CN114614109A - 电芯结构和电池 - Google Patents

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CN114614109A CN202210334172.7A CN202210334172A CN114614109A CN 114614109 A CN114614109 A CN 114614109A CN 202210334172 A CN202210334172 A CN 202210334172A CN 114614109 A CN114614109 A CN 114614109A
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Abstract

本发明提供一种电芯结构和电池，包括第一极片、与第一极片的极性相反的第二极片和隔膜，隔膜位于第一极片和第二极片之间；第一极片和第二极片均设置有第一凹槽以及位于第一凹槽内的极耳，极耳包括焊接部，第一凹槽内具有焊接区域，焊接部焊接在焊接区域内；第一极片还包括第一绝缘胶层，第一绝缘胶层与第二极片上的极耳相对设置，第一绝缘胶层的面积大于或者等于焊接区域的面积，焊接区域在第一绝缘胶层上的投影位于第一绝缘胶层内。本发明提供的电芯结构，通过减小第一绝缘胶层的面积，使更多的活性物质层参与到充放电的过程中，从而提高了锂离子电池的能量密度。

Description

电芯结构和电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电芯结构和电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高，循环寿命好，自放电小、充放电速度快等优势，在储能、消费电子、航空航天、出行交通等领域都有广泛应用。
锂离子电池一般包括隔膜和两个极片，两个极片的极性相反，隔膜位于两个极片之间，两个极片和隔膜依次层叠并卷绕形成电芯结构，极片上具有活性物质层，通过锂离子在活性物质层中的嵌入和脱嵌来实现锂离子电池的充放电过程。其中，极片通过极耳与外电路连接。极耳通过焊接的方式连接至极片，焊接会对极片上的活性物质层造成微观影响，影响锂离子的嵌入和脱嵌，通常会在极片上极耳所对应的位置处贴绝缘胶纸，使得极片上极耳对应的位置处的活性物质层不参与充放电的过程。
胶纸的引入减小了极片上活性物质层的有效面积，从而降低了电池的能量密度。
发明内容
本发明提供了一种电芯结构和电池，通过减小第一绝缘胶层的面积，使更多的活性物质层参与到充放电的过程中，从而提高了锂离子电池的能量密度。
本发明提供一种电芯结构，包括第一极片、与第一极片的极性相反的第二极片和隔膜，隔膜位于第一极片和第二极片之间；
第一极片和第二极片均设置有第一凹槽以及位于第一凹槽内的极耳，极耳包括焊接部，第一凹槽内具有焊接区域，焊接部焊接在焊接区域内；
第一极片还包括第一绝缘胶层，第一绝缘胶层与第二极片上的极耳相对设置，第一绝缘胶层的面积大于或者等于焊接区域的面积，焊接区域在第一绝缘胶层上的投影位于第一绝缘胶层内。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片上与第一极片上的极耳背离的一面设置有活性物质层，第二极片上与第二极片上的极耳背离的一面设置有活性物质层。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片和第二极片上均设置有第二凹槽，第一极片的第一凹槽与第二极片的第二凹槽相对设置，第一极片的第二凹槽与第二极片第一凹槽相对设置。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，还包括至少两个第二绝缘胶层，第二绝缘胶层覆盖在第一凹槽上，且第二绝缘胶层与第一凹槽一一对应设置，第一凹槽在第二绝缘胶层上的投影位于第二绝缘胶层内。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片的第一凹槽的宽度小于或者等于第二极片的第二凹槽的宽度；
和/或，第二极片的第一凹槽的宽度小于或者等于第一极片的第二凹槽的宽度。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片的第一凹槽的长度小于或者等于第二极片的第二凹槽的长度；
和/或，第二极片的第一凹槽的长度小于或者等于第一极片的第二凹槽的长度。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片的第一凹槽的深度大于或者等于第二极片的第二凹槽的深度；
和/或，第二极片的第一凹槽的深度大于或者等于第一极片的第二凹槽的深度。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一凹槽的中心与第一极片或者第二极片的一端的距离为第一极片或第二极片的长度的1/3倍-2/3倍。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片和第二极片均具有相对的第一表面和第二表面，第一凹槽和第二凹槽均位于第一表面或第二表面。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第一极片和第二极片具有相对的第一表面和第二表面，第一凹槽和第二凹槽中的一者位于第一表面，另一者位于第二表面。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，还包括至少两个第三绝缘胶层，且第三绝缘胶层与第二凹槽一一对应设置，第三绝缘胶层覆盖在第二凹槽上，第二凹槽在第三绝缘胶层上的投影位于第三绝缘胶层内。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的电芯结构，第三绝缘胶层的长度大于第一绝缘胶层的长度；
和/或，第三绝缘胶层的宽度大于第一绝缘胶层的宽度。
本发明还提供了一种电池，包括壳体和位于壳体内的上述的电芯结构。
本发明提供的电芯结构和电池，电芯结构包括第一极片、第二极片和隔膜，第二极片上设置有第一凹槽，第一凹槽内具有焊接区域，极耳上的焊接部焊接在第一凹槽的焊接区域内，以将极耳与第二极片焊接，焊接区域的面积小于第一凹槽的面积。第一绝缘胶层位于第一极片上，第一绝缘胶层与第二极片上的极耳相对设置，第一绝缘胶层用于防止第一极片上该位置的锂离子脱嵌。控制第一绝缘胶层的面积和位置，使得第一绝缘胶层的面积大于或者等于焊接区域的面积，并且焊接区域在第一绝缘胶层上的投影位于第一绝缘胶层内。由此，相对于现有技术中第一绝缘胶层的面积大于或者等于第一凹槽的面积而言，第一绝缘胶层所覆盖的第一极片上的活性物质层的面积较小，使得较多的活性物质层参与到锂离子电池充放电的过程中，提高了锂离子电池的能量密度。
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一简单地介绍，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为本发明实施例提供的电芯结构的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本发明实施例提供的电芯结构中第一极片、正极极耳和绝缘胶纸的结构示意图；
图4为图3的侧视图；
图5为本发明实施例提供的电芯结构中第二极片的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电芯结构中第二极片、负极极耳和绝缘胶纸的结构示意图；
图7为图6的侧视图；
图8为图1中B处的放大图。
附图标记说明
100-隔膜；
200a-第一极片；200b-第二极片；210-第一凹槽；210a-正极第一凹槽；210b负极第一凹槽；211-焊接区域；211L-焊接区域长度；211W-焊接区域宽度；220-集流体层；230-活性物质层；240-第二凹槽；240a-正极第二凹槽；240b-负极第二凹槽；
300-极耳；300a-正极极耳；300b-负极极耳；310-焊接部；320-连接部；
400-第一绝缘胶层；400L-第一绝缘胶层长度；400W-第一绝缘胶层宽度；
500-第二绝缘胶层；
600-第三绝缘胶层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。
目前锂离子电池出现在我们生产生活的各个方面，由于锂离子电池具有能量密度高，循环寿命好，自放电小、充放电速度快等优势，在储能、消费电子、航空航天、出行交通等领域都有广泛应用。
锂离子电池一般包括隔膜和两个极片，两个极片的极性相反，隔膜位于两个极片之间，两个极片和隔膜依次层叠并卷绕形成电芯结构，极片相对的两个表面上具有活性物质层，通过锂离子在活性物质层中的嵌入和脱嵌来实现锂离子电池的充放电过程。其中，极片通过极耳与外电路连接。
具体的，充电时，正极上的电子会通过外部电路到达负极，锂离子从正极活性物质层穿过电解液，越过隔膜，到达负极并与电子结合在一起，被还原成锂镶嵌负极活性物质层中。嵌入负极活性物质层中的锂离子越多，充电容量也就越高。放电时，镶嵌在负极活性物质层中的锂失去电子，负极上的电子通过外部电路到达正极上，锂离子从负极越过电解液，越过隔膜，到达正极并与电子结合在一起。返回正极活性物质层的锂离子越多，放电容量也就越高。充电容量和放电容量越高，锂离子电池的能力密度越大。其中，锂离子电池的能量密度是指电池平均单位体积或质量所释放出的电能。
极耳通过焊接的方式连接至极片，具体的，在极片的一面上，将极耳焊接位置处的活性物质层移除，形成焊接极耳的凹槽，将极耳焊接在凹槽中。焊接会对极片另一面上的活性物质层造成微观影响，影响锂离子的嵌入和脱嵌，通常会在极片上凹槽所对应的位置处贴绝缘胶纸，使得极片上凹槽对应的位置处的活性物质层不参与充放电的过程。
胶纸的引入减小了极片上活性物质层的有效面积，从而降低了电池的能量密度。
基于此，本发明提供了一种电芯结构和电池，通过减小第一绝缘胶层的面积，使更多的活性物质层参与到充放电的过程中，从而提高了锂离子电池的能量密度。
图1为本发明实施例提供的电芯结构的结构示意图；图2为图1中A处的放大图；图3为本发明实施例提供的电芯结构中第一极片、正极极耳和绝缘胶纸的结构示意图；图4为图3的侧视图；图5为本发明实施例提供的电芯结构中第二极片的结构示意图；图6为本发明实施例提供的电芯结构中第二极片、负极极耳和绝缘胶纸的结构示意图；图7为图6的侧视图；图8为图1中B处的放大图。
如图1至图8所示，电芯结构包括第一极片200a、与第一极片200a的极性相反的第二极片200b和隔膜100，隔膜100位于第一极片200a和第二极片200b之间。
第一极片200a和第二极片200b上均设置有第一凹槽210以及位于第一凹槽210内的极耳300，极耳300包括焊接部310，第一凹槽210内具有焊接区域211，焊接部310焊接在焊接区域211内。
第一极片200a还包括第一绝缘胶层400，第一绝缘胶层400与第二极片200b上的极耳300相对设置，第一绝缘胶层400的面积大于或者等于焊接区域211的面积，焊接区域211在第一绝缘胶层400上的投影位于第一绝缘胶层内。
电芯结构指安装在锂离子电池内部的含有正、负极的电化学电芯，由于电芯结构为电池中的蓄电部分，因此电芯结构的质量直接决定了电池的质量。第一极片200a和第二极片200b分别作为电芯结构的正极和负极。隔膜100在第一极片200a与第二极片200b之间起电子绝缘、提供锂离子迁移微孔通道的作用。将第一极片200a、隔膜100和第二极片200b依次层叠并卷绕以形成电芯结构。
与第一极片200a连接的极耳300为正极极耳300a，与第二极片200b连接的极耳300为负极极耳300b。正极极耳300a通常为铝材料，负极极耳300b通常为铜、镍或铜镍复合材料。正极极耳300a将第一极片200a连接至外电路，负极极耳300b将第二极片200b连接至外电路，正极极耳300a和负极极耳300b是锂离子电池充/放电时的接触点。
位于第一极片200a上的第一凹槽210称为正极第一凹槽210a，位于第二极片200b上的第一凹槽210称为负极第一凹槽210b。
第一极片200a上设置正极极耳300a和正极第一凹槽210a的方式与第二极片200b上设置负极极耳300b和负极第一凹槽210b的方式相同。下面，以第二极片200b为例来进行说明。
请继续参见图2至图8所示，第二极片200b包括集流体层220和涂覆在集流体层220两面的活性物质层230。将第二极片200b上的活性物质层230通过激光清洗、发泡或者机械的方式移除，可以得到负极第一凹槽210b，负极极耳300b焊接在负极第一凹槽210b中。
具体的，请继续参见图5至图7所示，负极第一凹槽210b内设置有焊接区域211，焊接区域211的面积小于负极第一凹槽210b的面积。负极极耳300b包括焊接部310和连接部320，焊接部310和连接部320设置在负极极耳300b的相对的两端，焊接部310的面积大于或者等于焊接区域211的面积，通过将焊接部310焊接在焊接区域211内即可将负极极耳300b与第二极片200b电连接。
请继续参见图2所示，将第二极片200b焊接负极极耳300b的一面称为第一表面，未焊接负极极耳300b的一面称为第二表面，在第一表面上焊接负极极耳300b的过程中，会对第二表面上与焊接部310相对的位置处的活性物质层230产生影响。具体表现为，在锂离子电池的充电过程中，从第一极片200a的活性物质层230脱嵌的锂离子无法插入第二表面上与焊接部310相对的位置处的活性物质层230，由此，在第二极片200b的第二表面上产生析锂，形成锂枝晶，堆积锂枝晶会刺穿隔膜，连接第一极片200a和第二极片200b，从而造成电池短路。
请继续参见图2至图5所示，第一绝缘胶层400贴设在与负极极耳300b的焊接部310相对的第一极片200a上。焊接区域211可以为矩形，焊接区域211的长度称为焊接区域长度211L，焊接区域211的宽度称为焊接区域宽度211W。可以看出，焊接区域211的面积小于第一凹槽210的面积。第一绝缘胶层400也设置成矩形，第一绝缘胶层400的长度称为第一绝缘胶层长度400L，第一绝缘胶层400的宽度称为第一绝缘胶层宽度400W。在实际作业时，控制第一绝缘胶层宽度400W，使得第一绝缘胶层宽度400W等于焊接区域宽度221W，第一绝缘胶层长度400L等于焊接区域长度221L。由此，相对于现有技术中第一绝缘胶层400的面积大于或者等于负极第一凹槽210b的面积而言，第一绝缘胶层400所覆盖的第一极片200a上的活性物质层230的面积较小，使得较多的活性物质层230参与到锂离子电池充放电的过程中，提高了锂离子电池的能量密度。
本发明提供的电芯结构，包括第一极片200a、第二极片200b和隔膜100，第二极片200b上设置有第一凹槽210，第一凹槽210内具有焊接区域211，极耳300上的焊接部310焊接在第一凹槽210的焊接区域211内，以将极耳300与第二极片200b焊接，焊接区域211的面积小于第一凹槽210的面积。第一绝缘胶层400位于第一极片200a上，第一绝缘胶层400与第二极片200b上的极耳300相对设置，第一绝缘胶层400用于防止第一极片200a上该位置的锂离子脱嵌。控制第一绝缘胶层400的面积和位置，使得第一绝缘胶层400的面积大于或者等于焊接区域211的面积，并且焊接区域211在第一绝缘胶层400上的投影位于第一绝缘胶层400内。由此，相对于现有技术中第一绝缘胶层400的面积大于或者等于第一凹槽210的面积而言，第一绝缘胶层400所覆盖的第一极片200a上的活性物质层230的面积较小，使得较多的活性物质层230参与到锂离子电池充放电的过程中，提高了锂离子电池的能量密度。
在本实施例中，第一极片200a上与第一极片200a上的极耳300背离的一面设置有活性物质层230，第二极片200b上与第二极片200b上的极耳300背离的一面设置有活性物质层230。
具体的，当正极极耳300a焊接在第一极片200a的第一表面时，只需移除第一表面上焊接正极极耳300a的位置处的活性物质层230，与正极极耳300a背离的第二表面上的活性物质层230可以保留，正极极耳300a的这种焊接方式称为单面焊接，以便使更多的活性物质层230参与到锂离子电池的充放电过程中。负极极耳300b也采用单面焊接的方式，在此不再一一赘述。
在本实施例中，焊接区域211的宽度为1mm-20mm，第一绝缘胶层400的宽度为1mm-20mm。在具体的焊接过程中，焊接区域211的面积较小时，极耳300与极片200的连接不可靠，并且焊接区域211的面积较小时，极耳300与极片200的接触电阻较大，不利于锂离子电池的充放电。焊接区域211的面积较大时，使较多的活性物质层230失效，影响锂离子电池的能量密度。由此，焊接区域宽度211W通常设置在1mm-20mm，第一绝缘胶层宽度400W则根据焊接区域宽度211W进行适应性的调整。
请继续参见图2所示，焊接区域211在极耳300上的投影位于极耳300内，第一绝缘胶层400在极耳300上的投影位于极耳300内。
在第一极片200a上贴设第一绝缘胶层400之前，需根据负极极耳300b的具体位置来精确的预估第一绝缘胶层400在第一极片200a上的贴设位置，使得在电芯结构卷绕完成之后，第一绝缘胶层400需完全覆盖负极第一凹槽210b中焊接区域211所对应的第一极片200a上活性物质层230。
请继续参见图2至图8所示，第一极片200a和第二极片200b上均设置有第二凹槽240，第一极片200a的第一凹槽210与第二极片200b的第二凹槽240相对设置，第一极片200a的第二凹槽240与第二极片200b的第一凹槽210相对设置。
第一极片200a上的第二凹槽240称为正极第二凹槽240a，第二极片200b上的第二凹槽240称为负极第二凹槽240b。
正极第一凹槽210a与负极第二凹槽240b相对设置，负极第一凹槽210b与正极第二凹槽240a相对设置。
电芯结构还包括至少两个第二绝缘胶层500，第二绝缘胶层500覆盖在第一凹槽210上，且第二绝缘胶层500与第一凹槽210一一对应设置，第一凹槽210在第二绝缘胶层500上的投影位于第二绝缘胶层500内。
请继续参见图2至图4、图6至图8所示，正极极耳300a的焊接部310设置在正极第一凹槽210a内，以与第一极片200a电连接，正极极耳300a的连接部320设置在正极第一凹槽210a外部，以与外电路连接。负极极耳300b的焊接部310设置在负极第一凹槽210b内，以与第二极片200b电连接，负极极耳300b的连接部320设置在负极第一凹槽210b外部，以与外电路连接。
正极极耳300a与第一极片200a焊接完成之后，焊接部310上通常会有焊接凸起，焊接凸起使得焊接区域211的厚度大于电芯结构其他区域的厚度，为防止焊接凸起刺穿隔膜100，在正极第一凹槽210a上设置第二绝缘胶层500，第二绝缘胶层500会进一步增加焊接区域211的厚度。负极第二凹槽240b与正极第一凹槽210a相对设置，焊接凸起和第二绝缘胶层500会朝向负极第二凹槽240b凸出。
由此，正极第一凹槽210a和负极第二凹槽240b共同形成正极极耳300a、正极极耳300a上的焊接凸起和正极极耳300a上的第二绝缘胶层500的容纳空间，正极极耳300a、正极极耳300a上的焊接凸起和正极极耳300a上的第二绝缘胶层500不占用电芯结构额外的空间。同样，负极第一凹槽210b和正极第二凹槽240a共同形成负极极耳300b、负极极耳300b上的焊接凸起和负极极耳300b上的第二绝缘胶层500的容纳空间，负极极耳300b、负极极耳300b上的焊接凸起和负极极耳300b上的第二绝缘胶层500不占用电芯结构额外的空间。由此减小了电芯结构的整体厚度，增加了电芯结构的能量密度。
下面，对第一凹槽210和第二凹槽240的相对大小进行具体的说明。
第一极片200a的第一凹槽210的宽度小于或者等于第二极片200b的第二凹槽240的宽度；和/或，第二极片200b的第一凹槽210的宽度小于或者等于第一极片200a的第二凹槽240的宽度。
第一极片200a的第一凹槽210的长度小于或者等于第二极片200b的第二凹槽240的长度；和/或，第二极片200b的第一凹槽210的长度小于或者等于第一极片200a的第二凹槽240的长度。
也就是说，正极第一凹槽210a的面积小于或者等于负极第二凹槽240b面积，以便于正极极耳300a、正极极耳300a上的焊接凸起和正极极耳300a上的第二绝缘胶层500朝向负极第二凹槽240b凸出。负极第一凹槽210b的面积小于或者等于正极第二凹槽240a的面积，以便于负极极耳300b、负极极耳300b上的焊接凸起和负极极耳300b上的第二绝缘胶层500朝向正极第二凹槽240a凸出。
第一极片200a的第一凹槽210的深度大于或者等于第二极片200b的第二凹槽240的深度；和/或，第二极片200b的第一凹槽210的深度大于或者等于第一极片200a的第二凹槽240的深度。
在第一极片200a上通过移除活性物质层230而制成正极第一凹槽210a时，要确保活性物质层230完全被移除，即正极第一凹槽210a与集流体层220连通，使集流体层220露出，以便于焊接正极极耳300a。负极第二凹槽240b仅用于避让正极极耳300a、正极极耳300a上的焊接凸起和正极极耳300a上的第二绝缘胶层500，负极第二凹槽240b可以不与集流体层220连通，由此，负极第二凹槽240b的深度可以小于正极第一凹槽210a的深度。为了简化生产工艺，负极第二凹槽240b的深度也可以等于正极第一凹槽210a的深度。负极第一凹槽210b和正极第二凹槽240a的设置方式与正极第一凹槽210a和负极第二凹槽240b的设置方式相同，在此不再一一赘述。
在本实施例中，第一凹槽210的宽度为2mm-30mm，第一凹槽210的长度为2mm-40mm，第一凹槽210的深度为0.01mm-1mm。
第一凹槽210的面积较小时不便于加工第一凹槽210，第一凹槽210的面积过大时，会减小活性物质层230的所占的比例，由此会降低锂离子电池的容量。由此，第一凹槽210的宽度通常可以在2mm-30mm范围内变化，第一凹槽210的长度可以在2mm-40mm范围内变化，以适用于不同尺寸的极耳300。第一凹槽210的深度也根据极耳300的厚度不同而在0.01mm-1mm内变化。
相应的，第二凹槽240的宽度为2mm-30mm，第二凹槽240的长度为2mm-40mm，第二凹槽240的深度为0.01mm-1mm。
在一些实施例中，第一凹槽210的中心与第一极片200a或第二极片200b的一端的距离为第一极片200a或第二极片200b的长度的1/3倍-2/3倍。
下面，以第一极片200a为例进行说明，将正极极耳300a焊接在第一极片200a的中间位置，相当于将第一极片200a分成两个部分。当电池在充电时，电子在第一极片200a上流动的路径就会大幅度减小，从而使第一极片200a的内阻变小，进而使锂离子电池的内阻降低。需要说明的是，为避免卷绕设置时正极极耳300a和负极极耳300b互相干涉，正极极耳300a和负极极耳300b需错开设置，即正极第一凹槽210a和负极第一凹槽210b需要错开设置。另外，负极第二凹槽240b的位置和正极第二凹槽240a的位置也需要相应的调整。
极耳300的厚度为0.01mm-1mm，极耳300的宽度为1mm-20mm，极耳300的长度为5mm-100mm。
当极耳300的厚度小于0.01mm时，极耳300强度较小，易于在焊接过程中损坏。当极耳300的厚度大于1mm，会导致锂离子电池的厚度增大，由此降低锂离子电池的能量密度。极耳300的长度需大于第一凹槽210的长度，由此，极耳300的连接部320伸出第一凹槽210，以便于外电路连接。通常极耳300的长度可以在5mm-100mm范围内变化。
在一些实施例中，第一极片200a和第二极片200b均具有相对的第一表面和第二表面，第一凹槽210和第二凹槽240均位于第一表面或第二表面。
具体的，正极第一凹槽210a和正极第二凹槽240a可以位于第一极片200a的同一表面，负极第一凹槽210b和负极第二凹槽240b可以位于第二极片200b的同一表面，以简化锂离子电池的生产工艺。
在另一些实施例中，第一极片200a和第二极片200b均具有相对的第一表面和第二表面，第一凹槽210和第二凹槽240中的一者位于第一表面，另一者位于第二表面。
具体的，正极第一凹槽210a和正极第二凹槽240a可以位于第一极片200a的不同表面，负极第一凹槽210b和负极第二凹槽240b可以位于第二极片200b的不同表面。只要卷绕成电芯结构之后正极第一凹槽210a与负极第二凹槽240b相对设置并且负极第一凹槽210b与正极第二凹槽240a相对设置即可。
在一些实施例中，电芯结构还包括至少两个第三绝缘胶层600，且第三绝缘胶层600与第二凹槽240一一对应设置，第三绝缘胶层600覆盖在第二凹槽240上，第二凹槽240在第三绝缘胶层600上的投影位于第三绝缘胶层600内。
具体的，当第一凹槽210与第二凹槽240形成的容纳空间的厚度大于极耳300、焊接凸起和第二绝缘胶层500的厚度之和时，还可以在第二凹槽240上贴设第三绝缘胶层600，以进一步防止焊接凸起刺穿隔膜100。其中，第三绝缘胶层600的面积需大于第二凹槽240的面积以完全覆盖第二凹槽240。
第三绝缘胶层600的长度大于第一绝缘胶层400的长度；和/或，第三绝缘胶层600的宽度大于第一绝缘胶层400的宽度。
也就是说，第一绝缘胶层400的面积小于第三绝缘胶层600的面积，第一绝缘胶层400覆盖的活性物质层230的面积较小，由此可以使更多的活性物质层230参与到锂离子电池的充放电过程中。
第二绝缘胶层500的宽度为3mm-30mm，第二绝缘胶层500的长度为3mm-60mm。
第二绝缘胶层500的面积需要大于第一凹槽210的面积，以完全覆盖第一凹槽210。当第二绝缘胶层500的面积过大时，会使有效活性物质层230所占的比例减小，由此会降低锂离子电池的容量。在具体实现时，根据第一凹槽210的大小，第二绝缘胶层500的宽度可以在3mm-30mm范围内变化，第二绝缘胶层500的长度可以在3mm-60mm范围内变化。
第三绝缘胶层600的宽度为3mm-30mm，第三绝缘胶层600的长度为3mm-60mm。
第三绝缘胶层600的设置方式与第二绝缘胶层500相同，在此不再一一赘述。
本发明还提供一种电池，包括壳体(图中未标示)和位于壳体内的上述实施例提供的电芯结构。
其中，电芯结构的特征在上述实施例中进行了详细说明，此处不再一一赘述。
将由第一极片200a、隔膜100和第二极片200b卷绕而成的电芯结构放入壳体中进行封装。
具体的，首先制备第一极片200a。以NMP(N-甲基吡咯烷酮)为溶剂，加入正极活性物质、粘结剂、导电剂，搅拌之后涂布在0.01mm厚的铝箔上，经干燥、冷压、分切后，得到宽度为62mm的第一极片200a。通过激光清洗方式，在第一极片200a上加工出正极第一凹槽210a和正极第二凹槽240a，正极第一凹槽210a宽为8mm，长为25mm，深度为0.056mm，正极第二凹槽240a的宽度为8mm，长为25mm，深度为0.05mm；将厚度为0.08mm的正极极耳300a放入正极第一凹槽210a，用夹具压紧正极极耳300a，通过激光焊接实现第一极片200a与正极极耳300a的连接；焊接完成之后，在正极第一凹槽210a上覆盖第二绝缘胶层500，第二绝缘胶层500的长度为28mm，宽度为12mm，厚度为0.016mm；在正极第二凹槽240a上覆盖第三绝缘胶层600，第三绝缘胶层600的长度为30mm，宽为20mm，厚度为0.016mm；将第一绝缘胶层400贴设在第一极片200a上，第一绝缘胶层400的长度为24mm，宽度为9mm，厚度为0.016mm。
其次，制备第二极片200b。以去离子水为溶剂，加入负极活性物质、粘接剂、导电剂，搅拌之后涂布在0.005mm的铜箔上，经过干燥、辊压、分切后，得到宽度为62mm的第二极片200b；通过激光清洗的方式，在第二极片200b上加工出负极第一凹槽210b和负极第二凹槽240b，负极第一凹槽210b的宽度为8mm，长度为20mm，深度为0.05mm，负极第二凹槽240b宽度为9mm，长度为20mm，深度为0.04mm；将负极极耳300b放置在负极第一凹槽210b中，通过激光焊接实现第二极片200b与负极极耳300b的连接；焊接完成之后，在负极第一凹槽210b覆盖第二绝缘胶层500，第二绝缘胶层500的宽度为10mm，长度为22mm，厚度为0.016mm；在负极第二凹槽240b覆盖第三绝缘胶层600，第三绝缘胶层600宽度为10mm，长度为22mm，厚度为0.016mm。
然后，将第一极片200a、隔膜100和第二极片200b经过卷绕形成电芯结构。
最后，在电芯结构中注入电解液，经过二封、分选、陈化等工序得到锂离子电池。
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 (13)

1.一种电芯结构，其特征在于，包括第一极片、与所述第一极片的极性相反的第二极片和隔膜，所述隔膜位于所述第一极片和所述第二极片之间；
所述第一极片和所述第二极片均设置有第一凹槽以及位于所述第一凹槽内的极耳，所述极耳包括焊接部，所述第一凹槽内具有焊接区域，所述焊接部焊接在所述焊接区域内；
所述第一极片还包括第一绝缘胶层，所述第一绝缘胶层与所述第二极片上的所述极耳相对设置，所述第一绝缘胶层的面积大于或者等于所述焊接区域的面积，所述焊接区域在所述第一绝缘胶层上的投影位于所述第一绝缘胶层内。
2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片上与所述第一极片上的所述极耳背离的一面设置有活性物质层，所述第二极片上与所述第二极片上的所述极耳背离的一面设置有活性物质层。
3.根据权利要求2所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片上均设置有第二凹槽，所述第一极片的所述第一凹槽与所述第二极片的所述第二凹槽相对设置，所述第一极片的所述第二凹槽与所述第二极片所述第一凹槽相对设置。
4.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于，还包括至少两个第二绝缘胶层，所述第二绝缘胶层覆盖在所述第一凹槽上，且所述第二绝缘胶层与所述第一凹槽一一对应设置，所述第一凹槽在所述第二绝缘胶层上的投影位于所述第二绝缘胶层内。
5.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片的所述第一凹槽的宽度小于或者等于所述第二极片的所述第二凹槽的宽度；
和/或，所述第二极片的所述第一凹槽的宽度小于或者等于所述第一极片的所述第二凹槽的宽度。
6.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片的所述第一凹槽的长度小于或者等于所述第二极片的所述第二凹槽的长度；
和/或，所述第二极片的所述第一凹槽的长度小于或者等于所述第一极片的所述第二凹槽的长度。
7.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片的所述第一凹槽的深度大于或者等于所述第二极片的所述第二凹槽的深度；
和/或，所述第二极片的所述第一凹槽的深度大于或者等于所述第一极片的所述第二凹槽的深度。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电芯结构，其特征在于，所述第一凹槽的中心与所述第一极片或者所述第二极片的一端的距离为所述第一极片或所述第二极片的长度的1/3倍-2/3倍。
9.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片均具有相对的第一表面和第二表面，所述第一凹槽和所述第二凹槽均位于所述第一表面或所述第二表面。
10.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片具有相对的第一表面和第二表面，所述第一凹槽和所述第二凹槽中的一者位于所述第一表面，另一者位于所述第二表面。
11.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，还包括至少两个第三绝缘胶层，且所述第三绝缘胶层与所述第二凹槽一一对应设置，所述第三绝缘胶层覆盖在所述第二凹槽上，所述第二凹槽在所述第三绝缘胶层上的投影位于所述第三绝缘胶层内。
12.根据权利要求11所述的电芯结构，其特征在于，所述第三绝缘胶层的长度大于所述第一绝缘胶层的长度；
和/或，所述第三绝缘胶层的宽度大于所述第一绝缘胶层的宽度。
13.一种电池，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体内的权利要求1至12任一项所述的电芯结构。
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WO2023241164A1 (zh) * 2022-06-17 2023-12-21 珠海冠宇电池股份有限公司 一种极片及电池

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