CN208955123U - 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，电极组件包括所述的电极构件。电极构件包括绝缘基体、导电层和活性物质层。导电层设置于绝缘基体的表面，活性物质层设置于导电层的远离绝缘基体的一侧。导电层包括主体部和从主体部延伸的突部，主体部远离绝缘基体的表面被活性物质层覆盖，突部远离绝缘基体的表面未被活性物质层覆盖。绝缘基体的与突部对应的部分和突部形成电引导部，电引导部上形成有第一缺口。

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，一些电极构件选择一种多层结构的集流体，参照图1和图2，所述集流体包括绝缘基体11和设置于绝缘基体11表面的导电层12，而活性物质层13涂覆于导电层12的表面。导电层12包括被活性物质层13覆盖的主体部121和未被活性物质层13覆盖的突部122，突部122用于与二次电池的电极端子电连接，并通过电极端子实现充放电。

在电极构件的生产过程中，需要辊压活性物质层13，以将活性物质层13压薄，提高能量密度。但是，参照图2，在辊压时，辊轮9直接在活性物质层13上施加压力，而由于导电层12的突部122未涂覆活性物质层13，因此辊轮9不对突部122施加作用力。由于绝缘基体11和导电层12具有较好的延展性，所以导电层12的主体部121会受压延展，而突部122则无延展，主体部121在延展过程中产生的张力会集中在突部122。而由于突部122较薄，所以在张力的作用下，突部122会产生微裂纹，影响电极构件的过流能力。

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，其能降低电极构件产生裂纹的概率，保证过流能力。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池及其电极构件。

电极构件包括绝缘基体、导电层和活性物质层。导电层设置于绝缘基体的表面，活性物质层设置于导电层的远离绝缘基体的一侧。导电层包括主体部和从主体部延伸的突部，主体部远离绝缘基体的表面被活性物质层覆盖，突部远离绝缘基体的表面未被活性物质层覆盖。绝缘基体的与突部对应的部分和突部形成电引导部，电引导部上形成有第一缺口。

电极构件还包括保护层，保护层设置于电引导部的外侧。电引导部包括第一引导区和第二引导区，第一引导区被保护层覆盖，第二引导区从第一引导区的远离主体部的一端延伸，且第二引导区未被保护层覆盖。第一缺口包括形成于第一引导区的第一部分。

第一部分的靠近活性物质层的一端延伸至主体部与突部的连接处。

保护层上形成有第二缺口，第二缺口的边缘与第一部分的边缘重叠。

保护层连接于活性物质层，且保护层的硬度大于导电层的硬度。

第一部分为圆形孔、方形孔、椭圆形孔或跑道形孔。

第一缺口还包括形成于第二引导区的第二部分，第二部分与第一部分连通，且第二部分远离第一部分的一端延伸至第二引导区的边缘。

沿宽度方向，第一部分的尺寸大于或等于第二部分的尺寸。

沿宽度方向，第一缺口的尺寸为0.1mm～10mm。

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，电引导部上形成有第一缺口，而第一缺口能够有效地分散应力，减小应力集中，降低突部产生裂纹的概率，保证过流能力。

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的电极构件在卷绕后的示意图。

图8为图5的电极构件在成型过程中的一示意图。

图9为图5的电极构件在成型过程中的另一示意图。

图10为根据本实用新型的电极构件的另一实施例的示意图。

图11为图10沿线B-B作出的剖视图。

图12为图10的电极构件的另一示意图，其中导电结构省略。

图13为根据本实用新型的电极构件的又一实施例的示意图。

图14为图13的电极构件的另一示意图，其中导电结构省略。

其中，附图标记说明如下：

1电极构件 8转接片

11绝缘基体 9辊轮

12导电层 G缺口

121主体部 G1第一缺口

122突部 G11第一部分

13活性物质层 G12第二部分

14保护层 G2第二缺口

15导电结构 P电引导部

2正极构件 P1第一引导区

3负极构件 P2第二引导区

4隔膜 X宽度方向

5壳体 Y厚度方向

6顶盖板 Z高度方向

7电极端子

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9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9，第一实施例的电极构件1包括绝缘基体11、导电层12和活性物质层13。导电层12设置于绝缘基体11的表面，活性物质层13设置于导电层12的远离绝缘基体11的一侧。

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。

导电层12可通过涂布的方式设置到绝缘基体11的两个表面。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的两个表面，浆料固化后形成导电层12。

活性物质层13也可通过涂布的方式设置到导电层12的表面。可将活性材料(例如锰酸锂、磷酸铁锂)、粘结剂、导电剂及溶剂制成浆料，然后将浆料涂布在两个导电层12的外表面，浆料固化后形成活性物质层13。

导电层12包括主体部121和从主体部121延伸的突部122，主体部121远离绝缘基体11的表面被活性物质层13覆盖，突部122远离绝缘基体11的表面未被活性物质层13覆盖。

绝缘基体11的与突部122对应的部分和突部122形成电引导部P。参照图5，电引导部P可为多个并沿宽度方向X间隔布置。参照图7，当电极构件1卷绕成型后，所述多个电引导部P沿厚度方向Y层叠布置。

参照图5和图6，电引导部P上形成有第一缺口G1。

在电极构件的生产过程中，需要辊压活性物质层13，以将活性物质层13压薄，提高能量密度。然而，在辊压活性物质层13时，导电层12的主体部121和绝缘基体11的与主体部121对应的部分受压延展，而电引导部P整体不受辊压，所以电引导部P的突部122和绝缘基体11几乎无延展；在辊压过程中，主体部121延展所产生的张力会向突部122集中。而由于突部122较薄，所以在张力的作用下，突部122会产生微裂纹，影响电极构件1的过流能力。特别的，当产生的裂纹沿宽度方向X延伸较大长度时，会严重降低过流能力，甚至导致电极构件1失效。

在本申请中，电引导部P上形成有第一缺口G1，而第一缺口G1能够有效地分散应力，减小应力集中，降低突部122产生裂纹的概率，保证过流能力。

电极构件1还包括保护层14，保护层14设置于电引导部P的外侧。电引导部P包括第一引导区P1和第二引导区P2，第一引导区P1被保护层14覆盖，第二引导区P2从第一引导区P1的远离主体部121的一端延伸，且第二引导区P2未被保护层14覆盖。

保护层14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，所述浆料涂布在电引导部P的表面，并在固化后形成保护层14。保护层14的硬度大于导电层12硬度。

由于绝缘基体11的弹性模量较小，所以在辊压主体部121时，与主体部121对应的绝缘基体11会向突部122的下侧延展，导致突部122内侧的绝缘基体11鼓起变形，而突部122容易在绝缘基体11的作用力下变形，从而产生裂纹。在本申请中，保护层14具有较高的强度，可以在辊压电极构件1的过程中为突部122提供支撑力，限制突部122的变形，减小突部122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突部122脱落；优选地，保护层14连接于活性物质层13，这样可以将保护层14固定到活性物质层13，增大保护层14在电极构件1上的结合力，提高抗震能力，避免保护层14连同突部122一起脱落。同时，突部122最容易在靠近活性物质层13的根部(也就是突部122与主体部121的交界处)鼓起，所以，当保护层14与活性物质层13相连时，可以减小突部122的变形，降低产生裂纹的概率，从而改善电极构件1的过流能力。

保护层14的硬度较大，而第一引导区P1的突部122被保护层14完全固定，因此，在辊压活性物质层13的过程中，突部122受到主体部121施加的张力也无法延展，导致张力集中到第一引导区P1。因此，第一缺口G1至少包括形成于第一引导区P1的第一部分G11，第一部分G11能够分散应力，减小第一引导区P1的张力集中，降低突部122产生裂纹的概率，保证过流能力。

沿靠近活性物质层13的方向，第一引导区P1所受到的张力逐渐增大，也就是说，主体部121与突部122的连接处的张力最大。因此，优选地，参照图5和图6，第一部分G11的靠近活性物质层13的一端延伸至主体部121与突部122的连接处，这样可以避免突部122产生裂纹。

在第一实施例中，第一缺口G1可仅包括第一部分G11，第一部分G11为圆形孔、方形孔、椭圆形孔或跑道形孔。以图5为例，当第一缺口G1为圆形通孔时，主体部121的边缘与第一缺口G1相切。

第一引导区P1所受到的张力会传递到保护层14，保护层14具有较高的硬度，不会在张力的作用下开裂。但是，为了减少应力集中，优选地，在保护层14上设置第二缺口G2，第二缺口G2可以分散保护层14上的应力。

电极构件1还包括导电结构15，导电结构15焊接于第二引导区P2。导电结构15可为多个。参照图7，当电极构件1卷绕成型后，所述多个导电结构15沿厚度方向Y层叠布置，并且每两个相邻的第二引导区P2之间均具有导电结构15。所述多个导电结构15同时焊接到转接片8，从而实现两个导电层12的汇流输出。

第一实施例的电极构件1可按照下述步骤成型：

(一)在绝缘基体11的表面涂布导电层12，从而制备出一种复合带材。

(二)在导电层12的表面上同时涂布活性物质层13和保护层14。

(三)参照图8，沿着宽度方向X，在保护层14上间隔的冲切出多个缺口G，各缺口G贯通保护层14、导电层14和绝缘基体11；其中，在缺口G中，形成于保护层14的部分即为第二缺口G2，形成于导电层14和绝缘基体11的部分即为第一缺口G1。

(四)辊压活性物质层13，以将活性物质层13压实，提高密度。

(五)辊压完成后，在导电层上焊接金属箔材(例如铝箔)，然后，沿着图9中的虚线裁切出多个电引导部P和多个导电结构15，进而得到图5所示的电极构件1。

在步骤(三)中，缺口G的大小和密度可依照需求设定。缺口G可为圆形通孔，通孔的直径可为1mm～10mm。为了简化工艺，在步骤(三)中同时冲出第一缺口G1和第二缺口G2，因此，第一缺口G1和第二缺口G2优选形状相同且位置对应，冲切完成后，第二缺口G2的边缘与第一部分G11的边缘重叠。

在步骤(四)的辊压过程中，所述多个缺口G可以有效地分散应力，避免应力集中，降低导电层12产生裂纹的概率，保证过流能力。

在步骤(五)的裁切过程中，切除的部分能够减小残余应力，降低应力集中。另外，当缺口G的密度较小时，在裁切出的多个电引导部P中，一部分的电引导部P上可能没有缺口G。

下面对其它的两个实施例进行说明。为了简化描述，以下仅主要介绍其它两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10至图12为本发明电极构件的第二实施例的示意图。参照图10至图12，在第二实施例中，第一缺口G1还包括形成于第二引导区P2的第二部分G12，第二部分G12与第一部分G11连通，且第二部分G12远离第一部分G11的一端延伸至第二引导区P2的边缘。第二部分G12可以分散第二引导区P2的应力，降低应力集中，避免降低突部122产生裂纹的概率，保证过流能力。

参照图12，第一缺口G1可为沿高度方向Z延伸的缝隙，所述缝隙将电引导部P分割独立的两部分。当电引导部P沿宽度方向X的尺寸越大时，在辊压过程中集中的张力也就越大，也更容易产生裂纹。而通过设置第一缺口G1，将电引导部P分割独立的两部分，从而减小各部分的宽度，降低应力的集中，避免产生裂纹。辊压完成后，焊接的导电结构15能够将电引导部P的两部分重新连接在一起。

沿宽度方向X，第一部分G11的尺寸可等于第二部分G12的尺寸。

沿宽度方向X，第一缺口G1的尺寸为0.1mm～10mm。如果第一缺口G1的尺寸小于0.1mm，那么第一缺口G1的应力分散的效果有限，电引导部P仍会产生裂纹。如果第一缺口G1的尺寸大于10mm，这会导致电引导部P的过流面积偏小，影响过流能力。

图13和图14为本发明电极构件的第三实施例的示意图。参照13和图14，在第三实施例中，第一缺口G1还包括形成于第二引导区P2的第二部分G12，第二部分G12与第一部分G11连通，且第二部分G12远离第一部分G11的一端延伸至第二引导区P2的边缘。第二部分G12可以分散第二引导区P2的应力，降低应力集中，避免降低突部122产生裂纹的概率，保证过流能力。

参照图14，沿宽度方向X，第一部分G11的尺寸大于第二部分G12的尺寸。沿远离活性物质层13的方向，电引导部P所受的张力逐渐减小，因此，在承受较大张力的第一引导区P1设置大尺寸的第一部分G11，以充分的分散应力，在承受较小张力的第二引导区P2设置小尺寸的第二部分G12，这样可以保证第二引导区P2与导电结构15之间的过流面积。

优选地，第一部分G11可为圆形通孔，所述圆形通孔的直径可为1mm～5mm；第二部分G12可为狭长的缝隙，所述缝隙沿宽度方向X的尺寸可为0.1mm～1mm。

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)和活性物质层(13)；

导电层(12)设置于绝缘基体(11)的表面，活性物质层(13)设置于导电层(12)的远离绝缘基体(11)的一侧；

导电层(12)包括主体部(121)和从主体部(121)延伸的突部(122)，主体部(121)远离绝缘基体(11)的表面被活性物质层(13)覆盖，突部(122)远离绝缘基体(11)的表面未被活性物质层(13)覆盖；

绝缘基体(11)的与突部(122)对应的部分和突部(122)形成电引导部(P)，电引导部(P)上形成有第一缺口(G1)。

2.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，

电极构件(1)还包括保护层(14)，保护层(14)设置于电引导部(P)的外侧；

电引导部(P)包括第一引导区(P1)和第二引导区(P2)，第一引导区(P1)被保护层(14)覆盖，第二引导区(P2)从第一引导区(P1)的远离主体部(121)的一端延伸，且第二引导区(P2)未被保护层(14)覆盖；

第一缺口(G1)包括形成于第一引导区(P1)的第一部分(G11)。

3.根据权利要求2所述的电极构件(1)，其特征在于，第一部分(G11)的靠近活性物质层(13)的一端延伸至主体部(121)与突部(122)的连接处。

4.根据权利要求2所述的电极构件(1)，其特征在于，保护层(14)上形成有第二缺口(G2)，第二缺口(G2)的边缘与第一部分(G11)的边缘重叠。

5.根据权利要求2所述的电极构件(1)，其特征在于，保护层(14)连接于活性物质层(13)，且保护层(14)的硬度大于导电层(12)的硬度。

6.根据权利要求2所述的电极构件(1)，其特征在于，第一部分(G11)为圆形孔、方形孔、椭圆形孔或跑道形孔。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的电极构件(1)，其特征在于，第一缺口(G1)还包括形成于第二引导区(P2)的第二部分(G12)，第二部分(G12)与第一部分(G11)连通，且第二部分(G12)远离第一部分(G11)的一端延伸至第二引导区(P2)的边缘。

8.根据权利要求7所述的电极构件(1)，其特征在于，沿宽度方向(X)，第一部分(G11)的尺寸大于或等于第二部分(G12)的尺寸。

9.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，沿宽度方向(X)，第一缺口(G1)的尺寸为0.1mm～10mm。

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)。