CN115732628A - 电极组件、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

电极组件、电池单体、电池及用电设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电设备，属于电池制造技术领域。电极组件，包括：第一极片，包括多个折弯段和多个层叠设置的层叠段，每个折弯段用于连接相邻两个层叠段，第一极片具有第一断缝，第一断缝沿第一极片的宽度方向延伸以将第一极片断开；多个第二极片，第二极片与第一极片极性相反，沿多个层叠段的层叠方向上，每个第二极片设置于相邻两个层叠段之间。该电极组件，制造成本低。

Description

电极组件、电池单体、电池及用电设备
技术领域
本申请涉及电池制造技术领域，具体而言，涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电设备。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
电池制造过程中，制造成本较高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电极组件、电池单体、电池及用电设备。该电极组件，制造成本低。
本申请是通过下述技术方案实现的：
第一方面，本申请提供了一种电极组件，包括：第一极片，包括多个折弯段和多个层叠设置的层叠段，每个所述折弯段用于连接相邻两个所述层叠段，所述第一极片具有第一断缝，所述第一断缝沿所述第一极片的宽度方向延伸以将所述第一极片断开；多个第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反，沿多个所述层叠段的层叠方向上，每个所述第二极片设置于相邻两个所述层叠段之间。
现有技术中，叠片式电极组件的第一极片通常为连续的带状结构，叠片过程中，在完成一部分层叠结构但未达到叠片式电极组件需要的层数后第一极片断开，则导致电极组件已完成层叠的部分报废。根据本申请实施例的电极组件，将具有第一断缝的第一极片折叠，以使得多个层叠段及多个第二极片配合满足电极组件的层数要求，合理利用断开的第一极片，减少材料浪费，降低制造成本。
根据本申请的一些实施例，所述第一断缝设置于所述折弯段。
在上述方案中，在锂离子电池中，第一断缝位于折弯段，层叠段与相邻的第二极片具有较大的对应区域，保证较多的嵌锂空间，降低析锂现象发生。
根据本申请的一些实施例，所述第一断缝设置于所述折弯段的中心处。
在上述方案中，第一断缝位于折弯段的中心处，使得第一断缝两侧的部分折弯段对称，以便于实现第一极片的位于第一断缝两侧的部分对应。
根据本申请的一些实施例，所述第一极片展开后，所述第一断缝的宽度为0.1-2mm。
在上述方案中，第一断缝的宽度范围，便于实现第一极片的位于第一断缝两侧的部分对应，保证层叠段的平整度，避免这两部分第一极片干涉。
根据本申请的一些实施例，相邻两个所述层叠段的沿所述折弯段的折弯方向的端部在所述第一断缝处露出。
在上述方案中，相邻两个层叠段的同一侧的端部在第一断缝处露出，也即，该相邻两个层叠段没有连接折弯段，便于实现多个层叠段的层叠对齐。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括：两个隔膜，分别附接于所述第一极片的厚度方向的两侧，用于隔离所述第一极片和所述第二极片；其中，所述隔膜为连续的带状结构，所述第一极片的位于所述第一断缝两侧的部分通过所述隔膜连接。
在上述方案中，两个隔膜分别附接在第一极片的厚度方向的两侧，能够对第一极片起到束缚作用，能够将第一断缝断开的两部分极片连接，降低断开的第一极片错位的概率。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括：两个隔膜，分别附接于所述第一极片的厚度方向的两侧，用于隔离所述第一极片和所述第二极片；其中，所述隔膜设置有第二断缝，所述第二断缝沿所述隔膜的宽度方向延伸以将所述隔膜断开，所述第二断缝与所述第一断缝位置对应。
在上述方案中，第二断缝与第一断缝对应，隔膜位于第二断缝两侧的部分为相互独立的两个部分，便于实现弯折后层数不够的部分电极组件的组合，以使组合后形成的电极组件满足使用需求，合理利用材料。
根据本申请的一些实施例，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片。
在上述方案中，在锂离子电池中，由于正极片位于负极片的相邻两个层叠段之间负极片，并且层叠段的端部连接折弯段，使得负极片的长度大于正极片的长度，以便于提供较多的嵌锂空间，降低析锂现象的发生。
根据本申请的一些实施例，在多个所述层叠段的层叠方向上，每个所述层叠段的投影完全覆盖每个所述第二极片的投影，且所述层叠段的投影的面积大于所述第二极片的投影的面积。
在上述方案中，在锂离子电池中，层叠段的面积大于第二极片的面积，在第一极片为负极片、第二极片为正极片的实施例中，层叠段具有较多的嵌锂空间，能够有效降低析锂现象的发生。
第二方面，本申请还提供了一种电池单体，其包括上述实施例中的电极组件。
第三方面，本申请还提供了一种电池，其包括上述实施例中的电池单体。
第四方面，本申请还提供了一种用电设备，其包括上述实施例中的电池单体，电池单体用于提供电能。
第五方面，本申请还提供了一种电极组件的制造方法，其包括：提供第一极片，所述第一极片具有第一断缝，所述第一断缝沿所述第一极片的宽度方向延伸以将所述第一极片断开；提供多个第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反；将所述第一极片折弯，使所述第一极片形成多个折弯段和多个层叠段，每个所述折弯段连接相邻两个所述层叠段，使每个所述第二极片设置于沿多个所述层叠段的层叠方向上相邻两个所述层叠段之间。
根据本申请实施例的电极组件的制造方法，将具有第一断缝的第一极片折弯形成层叠结构，满足电极组件的层数需求，合理利用断开的第一极片，减少材料浪费，降低制造成本。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件的制造方法还包括：提供两个隔膜，所述隔膜为连续的带状结构；其中，在将所述第一极片折弯前，将两个隔膜分别附接于所述第一极片的厚度方向的两侧，将多个所述第二极片附接于所述隔膜的背离所述第一极片的一侧。
在上述方案中，通过两个隔膜分别附接于第一极片的厚度方向的两侧，将第一极片的相互独立的部分连接于一体，降低第一极片折弯时错位的概率。
根据本申请的一些实施例，在所述将多个所述第二极片附接于所述隔膜的背离所述第一极片的一侧的步骤中，将多个所述第二极片对称附接于所述第一极片的两侧。
在上述方案中，将多个第二极片对称附接于第一极片的两侧，便于进行第二极片的叠片操作，提升叠片效率。
第六方面，本申请还提供了一种电极组件的制造设备，其包括：提供模块，用于提供第一极片、提供多个第二极片，所述第一极片具有第一断缝，所述第一断缝沿所述第一极片的宽度方向延伸以将所述第一极片断开，所述第二极片与所述第一极片极性相反；组装模块，用于将所述第一极片折弯，使所述第一极片形成多个折弯段和多个层叠设置的层叠段，每个所述折弯段用于连接相邻两个所述层叠段，使每个所述第二极片设置于沿多个所述层叠段的层叠方向上相邻两个所述层叠段之间。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例提供的电池的分解图；
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的分解结构示意图；
图4为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图5为本申请一些实施例提供的第一断缝的示意图；
图6为本申请一些实施例提供的电极组件的局部视图；
图7为本申请另一些实施例提供的电极组件的局部视图；
图8为本申请再一些实施例提供的电极组件的局部示意图；
图9为本申请另一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图10为本申请一些实施例提供的第一极片的折弯前的俯视图；
图11为本申请一些实施例提供的第一极片折弯前的引导部的示意图；
图12为本申请一些实施例提供的引导部的结构示意图；
图13为本申请另一些实施例提供的引导部的结构示意图；
图14为本申请一些实施例提供的凹槽的结构示意图；
图15为本申请另一些实施例提供的凹槽的结构示意图；
图16为图15的A处放大图；
图17为本申请另一些实施例提供的第一极片的折弯前的俯视图；
图18为本申请一些实施例提供的电极组件的制造方法的示意性流程图；
图19为本申请一些实施例提供的第一极片折弯前的结构示意图；
图20为图19的B处放大图；
图21为本申请一些实施例提供的第二极片与第一极片的装配示意图；
图22示出了本申请一些实施例提供的电极组件的制造设备的示意性框图。
图标：100-电池；10-箱体；101-第一部分；102-第二部分；1-电池单体；11-端盖；12-壳体；13-电极组件；131-第一极片；1311-折弯段；1311a-第一子折弯段；1311b-第二子折弯段；1312-层叠段；1313-第一断缝；1314-标记孔；1315-涂层；132-第二极片；133-隔膜；1331-第二断缝；134-引导部；1341-凹槽；14-电极端子；15-预折痕刀；200-控制器；300-马达；500-电极组件的制造设备；501-提供模块；502-组装模块；1000-车辆。
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，本申请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；本申请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，不是旨在于限定本申请；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。
在本申请中提及“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，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
本申请中术语“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，本申请中字符“/”，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)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请中，所提及的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提及的电池可以包括电池模块或电池包等。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。
电池制造过程中，制造成本较高主要是材料的浪费。发明人发现，叠片式电极组件的叠片过程容易浪费材料。原因在于，相关技术中，叠片式电极组件通常为第一极片连续平铺在双层隔膜中间，折弯第一极片以使第一极片具有多个折弯段和多个层叠段，第二极片位于相邻的两个层叠段之间；叠片式电极组件的第一极片为连续的带状结构，叠片过程中，在完成一部分层叠结构但未达到叠片式电极组件需要的层数后第一极片断开，则导致已完成层叠的部分电极组件报废，浪费材料，提高了制造成本。
鉴于此，为了解决制造成本较高的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电极组件，该电极组件包括第一极片及多个第二极片。第一极片包括多个折弯段和多个层叠设置的层叠段，每个折弯段用于连接相邻两个层叠段，第一极片具有第一断缝，第一断缝沿第一极片的宽度方向延伸以将第一极片断开；第二极片与第一极片极性相反，沿多个层叠段的层叠方向上，每个第二极片设置于相邻两个层叠段之间。
在这样的电极组件中，将具有第一断缝的第一极片折叠形成层叠结构，该层叠结构具有多个折弯段和多个层叠段，多个层叠段与多个第二极片配合，第二极片位于相邻两个层叠段之间，以满足电极组件的层数要求，合理利用断开的第一极片，减小材料浪费，降低制造成本。
本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化，补充电解液消耗，提升电池性能的稳定性和电池寿命。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以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，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
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1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源，用于车辆1000的电路系统，例如用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。
车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000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100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000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100的分解图。电池100包括箱体10和电池单体1，电池单体1容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体1提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分101和第二部分102，第一部分101与第二部分102相互盖合，第一部分101和第二部分102共同限定出用于容纳电池单体1的容纳空间。第二部分102可以为一端开口的空心结构，第一部分101可以为板状结构，第一部分101盖合于第二部分102的开口侧，以使第一部分101与第二部分102共同限定出容纳空间；第一部分101和第二部分102也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分101的开口侧盖合于第二部分102的开口侧。当然，第一部分101和第二部分102形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池100中，电池单体1可以是多个，多个电池单体1之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体1中既有串联又有并联。多个电池单体1之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体1构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体1先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池100模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体1之间的电连接。
其中，每个电池单体1可以为二次电池或一次电池。电池单体1可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例以电池单体1呈长方体为例介绍。
请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体1的分解结构示意图。电池单体1是指组成电池100的最小单元。如图3，电池单体1包括有端盖11、壳体12、电极组件13以及其他的功能性部件。
端盖11是指盖合于壳体12的开口处以将电池单体1的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖11的形状可以与壳体12的形状相适应以配合壳体12。端盖11上可以设置有如电极端子14等的功能性部件。电极端子14可以用于与电极组件13电连接，以用于输出或输入电池单体1的电能。在一些实施例中，端盖11上还可以设置有用于在电池单体1的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。在一些实施例中，在端盖11的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体12内的电连接部件与端盖11，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体12是用于配合端盖11以形成电池单体1的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件13、电解液以及其他部件。
电极组件13是电池单体1中发生电化学反应的部件。电极组件13主要由正极片和负极片层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电极组件13的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池100的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子14以形成电流回路。
根据本申请的一些实施例，参见图4和图5，图4为本申请一些实施例提供的电极组件13的结构示意图，图5为本申请一些实施例提供的第一断缝1313的示意图。本申请提供了一种电极组件13，如图4和图5所示，电极组件13包括第一极片131以及多个第二极片132。第一极片131包括多个折弯段1311和多个层叠设置的层叠段1312，每个折弯段1311用于连接相邻两个层叠段1312，第一极片131具有第一断缝1313，第一断缝1313沿第一极片131的宽度方向Z延伸以将第一极片131断开。第二极片132与第一极片131极性相反，沿多个层叠段1312的层叠方向上，每个第二极片132设置于相邻两个层叠段1312之间。
如图4所示，多个层叠段1312沿X方向层叠设置，X方向可以为层叠段1312的厚度方向，也可以为第二极片132的厚度方向。连接同一层叠段1312的两个折弯段1311沿Y方向相对设置。图5中，Z所示方向为第一极片131的宽度方向。多个折弯段1311和多个层叠段1312由第一极片131折叠而成。折弯段1311为第一极片131折弯形成的层叠结构的拐角处；层叠段1312为层叠结构的平直区域。
现有技术中，叠片式电极组件的第一极片131通常为连续的带状结构，叠片过程中，在完成一部分层叠结构但未达到叠片式电极组件需要的层数后第一极片131断开，则导致电极组件13已完成层叠的部分报废。根据本申请实施例的电极组件13，将具有第一断缝1313的第一极片131折叠形成层叠结构，该层叠结构具有多个折弯段1311和多个层叠段1312，多个层叠段1312与多个第二极片132配合，第二极片132位于相邻两个层叠段1312之间，以满足电极组件13的层数要求，合理利用断开的第一极片131，减少材料浪费，降低制造成本。
需要指出的是，为了便于描述，本申请实施例提及的电极组件13的层数是指第二极片132的个数，每个第二极片132构成电极组件13的一层。层叠段1312的数量比第二极片132的数量多1，也即电极组件13的沿多个层叠1312的层叠方向的两个外侧均为层叠段1312，以使第二极片132位于相邻两个层叠段1312之间。
请参见图6和图7，图6为本申请一些实施例提供的电极组件13的局部视图；图7为本申请另一些实施例提供的电极组件13的局部视图。根据本申请的一些实施例，如图6和图7所示，第一断缝1313设置于折弯段1311。
第一断缝1313位于折弯段1311，既可以位于折弯段1311与层叠段1312的连接处，如图6所示，即，第一断缝1313将层叠段1312和折弯段1311断开，也可以位于折弯段1311的其他区域，如图7所示，即，第一断缝1313将折弯段1311分成第一子折弯段1311a和第二子折弯段1311b。在第一断缝1313位于折弯段1311与层叠段1312的连接处的实施例中，与第一断缝1313相邻的层叠段1312的端部暴露于第一断缝1313。在第一断缝1313位于折弯段1311的其他区域的实施例中，第一断缝1313将折弯段1311断开，以使折弯段1311分成第一子折弯段1311a和第二子折弯段1311b。
需要指出的是，层叠段1312的端部是指层叠段1312的用于连接折弯段1311的端部，也即，图中，层叠段1312沿Y方向的端部；层叠段1312的端部暴露于第一断缝1313，是指，第一断缝1313断开层叠段1312和折弯段1311的连接，层叠段1312的用于连接折弯段1311的端部在第一断缝1313露出。
第一断缝1313位于折弯段1311，沿X方向，不会影响层叠段1312与第二极片132的对应区域面积，使得层叠段1312与相邻的第二极片132具有较大的对应区域，在锂离子电池、且第一极片131为负极片、第二极片132为正极片的实施例中，保证较多的嵌锂空间，降低析锂现象发生。
根据本申请的一些实施例，如图7所示，第一断缝1313设置于折弯段1311的中心处。
第一断缝1313位于折弯段1311的中心处，使得第一断缝1313两侧的部分折弯段1311对称，也即，第一断缝1313将折弯段1311分成第一子折弯段1311a和第二子折弯段1311b，沿折弯段1311的折弯方向，第一子折弯段1311a的尺寸和第二子折弯段1311b的尺寸相同，便于实现第一子折弯段1311a和第二子折弯段1311b的对应，便于实现第一极片131的位于第一断缝1313两侧的部分对应。
根据本申请的一些实施例，第一极片131展开后，第一断缝1313的宽度为0.1-2mm。
第一断缝1313的宽度是指第一断缝1313沿Y方向的尺寸。
第一断缝1313的宽度范围，便于实现第一极片131的位于第一断缝1313两侧的部分配合，避免第一断缝1313两侧的部分第一极片131干涉错位。第一断缝1313的宽度不宜过小，过小则容易导致第一断缝1313两侧的部分第一极片131干涉；第一断缝1313的宽度也不宜过大，过大则容易减小第一极片131的尺寸，在锂离子电池中，第一极片131的尺寸减小则会影响嵌锂空间。
请参见图8，图8为本申请又一些实施例提供的电极组件13的局部示意图。根据本申请的一些实施例，如图8所示，相邻两个层叠段1312的沿折弯段1311的折弯方向的端部在第一断缝1313处露出。
如图8所示，相邻两个层叠段1312的沿折弯段1311的折弯方向的端部是指相邻两个层叠段1312用于与同一折弯段1311连接的端部，也即，图中，层叠段1312沿Y方向的端部。相邻两个层叠段1312的沿折弯段1311的折弯方向的端部在第一断缝1313处露出，可以为，第一断缝1313位于相邻两个层叠段1312之间，并且沿多个层叠段1312的层叠方向，第一断缝1313与折弯段1311重叠，也即，第一断缝1313占据了原本用于连接该相邻两个层叠段1312的折弯段1311所需的空间，使得相邻两个层叠段1312的端部在第一断缝1313处露出。
换句话说，该相邻两个层叠段1312没有通过同一折弯段1311连接，相邻两个层叠段1312沿Y方向同一端的端部在第一断缝1313处露出，便于实现多个层叠段1312的层叠对齐。
根据本申请的一些实施例，如图6-图8所示，电极组件13还包括两个隔膜133。两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，用于隔离第一极片131和第二极片132。其中，隔膜133为连续的带状结构，第一极片131的位于第一断缝1313两侧的部分通过隔膜133连接。
需要指出的是，隔膜133附接于第一极片131，是指隔膜133通过热覆合、等离子吸附、静电吸附、粘胶等多种方式与第一极片131贴合。第二极片132也可以通过热覆合、等离子吸附、静电吸附、粘胶等多种方式与第一极片131贴合。
两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，是指第一极片131位于两个隔膜133之间，并且被两个隔膜133夹持，以便于隔离第一极片131和第二极片132。隔膜133为连续的带状结构，通过两个隔膜133附接于第一极片131，以将第一极片131被第一断缝1313断开的部分连接在一起，避免断开的部分松动。同时，两个隔膜133分别附接在第一极片131的厚度方向的两侧，能够对第一极片131起到束缚作用，能够将第一断缝1313断开的两部分极片连接，降低断开的第一极片131错位的概率。
请参见图9，图9为本申请另一些实施例提供的电极组件13的结构示意图。根据本申请的一些实施例，如图9所示，电极组件13还包括两个隔膜133，两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，用于隔离第一极片131和第二极片132。其中，隔膜133设置有第二断缝1331，第二断缝1331沿隔膜133的宽度方向延伸以将隔膜133断开，第二断缝1331与第一断缝1313位置对应。需要指出的是，隔膜133的宽度方向与第一极片131的宽度方向Z(参见图5)平行。
如图9所示，两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，以便于隔离第一极片131和第二极片132，避免短路。隔膜133的第二断缝1331设置，使得电极组件13在第一断缝1313和第二断缝1331处断开形成两个部分，两个部分的电极组件13形成两个独立的层叠结构，合理利用不同层数的部分电极组件13的组合，以满足电极组件13的层数需求，节省材料，避免未达要求的层数的部分电极组件13浪费。
根据本申请的一些实施例，第一极片131为负极片，第二极片132为正极片。
在锂离子电池中，由于嵌锂空间不足，容易发生析锂现象。本方案中，由于第二极片132位于第一极片131的相邻两个层叠段1312之间负极片，并且层叠段1312的端部连接折弯段1311，使得第一极片131的长度大于第二极片132的长度，以便于提供较多的嵌锂空间，降低析锂现象的发生。
根据本申请的一些实施例，如图4-图9所示，在多个层叠段1312的层叠方向上，每个层叠段1312的投影完全覆盖每个第二极片132的投影，且层叠段1312的投影的面积大于第二极片132的投影的面积。
如图4-图9所示，在垂直于多个层叠段1312的层叠方向的平面上，也即，垂直于X方向的平面上，所有第二极片132的投影重合，每个层叠段1312的投影完全覆盖每个第二极片132的投影，且层叠段1312的投影的面积大于第二极片132的投影的面积，反过来说，第二极片132的投影位于层叠段1312的投影的内部。
在锂离子电池实施例中，层叠段1312的面积大于第二极片132的面积，在第一极片131为负极片、第二极片132为正极片的实施例中，层叠段1312具有较多的嵌锂空间，能够有效降低析锂现象的发生。
根据本申请的一些实施例，如图4-图9所示，折弯段1311设置有引导部134，引导部134用于引导折弯段1311折弯。引导部134的设置，能够降低第一极片131折弯时的难度。
请参见图10和图11，图10为本申请一些实施例提供的第一极片131的折弯前的俯视图，图11为本申请一些实施例提供的第一极片131折弯前的引导部134示意图。如图10和图11所示，引导部134可以为通过预折痕刀15作用于第一极片131而形成的线痕，预折痕刀15可以为金属刀具、激光刀具、粉尘枪、离子束等可以使第一极片131形成线痕的工具或设备。在第一极片131形成引导部134的过程中，可以采用两个预折痕刀15完成第一极片131的厚度方向两侧的引导部134，也可以通过一个预折痕刀15在第一极片131的一侧形成引导部134。
根据本申请的一些实施例，引导部134沿第一极片131的宽度方向Z延伸。
请参见图12和图13，图12为本申请一些实施例提供的引导部134的结构示意图，图13为本申请另一些实施例提供的引导部134的结构示意图。根据本申请的一些实施例，如图12和图13所示，引导部134包括多个凹槽1341，多个凹槽1341沿第一极片131的宽度方向Z间隔设置。
引导部134可以是刺穿第一极片131，也可以是去除第一极片131表面的涂层，只要便于第一极片131折叠即可。
在凹槽1341为刺穿第一极片131的实施例中，如图12和图13所示，凹槽1341的形状可以为长方形，也可以为三角形，还可以为其他形状。凹槽1341的形状基于不同的刀具决定，例如，长方形刀具冲切第一极片131形成长方形的凹槽1341，三角形刀具穿刺第一极片131形成三角形的凹槽1341。
在一些实施例中，长方形刀具的宽度为0.1-1mm，长度为3-50mm；三角形刀具底边长3-30mm，三角形刀具最宽处尺寸为0.2-1mm。
沿第一极片131的宽度方向Z，多个凹槽1341的尺寸总和占第一极片131的宽度的50-80％。如果凹槽1341的比例太小，第一极片131无法折叠或者折叠时会形成弧度；如果凹槽1341的比例太大，第一极片131在受拉力作用时易沿着凹槽1341撕裂。
穿透第一极片131的凹槽1341也可以用激光/粉尘枪/离子束等打穿的方式，打穿的孔宽度尺寸0.1-1mm，长度2-100mm。
请参见图14和图15，图14为本申请一些实施例提供的凹槽1341的结构示意图，图15为本申请另一些实施例提供的凹槽1341的结构示意图。在凹槽1341为去除第一极片131表面的涂层1315的实施例中，凹槽1341可以为涂层1315清洗形成，涂层1315清洗的方式可以为激光/粉尘枪/离子束等多种方式。凹槽1341清洗深度为单面涂层1315厚度的50-120％，清洗宽度为0.1-1mm。
在凹槽1341为涂层1315清洗形成的实施例中，如图14和图15所示，凹槽1341可以为第一极片131厚度方向两面对称清洗涂层1315而成，也可以为交错设置。
在一些实施例中，如图15所示，凹槽1341的截面可以呈外宽内窄的梯形状。例如，请参见图16，图16为图15的A处放大图，图16中，凹槽1341的侧面与凹槽1341深度方向的夹角α为0-60°。
请参见图17，图17为本申请另一些实施例提供的第一极片131的折弯前的俯视图。为了方便检测第二极片132与第一极片131的相对位置，如图17所示，第一极片131上可以有一段或多段的打穿区域，即标记孔1314，标记孔1314的宽度尺寸0.1-1mm，长度3-100mm。
根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池单体1，包括以上任一方案所述的电极组件13。
根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池100，包括以上任一方案所述的电池单体1。
根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电设备，包括以上任一方案所述的电池单体1，并且电池单体1用于为用电设备提供电能。
用电设备可以是前述任一应用电池100的设备或系统。
根据本申请的一些实施例，参见图4，本申请提供了一种电极组件13。电极组件13包括第一极片131、多个第二极片132以及两个隔膜133。第一极片131包括多个折弯段1311和多个层叠设置的层叠段1312，每个折弯段1311用于连接相邻两个层叠段1312。第一极片131具有第一断缝1313，第一断缝1313沿第一极片131的宽度方向Z(参见图5)延伸以将第一极片131断开。相邻两个层叠段1312的沿折弯段1311的折弯方向的端部在第一断缝处露出，也即，相邻两个层叠段1312的沿Y方向的端部在第一断缝1313处露出。两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，用于隔离第一极片131和第二极片132。隔膜133为连续的带状结构，第一极片131的位于第一断缝1313两侧的部分通过隔膜133连接。第二极片132与第一极片131极性相反，沿多个层叠段1312的层叠方向上，每个第二极片132设置于相邻两个层叠段1312之间。第一极片131为负极片，第二极片132为正极片。通过两个隔膜133将第一极片131的位于第一断缝1313的两侧的部分连接，将具有第一断缝的第一极片131折叠形成层叠结构，多个层叠段1312与多个第二极片132配合满足电极组件13的层数要求，合理利用断开的第一极片131，减少材料浪费，降低制造成本。
请参见图18，图18为本申请一些实施例提供的电极组件13的制造方法的示意性流程图。根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电极组件13的制造方法，如图18所示，该电极组件13的制造方法包括：
S401，提供第一极片131，第一极片131具有第一断缝1313，第一断缝1313沿第一极片131的宽度方向Z延伸以将第一极片131断开；
S402，提供多个第二极片132，第二极片132与第一极片131极性相反；
S403，将第一极片131折弯，使第一极片131形成多个折弯段1311和多个层叠段1312，每个折弯段1311连接相邻两个层叠段1312，使每个第二极片132设置于沿多个层叠段1312的层叠方向上相邻两个层叠段1312之间。
根据本申请实施例的电极组件13的制造方法，将具有第一断缝1313的第一极片131折弯形成层叠结构，满足电极组件13的层数需求，合理利用断开的第一极片131，减少材料浪费，降低制造成本。
第一极片131具有第一断缝1313，使得第一极片131具有至少两个相互独立的部分，所有的断开的部分与对应的第二极片132配合构成满足层数需求的层叠式电极组件13。
请参见图19和图20，图19为本申请一些实施例提供的第一极片131折弯前的结构示意图，图20为图19的B处放大图。根据本申请的一些实施例，电极组件13的制造方法还包括：如图19和图20所示，提供两个隔膜133，隔膜133为连续的带状结构，其中，在将第一极片131折弯前，将两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，将多个第二极片132附接于隔膜133的背离第一极片131的一侧。
将两个隔膜133分别附接于第一极片131的厚度方向的两侧，以将第一极片131的位于第一断缝1313两侧的部分连接，形成整体，避免断开的部分错位。将多个第二极片132附接于隔膜133的背离第一极片131的一侧是指，通过隔膜133将第一极片131和第二极片132隔离。
在第一极片131折弯前，多个第二极片132的排布方式可以为在第一极片131的厚度方向上，相邻两个第二极片132在第一极片131上的投影错开，或者，多个第二极片132的排布方式也可以为在第一极片131的厚度方向上，相邻两个第二极片132在第一极片131上的投影重合；上述的任一方案，只要能够保证成型的层叠式电极组件13的第二极片132为相邻两个层叠段1312之间即可。
通过两个隔膜133将间断的两部分第一极片131进行连接，以使整个电极组件的层数满足需求，合理利用不同长度的间断的第一极片131，减少材料的浪费。
另外，在叠片过程中，如果发现第一极片131来料缺陷，可以剔除废料段，以保证电极组件13的质量；第一极片131断开处形成为第一断缝1313，通过两个隔膜133将断开的第一极片131连接在一起。隔膜133为连续的带状结构，通过两个隔膜133附接于第一极片131的厚度方向的两侧，能够避免来料缺陷剔除废料后导致未完成一个电极组件13的带片报废，提升第一极片131和第二极片132的利用率。
请参见图21，图21为本申请一些实施例提供的第二极片132与第一极片131的装配示意图。根据本申请的一些实施例，在将多个第二极片132附接于隔膜133的背离第一极片131的一侧的步骤中，将多个第二极片132对称附接于第一极片131的两侧。
将多个第二极片132对称附接于第一极片131的两侧是指，如图21所示，在第一极片131的厚度方向的两侧的第二极片132对称分布，也即，在第一极片131的厚度方向上，相邻两个第二极片132在第一极片131上的投影重合。在第二极片132与第一极片131覆合时，将两个第二极片132对称设置于第一极片131的厚度方向的两侧，同时将两个第二极片132及两个隔膜133与第一极片131进行覆合，以使隔膜133位于第一极片131和第二极片132之间。
将多个第二极片132对称附接于第一极片131的两侧，便于进行第二极片132的叠片操作，提升叠片效率。
请参见图22，图22示出了本申请一些实施例提供的电极组件的制造设备500的示意性框图。根据本申请的一些实施例，如图22所示，本申请还提供了一种电极组件的制造设备500，该电极组件的制造设备500包括提供模块501及组装模块502。提供模块501用于提供第一极片131、提供多个第二极片132，第一极片131具有第一断缝1313，第一断缝1313沿第一极片131的宽度方向Z延伸以将第一极片131断开，第二极片132与第一极片131极性相反。组装模块502用于将第一极片131折弯，使第一极片131形成多个折弯段1311和多个层叠设置的层叠段1312，每个折弯段1311用于来连接相邻两个层叠段1312，使每个第二极片132设置于沿多个层叠段1312的层叠方向上相邻两个层叠段1312之间。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (16)

1.一种电极组件，其特征在于，包括：
第一极片，包括多个折弯段和多个层叠设置的层叠段，每个所述折弯段用于连接相邻两个所述层叠段，所述第一极片具有第一断缝，所述第一断缝沿所述第一极片的宽度方向延伸以将所述第一极片断开；
多个第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反，沿多个所述层叠段的层叠方向上，每个所述第二极片设置于相邻两个所述层叠段之间。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一断缝设置于所述折弯段。
3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述第一断缝设置于所述折弯段的中心处。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片展开后，所述第一断缝的宽度为0.1-2mm。
5.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，相邻两个所述层叠段的沿所述折弯段的折弯方向的端部在所述第一断缝处露出。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件还包括：
两个隔膜，分别附接于所述第一极片的厚度方向的两侧，用于隔离所述第一极片和所述第二极片；
其中，所述隔膜为连续的带状结构，所述第一极片的位于所述第一断缝两侧的部分通过所述隔膜连接。
7.根据权利要求1或5所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件还包括：
两个隔膜，分别附接于所述第一极片的厚度方向的两侧，用于隔离所述第一极片和所述第二极片；
其中，所述隔膜设置有第二断缝，所述第二断缝沿所述隔膜的宽度方向延伸以将所述隔膜断开，所述第二断缝与所述第一断缝位置对应。
8.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片为负极片，所述第二极片为正极片。
9.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，在多个所述层叠段的层叠方向上，每个所述层叠段的投影完全覆盖每个所述第二极片的投影，且所述层叠段的投影的面积大于所述第二极片的投影的面积。
10.一种电池单体，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电极组件。
11.一种电池，其特征在于，包括如权利要求10所述的电池单体。
12.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的电池单体，所述电池单体用于提供电能。
13.一种电极组件的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一极片，所述第一极片具有第一断缝，所述第一断缝沿所述第一极片的宽度方向延伸以将所述第一极片断开；
提供多个第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反；
将所述第一极片折弯，使所述第一极片形成多个折弯段和多个层叠段，每个所述折弯段连接相邻两个所述层叠段，使每个所述第二极片设置于沿多个所述层叠段的层叠方向上相邻两个所述层叠段之间。
14.根据权利要求13所述的电极组件的制造方法，其特征在于，所述电极组件的制造方法还包括：
提供两个隔膜，所述隔膜为连续的带状结构；
其中，在将所述第一极片折弯前，将两个隔膜分别附接于所述第一极片的厚度方向的两侧，将多个所述第二极片附接于所述隔膜的背离所述第一极片的一侧。
15.根据权利要求14所述的电极组件的制造方法，其特征在于，在所述将多个所述第二极片附接于所述隔膜的背离所述第一极片的一侧的步骤中，将多个所述第二极片对称附接于所述第一极片的两侧。
16.一种电极组件的制造设备，其特征在于，包括：提供模块，用于提供第一极片、提供多个第二极片，所述第一极片具有第一断缝，所述第一断缝沿所述第一极片的宽度方向延伸以将所述第一极片断开，所述第二极片与所述第一极片极性相反；
组装模块，用于将所述第一极片折弯，使所述第一极片形成多个折弯段和多个层叠设置的层叠段，每个所述折弯段用于连接相邻两个所述层叠段，使每个所述第二极片设置于沿多个所述层叠段的层叠方向上相邻两个所述层叠段之间。
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