CN110797503A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体以及顶盖组件。壳体具有开口且收容电极组件。顶盖组件包括顶盖板、第一电极端子以及第二电极端子，顶盖板固定于壳体并覆盖壳体的开口。电极组件包括主体部、第一极耳及第二极耳，第一极耳和第二极耳分别位于主体部沿横向两侧，且第一极耳电连接于第一电极端子，第二极耳电连接于第二电极端子。主体部在远离顶盖板的一端设有第一凹槽。二次电池还包括能够吸收电解液的吸液构件，吸液构件设置于主体部和壳体之间，且吸液构件至少部分位于第一凹槽内并与主体部接触。本申请的二次电池可以提高电解液的浸润性，避免析锂，延长二次电池的使用寿命。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池。
背景技术
二次电池通常包括电极组件和收容电极组件的壳体，在传统的卷绕式电极组件中，正负极耳通常从电极组件的顶部伸出，壳体内的电解液可以从底部浸润电极组件，以延长二次电池的使用寿命。而为了提高二次电池的能量密度，现有技术通常选择增大二次电池的电极组件的宽度，同时使正负极耳分别从电极组件沿横向的两侧伸出，以充分利用壳体的内部空间。但是，电解液难以从底部浸润电极组件，二次电池经过长期使用后，电极组件内部缺乏电解液，容易出现析锂现象，造成容量衰减，减低二次电池的使用寿命。
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二次电池，其能提高电解液的浸润性，避免析锂，延长二次电池的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体以及顶盖组件。壳体具有开口且收容电极组件。顶盖组件包括顶盖板、第一电极端子以及第二电极端子，顶盖板固定于壳体并覆盖壳体的开口。电极组件包括主体部、第一极耳及第二极耳，第一极耳和第二极耳分别位于主体部沿横向两侧，且第一极耳电连接于第一电极端子，第二极耳电连接于第二电极端子。主体部在远离顶盖板的一端设有第一凹槽。二次电池还包括能够吸收电解液的吸液构件，吸液构件设置于主体部和壳体之间，且吸液构件至少部分位于第一凹槽内并与主体部接触。
主体部为扁平状且包括平整区、第一弯曲区以及第二弯曲区，第一弯曲区位于平整区的远离顶盖板的一侧，第二弯曲区位于平整区的靠近顶盖板的一侧；第一凹槽设置于第一弯曲区沿横向的外侧并将平整区的远离顶盖板的一端露出。
第一凹槽为两个且分别位于第一弯曲区沿横向的两侧。优选地，两个第一凹槽关于垂直于横向的平面对称。
吸液构件包括基部以及位于基部的靠近顶盖板一侧的两个凸部；第一弯曲区插入到两个凸部之间，各凸部插入对应的第一凹槽并与平整区和第一弯曲区接触。
沿横向，第一弯曲区的长度与平整区的长度的比值为1/3～3/4。
主体部在第二弯曲区沿横向的两侧设有第二凹槽；顶盖板具有突起，突起朝向远离电极组件的一侧突出，且突起在靠近电极组件的一侧形成凹部；第二弯曲区部分收容于凹部。
第一电极端子突出到顶盖板的上方，且突起的高度不大于第一电极端子突出顶盖板的高度。
二次电池还包括防爆阀，设置于顶盖板的突起。
吸液构件为绝缘的多孔材料，且吸液构件具有弹性。
本发明的有益效果如下：在二次电池的注液工序中，注入壳体内的部分电解液被快速吸收在吸液构件内。通过设置第一凹槽，可以将主体部的极片露出；在二次电池的工作过程中，吸液构件内的电解液可直接进入主体部，从而不断地将壳体底部存储的电解液传输到主体部，提高浸润性。电极组件在工作过程中膨胀，膨胀时压缩吸液构件，吸液构件受压并释放出内部贮存的电解液，从而为电极组件提供电解液，提高二次电池的保液能力。总之，本申请的二次电池可以缩短电解液的浸润路径、提高电解液的浸润性，避免析锂，延长二次电池的使用寿命。
附图说明
图1为根据本发明的二次电池的一实施例的示意图。
图2为图1的二次电池的剖视图。
图3为图2的电极组件的正视图。
图4为图3沿线A-A作出的断面图。
图5为图3沿线B-B作出的断面图。
图6为图3的电极组件的正极极片的示意图。
图7为图3的电极组件的负极极片的示意图。
图8为图3的电极组件的隔膜的示意图。
图9为根据本发明的二次电池的另一实施例的示意图。
图10为图9的电极组件的正视图。
其中，附图标记说明如下：
1电极组件 31顶盖板
11主体部 311突起
111平整区 312凹部
112第一弯曲区 32第一电极端子
113第二弯曲区 33第二电极端子
12第一极耳 4吸液构件
13第二极耳 41基部
14第一极片 42凸部
141第一涂覆区 5防爆阀
142第一未涂覆区 6集流构件
15第二极片 G缺口
151第二涂覆区 R1第一凹槽
152第二未涂覆区 R2第二凹槽
16隔膜 X横向
2壳体 Y纵向
3顶盖组件 Z厚度方向
具体实施方式
参照图1和图2，二次电池包括电极组件1、壳体2以及顶盖组件3。
壳体2可具有六面体形状或其它形状。壳体2内部形成收容腔，以容纳电极组件1和电解液。壳体2在一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到壳体2的收容腔。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成，也可由塑胶等绝缘材料制成。
顶盖组件3包括顶盖板31、第一电极端子32以及第二电极端子33，顶盖板31固定于壳体2并覆盖壳体2的开口。
电极组件1包括第一极片14、第二极片15以及设置于第一极片14和第二极片15之间的隔膜16，第一极片14、第二极片15和隔膜16卷绕为一体。
参照图6，第一极片14可包括第一集流体以及涂覆于第一集流体表面的第一活性物质层，其中，第一活性物质层以及第一集流体的被第一活性物质层覆盖的部分组成第一涂覆区141，第一集流体的未被第一活性物质层覆盖的部分为第一未涂覆区142。第一集流体为金属箔材。第一未涂覆区142可为多个。
参照图7，第二极片15可包括第二集流体以及涂覆于第二集流体表面的第二活性物质层，其中，第二活性物质层以及第二集流体的被第二活性物质层覆盖的部分组成第二涂覆区151，第二集流体的未被第二活性物质层覆盖的部分为第二未涂覆区152。第二集流体为金属箔材。第二未涂覆区152可为多个。
第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕在一起后，第一极片14的第一涂覆区141、隔膜16以及第二极片15的第二涂覆区151形成主体部11，多个第一未涂覆区142层叠在一起并形成第一极耳12，多个第二未涂覆区152层叠在一起并形成第二极耳13。第一极耳12和第二极耳13分别位于主体部11沿横向X两侧。
参照图2，二次电池还包括两个集流构件6，一个集流构件6连接第一极耳12和第一电极端子32，另一个集流构件6连接第二极耳13和第二电极端子33。
参照图2和图3，主体部11在远离顶盖板31的一端设有第一凹槽R1；二次电池还包括能够吸收电解液的吸液构件4，吸液构件4设置于主体部11和壳体2之间，且吸液构件4至少部分位于第一凹槽R1内并与主体部11接触。
参照图6，在制备第一极片14时，可在第一极片14的第一涂覆区141上裁切出多个缺口G；对应地，参照图7和图8，在第二极片15的第二涂覆区151和隔膜16上裁切出多个缺口G；当第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕在一起后，第一极片14、第二极片15以及隔膜16的缺口G重叠在一起并形成第一凹槽R1。缺口G可为矩形或梯形。
在二次电池的注液工序中，注入壳体2内的部分电解液被快速吸收在吸液构件4内。通过设置第一凹槽R1，可以将主体部11的第一极片14和第二极片15露出；在二次电池的工作过程中，吸液构件4内的电解液可直接进入主体部11，从而不断地将壳体2底部存储的电解液传输到主体部11，提高浸润性。电极组件1在工作过程中膨胀，膨胀时压缩吸液构件4，吸液构件4受压并释放出内部贮存的电解液，从而为电极组件1提供电解液，提高二次电池的保液能力。总之，本申请的二次电池可以缩短电解液的浸润路径、提高电解液的浸润性，避免析锂，延长二次电池的使用寿命。
通常，壳体2为金属材料，所以电极组件1与壳体2之间需要保留一定距离，以避免电极组件1膨胀时与壳体2接触，防止短路。也就是说，电极组件1处于悬空状态，壳体2无法给予电极组件1和集流构件6有效地支撑。当二次电池振动时，电极组件1的晃动可能会导致集流构件6与第一极耳12(或第二极耳13)的连接处撕裂，造成二次电池失效。而在本申请中，吸液构件4可以从下侧支撑电极组件1，减小电极组件1的振动，降低集流构件6与第一极耳12的连接处撕裂的风险。
参照图3至图5，第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕在一起后被压平，压平后的主体部11为扁平状且包括平整区111、第一弯曲区112以及第二弯曲区113，第一弯曲区112位于平整区111的远离顶盖板31的一侧，第二弯曲区113位于平整区111的靠近顶盖板31的一侧。第一凹槽R1设置于第一弯曲区112沿横向X的外侧并将平整区111的远离顶盖板31的一端露出。
在第一弯曲区112和第二弯曲区113，第一极片14和第二极片15均为弯曲状；主体部11被压平后，在第一弯曲区112，第一极片14、第二极片15及隔膜16的界面容易接触不良，从而导致电极组件1极化，影响电极组件1的性能。而本申请通过设置第一凹槽R1来减小第一弯曲区112的长度，从而降低电极组件1极化的风险。另外，第一凹槽R1将平整区111的远离顶盖板31的一端露出，所以吸液构件4内的电解液可直接进入平整区111，提高浸润性。
第一凹槽R1为两个且分别位于第一弯曲区112沿横向X的两侧，优选地，两个第一凹槽R1关于垂直于横向X的平面对称。两个第一凹槽R1可提高电解液浸润的均匀性。
吸液构件4包括基部41以及位于基部41的靠近顶盖板31一侧的两个凸部42；第一弯曲区112插入到两个凸部42之间，各凸部42插入对应的第一凹槽R1并与平整区111和第一弯曲区112接触。两个凸部42可改善主体部11受力的均匀性，降低集流构件6与第一极耳12的连接处撕裂的风险。
沿横向X，第一弯曲区112的长度与平整区111的长度的比值为1/3～3/4。如果比值小于1/3，第一弯曲区112的第一极片14和第二极片15容易在卷绕的过程中断裂，如果比值大于3/4，第一弯曲区112的沿横向X的长度偏大，对电解液浸润性的改善程度较小，仍然存在析锂问题。
参照图9和图10，主体部11在第二弯曲区113沿横向X的两侧设有第二凹槽R2；顶盖板31具有突起311，突起311朝向远离电极组件1的一侧突出，且突起311在靠近电极组件1的一侧形成凹部312；第二弯曲区113部分收容于凹部312。通过在顶盖板31设置突起311，可增大二次电池的内部空间，提高能量密度。
电极组件1在工作过程中产气，产气会增大二次电池的内压；而通过设置突起311可提高顶盖板31的强度，减小顶盖板31的变形量。
通过设置第二凹槽R2可减小第二弯曲区113沿横向X的长度，从而降低电极组件1极化的风险。同时，第二凹槽R2可将平整区111露出，有助于平整区111内产气的排出。
第一电极端子32突出到顶盖板31的上方，且突起311的高度不大于第一电极端子32突出顶盖板31的高度。这样可避免突起311增大二次电池的整体高度，提高二次电池的能量密度。
二次电池还包括防爆阀5，设置于顶盖板31的突起311。
吸液构件4为绝缘的多孔材料，且吸液构件4具有弹性。绝缘的吸液构件4可以将壳体2与电极组件1隔开，避免短路。吸液构件4的多孔结构可以有效地吸收电解液。由于吸液构件4具有弹性，所以在电极组件1膨胀时，吸液构件4可以被压缩。优选地，吸液构件4由玻璃纤维制成，玻璃纤维具有丰富的空隙率、吸液能力强、可压缩、耐腐蚀且绝缘性好。

Claims (10)

1.一种二次电池，包括电极组件(1)、壳体(2)以及顶盖组件(3)；
壳体(2)具有开口且收容电极组件(1)；
顶盖组件(3)包括顶盖板(31)、第一电极端子(32)以及第二电极端子(33)，顶盖板(31)固定于壳体(2)并覆盖壳体(2)的开口；
电极组件(1)包括主体部(11)、第一极耳(12)及第二极耳(13)，第一极耳(12)和第二极耳(13)分别位于主体部(11)沿横向(X)两侧，且第一极耳(12)电连接于第一电极端子(32)，第二极耳(13)电连接于第二电极端子(33)；
其特征在于，
主体部(11)在远离顶盖板(31)的一端设有第一凹槽(R1)；
二次电池还包括能够吸收电解液的吸液构件(4)，吸液构件(4)设置于主体部(11)和壳体(2)之间，且吸液构件(4)至少部分位于第一凹槽(R1)内并与主体部(11)接触。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
主体部(11)为扁平状且包括平整区(111)、第一弯曲区(112)以及第二弯曲区(113)，第一弯曲区(112)位于平整区(111)的远离顶盖板(31)的一侧，第二弯曲区(113)位于平整区(111)的靠近顶盖板(31)的一侧；
第一凹槽(R1)设置于第一弯曲区(112)沿横向(X)的外侧并将平整区(111)的远离顶盖板(31)的一端露出。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，第一凹槽(R1)为两个且分别位于第一弯曲区(112)沿横向(X)的两侧。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，两个第一凹槽(R1)关于垂直于横向(X)的平面对称。
5.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，
吸液构件(4)包括基部(41)以及位于基部(41)的靠近顶盖板(31)一侧的两个凸部(42)；
第一弯曲区(112)插入到两个凸部(42)之间，各凸部(42)插入对应的第一凹槽(R1)并与平整区(111)和第一弯曲区(112)接触。
6.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，沿横向(X)，第一弯曲区(112)的长度与平整区(111)的长度的比值为1/3～3/4。
7.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，
主体部(11)在第二弯曲区(113)沿横向(X)的两侧设有第二凹槽(R2)；
顶盖板(31)具有突起(311)，突起(311)朝向远离电极组件(1)的一侧突出，且突起(311)在靠近电极组件(1)的一侧形成凹部(312)；
第二弯曲区(113)部分收容于凹部(312)。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，第一电极端子(32)突出到顶盖板(31)的上方，且突起(311)的高度不大于第一电极端子(32)突出顶盖板(31)的高度。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，二次电池还包括防爆阀(5)，设置于顶盖板(31)的突起(311)。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，吸液构件(4)为绝缘的多孔材料，且吸液构件(4)具有弹性。
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