CN113597683A - 电极组件、电池及所述电极组件的制备方法 - Google Patents

电极组件、电池及所述电极组件的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种电极组件(10)，包括交替设置的第一极片(11)和第二极片(12)。所述第一极片(11)包括第一切边(111)。所述第二极片(12)包括第二切边(121)。所述第一切边(111)和所述第二切边(121)在所述电极组件(10)的厚度方向上的投影重叠。还提供了一种具有所述电极组件(10)的电池(100)及所述电极组件(10)的制备方法。电极组件(10)中的所述第一切边(111)和所述第二切边(121)在所述电极组件(10)的厚度方向上的投影重叠，如此有效避免了现有异形电池(100)中多余的极片废边的出现，从而大大提升了电池(100)的能量密度。

Description

电极组件、电池及所述电极组件的制备方法
技术领域
本申请涉及电极组件、电池及所述电极组件的制备方法。
背景技术
随着科技的高速发展，生活中消费者对于电子产品多样化需求日益剧增，对应地对电池的形状提出了更高的需求。目前，异形电池的制备方法有两种，一是将片状极片分切成异形后进行叠片式组装，二是将连续型极片异形化处理后进行卷绕组装。不过，不管是叠片式组装还是卷绕式组装都需要保证负极极片完全覆盖正极极片，并确保隔膜完全阻隔正极极片和负极极片。但，受限于组装工艺定位控制，需要保证负极极片尺寸大于正极极片尺寸，且隔膜尺寸大于负极极片尺寸，如此使得异形电池中的叠片式电芯或卷绕式电芯的边缘产生对异形电池能量密度毫无贡献的多余的极片或隔膜废边，从而导致异形电池能量密度的损失。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种电极组件及具有所述电极组件的电池，以解决上述问题。
本申请还提供了一种所述电极组件的制备方法。
一种电极组件，包括交替设置的第一极片和第二极片，其中，
所述第一极片包括第一切边；
所述第二极片包括第二切边；
所述第一切边和所述第二切边在所述电极组件的厚度方向上的投影重叠。
一种可能的实施方式中，所述第一极片和第二极片均为连续性结构。
一种可能的实施方式中，所述第一切边呈直线状、曲线状、折线状或环状。
一种可能的实施方式中，所述电极组件进一步包括隔膜，所述隔膜设于所述第一极片和所述第二极片之间。
一种可能的实施方式中，所述隔膜包括第三切边，在所述电极组件的厚度方向上，所述第三切边的投影与所述第一切边的投影重叠。
一种可能的实施方式中，所述电极组件还包括粘接件，所述粘接件分别连接于所述第一极片和所述隔膜之间，以及所述第二极片和所述隔膜之间。
一种电池，包括上述所述的电极组件及收容所述电极组件的壳体。所述壳体包括适应于所述第一切边和所述第二切边的壁。
一种电极组件的制备方法，包括如下步骤：
提供电极组件，所述电极组件包括交替设置的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片经叠片或卷绕形成所述电极组件；以及
于所述电极组件的厚度方向上，对所述电极组件进行切割处理，以切除部分所述电极组件，其中，经切割后的所述电极组件中的所述第一极片上形成第一切边及所述第二极片上形成第二切边，所述第一切边和所述第二切边在所述电极组件的厚度方向上的投影重叠。
一种可能的实施方式中，在切割处理的步骤中，在所述电极组件的厚度方向上，对所述电极组件进行切割处理的切割深度为1mm-10mm。
一种可能的实施方式中，所述切割处理采用飞秒激光技术，所述飞秒激光技术的功率为12W～25W，频率为25kHz～100kHz，扫描速度为400mm/s～1000mm/s。
一种可能的实施方式中，所述电极组件进一步包括隔膜，所述隔膜设于所述第一极片和所述第二极片之间，其中，经切割后的所述电极组件中的所述隔膜上形成第三切边，在所述电极组件的厚度方向上，所述第三切边的投影与所述第一切边的投影重叠。
一种可能的实施方式中，在切割处理前，所述第一极片、所述第二极片和所述隔膜均呈长方形。
一种可能的实施方式中，在切割处理前，所述电极组件呈长方体结构或柱状结构。
一种可能的实施方式中，在对所述电极组件进行切割处理的步骤中，切除的部分所述电极组件的纵截面呈三角形、圆形、扇形、椭圆形、或矩形。
相较于现有异形电池中，负极极片尺寸需大于正极极片尺寸的设计，本申请中的电池通过对电极组件中第一极片和第二极片的设计，使得所述第一切边和所述第二切边在所述电极组件的厚度方向上的投影重叠，如此有效避免了现有异形电池中多余的极片废边的出现，从而大大提升了电池的能量密度。
附图说明
图1为本申请一实施方式的电池的结构示意图。
图2为本申请一实施方式的经切割后的电极组件的结构示意图。
图3为本申请一实施方式的电极组件的剖面示意图。
图4为本申请一实施方式的切割前的电极组件的结构示意图。
图5为本申请一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图6为本申请另一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图7为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图8为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图9为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图10为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图11为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图12为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图13为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图14为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图15为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
图16为本申请又一实施方式的第一极耳、第二极耳和切割后的电极组件的正视图。
主要元件符号说明
电池 100
电极组件 10
第一极片 11
第一切边 111
第二极片 12
第二切边 121
隔膜 13
第三切边 131
粘接件 14
壳体 20
壁 201
第一极耳 30
第二极耳 40
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，都属于本申请保护的范围。
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。
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，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参阅图1，本申请实施方式提供了一种电池100。请一并参图2，所述电池100包括电极组件10。所述电极组件10包括交替设置的第一极片11和第二极片12。所述第一极片11包括第一切边111。所述第二极片12包括第二切边121。所述第一切边111和所述第二切边121在所述电极组件10的厚度方向(即Z轴方向)上的投影重叠。需要说明的是，根据本申请的另一个实施方式，第一切边111和第二切边121可以为包括弧状、波浪状在内的非直线形状，且第一切边111和第二切边121的形状相适应，以使得二者在电极组件10的厚度方向(即Z轴方向)上的投影重叠。
相较于现有异形电池中，负极极片尺寸需大于正极极片尺寸的设计，本申请中的电池100通过对电极组件10中第一极片11和第二极片12的设计，使得所述第一切边111和所述第二切边121在所述电极组件10的厚度方向上的投影重叠，如此有效避免了现有异形电池中多余的极片废边的出现，从而大大提升了电池100的能量密度。
其中，所述电极组件10不限于是如图2所示的叠片式结构，还可以是卷绕式结构。
在一些实施方式中，所述第一极片11和所述第二极片12均为连续性结构。
其中，连续性是指，基材(例如：第一极片11或第二极片12)呈现连续且无间断的状态。
在本实施方式中，参图2，所述第一极片11包括一所述第一切边111。所述第二极片12包括一所述第二切边121。可以理解，在其他实施方式中，在保证所述第一极片11和所述第二极片12均为连续性结构的前提下，所述第一极片11中第一切边111的数量不限于是两条、三条、四条等。所述第二极片12中设有与所述第一切边111数量相同的第二切边121。其中，所述第一切边111和所述第二切边121一一对应设置。
其中，所述第一切边111不限于呈如图2所示的直线状，还可以呈曲线状、折线状或环状。所述第二切边121不限于呈如图2所示的直线状，还可以呈曲线状、折线状或环状。如此，借由不同形状设计的所述第一切边111和所述第二切边121，以使得所述电极组件10呈现不同的形状，例如：不限于呈L型、T型、回型、缺角型等(参图5-图16)。
在一些实施方式，参图2，所述电极组件10进一步包括隔膜13。所述隔膜13设于所述第一极片11和所述第二极片12之间。
参图2，所述隔膜13还包括第三切边131。在所述电极组件10的厚度方向上，所述第三切边131的投影与所述第一切边111的投影重叠。相较于现有异形电池中隔膜尺寸需大于负极极片尺寸的设计，本申请电池100中的隔膜13设计，在保证所述第一极片11和所述第二极片12电性绝缘的前提下，还有效避免了现有异形电池中多余的隔膜废边的出现，从而大大提升了电池100的能量密度。
在一些实施方式中，所述隔膜13为连续性结构。
在本实施方式中，所述隔膜13包括一所述第三切边131。可以理解，在其他实施方式中，在保证所述隔膜13为连续性结构的前提下，所述隔膜13中第三切边131的数量不限于是两条、三条、四条等。其中，所述隔膜13中设有与所述第一切边111数量相同的第三切边131。所述第三切边131和所述第一切边111一一对应设置。
其中，所述第三切边131不限于呈如图2所示的直线状，还可以呈曲线状、折线状或环状。
在一些实施方式中，参图3，所述电极组件10还包括粘接件14。所述粘接件14分别连接于所述第一极片11和所述隔膜13之间，以及所述第二极片12和所述隔膜13之间。
在一些可替代或进一步地实施方式中，所述隔膜13自身带有粘性，如此以实现所述第一极片11和所述隔膜13之间，以及所述第二极片12和所述隔膜13之间的连接。
在一些实施方式中，参图1和图2，所述电池100还包括壳体20。所述电极组件10收容于所述壳体20内。
在一些实施方式中，参图1，所述壳体20包括适应于所述第一切边111和所述第二切边121的壁201，如此以形成形状各异的电池100。例如，所述电池100的形状不限于为适应所述电极组件10的形状而呈现的L型、T型、回型、缺角型等。
在本实施方式中，所述壁201的形状为如图1所述的矩形。在其他实施方式中，所述壁201的纵截面形状可依据所述第一切边111和所述第二切边121进行适应性调整，可以是直线状、曲线状、折线状或环状。
本申请还提供了一种电极组件10的制备方法，包括如下步骤：
参图4，提供电极组件10。所述电极组件10包括交替设置第一极片11和第二极片12。在本实施方式中，所述第一极片11和所述第二极片12均呈长方形。所述第一极片11和所述第二极片12经叠片形成呈长方体结构的所述电极组件10。
在其他实施方式中，所述第一极片11和所述第二极片12经卷绕形成呈柱状的所述电极组件10。
在进一步的实施方式中，参图4，所述电极组件10还包括隔膜13。所述隔膜13设于所述第一极片11和所述第二极片12之间。在本实施方式中，所述隔膜13呈长方形。
在一些实施方式中，所述隔膜13不限于是经陶瓷表面处理的无纺布、聚丙烯片材、或聚乙烯片材。
参图2和图4，于所述电极组件10的厚度方向上，对所述电极组件10进行切割处理，以切除部分所述电极组件10。其中，经切割后的所述电极组件10中的所述第一极片11上形成第一切边111，所述第二极片12上形成第二切边121及所述隔膜13上形成第三切边131。所述第一切边111、所述第二切边121和所述第三切边131在所述电极组件10的厚度方向上的投影重叠。在本实施方式中，经切割后的第一极片11、第二极片12和隔膜13均为连续性结构。
可以理解，在保证所述第一极片11、第二极片12和隔膜13始终为连续性结构的前提下，对所述电极组件10的切割区域可以是边角区域、中心区域等任意区域，在此不作限定。其中，切割后的电极组件10的形状不限于如图5-图16所示的形状，例如：L型、T型、回型、缺角型等。
可以理解，对照图4可知，图5-图16中，在切割处理步骤中，切除的部分所述电极组件10的纵截面不限于呈三角形、圆形、扇形、椭圆形、或矩形。
在一些实施方式中，在切割处理步骤中，在所述电极组件10的厚度方向上，对所述电极组件10进行切割处理的切割深度为1mm-10mm。
在本实施方式中，所述切割处理采用飞秒激光技术。所述飞秒激光技术的功率为12W～25W，频率为25kHz～100kHz，扫描速度为400mm/s～1000mm/s。
其中，相对于传统机械切割或者冷激光，采用飞秒激光技术对对所述电极组件10进行切割处理，不会出现在切割后形成的第一切边111和所述第二切边121上形成毛刺和/或金属熔珠而导致短路的问题。此外，采用飞秒激光技术对所述电极组件10进行切割处理，还不会引起隔膜13的收缩，从而有效保证第一极片11和第二极片12之间的电性绝缘，有效避免短路风险。
在一些实施方式中，所述电极组件10还包括粘接件14。所述粘接件14分别连接于所述第一极片11和所述隔膜13之间，以及所述第二极片12和所述隔膜13之间，以对所述第一极片11、所述第二极片12和所述隔膜13进行固定，如此避免所述第一极片11、所述第二极片12和所述隔膜13在切割处理中或切割处理后发生相对位移，从而确保所述第一极片11和所述第二极片12之间通过所述隔膜13实现电性绝缘。
在一些可替代或进一步地实施方式中，所述隔膜13自身带有粘性，如此以实现所述第一极片11和所述隔膜13之间，以及所述第二极片12和所述隔膜13之间的连接。
在一些实施方式中，在对所述电极组件10进行切割前，还可以于所述第一极片11上焊接第一极耳30，并于所述第二极片12上焊接第二极耳40。
相较于现有异形电池在组装前需对各极片及隔膜进行异形及对位处理的设计，本申请中电极组件10的制备方法，直接对由第一极片11和第二极片12卷绕或叠片形成的电极组件10的整体进行切割处理来制备不同形状的电极组件10的设计，减少了对极片及隔膜进行异形及对位处理的步骤，简化了不同形状的电极组件10的加工及组装步骤，从而大大降低了电池100的制造成本。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和实质。

Claims (14)

1.一种电极组件，其特征在于，所述电极组件包括交替设置的第一极片和第二极片，其中，
所述第一极片包括第一切边；
所述第二极片包括第二切边；
所述第一切边和所述第二切边在所述电极组件的厚度方向上的投影重叠。
2.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片和第二极片均为连续性结构。
3.如权利要求1或2所述的电极组件，其特征在于，所述第一切边呈直线状、曲线状、折线状或环状。
4.如权利要求1或2所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件进一步包括隔膜，所述隔膜设于所述第一极片和所述第二极片之间。
5.如权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述隔膜包括第三切边，在所述电极组件的厚度方向上，所述第三切边的投影与所述第一切边的投影重叠。
6.如权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件还包括粘接件，所述粘接件分别连接于所述第一极片和所述隔膜之间，以及所述第二极片和所述隔膜之间。
7.一种电池，其特征在于，包括：
权利要求1-6中任一项所述的电极组件；以及
壳体，收容所述电极组件；
其中，所述壳体包括适应于所述第一切边和所述第二切边的壁。
8.一种电极组件的制备方法，包括如下步骤：
提供电极组件，所述电极组件包括交替设置的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片经叠片或卷绕形成所述电极组件；以及
于所述电极组件的厚度方向上，对所述电极组件进行切割处理，以切除部分所述电极组件，其中，经切割后的所述电极组件中的所述第一极片上形成第一切边及所述第二极片上形成第二切边，所述第一切边和所述第二切边在所述电极组件的厚度方向上的投影重叠。
9.如权利要求8所述的电极组件的制备方法，其特征在于，在切割处理的步骤中，在所述电极组件的厚度方向上，对所述电极组件进行切割处理的切割深度为1mm-10mm。
10.如权利要求8或9所述的电极组件的制备方法，其特征在于，所述切割处理采用飞秒激光技术，所述飞秒激光技术的功率为12W～25W，频率为25kHz～100kHz，扫描速度为400mm/s～1000mm/s。
11.如权利要求8或9所述的电极组件的制备方法，其特征在于，所述电极组件进一步包括隔膜，所述隔膜设于所述第一极片和所述第二极片之间，其中，经切割后的所述电极组件中的所述隔膜上形成第三切边，在所述电极组件的厚度方向上，所述第三切边的投影与所述第一切边的投影重叠。
12.如权利要求11所述的电极组件的制备方法，其特征在于，在切割处理前，所述第一极片、所述第二极片和所述隔膜均呈长方形。
13.如权利要求8或9所述的电极组件的制备方法，其特征在于，在切割处理前，所述电极组件呈长方体结构或柱状结构。
14.如权利要求8或9所述的电极组件的制备方法，其特征在于，在对所述电极组件进行切割处理的步骤中，切除的部分所述电极组件的纵截面呈三角形、圆形、扇形、椭圆形、或矩形。
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