CN208507818U - 二次电池及其极片 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种二次电池及其极片。极片包括集流体、活性物质层、导电结构及第一保护层。集流体包括绝缘层以及设置于绝缘层表面的导电层，导电层具有主体部及与主体部相连的突部，主体部的远离绝缘层的表面被活性物质层覆盖，且突部的远离绝缘层的表面未被活性物质层覆盖。导电结构与突部通过焊接连接并且形成熔接区。第一保护层具有弹性，第一保护层设置于突部的远离绝缘层的一侧并且位于熔接区和活性物质层之间。二次电池包括所述的极片。绝缘层的与突部对应的部分以及突部形成电引导部，多个电引导部层叠设置，并且每两个相邻的电引导部之间具有导电结构；第一保护层以及与第一保护层相对设置的突部均相对于主体部弯折。

Description

二次电池及其极片
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池及其极片。
背景技术
二次电池的极片通常包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层。为了提高二次电池的安全性能，一些极片1选择一种多层结构的集流体11，参照图1和图2，所述集流体11包括绝缘层111以及设置到绝缘层111表面上的导电层112，而活性物质层12涂覆在导电层112的表面。导电层112包括被活性物质层12覆盖的主体部1121以及突出到活性物质层12外部的突部1122，所述突部1122和与突部1122对应的绝缘层111形成电引导部P。由于绝缘层111将两侧的导电层112隔开，所以两个导电层112之间的电流无法传递，导致电引导部P的过流能力差；为了提高过流能力，通常在导电层112上焊接导电结构13(导电结构13与导电层112之间形成熔接区W)，以将两个导电层112上的电流汇集在一起。电引导部P和导电结构13连接在一起后具有较大的长度，为了节省空间，通常会将电引导部P和导电结构13弯折。另外，由于熔接区W的刚度较大，无法弯折，因此，只能在熔接区W的上侧或下侧弯折。但是，参照图1，在熔接区W的下侧弯折时，由于突部1122的厚度较小，所以很容易因弯折而断裂，影响过流能力；参照图2，在熔接区W的上侧弯折时，熔接区W仍然会占用较大的高度空间，影响二次电池的能量密度。
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二次电池及其极片，其能提高能量密度和安全性能，改善过流能力。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池及其极片。
极片包括集流体、活性物质层、导电结构及第一保护层。集流体包括绝缘层以及设置于绝缘层表面的导电层，导电层具有主体部及与主体部相连的突部，主体部的远离绝缘层的表面被活性物质层覆盖，且突部的远离绝缘层的表面未被活性物质层覆盖。导电结构与突部通过焊接连接并且形成熔接区。第一保护层具有弹性，第一保护层设置于突部的远离绝缘层的一侧并且位于熔接区和活性物质层之间。
沿厚度方向，第一保护层的远离突部的表面低于活性物质层的远离主体部的表面。
第一保护层与突部接触，并且第一保护层的弹性模量小于突部的弹性模量。
在一实施例中，第一保护层分别连接于活性物质层的靠近导电结构的一端以及导电结构的靠近活性物质层的一端。
在另一实施例中，极片还包括设置于第一保护层和活性物质层之间的第二保护层，且第二保护层的硬度大于导电层的硬度。
第二保护层连接于活性物质层，且第一保护层分别连接于第二保护层的远离活性物质层的一端以及导电结构的靠近活性物质层的一端。
极片还包括第三保护层，第三保护层覆盖熔接区的远离突部的表面，第三保护层连接于第一保护层，并且第三保护层和第一保护层具有相同材质。
沿长度方向，第一保护层延伸到突部的两侧边缘；并且，沿高度方向，第一保护层的尺寸为0.1mm～4mm。
二次电池包括电极组件，电极组件包括所述的极片。绝缘层的与突部对应的部分以及突部形成电引导部，极片具有多个电引导部和多个导电结构，多个电引导部层叠设置，并且每两个相邻的电引导部之间具有导电结构；第一保护层以及与第一保护层相对设置的突部均相对于主体部弯折。
本实用新型的有益效果如下：由于极片的集流体设置了绝缘层，所以可以减小导电层的厚度；当异物刺穿极片时，由于导电层厚度较小，因此导电层在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜，从而避免短路，提高安全性能。电引导部可以在位于熔接区和活性物质层之间的部分进行弯折，从而降低电引导部和导电结构在高度方向上占用的空间，提高二次电池的能量密度。第一保护层可以从外侧保护突部，降低突部在弯折时断裂的可能性，保证突部的过流能力；同时，由于第一保护层本身具有弹性，所以第一保护层能够随着电引导部弯折，而不会增大电引导部的弯折难度。
附图说明
图1为现有技术的极片的一示意图。
图2为现有技术的极片的另一示意图。
图3为根据本实用新型的二次电池的示意图。
图4为根据本实用新型的二次电池的电极组件的示意图。
图5为根据本实用新型的极片的一示意图。
图6为根据本实用新型的极片的另一示意图。
图7为图6虚线框部分的放大图。
图8为图7沿线A-A作出的剖视图。
图9为图8的极片的示意图，其中第一保护层省略。
图10为图8的极片弯折后的示意图。
图11为根据本实用新型的极片的另一实施例的示意图。
图12为根据本实用新型的极片的又一实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1极片 1B负极极片
11集流体 2壳体
111绝缘层 3顶盖板
112导电层 4电极端子
1121主体部 5隔膜
1122突部 6转接片
12活性物质层 P电引导部
13导电结构 W熔接区
14第一保护层 X长度方向
15第二保护层 Y厚度方向
16第三保护层 Z高度方向
1A正极极片
具体实施方式
参照图3，二次电池包括电极组件、壳体2、顶盖板3、电极端子4及转接片6。
参照图4，电极组件包括正极极片1A、负极极片1B及隔膜5，隔膜5设置于正极极片1A和负极极片1B之间。正极极片1A、隔膜5和负极极片1B顺序堆叠并卷绕，以形成果冻卷状的电极组件。
壳体2可具有六面体形状或其它形状。壳体2内部形成收容腔，以容纳电极组件和电解液。壳体2在一端形成开口，而电极组件可经由所述开口放置到壳体2的收容腔。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成，也可由塑胶等绝缘材料制成。
顶盖板3设置于壳体2并覆盖壳体2的开口，从而将电极组件封闭在壳体2内。电极端子4设置于顶盖板3，电极端子4的上端突出到顶盖板3上侧，下端可穿过顶盖板3并延伸到壳体2内。转接片6设置于壳体2内并固定于电极端子4。电极端子4和转接片6均为两个，正极极片1A经由一个转接片6与一个电极端子4电连接，负极极片1B经由另一个转接片6与另一个电极端子4电连接。
在二次电池中，正极极片1A和负极极片1B中的至少一个采用后述的极片1。
参照图5至图9，极片1包括集流体11、活性物质层12、导电结构13及第一保护层14。集流体11包括绝缘层111以及设置于绝缘层111表面的导电层112，导电层112具有主体部1121及与主体部1121相连的突部1122，主体部1121的远离绝缘层111的表面被活性物质层12覆盖，且突部1122的远离绝缘层111的表面未被活性物质层12覆盖。导电结构13与突部1122通过焊接连接并且形成熔接区W；第一保护层14具有弹性，第一保护层14设置于突部1122的远离绝缘层111的一侧并且位于熔接区W和活性物质层12之间。
绝缘层111的与突部1122对应的部分以及突部1122共同形成电引导部P。参照图5，极片1可具有多个电引导部P和多个导电结构13。当极片1卷绕成型后，极片1的多个电引导部P层叠设置，所述多个导电结构13的位置相对，并且每两个相邻的电引导部P之间具有导电结构13。参照图3，所述多个导电结构13焊接到转接片6上，从而将绝缘层111两侧的导电层112上电流汇集到电极端子4。
由于极片1的集流体11设置了绝缘层111，所以可以减小导电层112的厚度；当异物刺穿极片1时，由于导电层112厚度较小，因此导电层112在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜5，从而避免短路，提高安全性能。参照图10，电引导部P可以在位于熔接区W和活性物质层12之间的部分进行弯折，从而降低电引导部P和导电结构13在高度方向Z上占用的空间，提高二次电池的能量密度。第一保护层14可以从外侧保护突部1122，降低突部1122在弯折时断裂的可能性，保证突部1122的过流能力；同时，由于第一保护层14本身具有弹性，所以第一保护层14能够随着电引导部P弯折，而不会增大电引导部P的弯折难度。
电引导部P弯折后，第一保护层14以及与第一保护层14相对设置的突部1122均相对于主体部1121弯折。导电结构13的远离活性物质层12的一端可超出突部1122的远离主体部1121的一端，且超出的部分可进行弯折，以减小导电结构13在厚度方向Y上占用的空间。
极片1可按照下述步骤成形：1.将活性物质层12涂布到集流体11的导电层112的表面；2.辊压活性物质层12以将活性物质层12压实；3.切除突部1122的部分以及与其该部分对应的绝缘层111，从而得到所需形状的电引导部P；4.将导电结构13焊接到突部1122上并形成熔接区W；5.将浆料(例如绝缘胶水)涂布到突部1122的位于熔接区W和活性物质层12之间的部分，浆料固化后形成具有弹性的第一保护层14。
导电层112布满绝缘层111的两个表面。绝缘层111的厚度可为1μm～20μm，导电层112的厚度可为0.1μm～10μm，导电结构13的厚度可为6μm～15μm。由于导电层112较薄，所以在裁切的过程中，导电层112产生的毛刺较小，很难刺破十几微米的隔膜5，从而避免短路，提高安全性能。
参照图8，沿厚度方向Y，第一保护层14的远离突部1122的表面低于活性物质层12的远离主体部1121的表面，这样可以避免第一保护层14增大极片1的整体厚度，保证二次电池的能量密度。
第一保护层14可直接设置到突部1122的远离绝缘层111的表面，进而与突部1122直接接触；当然，可替代地，突部1122的远离绝缘层111的表面上也可设置涂层，而第一保护层14设置于所述涂层的表面。
第一保护层14的弹性模量小于突部1122的弹性模量。第一保护层14位于突部1122的外侧，所以电引导部P弯折后，第一保护层14的变形量应大于突部1122的变形量。而如果第一保护层14的弹性模量大于突部1122的弹性模量，那么电引导部P弯折时，第一保护层14的变形量会小于突部1122的变形量，导致第一保护层14与电引导部P相对滑动，甚至脱离。
在一实施例中，第一保护层14分别连接于活性物质层12的靠近导电结构13的一端以及导电结构13的靠近活性物质层12的一端，这样可以将第一保护层14同时固定到活性物质层12、导电结构13及突部1122，从而增大第一保护层14在极片1上的结合力，避免第一保护层14连同突部1122一起脱落。
在另一实施例中，参照图11，极片1还包括设置于第一保护层14和活性物质层12之间的第二保护层15，且第二保护层15的硬度大于导电层112的硬度。
在将活性物质层12涂覆到导电层112后，需要对极片1进行辊压，以将活性物质层12压薄，从而提高能量密度。但是，在辊压时，辊轮直接在活性物质层12上施加作用力，而由于导电层112的突部1122未涂覆活性物质层12，因此辊轮不对突部1122施加作用力。由于绝缘层111的弹性模量小于导电层112的弹性模量，因此在受到辊轮的作用力时，绝缘层111的变形量大于导电层112的变形量，从而导致主体部1121和突部1122交界处的绝缘层111发生鼓起变形；当绝缘层111发生鼓起变形时，也会使得突部1122发生鼓起变形，此时突部1122容易发生弯折并形成裂纹，从而降低突部1122的过流能力。而通过设置第二保护层15，可以限制突部1122的变形，从而避免突部1122在辊压过程中断裂，改善极片1的过流能力。
由于第二保护层15的硬度较大，不能弯折，所以电引导部P应该在被第一保护层14覆盖的区域弯折。
第二保护层15连接于活性物质层12，且第一保护层14分别连接于第二保护层15的远离活性物质层12的一端以及导电结构13的靠近活性物质层12的一端。第一保护层14、第二保护层15、活性物质层12及导电结构13连为一体，从而提高第一保护层14和第二保护层15在极片1上的结合力，避免第一保护层14、第二保护层15和突部1122一起脱落。另外，第二保护层15连接于活性物质层12，可使第二保护层15覆盖主体部1121和突部1122交界处，防止突部1122断裂，改善极片1的过流能力。
参照图12，极片1还包括第三保护层16，第三保护层16覆盖熔接区W的远离突部1122的表面。熔接区W的远离突部1122的表面凹凸不平，可能会刺破隔膜5，引发短路风险。而第三保护层16可以将熔接区W的所述表面与隔膜5隔开，避免隔膜5被刺破，提高安全性能。
第三保护层16连接于第一保护层14，并且第三保护层16和第一保护层14具有相同材质。在极片1的成形过程中，可同时将浆料涂布到突部1122的位于熔接区W和活性物质层12之间的部分以及熔接区W的远离突部1122的表面，浆料固化后形成连在一起的第一保护层14和第三保护层16。
参照图7，沿长度方向X，第一保护层14延伸到突部1122的两侧边缘，以使第一保护层14覆盖范围最大化，提高第一保护层14的保护能力。沿高度方向Z，第一保护层14的尺寸L1为0.1mm～4mm。

Claims (10)

1.一种二次电池的极片(1)，其特征在于，包括集流体(11)、活性物质层(12)、导电结构(13)及第一保护层(14)；
集流体(11)包括绝缘层(111)以及设置于绝缘层(111)表面的导电层(112)，导电层(112)具有主体部(1121)及与主体部(1121)相连的突部(1122)，主体部(1121)的远离绝缘层(111)的表面被活性物质层(12)覆盖，且突部(1122)的远离绝缘层(111)的表面未被活性物质层(12)覆盖；
导电结构(13)与突部(1122)通过焊接连接并且形成熔接区(W)；
第一保护层(14)具有弹性，第一保护层(14)设置于突部(1122)的远离绝缘层(111)的一侧并且位于熔接区(W)和活性物质层(12)之间。
2.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，沿厚度方向(Y)，第一保护层(14)的远离突部(1122)的表面低于活性物质层(12)的远离主体部(1121)的表面。
3.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，第一保护层(14)分别连接于活性物质层(12)的靠近导电结构(13)的一端以及导电结构(13)的靠近活性物质层(12)的一端。
4.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，第一保护层(14)与突部(1122)接触，并且第一保护层(14)的弹性模量小于突部(1122)的弹性模量。
5.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，极片(1)还包括设置于第一保护层(14)和活性物质层(12)之间的第二保护层(15)，且第二保护层(15)的硬度大于导电层(112)的硬度。
6.根据权利要求5所述的极片(1)，其特征在于，第二保护层(15)连接于活性物质层(12)，且第一保护层(14)分别连接于第二保护层(15)的远离活性物质层(12)的一端以及导电结构(13)的靠近活性物质层(12)的一端。
7.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，极片(1)还包括第三保护层(16)，第三保护层(16)覆盖熔接区(W)的远离突部(1122)的表面，第三保护层(16)连接于第一保护层(14)，并且第三保护层(16)和第一保护层(14)具有相同材质。
8.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，沿长度方向(X)，第一保护层(14)延伸到突部(1122)的两侧边缘；并且，沿高度方向(Z)，第一保护层(14)的尺寸(L1)为0.1mm～4mm。
9.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件，电极组件包括权利要求1-8中任一项所述的极片(1)。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，绝缘层(111)的与突部(1122)对应的部分以及突部(1122)形成电引导部(P)，极片(1)具有多个电引导部(P)和多个导电结构(13)，多个电引导部(P)层叠设置，并且每两个相邻的电引导部(P)之间具有导电结构(13)；第一保护层(14)以及与第一保护层(14)相对设置的突部(1122)均相对于主体部(1121)弯折。
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