CN116686157A - 卷绕式电极组件、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种卷绕式电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕式电极组件的制造方法及设备，涉及电池技术领域。卷绕式电极组件，包括极片。极片包括卷绕收尾段，卷绕收尾段设有多个第一极耳，多个第一极耳层叠设置，相邻的两个第一极耳中，靠近卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳的宽度。相邻的两个第一极耳靠近卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳，即从内至外，多个第一极耳的宽度逐渐减小。则卷绕收尾段卷绕完成后，相邻的两个第一极耳的错位量减小，从而使得多个第一极耳表现的总错位量较小，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。

Description

卷绕式电极组件、电池单体、电池及用电设备 技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种卷绕式电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕式电极组件的制造方法及设备。
背景技术
目前，车辆、便携式电器、手机、航天器等领域广泛使用锂离子蓄电池为其提供电能。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的安全性，而电池内部短路是影响电池安全性能的重要因素之一。因此，如何降低电池内部短路的风险成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种卷绕式电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕式电极组件的制造方法及设备，以降低电池内部短路的风险。
第一方面，本申请实施例提供一种卷绕式电极组件，包括：极片，所述极片包括卷绕收尾段，所述卷绕收尾段设有多个第一极耳，多个所述第一极耳层叠设置，相邻的两个所述第一极耳中，靠近所述卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第一极耳的宽度。
上述技术方案中，多个第一极耳层叠布置，相邻的两个第一极耳靠近卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳，换句话说，从内至外，多个第一极耳的宽度逐渐减小，则卷绕收尾段卷绕完成后，沿第一极耳的宽度方向，相邻的两个第一极耳的错位量减小，从而使得多个第一极耳表现的总错位量较小，降低因电极组件的多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，提高电池单体的安全性能。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的连接区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，能够提高电池单体的能量密度。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述极片还包括与所述卷绕收尾段相连的卷绕起始段，所述卷绕起始段设有第二极耳，所述第二极耳与多个所述第一极耳层叠布置；所述第二极耳的宽度大于或等于所述多个第一极耳中最靠近所述卷绕中心的所述第一极耳的宽度。
上述技术方案中，在实际卷绕过程中，电极组件的卷绕起始段上的第二极耳在第二极耳的宽度方向上的错位量较小，因此，第二极耳的宽度大于或者等于多个第一极耳的宽度能够在不影响电极组件的极耳的总错位量的情况下，使得电极组件的极耳具有较好的过流能力和较好的散热能力。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第二极耳的数量为多个，多个所述第二极耳层叠设置，多个所述第二极耳的宽度相等。
上述技术方案中，多个第二极耳的宽度相等，既方便制造，还能使极耳具备较好的过流能力和散热能力。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第二极耳的数量小于或等于25个。
上述技术方案中，随着极片的卷绕半径增大，极耳的错位量增大，因此，第二极耳的数量小于或等于25个，能够有效减小第一极耳和第二极耳沿第一极耳的宽度方向产生的总错位量，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第二极耳的数量为多个，多个所述第二极耳层叠设置，相邻的两个所述第二极耳中，靠近所述卷绕中心的第二极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第二极耳的宽度。
上述技术方案中，多个第二极耳沿与多个第一极耳的层叠方向相同的方向层叠布置，相邻的两个第二极耳靠近卷绕中心的第二极耳的宽度大于远离卷绕中心的第二极耳，换句话说，从内至外，多个第二极耳的宽度逐渐减小，使得第二极耳具有较好的过流能力和较好的散热能力。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一极耳具有连接端和自由端，沿所述极片的宽度方向，所述连接端连接于所述卷绕收尾段的一端；沿所述连接端至所述自由端的方向，多个所述第一极耳中的每一个所述第一极耳的宽度逐渐减小。
上述技术方案中，沿第一极耳的连接端至自由端的方向，每个第一极耳的宽度逐渐减小，避免与其他部件的干涉，此外，在保证第一极耳与其他部件焊接面积的基础上增加第一极耳与卷绕收尾段的连接强度。
在本申请第一方面的一些实施例中，相邻的两个所述第一极耳的宽度差相等。
上述技术方案中，相邻的两个第一极耳的宽度差相等，即沿第一极耳背离卷绕中心的方向，多个第一极耳的宽度呈线性递减，能够减小多个第一极耳沿第一极耳的宽度方向产生的总错位量，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
在本申请第一方面的一些实施例中，在多个所述第一极耳的层叠方向上，沿所述多个第一极耳背离所述卷绕中心的方向，相邻的两个所述第一极耳的宽度差逐渐增大。
上述技术方案中，相邻的两个第一极耳的宽度差逐渐增大，能够减小多个第一极耳沿第一极耳的宽度方向产生的总错位量，降低多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的电极组件的短路风险。
在本申请第一方面的一些实施例中，在多个所述第一极耳的层叠方向上，沿所述多个第一极耳背离所述卷绕中心的方向，相邻的两个所述第一极耳的宽度差为0.5mm-4mm。
上述技术方案中，相邻的两个第一极耳的宽度差为0.5mm-4mm，既能有效降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，还能保证第一极耳的过流能力和散热能力。相邻的两个第一极耳的宽度差小于0.5mm的情况，则相邻两个第一极耳中远离卷绕中心一个第一极耳的宽度相对靠近卷绕中心的一个第一极耳的宽度减小不明显，最终多个第一极耳的总错位量减小不明显，不能有效降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险；相邻的两个第一极耳的宽度差大于4mm的情况，则相邻两个第一极耳中远离卷绕中心一个第一极耳的宽度相对靠近卷绕中心的一个第一极耳的宽度减小太大，难以保证第一极耳的过流能力和散热能力。
在本申请的一些实施例中，在多个所述第一极耳的层叠方向上，沿所述多个第一极耳背离所述卷绕中心的方向，多个所述第一极耳的高度逐渐减小。
上述技术方案中，沿多个第一极耳背离卷绕中心的方向，多个第一极耳的高度逐渐减小，即在第一极耳宽度和高度同步减小，降低第一极耳因宽度减小后容易翻折的风险。
在本申请第一方面的一些实施例中，多个所述第一极耳中的每一个所述第一极耳的宽度与高度的比值相同。
上述技术方案中，多个第一极耳中的每一个第一极耳的宽度与高度的比值相同，第一极耳宽度减小后，第一极耳的高度同步减小，降低第一极耳因宽度减小后容易翻折的风险。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述卷绕式电极组件的卷绕方向，相邻的两个所述第一极耳之间的间距逐渐增大。
上述技术方案中，沿卷绕式电极组件的卷绕方向，相邻的两个第一极耳之间的间距逐渐增大，能够减小相邻的两个第一极耳的错位量，从而降低因多个第一极耳沿第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
第二方面，本申请实施例提供一种电池单体，包括壳体和第一方面实施例提供的卷绕式电极组件，所述卷绕式电极组件容纳于壳体内。
上述技术方案中，从内至外，卷绕收尾段的多个第一极耳的宽度逐渐减小，则卷绕收尾段卷绕完成后，沿第一极耳的宽度方向，相邻的两个第一极耳的错位量减小，从而使得多个第一极耳表现的总错位量较小，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的连接区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，提高电池单体的能量密度。
第三方面，本申请实施例提供一种电池，包括箱体和根据第二方面实施例提供的电池单体，所述电池单体容纳于所述箱体内。
上述技术方案中，从内至外，卷绕收尾段的多个第一极耳的宽度逐渐减小，则卷绕收尾段卷绕完成后，沿第一极耳的宽度方向，相邻的两个第一极耳的错位量减小，从而使得多个第一极耳表现的错总位量较小，降低因多个第一极耳在第一极耳宽度方向的错位量较大造成的短路风险，也能提高电池的安全性能。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的连接区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，提高电池的能量密度。
第四方面，本申请的实施例提供一种用电设备，包括第二方面实施例提供的电池单体。
上述技术方案中，多个第一极耳表现的总错位量较小，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，也能提高电池单体的安全性能，提高用电设备的用电安全。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，提高电池单体的能量密度，以满足用电设备更大和更长时间的电能需求。
第五方面，本申请实施例提供一种卷绕式电极组件的制造方法，包括：
提供极片，所述极片包括卷绕收尾段，所述卷绕收尾段设有多个第一极耳；
将所述极片绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳层叠设置；
其中，相邻的两个所述第一极耳中，靠近所述卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第一极耳的宽度。
上述技术方案中，将极片绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳层叠设置，多个第一极耳表现的总错位量较小，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，也能提高电池单体的安全性能，提高用电设备的用电安全。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，提高电池单体的能量密度。
第六方面，本申请实施例提供一种卷绕式电极组件的制造设备，包括提供装置和组装装置。所述提供装置被配置为提供极片，所述极片包括卷绕收尾段，所述卷绕收尾段设有多个第一极耳。所述组装装置被配置为将所述极片绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳层叠设置。其中，相邻的两个所述第一极耳中，靠近所述卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第一极耳的宽度。
上述技术方案中，组装装置将极片绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳层叠设置，多个第一极耳表现的总错位量较小，降低因多个第一极耳在第一极耳的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，也能提高电池单体的安全性能，提高用电设备的用电安全。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，提高电池单体的能量密度。
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结构示意图；
图3为本申请一些实施例提供的多个电池单体通过汇流部件连接的结构示意图；
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图；
图5为本申请一些实施例提供的卷绕式电极组件的结构示意图；
图6为图5中I处的放大图；
图7为本申请一些实施例提供的极片的展开示意图；
图8为本申请又一些实施例提供的极片的展开示意图；
图9为本申请另一些实施例提供的极片的展开示意图；
图10为本申请又一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图11为图10中II处的放大图；
图12为本申请再一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图13为图12中II处的放大图；
图14为本申请一些实施例提供的卷绕式电极组件的制造方法的流程图；
图15为本申请一些实施例提供的卷绕式电极组件的制造设备的结构简图。
图标：1000-车辆；100-电池；10-箱体；11-容纳空间；12-第一部分；13-第二部分；20-电池单体；21-壳体；211-开口；22-端盖组件；221-端盖；222-第一电极端子；223-第二电极端子；224-集流部件；224a-第一集流部件；224b-第二集流部件；225-泄压机构；23-电极组件；231-极片；2311-正极极耳；2312-负极极耳；2313-卷绕收尾段；2314-第一极耳；23141-连接端；23142-自由端；2315-卷绕起始段；2316-第二极耳；30-汇流部件；200-控制器；300-马达；2000-卷绕式电极组件的制造设备；2100-提供装置；2200-组装装置；A-电极组件的长度方向；B-电极组件的轴向；C-电极组件的厚度方向；D-卷绕方向；E-极片的长度方向；F-极片的宽度方向；P-厚度中心面。
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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。
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。
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。
卷绕式电极组件是通过正极片、隔离膜和负极片层叠并卷绕形成。正极片的正极极耳层叠布置，要求各个正极极耳完全重叠或者错位量控制在一定范围内，负极片的负极极耳层叠布置，要 求各个负极极耳完全重叠或者错位量控制在一定范围内。然而由于在卷绕电极组件的过程中，极片的卷绕半径越来越大，导致正极极耳和/或负极极耳表现出的总错位量越大。
然而极耳总错位量大，会导致许多问题的发生，例如极耳总错位量大，导致正负极耳之间的间距减小，短路风险增加，影响电池单体安全性；又例如，极耳总错位量大导致各极耳之间的重叠面积小，使与其他部件(例如电极端子、端盖、集流部件等部件)的焊接面积减小，从而过流面积减小，影响电池单体安全性。
基于此，为改善极耳错位的问题，发明人经过深入研究，设计一种电极组件，通过将极片的卷绕收尾段多个第一极耳层叠布置，并且相邻的两个第一极耳中，靠近卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳的宽度，换句话说，从内至外，多个第一极耳的宽度逐渐减小，相邻的两个第一极耳的错位量减小，从而使得多个第一极耳表现的总错位量较小，进而减小短路风险。且多个第一极耳表现的总错位量较小，因此相同的连接区域能够对应更多的第一极耳，有利于增大电极组件的厚度方向的尺寸，能够提高电池单体的能量密度。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；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等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明，以用电设备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。
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的结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20收容于箱体10内。
箱体10用于为电池单体20提供容纳空间11。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分12和第二部分13，第一部分12与第二部分13相互盖合，以限定出用于容纳电池单体20的容纳空间11。当然，第一部分12与第二部分13的连接处可通过密封件(图未示出)来实现密封，密封件可以是密封圈、密封胶等。
第一部分12和第二部分13可以是多种形状，比如，长方体、圆柱体等。第一部分12可以是一侧开放的空心结构，第二部分13也可以是一侧开放的空心结构，第二部分13的开放侧盖合于第一部分12的开放侧，则形成具有容纳空间11的箱体10。当然，也可以是第一部分12为一侧开放的空心结构，第二部分13为板状结构，第二部分13盖合于第一部分12的开放侧，则形成具有容纳空间11的箱体10。
在电池100中，电池单体20可以是一个、也可以是多个。若电池单体20为多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内； 当然，也可以是多个电池单体20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10内。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。图2示例性的示出了电池单体20呈方形的情况。
请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的多个电池单体20通过汇流部件30连接的结构示意图。在一些实施例中，电池100还可以包括汇流部件30，多个电池单体20之间可通过汇流部件30实现电连接，以实现多个电池单体20的串联或并联或混联。
请参照图4，图4为本申请一些实施例提供的电池单体20的爆炸图。电池单体20可以包括壳体21、端盖组件22和电极组件23。壳体21具有开口211，电极组件23容纳于壳体21内，端盖组件22用于封盖于开口211。
壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的形状可根据电极组件23的具体形状来确定。比如，若电极组件23为圆柱体结构，壳体21则可选用为圆柱体结构；若电极组件23为长方体结构，壳体21则可选用长方体结构。图5示例性的示出了壳体21和电极组件23为方形的情况。
壳体21的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等，本申请实施例对此不作特殊限制。
端盖组件22用于封盖壳体21的开口211，以形成一密闭的容纳腔(图中未示出)，容纳腔用于容纳电极组件23。容纳腔还用于容纳电解质，例如电解液。端盖组件22作为输出电极组件23的电能的部件，端盖组件22中的电极端子用于与电极组件23电连接，即电极端子与电极组件23的极耳电连接，在一些实施例中，电极端子与极耳通过集流部件224连接，以实现电极端子与极耳的电连接。
需要说明的，壳体21的开口211可以是一个，也可以是两个。若壳体21的开口211为一个，端盖组件22也可以为一个，端盖组件22中则可设置两个电极端子，两个电极端子分别用于与电极组件23正极极耳2311和负极极耳2312电连接，端盖组件22中的两个电极端子分别为正极电极端子和负极电极端子。若壳体21的开口211为两个，比如，两个开口211设置在壳体21相对的两侧，端盖组件22也可以为两个，两个端盖组件22分别盖合于壳体21的两个开口211处。在这种情况下，可以是一个端盖组件22中的电极端子为正极电极端子，用于与电极组件23的正极极耳2311电连接；另一个端盖组件22中的电极端子为负极电极端子，用于与电极组件23的负极极耳2312电连接。
如图4所示，电池单体20具有一个端盖组件22，端盖221上设有用于与正极极耳2311电连接的第一电极端子222和用于与负极极耳2312电连接的第二电极端子223在。电池单体20还包括第一集流部件224a和第二集流部件224b，正极极耳2311与第一电极端子222通过第一集流部件224a实现电连接，负极极耳2312与第二电极端子223通过第二集流部件224b实现电连接。
端盖组件22还设有泄压机构225，泄压机构225用于在电池单体20的内部的温度或者压力达到阈值时致动以泄放电池单体20内部的压力。泄压机构225可以采用诸如防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造，即，当电池单体20的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压机构225执行动作或者泄压机构225中设有的薄弱结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。
如图5、图6、图7所示，图5为本申请一些实施例提供的卷绕式电极组件23的结构示意图，图6为图5中I处的放大图，图7为本申请一些实施例提供的极片231展开示意图。在一些实施例中，电极组件23为卷绕式电极组件23，卷绕式电极组件23包括极片231。极片231包括卷绕收尾段2313，卷绕收尾段2313设有多个第一极耳2314，多个第一极耳2314层叠设置，相邻的两个第一极耳2314中，靠近卷绕式电极组件23的卷绕中心的第一极耳2314的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳2314的宽度。
卷绕式电极组件23可以包括正极片、负极片和隔离膜。卷绕式电极组件23由正极片、隔离膜和负极片通过卷绕形成的卷绕式结构，隔离膜用于隔离正极片和负极片，降低正极片和负极片接触而短路的风险。
卷绕收尾段2313从卷绕末端沿卷绕方向的反方向延伸的圈数为m，极片231卷绕的总圈数为n，m＜n，m＞2，即卷绕收尾段2313从卷绕末端沿卷绕方向D的反方向延伸的圈数超过两圈，每一圈卷绕收尾段2313可以设置至少一个第一极耳2314。
正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正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳2311。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负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳2312。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2311的数量为多个且层叠在一起，负极极耳2312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。
正极片具有正极极耳2311，可以是正极片中未涂覆正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳2311，负极片具有负极极耳2312，可以是负极片中未涂覆负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳2312。卷绕式电极组件23的正极极耳2311和负极极耳2312可以位于电极组件的轴向B的一端，也可以是分别位于电极组件的轴向B的两端。图5中示出的是正极极耳2311和负极极耳2312位于电极组件的轴向B的同一端的结构示意图。图5中正极片的正极极耳2311和负极片的负极极耳2312沿电极组件的长度方向A间隔布置。
因此，本实施例中所述的“极片231”可以是正极片，也可以是负极片，当“极片231”是正极片时，第一极耳2314为正极极耳，当“极片231”是负极片时，第一极耳2314为负极极耳。
“多个第一极耳2314层叠设置”是指多个第一极耳2314沿一直线方向依次布置，并且相邻的两个第一极耳2314至少部分重叠。在一些实施例中，多个第一极耳2314沿电极组件的厚度方向C层叠布置，多个第一极耳2314位于电极组件23的厚度中心面P的一侧，电极组件23的厚度中心面P是指与电极组件23的卷绕中心轴线共面且垂直电极组件的厚度方向C的平面；在另一些实施例中，多个第一极耳2314可以位于电极组件23的厚度中心面P的两侧。
极片231处于卷绕状态时，“第一极耳2314的宽度”是第一极耳2314沿卷绕方向D的最大尺寸，第一极耳2314的错位是指相邻的两个第一极耳2314沿第一极耳2314的层叠方向的投影部分重合，多个第一极耳2314总错位量是指多个第一极耳2314沿第一极耳2314的层叠方向的投影的最大宽度。“第一极耳2314的宽度”是指，极片231处于展开状态时，第一极耳2314沿极片的长度方向E(图7中示出)的最大尺寸。
多个第一极耳2314层叠布置，相邻的两个第一极耳2314靠近卷绕中心的第一极耳2314的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳2314，换句话说，从内至外，多个第一极耳2314的宽度逐渐减小，则卷绕收尾段卷绕2313完成后，沿第一极耳2314的宽度方向，相邻的两个第一极耳2314的错位量减小，从而使得多个第一极耳2314表现的总错位量较小，降低因电极组件23的多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，提高电池单体20的安全性能。
一般地，电极组件23的极耳会与其他部件(比如集流部件224)通过焊接等方式实现电连接，以将电能引出，但集流部件224用于连接的区域面积有限，电极组件23的极耳超出集流部件224的连接区域的部分将不能与集流部件224连接，容易带来电池单体20内部短路的风险，多个第一极耳2314表现的总错位量较小，因此相同的连接区域能够对应更多的第一极耳2314，有利于增大电极组件的厚度方向C的尺寸，能够提高电池单体20的能量密度。
需要说明的是，“从内至外”是第一极耳2314相对电极组件23的卷绕中心而言，是指沿电极组件23的卷绕中心朝向第一极耳2314的方向。内”是指电极组件23的卷绕中心，“外”是指电极组件23的外侧。
请继续参照图7，在一些实施例中，极片231还包括与卷绕收尾段2313相连的卷绕起始 段2315，卷绕起始段2315设有第二极耳2316，第二极耳2316与多个第一极耳2314层叠布置；第二极耳2316的宽度大于或等于多个第一极耳2314中最靠近卷绕中心的第一极耳2314的宽度。
在卷绕过程中，卷绕起始段2315先于卷绕收尾段2313完成卷绕，第二极耳2316设于卷绕起始段2315，则第二极耳2316相对多个第一极耳2314更靠近电极组件23的卷绕中心。
卷绕起始段2315从极片231的卷绕起始端沿卷绕方向D延伸至少一圈，每一圈卷绕起始段2315可以设置至少一个第二极耳2316。
第二极耳2316的数量可以是一个或多个。在第二极耳2316的数量为多个的实施例中，“第二极耳2316与多个第一极耳2314层叠布置”是指，多个第二极耳2316层叠布置，且多个第二极耳2316层叠布置的方向与多个第一极耳2314层叠布置的方向相同。
第一极耳2314和第二极耳2316同属于同一个极片231，则第二极耳2316和第一极耳2314的极性相同，在第一极耳2314为正极极耳2311的实施例中，第二极耳2316为正极极耳2311，在第一极耳2314为负极极耳2312的实施例中，第二极耳2316为负极极耳2312。
在一些实施例中，每个第二极耳2316的宽度大于多个第一极耳2314最内侧的第一极耳2314的宽度。在另一些实施例中，每个第二极耳2316的宽度等于多个第二极耳2316最内侧的第一极耳2314的宽度相等。
在实际卷绕过程中，电极组件23的卷绕起始段2315上的第二极耳2316在第二极耳2316的宽度方向上的错位量较小，因此，第二极耳2316的宽度大于或者等于多个第一极耳2314的宽度能够在不影响极片231的总错位量的情况下，使得电极组件23的极耳具有较好的过流能力和较好的散热能力。
在一些实施例中，第二极耳2316的数量为多个，多个第二极耳2316层叠设置，多个第二极耳2316的宽度相等。
多个第二极耳2316的宽度相等，既方便制造，还能在匹配集流部件224的连接区域的情况下使极耳的具备较好的过流能力和散热能力。
在一些实施例中，第二极耳2316的数量小于或等于25个。
第二极耳2316的数量小于等于25个仅仅包含与多个第一极耳2314同侧且与多个第一极耳2314沿相同方层叠的第二极耳2316。
随着极片231的卷绕半径增大，极耳的错位量增大，在第二极耳2316的数量小于等于25个的情况下，能够有效减小电极组件23的第一极耳2314沿第一极耳2314的宽度方向产生的总错位量，降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
在一些实施例中，第二极耳2316的数量为多个，第二极耳2316层叠设置，相邻的两个第二极耳2316中，靠近卷绕中心的第二极耳2316的宽度大于远离卷绕中心的第二极耳2316的宽度。
多个第二极耳2316沿与多个第一极耳2314的层叠方向相同的方向层叠布置，相邻的两个第二极耳2316靠近卷绕中心的第二极耳2316的宽度大于远离卷绕中心的第二极耳2316，换句话说，从内至外，多个第二极耳2316的宽度逐渐减小，使得第二极耳2316具有较好的过流能力和较好的散热能力。
请继续参见图7，在一些实施例中，第一极耳2314具有连接端23141和自由端23142，沿极片的宽度方向F，连接端23141连接于卷绕收尾段2313的一端；沿连接端23141至自由端23142的方向，多个第一极耳2314中的每一个第一极耳2314的宽度逐渐减小。
在极片231卷绕形成电极组件23的状态下，极片的宽度方向F与电极组件23的轴向B一致，在极片231处于展开状态，极片的宽度方向F垂直于极片的长度方向E。
第一极耳2314的自由端23142是指与连接端23141相对且未与卷绕收尾段2313连接的一端。沿连接端23141至自由端23142的方向，多个第一极耳2314中的每一个第一极耳2314的宽度 逐渐减小结构有很多，比如，第一极耳2314为等腰梯形、直角梯形等。
沿第一极耳2314的连接端23141至自由端23142的方向，每个第一极耳2314的宽度逐渐减小，避免与其他部件的干涉，此外，在保证第一极耳2314与其他部件焊接面积的基础上增加第一极耳2314与卷绕收尾段2313的连接强度。
在另一些实施例中，沿第一极耳2314的连接段至自由端23142的方向，每个第一极耳2314的宽度相等。
请继续参见图7，在一些实施例中，相邻的两个第一极耳2314的宽度差相等。
“相邻的两个第一极耳2314的宽度差相等”是指，以一个第一极耳2314为参考，该第一极耳2314与其内侧的第一极耳2314的宽度差等于该第一极耳2314与其外侧的第一极耳2314的宽度差。
沿第一极耳2314背离卷绕中心的方向，多个第一极耳2314的宽度呈线性递减，能够减小多个第一极耳2314沿第一极耳2314的宽度方向产生的总错位量，降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
请参见图8，图8为本申请又一些实施例提供的极片231展开示意图。在一些实施例中，在多个第一极耳2314的层叠方向上，沿多个第一极耳2314背离卷绕中心的方向，相邻的两个第一极耳2314的宽度差逐渐增大。
“相邻的两个第一极耳2314的宽度差逐渐增大”是指，以一个第一极耳2314为参考，该第一极耳2314与其内侧的第一极耳2314的宽度差小于该第一极耳2314与其外侧的第一极耳2314的宽度差。在一些实施例中，沿第一极耳2314背离卷绕中心的方向，多个第一极耳2314的宽度二次关系增加，以使相邻的两个第一极耳2314的宽度差逐渐增大，能够减小多个第一极耳2314沿第一极耳2314的宽度方向产生的总错位量，降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
在一些实施例中，在多个第一极耳2314的层叠方向上，沿多个第一极耳2314背离卷绕中心的方向，相邻的两个第一极耳2314的宽度差为0.5mm-4mm。相邻的两个第一极耳2314的宽度差为0.5mm-4mm，既能有效降低因多个第一极耳2314沿第一极耳2314的宽度方向上的错位量较大造成的短路风险，还能保证第一极耳2314的过流能力和散热能力。相邻的两个第一极耳2314的宽度差小于0.5mm的情况，则相邻两个第一极耳2314中远离卷绕中心一个第一极耳2314的宽度相对靠近卷绕中心的一个第一极耳2314的宽度减小不明显，最终多个第一极耳2314的总错位量减小不明显，不能有效降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险；相邻的两个第一极耳2314的宽度差大于4mm的情况，则相邻两个第一极耳2314中远离卷绕中心一个第一极耳2314的宽度相对靠近卷绕中心的一个第一极耳2314的宽度减小太大，难以保证第一极耳2314的过流能力和散热能力。
请继续参见图8，在一些实施例中，在多个第一极耳2314的层叠方向上，沿多个第一极耳2314背离卷绕中心的方向，多个第一极耳2314的高度逐渐减小。
“第一极耳2314的高度”是指，第一极耳2314的自由端23142和第一极耳2314的连接端23141之间的最大尺寸。沿卷绕方向D，第一极耳2314的高度可以相同也可以不相等。
沿多个第一极耳2314背离卷绕中心的方向，多个第一极耳2314的高度逐渐减小，即在第一极耳2314宽度和高度同步减小，降低第一极耳2314因宽度减小后容易翻折的风险。
在一些实施例中，多个第一极耳2314中的每一个第一极耳2314的宽度与高度的比值相同。
多个第一极耳2314中的每一个第一极耳2314的宽度与高度的比值相同，换句话说，第一极耳2314宽度减小后，第一极耳2314的高度同步减小，降低第一极耳2314因宽度减小后容易翻折的风险。
当然，在一些实施例中，多个第一极耳2314的高度可以相同。在另一些实施例中，多个 第一极耳2314中的每个第一极耳2314的宽度与高度的比值可以不相同。
请继续参见图8，在一些实施例中，沿卷绕式电极组件23的卷绕方向D，相邻的两个第一极耳2314之间的间距逐渐增大。
“沿卷绕式电极组件23的卷绕方向D，相邻的两个第一极耳2314之间的距离”是指，沿卷绕式电极组件23的卷绕方向D，第一极耳2314的中心位置和与其相邻的第一极耳2314的中心位置之间的距离。换句话说，在极片231处于展开状态时，“相邻的两个第一极耳2314之间的距离”是指沿极片的长度方向E相邻的两个第一极耳2314的中心位置和与其相邻的第一极耳2314的中心位置之间的距离。当然，在其他实施例中，“沿卷绕式电极组件23的卷绕方向D，相邻的两个第一极耳2314之间的距离”可以采用其他参考定义，但是在定义任意相邻的两个第一极耳2314沿卷绕方向D的距离时应该采用同等的参考。如图8所示，图中Q1、Q2和Q3分别为三个第一极耳2314的在极片的长度方向E的中间位置，Q1和Q2之间的距离为L1，Q2和Q3之间的距离为L2，“相邻的两个第一极耳2314之间的间距逐渐增大”是指，L2大于L1。
需要说明的是，当极片231卷绕后，卷绕方向D与极片的长度方向E一致。
由于在卷绕过程中，卷绕的圈数越多，极耳表现出的总错位量越大，尤其是外部圈层的极耳的总错位量越大，因此，沿卷绕式电极组件23的卷绕方向D，相邻的两个第一极耳2314之间的间距逐渐增大，能够减小相邻的两个第一极耳2314的错位量，从而降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险。
请参见图9，图9为本申请另一些实施例提供的极片231的展开示意图。在一些实施例中，每个第一极耳2314的高度相同。
在一些实施例中，卷绕后，宽度较小的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向的投影落入宽度较大的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向上的投影范围内，且沿第一极耳2314的宽度方向，宽度较大的第一极耳2314的两端均超出宽度较小的第一极耳2314的两端，并且宽度较大的第一极耳2314的两端均超出宽度较小的第一极耳2314的两端的值相等。
请参见图10，图10为本申请又一些实施例提供的电极组件23的结构示意图，图11为图10中II处的放大图。在一些实施例中，卷绕后，宽度较小的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向的投影落入宽度较大的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向上的投影范围内，沿第一极耳2314的宽度方向，宽度较大的第一极耳2314的两端均超出宽度较小的第一极耳2314的两端的值不相等。在另一些实施例中，沿第一极耳2314的宽度方向，宽度较小的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向的投影落入宽度较大的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向上的投影范围内，宽度较大的第一极耳2314的一端均超出宽度较小的第一极耳2314的一端，宽度较大的第一极耳2314的另一端与宽度较小的第一极耳2314的另一端平齐。
请参见图12，图12为本申请再一些实施例提供的电极组件23的结构示意图，图13为图12中II处的放大图，卷绕后，极片231的极耳部分重合，即宽度较小的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向的投影部分落入宽度较大的第一极耳2314的沿第一极耳2314的层叠方向上的投影范围内，沿第一极耳2314的宽度方向，宽度较大的第一极耳2314的一端超出宽度较小的第一极耳2314的一端，宽度较小的第一极耳2314的另一端超出宽度较大的第一极耳2314的另一端。
在一些实施例中，请参见图4、图5，本申请实施例提供一种方形电池100，电极组件23设于壳体21内，电极组件23包括两个极片231，两个极片231中一个极片231为正极片，另一个为负极片，每个极片231包括相连的卷绕收尾段2313和卷绕收尾段2313，卷绕收尾段2313设有多个第一极耳2314，卷绕起始段2315设有多个第二极耳2316，多个第一极耳2314层叠布置，多个第二极耳2316层叠布置，多个第一极耳2314的层叠方向和多个第二极耳2316的层叠方向相同，相邻的两个第一极耳2314中靠近卷绕中心的一个第一极耳2314的宽度大于远离卷绕中心的一个第一极耳2314的宽度，每个第二极耳2316的宽度大于最内侧的第一极耳2314的宽度，多个第二极耳2316的宽度相等。相当于从某一圈开始，该极片231的极耳宽度开始减小，即使外部圈层的错位量大，但极片231的极耳表现出的总错位量会变小，减小错位造成的短路风险，还有利于方 壳电池100增大厚度设计，提高能量密度。
多个第一极耳2314和多个第二极耳2316位于厚度中心面P的同侧，每个极片231的第一极耳2314和第二极耳2316位于电极组件的轴向B的一端。两个极片231的极耳位于电极组件的轴向B的同一端。
本申请实施例还提供一种电池单体20，电池单体20包括壳体21和上述任意实施例提供的卷绕式电极组件23。
本申请实施例还提供一种电池100，电池100包括箱体10和上述实施例提供的电池100。电池100容纳于箱体10内。
本申请实施例还提供一种用电设备，用电设备包括上述实施例提供的电池单体20。
请参照图14，图14为本申请一些实施例提供的卷绕式电极组件23的制造方法的流程图。本申请实施例还提供一种卷绕式电极组件23的制造方法，包括：
步骤S100，提供极片231，极片231包括卷绕收尾段2313，卷绕收尾段2313设有多个第一极耳2314；
步骤S200，将极片231绕卷绕中心卷绕设置，以使多个第一极耳2314层叠设置；
其中，相邻的两个第一极耳2314中，靠近卷绕式电极组件23的卷绕中心的第一极耳2314的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳2314的宽度。
将极片231绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳2314层叠设置，多个第一极耳2314表现的总错位量较小，降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，也能提高电池单体20的安全性能，提高用电设备的用电安全。且多个第一极耳2314表现的总错位量较小，因此相同的区域能够对应更多的第一极耳2314，有利于增大电极组件的厚度方向C的尺寸，提高电池单体20的能量密度。
请参照图15，图15为本申请一些实施例提供的卷绕式电极组件的制造设备2000的结构简图。本申请实施例还提供一种卷绕式电极组件的制造设备2000，包括提供装置2100和组装装置2200。提供装置2100被配置为提供极片231，极片231包括卷绕收尾段2313，卷绕收尾段2313设有多个第一极耳2314。组装装置2200被配置为将极片231绕卷绕中心卷绕设置，以使多个第一极耳2314层叠设置。其中，相邻的两个第一极耳2314中，靠近卷绕式电极组件23的卷绕中心的第一极耳2314的宽度大于远离卷绕中心的第一极耳2314的宽度。
组装装置2200将极片231绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳2314层叠设置，多个第一极耳2314总错位量较小，降低因多个第一极耳2314在第一极耳2314的宽度方向的错位量较大造成的短路风险，也能提高电池单体20的安全性能，提高用电设备的用电安全。且多个第一极耳2314表现的总错位量较小，因此相同的区域能够对应更多的第一极耳2314，有利于增大电极组件的厚度方向C的尺寸，提高电池单体20的能量密度。
以上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 (17)

  1. 一种卷绕式电极组件，其中，包括；
    极片，包括卷绕收尾段，所述卷绕收尾段设有多个第一极耳，多个所述第一极耳层叠设置，相邻的两个所述第一极耳中，靠近所述卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第一极耳的宽度。
  2. 根据权利要求1所述的卷绕式电极组件，其中，所述极片还包括与所述卷绕收尾段相连的卷绕起始段，所述卷绕起始段设有第二极耳，所述第二极耳与多个所述第一极耳层叠布置；
    所述第二极耳的宽度大于或等于所述多个第一极耳中最靠近所述卷绕中心的所述第一极耳的宽度。
  3. 根据权利要求2所述的卷绕式电极组件，其中，所述第二极耳的数量为多个，多个所述第二极耳层叠设置，多个所述第二极耳的宽度相等。
  4. 根据权利要求3所述卷绕式电极组件，其中，所述第二极耳的数量小于或等于25个。
  5. 根据权利要求2所述的卷绕式电极组件，其中，所述第二极耳的数量为多个，相邻的两个所述第二极耳中，靠近所述卷绕中心的第二极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第二极耳的宽度。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的卷绕式电极组件，其中，所述第一极耳具有连接端和自由端，沿所述极片的宽度方向，所述连接端连接于所述卷绕收尾段的一端；
    沿所述连接端至所述自由端的方向，多个所述第一极耳中的每一个所述第一极耳的宽度逐渐减小。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的卷绕式电极组件，其中，相邻的两个所述第一极耳的宽度差相等。
  8. 根据权利要求1-6任一项所述的卷绕式电极组件，其中，在多个所述第一极耳的层叠方向上，沿所述多个第一极耳背离所述卷绕中心的方向，相邻的两个所述第一极耳的宽度差逐渐增大。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的卷绕式电极组件，其中，在多个所述第一极耳的层叠方向上，沿所述多个第一极耳背离所述卷绕中心的方向，相邻的两个所述第一极耳的宽度差为0.5mm-4mm。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的卷绕式电极组件，其中，在多个所述第一极耳的层叠方向上，沿所述多个第一极耳背离所述卷绕中心的方向，多个所述第一极耳的高度逐渐减小。
  11. 根据权利要求10所述的卷绕式电极组件，其中，多个所述第一极耳中的每一个所述第一极耳的宽度与高度的比值相同。
  12. 根据权利要求1-11任一项所述的卷绕式电极组件，其中，沿所述卷绕式电极组件的卷绕方向，相邻的两个所述第一极耳之间的间距逐渐增大。
  13. 一种电池单体，其中，包括：
    壳体；以及
    根据权利要求12所述的卷绕式电极组件，所述卷绕式电极组件容纳于所述壳体内。
  14. 一种电池，其中，包括：
    箱体；以及
    根据权利要求13所述的电池单体，所述电池单体容纳于所述箱体内。
  15. 一种用电设备，其中，包括根据权利要求13所述的电池单体。
  16. 一种卷绕式电极组件的制造方法，其中，包括：
    提供极片，所述极片包括卷绕收尾段，所述卷绕收尾段设有多个第一极耳；
    将所述极片卷绕设置，以使多个所述第一极耳层叠设置；
    其中，相邻的两个所述第一极耳中，靠近所述卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第一极耳的宽度。
  17. 一种卷绕式电极组件的制造设备，其中，包括：
    提供装置，被配置为提供极片，所述极片包括卷绕收尾段，所述卷绕收尾段设有多个第一极耳；
    组装装置，被配置为将所述极片绕卷绕中心卷绕设置，以使多个所述第一极耳层叠设置；
    其中，相邻的两个所述第一极耳中，靠近所述卷绕式电极组件的卷绕中心的第一极耳的宽度大于远离所述卷绕中心的第一极耳的宽度。
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