CN117637991B - 一种极片、电极组件及电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种极片、电极组件及电池。极片包括垂直于极片厚度方向的第一表面，第一表面包括凸点区，凸点区形成有多个第一凸部；凸点区与第一表面的边缘存在间距，凸点区的面积为Y，第一表面在垂直于极片厚度方向的投影面积为E，E和Y满足：0.1≤Y/E≤0.98，便于设置多个第一凸部的面积占比合适，第一凸部能够为隔离膜提供有效的支撑，使多个第一凸部能够有效地缓冲电极组件卷绕过程中的卷绕应力和电极组件膨胀的膨胀力，改善电极组件的电解液浸润效果，以及改善电极的界面问题，并在极片应用于电池中时能够改善电池的循环性能。
Description
技术领域
本申请涉及化学装置技术领域，尤其涉及一种极片、电极组件及电池。
背景技术
循环寿命是锂离子电池的一项关键性能，循环寿命的提升是一个长期持续的研发方向，除了对电池材料端的优化和创新来提升之外，通过结构设计和改进，对其循环寿命也有有效助力，这就对电芯的电极组件的卷绕方式也有更多的设计要求。
发明内容
发明人发现，电极组件的层间会存在挤压，其中包括拐角段与平直段存在的挤压。尤其在电池充放电过程中，电极组件膨胀，挤压会进一步加剧，导致层间的电解液不足，浸润不良，容易出现界面恶化的情况，甚至出现浸润不良、循环失效等异常情况。
本申请实施例提供一种极片、电极组件及电池，能够改善电极组件层间的挤压问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种极片，用于电池，所述极片包括垂直于所述极片厚度方向的第一表面，所述第一表面包括凸点区，所述凸点区形成有多个第一凸部；
其中，所述凸点区与所述第一表面的边缘存在间距，所述凸点区的面积为Y，所述第一表面在垂直于所述极片厚度方向的投影面积为E，E和Y满足：0.1≤Y/E≤0.98，优选地，0.3≤Y/E≤0.9；更为优选地，0.5≤Y/E≤0.9。
在一些示例性的实施例中，所述第一表面包括端部避空区和边缘避空区，所述端部避空区在所述极片长度方向连接于所述凸点区端部且延伸至所述极片的边缘，所述边缘避空区在所述极片宽度方向设于所述凸点区其中一侧且延伸至所述极片的边缘。
在一些示例性的实施例中，所述极片包括在所述极片长度方向相对设置的第一边缘和第二边缘，所述凸点区包括在所述极片长度方向相对设置的第一边界和第二边界，所述第一边界对应所述第一边缘，所述第二边界对应所述第二边缘；
所述端部避空区包括头部避空区和收尾避空区，所述头部避空区形成于所述第一边缘与所述第一边界之间，所述收尾避空区形成于所述第二边缘与所述第二边界之间，所述极片用于自所述头部避空区与隔离膜沿所述极片的长度方向卷绕形成扁平状的电极主体。
在一些示例性的实施例中，所述头部避空区的面积为A，所述收尾避空区的面积为D，所述极片满足如下条件中的至少一种：
（1）0≤A/E≤0.3，优选地，0≤A≤0.1E；
（2）0.06≤D/E≤0.6。
在一些示例性的实施例中，所述极片包括在所述极片宽度方向相对设置的第三边缘和第四边缘，所述凸点区包括在所述极片宽度方向相对设置的第三边界和第四边界，所述第三边界对应所述第三边缘，所述第四边界对应所述第四边缘；
所述边缘避空区包括第一区域和第二区域，所述第一区域形成于所述第三边界和所述第三边缘之间，所述第二区域形成于所述第四边界和所述第四边缘之间，且所述第一区域和所述第二区域在所述极片长度方向延伸至连接于所述端部避空区。
在一些示例性的实施例中，所述第一区域的面积为S1，所述第一区域在所述极片宽度方向的尺寸为T11；所述第二区域的面积为S2，所述第一区域在所述极片宽度方向的尺寸为T12；所述极片满足如下条件中的至少一种：
Ⅰ、0.01≤S1/E≤0.4；
Ⅱ、0.01≤S2/E≤0.4；
Ⅲ、0.9≤S2/S1≤1.1；
Ⅳ、1mm≤T11≤30mm；
Ⅴ、1mm≤T12≤30mm。
在一些示例性的实施例中，所述凸点区具有在所述极片宽度方向相对设置的第三边界和第四边界；
所述第一表面还包括极耳区，所述极耳区自所述第三边界朝向所述第四边界所在的一侧延伸，所述极耳区用于设置至少一个的极耳组件，所述极耳组件包括极耳和保护胶中的至少一种，且所述极耳组件与所述凸点区间隔设置；本申请中的间隔设置的含义为存在距离。
同一所述极片的所述极耳区的数量为至少一个，各所述极耳区的面积为M，M满足：0.01≤M/E≤0.2。
在一些示例性的实施例中，同一所述极片的所述极耳区的数量为多个，其中，所述极耳区包括极耳安装区和保护胶安装区，所述极耳安装区用于设置极耳，所述保护胶安装区用于设置保护胶；所述极耳安装区的面积为B，所述保护胶安装区的面积为C；所述极片满足如下条件中的至少一种：
a、0.01≤B/E≤0.2；
b、0.01≤C/E≤0.2。
在一些示例性的实施例中，所述极耳区与所述第四边界间隔设置；或，所述极耳区自所述第三边界沿所述极片宽度方向贯穿所述凸点区。
在一些示例性的实施例中，所述极片用于与隔离膜沿所述极片的长度方向卷绕多圈形成电极主体；每圈所述极片包括平直段、设于所述平直段两端的拐角段；在所述极片长度方向，所述拐角段的尺寸为W5，所述凸点区的尺寸为W6；
所述凸点区设于所述拐角段，其中，W6=W5；或，
所述凸点区设于所述拐角段并延伸至所述平直段，且同一圈所述极片的两个所述凸点区间隔设置，其中，W6＞W5。
在一些示例性的实施例中，所述极片包括集流体和活性材料层；所述集流体包括主体部和空箔部，所述空箔部与所述主体部一体设置，且所述空箔部形成多个极耳，所述活性材料层设于所述主体部的表面，且所述活性材料层背离所述主体部的表面形成所述第一表面。
在一些示例性的实施例中，所述极片包括集流体和活性材料层，所述活性材料层设于所述集流体表面；所述第一凸部由所述集流体的其中部分和所述活性材料层的部分朝向同侧弯曲形成，所述集流体用于形成所述第一凸部的部分为凸部基体，所述凸部基体具有第一外周边缘线，所述第一外周边缘线具有第一外接圆；
相邻两个所述凸部基体具有第一间距L1和第二间距L2，所述第一间距L1为相邻两个所述凸部基体的所述第一外周边缘线的所述第一外接圆的圆心在所述极片长度方向的间距，所述第二间距L2为相邻两个所述凸部基体的所述第一外周边缘线的所述第一外接圆的圆心在所述极片宽度方向的间距；
L1满足：0.5mm≤L1≤40mm；和/或，L2满足：0.5mm≤L2≤40mm。
第二方面，本申请实施例提供一种电极组件，包括多个极耳组件、如上所述的极片以及设于两个所述极片之间的隔离膜，且所述隔离膜与两个所述极片沿所述极片的长度方向卷绕形成扁平状的电极主体。
在一些示例性的实施例中，所述极耳组件与所述凸点区间隔设置；所述极耳组件包括极耳和保护胶，所述极耳包括与所述极片连接的连接段和伸出所述极片边缘的对接段，所述连接段背离所述极片的表面凸设有多个第二凸部。
第三方面，本申请实施例提供一种电池，包括外壳以及如上所述的电极组件，所述电极组件设于所述外壳的内部空间。
基于本申请实施例的极片、电极组件及电池，通过设置凸点区在第一表面的占比在0.1~0.98的范围，便于设置多个第一凸部的面积占比合适，第一凸部能够为隔离膜提供有效的支撑，使多个第一凸部能够有效地缓冲电极组件卷绕过程中的卷绕应力和电极组件膨胀的膨胀力，改善电极组件的电解液浸润效果，以及改善电极的界面问题，并在极片应用于电池中时能够改善电池的循环性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
图1为本申请一种实施例的极耳组件安装于第一区域的极片的展开结构示意图；
图2为本申请一种实施例的电极主体的卷绕结构示意图；
图3为本申请一种实施例的极耳区与第四边界间隔设置的结构示意图；
图4为本申请一种实施例的极耳区贯穿凸点区的极片的结构示意图；
图5为本申请一种实施例的凸点区位于拐角段的极片的展开结构示意图；
图6为本申请一种实施例的凸点区的宽度逐渐增大的极片的展开结构示意图；
图7为本申请一种实施例的凸点区的第一凸部自中心区域向边缘区域尺寸逐渐变小的结构示意图；
图8为本申请一种实施例的极片的局部剖视结构示意图；
图9为本申请一种实施例集流体的涂覆部和空箔部一体设置时极片的展开结构示意图；
图10为本申请一种实施例的极耳组件安装于极片且具有第二凸部的结构示意图。
附图标记：
20、电极主体；21、平直段；22、拐角段；100、极耳；110、第二凸部；200、保护胶；40、极耳组件；50、隔离膜；
300、极片；310、凸点区；311、第一凸部；312、主体部；320、极耳区；321、极耳安装区；322、保护胶安装区；330、端部避空区；3201、第一侧边界；3202、第二侧边界；3203、底边界；3204、第三侧边界；3205、第四侧边界；331、头部避空区；332、收尾避空区；410、正极极片；420、负极极片；
3411、第一边缘；3421、第二边缘；3431、第三边缘；3441、第四边缘；
301、凸点边界线；3101、第一边界；3102、第二边界；3103、第三边界；3104、第四边界；500、集流体；510、涂覆部；520、空箔部；
340、边缘避空区；341、第一区域；342、第二区域；
X、长度方向；Y、宽度方向；Z、厚度方向。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
发明人发现，在电池充放电过程中，电极组件膨胀，电极组件拐角段的挤压会进一步加剧，导致拐角段的电解液不足，浸润不良，容易出现界面恶化的情况，甚至出现循环失效。
发明人还发现，在加工电极组件的过程中，将正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠卷绕多圈形成具有多圈卷绕单元的电极主体，通过增加相邻两圈卷绕单元之间的间距，在极片设置凸部对相邻两圈卷绕单元进行支撑，可改善电极组件膨胀带来的挤压问题，但凸部的位置若设置的不恰当，凸部的支撑力不足，还是会存在极片界面问题、电解液不足等负面问题，其改善效果仍然欠佳。
基于此，本申请实施例提供一种极片、电极组件及电池，进行凸部分布设计，用以有效改善电解浸润和极片界面问题。
如图1所示，为本申请一种实施例的极片300处于展开状态的主视结构示意图，极片300具有两两垂直的长度方向X、宽度方向Y和厚度方向Z。极片300用于电极组件，如图2所示，为本申请一种实施例的电极组件的结构示意图，电极组件包括极性相反的两个极片300和隔离膜50，极性相反的两个极片300的长度方向X、宽度方向Y和厚度方向Z一致，隔离膜50在极片300的厚度方向Z设于极性相反的两个极片300之间。极性相反的两个极片300中的一个为正极极片410、另一个为负极极片420，隔离膜50具有绝缘性用于将正极极片410和负极极片420间隔开来，以防正极极片410和负极极片420短接。
隔离膜50与两个极片300沿极片300的长度方向X卷绕多圈形成电极主体20，极片的长度方向X为极片进行卷绕的方向，宽度方向Y则与长度方向X垂直。电极主体20呈扁平状，每圈极片300包括两段平直段21和两段拐角段22，两段平直段21沿垂直于平直段21板面的方向相对设置，两段平直段21在平行于平直段21板面的方向设于两段拐角段22之间，两段平直段21和两段拐角段22首尾依次连接。其中，相邻两圈极片300的拐角段22容易出现相互挤压，每圈极片300的平直段21与拐角段22也存在挤压，因此，拐角段22为电极主体20出现挤压的高发区，拐角段22出现挤压时容易出现电解液不足、浸润不良的问题，进而导致拐角段22界面恶化，甚至出现循环失效的情况。
极片300包括垂直于极片300厚度方向Z的第一表面，如图1所示，第一表面包括凸点区310，凸点区310形成有多个第一凸部311，凸点区310与第一表面的边缘存在间距。各第一凸部311在极片300厚度方向Z凸起。两个极片300、隔离膜50卷绕多圈形成电极主体20后，第一凸部311与隔离膜50接触，为隔离膜50提供支撑，在电极主体20发生膨胀时，第一凸部311依然能够支撑隔离膜50，第一凸部311与隔离膜50的接触面积小，使极片300对应凸点区310的部分与隔离膜50之间具有空间以供容纳电解液，防止由于膨胀挤压导致极片300与隔离膜50之间电解液不足、浸润不良等异常情况发生。
平直段21和拐角段22均具有第一凸部311，以使对应平直段21和拐角段22的隔离膜50均能够得到支撑。可选地，设于单个极片300的全部第一凸部311在极片300厚度方向Z朝向极片300同侧凸起，例如，设于平直段21的第一凸部311朝向电极主体20卷绕中心的一侧凸起，且设于拐角段22的第一凸部311朝向电极主体20卷绕中心所在的一侧凸起；或者，设于平直段21的第一凸部311朝背离电极主体20卷绕中心的一侧凸起，且设于拐角段22的第一凸部311朝背离电极主体20卷绕中心的一侧凸起。可选地，设于单个极片300的其中一部分第一凸部311在极片300厚度方向Z朝向极片300其中一侧凸起、另一部分第一凸部311在极片300厚度方向Z朝向极片300另一侧凸起，例如，设于平直段21的第一凸部311朝向电极主体20卷绕中心的一侧凸起，设于拐角段22的第一凸部311朝背离电极主体20卷绕中心的一侧凸起；或者，设于平直段21的第一凸部311朝背离电极主体20卷绕中心的一侧凸起，设于拐角段22的第一凸部311朝向电极主体20卷绕中心的一侧凸起。
以上仅为示例性的介绍，本申请对各极片300的第一凸部311朝向不做限定，具体可根据实际需求进行选择。
如图1所示，凸点区310由凸点边界线301限定出，凸点区310的第一凸部311可位于凸点边界线301限定的内部区域，第一凸部311也可内接于凸点边界线301。其中，凸点区310的面积为Y，第一表面在垂直于极片300厚度方向Z的投影面积为E，E和Y满足：0.1≤Y/E≤0.98，例如，Y/E可以为可以为0.1、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、0.98或其中的任意两者组成的范围。通过设置凸点区310在第一表面的占比在0.1~0.98的范围，便于设置多个第一凸部311的面积占比合适，第一凸部311能够为隔离膜50提供有效的支撑，使多个第一凸部311能够有效地缓冲电极组件卷绕过程中的卷绕应力和电极组件膨胀的膨胀力，改善电极组件的电解液浸润效果，以及改善极片300的界面问题，并在极片300应用于电池中时能够改善电池的循环性能。
优选地，E和Y满足：0.3≤Y/E≤0.9，在该区域占比范围，极片300应用于电池中对电池的循环性能改善效果更佳。
如图1所述，第一表面包括端部避空区330和边缘避空区340，端部避空区330在极片300长度方向X连接于凸点区310端部且延伸至极片300的边缘，边缘避空区340在极片300宽度方向Y设于凸点区310其中一侧且延伸至极片300的边缘。边缘避空区340和端部避空区330均未设置第一凸部311，两个极片300和隔离膜50卷绕后，极片300对应边缘避空区340和端部避空区330的表面可与隔离膜50间隔设置。
端部避空区330在极片300长度方向X设于凸点区310端部且延伸至极片300的边缘，且端部避空区330在极片300的宽度方向Y也延伸至极片300的边缘。如图1所示，端部避空区330包括头部避空区331和收尾避空区332中的至少一种，优选地，端部避空区330同时包括头部避空区331和收尾避空区332，在极片300长度方向X，头部避空区331设于凸点区310其中一端、收尾避空区332设于凸点区310另一端。
两个极片300和隔离膜50卷绕后，头部避空区331可处于电极主体20的最内几圈，便于电极主体20的卷绕成型，有助于提高电极主体20中心区域的结构稳定性，收尾避空区332可处于电极主体20的最外几圈，收尾避空区332能够作为第一凸部311与电极主体20收尾端之间的缓冲区域，使极片300对应端部避空区330的部分能够更平稳地对电极主体20内层结构形成束缚，有助于提高电极主体20的封装稳定性，尤其在电极主体20具有膨胀的趋势时，采用未设置第一凸部311的收尾避空区332收尾，能够防止由于膨胀应力导致电极主体20的收尾处滑移的情况发生，提高电极主体20结构的稳定性。
具体地，极片300的第一表面包括在极片300长度方向X相对设置的第一边缘3411和第二边缘3421，凸点区310包括在极片300长度方向X相对设置的第一边界3101和第二边界3102，第一边界3101对应第一边缘3411，第二边界3102对应第二边缘3421。头部避空区331形成于第一边缘3411与第一边界3101之间，收尾避空区332形成于第二边缘3421与第二边界3102之间，隔离膜50其中一端与头部避空区331平齐或伸出头部避空区331，以夹设于极性相反的两个极片300之间，极片300自头部避空区331与隔离膜50沿极片300的长度方向X卷绕形成扁平状的电极主体20，也即头部避空区331处于电极主体20的内圈，收尾避空区332处于电极主体20的外圈，隔离膜50另一端在极片300的卷绕方向伸出收尾避空区332，以防止隔离膜50收缩导致极性相反的两个极片300短接。
其中，收尾避空区332的面积为D，D与E满足：0.06≤D/E≤0.6，例如，D/E可以为0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.6或其中的任意两者组成的范围。通过设置D/E在0.06~0.6的范围，便于提高电极主体20收尾处的连接稳定性，使整个电极主体20具有良好的卷绕稳定性，进而使电极主体20整个具有更好的缓冲膨胀应力的能力。
在极片300的卷绕方向，第二边界3102与第二边缘3421之间的间距为d’，也即收尾避空区332的宽度为d’，d’满足：30mm≤d’≤1000mm。例如，d’可以为30mm、50mm、100mm、150mm、300mm、500mm、1000mm或其中的任意两者组成的范围。当收尾避空区332的尺寸d’在30mm~1000mm的范围时，使收尾避空区332具有合适的长度用于收尾，提高电极主体20收尾处的连接稳定性，进而使整个电极组件具有良好的卷绕稳定性，并使邻近外圈的第一凸部311分布范围合适，从而为处于外圈的隔离膜50提供支撑，改善电极主体20外圈的挤压问题。优选地，d’满足：100mm≤d’≤500mm。
其中，头部避空区331的面积为A，A与E满足：0≤A/E≤0.3，例如，A/E可以为0、0.1、0.15、0.20、0.25、0.3或其中的任意两者组成的范围。通过设置A/E在0~0.3的范围，便于极片300端部与隔离膜50对位，从而便于极片300与隔离膜50自头部避空区331开始卷绕，使电极主体20具有良好的卷绕良率，且第一凸部311于电极主体20的内层即可发挥支撑作用，改善电极主体20内圈的电解液浸润效果。
在极片300的卷绕方向，第一边界3101与第一边缘3411之间的间距为a’，也即头部避空区331的宽度为a’。a’满足：30mm≤a’≤1000mm，例如，a’可以为30mm、50mm、100mm、200mm、1000mm或其中的任意两者组成的范围。当头部避空区331的尺寸a’在30mm~1000mm的范围时，便于设置凸点区310的分布范围合适，使处于较内圈的第一凸部311能够更好地发挥支撑作用，改善电极主体20内圈的电解液浸润效果，同时，便于与收尾避空区332配合，使头部避空区331与收尾避空区332具有合适的间距用于设置凸点区310，以使凸点区310分布范围合适，从而更好地改善挤压问题。优选地，a’满足：60mm≤a’≤500mm。
极片300的第一表面具有边缘避空区340，边缘避空区340包括第一区域341和第二区域342，在极片300宽度方向Y，第一区域341连接于凸点区310其中一侧，第二区域342连接于凸点区310另一侧，且第一区域341沿远离第二区域342的方向延伸至极片300边缘，第二区域342沿远离第一区域341的方向延伸至极片300边缘，也即，凸点区310在极片300宽度方向Y相对的两个边界分别与对应的极片300边缘间隔，防止在凸点区310加工出第一凸部311时的形变应力导致极片300的边缘部分出现波浪边或褶皱等异常形变。
具体地，极片300包括在极片300宽度方向Y相对设置的第三边缘3431和第四边缘3441，凸点区310包括在极片300宽度方向Y相对设置的第三边界3103和第四边界3104，第三边界3103对应第三边缘3431，第四边界3104对应第四边缘3441，第一区域341形成于第三边界3103和第三边缘3431之间，第二区域342形成于第四边界3104和第四边缘3441之间，且第一区域341和第二区域342在极片300长度方向X延伸至连接于端部避空区330，也即，第一边界3101的延长线、第二边界3102的延长线、第三边界3103和第三边缘3431限定出第一区域341，第一边界3101的延长线、第二边界3102的延长线、第四边界3104和第四边缘3441限定出第二区域342，第一边界3101的延长线、第一边缘3411、第三边缘3431和第四边缘3441限定出头部避空区331，第二边界3102的延长线、第二边缘3421、第三边缘3431和第四边缘3441限定出收尾避空区332，凸点区310位于第一边界3101、第二边界3102、第三边界3103和第四边界3104限定的区域内，第一凸部311可内接于第一边界3101、第二边界3102、第三边界3103和第四边界3104中的至少一者。
可选地，第一边界3101、第二边界3102、第一边缘3411和第二边缘3421平行于极片300的宽度方向Y，第三边界3103、第四边界3104、第三边缘3431和第四边缘3441平行于极片300的长度方向X，此时，头部避空区331和收尾避空区332各自独立地为矩形或方形，第一区域341和第二区域342呈矩形。
第一区域341的面积为S1，S1与E满足：0.01≤S1/E≤0.4，例如，S1/E可以为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或其中的任意两者组成的范围。通过设置S1/E在0.01~0.4的范围，使第一凸部311能够为隔离膜50的边缘区域也能够提供支撑，同时使第一凸部311至极片300边缘的距离也不至于过近，防止极片300边缘由于加工第一凸部311的形变应力导致极片300边缘部分出现弯曲、凹凸不平、波浪边等异常变形。
第二区域342的面积为S2，S2与E满足：0.01≤S2/E≤0.4，例如，S2/E可以为0.01、0.1、0.2、0.25、0.3、0.4或其中的任意两者组成的范围。通过设置S1/E在0.01~0.4的范围，同样地，使第一凸部311能够为隔离膜50另一边的边缘区域也能够提供支撑，同时防止极片300边缘由于加工第一凸部311的形变应力导致极片300边缘部分出现弯曲、凹凸不平、波浪边等异常变形。
在极片300宽度方向Y，第三边缘3431和第三边界3103之间的最小距离即为第一区域341在极片300宽度方向Y的宽度T11，第四边缘3441和第四边界3104之间的最小距离即为第二区域342在极片300宽度方向Y的宽度T12。T11满足：0.5mm≤T11≤30mm，T12满足：0.5mm≤T12≤30mm，其中，第一区域341在极片300宽度方向Y的宽度T11与第二区域342在极片300宽度方向Y的宽度T12的差值为△T1，△T1=|T11-T112|，△T1满足：0mm≤△T1≤29.5mm，满足该范围时，可以在高倍率充放电测试过程中，使锂离子迁移速率满足合适的范围，提升电池的高低温循环性能。
可选地，第一区域341和第二区域342中的一个用于安装电极组件的极耳组件40，如图1所示，实例性地，第一区域341用于安装电极组件的极耳组件40，且凸点区310与极耳组件40间隔设置。此时，凸点区310由第一边界3101、第二边界3102、第三边界3103和第四边界3104限定出。
可选地，如图3所示，第一表面还包括极耳区320，极耳区320自第三边界3103朝向第四边界3104所在的一侧延伸，极耳区320用于安装安装电极组件的极耳组件40，且极耳组件40与凸点区310间隔设置。其中，在将极耳组件40安装于极耳区320时，其加工方式将影响着极耳组件40的安装稳定性，以及影响极耳组件40周围结构的稳定性，进而影响极片300界面的稳定性，例如，采用辊压的方式将极耳组件40压合安装于极片300时，极耳组件40与设有第一凸部311的区域压合在一起，或，极耳组件40与第一凸部311的距离过近，都可能会出现第一凸部311变形、存在压痕等情况发生，进而导致极耳组件40附近区域的极片300界面恶化。本申请实施例，通过规划极耳区320用于安装极耳组件40，便于极耳组件40的安装，降低工艺难度，提高极耳组件40的安装稳定性，以及提高极耳组件40附近的界面稳定性，还能够使极耳组件40与第一凸部311在极片300的厚度方向Z错位，在电极组件应用于电池时，有助于提高电池的能量密度。
可以理解的是，设于极片300的多个第一凸部311分布的范围越广，多个第一凸部311对整个电极主体20的有效支撑面积越大，进而由于挤压带来的问题则越少。本申请实施例，设置了极耳区320、端部避空区330和边缘避空区340相结合，其中，设置端部避空区330能够为电极主体20卷绕提供卷绕缓冲区，进而提高电极主体20的卷绕稳定性，降低直接由具有第一凸部311的区域为卷绕起点或卷终点带来的卷绕不稳的情况发生，对平直段21进行保护，并在此情况下结合极耳区320和边缘避空区340，防止电极主体20安装有极耳组件40的部分发生膨胀带动极耳组件40对电极主体20造成挤压，降低极耳组件40与电极主体20两者的相互损伤，第一凸部311发挥的支撑作用能够延续至极耳区320，使得极片300的极耳区320处不易发生挤压，并且还能预留一部分区域容置电解液，便于电解液出入电极主体20，改善电解浸润效果。因此，本申请实施例的电极组件，不仅能够改善拐角段22挤压造成的界面问题，还能降低平直段21由于挤压出现的负面问题，在电极组件应用于电池中时，能够对电芯拐角位置性能进行改善，提升电池整体的循环性能。
如图3所示，极耳组件40与凸点区310的间隔为T2，其中，极耳组件40与凸点区310的间隔包括在极片300长度方向X上的间距和宽度方向Y上的间距，且在这两个方向上的间距均为T2。T2满足：0.5mm≤T2≤30mm，例如，T2可以为0.5mm、1mm、2mm、8mm、10mm、15mm、20mm、30mm或其中的任意两者组成的范围。当T2在0.5mm~30mm的范围，极耳组件40与凸点区310的间距合适，既能满足第一凸部311对极耳组件40的支撑需求，又能便于加工。
同一极片300的极耳区320的数量为至少一个，各极耳区320的面积为M，M满足：0.01≤M/E≤0.2。各极耳区320用于设置至少一个的极耳组件40，例如，极耳组件40包括极耳100和保护胶200，极耳100和保护胶200可安装于同一极耳区320；或者，极耳100安装于其中一个极耳区320，保护胶200安装于另一个极耳区320。
极耳100的数量为多个，其中一部分极耳100安装于其中一个极片300，另一部分极耳100安装于另一个极片300，其中，安装于正极极片410的极耳100为正极耳，安装于负极极片420的极耳100为负极耳。极耳区320包括极耳安装区321，极耳安装区321用于安装电极组件的极耳100。极耳安装区321的面积为B，B和E满足：0.01≤B/E≤0.2，例如B/E可以为0.01、0.05、0.08、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2或其中的任意两者组成的范围。
可选地，当极性相反的两个极片300中仅仅其中一个极片300具有凸点区310、极耳区320和端部避空区330时，则其中一部分极耳100对应其中一个极片300的极耳安装区321设置，另一部分极耳100则直接安装于另一个极片300的边缘区域。可选地，当极性相反的两个极片300均具有凸点区310、极耳区320和端部避空区330时，其中一部分极耳100对应其中一个极片300的极耳安装区321设置，另一部分极耳100对应其中一个极片300的极耳安装区321设置。
由于锂离子在迁移至负极极耳处时，负极极耳位置处无石墨等嵌锂结构，容易导致负极极耳处析锂。可选地，设置极耳组件40还包括保护胶200，保护胶200的数量可为多个，在隔离膜50与两个极片300卷绕形成扁平状的电极主体20后，每一个保护胶200与负极极耳表面贴合，将正极极片410与负极极耳间隔开来，防止负极极耳周围析锂。
同一极片300的极耳区320的数量为多个，极耳区320还包括保护胶安装区322，保护胶安装区322与极耳安装区321间隔设置，保护胶安装区322用于安装电极组件的保护胶200。保护胶安装区322的面积为C，C和E满足：0.01≤C/E≤0.2，例如C/E可以为0.01、0.05、0.08、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2或其中的任意两者组成的范围。
可选地，如图3所示，极耳区320与第四边界3104间隔设置，具体地，极耳区320包括第一侧边界3201、第二侧边界3202和底边界3203，第一侧边界3201与第二侧边界3202在极片300的长度方向X设于第一边界3101和第二边界3102之间，第一侧边界3201与第二侧边界3202相对设置且两者均连接于第三边界3103，底边界3203在极片300的宽度方向Y设于第三边界3103和第四边界3104之间，且底边界3203连接于第一侧边界3201与第二侧边界3202之间，此时，极耳区320由第三边界3103、第一侧边界3201、第二侧边界3202和底边界3203限定出，凸点区310由第一边界3101、第二边界3102、第三边界3103、第四边界3104、第一侧边界3201、第二侧边界3202和底边界3203共同限定出。同一极片300的第一表面的极耳区320的数量可以为多个。
可选地，如图4所示，极耳区320自第三边界3103沿极片300宽度方向Y贯穿凸点区310。具体地，极耳区320具有第三侧边界3204和第四侧边界3205，第三侧边界3204和第四侧边界3205两者在极片300长度方向X位于第一边界3101和第二边界3102之间，且在极片300的宽度方向Y，第三侧边界3204相对的两端分别连接于第三边界3103和第四边界3104，第四侧边界3205相对的两端分别连接于第三边界3103和第四边界3104，此时，极耳区320由第三边界3103、第四边界3104、第三侧边界3204和第四侧边界3205限定出。其中，当同一极片300的极耳区320的数量为一个时，凸点区310的数量为两个，且两个凸点区310在极片300的长度方向X分设于极耳区320相对的两侧；当同一极片300的极耳区320的数量为多个时，凸点区310的数量也为多个，且各极耳区320在极片300的长度方向X位于相邻的两个凸点区310之间，各极耳组件40可安装于其中的一个极耳区320。
可选地，极耳区320设于平直段21，凸点区310设于拐角段22，在极片300长度方向X，拐角段22的尺寸为W5，凸点区310的尺寸为W6，W6=W5，使第一凸部311仅于拐角段22与对应的极片300相接触提供支撑，此种情况下，第一凸部311即可提供良好的支撑，有均衡平直段21和拐角段22的浸润效果，提升电芯短板，整体提升电芯循环性能。
可选地，极耳区320设于平直段21，凸点区310设于拐角段22并延伸至平直段21，且同一圈极片300的两个凸点区310间隔设置，如图6所示，在极片300长度方向X，拐角段22的尺寸为W5，凸点区310的尺寸为W6，W6＞W5，使凸点区310的第一凸部311能够支撑更多的面积，能够改善极片300的浸润通道，解决浸润不均衡导致部分区域电解液不足、提前失效的问题，提升循环性能，进而在电极组件应用于电池中时，能够提高电池3C/5C下的充放电循环寿命，能够将提高电池稳定循环的圈数。
可选地，W5满足：0.5mm≤W5≤20mm，例如，W5可以为0.5mm、2mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、20mm或其中的任意两者组成的范围。W6满足：0.5mm≤W6≤100mm，例如，W6可以为0.5mm、2mm、8mm、15mm、30mm、50mm、100mm或其中的任意两者组成的范围。
如图5所示的极片300，可选地，全部凸点区310在极片300长度方向X的尺寸W6均相等，可以理解的是，由电极主体20的内圈至外圈，各圈极片300的周长逐渐增大，其中，最外圈极片300的拐角段22的在极片300长度方向X的尺寸为Wmax，W6≥Wmax，如此，便可在全部凸点区310在极片300长度方向X的尺寸W6均相等的情况下，各个凸点区310均能够覆盖对应的拐角段22，并且其中部分凸点区310在覆盖拐角段22的情况下，还能够延伸至部分覆盖平直段21。
如图6所示的极片300，可选地，由电极主体20的内圈至外圈，凸点区310在极片300长度方向X的尺寸W6逐渐增大，此时，由电极主体20的内圈至外圈，凸点区310在极片300长度方向X的尺寸W6即随拐角段22在极片300长度方向X的尺寸的增大而逐渐增大，在此种情况下，凸点区310在极片300长度方向X的尺寸W6可与对应的拐角段22在极片300长度方向X的尺寸相等，即凸点区310仅覆盖对应的拐角段22；或者，凸点区310在极片300长度方向X的尺寸W6也可大于对应的拐角段22在极片300长度方向X的尺寸，即凸点区310覆盖对应的拐角段22的同时，还延伸至平直段21。
本申请实施例中，如图8所示，第一凸部311具有顶点Q和底边m，第一凸部311的底边m连接于极片300的主体部312的表面（该表面可以为平面或凸弧面），第一凸部311凸设于极片300的主体部，第一凸部311的顶点Q为第一凸部311在极片300厚度方向Z距离底边m距离最远的点，第一凸部311的高度为第一凸部311的顶点Q至第一凸部311的底边m在极片300厚度方向Z的尺寸。当拐角段22具有第一凸部311时，设于拐角段22的第一凸部311的高度为h1。当平直段21具有第一凸部311时，设于平直段21的第一凸部311的高度为h2，其中，h2≤h1，以改善电解液浸润效果。进一步地，h1满足：55μm≤h1≤70μm；设于平直段21的第一凸部311的高度为h2，h2满足：10μm≤h2≤18μm。
可选地，第一凸部311的外轮廓呈圆形、椭圆形或正多边形。第一凸部311用与隔离膜50相接触的顶面为圆弧面，以防止第一凸部311顶端过于尖锐刺破隔离膜50。
可选地，第一凸部311在垂直于及排尿300厚度方向Z的截面的外轮廓尺寸相等。例如，当第一凸部311的外轮廓呈圆形时，各个圆形的第一凸部311外轮廓半径相等；当第一凸部311的外轮廓呈正多边形时，正多边形外接圆的半径相等。
其中，极性相反的两个极片300和隔离膜50卷绕形成扁平状的电极主体20，处于凸点区310的中心区域的发生挤压导致电解液不足的概率更高，本申请实施例，设置位于凸点区310中心区域的第一凸部311的外轮廓尺寸更大，增大凸点区310中心区域的极片300与隔离膜50之间的间距，以改善的凸点区310中心区域的电解液不足，进而改善电解液浸润效果。上述图2至图6中的极片300，均可采用凸点区310的中心区域的第一凸部311的外轮廓尺寸相对较大、凸点区310的边缘区域的第一凸部311的外轮廓尺寸相对较小的设计方式，以改善电解液不足。可选地，如图7所示，在极片300的宽度方向Y，第一凸部311的外轮廓尺寸自凸点区310的中心区域向边缘区域逐渐减小；和/或，在极片300的长度方向X，第一凸部311的外轮廓尺寸自凸点区310的中心区域向边缘区域逐渐减小。
本申请实施例的极片300包括集流体和设于集流体表面的活性材料层，活性材料层背离集流体的表面形成第一表面。第一凸部311可由集流体的其中部分和活性材料层的其中部分共同形成。例如，本申请实施例的第一凸部311可采用轧制的方法加工出，具体地，于极片300其中一侧作用于极片300的其中部分区域，并使该区域的集流体和活性材料层共同变形弯曲，即形成第一凸部311。
集流体用于形成第一凸部311的部分为凸部基体，凸部基体具有第一外周边缘线，第一外周边缘线具有第一外接圆。相邻两个凸部基体具有第一间距L1和第二间距L2，第一间距L1为相邻两个凸部基体的第一外周边缘线的第一外接圆的圆心在极片长度方向的间距，L1满足：0.5mm≤L1≤40mm。相邻两个凸部基体具有第二间距L2，第二间距L2为相邻两个凸部基体的第一外周边缘线的第一外接圆的圆心在极片宽度方向的间距，L2满足：0.5mm≤L2≤40mm。
可选地，集流体表面包括在极片厚度方向相对设置的两个涂覆面，活性材料层设于其中至少一个的涂覆面，且活性材料层布满涂覆面。或者，如图9所示，集流体500括涂覆部510和空箔部520，空箔部520在极片300的宽度方向Y设于涂覆部510其中一侧，且空箔部520与涂覆部510一体设置，空箔部520成多个极耳100，活性材料层600设于涂覆部510的表面，且活性材料层背离涂覆部510的表面形成第一表面。具体地，涂覆部510包括在极片300厚度方向Z相对设置的两个主体面，活性材料层600设于其中至少一个的主体面，活性材料层600背离主体面的表面形成第一表面。
极片300包括正极极片410和负极极片420，本申请实施例对正极极片410和负极极片420均没有特别限制，本领域技术公知的各种可被用作电极组件的元件均适用于本申请。
在一些示例性的实施例中，负极极片420可以包括负极集流体和设置在负极集流体表面的负极活性材料层。示例性地，负极集流体可以采用铜箔、铝箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种；负极集流体的厚度可以为1μm至200μm。负极活性材料层可以设置在负极集流体的其中一个表面或相对的两个表面，进一步地，在负极极片420的厚度方向，负极活性材料层可以仅涂覆在负极集流体的部分区域。示例性地，负极活性材料层的厚度可以为10μm至500μm。
负极活性材料层包括负极活性材料，示例性地，负极活性材料包括锂金属、天然石墨、人造石墨或硅基材料中的至少一种，硅基材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。负极活性材料层还可以包括导电剂和/或粘结剂。示例性地，负极活性材料层中的导电剂可以包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种；负极活性材料层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素CMC、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。
在一些示例性的实施例中，正极极片410包括正极集流体和设置在正极集流体表面的正极活性材料层。示例性地，正极集流体可以采用铝箔，当然，也可以采用本领域常用的其他正极集流体，正极集流体的厚度可以为1μm至200μm。正极活性材料层可以设置在正极集流体的其中一个表面或相对的两个表面，进一步地，在正极极片410的厚度方向，正极活性材料层可以仅涂覆在正极集流体的部分区域，正极活性材料层的厚度可以为10μm至500μm。
正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-yMyO2、LiNi1-yMyO2、LiMn2-yMyO4、LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2，其中M 选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的至少一种，且0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。示例性地，正极活性材料可以包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种，上述正极活性材料可以经过掺杂和/或包覆处理。正极活性材料层还包括粘结剂和导电剂。示例性地，正极活性材料层中的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种；正极活性材料层中的导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
本申请实施例还提供一种电极组件，电极组件包括多个极耳组件40、如上所述的极片300以及设于两个极片300之间的隔离膜50，且隔离膜50与两个极片300沿极片300的长度方向X卷绕形成扁平状的电极主体20。
可选地，如图10所示，极耳组件40包括与极片300连接的连接段和伸出极片300边缘的对接段，连接段背离极片的表面凸设有多个第二凸部110，通过第二凸部110为极耳组件40处的结构提供支撑，例如，第二凸部110与隔离膜50相接触，为隔离膜50提供支撑，改善极耳组件40处的电解液浸润效果。进一步地，极耳组件40设有多个第二凸部110的区域的边界与凸点区310的第二边界3102平齐。其中，第二凸部110和第一凸部311两者的形状、尺寸以及排布方式可设置为相同。第二凸部110可采用轧制的方式加工出，此时，第二凸部110由极耳组件40的其中部分和极片300的其中部分朝向同侧弯曲形成。
本申请实施例对隔离膜50、极耳和保护胶均没有特别限制，本领域技术公知的各种可被用作电极组件的元件均适用于本申请。
在一些示例性的实施例中，隔离膜50包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电极组件的稳定性。隔离膜50的厚度在约3μm至500μm的范围内。正极耳和负极耳由金属导电材质制得。
本申请实施例还提供一种电池，电池包括外壳以及如上所述的电极组件，电极组件设于外壳的内部空间。电池还包括电解液，电解液填充于外壳的内部空间，并浸润电极组件。本申请实施例对电解液也没有特别限制，本领域技术公知的各种可被用作电解液的材料均适用于本申请。
下面以锂离子电池的电极组件为例并结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请的各实施例和对比例中采用如下的方法制备出锂离子电池并对锂离子电池的性能进行测试：
一、锂离子电池的制备方法
（1）正极极片410的制备
将正极活性材料钴酸锂LiCoO2、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏氟二乙烯PVDF按重量比97.9：0.9：1.2的比例溶于N-甲基吡咯烷酮NMP溶液中，形成正极浆料。采用9μm的铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片410。正极极片410的正极活性材料层的压实密度为4.2g/cm3。
以下各实施例和对比例中，正极极片410具有凸点区310、极耳区320、头部避空区331、收尾避空区332、第一区域341和第二区域342。
（2）负极极片420的制备
将负极活性材料人造石墨、粘结剂丁苯橡胶SBR、增稠剂羧甲基纤维素钠CMC按重量比97.4：1.4：1.2的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极集流体上，干燥、冷压、裁切后得到负极极片420。负极极片420的负极活性材料层的压实密度为1.8g/cm3。
（3）隔离膜50的制备
隔膜基材为5μm厚的聚乙烯PE，在隔膜基材的其中一面上涂覆厚度为2μm的氧化铝陶瓷层，最后在涂布单层陶瓷层的隔膜基材的两面上各涂覆2.5mg/1540.25mm²的粘结剂聚偏二氟乙烯PVDF，烘干，形成多孔层。隔离膜50的多孔层的孔隙率为39%。
（4）电解液的制备
在含水量小于10 ppm的环境下，将碳酸乙烯酯简写为EC、碳酸丙烯酯简写为PC、碳酸二乙酯简写为DEC、丙酸乙酯简写为EP、丙酸丙酯简写为PP按照1:1:1:1:1的质量比混合均匀，再将电解质盐LiPF6溶解于上述非水溶剂，混合均匀后形成电解液，其中，基于电解液的质量，LiPF6的质量百分含量为12.5%。
（5）锂离子电池的组装
正极耳100采用辊压的方式安装于正极极片410的极耳安装区，保护胶200粘贴于正极极片410的保护胶安装区，负极耳100采用辊压的方式安装于负极极片420的边缘区域。
将安装有正极耳100的正极极片410、隔离膜50、安装有负极耳100的负极极片420按顺序依次叠好，使隔离膜50处于正极极片410和负极极片420中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极主体20。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。下面描述本申请的各个实施例的各个参数的测试方法。
二、锂离子电池的性能测试
（1）25℃/45℃循环测试
在25℃/45℃的环境中，在1C的充电电流下对电极组件进行恒流充电到满充电压（电池设计最大电压4.5V），然后在最大电压下进行恒压充电，直到电流为0.02C，然后在0.7C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为3.0V，记录首次循环的放电容量。之后重复上述步骤进行充电和放电循环1000次，记录充放电循环1000次的锂离子电池的放电容量。
25℃ 1C充电/0.7C放电的循环容量保持率=（第1000次循环的放电容量/首次循环的放电容量）×100%。
45℃ 1C充电/0.7C放电的循环容量保持率=（第800次循环的放电容量/首次循环的放电容量）×100%。
（2）电池循环和析锂测试
常温循环测试：在25℃的环境中，在1C的充电电流下对电极组件进行恒流充电到满充电压（电池设计最大电压4.5V），然后在最大电压下进行恒压充电，直到电流为0.02C，然后在0.7C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为3.0V，记录首次循环的放电容量。之后重复上述步骤进行充电和放电循环1000次，记录充放电循环1000次的锂离子电池的放电容量。
高温循环测试：在45℃的环境中，在1C的充电电流下对电极组件进行恒流充电到满充电压（电池设计最大电压4.5V），然后在最大电压下进行恒压充电，直到电流为0.02C，然后在0.7C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为3.0V，记录首次循环的放电容量。之后重复上述步骤进行充电和放电循环1000次，记录充放电循环1000次的锂离子电池的放电容量。
在25℃测试后，充放电循环1000次后，在电池处于满充状态（电池设计最大电压4.5V）时，对其进行拆解，观察负极界面/极耳处/保护胶处是否存在析锂。
（3）卷绕优率
在裸电芯卷绕生产完毕后，使用X-Ray检测仪对裸电芯的Overhang（在正极极片410的宽度方向，负极极片420边缘超正极极片410边缘的宽度）进行检测，超出宽度＞0.2mm是为良品，测试总样品量为100个，卷绕优率=良品数量/总样品量。
实施例1-1至实施例1-8、对比例1-1至对比例1-2中，采用图3所示的极片300作为正极极片410，极片300的各参数如表Ⅰ所示。
表Ⅰ
实施例1-1至实施例1-9、对比例1-1至对比例1-2中的参数和锂离子电池的测试结果如表1所示。
表1
根据表1中的结果可以看出，凸点区310的面积Y相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0.1≤Y/E≤0.98，锂离子电池的充放电循环性能良好，且界面未出现析锂。当Y/E低于下限0.1或高于上限0.98，锂离子电池的充放电循环性能均变差，且出现析锂。其中，当Y/E大于0.9时，锂离子电池的充放电循环性能无明显变化，优选地，0.3≤Y/E≤0.9，锂离子电池的充放电循环性能更佳。更为优选地，0.5≤Y/E≤0.9。
实施例2-1至实施例2-11与实施例1-1的区别在于头部避空区331的面积A和收尾避空区332的面积D不同。
实施例2-1至实施例2-11中的参数和锂离子电池的测试结果如表2所示。
表2
根据表2中的实施例1-6、实施例2-1至实施例2-4、实施例2-9可以看出，头部避空区331的面积A相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0≤A/E≤0.3，锂离子电池的充放电循环性能良好，且界面未出现析锂。其中，头部避空区331的面积A越小，锂离子电池的充放电循环性能越好，这是因为头部避空区331面积减小，凸点区310的面积Y就会增大，其浸润改善效果改善更好，循环性能越好。当A/E高于上限0.3，则锂离子电池的充放电循环性能变差。
根据表2中的实施例2-2、实施例2-5至实施例2-11可以看出，收尾避空区332的面积D相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0.06≤D/E≤0.6，锂离子电池的充放电循环性能良好，且界面未出现析锂。当D/E低于下限0.06或高于上限0.6，则锂离子电池的充放电循环性能均不如在范围内的效果，且出现析锂。
实施例3-1至实施例3-11与实施例1-1的区别在于第一区域341的面积S1和第二区域342的面积S2不同。
实施例3-1至实施例3-11中的参数和锂离子电池的测试结果如表3所示。
表3
根据表3中的结果可以看出，第一区域341的面积S1相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0.01≤S1/E≤0.4，第二区域342的面积S2相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0.01≤S2/E≤0.4，锂离子电池的充放电循环性能良好，且卷绕良率好。
实施例4-1至实施例4-12与实施例1-1的区别在于第一区域341的宽度T11和第二区域342的宽度T12不同。
实施例4-1至实施例4-12中的参数和锂离子电池的测试结果如表4所示。
表4
根据表4中的结果可以看出，第一区域341的宽度T11满足1mm≤T11≤30mm，第二区域342的宽度T12满足1mm≤T12≤30mm，锂离子电池的充放电循环性能良好，且卷绕良率好。
当T11低于下限1mm或高于上限30mm，T12低于下限1mm或高于上限30mm，锂离子电池的充放电循环性能和卷绕良率均降低。优选地，T11满足1mm≤T11≤10mm，T12满足1mm≤T12≤10mm。
实施例5-1至实施例5-10与实施例1-1的区别在于极耳安装区321的面积B和保护胶安装区322的面积C不同。
实施例5-1至实施例5-10中的参数和锂离子电池的测试结果如表5所示。
表5
根据表5中的结果可以看出，极耳安装区321的面积B相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0.01≤B/E≤0.2，保护胶安装区322的面积C相对于极片的第一表面E的面积两者之比满足0.01≤C/E≤0.2，锂离子电池的充放电循环性能良好，且负极界面、极耳100及保护胶200出均未出现析锂。
当B/E低于下限0.01或高于上限0.2，C/E低于下限0.01或高于上限0.2，锂离子电池的充放电循环性能均变差。其中，B/E低于下限0.01，极耳100处出现析锂，C/E低于下限0.01，保护胶200处出现析锂，这是因为B/E和C/E低于下限值的情况下，对应区域的第一凸部311会直接压到极耳100与保护胶200，对它们造成损伤，穿刺保护胶200，进而出现析锂现象。
实施例6-1至实施例6-12与实施例1-4的区别在于第一凸部311在极片300长度方向X的第一间距L1和第一凸部311在极片300宽度方向Y的第二间距L2不同。
实施例6-1至实施例6-12中的参数和锂离子电池的测试结果如表6所示。
表6
根据表6中的结果可以看出，第一凸部311在极片300长度方向X的第一间距L1满足0.5mm≤L1≤40mm，第一凸部311在极片300宽度方向Y的第二间距L2满足0.5mm≤L2≤40mm，锂离子电池的常温（25℃）充放电循环性能和高温（45℃）充放电循环性能均得到提升。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种极片，其特征在于，所述极片包括垂直于所述极片厚度方向的第一表面，所述第一表面包括凸点区、端部避空区、边缘避空区和极耳区，所述端部避空区包括在所述极片长度方向连接于所述凸点区一端且延伸至所述极片边缘的收尾避空区，所述边缘避空区在所述极片宽度方向设于所述凸点区其中一侧且延伸至所述极片的边缘；所述凸点区具有在所述极片宽度方向相对设置的第三边界和第四边界，且所述第三边界和所述第四边界分别与所述极片对应的边缘间隔设置；所述第一表面还包括极耳区，所述极耳区自所述第三边界朝向所述第四边界所在的一侧延伸；
所述凸点区包含多个第一凸部；其中，所述凸点区的面积为Y，所述第一表面在垂直于所述极片厚度方向的投影面积为E，E和Y满足：0.1≤Y/E≤0.98。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片满足：0.3≤Y/E≤0.9。
3.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述极片满足：0.5≤Y/E≤0.9。
4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片包括在所述极片长度方向相对设置的第一边缘和第二边缘，所述凸点区包括在所述极片长度方向相对设置的第一边界和第二边界，所述第一边界对应所述第一边缘，所述第二边界对应所述第二边缘；
所述端部避空区包括头部避空区和收尾避空区，所述头部避空区形成于所述第一边缘与所述第一边界之间，所述收尾避空区形成于所述第二边缘与所述第二边界之间，所述极片用于自所述头部避空区与隔离膜沿所述极片的长度方向卷绕形成扁平状的电极主体。
5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述头部避空区的面积为A，所述收尾避空区的面积为D，所述极片满足如下条件中的至少一种：
（1）0≤A/E≤0.3；
（2）0.06≤D/E≤0.6。
6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，0≤A≤0.1E。
7.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片包括在所述极片宽度方向相对设置的第三边缘和第四边缘，所述凸点区包括在所述极片宽度方向相对设置的第三边界和第四边界，所述第三边界对应所述第三边缘，所述第四边界对应所述第四边缘；
所述边缘避空区包括第一区域和第二区域，所述第一区域形成于所述第三边界和所述第三边缘之间，所述第二区域形成于所述第四边界和所述第四边缘之间，且所述第一区域和所述第二区域在所述极片长度方向延伸至连接于所述端部避空区。
8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述第一区域的面积为S1，所述第一区域在所述极片宽度方向的尺寸为T11；所述第二区域的面积为S2，所述第一区域在所述极片宽度方向的尺寸为T12；所述极片满足如下条件中的至少一种：
Ⅰ、0.01≤S1/E≤0.4；
Ⅱ、0.01≤S2/E≤0.4；
Ⅲ、0.9≤S2/S1≤1.1；
Ⅳ、1mm≤T11≤30mm；
Ⅴ、1mm≤T12≤30mm。
9.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极耳区用于设置至少一个的极耳组件，且所述极耳组件包括极耳和保护胶中的至少一种；
同一所述极片的所述极耳区的数量为至少一个，各所述极耳区的面积为M，M满足：0.01≤M/E≤0.2。
10.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，同一所述极片的所述极耳区的数量为多个，其中，所述极耳区包括极耳安装区和保护胶安装区，所述极耳安装区用于设置极耳，所述保护胶安装区用于设置保护胶；所述极耳安装区的面积为B，所述保护胶安装区的面积为C；所述极片满足如下条件中的至少一种：
a、0.01≤B/E≤0.2；
b、0.01≤C/E≤0.2。
11.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，
所述极耳区与所述第四边界间隔设置；或，
所述极耳区自所述第三边界沿所述极片宽度方向贯穿所述凸点区。
12.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片用于与隔离膜沿所述极片的长度方向卷绕多圈形成电极主体；每圈所述极片包括平直段、设于所述平直段两端的拐角段；在所述极片长度方向，所述拐角段的尺寸为W5，所述凸点区的尺寸为W6；
所述凸点区设于所述拐角段，其中，W6=W5；或，
所述凸点区设于所述拐角段并延伸至所述平直段，且同一圈所述极片的两个所述凸点区间隔设置，其中，W6＞W5。
13.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述极片包括集流体和活性材料层；所述集流体包括主体部和空箔部，所述空箔部与所述主体部一体设置，且所述空箔部形成多个极耳，所述活性材料层设于所述主体部的表面，且所述活性材料层背离所述主体部的表面形成所述第一表面。
14.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述极片包括集流体和活性材料层，所述活性材料层设于所述集流体表面；所述第一凸部由所述集流体的其中部分和所述活性材料层的部分朝向同侧弯曲形成，所述集流体用于形成所述第一凸部的部分为凸部基体，所述凸部基体具有第一外周边缘线，所述第一外周边缘线具有第一外接圆；
相邻两个所述凸部基体具有第一间距L1和第二间距L2，所述第一间距L1为相邻两个所述凸部基体的所述第一外周边缘线的所述第一外接圆的圆心在所述极片长度方向的间距，所述第二间距L2为相邻两个所述凸部基体的所述第一外周边缘线的所述第一外接圆的圆心在所述极片宽度方向的间距；
L1满足：0.5mm≤L1≤40mm；和/或，L2满足：0.5mm≤L2≤40mm。
15.一种电极组件，其特征在于，包括多个极耳组件、上述权利要求1-14中任一项所述的极片以及设于两个所述极片之间的隔离膜，且所述隔离膜与两个所述极片沿所述极片的长度方向卷绕形成扁平状的电极主体。
16.根据权利要求15所述的电极组件，其特征在于，所述极耳组件包括极耳和保护胶，所述极耳包括与所述极片连接的连接段和伸出所述极片边缘的对接段，所述连接段背离所述极片的表面凸设有多个第二凸部。
17.一种电池，其特征在于，包括：
外壳；及，
如上述权利要求15-16中任一项所述的电极组件，所述电极组件设于所述外壳的内部空间。
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