CN116565340B - 电芯和用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电芯和用电设备,所述电芯包括:电极组件,所述电极组件构造为卷绕式结构;容纳件,所述容纳件内设置有收容所述电极组件的安装空间;其中所述电极组件包括正极片和负极片,所述负极片包括:负极收尾段,所述负极收尾段设置在所述电极组件的最外圈,所述负极收尾段的外侧面设置有绝缘层,所述绝缘层与所述容纳件粘接固定。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电芯和用电设备。
背景技术
电芯广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具、电动工具、无人机、储能设备等领域。电芯的制造过程中,电芯的可靠性是一个不可忽视的问题。因此,如何提高电芯的可靠性,是电芯技术中一个亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种电芯和用电设备,该电芯的可靠性得到了有效提高。
本申请是通过下述技术方案实现的:
第一方面,本申请实施例提供一种电芯,包括:电极组件,所述电极组件构造为卷绕式结构;容纳件,所述容纳件内设置有收容所述电极组件的安装空间;其中所述电极组件包括正极片和负极片,所述负极片包括:负极收尾段,所述负极收尾段设置在所述电极组件的最外圈,所述负极收尾段的外侧面设置有绝缘层,所述绝缘层与所述容纳件粘接固定。
根据本申请实施例的电芯,将绝缘层直接设置在负极收尾段的外侧面,同时利用绝缘层的粘接性来使得粘接层和容纳件固定连接;不仅可以提升电极组件在容纳件内的稳定性,减少电芯跌落时电极组件在容纳件内窜动等问题,同时相较于现有技术的方案,也降低了电极组件在厚度方向上的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例,所述负极收尾段的至少部分构造为单面区,所述绝缘层设置在所述单面区。由此,不仅可以减少负极活性物质的使用,同时还降低了负极收尾段的厚度,从而降低了电极组件在厚度方向上的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例,所述负极收尾段的至少部分构造为空箔区,所述绝缘层设置在所述空箔区。由此,不仅可以减少负极活性物质的使用,同时还降低了负极收尾段的厚度,从而降低了电极组件在厚度方向上的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例,所述绝缘层构造为第一粘接层以与所述容纳件粘接固定。绝缘层自身不仅具有绝缘的作用,同时也具有粘接性能,从而不需要额外设置粘接层就可以通过自身的粘接力,将电极组件粘接固定在容纳件上。
根据本申请的一些实施例,所述第一粘接层的厚度为t1,所述t1满足:1μm≤t1≤10μm。在第一粘接层的厚度满足上述范围时,既可以保证第一粘接层具有足够的粘接性能,同时第一粘接层的厚度也不会太大,从而保证电芯不会出现由于第一粘接层的厚度较大而出现的在厚度方向上的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例,所述t1满足:3μm≤t1≤8μm。在第一粘接层的厚度满足上述范围时,既可以保证第一粘接层具有足够的粘接性能,同时第一粘接层的厚度也不会太大,从而保证电芯不会出现由于第一粘接层的厚度较大而出现的在厚度方向上的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例,所述第一粘接层的粗糙度为Ra,所述Ra满足:1μm≤Ra≤20μm。在第一粘接层的粗糙度满足上述条件时,可以保证第一粘接层在与容纳件粘接固定时,电极组件可以牢固地粘接固定在容纳件上。
根据本申请的一些实施例,所述Ra满足:5μm≤Ra≤7μm。在第一粘接层的粗糙度满足上述条件时,可以保证第一粘接层在与容纳件粘接固定时,电极组件可以牢固地粘接固定在容纳件上。
根据本申请的一些实施例,所述第一粘接层的成分包括聚烯烃,还包括聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。形成第一粘接层的浆料主要成分可以包括粘接材料和成型材料,粘接材料可以为聚烯烃,其作用是保证第一粘接层的粘接性能,且其在泡完电解液后溶胀较小,不会发生粘接失效;成型材料可以为聚氨酯或聚酰胺类,其作用是保证高温下能够塑化成型。
根据本申请的一些实施例,所述绝缘层包括:绝缘层本体和第二粘接层,所述绝缘层本体设置在所述负极收尾段,所述第二粘接层设置在所述绝缘层本体且与所述容纳件粘接固定。绝缘层本体自身并不是粘接件,其本身起到绝缘的作用,真正将电极组件和容纳件粘接固定在一起的是第二粘接层。第二粘接层可以直接使用成品贴附在绝缘层本体上,从而降低了电极组件的成型难度,提高了电极组件的生产效率。
根据本申请的一些实施例,所述第二粘接层构造为贴附在所述绝缘层本体上的热熔胶纸。热熔胶纸可以作为成品贴附在绝缘层本体上,从而降低了电极组件的成型难度,提高了电极组件的生产效率。
根据本申请的一些实施例,所述第二粘接层满足以下条件中至少一者:a.所述热熔胶纸的长度为45mm-70mm,所述热熔胶纸的宽度为30mm-40mm;b.所述热熔胶纸的厚度为10μm-25μm;c.所述第二粘接层的成分包括聚烯烃,还包括聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。热熔胶纸的参数满足上述范围,不仅可以保证热熔胶纸与容纳件之间的粘接强度,同时也不会浪费过多的热熔胶纸,降低电芯的生产成本,且降低了电芯在厚度方向上的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例,所述正极片包括:在卷绕方向上依次相连的正极起始段、正极中间段和正极收尾段,所述负极片包括:在卷绕方向上依次相连的负极起始段、负极中间段和所述负极收尾段;
其中,所述正极起始段包括:在卷绕方向上依次相连的第一平直段、段第一弯折段以及第二平直,所述负极起始段包括:在卷绕方向上依次相连的第三平直段、第二弯折段以及第四平直段,所述第一平直段的自由端与所述第二弯折段的内侧面正对,所述第三平直段的自由端与所述第一弯折段的内侧面正对。因此,电极组件的正极片和负极片采用对插结构,可以避免了头部空箔区的浪费,能量密度收益得到了增加。
根据本申请的一些实施例,所述正极起始段、所述正极中间段以及所述正极收尾段在厚度方向上的两个侧面均设置有正极活性物质,所述负极起始段和所述负极中间段在厚度方向上的两个侧面均设置有负极活性物质,所述负极收尾段的内侧面设置有负极活性物质,所述负极收尾段的外侧面未设置有负极活性物质。由此,负极收尾段的外侧面不参与脱嵌离子反应的区域可以不设置负极活性物质,从而避免了在负极收尾段的外侧面涂覆负极活性物质造成的活性材料的浪费。
根据本申请的一些实施例,所述电芯构造为软包电芯,所述容纳件构造为铝塑膜袋。软包电芯单位体积内的电容量更高,同时电芯的安装使用也更加灵活。
根据本申请的一些实施例,在所述电极组件浸入电解液、且所述电芯经过化成后,所述绝缘层的粘结性被激活以将所述电极组件和所述容纳件粘接固定。由于绝缘层的粘接性能只有在注液以及化成后才能被激活,因此电极组件安装在容纳件的步骤就会变得非常便利,避免出现由于粘接性能导致电极组件不能装入到容纳件中的问题。
根据本申请的一些实施例,所述绝缘层和所述容纳件之间的粘接强度不小于25N/m。由此保证了即使绝缘层在电解液的浸泡下,仍然具有足够的粘接强度,保证绝缘层将电极组件和容纳件牢固地粘接在一起。
第二方面,本申请提供了一种用电设备,其包括上述实施例中的电芯。
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为本申请第一实施例提供的电极组件的示意图;
图2为本申请第二实施例提供的负极收尾段设置第一粘接层的示意图;
图3为本申请第三实施例提供的负极收尾段设置绝缘层本体和第二粘接层的示意图;
图4是图3沿A-A方向的剖视图。
图标:电极组件100,
正极片110,正极起始段111,第一平直段111a,第一弯折段111b,第二平直段111c,正极中间段112,正极收尾段113,
负极片120,负极起始段121,第三平直段121a,第二弯折段121b,第四平直段121c,负极中间段122,负极收尾段123,
绝缘层130,第一粘接层131,绝缘层本体132,第二粘接层133,
负极集流体101,负极活性物质102,电极组件的厚度方向X。
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。
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)。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,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的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
目前,从市场形势的发展来看,电芯的应用越加广泛。电芯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,以及电动工具、无人机、储能设备等多个领域。随着电芯应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断地扩增。
消费类电池目前面临能量密度提升和成本降低的瓶颈,常规的电芯结构有两种:卷绕结构和叠片结构。卷绕结构是通过固定卷针的卷绕,将分条后的正极片、隔膜、负极片按照顺序卷绕挤压成圆柱形或椭圆柱形或方形,在放入适合的外壳中,极片的大小、卷绕的圈数等参数根据电池设计容量来进行确定。叠片结构是将正极片、负极片裁成需求尺寸的大小,随后将正极片、隔膜和负极片叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联成电池模组。卷绕结构因其成本较叠片结构制造成本低而成为消费类电池的主流结构。
现如今具有快充功能的卷绕结构通常具有如下问题:
常规的卷绕结构入卷方向为同方向入卷,即上下两片隔膜包裹负极片空箔入卷,负极片先入半圈后正极片入卷,收尾为正极片单面区或正极片空箔区收尾,此结构的弊端在于头部半圈空箔及隔膜造成浪费,其不参与脱嵌离子反应,造成厚度方向的能量密度损失。空箔区即为集流体在厚度方向上的两侧均未设置有活性物质的区域,由于空箔区在厚度方向上的两侧均未设置有活性物质,因此空箔区不参与充放电反应,且空箔区的两侧都设置有隔膜,因此造成了头部半圈空箔及隔膜的浪费。
基于此结构,卷绕结构的入卷方向可以为反方向入卷,即上下两片隔膜包裹双面区负极片入卷,同步正极片反方向入卷,收尾为负极片单面区,此结构相比于同方向入卷无头部空箔区浪费的情况,能量密度收益提升了0.8~1.5%。
若反卷的卷绕结构的收尾是负极片单面区,由于铝塑膜的结构是PP(Polypropylene,聚丙烯)层、AL(Aluminium,铝)层和尼龙层组成,冲坑后整体被拉伸,PP层、AL层以及尼龙层均减薄,尤其是角位的区域,PP层较薄弱,很容易将AL层裸露出来,若PP层在电芯运输或组装过程中发生PP层破损,负极片裸露并与AL层接触即会有腐蚀的风险,所以单面负极片通常设置隔膜包裹,即角位区域即使PP层破损,AL层裸露也会直接接触隔膜,不会与负极片(例如,铜箔)直接接触,避免腐蚀的问题。
负极片大多采用铜等活泼性较高的金属,当负极片和铝层直接接触时,由于二者之间的活泼性不同,会产生电位差,接触区域有水分浸入或周围的空气潮湿,即形成电解液,这样就形成了原电池。一段时间后,就会出现腐蚀的问题。
然而,隔膜收尾会有以下问题:
1.隔膜的材质胶软,隔膜收尾不利于电极组件与容纳件粘接,即热熔胶在隔膜上粘接较差,当热熔胶粘接在隔膜和容纳件上时,柔性的隔膜较容易形变从而导致电极组件在容纳件里固定较差,增大跌落时电芯窜动的风险以及同步发生隔膜收缩、正负极片微短路的问题,此外还容易出现压降较大,造成跌落失效的问题;
2.隔膜收尾通常需双层包裹,虽然降低了负极片暴露的风险,但是双层的隔膜会导致电极组件的厚度增加15μm左右,能量密度损失大约为0.5~1%;
3.另外为了保证热熔胶纸的粘接性能,现有的热熔胶纸的厚度较大,热熔胶纸额外占据厚度约为25μm~35μm,其作用是在高温压力下被激活粘性,发挥与容纳件的粘接功能。
为此,本申请提出了一种电芯,该电芯包括电极组件100和容纳件,电极组件100构造为卷绕式结构,容纳件内设置有收容电极组件100的安装空间。电芯可以但不限于为锂离子电芯、钠离子电芯、钠锂离子电芯、锂金属电芯、钠金属电芯、锂硫电芯、镁离子电芯、镍氢电芯、镍镉电芯等。
其中,电极组件100包括正极片110和负极片120,正极片110和负极片120之间可以通过隔膜间隔开,正极片110、负极片120和隔膜卷绕后以形成上述的卷绕式结构。在电芯充放电过程中,活性离子(例如锂离子)在正极片110和负极片120之间往返嵌入和脱出。隔膜设置在正极片110和负极片120之间,可以起到防止正负极短路的作用,同时可以使活性离子通过。
正极片110可以包括正极集流体,正极片110还可以包括:正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例,正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用表面镀银处理的铝、表面镀银处理的不锈钢、不锈钢、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,正极活性材料可包括以下材料中的至少一种:含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。
负极片120可以包括负极集流体,负极片120还可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面的负极活性物质。
作为示例,负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用表面镀银处理的不锈钢、不锈钢、铜、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。
作为示例,负极活性物质可采用本领域公知的用于电池的负极活性物质。作为示例,负极活性物质可包括以下材料中的至少一种:人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池负极活性物质的传统材料。这些负极活性物质可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
本申请对隔膜的种类没有特别的限制,可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔膜。
作为示例,隔膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯,陶瓷中的至少一种。隔膜可以是单层薄膜,也可以是多层复合薄膜,没有特别限制。在隔膜为多层复合薄膜时,各层的材料可以相同或不同,没有特别限制。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间,也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中,隔膜为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间,同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
本申请中,如图1-图4所示,负极片120包括:负极收尾段123,负极收尾段123设置在电极组件100的最外圈。也就是说,电极组件100由负极收尾段123来收尾。负极收尾段123的外侧面设置有绝缘层130,绝缘层130与容纳件粘接固定。
也就是说,本申请的实施例中,负极收尾段123的外侧不再设置有隔膜,绝缘层130不会设置在最外侧的隔膜上,而是直接设置在负极收尾段123的外侧面。
本申请的电极组件100的收尾是由负极收尾段123完成的,因此省去了在负极收尾段123外侧设置的隔膜,减少了由隔膜收尾造成的电极组件100在厚度方向上的能量密度损失,同时绝缘层130直接安装在负极收尾段123上且绝缘层130与容纳件粘接固定,负极收尾段123相较于隔膜的结构强度更高,因此将绝缘层130直接设置在负极收尾段123上可以提升电极组件100和容纳件之间的连接稳定性。
现有技术中,电极组件100有采用隔膜收尾的技术方案,在该方案中,由于负责将电极组件100和容纳件粘接固定的粘接层只能粘接在隔膜上,而粘接层与隔膜之间的粘接性较差,且当热熔胶粘接在隔膜和容纳件上时,柔性的隔膜较容易形变从而导致电极组件100在容纳件内的稳定性较差,增大跌落时电芯窜动的风险,同时同步发生隔膜收缩、正负极微短路、压降较大、跌落失效等问题的几率也增大了。
另外,采用隔膜收尾的技术方案,隔膜占据电极组件100在厚度方向上的空间,且隔膜收尾通常采用双层包裹,从而厚度增加了15μm左右,进而导致电极组件100在厚度方向上的能量密度损失也在0.5%-1%左右。
显然,本申请的技术方案中,电极组件100由负极收尾段123进行收尾,将绝缘层130直接设置在负极收尾段123的外侧面,同时利用绝缘层130的粘接性来使得粘接层和容纳件固定连接;不仅可以提升电极组件100在容纳件内的稳定性,减少电芯跌落时电极组件100在容纳件内窜动等问题,同时相较于现有技术的方案,也降低了电极组件100在厚度方向上的能量密度损失。
在电极组件100卷绕刚刚完成后,需要将卷针从电极组件100中抽离,然后电极组件100最内侧的夹爪朝向两侧移动,从而将电极组件100的圆形截面拉成扁平型的截面。此时,电极组件上距离相近且彼此正对的侧面的间隔开的方向即为本申请实施例中的电极组件的厚度方向,具体方向可以见图1所示的X方向。
本申请的电芯可以应用在电子产品上,例如手机或电脑内。在电子产品发生磕碰或者跌落等情形时,由于电极组件100非常牢固地与容纳件固定在一起,因此可以有效避免电极组件100在容纳件内窜动,提升电芯的稳定性;同时本申请的电芯的电极组件100在厚度方向上的能量密度损失也得到了降低,从而提升了电子产品的续航,也提升了用户使用电子产品的体验。
本申请的容纳件可以为电芯的壳体结构,可以起到保护其内部的电极组件100的作用。容纳件可以为软包或者硬壳,容纳件的类型可以根据其应用场景和内部的电极组件的类型自由选择,这里不做具体限定。
例如,当电芯为软包电芯时,容纳件可以为包装袋。本申请中的容纳件可以由铝塑膜加工形成,铝塑膜的结构可以包括PP层、AL层以及尼龙层,铝塑膜冲坑、整体被拉伸后可以形成具有安装空间的容纳件。
电极组件100的最外圈极片是指由该极片的收尾段进行收尾,例如电极组件100的最外圈极片为负极片120,则电极组件100的由负极片120的收尾段来收尾,负极片120的收尾段与容纳件的内侧面相对。负极片120包括在卷绕方向上位于其尾部的负极收尾段123,负极收尾段123设置在电极组件100的最外侧,电极组件100由负极收尾段123进行收尾。
本申请中的绝缘层130具有绝缘的特性,因此可以将负极收尾段123的外侧面和容纳件的内侧面隔断开,负极收尾段123和容纳件之间不会出现电连接,从而降低容纳件和负极片120出现腐蚀的几率。同时绝缘层130还具有粘接性,从而绝缘层130可以与容纳件粘接固定。绝缘层130可以自身具有粘接性,也可以通过贴附粘接层来具有粘接性,绝缘层130的具体结构之后会详细描述,此处不再赘述。
在本申请的一些实施例中,如图1所示,负极收尾段123的至少部分构造为单面区,绝缘层130设置在单面区。负极收尾段123可以一部分构造为单面区,负极收尾段123可以全部构造为单面区。本申请实施例中,负极收尾段123的外侧面均没有与之对应的正极活性物质,因此负极收尾段123可以全部构造为单面区,由此可以降低负极收尾段123的厚度,降低电极组件100在厚度方向上的能量密度损失。
需要说明的是,负极片120可以包括负极集流体101以及设置在负极集流体101至少一个表面的负极活性物质102。负极集流体101具有在其自身厚度方向相对的两个表面,负极活性物质102设置在负极集流体101相对的两个表面的任意一者或两者上。
负极片120的单面区指的是:负极集流体101上仅有一个表面未设置有负极活性物质102,则该段负极集流体101以及其上一个表面上的负极活性物质102统称为负极片120的单面区。由于本申请的电极组件100由负极收尾段123收尾,因此负极收尾段123的外侧面没有与之相对的正极片110,此时负极收尾段123的负极集流体101的外侧面不需设置有负极活性物质102,且负极收尾段123的负极集流体101的外侧面即为负极收尾段123的外侧面,绝缘层130设置在负极收尾段123的负极集流体101的外侧面。
本申请实施例的负极收尾段123的至少部分构造为单面区,且绝缘层130设置在单面区。由此,不仅可以减少负极活性物质102的使用,同时还降低了负极片120的收尾段的厚度,从而降低了电极组件100在厚度方向上的能量密度损失。
另外负极收尾段123的单面区设置粘接层,由于粘接区域足够大,所以能有效保证电芯跌落过程中电极组件100不会在容纳件内发生窜动,进而避免了压降失效问题。
在本申请的一些实施例中,负极收尾段123的至少部分构造为空箔区,绝缘层130设置在空箔区。负极收尾段123可以有一部分为空箔区,当然负极收尾段123也可以全部为空箔区,这里不做具体限定。
负极片的空箔区是指:负极集流体在厚度方向上的两侧均未设置有活性物质,则该段负极集流体101即为负极片的空箔区。在本申请的实施例中,负极收尾段123上的负极集流体101直接裸露出来,负极收尾段123上的负极集流体101在厚度方向的两侧均没有设置负极活性物质102,且负极收尾段123的负极集流体101的外侧面即为负极收尾段123的外侧面,绝缘层130设置在负极收尾段123的负极集流体101的外侧面。
本申请实施例的负极收尾段123的至少部分构造为空箔区,且绝缘层130设置在空箔区。不仅可以减少负极活性物质102的使用,同时还降低了负极收尾段123的厚度,从而降低了电极组件100在厚度方向上的能量密度损失。
在本申请的一些实施例中,如图2所示,绝缘层130构造为第一粘接层131以与容纳件粘接固定。也就是说,绝缘层130自身不仅具有绝缘的作用,同时也具有粘接性能,从而不需要额外设置粘接层就可以通过自身的粘接力,将电极组件100粘接固定在容纳件上。
在本申请的一些实施例中,第一粘接层131的厚度为t1,t1满足:1μm≤t1≤10μm。由于第一粘接层131可以是粘接浆料涂覆在负极收尾段123上后形成的,因此第一粘接层131的厚度可以为第一粘接层131在负极收尾段123的厚度方向上的尺寸。
一般来讲,第一粘接层131的厚度与第一粘接层131的粘接强度成正比,第一粘接层131的厚度越大,第一粘接层131的粘接力越强;反之,第一粘接层131的厚度越小,第一粘接层131的粘接力越弱。然而,在实际选择中,不仅要考虑第一粘接层131的粘接力,而且还要考虑第一粘接层131的厚度对电极组件100的能量密度的影响。第一粘接层131的厚度越大,则电极组件100在厚度方向上的能量密度损失越大,第一粘接层131的厚度越小,则电极组件100在厚度方向上的能量密度损失越小。
在第一粘接层131的厚度满足上述范围时,既可以保证第一粘接层131具有足够的粘接性能,同时第一粘接层131的厚度也不会太大,从而保证电芯不会出现由于第一粘接层131的厚度较大而导致的在厚度方向上的能量密度损失。
例如,第一粘接层131的厚度可以为1μm、3μm、5μm、7μm、9μm、10μm,本申请不对第一粘接层131的厚度做具体限定,只要第一粘接层131的厚度在上述范围内即可。
在本申请的一些实施例中,第一粘接层131的厚度t1满足:3μm≤t1≤8μm。在第一粘接层131的厚度满足上述范围时,既可以保证第一粘接层131具有足够的粘接性能,同时第一粘接层131的厚度也不会太大,从而保证电芯不会出现由于第一粘接层131的厚度较大而导致的在厚度方向上的能量密度损失。
例如,第一粘接层131的厚度可以为3μm、4μm、6μm、8μm,本申请不对第一粘接层131的厚度做具体限定,只要第一粘接层131的厚度在上述范围内即可。现有技术中,粘接在隔膜上的热熔胶层的厚度为25μm~35μm,本申请实施例中的第一粘接层131的厚度相较于现有技术的热熔胶层的厚度得到了大幅降低,从而降低了电极组件100在厚度方向上的尺寸,提升了电极组件100在厚度方向上的能量密度。
在本申请的一些实施例中,第一粘接层131的粗糙度为Ra,Ra满足:1μm≤Ra≤20μm。第一粘接层131的粗糙度表示第一粘接层131的粘接表面的粗糙程度,可以理解的是,第一粘接层131的粗糙度可以表征第一粘接层131的粘接强度,第一粘接层131的粗糙度越大,则第一粘接层131的粘接强度越高。在第一粘接层131的粗糙度满足上述条件时,可以保证第一粘接层131在与容纳件粘接固定时,电极组件100可以牢固地粘接固定在容纳件上。
例如,第一粘接层131的粗糙度可以为1μm、4μm、8μm、12μm、16μm、20μm等,本申请不对第一粘接层131的粗糙度的具体数值进行限定,只要第一粘接层131的粗糙度在上述范围即可。
在本申请的一些实施例中,第一粘接层131的粗糙度Ra满足:5μm≤Ra≤7μm。在第一粘接层131的粗糙度满足上述条件时,可以保证第一粘接层131在与容纳件粘接固定时,电极组件100可以牢固地粘接固定在容纳件上。
例如,第一粘接层131的粗糙度可以为5μm、6μm、7μm等,本申请不对第一粘接层131的粗糙度的具体数值进行限定,只要第一粘接层131的粗糙度在上述范围即可。
在本申请的一些实施例中,第一粘接层131不仅与负极收尾段123的外侧面粘接固定,而且还与容纳件的内侧面粘接固定。第一粘接层131可以首先粘接固定在负极收尾段123的外侧面,然后在电极组件100装入到容纳件后,第一粘接层131再与容纳件粘接固定。
根据本申请的一些实施例,第一粘接层131的成分包括聚烯烃,还包括聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。形成第一粘接层131的浆料主要成分可以包括粘接材料和成型材料,粘接材料可以保证第一粘接层131的粘接性能,成型材料可以保证第一粘接层131的成型性能。
粘接材料可以为聚烯烃,其作用是保证第一粘接层131的粘接性能,且其在泡完电解液后溶胀较小,不会发生粘接失效;成型材料可以为聚氨酯或聚酰胺类,其作用是保证高温下能够塑化成型。
在本申请的一些实施例中,第一粘接层131可以是粘接浆料涂覆在负极收尾段123上后干燥后形成的。将粘接浆料涂覆负极收尾段123的单面区一侧,涂布厚度可以控制在5μm或10μm左右,烘干后粗糙度为5~7μm之间。
在本申请的一些实施例中,如图3和图4所示,绝缘层130包括:绝缘层本体132和第二粘接层133,绝缘层本体132设置在负极片120的收尾段,第二粘接层133设置在绝缘层本体132上且与容纳件粘接固定。
也就是说,绝缘层本体132自身并不是粘接件,其本身可以起到绝缘的作用,真正将电极组件100和容纳件粘接固定在一起的是第二粘接层133。绝缘层本体132的一个侧面可以与负极收尾段123相连,绝缘层本体132的另一个侧面与第二粘接层133的一个侧面粘接固定,第二粘接层133的另一个侧面可以与容纳件粘接固定。
在本申请的一些实施例中,第二粘接层133也具有绝缘性,从而进一步保证了负极收尾段123与容纳件不会电连接。另外,绝缘层本体132与负极收尾段123也可以粘接固定,绝缘层本体132通过另外一个粘接层与负极收尾段123粘接固定。
在本申请的一个实施例中,第二粘接层133构造为贴附在绝缘层本体132上的热熔胶纸。热熔胶纸可以直接贴附在绝缘层本体132上,然后再将电极组件100安装在容纳件时,热熔胶纸还粘接固定在容纳件的内侧壁上,从而热熔胶纸将电极组件100粘接固定在容纳件上。
根据本申请的一个实施例,热熔胶纸的长度为45mm-70mm,热熔胶纸的宽度为30mm-40mm。热熔胶纸的长度和宽度直接决定了热熔胶纸和容纳件之间的粘接面积,粘接面积越大,则热熔胶纸和容纳件之间的粘接力更强。本申请实施例中的热熔胶纸的长度和宽度满足上述范围,不仅可以保证热熔胶纸与容纳件之间的粘接强度,同时也不会浪费过多的热熔胶纸,降低电芯的生产成本。
例如,热熔胶纸的长度可以为45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm,热熔胶纸的宽度可以为30mm、32mm、34mm、36mm、38mm、40mm,本申请不对热熔胶纸的长度和宽度的具体数值进行限定,只要热熔胶纸的长度和宽度在上述范围即可。
在本申请的一些实施例中,热熔胶纸的厚度为10μm-25μm。相较于现有技术中采用厚度较厚的热熔胶纸贴附在隔膜上的方案,本申请的热熔胶纸的厚度得到了大幅降低,从而使得电芯在厚度方向上的尺寸得到了降低,且降低了电芯在厚度方向上的能量密度损失,但是需要注意的是,本申请实施例的热熔胶纸的厚度虽然得到了降低,但是粘接性能足够,从而可以将电极组件牢固地粘接固定在容纳件内。
一般来讲,第二粘接层133的厚度与第二粘接层133的粘接强度成正比,第二粘接层133的厚度越大,第二粘接层133的粘接力越强;反之,第二粘接层133的厚度越小,第二粘接层133的粘接力越弱。然而,在实际选择中,不仅要考虑第二粘接层133的粘接力,而且还要考虑第二粘接层133的厚度对电极组件100的能量密度的影响。第二粘接层133的厚度越大,则电极组件100在厚度方向上的能量密度损失越大,第二粘接层133的厚度越小,则电极组件100在厚度方向上的能量密度损失越小。
例如,第二粘接层133(即,热熔胶纸)的厚度可以为10μm、15μm、20μm、25μm,本申请不对热熔胶纸的厚度进行限定,只要热熔胶纸的厚度在上述范围内即可。
根据本申请的一些实施例,第二粘接层133的成分包括聚烯烃,还包括聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。形成第二粘接层133的浆料主要成分可以包括粘接材料和成型材料,粘接材料可以保证第二粘接层133的粘接性能,成型材料可以保证第二粘接层133的成型性能。
粘接材料可以为聚烯烃,其作用是保证第二粘接层133的粘接性能,且其在泡完电解液后溶胀较小,不会发生粘接失效;成型材料可以为聚氨酯或聚酰胺类,其作用是保证高温下能够塑化成型。
在本申请的一些实施例中,第二粘接层133可以是粘接浆料涂覆在绝缘层本体132上后干燥后形成的。现有技术中,粘接在隔膜上的热熔胶层的厚度为25μm~35μm,本申请实施例中的第二粘接层133的厚度相较于现有技术的热熔胶层的厚度得到了大幅降低,从而降低了电极组件100在厚度方向上的尺寸,提升了电极组件100在厚度方向上的能量密度。
在本申请的一些实施例中,如图1所示,正极片110包括:在卷绕方向上依次相连的正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113,负极片120包括:在卷绕方向上依次相连的负极起始段121、负极中间段122和负极收尾段123。
正极起始段111即为正极片110初始卷绕的区段,正极收尾段113即为正极片110最后卷绕的区段,正极中间段112即为正极片110中间卷绕的区段;负极起始段121即为负极片120初始卷绕的区段,负极收尾段123即为负极片120最后卷绕的区段,负极中间段122即为负极片120中间卷绕的区段。在卷绕方向上,正极起始段111在正极片110的最内侧的一段,正极收尾段113在正极片110的最外侧的一段。在卷绕方向上,负极起始段121在负极片120的最内侧的一段,负极收尾段123在负极片120的最外侧的一段。
正极起始段111包括:在卷绕方向上依次相连的第一平直段111a、第一弯折段111b以及第二平直段111c,负极起始段121包括:在卷绕方向上依次相连的第三平直段121a、第二弯折段121b和第四平直段121c。第一平直段111a的自由端与第二弯折段121b的内侧面正对,第三平直段121a的自由端与第一弯折段111b的内侧面正对。
也就是说,正极起始段111和负极起始段121为对插式结构,正极片110和负极片120为反方向入卷。现有的正极片和负极片同方向入卷相比,即上下两片隔膜包裹负极片的空箔部分入卷,负极片先卷绕半圈后正极片入卷,此结构的弊端在于头部半圈的负极片的空箔部分及隔膜造成浪费,其不参与脱嵌离子反应,造成电极组件在厚度方向的能量密度损失。本申请实施例中的电极组件100,正极起始段111和负极起始段121为对插式结构,正极片110和负极片120反方向入卷,因此与现有技术的入卷方式相比,不会造成负极起始段121的头部的空箔部分的浪费,能量密度收益得到了提升。
在本申请的一些实施例中,正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113在厚度方向上的两个侧面均设置有正极活性物质,即正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113均为双面区。也就是说,正极片110的正极集流体在厚度方向上的两个侧面上均设置有正极活性物质。而正极集流体在厚度方向上的两侧的正极活性物质都有对应的负极活性物质102正对。
负极起始段121和负极中间段122在厚度方向上的两个侧面均设置有负极活性物质102,负极收尾段123的内侧面设置有负极活性物质102,负极收尾段123的外侧面未设置有负极活性物质102,即负极起始段121和负极中间段122为双面区,负极收尾段123为单面区。也就是说,负极起始段121和负极中间段122上的负极集流体101在厚度方向上的两个侧面上均设置有负极活性物质102,负极收尾段123的负极集流体101在厚度方向上的两个侧面只有一个上设置有负极活性物质102。
正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113为连续的双面涂布,通过在正极集流体在厚度方向上的两个侧面涂覆正极活性物质,从而得到正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113。负极起始段121和负极中间段122为连续的双面涂布,负极收尾段123为单面涂布,负极收尾段123仅在内侧面设置有负极活性物质102;由于负极收尾段123的外侧没有与之对应的正极片110,因此负极收尾段123的外侧面不参与脱嵌离子反应,从而不需要在负极收尾段123的外侧面设置有负极活性物质102,从而降低负极活性物质102的使用量,在一定程度上降低了电极组件100的生产成本。
在本申请的一些实施例中,负极起始段121的自由端构造为负极起始端,正极起始段111的自由端构造为正极起始端,负极起始端的朝向和正极起始端的朝向相反。也就是说,正极片和负极片是对插结构,负极起始端和正极片110的最内圈的拐角正对,正极起始端和负极片120的最内圈的拐角正对,从而区别于极片空箔入卷的方式,避免了头部空箔及隔膜造成浪费。
第一弯折段111b是正极片110最内圈在卷绕方向上的第一个拐角,第二弯折段121b是负极片120最内圈在卷绕方向上的第一个拐角,在本申请的实施例中,第一平直段111a的自由端与负极片120最内圈在卷绕方向上的第一个拐角的内侧面正对,第三平直段121a的自由端与正极片110最内圈在卷绕方向上的第一个拐角的内侧面正对。
根据本申请的一些实施例中,电芯构造为软包电芯,容纳件构造为包装袋。包装袋可以由铝塑膜加工成型,即容纳件构造为铝塑膜袋,软包电芯单位体积内的电容量更高,同时电芯的安装使用也更加灵活。
在本申请的一些实施例中,在电极组件100浸入电解液、且电芯经过化成后,绝缘层130的粘结性被激活以将电极组件100和容纳件粘接固定。也就是说,在电极组件100刚刚安装在容纳件内后,绝缘层130自身的粘接不强甚至没有粘接性,只有在经过注液以及化成的步骤后,高温高压的环境下可以激活绝缘层130的粘接性能,进而实现电极组件100与容纳件粘接固定。
由于绝缘层130的粘接性能只有在注液以及化成后才能被激活,因此电极组件100安装在容纳件的步骤就会变得非常便利,降低由于粘接性能导致电极组件100不能装入到容纳件的几率。若绝缘层130的粘接性能一直很强,则在将电极组件100安装在容纳件的过程中,绝缘层130有很大的几率会在电极组件100未完全装入到容纳件时粘接在容纳件的侧壁,从而导致电极组件100的安装无法顺利进行。
在本申请的一些实施例中,电极组件100在卷绕完成并预压完成后,由负极收尾段123进行收尾,绝缘层130设置在负极收尾段123的外侧面上,此时绝缘层130没有粘接性或者粘接性较弱,在将电极组件100安装在容纳件的过程中,绝缘层130不会与容纳件的内侧面发生粘接,电极组件100作为一个整体会顺利地安装到容纳件的指定位置。然后,进行注液和化成的过程,在高温高压的环境下,原来没有粘接性或者粘接性很弱的绝缘层130具备了较强的粘接性能,并粘接固定在容纳件的内侧壁上,从而保证了电极组件100牢固地安装在容纳件内。
在本申请的一些实施例中,在电芯经过注液和化成后,绝缘层130和容纳件之间的粘接强度不小于25N/m,由此保证了即使绝缘层130在电解液的浸泡下,仍然具有足够的粘接强度,保证绝缘层130将电极组件100和容纳件牢固地粘接在一起。
可以理解的是,在电芯经过注液后,绝缘层130处于电解液的浸泡下,而粘接性较弱的绝缘层130非常容易在电解液的浸泡下失去粘性,从而出现绝缘层130和容纳件脱离的问题。本申请实施例中,绝缘层130和容纳件之间的粘接强度不小于25N/m,从而即使绝缘层130在电解液的浸泡下,绝缘层130与容纳件之间仍然具有足够的粘接性,从而保证了电极组件100牢固地安装在容纳件内。
实施例一:
负极片120通过涂布来设置双面区和单面区,活性物质涂布完成单面区及双面区后,在负极片120上未设置有活性物质的单面区涂覆粘接层(该粘接层即为自身具有粘接性能的绝缘层130,该粘接层为第一粘接层131);
粘接层的浆料成分包含粘接材料,例如聚烯烃,质量占比50%,其作用是保证胶层的粘接性能,且其在泡完电解液后溶胀较小,不会发生粘接失效;粘接层的浆料成分还包括热塑性材料,例如聚氨酯或聚酰胺类,质量占比20%,其作用是保证高温下能够塑化成型,此外还包含填充剂,例如钛白粉,滑石粉等;
将浆料涂覆负极收尾段123的单面区一侧,涂布厚度可以控制在5μm左右,烘干后粗糙度为5~7μm之间;
正极片110涂布后均为双面区,无单面区;
将两片隔膜包裹负极片120与正极片110反向入卷,正负极片同时入卷,收尾时负极的收尾段(含隔膜)包裹正极,隔膜略长于正极;
电极组件进入容纳件后,经注液、化成后负极收尾段123的粘接层被激活粘性,与容纳件粘接,使电极组件固定在容纳件里,后续在做跌落测试时也不会发生因电极组件与容纳件粘接不足导致的窜动,进而引发正负极微短路、隔膜收缩等一系列的压降失效等问题。
实施例二:
负极片120通过涂布来设置双面区和单面区,活性物质涂布完成单面区及双面区后,在负极片120上未设置有活性物质的单面区涂覆粘接层(该粘接层即为自身具有粘接性能的绝缘层130,该粘接层为第一粘接层131);
粘接层的浆料成分包含粘接材料,例如聚烯烃,质量占比50%,其作用是保证胶层的粘接性能,且其在泡完电解液后溶胀较小,不会发生粘接失效;粘接层的浆料成分还包括热塑性材料,例如聚氨酯或聚酰胺类,质量占比20%,其作用是保证高温下能够塑化成型,此外还包含填充剂,例如钛白粉,滑石粉等;
将浆料涂覆负极收尾段123的单面区一侧,涂布厚度可以控制在10μm左右,烘干后粗糙度为5~7μm之间;
正极片110涂布后均为双面区,无单面区;
将两片隔膜包裹负极片120与正极片110反向入卷,正负极片同时入卷,收尾时负极的收尾段(含隔膜)包裹正极,隔膜略长于正极;
电极组件进入容纳件后,经注液、化成后负极收尾段123的粘接层被激活粘性,与容纳件粘接,使电极组件固定在容纳件里,后续在做跌落测试时也不会发生因电极组件与容纳件粘接不足导致的窜动,进而引发正负极微短路、隔膜收缩等一系列的压降失效等问题。
实施例3:负极片120通过涂布来设置双面区和单面区,活性物质涂布完成单面区及双面区后,在负极片120上未设置有活性物质的单面区涂覆绝缘层本体132,绝缘层本体132的主要成分为氧化铝,氧化锆、氧化镁等;
在绝缘层本体132上粘接热熔胶纸(即第二粘接层133),胶纸尺寸30*45mm,绝缘层本体132和热熔胶纸总厚度25μm;
正极片110涂布后均为双面区,无单面区;
将两片隔膜包裹负极片120与正极片110反向入卷,正负极片同时入卷,收尾时负极的收尾段(含隔膜)包裹正极,隔膜略长于正极;
电极组件进入容纳件后,经注液、化成后负极收尾段123的热熔胶纸被激活粘性,与容纳件粘接,使电极组件固定在容纳件里,后续在做跌落测试时也不会发生因电极组件与容纳件粘接不足导致的窜动,进而引发正负极微短路、隔膜收缩等一系列的压降失效等问题。
对比例:
负极片通过涂布设置双面区和单面区;
正极片通过涂步设置双面区,无单面区;
将两片隔膜包裹负极片与正极片反向入卷,正负极片同时入卷,收尾时负极收尾段123(含隔膜)包裹正极片,隔膜略长于负极片120,最终隔膜包裹负极收尾段123且和负极收尾段123一同收尾;在隔膜上的主体区域粘贴热熔胶纸,胶纸尺寸可以为:30*45mm,胶纸厚度25μm,胶纸结构为15μm的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基材,两侧为5μm的胶层结构;PET基材提供胶纸硬度,胶层提供粘接,保证化成后受热压激活能与容纳件有效粘接;
电极组件装入容纳件后,经注液、化成后隔膜上的热熔胶层的粘性被激活,与容纳件粘接,使电极组件固定在容纳件里。
实施例1、实施例2、实施例3和对比例中的电芯测试跌落。
成品电芯的跌落测试可以包括以下步骤:
测试温度为20±5℃;
测试电芯状态:带夹具;
测试前后检查外观并拍照;
在20±5℃的测试环境用金属跌落地板从1.5m跌落高度沿着6面跌落1次,4角跌落1次,共进行8轮测试;
测量频次:电压内阻测量使用1KHz规格,预处理后,测试后测量,测试后第24h测量;
判定标准:不起火,不爆炸,不冒烟,不漏液,电压降小于50mV。
跌落测试数据:
实施例1中的绝缘层130自身具有粘接性,即绝缘层130为第一粘接层131,其在同样的跌落测试中,总共测试了10轮,其中9次都通过了测试,通过率高达90%。
实施例2中的绝缘层130自身具有粘接性,即绝缘层130为第一粘接层131,其在同样的跌落测试中,由于相较于实施例1增加了绝缘层130的厚度,因此总共测试了10轮,10次都通过了测试,通过率高达100%。因此,可以根据需要调整绝缘层130的厚度,从而达到电芯能量密度以及跌落通过率之间的平衡。
实施例3中,绝缘层130包括:绝缘层本体132和第二粘接层133,其在同样的跌落测试中,总共测试了10轮,其中7次都通过了测试,通过率达到了70%。
对比例中,粘接层直接粘接固定在了电极组件100最外圈的隔膜上,因此会出现粘接不牢固的问题,而跌落通过率也证实了这一点。在同样的跌落测试中,总共测试了10轮,其中仅仅有5次通过了测试,通过率低至50%。
从上述跌落测试数据可以知道,无论本申请中设置在负极收尾段123上的绝缘层130是自身具有粘接性能的第一粘接层131(实施例1和实施例2)、还是包括绝缘层本体132和第二粘接层133(实施例3),由于粘接层直接设置在负极收尾段123上,从而保证将负极收尾段123和容纳件间隔开的同时,增加了电极组件100和容纳件的连接稳定性,电极组件100可以更加稳定的固定在容纳件中,跌落通过率都远远大于将粘接层设置在隔膜上的对比例1的跌落通过率。
下面详细描述本申请实施例的一个电芯。
电芯包括电极组件100以及用于收容电芯组件的容纳件,电极组件100包括正极片110和负极片120,其中电极组件100由负极片120来收尾,同时负极收尾段123的外侧面上设置有具有粘接性能的绝缘层130,从而绝缘层130将电极组件100和容纳件粘接固定在一起。负极收尾段123仅有一面设置有活性物质,绝缘层130设置在负极收尾段123上未设置活性位置的单面区上。或者,负极收尾段123的负极集流体101的两个侧面上均未设置有负极活性物质102,绝缘层130设置在负极收尾段123的空箔区上。
第一粘接层131的厚度为t1,t1满足:1μm≤t1≤10μm。第一粘接层131的粗糙度为Ra,Ra满足:1μm≤Ra≤20μm。
绝缘层130自身就具有粘接性,绝缘层130可以构造为第一粘接层131,第一粘接层131可以分别和负极收尾段123和容纳件粘接固定。绝缘层130也可以包括:绝缘层本体132和第二粘接层133,绝缘层本体132设置在负极片120的收尾段,第二粘接层133设置在绝缘层本体132上且与容纳件粘接固定。第二粘接层133可以构造为贴附在绝缘层本体132上的热熔胶纸。热熔胶纸的长度为45mm-70mm,热熔胶纸的宽度为30mm-40mm。热熔胶纸的厚度为10μm-25μm。
第一粘接层131和第二粘接层133的成分可以相同,第一粘接层131和第二粘接层133的成分可以包括聚烯烃聚以及氨酯和聚酰胺中的至少一种。
正极片110包括:在卷绕方向上依次相连的正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113,负极片120包括:在卷绕方向上依次相连的负极起始段121、负极中间段122和负极收尾段123。正极起始段111包括:在卷绕方向上依次相连的第一平直段111a、第一弯折段111b以及第二平直段111c,负极起始段121包括:在卷绕方向上依次相连的第三平直段121a、第二弯折段121b和第四平直段121c。第一平直段111a的自由端与第二弯折段121b的内侧面正对,第三平直段121a的自由端与第一弯折段111b的内侧面正对。
正极起始段111、正极中间段112和正极收尾段113在厚度方向上的两个侧面均设置有正极活性物质,负极起始段121和负极中间段122在厚度方向上的两个侧面均设置有负极活性物质102,负极收尾段123的内侧面设置有负极活性物质102,负极收尾段123的外侧面未设置有负极活性物质102。
电芯构造为软包电芯,容纳件构造为铝塑膜袋。在电极组件100浸入电解液、且电芯经过化成后,绝缘层130的粘结性被激活以将电极组件100和容纳件粘接固定。在电芯经过注液和化成后,绝缘层130和容纳件之间的粘接强度不小于25N/m。
下面简单描述本申请实施例中的用电设备。
本申请实施例提供一种使用上述电芯作为电源的用电设备,用电设备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。
根据本申请实施例中的用电设备可以包括上述实施例中的电芯,由于本申请实施例中的用电设备设置有上述的电芯,因此用电设备的续航得到了提升,从而提升了用户使用用电设备的使用感受。
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 (17)
1.一种电芯,其特征在于,包括:
电极组件,所述电极组件构造为卷绕式结构;
容纳件,所述容纳件内设置有收容所述电极组件的安装空间;其中
所述电极组件包括正极片和负极片,所述负极片包括:负极收尾段,所述负极收尾段设置在所述电极组件的最外圈,所述负极收尾段的外侧面设置有绝缘层,所述绝缘层与所述容纳件粘接固定;
所述负极收尾段的外侧不设置有隔膜,所述绝缘层直接设置于所述负极收尾段的外侧面。
2.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述负极收尾段的至少部分构造为单面区或空箔区,所述绝缘层设置在所述单面区或所述空箔区。
3.根据权利要求1或2所述的电芯,其特征在于,所述绝缘层构造为第一粘接层以与所述容纳件粘接固定。
4.根据权利要求3所述的电芯,其特征在于,所述第一粘接层的厚度为t1,所述t1满足:1μm≤t1≤10μm。
5.根据权利要求4所述的电芯,其特征在于,所述t1满足:3μm≤t1≤8μm。
6.根据权利要求3所述的电芯,其特征在于,所述第一粘接层的粗糙度为Ra,所述Ra满足:1μm≤Ra≤20μm。
7.根据权利要求6所述的电芯,其特征在于,所述Ra满足:5μm≤Ra≤7μm。
8.根据权利要求3所述的电芯,其特征在于,所述第一粘接层的成分包括聚烯烃,还包括聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的电芯,其特征在于,所述绝缘层包括:绝缘层本体和第二粘接层,所述绝缘层本体设置在所述负极收尾段,所述第二粘接层设置在所述绝缘层本体且与所述容纳件粘接固定。
10.根据权利要求9所述的电芯,其特征在于,所述第二粘接层构造为贴附在所述绝缘层本体上的热熔胶纸。
11.根据权利要求10所述的电芯,其特征在于,所述第二粘接层满足以下条件中至少一者:
a.所述热熔胶纸的长度为45mm-70mm,宽度为30mm-40mm;
b.所述热熔胶纸的厚度为10μm-25μm;
c.所述第二粘接层的成分包括聚烯烃,还包括聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。
12.根据权利要求1或2所述的电芯,其特征在于,所述正极片包括:在卷绕方向上依次相连的正极起始段、正极中间段和正极收尾段,所述负极片包括:在卷绕方向上依次相连的负极起始段、负极中间段和所述负极收尾段;
其中,所述正极起始段包括:在卷绕方向上依次相连的第一平直段、第一弯折段以及第二平直段,所述负极起始段包括:在卷绕方向上依次相连的第三平直段、第二弯折段以及第四平直段,所述第一平直段的自由端与所述第二弯折段的内侧面正对,所述第三平直段的自由端与所述第一弯折段的内侧面正对。
13.根据权利要求12所述的电芯,其特征在于,所述正极起始段、所述正极中间段以及所述正极收尾段在厚度方向上的两个侧面均设置有正极活性物质,所述负极起始段和所述负极中间段在厚度方向上的两个侧面均设置有负极活性物质,所述负极收尾段的内侧面设置有负极活性物质,所述负极收尾段的外侧面未设置有负极活性物质。
14.根据权利要求1或2所述的电芯,其特征在于,所述电芯构造为软包电芯,所述容纳件构造为铝塑膜袋。
15.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,在所述电极组件浸入电解液、且所述电芯经过化成后,所述绝缘层的粘结性被激活以将所述电极组件和所述容纳件粘接固定。
16.根据权利要求15所述的电芯,其特征在于,所述绝缘层和所述容纳件之间的粘接强度不小于25N/m。
17.一种用电设备,其特征在于,包括权利要求1-16中任一项所述的电芯。
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