CN117134079A - 二次电池及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池及汽车。绝缘片包括：顶部；以及侧部，所述侧部为两个，所述顶部位于两个所述侧部之间，其中，所述侧部包括横向包覆部和纵向包覆部，所述横向包覆部和所述纵向包覆部分别用于包覆电极组件的横向棱边和纵向棱边。本申请在电极组件放置于壳体时，由于电极组件的各棱边有绝缘片包覆，因此，能够防止电极组件的各棱边与壳体直接接触，进而尽可能减小壳体的开口处对电极组件各棱边的剐蹭，防止电极组件的负极片与正极片的导通，以提高二次电池的可靠性。

Description

二次电池及汽车

本申请是基于申请号为201810004917.7，申请日为2018年1月3日，申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司，发明名称为“二次电池及汽车”的发明专利申请提出的分案申请。

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池及汽车。

背景技术

目前，二次电池尤其是锂离子电池，具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备上得到了广泛使用，并且在电动汽车、电动自行车等电动交通工具及储能设施等大中型电动设备方面有着广泛的应用前景，二次电池成为解决能源危机和环境污染等全球性问题的关键。

二次电池在制成和使用过程中都需要重视正极和负极绝缘的问题。汽车电池包括壳体和电极组件，由于壳体为硬质金属壳并且冲压时留有毛刺，因此电极组件放入壳体时，壳体的开口处可能会刮伤比较薄的电极组件的隔膜，使电极组件的正极片和负极片暴露出来，甚至与壳体搭接，从而发生短路。另外，正极片和负极片的极耳较薄易变形，在电极组件安装于壳体后，如果极耳冗余过长，也可能会搭接到壳体上从而造成短路。

发明内容

本申请提供了一种二次电池及汽车，能够解决上述问题。

本申请的第一方面提供了一种二次电池，包括：

壳体；

电极组件，所述电极组件容置于所述壳体内；和

绝缘片，所述绝缘片包覆于所述电极组件的外部并容置于所述壳体内，

其中，所述绝缘片包括顶部和侧部，所述侧部为两个，所述顶部位于两个所述侧部之间，所述侧部包括横向包覆部和纵向包覆部，所述横向包覆部和所述纵向包覆部分别包覆所述电极组件的横向棱边和纵向棱边；

所述壳体的内壁为方形结构，所述电极组件为卷绕式结构且具有沿纵向延伸的圆弧面，每个所述纵向包覆部包覆部分所述圆弧面，并沿厚度方向设置于所述电极组件一侧。

可选地，分别位于两个所述侧部的所述横向包覆部沿厚度方向相对设置且不交叠；分别位于两个所述侧部的所述纵向包覆部沿厚度方向相对设置且不交叠。

可选地，分别位于两个所述侧部的所述横向包覆部沿所述厚度方向具有间隙；分别位于两个所述侧部的所述纵向包覆部沿所述厚度方向具有间隙。

可选地，所述横向包覆部的宽度小于所述纵向包覆部的宽度。

可选地，所述电极组件与所述纵向包覆部相对的部分为侧面，所述电极组件与所述横向包覆部相对的部分为底面，所述侧面裸露出的部分与所述侧面的总面积之比为侧面比值，所述底面裸露出的部分与所述底面的总面积之比为底面比值，所述侧面比值小于所述底面比值。

可选地，所述横向包覆部的宽度不大于所述电极组件的厚度的七分之一。

可选地，每个所述纵向包覆部沿所述厚度方向设置于所述电极组件的起始层的一侧，所述起始层为所述电极组件最内圈的起始端部分。

可选地，所述纵向包覆部的宽度不大于所述电极组件的厚度的四分之一。

可选地，还包括粘接胶带，所述电极组件与所述纵向包覆部相对的部分为侧面，所述粘接胶带粘接所述侧面以及所述纵向包覆部，以将所述电极组件与分别位于两个所述侧部的所述纵向包覆部粘接固定。

可选地，还包括粘接膜，所述粘接膜包裹所述侧面、所述粘接胶带以及所述绝缘片。

可选地，所述侧部还包括与所述纵向包覆部、所述横向包覆部均连接的主包覆部，所述粘接胶带自一个所述主包覆部经两个所述纵向包覆部延伸至另一个所述主包覆部。

可选地，所述电极组件与所述横向包覆部相对的部分为底面，与所述底面相对的部分为顶面，至少在靠近所述顶面、所述底面的两个位置处均设置有所述粘接胶带。

可选地，在一个所述侧部中，所述横向包覆部的边缘与所述纵向包覆部的边缘弧形过渡。

本申请的第二方面提供了一种汽车，包括如上任一项所述的二次电池。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的绝缘片，设置横向包覆部和纵向包覆部，在电极组件放入壳体之前，绝缘片包覆电极组件，使横向包覆部和纵向包覆部分别包覆电极组件的横向棱边和纵向棱边，这样，在电极组件放置于壳体时，由于电极组件的各棱边有绝缘片包覆，因此，能够防止电极组件的各棱边与壳体直接接触，进而减小壳体的开口处对电极组件各棱边的剐蹭，防止电极组件的正极片与负极片的导通，以提高二次电池的安全性。

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

图1为本申请所提供的一种具体实施例的二次电池的结构示意图；

图2为本申请所提供的一种具体实施例的二次电池的爆炸视图；

图3为本申请所提供的一种具体实施例的绝缘片包覆于两个电极组件并装入壳体后的剖面图；

图4为图3中I处的局部放大视图；

图5为本申请所提供的一种具体实施例的绝缘片展开后的平面图；

图6为本申请所提供的一种具体实施例的绝缘片包覆于两个电极组件后一个视角的轴测图；

图7为本申请所提供的一种具体实施例的绝缘片包覆于两个电极组件后的正视图；

图8为本申请所提供的一种具体实施例的绝缘片包覆于两个电极组件后的侧视图；

图9为本申请所提供的一种具体实施例的绝缘片的包覆于两个电极组件后另一视角的轴测图；

图10为本申请所提供的二次电池中，一种具体实施例的电极组件的剖面图。

附图标记：

10-壳体；

11-空腔；

20-电极组件；

21-横向棱边；

22-纵向棱边；

23-主体面；

24-侧面；

241-顶端；

25-顶面；

26-底面；

27-第一极片；

271-起始层；

28-第二极片；

29-隔膜；

30-绝缘片；

31-顶部；

311-镂空区；

32-侧部；

321-横向包覆部；

322-纵向包覆部；

323-横向折痕；

324-纵向折痕；

325-顶折痕；

326-主包覆部；

40-顶盖；

50-粘接胶带。

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

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

以图6所示的二次电池的放置位置为对象，并且以二次电池的高度方向为高度方向Z，以二次电池的长度方向为长度方向X，以二次电池的厚度方向为厚度方向Y。

如图1-9所示，本申请实施例提供了一种二次电池，包括壳体10、顶盖40、电极组件20和绝缘片30，电极组件20容置于壳体10内；绝缘片30包覆于电极组件20的外部并容置于壳体10内。顶盖40盖合壳体10，以将电极组件20以及绝缘片30封装在壳体10内。

如图3-9所示，绝缘片30包括顶部31以及侧部32，侧部32为两个，顶部31位于两个侧部32之间，其中，侧部32包括横向包覆部321和纵向包覆部322，横向包覆部321和纵向包覆部322分别用于包覆电极组件20的横向棱边21和纵向棱边22，即在绝缘片30包裹电极组件20时，横向包覆部321包覆横向棱边21，纵向包覆部322包覆纵向棱边22。

上述绝缘片30设置横向包覆部321和纵向包覆部322，先将绝缘片30固定于顶盖40的一侧，然后弯折绝缘片30，使其包覆电极组件20，使横向包覆部321包覆电极组件20的横向棱边21，纵向包覆部322包覆电极组件20的纵向棱边22，这样，在电极组件20放入壳体10内部时，由于电极组件20的各棱边有绝缘片30包覆，因此，能够防止电极组件20的各棱边与壳体10直接接触，进而尽可能减小壳体10的开口处对电极组件20各棱边的剐蹭，防止电极组件20的正极片与负极片的导通，以提高二次电池的安全性。

其中，电极组件20沿高度方向Z延伸的棱边为纵向棱边22，沿长度方向X延伸的棱边为横向棱边21，参考图2，电极组件20包括沿厚度方向Y相对设置的两个主体面23、连接两个主体面23的侧面24、连接主体面23与侧面24的顶面25，和与顶面25沿高度方向Z相对设置的底面26，主体面23与底面26相交处形成横向棱边21，主体面23与侧面24相交处形成纵向棱边22。相应地，在绝缘片30包裹电极组件20后，如图3-9所示，电极组件20的侧面24与纵向包覆部322相对，电极组件20的底面26与横向包覆部321相对，即绝缘片30的横向包覆部321沿长度方向X设置，纵向包覆部322沿高度方向Z设置。

电极组件20可以设置有一个，也可以设置有多个，如图9所示，设有两个电极组件20，此时绝缘片30同时包裹两个电极组件20，纵向包覆部322包裹两个电极组件20位于最外侧的纵向棱边22，横向包覆部321包裹两个电极组件20位于最外侧的横向棱边21。

可以理解地，绝缘片30具有展开状态和包裹状态，参考图5所示，为绝缘片30在展开状态时的结构示意图，图6-9为绝缘片30在包裹状态时的结构示意图，侧部32沿着横向折痕323弯折形成横向包覆部321，沿着纵向折痕324弯折形成纵向包覆部322。

可选地，顶部31与两个侧部32连接，绝缘片30在展开状态时为近似矩形结构，如图5所示，这种结构，基材直接沿着两个方向裁剪即可形成各绝缘片30，不需要裁剪各缺口地方，较异形的结构便于制造，降低生产成本。

其中，在绝缘片30包裹电极组件20时，顶部31包裹电极组件20的顶面25，即位于顶盖40与电极组件20之间，在绝缘片30包裹电极组件20时，侧部32可以沿着顶折痕325弯折以包裹电极组件20的主体面23，即侧部32还包括主包覆部326，主包覆部326连接纵向包覆部322与横向包覆部321，主包覆部326包覆电极组件20的主体面23。

需要说明的是，在顶部31上设有镂空区311，如图5所示，以与顶盖40上的注液孔、防爆阀孔以及设置极柱的通孔相对应。

每个侧部32均设置有两个纵向包覆部322，以包裹电极组件20的各横向棱边21和纵向棱边22。

一种实施例中，在绝缘片30包裹电极组件20时，沿厚度方向Y，两个纵向包覆部322具有交叠区域，两个横向包覆部321具有交叠区域，即两个同侧的纵向包覆部322会层叠设置，两个横向包覆部321层叠设置。这种方式，绝缘片30包裹电极组件20后形成的整体，在极组件20沿长度方向X上增加了四层绝缘片30的厚度，在高度方向Z上增加了两层绝缘片30的厚度，会降低二次电池的能量密度。

本申请的绝缘片30，分别位于两个侧部32的横向包覆部321沿厚度方向Y相对设置且不交叠，如图3所示；分别位于两个侧部32的纵向包覆部322沿厚度方向Y相对设置且不交叠，如图8所示。也就是说，两个横向包覆部321没有相互层叠的区域，在同侧的两个纵向包覆部322没有相互层叠的区域，如图9所示；且横向包覆部321的宽度D1小于纵向包覆部322的宽度D2，如图5所示，其中，上述宽度均指二次电池装配完成后，沿厚度方向Y的尺寸。采用这种设置方式，在绝缘片30包裹电极组件20后形成的整体，相对于电极组件20在二次电池的长度方向X上只增加两层绝缘片30的厚度，在高度方向Z上只增加一层绝缘片30的厚度，显然，这种方式能够减小绝缘片30对二次电池内部的空间占用率，从而提高二次电池的能量密度；且两个横向包覆部321相对设置，在电极组件20安装于壳体10后，二次电池内的电解液能够通过两个横向包覆部321之间的间隙，直接由绝缘片30的外部经两个横向包覆部321之间的间隙穿过绝缘片30进入电极组件20，从而使电解液更易进入电极组件20内，提高电解液对正极片、负极片的浸润程度，提高二次电池的电化学性能，这样在解决电极组件放入壳体10时的剐蹭问题的同时，还能够提高二次电池的能量密度以及提高二次电池的电化学性能。另外，由于电极组件20在放入壳体10时，横向棱边21先进入壳体10的开口，然后便与开口不再接触，而纵向棱边22需要在电极组件20放入壳体10的过程中始终与开口接触，因此，纵向棱边22易被剐蹭，而横向棱边21相对于纵向棱边22被剐蹭的几率小，且纵向棱边22受到剐蹭后，产生的毛刺在电极组件20放入壳体10的整个过程中可能会与壳体10等部件一直触碰，发生不同程度的变形，造成电极组件20严重的损伤，导致不可预估的安全问题，本申请中，设置横向包覆部321的宽度D1小于纵向包覆部322的宽度，以保证纵向包覆部322有足够的包裹面积，即使受到开口的触碰，也不至于将纵向棱边22裸露出来，从而保障电极组件20放入壳体10的整个过程中，绝缘片30对其包裹的可靠性，进而提高二次电池的安全性能。

进一步地，两个横向包覆部321之间留有间隔，以提供电解液进入电极组件20的通道，即电解液可以通过该间隔进入电极组件，降低电解液与电极组件20接触的难度，使电解液能够更充分地浸润电极组件的正极片和负极片，更好地提高二次电池的电化学性能。

同侧的两个纵向包覆部322若边缘贴合且不交叠，对绝缘片30的边缘要求比较高，增加绝缘片30的制造成本，且绝缘片30的整体用料比较多。在本申请的一个实施例中，同侧的两个纵向包覆部322之间留有间隔，这样，即使绝缘片30的边缘不平整，也不会造成两个绝缘片30的干涉。

可选地，在绝缘片30包裹电极组件20后，侧面24部分裸露出绝缘片30，底面26部分裸露出绝缘片30，其中，侧面24裸露出的部分与侧面24的总面积之比为侧面比值，底面26裸露出的部分与底面26的总面积之比为底面比值，侧面比值小于底面比值，即侧面24裸露出的部分相对于侧面24的总面积较少，能够进一步防止电极组件20放入壳体10时纵向棱边22发生剐蹭。

其中，如图5-6所示，横向包覆部321的宽度D1不大于电极组件20的厚度D3的七分之一，如D1＝1/7D3，或者D1＝1/8D3，D1＝1/9D3，以在保证绝缘片30包裹横向棱边21后电极组件20不会发生剐蹭的同时，能够使电极组件20的底面26尽可能裸露出较大的面积，以提供足够大的通道使电解液进入至电极组件20，进而使电解液充分浸润正极片和负极片，提高二次电池的电化学性能。

可以理解地，壳体10的内壁呈方形结构，即壳体10的内壁具有与电极组件20的侧面24相对的窄侧面，以及与主包覆部326相对的宽侧面，两个窄侧面与两个宽侧面形成方形结构，并且窄侧面与宽侧面的连接处可以是一条直线也可以是倒角结构。电极组件20可以为卷绕式结构且具有沿纵向延伸的圆弧面，也就是说，电极组件20通过卷绕方式形成，各电极组件20在其侧面24形成圆弧面，如图3所示，每个纵向包覆部322包覆电极组件20的部分圆弧面并且沿厚度方向Y设置于电极组件20的一侧，优选地，每个纵向包覆部322包覆电极组件20的部分圆弧面并沿厚度方向Y设置于电极组件20的起始层的一侧，如图3所示。在电极组件20装入壳体10后，该圆弧面与壳体10之间会形成一个空腔11，如图3、4所示，由于每个纵向包覆部322包覆电极组件20的部分圆弧面并且沿厚度方向设置于电极组件20的一侧，因此纵向包覆部322位于该空腔11内，而不会由于设置有纵向包覆部322而占用电极组件20和壳体窄面之间的在长度方向X的空间(尤其是圆弧面中离壳体10的窄侧面最近的区域)，换句话说，相比于现有的绝缘片(现有的绝缘片两个同侧的纵向包覆部322会层叠设置，即至少有一侧的纵向包覆部322会沿厚度方向Y超过电极组件20的起始层)，电极组件20的圆弧面和壳体10的窄侧面之间有更大的间隙，使得电极组件20在长度方向X上有更大的膨胀空间，可以防止电极组件20的圆弧面(尤其是圆弧面中离壳体10的窄侧面最近的区域)在膨胀时过度挤压壳体10的窄侧面而受到大的反作用力，进而防止极片(正极片或者负极片)在圆弧面处断裂。其中，起始层为电极组件20最内圈的起始端部分，如图10所示，电极组件由第一极片27、第二极片28和设置于第一极片27和第二极片28之间的隔膜29组成，电极组件20的最内圈为第一极片27，起始层271为第一极片27的起始端部分，起始层271不设置极耳。需要说明的是，可以第一极片27为正极片，第二极片28为负极片；也可以第一极片27为负极片，第二极片28为正极片。优选地，纵向包覆部322的宽度不大于电极组件20的厚度的四分之一。

可以理解地，沿长度方向X，圆弧面上其顶端241距离壳体10最近，若纵向包覆部322延伸至靠近顶端241的位置，则纵向包覆部322的边缘形成飞边，在电极组件20放入壳体10时，纵向包覆部322的边缘极易翘曲甚至产生褶皱，增加电极组件20与绝缘片30整体的尺寸，进而降低二次电池的能量密度。为了解决该问题，如图5-6所示，位于同侧的两个纵向包覆部322的宽度D2不大于电极组件20的厚度D3的四分之一，如D2＝1/4D3，D2＝1/5D3，D2＝1/6D3。

一种实施例中，如图5所示，在一个侧部32中，横向包覆部321的边缘与纵向包覆部322的边缘弧形过渡。参考图9，在绝缘片30包裹电极组件20后，纵向包覆部322与横向包覆部321在电极组件20的底面26处会形成折叠状结构，横向包覆部321的边缘与纵向包覆部322的边缘弧形过渡，能够减小二者折叠的区域，进而使绝缘片30在底面26处更易固定。

绝缘片30包裹电极组件20后，呈包裹状态，其具有展开的趋势，在电极组件20放入壳体10的过程中，纵向包覆部322极易触碰壳体10，因此，极易造成纵向包覆部的翘曲，甚至褶皱。一种实施例中，二次电池还包括粘接胶带50，粘接胶带50粘接电极组件20的侧面24以及纵向包覆部322，以将电极组件20与分别位于两个侧部32的纵向包覆部322粘接固定，如图6所示，这样，能够尽可能防止将电极组件20放入壳体10时绝缘片30展开，进而避免纵向包覆部322的翘曲和褶皱。

具体地，粘接胶带50自一个主包覆部326经两个纵向包覆部322延伸至另一个主包覆部326，即粘接胶带50均绕过电极组件20的一个侧面24，以更好地将纵向包覆部322与电极组件20固定，防止电极组件20放入壳体10的过程中，纵向包覆部322的翘曲和褶皱。

粘接胶带50可以仅设有一条，也可以设有多条，在设有多条时，至少在靠近电极组件20的顶面25、靠近电极组件20的底面26的两个位置处均设置有粘接胶带50，由于在靠近顶面25的位置处，绝缘片30的侧部32与顶部31发生弯折，在靠近底面26的位置处，横向包覆部321与纵向包覆部322会相互折叠，因此，在这两个位置处较其它位置处绝缘片30展开的趋势更大，在此处设置粘接胶带50，能够更好地固定绝缘片30。

进一步地，二次电池还包括粘接膜(图中未示出)，粘接膜包裹侧面、粘接胶带50以及绝缘片30，即沿电极组件20的一个侧面24、一个主体面23、另一个侧面24至另一个主体面23的整个周向包裹绝缘片30，同时，在电极组件20的底面26一侧，也可包裹有粘接膜，这样，电极组件20和绝缘片30形成一个整体，在将其放入壳体时，能够更好地防止绝缘片30的翘曲和褶皱，进而更好地保证电极组件20的完整性和安全性。

当然，在底面26设置有粘接膜时，粘接膜上可以设置有多个通孔，以为电解液流入电极组件20提供通道，使电解液更好地浸润正极片和负极片。

另外，本申请还提供了一种汽车，包括如上任一实施例所述的二次电池。

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)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：

壳体；

电极组件，所述电极组件容置于所述壳体内；和

绝缘片，所述绝缘片包覆于所述电极组件的外部并容置于所述壳体内，

其中，所述绝缘片包括顶部和侧部，所述侧部为两个，所述顶部位于两个所述侧部之间，所述侧部包括横向包覆部和纵向包覆部，所述横向包覆部和所述纵向包覆部分别包覆所述电极组件的横向棱边和纵向棱边；

所述壳体的内壁呈方形结构，所述电极组件为卷绕式结构且具有沿纵向延伸的圆弧面，每个所述纵向包覆部包覆部分所述圆弧面，并沿厚度方向设置于所述电极组件的一侧。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，分别位于两个所述侧部的所述横向包覆部沿厚度方向相对设置且不交叠；分别位于两个所述侧部的所述纵向包覆部沿所述厚度方向相对设置且不交叠。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，分别位于两个所述侧部的所述横向包覆部沿所述厚度方向具有间隙；分别位于两个所述侧部的所述纵向包覆部沿所述厚度方向具有间隙。

4.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述横向包覆部的宽度小于所述纵向包覆部的宽度。

5.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述电极组件与所述纵向包覆部相对的部分为侧面，所述电极组件与所述横向包覆部相对的部分为底面，所述侧面裸露出的部分与所述侧面的总面积之比为侧面比值，所述底面裸露出的部分与所述底面的总面积之比为底面比值，所述侧面比值小于所述底面比值。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述横向包覆部的宽度不大于所述电极组件的厚度的七分之一。

7.根据权利要求1-6任一项所述的二次电池，其特征在于，每个所述纵向包覆部沿所述厚度方向设置于所述电极组件的起始层的一侧，所述起始层为所述电极组件最内圈的起始端部分。

8.根据权利要求1-6任一项所述的二次电池，其特征在于，所述纵向包覆部的宽度不大于所述电极组件的厚度的四分之一。

9.根据权利要求1-6任一项所述的二次电池，其特征在于，还包括粘接胶带，所述电极组件与所述纵向包覆部相对的部分为侧面，所述粘接胶带粘接所述侧面以及所述纵向包覆部，以将所述电极组件与分别位于两个所述侧部的两个所述纵向包覆部粘接固定。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，还包括粘接膜，所述粘接膜包裹所述侧面、所述粘接胶带以及所述绝缘片。

11.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述侧部还包括与所述纵向包覆部、所述横向包覆部均连接的主包覆部，所述粘接胶带自一个所述主包覆部经两个所述纵向包覆部延伸至另一个所述主包覆部。

12.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，所述电极组件与所述横向包覆部相对的部分为底面，与所述底面相对的部分为顶面，至少在靠近所述顶面、所述底面的两个位置处均设置有所述粘接胶带。

13.根据权利要求1-6任一项所述的二次电池，其特征在于，在一个所述侧部中，所述横向包覆部的边缘与所述纵向包覆部的边缘弧形过渡。

14.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的二次电池。