CN208127332U - 电极组件和二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电极组件和二次电池。电极组件包括正极片、负极片、隔膜、正极极耳及负极极耳。隔膜将正极片和负极片隔开。正极片、隔膜及负极片卷绕为一体并形成本体部，本体部包括水平区域、第一圆角区域和第二圆角区域。正极极耳连接于正极片，负极极耳连接于负极片，且正极极耳和负极极耳分别从本体部沿轴向的两端伸出。在第一圆角区域上，正极片分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的正极片中，各层正极片上设有第一通孔；在第一圆角区域上，负极片分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的负极片中，各层负极片上设有第二通孔；第一通孔和第二通孔的位置对应。二次电池包括电极组件、壳体以及顶盖板。

Description

电极组件和二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电极组件及二次电池。

背景技术

二次电池通常包括电极组件和收容电极组件的壳体，电极组件包括卷绕主体和极耳；极耳的设置方式有两种，一种是正负极耳设置在卷绕主体的同一侧，另一种是正负极耳分别设置在卷绕主体相反的两侧。为了提高二次电池整体的能量密度，现有的方案是将二次电池做成长电池，而正负极耳分别设置在卷绕主体相反的两侧的长电池在能量密度上更具优势。但是，对于正负极耳分别设置在卷绕主体相反的两侧的长电池，电解液浸润困难，在循环后期吸收电解液的速度较慢，容易导致析锂；同时，化成过程中的产气也不易排出，气体残留在电极组件中会隔绝锂离子通路，从而导致析锂。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电极组件和二次电池，其能改善电解液的浸润性，保证电极组件的循环性能。

为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种电极组件，其包括正极片、负极片、隔膜、正极极耳及负极极耳。隔膜将正极片和负极片隔开。正极片、隔膜及负极片卷绕为一体并形成本体部，本体部包括水平区域以及分别位于水平区域沿横向两端的第一圆角区域和第二圆角区域。正极极耳连接于正极片，负极极耳连接于负极片，且正极极耳和负极极耳分别从本体部沿轴向的两端伸出。在第一圆角区域上，正极片分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的正极片中，各层正极片上设有第一通孔；在第一圆角区域上，负极片分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的负极片中，各层负极片上设有第二通孔；第一通孔和第二通孔的位置对应。

为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种二次电池，其包括本实用新型第一方面所述的电极组件、壳体以及顶盖板。壳体顶部具有开口，顶盖板设置于壳体顶部并将所述开口封闭，电极组件收容于壳体内，顶盖板设置有注液孔。电极组件的第一圆角区域与顶盖板相对，电极组件的第二圆角区域与壳体的底部相对；或者，电极组件的第二圆角区域与顶盖板相对，电极组件的第一圆角区域与壳体的底部相对。

本实用新型的有益效果如下：

如果电极组件的第一圆角区域与顶盖板相对，那么在二次电池的注液工序中，经由注液孔流入的电解液可直接经过第一通孔和第二通孔注入电极组件的内部，改善电解液在注液工序中的浸润性，提高注液效率。在二次电池的化成工序中，产生的气体能够经由第一通孔和第二通孔及时排出，避免气体残留在电极组件的内部，防止析锂，使形成的固体电解质膜更稳定、更致密，保证电极组件的使用性能。

电极组件在循环过程中会不断消耗电解液，所以电极组件需要不断地吸收壳体内的电解液以维持离子导电通道。如果电极组件的第一圆角区域与壳体的底部相对，那么与壳体的底部相对的第一通孔和第二通孔能够为电解液的补充提供快捷通道，使电解液能够快速地补充到电极组件内，维持电极组件的循环性能，避免电极组件因内部电解液干涸而引发的析锂问题。

附图说明

图1为根据本实用新型的电极组件的一实施例的一示意图。

图2为图1的电极组件的另一示意图。

图3为根据本实用新型的电极组件的另一实施例的一示意图。

图4为图3的电极组件的另一示意图。

图5为根据本实用新型的电极组件的又一示意图。

图6为图5圆框部分的放大图。

图7为根据本实用新型的电极组件的正极片的示意图。

图8为根据本实用新型的电极组件的负极片的示意图。

图9为根据本实用新型的二次电池的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1电极组件 4电极端子

11正极片 5转接片

111正极集流体 H1第一通孔

112正极活性物质层 H2第二通孔

12负极片 H3第三通孔

121负极集流体 H4第四通孔

122负极活性物质层 P主体部

13隔膜 P1水平区域

14正极极耳 P2第一圆角区域

15负极极耳 P3第二圆角区域

2壳体 X横向

3顶盖板 Y纵向

31注液孔 Z轴向

具体实施方式

下面参照附图来详细说明本实用新型的电极组件和二次电池。

首先说明根据本实用新型第一方面的电极组件。

参照图1至图9，根据本实用新型的电极组件1包括正极片11、负极片 12、隔膜13、正极极耳14及负极极耳15。隔膜13将正极片11和负极片12 隔开。正极片11、隔膜13及负极片12卷绕为一体并形成本体部P，本体部 P包括水平区域P1以及分别位于水平区域P1沿横向X两端的第一圆角区域 P2和第二圆角区域P3。正极极耳14连接于正极片11，负极极耳15连接于负极片12，且正极极耳14和负极极耳15分别从本体部P沿轴向Z的两端伸出。

在第一圆角区域P2上，正极片11分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的正极片11中，各层正极片11上设有第一通孔H1；在第一圆角区域P2上，负极片12分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的负极片12中，各层负极片12上设有第二通孔H2；第一通孔H1和第二通孔 H2的位置对应(也就是说，第一通孔H1和第二通孔H2沿内外方向布置，如果不考虑隔膜13，第一通孔H1和第二通孔H2连通)。

本实用新型的电极组件1为二次电池的主要部件。二次电池内部的电解液可以经由第一通孔H1和第二通孔H2进入本体部P内，因此，第一通孔 H1和第二通孔H2能够促进电解液的吸收；另外，在二次电池的化成过程中，电极组件1产生的气体也能够经由第一通孔H1和第二通孔H2及时排出，避免气体残留在电极组件1的内部，防止电极组件1析锂。

正极片11、隔膜13和负极片12的卷绕轴平行于轴向Z。

参照图7，正极片11包括正极集流体111以及设置于正极集流体111表面的正极活性物质层112；参照图8，负极片12包括负极集流体121以及设置于负极集流体121表面的负极活性物质层122。正极极耳14连接于正极集流体111，负极极耳15连接于负极集流体121。优选地，正极极耳14与正极集流体111一体成型，负极极耳15与负极集流体121一体成型。

正极集流体111可为铝箔，正极活性物质层112可包括钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或锰酸锂中的一种或几种。负极集流体121可为铜箔，负极活性物质层122可包括天然石墨、人造石墨、硬碳、硅、硅-碳复合物中的一种或几种。

正极片11可按照下述步骤制备：1)将正极活性材料(例如钴酸锂)、导电剂、粘接剂以及溶剂混合并制成浆料，然后将浆料均匀的涂布在铝箔的两个表面，浆料在烘干、冷压后形成正极活性物质层112，铝箔具有被正极活性物质层112覆盖的覆盖区以及未被正极活性物质层112覆盖的空白区； 2)在铝箔的空白区或覆盖区的边缘进行模切，从而形成正极极耳14，同时，在正极活性物质层112上进行冲压，从而形成第一通孔H1。

负极片12可按照下述步骤制备：1)将负极活性材料(例如石墨)、导电剂、粘接剂以及溶剂混合并制成浆料，然后将浆料均匀的涂布在铜箔的两个表面，浆料在烘干、冷压后形成负极活性物质层122，铜箔具有被负极活性物质层122覆盖的覆盖区以及未被负极活性物质层122覆盖的空白区；2) 在铜箔的空白区或覆盖区的边缘进行模切，从而形成负极极耳15，同时，在负极活性物质层122上进行冲压，从而形成第二通孔H2。

正极片11和负极片12制备完成后，通过卷绕形成本实用新型的电极组件1。在冲孔工序中，冲头作用在正极活性物质层112和负极活性物质层122 上，这样可以有效地减少毛刺。同时，冲孔工序是在正极片11(或负极片12)冷压后、卷绕前，所以可以降低冲孔对正极集流体111的损伤。

参照图3，在第一圆角区域P2上，各层的正极片11上设有第一通孔H1，各层的负极片12上设有第二通孔H2。可替代地，参照图1，在第一圆角区域P2上，最内侧的一定层数的正极片11上可不设第一通孔H1，最内侧的一定层数的负极片12上可不设第二通孔H2。

参照图2和图4，在第一圆角区域P2上，各层正极片11沿轴向Z设置的第一通孔H1为一个或多个。优选地，各层正极片11沿轴向Z设置的第一通孔H1为多个并等距离间隔布置。各层负极片12的第二通孔H2分别与各层正极片11的第一通孔H1在数量上相同。

所有的第一通孔H1的尺寸相同，所有的第二通孔H2的尺寸相同。可替代地，在第一圆角区域P2上，相对而言，外侧的正极片11上的第一通孔 H1的尺寸大于内侧的正极片11上的第一通孔H1的尺寸，外侧的负极片21 上的第二通孔H2的尺寸大于内侧的负极片21上的第二通孔H2的尺寸。

参照图2和图4，在轴向Z和纵向Y形成的平面上，第二通孔H2的投影边界位于第一通孔H1的投影边界内。这样，保证正极片11的正极活性物质层112完全被负极片12的负极活性物质层122覆盖，保证正极活性物质层112内的锂离子能够完全地嵌入到负极活性物质层122，避免析锂。

在轴向Z上，第一通孔H1和第二通孔H2的尺寸范围为1mm～30mm；在纵向Y上，第一通孔H1和第二通孔H2的尺寸小于本体部P厚度的2/3。

参照图1至图4，在第二圆角区域P3上，正极片11分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的正极片11中，各层正极片11上设有第三通孔H3；在第二圆角区域P3上，负极片12分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的负极片12中，各层负极片12上设有第四通孔H4；第三通孔H3和第四通孔H4的位置对应(也就是说，第三通孔H3和第四通孔 H4沿内外方向布置，如果不考虑隔膜13，第三通孔H3和第四通孔H4连通)。

第二圆角区域P3的第三通孔H3和第四通孔H4的作用与第一圆角区域 P2的第一通孔H1和第二通孔H2的作用相同。

第一通孔H1、第二通孔H2、第三通孔H3及第四通孔H4可为圆孔或方孔。

其次说明根据本实用新型第二方面的二次电池。

参照图1至图9，根据本实用新型的二次电池包括本实用新型第一方面所述的电极组件1、壳体2以及顶盖板3。壳体2顶部具有开口，顶盖板3 设置于壳体2顶部并将所述开口封闭，电极组件1收容于壳体2内，顶盖板 3设置有注液孔31。

所述二次电池还包括两个电极端子4和两个转接片5。一个电极端子4 经由一个转接片5电连接于正极极耳14，另一个电极端子4经由另一个转接片5电连接于负极极耳15。两个转接片5分别位于电极组件1沿轴线Z的两侧。电解液可经由注液孔31注入壳体2内。

在一实施例中，电极组件1的第一圆角区域P2与顶盖板3相对，电极组件1的第二圆角区域P3与壳体2的底部相对。

在二次电池的注液工序中，经由注液孔31流入的电解液可直接经过第一通孔H1和第二通孔H2注入电极组件1的内部，改善电解液在注液工序中的浸润性，提高注液效率。在二次电池的化成工序中，产生的气体能够经由第一通孔H1和第二通孔H2及时排出，避免气体残留在电极组件1的内部，防止析锂，使形成的固体电解质膜(SEI膜)更稳定、更致密，保证电极组件1的使用性能。

优选地，在第二圆角区域P3上设置第三通孔H3和第四通孔H4。电极组件1在循环过程中会不断消耗电解液，所以电极组件1需要不断地吸收壳体2内的电解液以维持离子导电通道，而与壳体2的底部相对的第三通孔 H3和第四通孔H4能够为电解液的补充提供快捷通道，使电解液能够快速地补充到电极组件1内，维持电极组件1的循环性能，避免电极组件1因内部电解液干涸而引发的析锂问题。

在另一实施例中，电极组件1的第二圆角区域P3与顶盖板3相对，电极组件1的第一圆角区域P2与壳体2的底部相对。电极组件1在循环过程中会不断消耗电解液，所以电极组件1需要不断地吸收壳体2内的电解液以维持离子导电通道，而与壳体2的底部相对的第一通孔H2和第二通孔H2 能够为电解液的补充提供快捷通道，使电解液能够快速地补充到电极组件1 内，维持电极组件1的循环性能，避免电极组件1因内部电解液干涸而引发的析锂问题。

Claims (10)

1.一种电极组件(1)，包括正极片(11)、负极片(12)、隔膜(13)、正极极耳(14)及负极极耳(15)；

隔膜(13)将正极片(11)和负极片(12)隔开；

正极片(11)、隔膜(13)及负极片(12)卷绕为一体并形成本体部(P)，本体部(P)包括水平区域(P1)以及分别位于水平区域(P1)沿横向(X)两端的第一圆角区域(P2)和第二圆角区域(P3)；

正极极耳(14)连接于正极片(11)，负极极耳(15)连接于负极片(12)，且正极极耳(14)和负极极耳(15)分别从本体部(P)沿轴向(Z)的两端伸出；

其特征在于，

在第一圆角区域(P2)上，正极片(11)分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的正极片(11)中，各层正极片(11)上设有第一通孔(H1)；

在第一圆角区域(P2)上，负极片(12)分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的负极片(12)中，各层负极片(12)上设有第二通孔(H2)；

第一通孔(H1)和第二通孔(H2)的位置对应。

2.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，在第一圆角区域(P2)上，各层的正极片(11)上设有第一通孔(H1)，各层的负极片(12)上设有第二通孔(H2)。

3.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，在第一圆角区域(P2)上，各层正极片(11)沿轴向(Z)设置的第一通孔(H1)为一个或多个，各层负极片(12)的第二通孔(H2)分别与各层正极片(11)的第一通孔(H1)在数量上相同。

4.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，所有的第一通孔(H1)的尺寸相同，所有的第二通孔(H2)的尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的电极组件(1)，其特征在于，在轴向(Z)和纵向(Y)形成的平面上，第二通孔(H2)的投影边界位于第一通孔(H1)的投影边界内。

6.根据权利要求4所述的电极组件(1)，其特征在于，

在轴向(Z)上，第一通孔(H1)和第二通孔(H2)的尺寸范围为1mm～30mm；

在纵向(Y)上，第一通孔(H1)和第二通孔(H2)的尺寸小于本体部(P)厚度的2/3。

7.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，

在第二圆角区域(P3)上，正极片(11)分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的正极片(11)中，各层正极片(11)上设有第三通孔(H3)；

在第二圆角区域(P3)上，负极片(12)分为多层；在从最外侧向内依次设置的一定层数的负极片(12)中，各层负极片(12)上设有第四通孔(H4)；

第三通孔(H3)和第四通孔(H4)的位置对应。

8.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，

正极片(11)包括正极集流体(111)以及设置于正极集流体(111)表面的正极活性物质层(112)，负极片(12)包括负极集流体(121)以及设置于负极集流体(121)表面的负极活性物质层(122)；

正极极耳(14)连接于正极集流体(111)，负极极耳(15)连接于负极集流体(121)。

9.根据权利要求8所述的电极组件(1)，其特征在于，正极极耳(14)与正极集流体(111)一体成型，负极极耳(15)与负极集流体(121)一体成型。

10.一种二次电池，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电极组件(1)、壳体(2)以及顶盖板(3)；

壳体(2)顶部具有开口，顶盖板(3)设置于壳体(2)顶部并将所述开口封闭，电极组件(1)收容于壳体(2)内，顶盖板(3)设置有注液孔(31)；

电极组件(1)的第一圆角区域(P2)与顶盖板(3)相对，电极组件(1)的第二圆角区域(P3)与壳体(2)的底部相对；或者，电极组件(1)的第二圆角区域(P3)与顶盖板(3)相对，电极组件(1)的第一圆角区域(P2)与壳体(2)的底部相对。