CN113054328A - 一种极耳、极片及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极耳、极片及锂离子电池。其中，本发明提供的一种极片，包括：集流体、活性物质层、以及极耳，所述活性物质层设置在所述集流体的正反两个表面和/或所述集流体的正反两个表面中的其中一个表面上，所述集流体长度方向的至少一端留有未设置所述活性物质层的空箔区，所述极耳设置在所述集流体长度方向一端的所述空箔区上，所述极耳包括第一段和与所述第一段连接的第二段，所述第一段的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部。本发明提供一种极耳、极片及锂离子电池，用以至少解决极片加工成锂离子电池中，由于极耳结构引起的极片加工成电芯表面的平整度不理想的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种极耳、极片及锂离子电池。
背景技术
目前，随着国家对新能源的大力扶持，锂离子电池作为绿色环保新能源得到迅速发展，已经被广泛的应用于数码类产品、电动汽车、军工产品领域，人们对锂离子电池能量密度、快速充电能力以及充放电倍率提出了更高的要求，快充锂电池亦是消费类锂离子电池发展的趋势。
化成是锂离子电池制造工艺中极为重要的一道工序，它是保证电池寿命的重要环节，化成对于电池的性能起着至关重要的影响。锂离子电池化成过程中承受的压力是否均匀，影响着锂离子电池的界面粘结性能的好坏，大倍率充电时，锂离子电池的界面粘结是否良好会显著影响锂离子电池的长循环寿命，也关乎着锂离子电池在循环充放电过程中发生膨胀的现象，甚至会导致锂离子电池在使用过程中发生变形。
而锂离子电池化成过程中承受的压力是否均匀的关键在于整个电芯的平整度是否良好，电芯表面最高点与最低的差值越小时，表示电芯的平整度越好，在化成过程中，电芯的平整度较差会导致极片承受的压力不均，最终导致电芯出现表面出现不平、凹陷及甚至波浪变形等问题。在长循环过程中会由于电芯的平整度不理想，使得电芯在循环膨胀过程中所受应力不均匀，最终引起电芯膨胀变形，引发容量衰减、膨胀失效等问题。因此，急需对一种极耳、极片及锂离子电池的结构进行改进，使得在极片加工成电芯时，能够改善由于极耳结构引起的电芯表面的平整度，从而确保锂离子的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种极耳、极片及锂离子电池，用以至少解决现有的极片加工成锂离子电池中由于极耳结构引起的电芯表面的平整度不理想的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种极耳，所述极耳包括第一段和与所述第一段连接的第二段，所述第一段的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部。
本发明提供的一种极耳中，所述第一段的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部，所述凹部用来容纳绝缘胶纸，从而避免加工成极片时所述绝缘胶纸高出所述第一段的顶面引起所述极片表面高度变化差较大，导致所述极片的厚度不均。
在一种可能实施的方式中，所述凹部贯穿所述第一段长度方向的两端，所述凹部的宽度L1为10mm～15mm；
所述凹部的底面与所述第一段的顶面之间具有间距H1，所述间距H1的数值范围为15μm～25μm；和/或，
所述第一段的宽度大于所述第二段的宽度。
在一种可能实施的方式中，所述第一段的两侧还具有位于所述凹部的底部的台阶，所述台阶上端的边缘呈圆弧形，且所述圆弧形的半径R为所述第一段的厚度的1/3倍；或
所述圆弧形的半径R为所述第一段的厚度的1/6倍。
本发明提供还一种极片，包括：集流体、活性物质层、以及上述的极耳，所述活性物质层设置在所述集流体的正反两个表面和/或所述集流体的正反两个表面中的其中一个表面上，所述集流体长度方向的至少一端留有未设置所述活性物质层的空箔区，所述极耳设置在所述集流体长度方向一端的所述空箔区上，所述极耳包括第一段和与所述第一段连接的第二段，所述第一段的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部。
本发明提供的一种极片中，所述第一段的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部，所述凹部用来容纳绝缘胶纸，从而避免所述绝缘胶纸高出所述第一段的顶面引起所述极片表面高度变化差较大，导致所述极片的厚度不均。从而在所述极片经过卷绕加工成电芯后，有利于改善所述极耳的结构引起的电芯表面的平整性，有利于电芯表面厚度分布均匀，从而改善化成时所述极片受力不均导致电芯出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题，同时改善电芯循环膨胀失效的情况。
在一种可能实施的方式中，所述空箔区呈矩形，在沿所述第一段的宽度方向上，所述第一段靠近所述活性物质层的一侧面为限位面，靠近所述限位面的所述活性物质层的一端面与所述限位面之间具有间距H2。
在一种可能实施的方式中，所述第一段沿所述集流体的宽度方向延伸，且所述第一段的长度为所述集流体的宽度的40％～105％。
这样的结构使得沿所述集流体的宽度方向，极片的厚度分布趋于均匀，有利于提高极片加工成电芯后的平整度。
在一种可能实施的方式中，所述第二段的厚度等于所述第一段的厚度，所述第一段的厚度h的数值范围为：45μm≤h≤115μm。
在一种可能实施的方式中，所述极片还包括绝缘胶纸，至少所述极耳的凹部内以及至少部分所述极片的所述空箔区上覆盖所述绝缘胶纸。
本发明还提供一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括负电极片、正电极片、以及间隔所述负电极片和所述正电极片的隔膜，所述负电极片和所述正电极片为上述的极片，所述负电极片、正电极片以及所述隔膜层叠后卷绕构成所述电芯，所述电芯具有依次向外卷绕设置的若干个圈层；
所述负电极片上的极耳位于所述电芯的内圈层，或所述负电极片上的极耳位于所述电芯的外圈层。
本发明提供的一种锂离子电池，通过采用上述的极片和极耳，改进的极耳和极片结构能够充分利用电芯自身的厚度空间调整电芯自身平整度，而不增加电芯自身厚度，不影响电芯能量密度，达到平整度和能量度兼顾的目的。
在一种可能实施的方式中，所述极耳的第一段靠近所述极片的活性物质层的一侧面为限位面，靠近所述限位面的所述活性物质层的一端面与所述限位面之间具有间距H2；所述间距H2大于所述第一段的厚度h的2倍，且所述间距H2与所述第一段的厚度h的2倍之间的差值为δ1，所述δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm；和/或
所述间距H2大于所述电芯的厚度T的π/2倍，且所述间距H2与所述电芯的厚度T的π/2倍之间的差值为δ2，所述δ2的数值范围为：1mm≤δ2≤5mm或1mm≤δ2≤4mm。
在一种可能实施的方式中，所述负电极片上的极耳和/或所述正电极片上的极耳位于所述电芯的内圈层时，所述负电极片上的极耳和/或所述正电极片上的极耳的宽度D满足：
所述电芯的内宽度L2-所述间距H2-1mm≥D≥所述电芯的内宽度L2-所述间距H2-5mm；
其中，所述电芯的内宽度L2为所述电芯的最内圈层在所述电芯的正投影方向上的宽度。
在一种可能实施的方式中，所述负电极片上的极耳和/或所述正电极片上的极耳位于所述电芯的外圈层时，所述负电极片上的极耳和/或所述正电极片上的极耳的宽度D满足：
所述电芯的外宽度L3-所述电芯的厚度T-1mm≥D≥所述电芯的外宽度L3-所述电芯的厚度T-5mm；
其中，所述电芯的外宽度L3为所述电芯的外圈层在所述电芯的正投影方向上的宽度，所述电芯的厚度T为所述电芯的外圈层在所述电芯的侧投影方向上的高度。
在一种可能实施的方式中，所述负电极片上的极耳和/或所述正电极片上的极耳位于所述电芯的内圈层时，所述极耳的台阶上端的边缘呈圆弧形，所述圆弧形的半径R为所述第一段的厚度的1/6倍；或
所述负电极片上的极耳和/或所述正电极片上的极耳位于所述电芯的外圈层时，所述极耳的台阶上端的边缘呈圆弧形，所述圆弧形的半径R为所述第一段的厚度的1/3倍。
本发明提供的极耳、极片及锂离子电池中，通过对所述极耳和所述极片的结构进行改进，可以有效改善电芯最内侧的一层的厚度分布，改善化成时极片受力不均导致出货电芯出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题；均匀的化成压力还可以有效改善隔膜粘结不良的问题；改善循环充放电后期极片与隔膜间粘结性差，引起析锂的问题；改善电芯的平整度；同时改循环膨胀失效的情况。
本申请中改进的极片结构能够充分利用电芯自身的厚度空间调整电芯自身平整度，而不增加电芯自身厚度，不影响电芯能量密度，达到平整度和能量度兼顾的目的。可以有效改善长循环过程中由于电芯的平整度问题引起的电芯在循环膨胀过程中极片所受内应力不均匀，最终导致电芯粘结截面失效、电芯膨胀变形、引发容量衰减、膨胀失效的问题，提升电池循环寿命和安全性能。
除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的一种极耳、极片及锂离子电池所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的极片的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为现有的极片的又一结构示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为现有的极片加工成的电芯的结构示意图；
图6为本发明实施例一和实施例二提供的极片的结构示意图；
图7为图6的俯视图；
图8为本发明实施例二提供的又一极片的结构示意图；
图9为图8的俯视图；
图10为本发明实施例三提供的极片的结构示意图；
图11为图10的俯视图；
图12为本发明实施例三提供的极片的又一结构示意图；
图13为图12的俯视图；
图14为本发明实施例例提供的极耳的第一段的结构示意图；
图15为本发明实施例一提供的锂离子电池中的电芯的结构示意图；
图16为本发明实施例二提供的锂离子电池中的电芯的结构示意图；
图17为本发明实施例三提供的锂离子电池中的电芯的结构示意图；
图18为本发明实施例提供的厚度数据采集的位置示意图；
图19为图18的右视图。
附图标记说明：
100-极片；
110-集流体；
120-活性物质层；
130-空箔区；
300-极耳；
310-第一段；
311-限位面；
312-凹部；
313-台阶；
320-第二段；
200-绝缘胶纸；
400-电芯；
420-负电极片；
430-正电极片；
500-隔膜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1和图2所示，现有的极片100中，在极片100上焊接极耳300，为了避免极片100生产过程中涂活性物质层120的边缘及极耳300焊接产生的毛刺刺破电芯400中的隔膜500导致电芯400短路，需要在极片100上贴一定厚度的绝缘胶纸200来覆盖住毛刺，避免发生安全问题。但是在极片100上焊接极耳300、贴绝缘胶纸200等因素会导致极片100的厚度不均。
参考图1和图2所示，在极片100上焊接极耳300的一面贴绝缘胶纸200，参考图3和图4所示，在极片100上焊接极耳300的一面贴绝缘胶纸200，在焊接极耳300的背面也贴绝缘胶纸200，从而避免毛刺导通负电极片420和正电极片430造成短路。
参考图5所示为采用现有的极片100加工成的电芯400的结构图。特别是现有的极片100经过卷绕加工成电芯400后，使得本就厚度不均匀的极片100在电芯400不同的部位厚度堆叠，引起电芯400平面上厚度分布不均匀、电芯400平整度较差，尤其是电芯400最内圈的一层厚度更加不均匀，最终使得化成时极片100受力不均导致电芯400出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题。
鉴于上述背景，本发明提供的极耳300、极片100及锂离子电池，通过对极耳300和极片100的结构进行改进，在极耳300的第一段310的顶面的两侧设置向下凹陷的凹部312，凹部312用来容纳绝缘胶纸200，从而避免绝缘胶纸200高出第一段310的顶面引起极片100表面高度变化差较大，导致极片100的厚度不均，从而有利于改善极片100结构引起的电芯表面的平整性，有利于极片100经过卷绕加工成电芯400后，厚度分布均匀，从而改善化成时极片100受力不均导致电芯400出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题，同时改善电芯400循环膨胀失效的情况。
参考图14所示，本发明提供一种极耳300，极耳300包括第一段310和与第一段310连接的第二段320，第一段310的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部312。凹部312用来容纳绝缘胶纸200，从而避免绝缘胶纸200高出第一段310的顶面引起极片100表面高度变化差较大，导致极片100的厚度不均。
参考图14所示，在一种可能实施的方式中，第一段310的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部312，凹部312贯穿第一段310长度方向的两端，凹部312的宽度L1为10mm～15mm；凹部312的底面与第一段310的顶面之间具有间距H1，间距H1的数值范围为15μm～25μm。即，极耳300的宽度方向的两侧边缘向内10mm～15mm的位置比极耳的中间位置薄15μm～25μm；和/或，第一段310的宽度大于第二段320的宽度。这样设置，能够改善极耳300的第一段310宽度方向上带来的平整度问题。
在一种可能实施的方式中，第一段310的两侧还具有位于凹部312的底部的台阶313，台阶313上端的边缘呈圆弧形，且圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/3倍；或圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。
台阶313上端的边缘呈圆弧形的结构，有利于凹部312上贴的绝缘胶纸200平滑的粘结到空箔区130上，确保绝缘胶纸200稳定的粘结效果。
参考图6和图7所示，本发明还提供一种极片100，包括：集流体110、活性物质层120、以及极耳300，活性物质层120设置在集流体110的正反两个表面和/或集流体110的正反两个表面中的其中一个表面上，集流体110长度方向的至少一端留有未设置活性物质层120的空箔区130，极耳300设置在集流体110长度方向一端的空箔区130上，极耳300包括第一段310和与第一段310连接的第二段320，第一段310的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部312。容易理解是，极耳300的第一段310的顶面为第一段310背离空箔区130的一面。
极耳300的第一段310可以通过焊接的方式与集流体110连接。
参考图8和图9所示，极耳300的第一段310沿集流体110的宽度方向延伸，第一段310与集流体110的空箔区130相连接，第二段320露在集流体110之外。
容易理解的是，在其他实施方式中(图未示出)，空箔区130不仅可以设置在集流体110长度方向的一端，还可设置在集流体110的中部。
容易理解的是，第一段310的长度方向为集流体110的宽度方向，第一段310的宽度方向为集流体110的长度方向。
本实施例提供的一种极片100，通过对极耳300的结构进行改进，在极耳300的第一段310的顶面的两侧设置向下凹陷的凹部312，凹部312用来容纳绝缘胶纸200，从而避免绝缘胶纸200高出第一段310的顶面引起极片100表面高度变化差较大，导致极片100的厚度不均，使得本实施例提供的一种极片100有利于改善极片100结构引起的电芯表面的平整性，减小由于极耳300的第一段310与集流体110之间的高度差影响极片100自身的平整度，有利于在极片100加工成电芯后，改善电芯表面平整度较差的问题。
容易理解的是，参考图10和图12所示，本实施例提供的一种极片100中，可以是部分集流体110的正反两个表面都设置活性物质层120、部分集流体110的正反两个表面中的其中一个表面上设置活性物质层120、以及其余部分集流体110的正反两个表面都未设置活性物质层120。其中，参考图12和图13所示，集流体110的正反两个表面都未设置活性物质层120形成的空箔区130位于集流体110长度方向的至少一端。
在一种可能实施的方式中，参考图7和图11所示，空箔区130呈矩形，在沿第一段310的宽度方向上，第一段310靠近活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间具有间距H2。参考图7和图14所示，间距H2大于第一段310的厚度h的2倍，且间距H2与第一段310的厚度h的2倍之间的差值为δ1，δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm。
通过限定靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2，一方面可以避免在极片100弯折时影响电芯400的宽度，避免电芯400的宽度增加；另一方面，通过限定靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2，使得在极片100卷绕制成电芯400的过程中，可减少对活性物质层120造成损伤。
在一种可能实施的方式中，本实施例提供的一种极片100还包括绝缘胶纸200，至少极耳300的凹部312内以及至少部分极片100的空箔区130上覆盖绝缘胶纸200。
在一种可能实施的方式中，绝缘胶纸200的厚度为15μm～25μm。
凹部312用于容纳绝缘胶纸200，凹部312的底面与第一段310的顶面之间具有间距H1，从而在第一段310上贴绝缘胶纸200后，部分绝缘胶纸200覆盖在凹部312内，绝缘胶纸200靠自身的厚度来填充凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1，使得绝缘胶纸200与第一段310的顶面之间的高度差减小，避免极片100表面高度变化差较大导致极片100的厚度不均，有利于改善极片100加工成的电芯表面的平整性。
在一种可能实施的方式中，第一段310沿集流体110的宽度方向延伸，且第一段310的长度为集流体110的宽度的40％～105％。在优选的实施的方式中，第一段310的长度为集流体110的宽度的80％～105％。这样的结构，改善了极片100长度方向的厚度分布，有利于极片100经过卷绕加工成电芯400后，厚度分布均匀，从而改善化成时极片100受力不均导致电芯400出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题，同时改善电芯400循环膨胀失效的情况。
在一种可能实施的方式中，第一段310的长度为集流体110的宽度的100％，即第一段310的长度等于集流体110的宽度。
在一种可能实施的方式中，第二段320的厚度等于第一段310的厚度，第一段310的厚度h的数值范围为：45μm≤h≤115μm。使得第一段310设置在在空箔区130上后，避免由于第一段310的厚度h过大造成第一段310在空箔区130表面凸出过大，影响到极片100加工成的电芯表面的平整性。
本发明还提供一种锂离子电池，包括电芯400，参考图15所示，电芯400包括负电极片420、正电极片430、以及间隔负电极片420和正电极片430的隔膜500，负电极片420和正电极片430为上述的极片100，负电极片420、正电极片430以及隔膜500层叠后卷绕构成电芯400，电芯400具有沿电芯400的径向依次向外设置的若干个卷绕形成的圈层，负电极片420上的极耳300位于电芯400的内圈层，或负电极片420上的极耳300位于电芯400的外圈层。
本发明提供的一种锂离子电池中，其电芯400包括上述极片100，因而在负电极片420和正电极片430经过卷绕制成电芯400时，有利于电芯400的厚度分布均匀，改善最终化成时极片100受力不均导致电芯400出现表面不平，凹陷及波浪变形等问题。
由于第一段310焊接在空箔区130上存在着产生毛刺的现象，为了避免产生毛刺刺破隔膜500导致电芯短路，需要贴绝缘胶纸200覆盖住毛刺，凹部312用于容纳绝缘胶纸200，从而减小贴绝缘胶纸200后，在极片100表面引起高度变化差较大导致极片100表面不平，从而影响到极片100加工成电芯后，影响电芯表面的平整。
在一种可能实施的方式中，参考图13所示，极耳300的第一段310靠近极片100的活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间具有间距H2；参考图7和图14所示，间距H2大于第一段310的厚度h的2倍，且间距H2与第一段310的厚度h的2倍之间的差值为δ1，δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm；和/或间距H2大于电芯400的厚度T的π/2倍，且间距H2与电芯400的厚度T的π/2倍之间的差值为δ2，δ2的数值范围为：1mm≤δ2≤5mm，或1mm≤δ2≤4mm。
这样的结构，一方面可以避免在制成电芯400时，极片100的弯折影响的宽度，避免电芯400的宽度增加；另一方面，通过限定靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2，使得极耳300的限位面311与活性物质层120之间具有足够的距离，在极片100卷绕制成电芯400的过程中，可减少对活性物质层120造成损伤，避免部分活性物质层120位于极片100弯曲弧度极小的位置，造成涂覆的活性物质层120掉落。
在一种可能实施的方式中，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300位于电芯400的内圈层时，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300的宽度D满足：
电芯400的内宽度L2-间距H2-1mm≥D≥电芯400的内宽度L2-间距H2-5mm；
其中，电芯400的内宽度L2为电芯400的内圈层在电芯400的正投影方向上的宽度。
在一种可能实施的方式中，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300位于电芯400的外圈层时，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300的宽度D满足：
电芯400的外宽度L3-电芯400的厚度T-1mm≥D≥电芯400的外宽度L3-电芯400的厚度T-5mm；
其中，电芯400的外宽度L3为电芯400的外圈层在电芯400的正投影方向上的宽度，电芯400的厚度T为电芯400的外圈层在电芯400的侧投影方向上的高度。
在一种可能实施的方式中，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300位于电芯400的内圈层时，参考图14所示，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300的台阶313上端的边缘呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。
在一种可能实施的方式中，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300位于电芯400的外圈层时，负电极片420上的极耳300和/或正电极片430上的极耳300的台阶313上端的边缘呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/3倍。
容易理解的是，本实施例提供的一种锂离子电池，还包括封装壳体，电芯400容纳在封装壳体内，并且在封装壳体内填充电解液。
在本实施例中，负电极片420和正电极片430中的集流体110的材料可以根据实际需要进行设置，在此不作进一步的限定。例如，正电极片430中的集流体110可以为铝箔，负电极片420中的集流体110可以为铜箔。
在本实施例中，负电极片420和正电极片430中的活性物质层120中活性物质的种类和比例也是可以根据实际需要进行设置的，在此不作进一步的限定。例如，负电极片420中活性物质层120中的活性物质可以包括石墨、硬碳、硅、氧化亚硅等材料，正电极片430中活性物质层120中的活性物质可以包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等材料。
隔膜500可以包括基材和涂覆层，其中基材可为聚乙烯(polythene，PE)单层膜、聚丙烯(polypropylene，PP)单层膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合膜，涂覆层可为多孔二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛和二氧化锆中的至少一种。
实施例一
参考图15所示，负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300均位于电芯400的内圈层时：
在沿第一段310的宽度方向上，第一段310靠近活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的距离为间距H2。间距H2大于第一段310的厚度h的2倍，且间距H2与第一段310的厚度h的2倍之间的差值为δ1，δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm。
电芯400的内宽度L2为电芯400的内圈层在正投影方向上的宽度，负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300的宽度D均满足：
电芯400的内宽度L2-间距H2-1mm≥D≥电芯400的内宽度L2-间距H2-5mm≥0。
负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300中，极耳300的台阶313上端的边缘均呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。
这样的结构，一方面可以避免在制成电芯400时，极片100的弯折影响的宽度，避免电芯400的宽度增加；另一方面，通过限定靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2，使得极耳300的限位面311与活性物质层120之间具有足够的距离，在极片100卷绕制成电芯400的过程中，可减少对活性物质层120造成损伤，避免部分活性物质层120位于极片100弯曲弧度极小的位置，造成涂覆的活性物质层120掉落。
负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300的长度均满足：第一段310的长度为集流体110的宽度的40％～105％。
第二段320的厚度等于第一段310的厚度，第一段310的厚度h的数值范围为：45μm≤h≤115μm。
第二段320的长度、宽度以及第二段320在第一段310的位置可以根据使用需求而定。
实施例二
参考图16所示，负电极片420上的极耳300位于电芯400的内圈层，正电极片430上的极耳300位于电芯400的外圈层时：
对于负电极片420上的极耳300：
在沿第一段310的宽度方向上，第一段310靠近活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的距离为间距H2。间距H2大于第一段310的厚度h的2倍，且间距H2与第一段310的厚度h的2倍之间的差值为δ1，δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm。
电芯400的内宽度L2为电芯400的内圈层在正投影方向上的宽度，负电极片420上的极耳300的宽度D满足：
电芯400的内宽度L2-间距H2-1mm≥D≥电芯400的内宽度L2-间距H2-5mm≥0。
负电极片420上的极耳300中：极耳300的台阶313上端的边缘均呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。
负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300的长度均满足：第一段310的长度为集流体110的宽度的40％～105％。
对于正电极片430上的极耳300：
在沿第一段310的宽度方向上，第一段310靠近活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间具有间距H2。间距H2大于电芯400的厚度T的π/2倍，且间距H2与电芯400的厚度T的π/2倍之间的差值为δ2，δ2的数值范围为：1mm≤δ2≤5mm。
电芯400的外宽度L3为电芯400的外圈层在电芯400的正投影方向上的宽度，电芯400的厚度T为电芯400的外圈层在侧投影方向上的高度，正电极片430上的极耳300的宽度D满足：
电芯400的外宽度L3-电芯400的厚度T-1mm≥D≥电芯400的外宽度L3-电芯400的厚度T-5mm≥0。
正电极片430上的极耳300中：极耳300的台阶313上端的边缘均呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/3倍。
这样的结构，一方面可以避免在制成电芯400时，极片100的弯折影响的宽度，避免电芯400的宽度增加；另一方面，通过限定靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2，使得极耳300的限位面311与活性物质层120之间具有足够的距离，在极片100卷绕制成电芯400的过程中，可减少对活性物质层120造成损伤，避免部分活性物质层120位于极片100弯曲弧度极小的位置，例如位于电芯400最内圈的极片100的弯折位置，造成涂覆的活性物质层120掉落。
实施例三
参考图17所示，正电极片430上的极耳300位于电芯400的内圈层，负电极片420上的极耳300位于电芯400的外圈层时：
对于正电极片430上的极耳300:
在沿第一段310的宽度方向上，第一段310靠近活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的距离为间距H2。间距H2大于第一段310的厚度h的2倍，且间距H2与第一段310的厚度h的2倍之间的差值为δ1，δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm。
电芯400的内宽度L2为电芯400的内圈层在正投影方向上的宽度，正电极片430上的极耳300的宽度D满足：
电芯400的内宽度L2-间距H2-1mm≥D≥电芯400的内宽度L2-间距H2-5mm≥0。
负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300的长度均满足：第一段310的长度为集流体110的宽度的40％～105％。
第二段320的厚度等于第一段310的厚度，第一段310的厚度h的数值范围为：45μm≤h≤115μm。
正电极片430上的极耳300的台阶313上端的边缘呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。
对于负电极片420上的极耳300：
在沿第一段310的宽度方向上，第一段310靠近活性物质层120的一侧面为限位面311，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间具有间距H2。间距H2大于电芯400的厚度T的π/2倍，且间距H2与电芯400的厚度T的π/2倍之间的差值为δ2，δ2的数值范围为：1mm≤δ2≤4mm。
电芯400的外宽度L3为电芯400的外圈层在正投影方向上的宽度，电芯400的厚度T为电芯400在电芯400的侧投影方向上的高度，负电极片420上的极耳300的宽度D满足：
电芯400的外宽度L3-电芯400的厚度T-1mm≥D≥电芯400的外宽度L3-电芯400的厚度T-5mm≥0。
负电极片420上的极耳300中：极耳300的台阶313上端的边缘均呈圆弧形，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/3倍。
这样的结构，一方面可以避免在制成电芯400时，极片100的弯折影响的宽度，避免电芯400的宽度增加；另一方面，通过限定靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2，使得极耳300的限位面311与活性物质层120之间具有足够的距离，在极片100卷绕制成电芯400的过程中，可减少对活性物质层120造成损伤，避免部分活性物质层120位于极片100弯曲弧度极小的位置，例如位于电芯400最内圈的极片100的弯折位置，造成涂覆的活性物质层120掉落。
本发明实施例提供的一种锂离子电池，充分利用电芯自身的厚度空间调整电芯的平整度，而不增加电芯自身厚度，不影响电芯能量密度，达到平整度和能量度兼顾的目的。
本发明实施例提供的一种锂离子电池，通过改进极耳300的结构，可以有效改善电芯400最内圈一层的厚度分布，改善化成时由于极片100受力不均导致极片100出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题。
本发明实施例提供的一种锂离子电池，其均匀的化成压力还可以有效改善隔膜500粘结不良的问题，改善充放电循环后期极片100与隔膜500间粘结性差引起的界面处析锂的问题，也能够改善电芯400的平整度。
本发明提供的一种锂离子电池可以有效改善长循环过程中会因为电芯400的平整度问题，导致电芯400在循环膨胀过程中极片100所受内应力不均匀，最终导致电芯400粘结面失效，电芯400膨胀变形，引发容量衰减、膨胀失效的问题，提升锂离子电池的循环寿命和安全性能。
本发明提供的一种极片100适用于所有电芯型号，下面以锂离子电池的电芯400为例，进行说明，例如可以以型号为“366283”的锂离子电池为例进行说明：
示例一
示例一作为实施例一的一个示例：
参考图15所示，负电极片420上的极耳300和正电极片430上的极耳300均位于电芯400的内圈层，电芯400的外宽度L3为60mm，电芯400的内宽度L2为57mm，电芯400的高度为80mm。
在正电极片430中：极片100的宽度为75.5mm，正电极片430上安装极耳300的空箔区130的长度为55mm，极耳300的厚度为80μm，极耳300的宽度为50mm，极耳300的第一段310的长度为75.5mm。凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1的数值为15μm，即极耳300的宽度方向的边缘向内10mm的位置比极耳中间位置薄15μm,并且极耳300的两个台阶313上端的边缘均需要倒圆弧形的圆角，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。极耳300在焊接时，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2为4mm，第二段320的厚度与第一段310的厚度相等，第二段320的长度、宽度以及探出端位置可以根据使用需求而定。
在负电极片420中：极片100的宽度为77.5mm，负电极片420上安装极耳300的空箔区130长度为56mm，极耳300的厚度为80μm，极耳300的宽度为50mm，极耳300的第一段310的长度为75.5mm。凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1的数值为15μm，即极耳300的宽度方向边缘向内10mm的位置比极耳300中间位置薄15μm，并且极耳300的两个台阶313上端的边缘均需要倒圆弧形的圆角，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。极耳300在焊接时，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2为5mm，第二段320的厚度与第一段310的厚度相等，第二段320的长度、宽度以及探出端位置可以根据使用需求而定。
示例二
示例二作为实施例二的一个示例：
考图16所示，负电极片420上的极耳300位于电芯400的内圈层，正电极片430上的极耳300位于电芯400的外圈层，电芯400的外宽度L3为60mm，电芯400的内宽度L2为57mm，电芯400的高度为80mm。
在正电极片430中：极片100的宽度为75.5mm，正电极片430上安装极耳300的空箔区130的长度为85mm，正电极片430上的极耳300设置在电芯400外圈层上，极耳300的厚度为80μm，极耳300的宽度为55mm，极耳300的第一段310的长度为75.5mm，凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1的数值为15μm，即，极耳300的宽度方向的边缘向内10mm的位置比极耳中间位置薄15μm，并且极耳300的两个台阶313上端的边缘均需要倒圆弧形的圆角，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/3倍。极耳300在焊接时，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2为5mm，第二段320的厚度与第一段310的厚度相等，第二段320的长度、宽度以及探出端位置可以根据使用需求而定。
在负电极片420中：极片100的宽度为77.5mm，负电极片420上安装极耳300的空箔区130长度为56mm，极耳300的厚度为80μm，极耳300的宽度为50mm，极耳300的第一段310的长度为77.5mm。凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1的数值为15μm，即极耳300的宽度方向边缘向内10mm的位置比极耳300中间位置薄15μm，并且极耳300的两个台阶313上端的边缘均需要倒圆弧形的圆角，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。极耳300在焊接时，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2为5mm，第二段320的厚度与第一段310的厚度相等，第二段320的长度、宽度以及探出端位置可以根据使用需求而定。
示例三
示例三作为实施例三的一个示例：
考图17所示，正电极片430上的极耳300位于电芯400的内圈层，负电极片420上的极耳300位于电芯400的外圈层，电芯400的外宽度L3为60mm，电芯400的内宽度L2为57mm，电芯400的高度为80mm。
在正电极片430中：极片100的宽度为75.5mm，正电极片430上安装极耳300的空箔区130的长度为55mm，极耳300的厚度为80μm，极耳300的宽度为50mm，极耳300的第一段310的长度为75.5mm，凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1的数值为15μm，即，极耳300的宽度方向的边缘向内10mm的位置比极耳中间位置薄15μm，并且极耳300的两个台阶313上端的边缘均需要倒圆弧形的圆角，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/6倍。极耳300在焊接时，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2为4mm，第二段320的厚度与第一段310的厚度相等，第二段320的长度、宽度以及探出端位置可以根据使用需求而定。
在负电极片420中：极片100的宽度为77.5mm，负电极片420上安装极耳300的空箔区130的长度为63mm，负电极片420上的极耳300设置在电芯400外圈层上，极耳300的厚度为80μm，极耳300的宽度为54mm，极耳300的第一段310的长度为77.5mm。凹部312的底面与第一段310的顶面之间的间距H1的数值为15μm，即，极耳300的宽度方向的边缘向内10mm的位置比极耳中间位置薄15μm，并且极耳300的两个台阶313上端的边缘均需要倒圆弧形的圆角，圆弧形的半径R为第一段310的厚度的1/3倍。极耳300在焊接时，靠近限位面311的活性物质层120的一端面与限位面311之间的间距H2为5mm，第二段320的厚度与第一段310的厚度相等，第二段320的长度、宽度以及探出端位置可以根据使用需求而定。
参考图18和图19所示，采用现有的电芯400作为对比例，以及采用上述的示例1、示例2、示例3中的电芯400，分别选取a、b、c、d、e、f、g共7个不同的位置的厚度分布，进行采集其厚度数据，循环测试数据如下表1所示：
表1
测试使用的是3D高分辨显微镜测试厚度，测量会因操作问题存在一定的误差，但误差可控在0.01mm的误差范围内，同时，电池制备过程中，也会存在涂布极片厚度差异等因素的影响导致设计值和实际测量值存在误差，但基本可控制误差在0.03mm范围内。
通过分析表1中的数据，得知通过对极耳300和极片100的结构进行改进，可以有效改善电芯400最内圈层的一层的厚度分布，改善化成时极片100受力不均导致电芯400出现表面不平、凹陷及波浪变形等问题，均匀的化成压力还可以有效改善隔膜500粘结不良的问题，改善循环后期极片100与隔膜500间粘结性差，引起析锂的问题，改善电芯400的平整度，同时改循环膨胀失效的情况。
本发明提供的一种锂离子电池，可以有效改善长循环过程中会因为电芯400的平整度问题，导致电芯400在循环膨胀过程中极片100所受内应力不均匀，最终导致电芯400粘结截面失效、电芯400膨胀变形，引发容量衰减、膨胀失效的问题，提升电池循环寿命和安全性能。
这里需要说明的是，本申请涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。
在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种极耳，其特征在于，包括第一段(310)和与所述第一段(310)连接的第二段(320)，所述第一段(310)的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部(312)。
2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述凹部(312)贯穿所述第一段(310)长度方向的两端，所述凹部(312)的宽度L1为10mm～15mm；所述凹部(312)的底面与所述第一段(310)的顶面之间具有间距H1，所述间距H1的数值范围为15μm～25μm；和/或
所述第一段(310)的宽度大于所述第二段(320)的宽度。
3.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，所述第一段(310)的两侧还具有位于所述凹部(312)的底部的台阶(313)，所述台阶(313)上端的边缘呈圆弧形，且所述圆弧形的半径R为所述第一段(310)的厚度的1/3倍；或
所述圆弧形的半径R为所述第一段(310)的厚度的1/6倍。
4.一种极片，其特征在于，包括：集流体(110)、活性物质层(120)、以及权利要求1-3任一项所述的极耳(300)，所述活性物质层(120)设置在所述集流体(110)的正反两个表面和/或所述集流体(110)的正反两个表面中的其中一个表面上，所述集流体(110)长度方向的至少一端留有未设置所述活性物质层(120)的空箔区(130)，所述极耳(300)设置在所述集流体(110)的所述空箔区(130)上，所述极耳(300)包括第一段(310)和与所述第一段(310)连接的第二段(320)，所述第一段(310)的顶面的两侧均具有向下凹陷的凹部(312)。
5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述第一段(310)沿所述集流体(110)的宽度方向延伸，且所述第一段(310)的长度为所述集流体(110)的宽度的40％～105％。
6.一种锂离子电池，包括电芯(400)，其特征在于，所述电芯(400)包括负电极片(420)、正电极片(430)、以及间隔所述负电极片(420)和所述正电极片(430)的隔膜(500)，所述负电极片(420)和所述正电极片(430)为权利要求4-5中任一项所述的极片(100)，所述负电极片(420)、所述正电极片(430)以及所述隔膜(500)层叠后卷绕构成所述电芯(400)，所述电芯(400)具有依次向外卷绕设置的若干个圈层；
所述负电极片(420)上的极耳(300)位于所述电芯(400)的内圈层，或所述负电极片(420)上的极耳(300)位于所述电芯(400)的外圈层。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述极耳(300)的第一段(310)靠近所述极片(100)的活性物质层(120)的一侧面为限位面(311)，靠近所述限位面(311)的所述活性物质层(120)的一端面与所述限位面(311)之间具有间距H2；
所述间距H2大于所述第一段(310)的厚度h的2倍，且所述间距H2与所述第一段(310)的厚度h的2倍之间的差值为δ1，所述δ1的数值范围为：2mm≤δ1≤10mm；和/或
所述间距H2大于所述电芯(400)的厚度T的π/2倍，且所述间距H2与所述电芯(400)的厚度T的π/2倍之间的差值为δ2，所述δ2的数值范围为：1mm≤δ2≤5mm或1mm≤δ2≤4mm。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述负电极片(420)上的极耳(300)和/或所述正电极片(430)上的极耳(300)位于所述电芯(400)的内圈层时，所述负电极片(420)上的极耳(300)和/或所述正电极片(430)上的极耳(300)的宽度D满足：
所述电芯(400)的内宽度L2-所述间距H2-1mm≥D≥所述电芯(400)的内宽度L2-所述间距H2-5mm；
其中，所述电芯(400)的内宽度L2为所述电芯(400)的最内圈层在所述电芯(400)的正投影方向上的宽度。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述负电极片(420)上的极耳(300)和/或所述正电极片(430)上的极耳(300)位于所述电芯(400)的外圈层时，所述负电极片(420)上的极耳(300)和/或所述正电极片(430)上的极耳(300)的宽度D满足：
所述电芯(400)的外宽度L3-所述电芯(400)的厚度T-1mm≥D≥所述电芯(400)的外宽度L3-所述电芯(400)的厚度T-5mm；
其中，所述电芯(400)的外宽度L3为所述电芯(400)的外圈层在所述电芯(400)的正投影方向上的宽度，所述电芯(400)的厚度T为所述电芯(400)的外圈层在所述电芯(400)的侧投影方向上的高度。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述负电极片(420)上的极耳(300)和/或所述正电极片(430)上的极耳(300)位于所述电芯(400)的内圈层时，所述极耳(300)的台阶(313)上端的边缘呈圆弧形，所述圆弧形的半径R为所述第一段(310)的厚度的1/6倍；或
所述负电极片(420)上的极耳(300)和/或所述正电极片(430)上的极耳(300)位于所述电芯(400)的外圈层时，所述极耳(300)的台阶(313)上端的边缘呈圆弧形，所述圆弧形的半径R为所述第一段(310)的厚度的1/3倍。
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