CN115842093A - 极片及制作方法、电极组件及制作方法、电池单体和电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种极片及制作方法、电极组件及制作方法、电池单体和电池，在极片设计中，将极耳的厚度h1设计为大于主体部的厚度h2，使得极耳与主体部之间存在厚度差。这样在电池制作中，有利于消除卷绕后的极片的极耳之间缝隙，使得极耳与极耳之间紧密连接。此时，在本申请电池制作中无需对极耳进行揉平工艺，有效避免揉平产生的颗粒掉入电池中，极大提高电池的安全性能。由于无需对极耳进行揉平，因此，在极片上无需预留揉平所需空间，即可保证极耳间的过流能力，也能充分、高效地利用折极耳空间，以使极片充分利用该空间，提高电池的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳内插短路风险，进一步提高电池的安全性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及极片及制作方法、电极组件及制作方法、电池单体和电池。
背景技术
随着电池的广泛运用，对电池的安全性能要求越来越高。例如：电池制作过程中，为保证极耳之间没有缝隙，通常需对卷绕后的全极耳进行揉平工艺，以消除相邻两个极耳之间的缝隙。然而，揉平中会产生金属颗粒等物质，易掉入裸电池中，导致电池短路风险的发生，增加安全隐患。
发明内容
基于此，有必要提供一种极片及制作方法、电极组件及制作方法、电池单体和电池，避免揉平产生的颗粒掉入电池中，提高电池的安全性能。
第一方面，本申请提出了一种极片，包括：极片集流体，包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳；活性层，涂覆于所述主体部的至少一侧；其中，所述极耳的厚度h1大于所述主体部的厚度h2。
上述的极片，将极耳的厚度h1设计为大于主体部的厚度h2，使得极耳与主体部之间存在厚度差。这样在电池制作中，有利于消除卷绕后的极片的极耳之间缝隙，使得极耳与极耳之间紧密连接。此时，在本申请电池制作中无需对极耳进行揉平工艺，有效避免揉平产生的颗粒掉入电池中，极大提高电池的安全性能。由于无需对极耳进行揉平，因此，在极片上无需预留揉平所需空间，即可保证极耳间的过流能力，也能充分、高效地利用折极耳空间，以使极片充分利用该空间，提高电池的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳内插短路风险，进一步提高电池的安全性能。此外，本申请通过合理控制极耳厚度，取消传统揉平工艺，有效弥补不能采用揉平工艺的复合基材应用在大圆柱电芯中。
在一些实施例中，所述极耳包括本体及设于所述本体厚度方向的至少一侧的填补层。如此，在本体的至少一侧设置填补层，主动增加本体的厚度，使得极耳的厚度值大于集流体的主体部的厚度，保证电池制作过程中卷绕后的极耳之间缝隙被填补，替代传统揉平工艺，提高电池的安全性能。
在一些实施例中，所述本体厚度方向的相对两侧上均设有所述填补层。如此设计，在本体的两侧均设置填补层，能进一步增加极耳的厚度，从而确保卷绕后极耳之间的缝隙有效消除。
在一些实施例中，所述填补层为焊接件。将填补层设计为焊接件，在保证极耳有效厚度的前提下，提高填补层与本体之间的结合强度，从而提升极片的结构稳定性。
在一些实施例中，所述极耳还包括固化层，所述固化层至少设于所述焊接件背向所述本体的一侧面上，以固化焊接件的表面，避免焊接时产生的凸出颗粒脱落至电池内部而引起电池用电事故，进一步提高电池的安全性能。
在一些实施例中，所述极耳的厚度h1大于所述主体部与所述活性层的厚度之和h3。如此，将极耳的厚度进一步设计为大于主体部与活性层的厚度之和，使得卷绕时更能确保极耳与极耳之间的间隙消除，从而提升电池的安全性能。
第二方面，本申请提供了一种电极组件，包括极性相反的第一极片与第二极片、以及设于所述第一极片与所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片、所述第二极片和所述隔膜卷绕形成卷绕结构；其中，所述第一极片和/或所述第二极片为以上任一项所述的极片。
上述的电极组件，采用以上的极片，无需对极耳进行揉平，因此，在极片上无需预留揉平所需空间，使得极片能充分利用该空间，以提高电池的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳内插短路风险，进一步提高电池的安全性能。
在一些实施例中，所述第一极片的极耳与所述第二极片的极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，任一所述极耳卷绕形成连续的至少两个圈层，位于同一侧的相邻两个所述圈层之间相互贴合。如此，将极耳卷绕形成连续的至少两个圈层，并控制相邻两个圈层之间相互贴合，这样获取的极耳之间不存在间隙，取消揉平工艺，有利于提升电池的安全性能和能量密度。
在一些实施例中，所述第一极片与所述第二极片的所述极耳均包括本体、以及填补层；位于同一侧的相邻两个所述圈层之间，所述填补层的两个表面分别抵靠卷绕后的两个所述本体上。如此，通过一侧的填补层，使得卷绕后的极耳与极耳之间缝隙消除，提升电池的安全性能。
在一些实施例中，所述第一极片与所述第二极片的所述极耳均包括本体、以及分别设于所述本体厚度方向的相对两侧的填补层；两个所述填补层相互抵靠。如此，通过本体两侧的填补层，使得卷绕后的极耳与极耳之间缝隙进一步消除，从而使得电池的安全性能得到进一步提升。
在一些实施例中，所述电极组件还包括集流构件，所述集流构件与卷绕后的所述极耳电连接。如此设计，通过集流构件与极耳电连接，便于电极组件与端盖之间实现电连接，以便完成电池单体的装配。
第三方面，本申请提供了一种极片制作方法，包括如下步骤：提供集流体，包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳；将活性层涂覆于所述主体部的至少一侧；控制所述极耳的厚度h1大于所述主体部的厚度h2。
上述的极片制作方法，将极耳的厚度h1设计为大于主体部的厚度h2，使得极耳与主体部之间存在厚度差。这样在电池制作中，有利于消除卷绕后的极片的极耳之间缝隙，使得极耳与极耳之间紧密连接。
在一些实施例中，控制所述极片的极耳厚度h1大于所述主体部厚度h2的步骤，包括：在所述极耳的本体厚度方向的至少一侧上焊接有填补层，使得全部的所述填补层与所述本体的厚度之和大于所述主体部的厚度h2。如此，在本体的至少一侧焊接有填补层，使得卷绕后的极耳之间缝隙得到有效消除，有利于提升电池的安全性能。
在一些实施例中，在所述极耳的本体厚度方向的至少一侧上焊接有填补层的步骤之后，还包括：在所述填补层上除与所述本体贴合的一侧面外的表面设置固化层。这样对填补层的表面进行固化，避免焊接时产生的凸出颗粒脱落至电池内部而引起电池用电事故，进一步提升电池的安全性能。
在一些实施例中，在所述极耳的本体厚度方向的至少一侧上焊接有填补层的步骤之后，还包括：对所述填补层和/或所述本体上远离所述集流体的一端进行模切。如此设计，通过模切工艺将填补层和/或本体远离极片的一端切除，暴露出焊接件，以便于集流构件与卷绕后的极耳电连接。
在一些实施例中，所述方法之后，还包括：对所述活性层与所述主体部进行辊压。如此，分别通过辊压工序，获取结构稳定的极片。
第四方面，本申请提供了一种电极组件制作方法，包括如下步骤：采用以上任一项所述的极片制作方法制作两个极性相反的极片；将两个所述极片及隔膜叠放，使得两个所述极片的极耳分别延伸出所述隔膜的相对两侧；将两个所述极片及所述隔膜一起卷绕，使得任一侧所述极耳卷绕形成连续的至少两个圈层相互贴合。
上述的电极组件制作方法，首先采用以上极片制作方法制作两个极性相反的极片；并将两个极片、隔膜层叠放置并一起卷绕，使得相邻两个圈层之间相互贴合。如此，有利于消除卷绕后的极片的极耳之间缝隙，使得极耳与极耳之间紧密连接。
在一些实施例中，将两个所述极片及隔膜叠放的步骤之前，还包括：对两个所述极片分别按照预设尺寸进行分切。如此，利用分切工艺，对极片进行分切，以满足不同规格电池制作的需求。
在一些实施例中，所述方法之后，还包括：在其中一侧卷绕后的所述极耳上电连接集流构件。如此，便于电极组件与端盖之间实现电连接，以便完成电池单体的装配。
第五方面，本申请提供了一种电池单体，包括如以上任一项所述的电极组件。
第六方面，本申请提供了一种电池，包括如以上所述的电池单体。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1为本申请一些实施例中所述的电池结构示意图；
图2为本申请一些实施例中所述的电池单体结构示意图；
图3为本申请一些实施例中所述的未焊接时极片结构示意图；
图4为本申请一些实施例中所述的焊接时极片结构示意图；
图5为本申请一些实施例中所述的模切后极片结构示意图；
图6为本申请一些实施例中所述的卷绕后电极组件剖视示意图；
图7为本申请一些实施例中所述的卷绕后电极组件结构示意图；
图8为本申请一些实施例中所述的极片制作流程示意图一；
图9为本申请一些实施例中所述的极片制作流程示意图二；
图10为本申请一些实施例中所述的极片制作流程示意图三；
图11为本申请一些实施例中所述的电极组件制作流程示意图一；
图12为本申请一些实施例中所述的电极组件制作流程示意图二。
10000、电池；1000、电池单体；2000、箱体；2100、第一部分；2200、第二部分；100、电极组件；10、极片；11、集流体；11a、主体部；112、活性层；12、极耳；121、本体；122、填补层；12a、焊接件；123、圈层；20、第一极片；30、第二极片；40、隔膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
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。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
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。
在本申请实施例的描述中，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。
在本申请实施例的描述中，术语“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)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的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申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；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申请实施例中的具体含义。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力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。随着动力电池应用领域的不断扩大，对电池的安全性能要求越来越高。
本发明人注意到，在电池制作过程中，正极片、隔膜和负极片层叠放置后进行卷绕；卷绕后，相邻两个极耳之间通常存在一定的缝隙。在激光焊接顶盖时该缝隙会存在漏激光现象，导致隔膜容易被烧伤，以破坏电池的内部结构。同时，焊接过程中，所产生的颗粒也会通过该缝隙进入电池中，导致电池短路风险的发生，增加安全隐患。
为了消除极耳与极耳之间缝隙的问题，申请人研究发现，可采用揉平工艺将卷绕后的极耳揉平，以消除极耳之间的缝隙。然而，在揉平过程中，或多或少会产生金属颗粒，该颗粒在揉平中会渗入或掉入极耳缝隙中，导致电池内易发生短路风险。同时，采用揉平工艺时，需在极片上预留揉平所需空间，导致极片在电池单体中所占空间减少，降低电池的能量密度。此外，揉平过程中，也容易发生极耳内插风险，进一步增加电池短路风险。
基于以上考虑，为了解决电池制作过程中考虑极耳的缝隙采用揉平工艺而导致电池能量密度降低以及电池安全性降低的问题，发明人经过深入研究，设计了一种极片，将极耳的厚度h1设计为大于主体部的厚度h2。
在这样的极片中，将极耳的厚度h1设计为大于主体部的厚度h2，使得极耳与主体部之间存在厚度差。这样在电池制作中，有利于消除卷绕后的极片的极耳之间缝隙，使得极耳与极耳之间紧密连接。此时，在本申请电池制作中无需对极耳进行揉平工艺，有效避免揉平产生的颗粒掉入电池中，极大提高电池的安全性能。
由于无需对极耳进行揉平，因此，在极片上无需预留揉平所需空间，使得极片能充分利用该空间，以提高电池的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳内插短路风险，进一步提高电池的安全性能。此外，本申请通过合理控制极耳厚度，取消传统揉平工艺，有效弥补不能采用揉平工艺的复合基材应用在大圆柱电芯中。
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。其中，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等。而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。
在本申请一些实施例中，电池不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1与图2，图1为本申请一些实施例提供的电池10000结构图；图2为本申请一些实施例提供的电池单体1000结构图。电池10000包括箱体2000和电池单体1000，电池单体1000容纳于箱体2000内。其中，箱体2000用于为电池单体1000提供容纳空间，箱体2000可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体2000可以包括第一部分2100和第二部分2200，第一部分2100与第二部分2200相互盖合，第一部分2100和第二部分2200共同限定出用于容纳电池单体1000的容纳空间。第二部分2200可以为一端开口的空心结构，第一部分2100可以为板状结构，第一部分2100盖合于第二部分2200的开口侧，以使第一部分2100与第二部分2200共同限定出容纳空间；第一部分2100和第二部分2200也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分2100的开口侧盖合于第二部分2200的开口侧。当然，第一部分2100和第二部分2200形成的箱体2000可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池10000中，电池单体1000可以是多个，多个电池单体1000之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体1000中既有串联又有并联。多个电池单体1000之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体1000构成的整体容纳于箱体2000内；当然，电池10000也可以是多个电池单体1000先串联或并联或混联组成电池10000模块形式，多个电池10000模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体2000内。电池10000还可以包括其他结构，例如，该电池10000还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体1000之间的电连接。
其中，每个电池单体1000可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池10000、钠离子电池10000或镁离子电池10000，但不局限于此。电池单体1000可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
根据本申请的一些实施例，请参考图3与图4，本申请提出了一种极片10，包括：集流体11与活性层112。集流体11包括主体部11a和从主体部11a延伸出的极耳12。活性层112涂覆于主体部11a的至少一侧；其中，极耳12的厚度h1大于主体部11a的厚度h2。
集流体11是指不仅能承载活性物质，而且还能将电极活性物质产生的电流汇集并输出的构件或零件。其材料可为但不限于铜、铝、镍、不锈钢等金属材料；当然，也可为碳等半导体材料以及导电树脂、钛镍形状记忆合金、覆碳铝箔等复合材料。集流体11通常具有两部分：需涂覆活性物质的主体部11a和未涂覆活性物质的部分；而未涂覆活性物质的部分一般作为极耳12。
活性层112是指涂覆在集流体11上的活性物质，根据极片10的极性不同，其具体成分不同。比如：正极片10上的活性物质可为但不限于钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。负极片10上的活性物质可为但不限于石墨、钛酸锂、硅氧化物等。
极耳12由集流体11的主体部11a延伸出形成，即为未涂覆活性物质的集流体11部分。根据极片10的极性不同，分为正极耳12和负极耳12。其中，正极耳12的材料通常为铝材；负极耳12的材料通常为镍或者铜镀镍材。极耳12在极片10上可沿极片10的整个宽度延伸，即为全极耳12结构；也可为沿极片10的宽度方向延伸的一段结构，即极耳12的延伸长度短于极片10的宽度。
极耳12的厚度h1大于主体部11a的厚度h2，其实现方式有多种，只需满足两者的厚度关系均可。比如：在材料上游端或者极片10生产工艺中，控制同一集流体11上具有两种不同厚度，较厚处作为极耳12，较薄处作为集流体11的主体部11a，即涂覆区；或者，在电池10000制作过程中，对集流体11未涂覆活性物质的部分加厚处理，例如，采用焊接、导电胶粘接等方式对集流体11未涂覆活性物质的部分加厚，以获取极耳12。
在本申请电池10000制作中无需对极耳12进行揉平工艺，有效避免揉平产生的颗粒掉入电池10000中，极大提高电池10000的安全性能。由于无需对极耳12进行揉平，因此，在极片10上无需预留揉平所需空间，使得极片10能充分利用该空间，以提高电池10000的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳12内插短路风险，进一步提高电池10000的安全性能。此外，本申请通过合理控制极耳12厚度，取消传统揉平工艺，有效弥补不能采用揉平工艺的复合基材应用在大圆柱电芯中。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图4，极耳12包括本体121及设于本体121厚度方向的至少一侧的填补层122。
本体121应理解为集流体11的主体部11a朝外延伸的部分，也可理解为集流体11上未涂覆活性物质的部分。本体121的厚度一般等于或近似等于主体部11a的厚度，当然，在其他实施例中，本体121的厚度也可设置为小于主体部11a的厚度，此时填补层122的厚度应设计更厚以弥补本体121与主体部11a之间的厚度之差。
填补层122是指能填补卷绕后极耳12之间的缝隙的部件。同时，为保证极耳12具有良好的导电性，填补层122也应具有导电能力，比如：可为但不限于铝箔、铜箔、银箔等。填补层122可仅设置在本体121的一侧面，可同时设置在本体121的两侧面上。当填补层122仅设置在本体121的一侧面时，极片10在卷绕后，该填补层122的两个表面则分别抵靠在卷绕后的两个本体121上，具体结构可参考以下实施例中，在此不作具体介绍。
另外，填补层122在本体121上的连接方式有多种，只需能满足填补层122固定在本体121上均可，比如，焊接、导电胶粘接等。
在本体121的至少一侧设置填补层122，主动增加本体121的厚度，使得极耳12的厚度值大于集流体11的主体部11a的厚度，保证电池10000制作过程中卷绕后的极耳12之间缝隙被填补，替代传统揉平工艺，提高电池10000的安全性能。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图4，本体121厚度方向的相对两侧上均设有填补层122。
本体121的两侧上均设置填补层122，在极片10卷绕后，相邻两个卷绕后的本体121之间具有两层填补层122。此时，一个填补层122的一表面抵靠在一侧本体121上，另一表面抵靠在另一个填补层122上。两侧的填补层122厚度可保持一致，也可不一致。
在本体121的两侧均设置填补层122，能进一步增加极耳12的厚度，从而确保卷绕后极耳12之间的缝隙有效消除。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图4，填补层122为焊接件12a。
填补层122为焊接件12a，以焊接方式安装在本体121的至少一侧上。焊接时，具体可采用辊焊等技术进行。当本体121的相对两侧上均焊接有焊接件12a时，两侧的焊接件12a可不连接；也可绕过本体121的侧边实现相互连接，此时本体121呈现出被焊接件12a包裹的状态。
另外，在焊接过程中，先将焊接件12a贴合在本体121的一侧(比如铝箔、铜箔等)；再利用辊焊技术将焊接件12a焊接在本体121上。此时，焊接位置(即焊印位置)上会因金属高温熔化而导致厚度增加。焊接后，可通过模切方式对极耳12进行切割，使得极耳12上保留焊印的位置；同时也使得极耳12的顶部保持平整，以便于集流构件(比如集流盘等)进行焊接。
可选地，焊接件12a可为但不限于铝箔、铜箔、银箔等。
将填补层122设计为焊接件12a，在保证极耳12有效厚度的前提下，提高填补层122与本体121之间的结合强度，从而提升极片10的结构稳定性。
根据本申请的一些实施例，可选地，极耳12还包括固化层。固化层至少设于焊接件12a背向本体121的一侧面上。
固化层是指一层具有对焊接件12a表面进行结构固定的结构。在焊接时，焊接件12a上或多或少会产生凸起的颗粒(比如毛边等)，该颗粒在焊接件12a上的结构并不稳定，在电池10000制作中难免会出现脱落而引起电池10000的用电事故。为此，在焊接件12a的表面上设置固化层，以强化焊接件12a的表面结构。其中，固化层有多种设计，比如：可为绝缘胶层、导电胶层、粘接胶层等。
固化层可仅设置在焊接件12a背向本体121的一侧面上，也可设置焊接件12a上除与本体121连接的面外的任一表面上。当然，若焊接件12a裸露在外的表面上均设有固化层时，可通过模切等工艺将焊接件12a远离极片10的一端切除，暴露出焊接件12a，以便于集流构件与卷绕后的极耳12电连接，具体请参考图5。
在焊接件12a上设置固化层，以固化焊接件12a的表面，避免焊接时产生的凸出颗粒脱落至电池10000内部而引起电池10000用电事故，进一步提高电池10000的安全性能。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图4，极耳12的厚度h1大于主体部11a与活性层112的厚度之和h3。
当主体部11a一侧涂覆活性层112时，极耳12的厚度h1大于主体部11a与一侧的活性层112的厚度之和h3；当主体部11a的两侧均涂覆活性层112时，极耳12的厚度h1大于主体部11a与两侧的活性层112的厚度之和h3；。
将极耳12的厚度进一步设计为大于主体部11a与活性层112的厚度之和，使得卷绕时更能确保极耳12与极耳12之间的间隙消除，从而提升电池10000的安全性能。
根据本申请的一些实施例，请参考图6，本申请提供了一种电极组件100，包括极性相反的第一极片20与第二极片30、以及设于第一极片20与第二极片30之间的隔膜40。第一极片20与第二极片30和隔膜40卷绕形成卷绕结构。其中，第一极片20和/或第二极片30为以上任一方案中的极片10。
第一极片20与第二极片30的极性相反，比如：第一极片20为正极片10，第二极片30为负极片10；或者，第一极片20为负极片10，第二极片30为正极片10。另外，第一极片20与第二极片30卷绕时，第一极片20的极耳12与第二极片30的极耳12可位于电极组件100的相对两侧；也可位于电极组件100的同一侧。其中，正负极耳12位于同一侧的情况，可将其中一极耳12伸出隔膜40设计，另一极耳12不超过隔膜40设计，具体结构可参考现有文献。
第一极片20和/或第二极片30为以上任一方案中的极片10，应理解为第一极片20和第二极片30两者中，至少一个为上述描述的极片10。当第一极片20和第二极片30中其中一个为上述方案中的极片10时，能保证其中一侧的极耳12卷绕后不存在间隙。具体到一些实施例中，第一极片20和第二极片30均为以上任一方案中的极片10。
隔膜40是一种多孔塑料薄膜，保证锂离子自由通过以形成回路，同时阻止两电极相互接触起到电子绝缘作用。其种类可选为但不限于聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜等。
采用以上极片10，无需对极耳12进行揉平，因此，在极片10上无需预留揉平所需空间，使得极片10能充分利用该空间，以提高电池10000的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳12内插短路风险，进一步提高电池10000的安全性能。此外，本申请通过合理控制极耳12厚度，取消传统揉平工艺，有效弥补不能采用揉平工艺的复合基材应用在大圆柱电芯中。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图7，第一极片20的极耳12与第二极片30的极耳12分别位于电极组件100的相对两侧。任一极耳12均卷绕形成连续的至少两个圈层123。位于同一侧的相邻两个圈层123之间相互贴合。
第一极片20的极耳12与第二极片30的极耳12分别位于电极组件100的相对两侧应理解为：正负极耳分布在电极组件100上沿预设方向X的两侧。同时，预设方向X可理解为电极组件100的高度方向，具体可参考图7中X任一箭头所指的方向。
圈层123是指极耳12沿一定方向(比如顺时针或逆时针)依次卷绕而形成的最小环形单元。所有的圈层123均是相互连接，呈连续的状态。同时，圈层123与圈层123之间相互贴合，即两者之间不存在间隙。
将极耳12卷绕形成连续的至少两个圈层123，并控制相邻两个圈层123之间相互贴合，这样获取的极耳12之间不存在间隙，取消揉平工艺，有利于提升电池10000的安全性能和能量密度。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图6，第一极片20与第二极片30的极耳12均包括本体121、以及填补层122。位于同一侧的相邻两个圈层123之间，填补层122的两个表面分别抵靠卷绕后的两个本体121上。
填补层122的两个表面分别抵靠在卷绕后的两个本体121上应理解为：本体121的一侧设置填补层122，另一侧不设置填补层122，此时卷绕后的极耳12之间则利用一个填补层122进行填补。
通过一侧的填补层122，使得卷绕后的极耳12与极耳12之间缝隙消除，提升电池10000的安全性能。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图6，第一极片20与第二极片30的极耳12均包括本体121、以及分别设于本体121厚度方向的相对两侧的填补层122；两个填补层122相互抵靠。
两个填补层122相互抵靠是指：其中一个填补层122一表面抵靠本体121，另一表面抵靠另一个填补层122，即本体121的两侧均设有填补层122。第一极片20和第二极片30同时卷绕后，位于同一侧的极耳12与极耳12之间则利用两个填补层122进行填补。此时，位于同一侧的相邻两个圈层123之间，两层填补层122的厚度之和大于或等于卷绕后的两层隔膜40、四层活性层112以及一层第一部分2100的厚度之和。
通过本体121两侧的填补层122，使得卷绕后的极耳12与极耳12之间缝隙进一步消除，从而使得电池10000的安全性能得到进一步提升。
在一些实施例中，电极组件100还包括集流构件。集流构件与卷绕后的极耳12电连接。
集流构件用于电连接电极组件100与端盖上的电连接端子的部件，其包括两种状态，一种为集流构件在加工完成后的制造状态；另一种状态为集流构件应用于电池单体1000时的使用状态。集流构件在由制造状态向使用状态转变的过程中，需要进行相应的弯折处理。
具体地，集流构件在制造状态时大体为板状结构，且具有较大的长度。同时与极耳12的连接方式为焊接。
通过集流构件与极耳12电连接，便于电极组件100与端盖之间实现电连接，以便完成电池单体1000的装配。
根据本申请的一些实施例，请参考图8，本申请提供了一种极片制作方法，包括如下步骤：
S100、提供集流体11，包括主体部11a和从主体部11a延伸出的极耳12；
S200、将活性层112涂覆于主体部11a的至少一侧；
S300、控制极耳12的厚度h1大于主体部11a的厚度h2。
在步骤S200中，活性层112可仅涂覆在主体部11a的一侧面上；也可涂覆在主体部11a的相对两侧面上。
在步骤S300中，控制极耳12厚度的方式有多种，比如：在集流体11成型时，控制集流体11上至少两处成型厚度不同；或者，在极耳12处增厚处理，例如：以焊接、粘接、螺接等方式在极耳12处附接一具有一定厚度的结构等。
上述的极片制作方法，将极耳12的厚度h1设计为大于主体部11a的厚度h2，使得极耳12与主体部11a之间存在厚度差。这样在电池制作中，有利于消除卷绕后的极片10的极耳12之间缝隙，使得极耳12与极耳12之间紧密连接。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图9，S300、控制极片10的极耳12厚度h1大于主体部11a厚度h2的步骤，包括：
S310、在极耳12的本体121厚度方向的至少一侧上焊接有填补层122，使得全部的填补层122与本体121的厚度之和大于主体部11a的厚度h2。
步骤S310中，可在本体121的一侧焊接填补层122，也可同时在本体121的两侧分别焊接填补层122。当两侧分别焊接有填补层122时，一个填补层122的一表面抵靠在本体121上；另一表面抵靠在另一个填补层122上。
在本体121的至少一侧焊接有填补层122，使得卷绕后的极耳12之间缝隙得到有效消除，有利于提升电池10000的安全性能。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图9，S310、在极耳12的本体121厚度方向的至少一侧上焊接有填补层122的步骤之后，还包括：
S320、在填补层122上除与本体121贴合的一侧面外的表面设置固化层。
填补层122上除与本体121贴合的一侧面外的表面应理解为：填补层122暴露在本体121外的表面，即作业人员能接触到的表面。另外，在对填补层122进行固化前，可对填补层122表面进行清理，去除粘附在填补层122表面的杂质。
对填补层122的表面进行固化，避免焊接时产生的凸出颗粒脱落至电池10000内部而引起电池10000用电事故，进一步提升电池10000的安全性能。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图9，S310、在极耳12的本体121厚度方向的至少一侧上焊接有填补层122的步骤之后，还包括：
S330、对填补层122和/或本体121上远离集流体11的一端进行模切。
步骤S320与步骤S330的执行顺序可不作限定，比如：步骤S320与步骤S330可同时执行，即边固化边模切；或者，步骤S320与步骤S330之间为顺序执行，例如，先对填补层122进行固化，后对固化后的填补层122进行模切；又或者，先执行步骤S330，后执行步骤S320等。具体到一些实施例中，先执行步骤S320；再执行步骤S330。
模切中，可仅对填补层122或本体121一端进行模切；也可同时对填补层122和本体121进行端部模切。
通过模切工艺将填补层122和/或本体121远离极片10的一端切除，暴露出焊接件12a，以便于集流构件与卷绕后的极耳12电连接。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图10，所述方法，还包括：
S400、对活性层112与主体部11a进行辊压。
在步骤S200中，将活性层112涂覆在主体部11a上，其具体工艺为涂布。其中，涂布是利用相关设备将含有正负极活性物质的悬浮液浆料均匀涂布在铝箔或铜箔片幅上，然后干燥成膜的过程。具体涂布过程至少包括剪切涂布、润湿和流平、干燥等工序。而这些工序的具体操作在此不作赘述，可直接参考现有文献。其中，活性物质根据正负极的极性不同，而选择不同，具体材料可参考以上实施例中的活性物质。
辊压通常安排在涂布干燥工序之后，是正负极金属集流体11上的涂布粉体电极材料经过辊压机压实的过程，用于粉体的重排和致密化的过程。
通过辊压工序，获取结构稳定的极片10。
根据本申请的一些实施例，请参考图11，本申请提供了一种电极组件制作方法，包括如下步骤：
S500、采用以上任一项的极片制作方法制作两个极性相反的极片10；
S600、将两个极片10及隔膜40叠放，使得两个极片10的极耳12分别延伸出隔膜40的相对两侧；
S700、将两个极片10及隔膜40一起卷绕，使得任一侧极耳12卷绕形成连续的至少两个圈层123相互贴合。
在步骤S500中，为了便于说明，将两个极片10分别定义为极性相反的第一极片20和第二极片30，即为正极片和负极片，也就是说一个极片10上的活性层112为正极材料；另一个极片10上的活性层112为负极材料。
在步骤S600中，极片10的极耳12分别伸出隔膜40的相对两侧应理解为：第一极片20的极耳12和第二极片30的极耳12分别位于电极组件100的相对两侧，即一端为正极耳12，另一端为负极耳12。
在步骤S700中，两个极片10和隔膜40一起卷绕时，比如：第一极片20和第二极片30一起卷绕时，需注意两者之间的宽度尺寸。比如，在卷绕时，若第一极片20较之于第二极片30处于外圈时，第一极片20的宽度尺寸理应大于第二极片30的宽度尺寸；同理，若第二极片30较之于第一极片20处于外圈时，第二极片30的宽度尺寸理应大于第一极片20的宽度尺寸。
上述的电极组件制作方法，首先采用以上极片制作方法制作两个极性相反的极片10；并将两个极片10、隔膜40层叠放置并一起卷绕，使得相邻两个圈层123之间相互贴合。如此，有利于消除卷绕后的极片10的极耳12之间缝隙，使得极耳12与极耳12之间紧密连接。此时，在本申请电池10000制作中无需对极耳12进行揉平工艺，有效避免揉平产生的颗粒掉入电池10000中，极大提高电池10000的安全性能。由于无需对极耳12进行揉平，因此，在极片10上无需预留揉平所需空间，使得极片10能充分利用该空间，以提高电池10000的能量密度；同时，也能有效避免因揉平工艺可能造成的极耳12内插短路风险，进一步提高电池10000的安全性能。此外，本申请通过合理控制极耳12厚度，取消传统揉平工艺，有效弥补不能采用揉平工艺的复合基材应用在大圆柱电芯中。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图12，S600、将两个极片10及隔膜40叠放的步骤之前，还包括：
S800、对两个极片10分别按照预设尺寸进行分切。
分切是指利用相关设备将涂布辊压之后的大片极片10分裁成单个极片10的过程，具体可分为纵切和横切。其中，纵切是将大片极片10沿长度方向分切成长条状，而横切是指沿垂直于长度方向进行切断操作。当然，按照剪切道具的形式，也可分为斜刃剪、平刃剪、滚切剪和圆盘剪等。此外，预设尺寸也可理解为所需尺寸，可根据实际电极组件100尺寸而定。
利用分切工艺，对两个极片10进行分切，以满足不同规格电池10000制作的需求。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参考图12，方法之后，还包括：
S900、在其中一侧卷绕后的极耳12上电连接集流构件。
集流构件与卷绕后的极耳12之间的连接方式有多种，只需两者电连接均可，比如集流构件通过激光焊接方式连接在卷绕后的极耳12上。
在极耳12上电连接集流构件，便于电极组件100与端盖之间实现电连接，以便完成电池单体1000的装配。
根据本申请的一些实施例，请参考图3至图7，本申请提供了一种电池单体1000，包括如以上任一方案中的电极组件100。
根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种电池10000，包括如以上方案中的电池单体1000。
根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种新型的圆柱电芯的极耳12设计结构，在极片10的极耳12上焊有焊接件12a，利用焊印的厚度差，使卷绕后的裸电芯的极耳12之间无缝隙，从而在焊接顶盖时避免激光打到裸电芯内部。具体的工艺流程为：涂布—>冷压(辊压)—>辊焊—>涂胶—>激光模切—>分条—>卷绕—>激光焊接集流构件。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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 (21)
1.一种极片，其特征在于，包括：
集流体，包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳；
活性层，涂覆于所述主体部的至少一侧；
其中，所述极耳的厚度h1大于所述主体部的厚度h2。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极耳包括本体及设于所述本体厚度方向的至少一侧的填补层。
3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述本体厚度方向的相对两侧上均设有所述填补层。
4.根据权利要求2或3所述的极片，其特征在于，所述填补层为焊接件。
5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述极耳还包括固化层，所述固化层至少设于所述焊接件背向所述本体的一侧面上。
6.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极耳的厚度h1大于所述主体部与所述活性层的厚度之和h3。
7.一种电极组件，其特征在于，包括极性相反的第一极片与第二极片、以及设于所述第一极片与所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片、所述第二极片和所述隔膜卷绕形成卷绕结构；
其中，所述第一极片和/或所述第二极片为权利要求1-6任一项所述的极片。
8.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片的极耳与所述第二极片的极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，任一所述极耳卷绕形成连续的至少两个圈层，位于同一侧的相邻两个所述圈层之间相互贴合。
9.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片与所述第二极片的所述极耳均包括本体、以及填补层；
位于同一侧的相邻两个所述圈层之间，所述填补层的两个表面分别抵靠卷绕后的两个所述本体上。
10.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片与所述第二极片的所述极耳均包括本体、以及分别设于所述本体厚度方向的相对两侧的填补层，两个所述填补层相互抵靠。
11.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件还包括集流构件，所述集流构件与卷绕后的所述极耳电连接。
12.一种极片制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供集流体，包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳；
将活性层涂覆于所述主体部的至少一侧；
控制所述极耳的厚度h1大于所述主体部的厚度h2。
13.根据权利要求12所述的极片制作方法，其特征在于，控制所述极片的极耳厚度h1大于所述主体部厚度h2的步骤，包括：
在所述极耳的本体厚度方向的至少一侧上焊接有填补层，使得全部的所述填补层与所述本体的厚度之和大于所述主体部的厚度h2。
14.根据权利要求13所述的极片制作方法，其特征在于，在所述极耳的本体厚度方向的至少一侧上焊接有填补层的步骤之后，还包括：
在所述填补层上除与所述本体贴合的一侧面外的表面设置固化层。
15.根据权利要求13或14所述的极片制作方法，其特征在于，在所述极耳的本体厚度方向的至少一侧上焊接有填补层的步骤之后，还包括：
对所述填补层和/或所述本体上远离所述集流体的一端进行模切。
16.根据权利要求12所述的极片制作方法，其特征在于，所述方法之后，包括：
对所述活性层与所述主体部进行辊压。
17.一种电极组件制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用权利要求12-16任一项所述的极片制作方法制作两个极性相反的极片；
将两个所述极片及隔膜叠放，使得两个所述极片的极耳分别延伸出所述隔膜的相对两侧；
将两个所述极片及所述隔膜一起卷绕，使得任一侧所述极耳卷绕形成连续的至少两个圈层相互贴合。
18.根据权利要求17所述的电极组件制作方法，其特征在于，将两个所述极片及隔膜叠放的步骤之前，还包括：
对两个所述极片分别按照预设尺寸进行分切。
19.根据权利要求17所述的电极组件制作方法，其特征在于，所述方法之后，还包括：
在其中一侧卷绕后的所述极耳上电连接集流构件。
20.一种电池单体，其特征在于，包括如权利要求7-11任一项所述的电极组件。
21.一种电池，其特征在于，包括如权利要求20所述的电池单体。
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