CN208955090U - 二次电池及其电极构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二次电池及其电极构件。二次电池包括电极组件，电极组件包括电极构件。电极构件包括绝缘基体、导电层、活性物质层以及导电结构。导电层为两个且分别设置于绝缘基体的两侧，活性物质层设置于各导电层的远离绝缘基体的一侧。各导电层包括第一部分和从第一部分延伸的第二部分，第一部分的远离活性物质层的表面被绝缘基体覆盖，第二部分的远离活性物质层的表面未被绝缘基体覆盖并连接于导电结构。导电结构的至少部分位于两个第二部分之间，且导电结构远离绝缘基体的一端超出活性物质层。

Description

二次电池及其电极构件

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电极构件。

背景技术

二次电池的电极构件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，一些电极构件1选择一种多层结构的集流体，参照图1，所述集流体包括绝缘基体11和设置于绝缘基体11两个表面的导电层12，而活性物质层13涂覆于导电层12的表面。活性物质层13产生的电流经由导电层12向外传递。电极构件1由于两个导电层12被绝缘基体11隔开，所以电流无法在两者之间传递，导致电极构件1的过流能力差。为了改善过流能力，通常会在两个导电层12上分别焊接对应的导电结构14，导电结构14层叠在一起并焊接到固定于电极端子的转接片8。导电结构14能够将两个导电层12的电流汇集在一起，从而改善电极的过流能力。在二次电池中，为了提高过流能力，通常需要在导电层12的多个部位设置导电结构14；参照图2，所有的导电结构14需要层叠到一起并同时焊接到转接片8，而这样会使导电结构14占用大量的空间，导致二次电池的能量密度降低。

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电极构件，其能节省空间，提高二次电池的能量密度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池及其电极构件。

电极构件包括绝缘基体、导电层、活性物质层以及导电结构。导电层为两个且分别设置于绝缘基体的两侧，活性物质层设置于各导电层的远离绝缘基体的一侧。各导电层包括第一部分和从第一部分延伸的第二部分，第一部分的远离活性物质层的表面被绝缘基体覆盖，第二部分的远离活性物质层的表面未被绝缘基体覆盖并连接于导电结构。导电结构的至少部分位于两个第二部分之间，且导电结构远离绝缘基体的一端超出活性物质层。优选地，导电结构靠近绝缘基体的一端接触并固定于绝缘基体。

导电结构包括主体区和突出区，主体区固定于绝缘基体，突出区连接于主体区的远离绝缘基体的一端。第二部分包括过渡区，过渡区连接于第一部分并设置于主体区的表面。优选地，过渡区的边缘与主体区的边缘齐平。

在一实施例中，活性物质层覆盖第一部分的部分区域，且沿靠近主体区的方向，绝缘基体超出活性物质层。在另一实施例中，活性物质层覆盖第一部分和过渡区，且沿靠近主体区的方向，绝缘基体未超出活性物质层。

第二部分还包括延伸区，连接于过渡区并延伸到突出区的表面。优选地，突出区的远离主体区的一端超出延伸区。

电极构件还包括保护层，设置于延伸区的远离突出区的一侧，且保护层连接于活性物质层。

二次电池包括电极组件，电极组件包括所述的电极构件。

本实用新型的有益效果如下：在本申请中，导电结构可以同时连接两个导电层，与现有技术相比，本申请可以减小导电结构厚度，降低导电结构占用的空间，提高二次电池的能量密度。

附图说明

图1为现有技术的电极构件的一示意图。

图2为现有技术的电极构件的另一示意图。

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电极组件的断面图。

图5为根据本实用新型的电极构件的一实施例在展开后的示意图。

图6为图5沿线A-A作出的剖视图。

图7为图5的电极构件的另一示意图，其中导电层和活性物质层省略。

图8为图5的电极构件的又一示意图，其中活性物质层省略。

图9为图5的电极构件卷绕后的示意图。

图10为图9的导电结构与转接片的连接示意图。

图11为根据本实用新型的电极构件的另一实施例在展开后的示意图。

图12为图11沿线B-B作出的剖视图。

图13为根据本实用新型的电极构件的又一实施例在展开后的示意图。

图14为图13沿线C-C作出的剖视图。

图15为根据本实用新型的电极构件的再一实施例在展开后的示意图。

图16为图15沿线D-D作出的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

1电极构件 15保护层

11绝缘基体 2正极构件

12导电层 3负极构件

121第一部分 4隔膜

122第二部分 5壳体

122A过渡区 6顶盖板

122B延伸区 7电极端子

13活性物质层 8转接片

14导电结构 X宽度方向

141主体区 Y厚度方向

142突出区 Z高度方向

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

本实用新型的二次电池包括电极组件，参照图4，电极组件包括正极构件2、负极构件3以及隔膜4，隔膜4设置于正极构件2和负极构件3之间。正极构件2、隔膜4及负极构件3堆叠并卷绕成扁平状。电极组件为二次电池实现充放电功能的核心部件。

本实用新型的二次电池可为软包电池，正极构件2、隔膜4和负极构件3卷绕形成的电极组件直接封装在包装袋内。所述包装袋可为铝塑膜。

当然，本申请的二次电池也可为硬壳电池。具体地，参照图3，二次电池主要包括电极组件、壳体5、顶盖板6、电极端子7及转接片8。

壳体5可具有六面体形状或其它形状。壳体5内部形成空腔，以容纳电极组件和电解液。壳体5在一端形成开口，而电极组件可经由所述开口放置到壳体5的收容腔。壳体5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6设置于壳体5并覆盖壳体5的开口，从而将电极组件封闭在壳体5内。电极端子7设置于顶盖板6，电极端子7的上端突出到顶盖板6上侧，下端可穿过顶盖板6并延伸到壳体5内。转接片8设置于壳体5内并固定于电极端子7。电极端子7和转接片8均为两个，正极构件2经由一个转接片8与一个电极端子7电连接，负极构件3经由另一个转接片8与另一个电极端子7电连接。

在二次电池中，正极构件2和负极构件3中的至少一个采用后述的电极构件1。

图5至图10为本实用新型的电极构件1的第一实施例的示意图。参照图5至图10，电极构件1包括绝缘基体11、导电层12、活性物质层13以及导电结构14。

参照图5和图6，导电层12为两个且分别设置于绝缘基体11的两侧。活性物质层13设置于各导电层12的远离绝缘基体11的一侧；也就是说，沿厚度方向Y，导电层12设置于绝缘基体11和活性物质层13之间。

各导电层12包括第一部分121和从第一部分121延伸的第二部分122，第一部分121的远离活性物质层13的表面被绝缘基体11覆盖，第二部分122的远离活性物质层13的表面未被绝缘基体11覆盖并连接于导电结构14。导电结构14至少部分位于两个第二部分122之间。

绝缘基体11材质可为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜或PP(聚丙烯)膜。导电结构14的材质可为金属材料，例如，导电结构14可为铝箔。

导电层12可通过涂布的方式设置到绝缘基体11和导电结构14。可将金属粉末(例如铝粉)、粘结剂及溶剂制成浆料，然后将浆料涂布在绝缘基体11和导电结构14的表面，浆料固化后形成导电层12。涂布于绝缘基体11的部分即为导电层12的第一部分121，涂布于导电结构14的部分即为导电层12的第二部分122。

导电结构14远离绝缘基体11的一端超出活性物质层13，且导电结构14超出活性物质层13的部分焊接于转接片8。

绝缘基体11的厚度可为1μm～20μm，导电结构14的厚度可为1μm～20μm，导电层12的厚度可为0.1μm～10μm。由于导电层12较薄，所以在裁切电极构件1的过程中，导电层12产生的毛刺较小，很难刺破十几微米的隔膜4，从而避免短路，提高安全性能。另外，当异物刺穿二次电池的电极构件1时，由于导电层12厚度较小，因此导电层12在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜4，从而避免短路，提高安全性能。

在本申请中，导电结构14可以同时连接两个导电层12，与现有技术相比，本申请可以减小导电结构14厚度，降低导电结构14占用的空间，提高二次电池的能量密度。

导电结构14靠近绝缘基体11的一端接触并固定连接于绝缘基体11。例如，绝缘基体11可通过粘接、熔接、注塑成型等方式与导电结构14连为一体。导电层12可通过涂布的方式直接形成在导电结构14的表面，与现有技术相比，本申请可以节省导电结构14和导电层12的焊接工序，从而降低制造成本。

参照图7，导电结构14包括主体区141和突出区142，主体区141连接于绝缘基体11，突出区142连接于主体区141的远离绝缘基体11的一端。其中，突出区142可为多个并沿宽度方向X间隔布置。参照图9，当电极构件1卷绕成型后，所述多个突出区142沿厚度方向Y层叠布置。参照图10，为了减小电极构件1在高度方向Z上占用的空间，所述多个突出区142弯折并焊接到转接片8。

对比图2和图10，本申请可以减小突出区142的层数，降低导电结构14占用的空间，提高二次电池的能量密度。通过设置主体区141，可以提高导电结构14的整体强度；弯折突出区142时，可以减小导电结构14与绝缘基体11连接处的应力，防止主体区141与绝缘基体11分离，避免在第一部分121与第二部分122的连接处形成裂纹。

参照图8，第二部分122包括过渡区122A，过渡区122A连接于第一部分121并设置于主体区141的表面。活性物质层13产生的电流可经由过渡区122A流动到导电结构14。主体区141沿宽度方向X的两端优选与绝缘基体11齐平，这样主体区141具有较大的过流面积，从而提高导电结构14的过流能力。进一步地，过渡区122A的边缘与主体区141的边缘齐平，也就是说，过渡区122A完全覆盖主体区141的表面，这样可以增大导电层12与导电结构14之间的过流面积，提高电极构件1的过流能力。

参照图5和图8，活性物质层13覆盖第一部分121和过渡区122A，导电结构14的主体区141位于两个活性物质层13之间；也就是说，沿靠近主体区141的方向，绝缘基体11未超出活性物质层13。参照图6和图10，弯折突出区142时，主体区141可能会在力矩的作用下变形，导致主体区141与绝缘基体11分离；而活性物质层13具有较大的硬度，可以从两侧限制主体区141，防止主体区141与绝缘基体11分离，避免在第一部分121与第二部分122的连接处形成裂纹。

参照图7和图8，第二部分122还包括延伸区122B，连接于过渡区122A并延伸到突出区142的表面。延伸区122B可以进一步增大导电层12与导电结构14的接触面积，提高过流能力。优选地，突出区142的远离主体区141的一端超出延伸区122B，突出区142的超出延伸区122B的部分焊接于转接片8。参照图10，当多个突出区142层叠时，延伸区122B不会增大转接片8和突出区142连接在一起后的总厚度，也就不会占用高度方向Z上的空间。

下面对其它的三个实施例进行说明。为了简化描述，以下仅主要介绍其它三个实施例与第一实施例的不同之处，未描述的部分可以参照第一实施例进行理解。

图11和图12示出了本发明电极构件的第二实施例。参照图11和图12，在第二实施例中，第二部分122的延伸区122B完全覆盖突出区142的表面，这样可以使导电层12与导电结构14的接触面积最大化，提高过流能力。

与第一实施例相比，第二实施例会增大转接片8和突出区142连接处的总厚度，但是，导电层12的厚度远小于导电结构14的厚度，因此，与现有技术的两个导电结构14相比，仍然可以节省的空间，提高二次电池的能量密度。

图13和图14示出了本发明电极构件的第三实施例。参照图13和图14，在第三实施例中，电极构件1还包括保护层15，设置于延伸区122B的远离突出区142的一侧。沿远离活性物质层13的方向，突出区142超出保护层15，且突出区142超出保护层15的部分焊接于转接片8。

保护层15包括粘结剂和绝缘材料。所述绝缘材料包括三氧化二铝和羟基氧化铝中的至少一种。粘结剂、绝缘材料及溶剂混合在一起制备出浆料，所述浆料涂布在延伸区122B的表面，并在固化后形成保护层15。保护层15的硬度大于导电层12硬度。

在辊压电极构件1的过程中，辊轮直接作用在活性物质层13上，所以第一部分121、过渡区122A及主体区141受压延展，而延伸区122B和突出区142不受压力，几乎无延展；而由于延展差异，延伸区122B和突出区142可能会鼓起变形，导致延伸区122B形成裂纹，影响过流能力。而在本实施例中，保护层15具有较高的强度，可以在辊压电极构件1的过程中为延伸区122B提供支撑力，限制延伸区122B的变形，减小延伸区122B产生裂纹的概率，改善电极构件1的过流能力。

在二次电池工作过程中，由于震动等因素可能会导致延伸区122B脱落；优选地，保护层15连接于活性物质层13，这样可以将保护层15固定到活性物质层13，增大保护层15在电极构件1上的结合力，提高抗震能力，避免保护层15连同延伸区122B一起脱落。同时，延伸区122B最容易在靠近活性物质层13的根部(也就是延伸区122B与过渡区122A的交界处)产生裂纹，所以，当保护层15与活性物质层13相连时，可以避免延伸区122B开裂，从而改善电极构件1的过流能力。

在弯折突出区142时，保护层15可以从底部限制突出区142，减小作用在主体区141上的力矩，防止主体区141与绝缘基体11分离，避免在第一部分121与第二部分122的连接处形成裂纹。

图15和图16示出了本发明电极构件的第四实施例。参照图15和图16，在第四实施例中，活性物质层13覆盖第一部分121的部分区域，且沿靠近主体区141的方向，绝缘基体11超出活性物质层13。

电极构件1还包括保护层15，保护层15涂覆于第一部分121的未被活性物质层13覆盖的区域以及过渡区122A。

保护层15可以从两侧限制主体区141，防止主体区141与绝缘基体11分离，避免在第一部分121与第二部分122的连接处形成裂纹。

Claims (10)

1.一种二次电池的电极构件(1)，包括绝缘基体(11)、导电层(12)、活性物质层(13)以及导电结构(14)；

导电层(12)为两个且分别设置于绝缘基体(11)的两侧，活性物质层(13)设置于各导电层(12)的远离绝缘基体(11)的一侧；

各导电层(12)包括第一部分(121)和从第一部分(121)延伸的第二部分(122)，第一部分(121)的远离活性物质层(13)的表面被绝缘基体(11)覆盖，第二部分(122)的远离活性物质层(13)的表面未被绝缘基体(11)覆盖并连接于导电结构(14)；

导电结构(14)的至少部分位于两个第二部分(122)之间，且导电结构(14)远离绝缘基体(11)的一端超出活性物质层(13)。

2.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，导电结构(14)靠近绝缘基体(11)的一端接触并固定于绝缘基体(11)。

3.根据权利要求2所述的电极构件(1)，其特征在于，

导电结构(14)包括主体区(141)和突出区(142)，主体区(141)固定于绝缘基体(11)，突出区(142)连接于主体区(141)的远离绝缘基体(11)的一端；

第二部分(122)包括过渡区(122A)，过渡区(122A)连接于第一部分(121)并设置于主体区(141)的表面。

4.根据权利要求3所述的电极构件(1)，其特征在于，活性物质层(13)覆盖第一部分(121)的部分区域，且沿靠近主体区(141)的方向，绝缘基体(11)超出活性物质层(13)。

5.根据权利要求3所述的电极构件(1)，其特征在于，活性物质层(13)覆盖第一部分(121)和过渡区(122A)，且沿靠近主体区(141)的方向，绝缘基体(11)未超出活性物质层(13)。

6.根据权利要求5所述的电极构件(1)，其特征在于，过渡区(122A)的边缘与主体区(141)的边缘齐平。

7.根据权利要求5所述的电极构件(1)，其特征在于，第二部分(122)还包括延伸区(122B)，连接于过渡区(122A)并延伸到突出区(142)的表面。

8.根据权利要求7所述的电极构件(1)，其特征在于，突出区(142)的远离主体区(141)的一端超出延伸区(122B)。

9.根据权利要求7所述的电极构件(1)，其特征在于，还包括保护层(15)，设置于延伸区(122B)的远离突出区(142)的一侧，且保护层(15)连接于活性物质层(13)。

10.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件，电极组件包括权利要求1-9中任一项所述的电极构件(1)。