CN117855558A - 电极组件、电极组件的制造方法、二次电池和电子设备 - Google Patents

电极组件、电极组件的制造方法、二次电池和电子设备 Download PDF

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CN117855558A
CN117855558A CN202410043899.9A CN202410043899A CN117855558A CN 117855558 A CN117855558 A CN 117855558A CN 202410043899 A CN202410043899 A CN 202410043899A CN 117855558 A CN117855558 A CN 117855558A
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CN
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蔡正煌
张青文
喻斐德
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Ningde Amperex Technology Ltd
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Ningde Amperex Technology Ltd
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Abstract

本申请提供电极组件、电极组件的制造方法、二次电池和电子设备。其中,电极组件包括第一极片、第二极片和隔膜。第一极片包括第一集流体和第一极耳,第一极耳自第一集流体的一侧延伸设置,沿第一极耳的延伸方向,第一极耳包括依次设置的第一部分和第二部分,第一部分与第二部分形成有第一台阶,第一部分在电极组件形成前裁切,第二部分在电极组件形成后裁切,保证二次裁切过程中第一空箔区能被充分切断,形成完整的第一极耳。避免电极组件形成过程中的极耳翻折或倒插的问题。

Description

电极组件、电极组件的制造方法、二次电池和电子设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及电极组件、电极组件的制造方法、二次电池和电子设备。
背景技术
在电池制造过程中,具有多个极耳的极片在堆叠或卷绕时,容易出现极耳翻折、倒插的问题,会导致电池出现内短路,进而造成电池报废,影响电池的制造良率和加工成本。
发明内容
本申请提供电极组件、电极组件的制造方法、二次电池和电子设备,以解决上述技术问题。
本申请的实施例是这样实现的:
一种电极组件,包括第一极片、第二极片和隔膜。隔膜设置于第一极片与第二极片之间,第一极片、隔膜和第二极片形成电极组件。第一极片包括第一集流体和第一极耳,第一集流体的表面设有第一活性物质层,第一极耳自第一集流体的一侧延伸设置,沿第一极耳的延伸方向,第一极耳包括依次设置的第一部分和第二部分,第一部分的表面设有绝缘层或第一活性物质层,第一部分与第二部分形成有第一台阶,能够让第一部分在电极组件形成前通过裁切第一集流体成型,第二部分在电极组件形成后通过裁切第一空箔区成型,实现在电极组件形成后再裁切整形第一极耳的目的,避免电极组件形成过程中的极耳翻折或倒插的问题,且台阶的设置可保证第一空箔区能被充分切断。
在一种可能的实施方式中:第一台阶包含第一区段、第二区段、第三区段,第二区段连接第一区段和第三区段,第一区段连接于第一集流体,第一区段与第二区段之间的夹角为A,A<180°,三个区段的设置和约束条件可以保证二次裁切过程中第一空箔区能被充分切断,形成完整的第一极耳,还能提高制造良率。
在一种可能的实施方式中:第一区段与第二区段之间的夹角A的范围为90°-170°,以便降低第一极耳的裁切难度。
在一种可能的实施方式中:第一区段与第一集流体的侧边之间的夹角为B,夹角B为70°至150°;和/或,第二区段与第三区段之间的夹角为C,夹角C为70°至90°。第一区段、第二区段和第三区段均可以相对与第一集流体的侧边倾斜设置,有利于包容多种制造工艺误差。
在一种可能的实施方式中:沿第一极耳的延伸方向,绝缘层或第一活性物质层在第一部分的宽度为h1,h1的尺寸范围为0.1mm-5mm;使部分绝缘层或第一活性物质层位于第一部分,还能避免第一集流体的边缘残留多余的第一空箔区。
在一种可能的实施方式中:沿第一极耳的延伸方向,第二区段距离第一集流体的距离为h2,h2的尺寸范围为0.1mm-30mm;可以在二次裁切第一空箔区以形成第二部分时,避免误切到电极组件的隔膜。
在一种可能的实施方式中:沿第一极耳的延伸方向,第三区段的长度为h3,h3的尺寸范围为4mm-50mm;以使第一极耳具有足够的长度。
在一种可能的实施方式中:多个第一极耳堆叠设置,其中,多个第二部分堆叠后的总宽度为X1 mm,单个第二部分的宽度为X2 mm,多个第一部分堆叠后的总宽度为X3 mm,单个第一部分的宽度为X4 mm,0.8mm>(X3-X4)-(X1-X2)>0.2mm。多个第一部分是在极片堆叠或卷绕过程中进行堆叠的,多个第二部分是在堆叠或卷绕过程完成后,从电极组件的端部对堆叠或卷绕的第一空箔区进行二次裁切,让多个第二部分同时成型,使多个极耳部分具有较高的对齐度,从而提高第一极耳的制造精度。当0.8mm>(X3-X4)-(X1-X2)>0.2mm时,多个第一极耳各部分堆叠对齐度较高。
在一种可能的实施方式中:多个第一极耳堆叠设置,其中,多个第二部分堆叠后的总宽度为X1 mm,单个第二部分的宽度为X2 mm,(X1-X2)<0.5mm。
在一种可能的实施方式中:(X1-X2)<0.2mm。
在一种可能的实施方式中:第二极片包括第二集流体和第二极耳,第二集流体的表面设有第二活性物质层,第二极耳自第一集流体延伸设置于第一集流体的一侧,沿第二极耳的延伸方向,第二极耳包括依次设置的第三部分和第四部分;第三部分与第四部分之间具有第二台阶,第二台阶包含第四区段、第五区段、第六区段,第五区段连接第四区段和第五区段,第四区段连接于所述第二集流体,第四区段与第五区段之间的夹角为D,D<180°。
本申请的实施例还提供一种电极组件的制造方法,包括:
提供第一极片,第一极片包括第一集流体和第一空箔区,第一集流体涂覆有第一活性物质层,沿第一集流体的宽度方向,第一空箔区位于第一集流体的侧边;
裁切部分第一极片,在第一空箔区靠近第一集流体的一侧形成第一极耳的第一区段,第一空箔区与第一集流体保持部分连接;
设置隔膜、第二极片至第一极片;
裁切第一空箔区,在第一区段远离第一集流体的一侧形成第二区段和第三区段,第一空箔区除第一极耳以外的部分均与第一集流体分离,第一区段、第二区段及第三区段形成第一台阶。
如此,第一部分是在极片堆叠或卷绕过程之前通过裁切第一空箔区形成,此时第二部分还未形成,第一空箔区通过第一部分保持与第一集流体的连接。在极片堆叠或卷绕过程中,第一空箔区可以与第一集流体同步堆叠或卷绕,第一极耳此时还未完整成型,因此不会出现第一极耳在堆叠或卷绕过程中出现翻折或倒插的情况。在电极组件形成后再通过二次裁切的方式得到完整的第一极耳,保证电极组件的制造良率。
在一种可能的实施方式中:“裁切部分第一极片,在第一空箔区靠近第一集流体的一侧形成第一极耳的第一区段”的步骤包括:
裁切至少两个第一切口至第一集流体,沿第一极片的长度方向,至少两个第一切口间隔设置;
Z方向为与第一极片长度方向呈2°-90°的方向,沿Z方向,第一切口从第一集流体延伸至第一空箔区,且第一切口在Z方向上未贯穿,每一第一极耳的第一部分形成于相邻两第一切口之间。
在一种可能的实施方式中:每一第一切口包括第一切缝和第二切缝,第一切缝位于第一集流体,第二切缝连接第一切缝,且第二切缝从第一集流体延伸至第一空箔区,第二切缝在Z方向上未贯穿。
在一种可能的实施方式中:第一极片、隔膜和第二极片形成电极组件后,“裁切所述第一空箔区,在第一区段远离第一集流体的一侧形成第二区段和第三区段”的步骤包括:
裁切至少两个第二切口至第一空箔区,每一第二切口连接一第一切口并延伸至第一空箔区的外侧边,以切断第一空箔区除第一极耳以外的部分,第一极耳的第二部分形成于相邻两第二切口之间。
在一种可能的实施方式中:第二切口与第一切口之间形成第一台阶,第一台阶位于第一空箔区,第一台阶包含第一区段、第二区段、第三区段。
本申请的实施例还提供一种二次电池,包括包装体和上述实施例所述的电极组件,电极组件设于包装体中。
本申请的实施例还提供一种电子设备,包括用电元件和上述实施例的二次电池,用电元件电连接二次电池。
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为本申请一实施例电极组件的第一极片的结构示意图。
图2为电极组件在一实施例中的结构示意图。
图3为电极组件在另一实施例中的结构示意图。
图4a为第一极耳堆叠后的结构示意图。
图4b为单片第一极耳的结构示意图。
图5为第一极片在一次裁切过程中的结构示意图。
图6为电极组件在二次裁切过程中的结构示意图。
图7为图6所示电极组件在二次裁切过程完成后的结构示意图。
图8为另一实施例中第一极片在一次裁切过程中的结构示意图。
图9为另一实施例中电极组件在二次裁切过程中的结构示意图。
图10为图9所示电极组件在二次裁切过程完成后的结构示意图。
图11为另一实施例中电极组件在二次裁切过程中的结构示意图。
图12为图11所示电极组件在二次裁切过程完成后的结构示意图。
图13为另一实施例中第一极片在一次裁切过程中的结构示意图。
图14为另一实施例中电极组件在二次裁切过程中的结构示意图。
图15为图14所示电极组件在二次裁切过程完成后的结构示意图。
图16为另一实施例中第一极片在一次裁切过程中的结构示意图。
图17为另一实施例中第一极片在一次裁切过程中的结构示意图。
图18为图17所示第一极片去除裁切废料后的结构示意图。
图19为另一实施例中电极组件在二次裁切过程中的结构示意图。
图20为图19所示电极组件在二次裁切过程完成后的结构示意图。
图21为另一实施例中第一极片在一次裁切过程中的结构示意图。
图22为二次电池在一实施例中的结构示意图。
图23为电子设备在一实施例中的结构示意图。
主要元件符号说明:
电极组件 100
第一极片 10
第一集流体 11
第一极耳 12
第一部分 121
第二部分 122
第一台阶 13
第一区段 131
第二区段 132
第三区段 133
第一活性物质层 14
第一空箔区 15
第二极片 20
第二集流体 21
第二极耳 22
第三部分 221
第四部分 222
第二台阶 23
第四区段 231
第五区段 232
第六区段 233
第二活性物质层 24
隔膜 30
绝缘层 40
第一切口 50
第一切缝 51
第二切缝 52
第二切口 60
二次电池 200
包装体 201
电子设备 300
用电元件 301
具体实施方式
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,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件,它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
参见图1和图2,本实施例提供了一种电极组件100,包括第一极片10、第二极片20和隔膜30。隔膜30设置于第一极片10与第二极片20之间,第一极片10、隔膜30和第二极片20形成电极组件100。如图1所示,第一极片10包括第一集流体11和第一极耳12。第一集流体11的表面设有第一活性物质层14,第一极耳12自第一集流体11的一侧延伸设置。沿第一极耳12的延伸方向,第一极耳12包括依次设置的第一部分121和第二部分122,第一部分121的表面设有绝缘层40或第一活性物质层14,第一部分121与第二部分122形成有第一台阶13。第一极片10、隔膜30和第二极片20可通过逐层堆叠或卷绕的方式形成电极组件100。沿第一极耳12的延伸方向,第一集流体11的一侧具有第一空箔区15,第一极耳12通过裁切第一空箔区15成型在第一集流体11的一侧。具体地,在极片堆叠或卷绕过程之前,对第一空箔区15进行一次裁切,第一部分121形成于第一集流体11的一侧,此时第二部分122还未形成,第一空箔区15保持与第一集流体11的连接。在极片堆叠或卷绕过程中,第一空箔区15与极片同步堆叠或卷绕。在极片堆叠或卷绕形成电极组件100后,再对第一空箔区15进行二次裁切,二次裁切时的切口与一次裁切时的切口连接,以切断第一空箔区15的多余部分,形成第一极耳12的第二部分122,并在第一部分121和第二部分122之间形成第一台阶13,第一空箔区15除第一极耳12以外的部分均与第一集流体11分离。且台阶的设置可保证第一空箔区能被充分切断。
第一台阶13包含第一区段131、第二区段132、第三区段133,第二区段132连接第一区段131和第三区段133,第一区段131连接于第一集流体11,第一区段131与第二区段132之间的夹角为A,A<180°。如此,在极片堆叠或卷绕的过程中,第一极耳12并未成型,第一空箔区15整体随极片同步堆叠或卷绕,不会出现极耳倒插或、翻折的问题,在堆叠或卷绕过程完成后,通过对第一空箔区15二次裁切得到完整的第一极耳12,保证电极组件100的制造良率,还有利于提高第一极耳12的制造精度。
进一步地,第一极片10为阳极极片时,第一部分121的表面设第一活性物质层14。第一极片10为阴极极片时,第一部分121的表面设绝缘层40,以便阻止第一极片10和第二极片20的边缘意外接触而发生内短路问题,提高电极组件100的安全性能。
在其中一实施方式中,第一区段131与第二区段132之间的夹角A的范围为90°-170°,以便降低第一极耳12的裁切难度,使得二次裁切过程中第一空箔区15的多余部分能够被切断,在第一极耳12的第一部分121和第二部分122之间形成第一台阶13。进一步地,第一区段131与第一集流体11的侧边之间的夹角为B,夹角B为70°至150°。第二区段132与第三区段133之间的夹角为C,夹角C为70°至90°。如此,第一区段131、第二区段132和第三区段133均可以相对与第一集流体11的侧边倾斜设置,有利于包容多种制造工艺误差,降低工艺难度,从而提升制造效率、减少制造成本。
在其中一实施方式中,如图1所示,沿第一极耳12的延伸方向,绝缘层40或第一活性物质层14在第一部分121的宽度为h1,h1的尺寸范围为0.1mm-5mm。如此,在裁切第一集流体11时,既能满足工艺误差的要求,又能使部分绝缘层40或第一活性物质层14位于第一部分121,还能避免第一集流体11的边缘残留多余的第一空箔区15。
在其中一实施方式中,沿第一极耳12的延伸方向,第二区段132距离第一集流体11的距离为h2,h2的尺寸范围为0.1mm-30mm,h2还可以大于h1。如此,可以在二次裁切第一空箔区15以形成第二部分122时,避免误切到电极组件100的隔膜30,进一步提升电极组件100的制造良率。
在其中一实施方式中,沿所述第一极耳12的延伸方向,所述第三区段133的长度为h3,h3的尺寸范围为4mm-50mm。即第二部分122的长度为4mm-50mm,以使第一极耳12具有足够的长度,满足电极组件100的设计需求。
在一可选实施例中,可参阅图2,第二极片20包括第二集流体21和第二极耳22,第二集流体21的表面设有第二活性物质层24,第二极耳22自第一集流体11延伸设置于第一集流体11的一侧,沿第二极耳22的延伸方向,第二极耳22包括依次设置的第三部分221和第四部分222。第三部分221的表面也可以设有绝缘层40或第二活性物质层24。相似的,第二极片20为阳极极片时,第三部分221的表面设第二活性物质层24。第二极片20为阴极极片时,第三部分221的表面设绝缘层40。在图2所示的实施方式中,第一极片10为阳极极片,第二极片20为阴极极片。第二集流体21的一侧具有第二空箔区,第二极耳22也可以通过裁切第一空箔区15成型在第一集流体11的一侧。具体地,在极片堆叠或卷绕的过程之前,第三部分221先通过裁切第二极片20的方式形成在第二集流体21的一侧,极片堆叠或卷绕形成电极组件100后,再通过二次裁切第二空箔区的方式形成第四部分222,并且第二空箔区除第二极耳22以外的部分与第二集流体21分离。第二极耳22的成型过程与第一极耳12大致相同,此处不再赘述。
在本申请的实施方式中,第三部分221与第四部分222之间具有第二台阶23,第二台阶23包含第四区段231、第五区段232、第六区段233,第五区段232连接第四区段231和第五区段232,第四区段231连接于所述第二集流体21,第四区段231与第五区段232之间的夹角为D,D<180°。
进一步地,第四区段231与第五区段232之间的夹角D的范围为90°-170°,以便降低第二极耳22的裁切难度,使得二次裁切过程中第二空箔区的多余部分能够被切断,在第二极耳22的第三部分221和第四部分222之间形成第二台阶23。进一步地,第四区段231与第二集流体21的侧边之间的夹角为E,夹角E为70°至150°。第五区段232与第六区段233之间的夹角为F,夹角F为70°至90°。如此,第四区段231、第五区段232和第六区段233也可以相对与第二集流体21的侧边倾斜设置,进一步包容制造工艺误差,降低工艺难度,提升制造效率。
如图2所示,第一极耳12和第二极耳22可以分别位于电极组件100的相对两侧,有利于减少电极组件100水平方向上尺寸。在其他实施方式中,如图3所示,第一极耳12和第二极耳22也可以设置于电极组件100的同一侧,有利于减少电极组件100竖直方向上的尺寸,从而满足多种制造需求。
请参阅图4a和图4b,在其中一实施方式中,电极组件100还可以包括多个第一极耳12,多个第一极耳12堆叠设置。其中,多个第二部分122堆叠后的总宽度为X1 mm,单个第二部分122的宽度为X2 mm,多个第一部分121堆叠后的总宽度为X3 mm,单个第一部分121的宽度为X4 mm,其中,X1>3;X1>X2;X3>X4;0.8mm>(X3-X4)-(X1-X2)>0.2mm。
需要说明的是,多个第一部分121是在极片堆叠或卷绕过程中进行堆叠的,制造工艺会导致多个第一部分121逐层堆叠时出现堆叠误差,导致多个第一部分121堆叠后的总宽度大于单片第一部分121的宽度。多个第二部分122是在堆叠或卷绕过程完成后,从电极组件100的端部对堆叠或卷绕的第一空箔区15进行二次裁切,让多个第二部分122同时成型。尽管裁切过程中可能出现工艺误差,但是多个第二部分122堆叠的对齐度明显优于多个第一部分121堆叠的对齐度。如此,可以提高第一极耳12的制造精度,方便第一极耳12与外部电端子或用电元件301之间进行电连接。
进一步地,在其中一实施方式中,多个第二部分122堆叠后的总宽度为X1,单个第二部分122的宽度为X2,(X1-X2)<0.5mm,优选地,(X1-X2)<0.2mm。如此,多个第一极耳12的对齐度能够精准控制并有效提高。
请再次参阅图1,在本申请的实施方式中,第一台阶13形成于第一极耳12的相对两侧。在其他实施方式中,多个第一极耳12堆叠设置时,多个第一极耳12中的部分第一极耳12可以单侧形成第一台阶13,也可以双侧形成第一台阶13,保证二次裁切时能将第一空箔区15的多余部分切断即可。
请参阅图5、图6和图7,本申请的实施例还提供一种电极组件100的制造方法,包括:
提供第一极片10,第一极片10包括第一集流体11和第一空箔区15,第一集流体11涂覆有第一活性物质层14,沿第一集流体11的宽度方向,第一空箔区15位于第一集流体11的侧边;
裁切部分第一极片10,在第一空箔区15靠近第一集流体11的一侧形成第一极耳12的第一区段131,第一空箔区15与第一集流体11保持部分连接;
设置隔膜30、第二极片20至第一极片10;
裁切第一空箔区15,在第一区段131远离第一集流体11的一侧形成第二区段132和第三区段133,第一空箔区15除第一极耳12以外的部分均与第一集流体11分离,第一区段131、第二区段132及第三区段133形成第一台阶13。
具体地,在设置隔膜30、第二极片20至第一极片10以形成电极组件100时,第一极片10、隔膜30和第二极片20可以通过逐层堆叠的方式形成叠片式电极组件100,或者通过卷绕的方式形成卷芯式电极组件100。具体地,如图5所示,第一极片10可以有一片或多片,每片第一极片10均裁切形成第一部分121,且第一空箔区15保持与第一集流体11连接。
在其他实施例中,如图8所示,第一极片10可以为一长条片状结构,多个第一部分121间隔形成在第一集流体11的侧边。图8所示实施方式中,第一集流体11的相对两侧均设有第一空箔区15,故第一集流体11的相对两侧均可以形成有多个第一部分121。在其他实施例中,第一集流体11也可以单侧设置第一空箔区15,多个第一部分121间隔设置于第一集流体11的单侧。图8中的第一极片10可以与第二极片20和隔膜30一起,通过Z字形折叠或卷绕的方式形成电极组件100,第一极片10折叠或卷绕过程中,多个第一部分121逐层堆叠设置。
第一部分121是在极片堆叠或卷绕过程之前通过裁切第一空箔区15形成,此时第二部分122还未形成,第一空箔区15通过第一部分121保持与第一集流体11的连接。在极片堆叠或卷绕过程中,第一空箔区15可以与第一集流体11同步堆叠或卷绕,第一极耳12此时还未完整成型,因此不会出现第一极耳12在堆叠或卷绕过程中出现翻折或倒插的情况。在极片堆叠或卷绕形成电极组件100后,再对第一空箔区15进行二次裁切,二次裁切时的切口与一次裁切时的切口连接,以切断第一空箔区15的多余部分,形成第一极耳12的第二部分122,第一空箔区15除第一极耳12以外的部分均与第一集流体11分离。如此,在电极组件100形成后再通过二次裁切的方式得到完整的第一极耳12,保证电极组件100的制造良率,还有利于提高第一极耳12的制造精度。
请再次参阅图5,在一种可能的实施方式中:“裁切部分第一极片10,在第一空箔区15靠近第一集流体11的一侧形成第一极耳12的第一区段131”的步骤包括:
裁切至少两个第一切口50至第一集流体11,沿第一极片10的长度方向,至少两个第一切口50间隔设置。
具体地,第一切口50可通过冲压或激光切割的方式处理。第一切口50部分位于第一集流体11的边缘区域,并与第一集流体11的侧边大致平行。第一切口50的另一部分从第一集流体11延伸至第一空箔区15。如此,第一集流体11边缘的少量第一活性物质层14可能被切除,这样一方面是为了满足工艺精度需求,另一方面可以避免第一活性物质层14的边缘在第一极耳12成型后出现空箔区,减少内短路的安全风险。
进一步地,在一种可能的实施方式中,每一第一切口50包括第一切缝51和第二切缝52,第一切缝51位于第一集流体11,第二切缝52连接第一切缝51,且第二切缝52从第一集流体11延伸至第一空箔区15,第二切缝52在Z方向上未贯穿。如图5所示,每一第一切口50包括一第一切缝51和一第二切缝52,第一切缝51和第二切缝52大致呈L型结构。两个第一切口50对称分布于第一集流体11的侧边。在其他实施方式中,如图8所示,一第一切口50可以包括一第一切缝51和两第二切缝52,两第二切缝52分别对称连接于第一切缝51的两端,第一切口50大致呈U型结构,多个第一切口50间隔分布于第一集流体11的侧边,以形成多个第一部分121。
Z方向为与第一极片10长度方向呈2°-90°的方向,沿Z方向,第二切缝52从第一集流体11延伸至第一空箔区15,且第二切缝52在Z方向上未贯穿,每一第一极耳12的第一部分121形成于相邻两第二切缝52之间。
进一步地,请参阅图6和图7,第一极片10、隔膜30和第二极片20形成电极组件100后,“裁切所述第一空箔区15,在第一区段131远离第一集流体11的一侧形成第二区段132和第三区段133”的步骤包括:
裁切至少两个第二切口60至第一空箔区15,每一第二切口60连接一第一切口50并延伸至第一空箔区15的外侧边,以切断第一空箔区15除第一极耳12以外的部分,第一极耳12的第二部分122形成于相邻两第二切口60之间。
具体地,第二切口60大致呈梯形切口,也可以通过机械冲压或激光切割的方式处理。第一切口50的第二切缝52在第一部分121的侧边形成第一区段131,第二切口60在第二部分122的侧边形成第二区段132和第三区段133,第一区段131、第二区段132和第三区段133连接形成第一台阶13。第二切口60在第一部分121和第二部分122之间形成第一台阶13,以保证第二切口60能够切断第一空箔区15除第一极耳12以外的部分。各区段之间的夹角、长度尺寸等与前述实施例相同,此处不再赘述。
图7所示的电极组件100中,第二极片20和隔膜30不是主要特征部分,因此在图7的内容中省略。图7实施例中,第二极片20上的第二极耳22可以通过外接极耳的方式进行焊接,本申请不限定于此。
请参阅图9和图10,在其他实施方式中,第二极片20的处理方式与第一极片10大致相同,第二极耳22也可以通过二次裁切的方式形成在电极组件100的端部。具体地,第二极片20也可以在堆叠或卷绕过程之前,先对第二极片20进行一次裁切,形成第二极耳22的第三部分221,第二极片20的第二空箔区通过第三部分221保持与第二集流体21连接。第二极片20的一次裁切方式与图5、图8所示的第一极片10裁切方式大致相同,此处不再赘述。随后,一次裁切后的第二极片20可以与隔膜30和一次裁切后的第一极片10堆叠设备,并通过逐层堆叠、或折叠、或卷绕的方式形成电极组件100。
如图9所示,第一极片10和第二极片20堆叠时,可以将第一部分121和第三部分221分别设置于电极组件100的相对两侧,使得电极组件100形成后,可以从电极组件100的相对两端对第一空箔区15和第二空箔区进行二次裁切,以形成第一极耳12的第二部分122和第二极耳22的第四部分222。第一空箔区15和第二空箔区的多余部分可从电极组件100的两端切断并抽离,第一极耳12和第二极耳22分别形成于电极组件100的相对两侧,得到图10所示的电极组件100。第二极片20二次裁切的方式与图6所示的第一极片10的裁切方式大致相同。电极组件100形成后,第一极片10和第二极片20的二次裁切过程可以同时进行,有利于提高制造效率;也可以分次进行,有利于控制裁切精度,提高加工品质。
请参阅图11和图12,在另一实施方式中,第一极片10和第二极片20堆叠时,也可以将第一部分121和第三部分221分别设置于电极组件100的同一侧,使得电极组件100形成后,可以从电极组件100的同一侧对第一空箔区15和第二空箔区进行二次裁切。由于第一部分121和第三部分221在一次裁切过程和电极组件100成形过程中的位置已经确定,二次裁切时只需要与对应的区域对准,即可切断第一空箔区15的多余部分和第二空箔区的多余部分,在第一集流体11侧边形成完整的第一极耳12,在第二集流体21的侧边形成完整的第二极耳22。
在其中一实施方式中,请参阅图13、图14和图15,电极组件100的制造方法与图5、图6所示实施例大致相同,区别在于,图13、图14、图15所示实施方式中,第一切口50的第二切缝52可以沿Z方向延伸至第一空箔区15的边缘,但第二切缝52并不切断第一空箔区15。电极组件100形成后,第二切口60再切除第一空箔区15与第二切缝52之间的区域,让第一空箔区15除第一极耳12以外的部分与第一集流体11分离。此时,每一第二切口60连接于相邻两第二切缝52之间,以切断第一切口50与第一空箔区15的连接,第二部分122为第一极耳12的端部侧边,第二区段132和第三区段133处于同一直线上。相比于图5、图6所示的裁切方式,图12和图13所示的裁切方式可以减少切口数量,提高裁切效率。
请参阅图16,图16所示实施例中第一部分121的裁切方式与图12所示实施例大致相同,区别在于,图16所示实施例中,多个第一部分121间隔形成于第一集流体11的相对两侧。在其他实施方式中,多个第一部分121也可以间隔形成于第一集流体11的单侧。
请参阅图17、图18、图19和图20,电极组件100的制造方法与图5、图6所示实施例大致相同,区别在于,图17至图20所示实施方式中,第一切口50为通孔结构,可以先通过激光切割的方式在第一集流体11上切出第一切口50的边缘结构,再通过冲压的方式去除第一切口50内的多余材料。或者第一切口50直接通过冲切的方式一次性成型。在本实施方式中,第一切口50大致呈梯形接口,且第一切口50处于第一集流体11的第一空箔区15的交接处,同时贯穿部分第一集流体11和第一空箔区15。第一极耳12的第一部分121形成于相邻两第一切口50之间,第一空箔区15的其余部分通过第一部分121保持与第一集流体11连接,可以在电极组件100形成过程中随第一极片10同步堆叠或卷绕。第二切口60与第一切口50部分重叠,以切断第一空箔区15除第一极耳12以外的部分,在第一部分121与第二部分122之间形成第一台阶13。具体切削过程与前述实施例大致相同,此处不再赘述。
请参阅图21,图21所示实施例中第一部分121的裁切方式与图17所示实施例大致相同,区别在于,图21所示实施例中,多个第一切口50间隔设置于第一集流体11的相对两侧壁,以形成多个第一部分121,满足第一极片10的折叠需求或卷绕需求。在其他实施方式中,多个第一部分121也可以间隔形成于第一集流体11的单侧。
请参阅图22,本申请的实施例还提供一种二次电池200,包括包装体201和上述实施例所述的电极组件100,电极组件100设于包装体201中。包装体201上还可以设置电连接端子202,电极组件100的第一极耳12和第二极耳22分别连接对应的电连接端子202。
请参阅图23,本申请的实施例还提供一种电子设备300,包括用电元件301和上述实施例的二次电池200,用电元件301电连接二次电池200。二次电池200用于提供电能至用电元件301。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种电极组件,包括:
第一极片,
第二极片,
隔膜,设置于所述第一极片与所述第二极片之间,所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片形成所述电极组件;
其特征在于,所述第一极片包括第一集流体和第一极耳,所述第一集流体的表面设有第一活性物质层,所述第一极耳自所述第一集流体的一侧延伸设置,沿所述第一极耳的延伸方向,所述第一极耳包括依次设置的第一部分和第二部分,所述第一部分的表面设有绝缘层或所述第一活性物质层,所述第一部分与所述第二部分形成有第一台阶。
2.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于:所述第一台阶包含第一区段、第二区段、第三区段,所述第二区段连接所述第一区段和所述第三区段,所述第一区段连接于所述第一集流体,所述第一区段与所述第二区段之间的夹角A的范围为90°-170°。
3.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于:多个所述第一极耳堆叠设置,其中,多个所述第二部分堆叠后的总宽度为X1 mm,单个所述第二部分的宽度为X2 mm,(X1-X2)<0.5mm。
4.根据权利要求3所述的电极组件,其特征在于:(X1-X2)<0.2mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件,其特征在于:
多个所述第一极耳堆叠设置,其中,多个所述第二部分堆叠后的总宽度为X1 mm,单个所述第二部分的宽度为X2 mm,多个所述第一部分堆叠后的总宽度为X3 mm,单个所述第一部分的宽度为X4 mm,0.8mm>(X3-X4)-(X1-X2)>0.2mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件,其特征在于:
所述第一台阶包含第一区段、第二区段、第三区段,所述第二区段连接所述第一区段和所述第三区段,所述第一区段连接于所述第一集流体;
所述第一区段与所述第一集流体的侧边之间的夹角为B,夹角B为70°至150°;和/或
所述第二区段与所述第三区段之间的夹角为C,夹角C为70°至90°。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第一台阶包含第一区段、第二区段、第三区段,所述第二区段连接所述第一区段和所述第三区段,所述第一区段连接于所述第一集流体,所述第一极耳的结构特征满足以下任一条或多条:
(1)沿所述第一极耳的延伸方向,所述绝缘层或所述第一活性物质层在所述第一部分的宽度为h1,h1的尺寸范围为0.1mm-5mm;
(2)沿所述第一极耳的延伸方向,所述第二区段距离所述第一集流体的距离为h2,h2的尺寸范围为0.1mm-30mm;
(3)沿所述第一极耳的延伸方向,所述第三区段的长度为h3,h3的尺寸范围为4mm-50mm。
8.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件,其特征在于:
所述第二极片包括第二集流体和第二极耳,所述第二集流体的表面设有第二活性物质层,所述第二极耳自所述第一集流体延伸设置于所述第一集流体的一侧,沿所述第二极耳的延伸方向,所述第二极耳包括依次设置的第三部分和第四部分;
所述第三部分与所述第四部分之间具有第二台阶,所述第二台阶包含第四区段、第五区段、第六区段,所述第四区段连接所述第五区段和所述第六区段,所述第四区段连接于所述第二集流体,所述第四区段与所述第五区段之间的夹角为D,D<180°。
9.一种电极组件的制造方法,其特征在于,包括:
提供第一极片,第一极片包括第一集流体和第一空箔区,所述第一集流体涂覆有第一活性物质层,沿所述第一集流体的宽度方向,所述第一空箔区位于所述第一集流体的侧边;
裁切部分所述第一极片,在所述第一空箔区靠近所述第一集流体的一侧形成第一极耳的第一区段,所述第一空箔区与所述第一集流体保持部分连接;
设置隔膜、第二极片至所述第一极片;
裁切所述第一空箔区,在所述第一区段远离所述第一集流体的一侧形成第二区段和第三区段,所述第一空箔区除第一极耳以外的部分均与所述第一集流体分离,所述第一区段、所述第二区段及所述第三区段形成第一台阶。
10.根据权利要求9所述的电极组件的制造方法,其特征在于,“裁切部分所述第一极片,在所述第一空箔区靠近所述第一集流体的一侧形成第一极耳的第一区段”的步骤包括:
裁切至少两个第一切口至所述第一集流体,沿所述第一极片的长度方向,至少两个所述第一切口间隔设置;
Z方向为与所述第一极片长度方向呈2°-90°的方向,沿所述Z方向,所述第一切口从所述第一集流体延伸至所述第一空箔区,且所述第一切口在所述Z方向上未贯穿,每一所述第一极耳的第一部分形成于相邻两所述第一切口之间。
11.根据权利要求10所述的电极组件的制造方法,其特征在于:
每一所述第一切口包括第一切缝和第二切缝,所述第一切缝位于所述第一集流体,所述第二切缝连接所述第一切缝,且所述第二切缝从所述第一集流体延伸至所述第一空箔区,所述第二切缝在所述Z方向上未贯穿。
12.根据权利要求10所述的电极组件的制造方法,其特征在于,所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片形成所述电极组件后,“裁切所述第一空箔区,在所述第一区段远离所述第一集流体的一侧形成第二区段和第三区段”的步骤包括:
裁切至少两个第二切口至所述第一空箔区,每一所述第二切口连接一所述第一切口并延伸至所述第一空箔区的外侧边,以切断所述第一空箔区除第一极耳以外的部分,所述第一极耳的第二部分形成于相邻两所述第二切口之间。
13.根据权利要求12所述的电极组件的制造方法,其特征在于:
所述第二切口与所述第一切口之间形成所述第一台阶,所述第一台阶位于所述第一空箔区。
14.一种二次电池,其特征在于,包括包装体和权利要求1-8任一项所述的电极组件,所述电极组件设于所述包装体中。
15.一种电子设备,其特征在于,包括用电元件和权利要求14所述的二次电池,所述用电元件电连接所述二次电池。
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