CN115117416B - 电极组件及制备方法和设备、电池单体、电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种设有防护部的电极组件、一种制备该电极组件的方法和设备、一种包含该电极组件的电池单体、电池以及用电装置。本申请设计的电极组件包括有弯折设置的阻挡部，可用于阻挡弯折后的极耳插入电极组件的内部，防止由此造成内部短路从而引发电池安全问题，能够提高电池的安全性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电池领域，并且更具体地，涉及一种电极组件、制备电极组件的方法和设备、电池单体、电池以及用电装置。
背景技术
随着科学技术和工业产业的发展，电池技术被广泛地应用但各个领域，尤其是具有高功率需求的领域如电动汽车领域。由于电池事故的发生容易引发严重的安全事故，因此在电池技术的发展中，如何提高电池的安全性能是一个非常重要的问题。
在电池事故中，电池内部短路是一种较为严重的事故，如电池一段时间内都处于短路状态，容易引发电池着火甚至是爆炸，继而导致设备或者装置起火和爆炸。因此，研究提高电池的安全性能具有重大的意义和价值。
发明内容
本申请实施例提供一种电极组件、制备电极组件的方法和设备、电池单体、电池以及用电装置，能够提高电池的安全性能。
根据本申请的第一方面，提供了一种电极组件，包括极性相反的第一极片、第二极片和隔离件。其中，第一极片包括第一活性物质区和突出于第一活性物质区的多个第一非活性物质区；第二极片包括第二活性物质区和突出于第二活性物质区的第二非活性物质区；隔离件包括用于隔离第一活性物质区和第二活性物质区的隔离部，隔离部、第一活性物质区和第二活性物质区绕卷绕轴线卷绕形成主体部，主体部包括位于厚度中心面两侧的第一部分和第二部分，厚度中心面垂直于电极组件的厚度方向且经过卷绕轴线；多个第一非活性物质区或多个第二非活性物质区绕卷绕轴线卷绕形成极耳部，极耳部设置于第一部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于第一部分；隔离件还包括沿卷绕轴线的延伸方向突出于主体部的阻挡部，阻挡部设于第二部分，阻挡部相对于卷绕轴线的延伸方向弯折设置，能够阻挡极耳部插入第二部分，并且，能够阻碍其他的金属类异物从第二部分进入电极组件的内部，降低电池单体内部短路的概率，从而提高电池的安全性能。
在一些实施例中，阻挡部沿卷绕轴线的延伸方向的投影完全覆盖第二部分。能够进一步降低极耳弯折插入以及金属类异物进入的概率以提高电池的安全性能。
在一些实施例中，阻挡部包括沿卷绕轴线的延伸方向层叠设置的多层，多层阻挡层均同向弯折。阻挡部由多层的阻挡层构成，可以使得阻挡部的强度更高，阻挡效果更好。
在一些实施例中，多层阻挡层均朝向极耳部弯折设置，以在阻挡层弯折加工时降低对极耳部的结构影响。
在一些实施例中，多层阻挡层中的与厚度中心面距离最近的最内层阻挡层至少部分贴合于极耳部，可以使得多层阻挡层的阻挡效果更全面。
在一些实施例中，阻挡部包括第一阻挡层和第二阻挡层，第一阻挡层位于第二阻挡层的内侧，第二阻挡层弯折以附接于第一阻挡层，两层的阻挡层附接可以形成两层之间的封闭空间以达到阻挡效果。
在一些实施例中，沿卷绕轴线的延伸方向，阻挡部的长度小于或等于极耳部的长度，以避免阻挡部对极耳折叠造成影响。
本申请的第二方面提供一种电池单体，包括壳体和如本申请第一方面任一项提供的电极组件，电极组件设置于壳体内。
本申请的第三方面提供一种电池，包括多个如本申请第二方面提供的电池单体。
本申请的第四方面提供一种用电装置，包括如本申请第三方面提供的电池。
本申请的第五方面提供一种制备电极组件的方法，包括：
卷绕步骤：将第一极片、第二极片和隔离件进行卷绕得到主体部，其中，主体部包括位于厚度中心面两侧的第一部分和第二部分，第一极片或第二极片包括位于第一部分并卷绕轴线的延伸方向突出于第一部分的极耳部；隔离件包括位于第二部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于第二部分的阻挡部。
弯折步骤：对阻挡部进行弯折，使阻挡部相对于卷绕轴线的延伸方向弯折设置。
本申请的第六方面提供一种制备电极组件的设备，包括：
提供模块，用于提供第一极片、第二极片和隔离件；
卷绕模块，用于将所述第一极片、第二极片和所述隔离件进行卷绕得到主体部，其中，主体部包括位于厚度中心面两侧的第一部分和第二部分，第一极片或第二极片包括位于第一部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于第一部分的极耳部；隔离件包括位于第二部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于第二部分的阻挡部；
弯折模块，用于使阻挡部相对于卷绕轴线的延伸方向弯折设置。
在一些实施例中，弯折模块包括加热模块和加压模块，加热模块用于提供热量输入，加压模块用于提供压力输入。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为采用本申请电池的车辆的一些实施例的结构示意图；
图2为本申请一个电池的一些实施例的爆炸图；
图3为本申请电池单体的一些实施例的爆炸图；
图4为本申请电极组件的一些实施例的结构示意图；
图5为本申请电极组件的另一些实施例的结构示意图；
图6为图5中K处的局部放大图；
图7为本申请电极组件的制造方法的一些实施例的流程示意图；
图8为本申请电极组件的制造方法的另一些实施例的流程示意图；
图9为本申请电极组件的制备设备的一些实施例的示意性框图；
图10为本申请电极组件的制备设备的另一些实施例的示意性框图。
附图标记：
200-电池、201-箱体、201a-第一组件、201b-第二组件、202-电池单体；
300-控制器；
10-壳体；
20-端盖组件；
30-电极组件、31-主体部、32-极耳部、33-阻挡部、31a-第一部分、31b-第二部分、321-极耳、331-阻挡层、331a-最内层阻挡层、331b-第一阻挡层、331c-第二阻挡层；
A-第一极片、A1-第一活性物质区、A2-第一非活性物质区；
B-第二极片、B1-第二活性物质区、B2-第二非活性物质区；
C-隔离件、C1-隔离部；
O-卷绕轴线、Y-卷绕轴线的延伸方向、X-电极组件的厚度方向、S1-厚度中心面；
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请实施例描述的电极组件、电池单体以及包括多个电池单体的电池均适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。
目前，从市场形势的发展来看，锂电池的应用越加广泛。锂电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着锂电池应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断扩增。目前市场上主流的锂电池通常包括有壳体、置于壳体内部的电极组件和其他部件，常见的电池类型包括有卷绕式电池和叠片式电池。其中，卷绕式电池是先将分条后的极片固定在卷针上，随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔离膜卷绕形成电极组件，再将单个或多个电极组件配合其他的部件置于壳体内，以组成一个整体的电池单体。卷绕式电池拥有加工操作方便，可适用半自动以及全自动加工等多种加工模式的优点，因而具备极高的应用价值。
卷绕式电池的电极组件，通常都由正极极片、隔离膜和负极极片卷绕形成。在卷绕时，通常使隔离膜位于正极极片和负极极片之间，以将正负极极片相互隔开，防止因两极直接接触而出现内部短路。在电池的后续注液环节则需要使卷绕形成的电极组件完全浸润在电解液中，从而形成内部的电流回路。具体地，当电池进行充放电时，隔离膜将吸附电解液用于形成位于隔离膜上的离子移动的通道。以电池的充电过程为例，此时，阴极上的电子和阳极上带正电的离子需要先进入电解液，再通过隔离膜上的离子通道各自到达另一极并发生结合产生电能。
但是，申请人发现，现有的卷绕式电池经常发生电池内部短路引起的电池着火甚至是爆炸的事故，严重危及相关人员的人身安全。经过申请人对一些相关事故的电池结构拆解和原因分析，发现卷绕式电池的电极组件存在极耳弯折并插入电极组件内部的现象。这是因为随着对锂离子电池的的空间利用率不断提高，折极耳的空间等非活性物质的空间在电芯设计时被不断地压缩减小。在极耳厚度方向上，通常会通过挤压极耳或者折叠极耳的方法来压缩空间。但是，当多层极耳被挤压或折叠时，极耳的根部容易出现挤压变形和断裂，变形的部分极耳或断裂极耳产生的碎屑就有可能插入电极组件的内部，导致电池单体的正负极片通过倒插的极耳形成内部短路，从而引发电池安全事故。
进一步地，申请人还发现，在形成卷绕式的电池单体的诸多工艺环节中，也容易将其他的金属类异物引入电极组件内部，造成电池单体的内部短路。例如，在极耳模切中容易产生极耳碎屑、电极组件入壳时与壳体摩擦容易产生壳体碎屑以及顶盖焊接过程中容易出现焊渣脱落等，均可能将金属类异物引入电池壳体中。甚至，当内部机械件振动失效或发生撞击时也有可能直接在电池单体的壳体内部产生金属碎屑。当金属类异物存在于电池壳体内部时，其有可能随着电解液的流动进入电极组件的内部，或者当电池单体处于震动的环境中，也有可能将金属类异物带入电极组件的内部。当金属类异物被引入电极组件内部时，由于其本身硬度较高，并且电极组件受热膨胀时其内部会相互挤压碰撞。这样，进入电极组件内部的金属异物就容易在挤压碰撞中造成隔离膜的破损，间接造成电池的正负极片相互接触，形成电池内部短路，从而引发电池安全事故。
基于以上考虑，申请人设计了一种电极组件30，该电极组件30包括有多个相对于卷绕轴线的延伸方向Y弯折设置的阻挡部33。弯折的阻挡部33可以阻挡极耳321从电极组件30上未设极耳部分的端面插入电极组件30，以及，弯折的阻挡部33还可以降低金属类异物进入电极组件30的内部的概率，减少此类电池安全事故的发生，使电池的安全性能显著提高。
本申请实施例公开的一种电极组件30，该电极组件30包括了多个阻挡部33，可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。尤其在电动车辆或混合电动车辆等用电装置中，当用电装置处于运行状态时，电池本身会经常处于震动、抖动的状态，这种状态会提高极耳受挤压碰撞的概率，进而提高极耳插入电极组件30的内部的概率，并且，也会增大其他的金属类异物进入电极组件30的内部的概率，进一步提高电池安全事故发生的概率。因此，可以使用具备本申请公开的电极组件30结构的电池单体、电池组以及电池包组成该用电装置的电源系统，这样，可以有效减少此类电池安全事故的发生，使用电装置的安全性能显著提高。
以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆为例进行说明。
请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆的内部设置有电池200，电池200可以设置在车辆的底部或头部或尾部。电池200可以用于车辆的供电，例如，电池200可以作为车辆的操作电源。车辆还可以包括控制器300和马达400，控制器300用来控制电池200为马达400供电，例如，用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。在本申请一些实施例中，电池200不仅仅可以作为车辆的操作电源，还可以作为车辆的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。
请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池200的爆炸图，电池200包括箱体201和电池单体202，电池单体202容纳于箱体201内。其中，箱体201用于为电池单体202提供容纳空间，箱体201可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体201可以包括第一组件201a和第二组件201b，第一组件201a与第二组件201b相互盖合，第一组件201a和第二组件202b共同限定出用于容纳电池单体202的容纳空间。第二组件201b可以为一端开口的空心结构，第一组件201a可以为板状结构，第一组件201a盖合于第二组件201b的开口侧，以使第一组件201a与第二组件201b共同限定出容纳空间；第一组件201a和第二组件201b也可以是均为一侧开口的空心结构，第一组件201a的开口侧盖合于第二组件201b的开口侧。当然，第一组件201a和第二组件201b形成的箱体201可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池200中，电池单体202可以是多个，多个电池单体202之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体202中既有串联又有并联。多个电池单体202之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体202构成的整体容纳于箱体201内；当然，也可以是多个电池单体202先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体201内。
请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体202的爆炸图，电池单体202包括壳体10、端盖组件20和电极组件30。壳体10具有开口，以将电极组件30容纳于壳体10内。壳体10可以是多种形状和多种尺寸的，具体地，壳体10的形状可以根据电极组件30的具体形状和尺寸大小来确定。端盖组件20可以包括端盖、电极端子和其他的功能性部件，端盖用于盖合于开口，以将容纳于壳体10内的电极组件30与外界环境隔绝。电极端子安装于端盖，可以用于与电极组件电连接，以用于输出电池单体202的电能。在一些实施例中，端盖组件20还可以包括如用于在电池单体202的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构等功能性部件。壳体10和端盖组件20的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，端盖组件20还可以包括绝缘件，绝缘件位于端盖面向电极组件的一侧，绝缘件可以用于隔离电极组件30与端盖，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
在一些实施例中，电池单体202还可以包括集流构件，集流构件用于连接电极组件30和电极端子，以实现电极端子与电极组件30的电连接。集流构件位于绝缘件面向电极组件30的一侧，绝缘件也可起到隔离集流构件与端盖的作用。示例性的，集流构件为金属导体，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种电极组件30的结构示意图。该电极组件30包括极性相反的第一极片A、第二极片B和隔离件C。第一极片A包括第一活性物质区A1和突出于第一活性物质区A1的多个第一非活性物质区A2。第二极片B包括第二活性物质区B1和突出于第二活性物质区B1的第二非活性物质区B2。隔离件C包括用于隔离第一活性物质区A1和第二活性物质区B1的隔离部C1。隔离部C1、第一活性物质区A1和第二活性物质区B1绕卷绕轴线O卷绕形成主体部31,主体部31包括位于厚度中心面S1两侧的第一部分31a和第二部分31b，厚度中心面S1垂直于电极组件30的厚度方向X且经过卷绕轴线O。多个第一非活性物质区A2或多个第二非活性物质区B2绕卷绕轴线O卷绕形成极耳部32，极耳部32设于第一部分31a并沿卷绕轴线O的延伸方向Y突出于第一部分31a。隔离件C还包括沿卷绕轴线的延伸方向Y突出于主体部31的阻挡部33，阻挡部33设于第二部分31b，并且，阻挡部33相对于卷绕轴线的延伸方向Y弯折设置，以阻挡极耳部32插入第二部分31b。
电极组件30包括分别涂覆有正极活性物质和负极活性物质的第一极片A和第二极片B，以及，介于第一极片A和第二极片B之间仅允许锂离子在第一极片A和第二极片B之间移动同时防止第一极片A和第二极片B发生电短路的隔离件C。第一极片A、第二极片B和隔离件C沿着卷绕轴线O被卷绕为柱状的构造。此外，第一极片A和/或第二极片B在柱状的电极组件30垂直于卷绕轴线O的端部向外突出以形成正极和负极的极耳，用于与电极组件30以外的部件电连接。为了保证通过大电流而不发生熔断，可以使正极极耳的数量为多个且层叠在一起，以及，使负极极耳的数量为多个且层叠在一起。
电极组件30包括有极性相反的第一极片A和第二极片B，下述内容中以第一极片A为正极极片、第二极片B为负极极片举例说明，但是，并不排除第一极片A为负极极片、第二极片B为正极极片的情况。第一极片A包括有正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性物质层。相对应的，第二极片B包括有负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极活性物质层。在正极集流体和负极集流体相互面对的表面上可以分别涂覆有正极活性物质层和负极活性物质层以形成第一活性物质区A1和第二活性物质区B1。在正极集流体和负极集流体不为相互面对的表面上则可以不被正极活性物质层和负极活性物质层所覆盖以形成第一非活性物质区A2和第二非活性物质区B2。其中，正极集流体可以为铝箔或镍箔，负极集流体可以为铜箔或镍箔，当然，也可以采用本领域常用的其他正极集流体及负极集流体。正极活性物质层可以选自由钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、钛酸锂及其组合所组成的群组。负极活性物质层可以选自由碳材料、金属化合物、氧化物、硫化物、锂的氮化物、锂金属、与锂一起形成合金的金属元素和半金属元素、聚合材料及其组合所组成的群组。
电极组件30包括有隔离件C，隔离件C包括用于隔离第一活性物质区A1和第二活性物质区B1的隔离部C1，隔离部C1可以用于阻止第一极片A和第二极片B发生直接的电子接触，同时，使离子能够自由通过。隔离件C可以选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和芳纶中的至少一种材料制成。同时，隔离件C的表层还可以包括多孔结构层等其他功能性的材料层，其中，多孔结构层可以提升本申请中隔离件C的耐热性能、抗氧化性能和电解液浸润性能。
电极组件30包括有主体部31，主体部31为隔离部C1、第一活性物质区A1和第二活性物质区B1相互层叠后绕卷绕轴线O卷绕形成。可选地，主体部31可以为各种不同的尺寸和卷绕层数，具体可以依据不同型号所需的电芯容量和电芯大小设计。不限地，沿卷绕轴线的延伸方向Y，隔离部C1完全覆盖第一活性物质区A1和第二活性物质区B1以达到使第一活性物质区A1和第二活性物质区B1电隔离的目的。此外，主体部31的厚度为第一极片A、第二极片B和隔离件C的厚度卷绕叠加而成，基于此，主体部31的厚度以及垂直卷绕轴线O的截面大小会随着卷绕层数的增大而增大。其中，主体部31还包括位于厚度中心面S1两侧的第一部分31a和第二部分31b。厚度中心面S1垂直于电极组件30的厚度方向X，并且，厚度中心面S1经过卷绕轴线O。
电极组件30还包括极耳部32，极耳部32为多个第一非活性物质区A2和多个第二非活性物质区B2绕卷绕轴线O卷绕形成。极耳部32设于第一部分31a并沿卷绕轴线的延伸方向Y突出于第一部分31a。由于绕卷绕轴线O卷绕的每层第一活性物质区A1或第二活性物质区B1都需要具备至少一个的极耳321，用于形成与电极组件1以外的部件电连接的极耳部32。极耳部32的长度和宽度不限，具体依据不同型号的过流需求确定。可以使卷绕后的电极组件30的所有极耳321全部位于厚度中心面S1的一侧，即第一部分31a，这样，既可以满足电连接的需求，也便于对极耳321进行收拢，以节省极耳在厚度方向上的一部分空间。
隔离件C还包括沿卷绕轴线的延伸方向Y突出于主体部31的阻挡部33，使阻挡部33设置于第二部分31b，具体地，可以由卷绕后每层的部分隔离部C1沿卷绕轴线的延伸方向Y延伸形成，也可以由卷绕后其中几层的部分隔离部C1沿卷绕轴线的延伸方向Y延伸形成。使阻挡部33相对于卷绕轴线地延伸方向Y弯折设置，这样，弯折的阻挡部33可以覆盖遮挡第二部分31b，使得设置于第一部分31a上的极耳部32在受挤压碰撞时也不会弯折插入第一部分31a。不限地，阻挡部33的最大宽度可以与第二部分31b沿与厚度中心面S1平行方向的最大宽度相同，这样，阻挡部33在弯折时就可以具备较大的覆盖面积，能够更有效地阻挡极耳321插入和金属类异物进入电极组件30的内部。
本申请实施例公开了一种电极组件30。该电极组件30的主体部31上的第二部分31b设有阻挡部33，阻挡部33能够阻挡极耳321插入主体部31以及金属类的异物进入电极组件30的内部造成内部短路。具体地，设置于主体部31上的阻挡部33为弯折设置，使得弯折后的阻挡部33在卷绕轴线的延伸方向Y上具备较大的覆盖面积，弯折后的阻挡部33能够在其覆盖范围内阻挡极耳部32弯折插入和金属类的异物进入。这样，能够降低内部短路的概率，使电池200具备更高的安全性能。
请参照图5，图5为本申请另一些实施例提供的电极组件30的结构示意图，可选地，使阻挡部33沿卷绕轴线的延伸方向Y的投影完全覆盖第二部分31b。阻挡部33沿卷绕轴线的延伸方向Y的投影面的大小与阻挡部33的长度、弯折情况以及沿平行于宽度中心面S1方向的宽度大小等几项参数相关，可以通过调整几项参数的大小以改变阻挡部33沿卷绕轴线的延伸方向Y的投影面的大小，以适应不同的电极组件30的阻挡需求。
根据本申请的一些实施例，可选地，阻挡部33包括沿卷绕轴线的延伸方向Y层叠设置的多层阻挡层331，并且，多层的阻挡层331均同向弯折。具体地，可以由主体部31中第二部分31b的每一层隔离部C1沿卷绕轴线O延伸，并且，使其延伸的部分突出于第一部分31a的隔离部C1的垂直于卷绕轴线O的边缘以形成阻挡层331。不限地，阻挡层331的层数可以等于第二部分31b中层叠的隔离部C1的层数，也可以小于第二部分31b中层叠的隔离部C1的层数。
根据本申请的一些实施例，可选地，使多层阻挡层331均朝向极耳部32弯折设置。这样，在对阻挡层331进行弯折加工时，可以由电极组件30的外部从一个方向给阻挡层331热压或仅加压以弯折多层的阻挡层331，加工方便。同时，在加工时还能够避免使极耳部32受到多方向的挤压和碰撞，避免对极耳部32造成损坏。不限地，也可以使多层的阻挡层331均朝向远离极耳部32的方向弯折；或者，使其中部分的阻挡层朝向极耳弯折，其余部分的阻挡层则朝向远离极耳的方向弯折；又或者，仅使其中一部分的阻挡层为弯折设置。
根据本申请的一些实施例，可选地，使多层阻挡层331中的与厚度中心面S1距离最近的最内层阻挡层331a至少部分贴合于所述极耳部32。由于在与厚度中心面S1距离最近的第一活性物质区A1或第二活性物质区B1以及隔离部C1之间存在有层间的缝隙，靠近缝隙处的极耳321在弯折角度较大的情况下也有可能通过缝隙插入到电极组件30的内部。因此，在不影响极耳部32根部走势的情况下，可以使对应于上述隔离部C1延伸形成的阻挡层331弯折后至少部分贴合极耳部32，这样，可以使阻挡部33弯折时可以覆盖此处的缝隙，使得阻挡部33的阻挡范围更大、效果更佳。
请参照图6，图6为图5中K处的局部放大图。可选地，使阻挡部33包括第一阻挡层331b和第二阻挡层331c，其中，第一阻挡层331b位于第二阻挡层331c的内侧，可以使第二阻挡层331c弯折以附接于第一阻挡层331b。当阻挡部33包括至少两层的阻挡层331，可以使外侧的阻挡层弯折并与内侧的阻挡层附接，这样，可以在附接的两层阻挡层331之间形成封闭的空间，在阻挡极耳插入的同时，也能具备更好的遮挡异物进入的效果。不限地，也可以使阻挡部33仅为单层的阻挡层331形成，同时，可以由卷绕的最外层隔离部沿卷绕轴线O延伸形成单层的阻挡层331并弯折覆盖第二部分31b，这样，也可以具备阻挡效果，提高电池200的安全性能。
根据本申请的实施例，可选地，沿卷绕轴线的延伸方向，阻挡部33的长度小于或等于极耳部32的长度。这样，可以使阻挡部33弯折后占用较少的空间，将较多的空间用于折叠极耳321。并且，当使弯折后的阻挡部33的端部贴合于极耳部32时，会使极耳部32的厚度增加，对应地，会使极耳部32的硬度增加，影响极耳321折叠的效果，使阻挡部33的长度小于极耳部32的长度，可以使阻挡部33与极耳部32贴合的范围较小，减小对极耳321折叠的影响。
请参照图7，图7为本申请一些实施例提供的电极组件30的制备方法的流程示意图，该方法包括：
S100：将第一极片A、第二极片B和隔离件C进行层叠和卷绕得到主体部31；
S200：对阻挡部33进行弯折，使阻挡部33相对于卷绕轴线的延伸方向Y弯折设置。
其中，主体部31包括位于厚度中心面S1两侧的第一部分31a和第二部分31b，第一极片A或第二极片B包括位于第一部分31a并卷绕轴线的延伸方向Y突出于第一部分31a的极耳部32；隔离件C包括位于第二部分31b并沿卷绕轴线的延伸方向Y突出于第二部分31b的阻挡部33。
请参照图8，图8为本申请一些实施例提供的电极组件30的另一种制备方法的流程示意图，不限地，可以使步骤S200包括：
S201：对阻挡部33进行加热，以使阻挡部33易弯折；
S202：对阻挡部33进行加压，使阻挡部33相对于卷绕轴线的延伸方向Y弯折。
在上述方法中，并不限制步骤S201、步骤S202先后顺序，比如，可以先执行步S201，再执行步骤S202。此外，步骤S202也可以在步骤S201之前进行。
通过上述方法制造的电极组件30的相关结构，可参见上述各实施例提供的电极组件30。
请参照图9，图9为本申请的一些实施例提供的电极组件30的制备设备S300的示意性框图，制备设备S300包括提供模块S301、卷绕模块S302和弯折模块S303。
提供模块S301用于提供第一极片A、第二极片B和隔离件C；卷绕模块S302用于将第一极片A、第二极片B和隔离件C进行卷绕得到主体部31；弯折模块S303用于使阻挡部33相对于卷绕轴线的延伸方向Y弯折设置。
其中，主体部31包括位于厚度中心面S1两侧的第一部分31a和第二部分31b，第一极片A或第二极片B包括位于第一部分31a并沿卷绕轴线的延伸方向Y突出于第一部分31a的极耳部32；隔离件C包括位于第二部分31b并沿卷绕轴线的延伸方向Y突出于第二部分31b的阻挡部33。
请参照图10，图10为本申请的另一些实施例提供的电极组件30的制备设备的示意性框图，其中，弯折模块S303可以包括有加热模块S303a和加压模块S303b，加热模块S303a用于提供热量输入，加压模块S303b用于提供压力输入。
通过上述制备设备制造的电极组件30的相关结构，可参见上述实施例提供的电极组件30。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种电极组件，其特征在于，包括：
极性相反的第一极片和第二极片，所述第一极片包括第一活性物质区和突出于所述第一活性物质区的多个第一非活性物质区，所述第二极片包括第二活性物质区和突出于所述第二活性物质区的多个第二非活性物质区；
隔离件，所述隔离件包括用于隔离所述第一活性物质区和所述第二活性物质区的隔离部，所述隔离部、所述第一活性物质区和所述第二活性物质区绕卷绕轴线卷绕形成主体部，所述主体部包括位于厚度中心面两侧的第一部分和第二部分，所述厚度中心面垂直于所述电极组件的厚度方向且经过所述卷绕轴线，所述多个第一非活性物质区或所述多个第二非活性物质区绕卷绕轴线卷绕形成极耳部，所述极耳部设于所述第一部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于所述第一部分；
其中，所述隔离件还包括沿卷绕轴线的延伸方向突出于所述主体部的阻挡部，所述阻挡部设于所述第二部分，所述阻挡部相对于所述卷绕轴线的延伸方向弯折设置，以阻挡所述极耳部插入所述第二部分。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述阻挡部沿卷绕轴线的延伸方向的投影完全覆盖所述第二部分。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述阻挡部包括沿所述卷绕轴线的延伸方向层叠设置的多层阻挡层，所述多层阻挡层均同向弯折。
4.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，所述多层阻挡层均朝向所述极耳部弯折设置。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述多层阻挡层中的与厚度中心面距离最近的最内层阻挡层至少部分贴合于所述极耳部。
6.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，所述阻挡部包括第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层位于所述第二阻挡层的内侧，所述第二阻挡层弯折以附接于所述第一阻挡层。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电极组件，其特征在于，沿卷绕轴线的延伸方向，所述阻挡部的长度小于或等于所述极耳部的长度。
8.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体；和
如权利要求1-7中任一项所述的电极组件，所述电极组件设置于所述壳体内。
9.一种电池，其特征在于，包括：多个如权利要求8所述的电池单体。
10.一种用电装置，其特征在于，包括：如权利要求9所述的电池，所述电池用于为所述装置提供电能。
11.一种制备电极组件的方法，其特征在于，包括：
卷绕步骤：将第一极片、第二极片和隔离件进行卷绕得到主体部，其中，所述主体部包括位于厚度中心面两侧的第一部分和第二部分，所述第一极片或所述第二极片包括位于第一部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于所述第一部分的极耳部；所述隔离件包括位于所述第二部分并沿所述卷绕轴线的延伸方向突出于所述第二部分的阻挡部；
弯折步骤：对所述阻挡部进行弯折，使所述阻挡部相对于所述卷绕轴线的延伸方向弯折设置。
12.根据权利要求11所述的制备电极组件的方法，其特征在于，所述弯折步骤还包括：
加热步骤：对所述阻挡部进行加热，以使所述阻挡部易弯折；以及
加压步骤：对所述阻挡部进行加压，使所述阻挡部相对于所述卷绕轴线的延伸方向弯折。
13.一种制备电极组件的设备，其特征在于，包括：
提供模块，用于提供第一极片、第二极片和隔离件；
卷绕模块，用于将所述第一极片、第二极片和所述隔离件进行卷绕得到主体部，其中，所述主体部包括位于厚度中心面两侧的第一部分和第二部分，所述第一极片或所述第二极片包括位于第一部分并沿卷绕轴线的延伸方向突出于所述第一部分的极耳部；所述隔离件包括位于所述第二部分并沿所述卷绕轴线的延伸方向突出于所述第二部分的阻挡部；
弯折模块，用于使阻挡部相对于所述卷绕轴线的延伸方向弯折设置。
14.根据权利要求13所述的制备电极组件的设备，其特征在于，所述弯折模块包括加热模块和加压模块，所述加热模块用于提供热量输入，所述加压模块用于提供压力输入。
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| CN202110310578.7A CN115117416B (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 电极组件及制备方法和设备、电池单体、电池和用电装置 |
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