区122，第二表面130包括第二涂覆区131。活性物质200设置于第一涂覆区121和第二涂覆区131。可以理解的是，第一涂覆区121可以为第一表面120上涂覆有活性物质200的区域，第一未涂覆区122没有活性物质200，第二涂覆区131可以为第二表面130上涂覆有活性物质200的区域。第一涂覆区121的长度与第一未涂覆区122的长度之和等于第二涂覆区131的长度。
如图1所示，在第一端13处，第一涂覆区121和第二涂覆区131平齐，在第二端14处，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位，可以理解的是，第一涂覆区121上靠近第一端13的端面与第二涂覆区131上靠近第一端13的端面平齐，第一涂覆区121上靠近第二端14的端面与第二涂覆区131上靠近第二端14的端面错开。
如图1所示，每个极耳300与集流体100耦接，且每个极耳300凸出于第一侧边110。每个极耳300的一端均可以从第一侧边110伸出。需要说明的是，这里所提到的“耦接”可以理解为极耳300与集流体100之间具有信号、能量的传递，例如，极耳300与集流体100之间具有电能的传递。
相关技术中，极片通常设有一个极耳，该极耳损坏时或是集流体断裂时，均会造成极片失效的情况。另外，极片上活性物质的涂覆方式通常包括无错位的方式，无错位即集流体两侧的活性层一端平齐、另一端也平齐，无错位的极片在构造形成阴极片和阳极片后，阴极极片和阳极极片卷绕后配对能量无法完全发挥，造成电芯的能量密度低，而两端错位的极片工艺难度大、成本高。
根据本申请实施例的阳极片11，通过设置多个极耳300，多个极耳300是并联的关系，可以降低阳极片11的内阻、提高阳极片11的放电性能，集流体100上的电能量可以通过任意一个极耳300传递，从而可以避免相关技术中单极耳损坏造成极片失效的情况，而且集流体100局部断裂后，集流体100其它位置处的电能量仍可以通过极耳300传递出去，从而可以降低阳极片11失效的概率，进而可以提高阳极片11的使用性能。另外，通过限定第一涂覆区121与第二涂覆区131一端平齐、另一端错开，可以在阳极片11的一端形成单面涂覆区，使得同时提高电池的能量密度和充放电性能。
如图1所示，根据本申请的一些实施例，第一未涂覆区122上设置有极耳300。可以理解的是，多个极耳300中至少存在一个极耳300位于第一未涂覆区122处。例如，阳极片11具有五个极耳300，其中四个极耳300位于第一涂覆区121处，另一个极耳300位于第一未涂覆区122处于。阳极片11在卷绕形成电芯1的过程中，位于卷绕内圈的阳极片11由于卷绕半径小、容易断裂，尤其是第一未涂覆区122处，若仅在阳极片11头部设置一个极耳，这会导致阳极片11断路，通过在第一未涂覆区122处设置多个极耳300，断裂处的阳极片11能量可以通过侧边极耳300传导，从而可以保证阳极片11的使用性能。
如图1所示，根据本申请的一些实施例，第二表面130可以完全被活性物质200覆盖，换言之，第二表面130构造形成第二涂覆区131，第一表面120由第一涂覆区121和第一未涂覆区122组成。
如图13所示，根据本申请的一些实施例，第一端13和第二端14中至少一个还包括两面均未设置活性物质200的集流体100。为了方便描述，定义第一表面120上和第二表面130上均未设置活性物质200的集流体100为空箔段140。
如图26所示，在本申请的一些实施例中，集流体100的第一端13或第二端14中的一个设置有空箔段140，例如，如图26所示，从第一端13至第二端14的方向上，集流体100的第一表面120可以包括第一涂覆区121、第一未涂覆区122，集流体100的第二表面130可以包括第二涂覆区131，其中，第一涂覆区121靠近第一端13的端面与第二涂覆区131靠近第一端13的端面平齐，第一未涂覆区122靠近第二端14的端面与第二涂覆区131靠近第二端14的端面平齐。
如图13所示，在本申请的一些实施例中，集流体100的第一端13和第二端14均包括空箔段140，例如，从第一端13至第二端14的方向上，集流体100的第一表面120可以包括第一涂覆区121和第一未涂覆区122，集流体100的第二表面130可以包括第二涂覆区131，其中，第一涂覆区121靠近第一端13的端面与第二涂覆区131靠近第一端13的端面平齐，第一未涂覆区122靠近第二端14的端面与第二涂覆区131靠近第二端14的端面平齐。
由此，极片在构造形成阴极极片、阳极极片后，阴极极片的空箔段140与阳极极片的空箔段140相对后可以起到马甲作用，以提高电芯1的安全性能。
如图5所示，根据本申请实施例的电芯1，包括隔膜20、阴极片12和阳极片11。阴极片12与阳极片11的集流体100的材质不同。隔膜20可以设于阳极片11与阴极片12之间，以将阴极片12和阳极片11隔开。
例如，图1中集流体100为铜箔以构造形成阳极片11，图2是图1上第一表面120处的视图；图3中集流体100为铝箔以构造形成阴极片12，图4是图3上第二表面130处的视图；该阴极片12及该阳极片11层叠并卷绕后可以构造形成图5所示的一种实施方式的电芯1。
例如，图6中集流体100为铝箔以构造形成阴极片12，图7是图6上第一表面120处的视图；图8中集流体100为铜箔以构造形成阳极片11，图9是图8上第二表面130处的视图；该阴极片12及该阳极片11层叠并卷绕后可以构造形成图10所示的一种实施方式的电芯1。
例如，图11中集流体100为铝箔以构造形成阴极片12，图12是图11上第一表面120处的视图；图13中集流体100为铜箔以构造形成阳极片11，图14是图13上第二表面130处的视图；该阴极片12及该阳极片11层叠并卷绕后可以构造形成图15所示的一种实施方式的电芯1。
例如，图16中集流体100为铝箔以构造形成阴极片12，图17是图16上第一表面120处的视图；图18中集流体100为铜箔以构造形成阳极片11，图19是图18上第二表面130处的视图；该阴极片12及该阳极片11层叠并卷绕后可以构造形成图20所示的一种实施方式的电芯1。
例如，图21中集流体100为铝箔以构造形成阴极片12，图22是图21上第一表面120处的视图；图23中集流体100为铜箔以构造形成阳极片11，图24是图23上第二表面130处的视图；该阴极片12及该阳极片11层叠并卷绕后可以构造形成图25所示的一种实施方式的电芯1。
例如，图26中集流体100为铝箔以构造形成阴极片12，图27是图26上第一表面120处的视图；图28中集流体100为铜箔以构造形成阳极片11，图29是图28上第二表面130处的视图；该阴极片12及该阳极片11层叠并卷绕后可以构造形成图30所示的一种实施方式的电芯1。
根据本申请实施例的电芯1，通过采用上述的阴极片12及阳极片11，可以降低内阻，提高电芯1的能量密度，实现电芯1的高倍率放电，降低电芯1的失效概率。
如图10所示，根据本申请的一些实施例，在阴极片12的尾端，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位，在阳极片11的首端，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位。需要说明的是，这里所提到的“尾端”可以阴极片12、阳极片11卷绕形成电芯1后，靠近电芯1外侧的一端，“首端”可以为靠近电芯1内侧的一端。
可以理解的是，在靠近阴极片12的首端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131平齐，在靠近阴极片12的尾端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位，在靠近阳极片11的首端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位，在靠近阴极片12的尾端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131平齐。由此，阴极片12在其首端和尾端处均可以与阳极片11实现能量配对，从而可以提高电芯1的能量密度。
如图5及图25所示，根据本申请的一些实施例，在阴极片12的首端，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位，在阳极片11的尾端，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位。可以理解的是，在靠近阴极片12的首端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位，在靠近阴极片12的尾端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131平齐，在靠近阳极片11的首端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131平齐，在靠近阴极片12的尾端处，第一涂覆区121和第二涂覆区131错位。由此，阴极片12在其首端和尾端处均可以与阳极片11实现能量配对，从而可以提高电芯1的能量密度。
如图20及图25所示，在本申请的一些实施例中，阴极片12的首端和尾端均包括两面未设置阴极活性物质的集流体100。需要说明的是，这里所提到的“阴极活性物质”可以为具有阴极极性的活性物质200。可以理解的是，阴极片12上第二涂覆区131的长度小于阴极片12的集流体100的长度。阴极片12的第二涂覆区131在阴极片12的第二表面130上居中设置，第二涂覆区131的两端对应地与阴极片12的集流体100的两端错开。由此，阴极片12的两端可以形成空箔段140，从而可以提高电芯1的安全性能。
如图20、图25及图30所示，在本申请的一些实施例中，阳极片11的首端和尾端均包括两面未设置阳极活性物质的集流体100。需要说明的是，这里所提到的“阳极活性物质”可以为具有阳极极性的活性物质200。可以理解的是，阳极片11上第二涂覆区131的长度小于阳极片11的集流体100的长度。阳极片11的第二涂覆区131在阳极片11的第二表面130上居中设置，第二涂覆区131的两端对应地与阳极片11的集流体100的两端错开。由此，阳极片11的两端可以形成空箔段140，从而可以提高电芯1的安全性能。
如图30所示，在本申请的一些实施例中，阴极片12的尾端包括两面未设置阴极活性物质的集流体100，阳极片11的首端和尾端均包括两面未设置阳极活性物质的集流体100。可以理解的是，阴极片12上第二涂覆区131的长度小于阴极片12的集流体100的长度，第二涂覆区131靠近阴极片12首端的端面与阴极片12首端的端面平齐，第二涂覆区131靠近阴极片12尾端的端面与阴极片12尾端的端面错开。阳极片11上第二涂覆区131的长度小于阳极片11的集流体100的长度。阳极片11的第二涂覆区131在阳极片11的第二表面130上居中设置，第二涂覆区131的两端对应地与阳极片11的集流体100的两端错开。由此，阳极片11及阴极片12均可以具有空箔段140，从而可以起到马甲作用，从而可以提高电芯1的安全性能。
根据本申请的一些实施例，阳极片11包括多个阳极极耳和第一侧边110，阳极极耳凸出于第一侧边110，第一侧边110上设置有绝缘件。需要说明的是，这里所提到的“阳极极耳”可以为具有阳极极性的极耳300。另外，“多个”为两个及两个以上的含义。
根据本申请实施例的电池，包括电芯1、电解质和包装壳，电芯1是如上所述的电芯1。例如，包装壳可以包裹电芯1，电解液位于包装壳内，电解液可以充斥在电芯1周围。
根据本申请实施例的电池，通过采用上述的电芯1，可以提高电池的能量密度，实现电池的高倍率放电，提高电池的续航性能。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种极片，所述极片具有相对的第一端和第二端，其特征在于，所述极片包括：
集流体，包括侧边，所述集流体包括相对的第一表面和第二表面；所述第一表面包括第一涂覆区和第一未涂覆区；所述第二表面包括第二涂覆区；
活性物质，设置于所述第一涂覆区和所述第二涂覆区；及
多个极耳，每个所述极耳与所述集流体耦接，且每个所述极耳延伸出所述侧边；
其中，在所述第一端处，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区平齐，在所述第二端处，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位，所述第一涂覆区的长度与所述第一未涂覆区的长度之和等于所述第二涂覆区的长度。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一未涂覆区上设置有所述极耳。
3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一端和所述第二端中至少一个还包括两面均未设置活性物质的集流体。
4.一种电芯，包括隔膜、阴极片和阳极片，其中所述阴极片和所述阳极片是如权利要求1至3中任一项所述的极片。
5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，在所述阴极片的尾端，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位。
6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，在所述阳极片的首端，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位。
7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述阴极片的首端和尾端均包括两面未设置阴极活性物质的集流体。
8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述阳极片的首端和尾端均包括两面未设置阳极活性物质的集流体。
9.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，当在所述阴极片的尾端所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位、且在所述阳极片的首端所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位时，所述阴极片的尾端包括两面未设置阴极活性物质的集流体，所述阳极片的首端和尾端均包括两面未设置阳极活性物质的集流体。
10.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，阳极片包括多个阳极极耳和所述第一侧边，所述阳极极耳凸出于所述侧边，所述侧边上设置有绝缘件。
11.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，在所述阳极片的尾端，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位；在所述阴极片的首端，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区错位。
12.一种电池，包括电芯、电解质和包装壳，其中，所述电芯是如权利要求4所述的电芯。
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