CN209401736U - 电极构件、电极组件及二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电极构件、电极组件及二次电池。电极构件包括主体部和从主体部延伸的突部。主体部包括第一绝缘基体、第一导电层和活性物质层，第一导电层设置于第一绝缘基体的表面，活性物质层设置于第一导电层的远离第一绝缘基体的一侧。突部包括第二绝缘基体、第二导电层和导电结构，第二绝缘基体从第一绝缘基体延伸，第二导电层从第一导电层延伸且设置于第二绝缘基体的表面，导电结构连接于第二导电层。突部设有应力释放结构；沿主体部的厚度方向，应力释放结构贯通第二绝缘基体、第二导电层和导电结构。

Description

电极构件、电极组件及二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电极构件、电极组件及二次电池。

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。具体地，参照图1和图2，电极构件包括主体部11和从主体部11延伸的突部12。主体部11包括第一绝缘基体111、第一导电层112和活性物质层113，第一导电层112设置于第一绝缘基体111的表面，活性物质层113涂覆于第一导电层112的表面。突部12包括第二绝缘基体121、第二导电层122和导电结构123，第二绝缘基体121从第一绝缘基体111延伸，第二导电层122从第一导电层112延伸且设置于第二绝缘基体121的表面，导电结构123连接于第二导电层122。第一绝缘基体111、第一导电层112、第二绝缘基体121和第二导电层122构成电极构件的集流体。导电结构123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113，以将活性物质层113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113上施加压力，而由于第二导电层122未涂覆活性物质层113，因此辊轮9不对第二导电层122施加作用力。由于第一绝缘基体111和第一导电层112具有较好的延展性，所以第一绝缘基体111和第一导电层112会受压延展。在延展过程中，第一导电层112产生的张力会带动第二导电层122延展，而导电结构123会限制第二导电层122的延展，从而导致应力集中；由于第二导电层122较薄，所以在应力的作用下，第二导电层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电极构件、电极组件及二次电池，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电极构件、电极组件及二次电池。

电极构件包括主体部和从主体部延伸的突部。主体部包括第一绝缘基体、第一导电层和活性物质层，第一导电层设置于第一绝缘基体的表面，活性物质层设置于第一导电层的远离第一绝缘基体的一侧。突部包括第二绝缘基体、第二导电层和导电结构，第二绝缘基体从第一绝缘基体延伸，第二导电层从第一导电层延伸且设置于第二绝缘基体的表面，导电结构连接于第二导电层。突部设有应力释放结构；沿主体部的厚度方向，应力释放结构贯通第二绝缘基体、第二导电层和导电结构。

沿主体部的宽度方向，应力释放结构的一端延伸至主体部的靠近突部的边缘，应力释放结构的另一端延伸至突部的远离主体部的边缘。

沿主体部的长度方向，应力释放结构的尺寸与突部的尺寸之比为1/60～1/6。

沿主体部的长度方向，应力释放结构的尺寸为1mm-10mm。

突部具有第一部分和第二部分，应力释放结构设置于第一部分和第二部分之间；沿主体部的长度方向，第一部分的尺寸等于第二部分的尺寸。

应力释放结构为多个且沿主体部的长度方向布置。

突部为多个且沿主体部的长度方向布置。沿主体部的长度方向，所述多个突部的尺寸之和与主体部的尺寸之比为0.1～0.2。

电极组件包括第一电极构件、第二电极构件以及隔膜，隔膜将第一电极构件和第二电极构件隔开，且第一电极构件、第二电极构件以及隔膜卷绕为一体。第一电极构件为前述的电极构件。

二次电池包括所述的电极组件。

二次电池还包括壳体、顶盖板、电极端子以及转接片。壳体收容电极组件且具有开口，顶盖板连接于壳体且覆盖壳体的开口。电极端子设置于顶盖板，转接片连接电极端子和第一电极构件的突部的导电结构。

本实用新型的有益效果如下：在辊压活性物质层时，应力释放结构能够有效地分散应力，减小应力集中。另外，由于应力释放结构贯通导电结构，所以当第二导电层在第一导电层的带动下延展时，应力释放结构能够释放导电结构和第二导电层之间的应力，从而降低第二导电层产生裂纹的概率，保证过流能力，提高二次电池的性能。

附图说明

图1为现有技术的电极构件的一示意图。

图2为图1的电极构件在辊压过程中示意图。

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一示意图。

图5为图4沿线C-C作出的剖视图。

图6为根据本实用新型的电极构件的第一实施例在展开后的示意图。

图7为图6沿线A-A作出的剖视图。

图8为图6的电极构件在卷绕后的示意图。

图9为根据本实用新型的电极构件的第二实施例的示意图。

图10为图9沿线B-B作出的剖视图。

图11为图9的电极构件的另一示意图，其中导电结构省略。

图12为根据本实用新型的电极构件的第三实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1第一电极构件 2第二电极构件

11主体部 3隔膜

111第一绝缘基体 4电极组件

112第一导电层 5壳体

113活性物质层 6顶盖板

12突部 7电极端子

121第二绝缘基体 8转接片

122第二导电层 9辊轮

123导电结构 G应力释放结构

124保护层 X长度方向

12a第一部分 Y宽度方向

12b第二部分 Z厚度方向

12c第三部分

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

本实用新型的二次电池包括电极组件4。电极组件4是二次电池实现充放电功能的核心部件。参照图4和图5，电极组件4包括第一电极构件1、第二电极构件2以及隔膜3，隔膜3将第一电极构件1和第二电极构件2隔开。第一电极构件1、第二电极构件2以及隔膜3卷绕为扁平状结构。

本实用新型的二次电池可为软包电池，软包电池的电极组件4直接封装在包装袋内。所述包装袋可为铝塑膜。

可替代地，本申请的二次电池优选为硬壳电池。具体地，参照图3，本申请的二次电池还包括壳体5、顶盖板6、电极端子7以及转接片8。

壳体5可具有六面体形状或其它形状。壳体5内部形成收容腔，以容纳电极组件4和电解液。壳体5在一端形成开口，而电极组件4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。

顶盖板6可通过焊接等方式连接到壳体5。顶盖板6覆盖壳体5的开口，以将电极组件4封闭在壳体5内。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，第一电极构件1经由一个转接片8与一个电极端子7电连接，第二电极构件2经由另一个转接片8与另一个电极端子7电连接。

下面以不同的实施例详细描述本申请的第一电极构件1。

图6为根据本实用新型的第一电极构件1的第一实施例在展开后的示意图。图7为图6沿线A-A作出的剖视图。图8为图6的电极构件在卷绕后的示意图。

参照图6至图8，在第一实施例中，第一电极构件1包括主体部11和从主体部11延伸的突部12。

主体部11包括第一绝缘基体111、第一导电层112和活性物质层113，第一导电层112设置于第一绝缘基体111的表面，活性物质层113设置于第一导电层112的远离第一绝缘基体111的一侧。活性物质层113可直接涂覆于第一导电层112的表面，并将第一导电层112完全覆盖；可替代地，活性物质层113与第一导电层112之间也可设置其它涂层。

突部12包括第二绝缘基体121、第二导电层122和导电结构123，第二绝缘基体121从第一绝缘基体111延伸，第二导电层122从第一导电层112延伸且设置于第二绝缘基体121的表面，导电结构123连接于第二导电层122。导电结构123的厚度小于活性物质层113的厚度。沿远离主体部11的方向，导电结构123超出第二导电层122，且导电结构123超出第二导电层122的部分用于焊接到转接片8。

第一绝缘基体111和第二绝缘基体121为一个绝缘片的两个部分，所述绝缘片可为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜或PP(聚丙烯)膜。

第一导电层112可通过涂布的方式设置到第一绝缘基体111的两个表面，第二导电层122可通过涂布的方式设置到第二绝缘基体121的两个表面。具体地，可将金属粉末(例如铝粉)、粘结剂及溶剂制成浆料，然后将浆料涂布在第一绝缘基体111的表面和第二绝缘基体121的表面，浆料固化后形成第一导电层112和第二导电层122。

活性物质层113也可通过涂布的方式设置到第一导电层112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，然后将浆料涂布在第一导电层112的外表面，浆料固化后形成活性物质层113。

本申请在第一导电层112的内侧设置了第一绝缘基体111，所以第一导电层112的厚度可以相应地减小。当异物刺穿主体部11时，由于第一导电层112的厚度较小，所以第一导电层112在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜3，从而避免短路，提高安全性能。

在生产过程中，需要辊压活性物质层113，以将活性物质层113压薄，提高能量密度。在辊压活性物质层113时，第一导电层112和第一绝缘基体111受压延展；然而，由于第二导电层122未涂覆活性物质层113，因此第二导电层122不受压力的作用。在延展过程中，第一导电层112产生的张力会带动第二导电层122延展，而导电结构123会限制第二导电层122的延展，从而导致应力集中；由于第二导电层122较薄，所以在应力的作用下，第二导电层122会产生微裂纹，影响第一电极构件1的过流能力。

因此，优选地，本申请的突部12设有应力释放结构G。沿主体部11的厚度方向Z，应力释放结构G贯通第二绝缘基体121、第二导电层122和导电结构123。应力释放结构G可包括条形的缝隙。

在辊压活性物质层113时，应力释放结构G能够有效地分散应力，减小应力集中。另外，由于应力释放结构G贯通导电结构123，所以当第二导电层122在第一导电层112的带动下延展时，应力释放结构G能够释放导电结构123和第二导电层122之间的应力，从而降低第二导电层122产生裂纹的概率，保证过流能力。

参照图6，突部12为多个且沿主体部11的长度方向X布置。参照图4和图8，当第一电极构件1卷绕成型后，第一电极构件1的多个突部12沿电极组件的厚度方向层叠。所述多个突部12的导电结构123同时焊接于转接片8。

主体部11的长度方向X，突部12的尺寸为w4，w4的值越大，第一电极构件1的过流能力越强。如果突部12上不设置应力释放结构G，那么w4的值的越大，第二导电层122的应力集中越严重，也就更容易产生裂纹。本申请在突部12上设有应力释放结构G，因此，与已知技术相比，本申请的突部12可以具有更大的尺寸。优选地，当电极组件4卷绕成型后，电极组件4整体的宽度为w5，w4/w5的值为0.2～0.3。

当第一电极构件1展开后，参照图6，沿主体部11的长度方向X，所述多个突部12的尺寸之和与主体部11的尺寸之比为0.1～0.2。如果所述比值大于0.2，那么w4的值偏大，第一电极构件1的突部12容易与第二电极构件2接触，引发短路风险。

沿主体部11的宽度方向Y，应力释放结构G的一端延伸至主体部11的靠近突部12的边缘，应力释放结构G的另一端延伸至突部12的远离主体部11的边缘。应力释放结构G将导电结构123分割为彼此独立的多个区域，因此，多个区域对第二导电层122施加的应力不会叠加，从而减小第二导电层122的应力集中，降低第二导电层122产生裂纹的概率。

沿主体部11的长度方向X，应力释放结构G的尺寸为w1，突部12的尺寸为w4，w4的值一定时，w1的值越大，应力释放的效果越好，同时，突部12整体的过流能力越弱。如果w1/w4的值过小，那么应力释放结构G的作用效果有限，无法充分释放应力，第二导电层122仍然容易产生裂纹。如果w1/w4过大，突部12的过流能力无法满足要求。因此，优选地，w1/w4的值为1/60～1/6。具体地，沿主体部11的长度方向X，应力释放结构G的尺寸为1mm-10mm。

在本实施例中，突部12具有第一部分12a和第二部分12b，应力释放结构G设置于第一部分12a和第二部分12b之间。应力释放结构G为条形的缝隙，并将第一部分12a和第二部分12b完全隔开。第一部分12a包括第二绝缘基体121的位于应力释放结构G一侧的区域、第二导电层122的位于应力释放结构G一侧的区域以及导电结构123的位于应力释放结构G一侧的区域，第二部分12b包括第二绝缘基体121的位于应力释放结构G另一侧的区域、第二导电层122的位于应力释放结构G另一侧的区域以及导电结构123的位于应力释放结构G另一侧的区域。

在二次电池中，多个突部12的第一部分12a层叠在一起并焊接于转接片8，多个突部12的第二部分12b层叠在一起并焊接于转接片8。由于卷绕误差，多个第一部分12a可能会出现错位，如果w4的值过小，那么错位的第一部分12a可能会插入到第二部分12b的焊接位置，影响焊接强度；因此，w4的值应不小于1mm。

第一部分12a和第二部分12b彼此独立，所以第一部分12a的第二导电层122上的应力不会与第二部分12b的第二导电层122上的应力叠加，从而减小应力集中，降低产生裂纹的概率。

沿主体部11的长度方向X，第一部分12a的尺寸为w2，第二部分12b的尺寸为w3，w4的值等于w1、w2与w3的总和。优选地，w2的值与w3的值相等，此时，第一部分12a和第二部分12b在应力、形变等方面大体相同，从而改善第一部分12a和第二部分12b的一致性。

由于第一绝缘基体111的弹性模量较小，所以在辊压活性物质层113时，第一绝缘基体111会向第二导电层122的下侧沿着延展，导致第一绝缘基体111和第二绝缘基体121的交界处鼓起变形；而由于第二导电层122较薄，所述第二导电层122也容易第一绝缘基体111的作用下变形，甚至产生裂纹，影响过流能力。

优选地，本申请的突部12还包括保护层124，保护层124涂覆于第二导电层122的表面且位于活性物质层113和导电结构123之间。保护层124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，所述浆料涂布在第二导电层122的表面，并在固化后形成保护层124。保护层14的硬度大于第二导电层122硬度。

在本申请中，保护层124具有较高的硬度，可以在辊压活性物质层113的过程中为第二导电层122提供支撑力，限制第二导电层122的变形，减小第二导电层122产生裂纹的概率，改善第一电极构件1的过流能力。当然，本申请的应力释放结构G贯通保护层124。

下面对本申请的第一电极构件1的其它实施例进行说明。为了简化描述，以下仅主要介绍其它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9为根据本实用新型的第一电极构件1的第二实施例的示意图。图10为图9沿线B-B作出的剖视图。图11为图9的第一电极构件1的另一示意图，其中导电结构123省略。

与第一实施例相比，第二实施例的应力释放结构G延伸的长度较小。具体地，在第二实施例中，沿主体部11的宽度方向Y，应力释放结构G的一端延伸至主体部11的靠近突部12的边缘，而应力释放结构G的另一端并未延伸至突部12的远离主体部11的边缘。换句话说，在第二实施例中，应力释放结构G并未将导电结构123分割成完全分离的两部分。

与第一实施例相比，第二实施例的应力释放效果略差；当然，与已知技术相比，第二实施例的应力释放结构G仍然能够起到释放应力的作用，并降低第二导电层122产生裂纹的概率。

另外，第二实施例的导电结构123仍然为一体构件，只要经过一次焊接就可以将导电结构123固定到转接片8；而在第一实施例中，第一部分12a和第二部分12b均需要焊接到转接片8。因此，与第一实施例相比，第二实施例的导电结构123的焊接工艺简单。

图12为根据本实用新型的电极构件的第三实施例的示意图。参照图12，在第三实施例中，应力释放结构G为多个且沿主体部11的长度方向X布置。多个应力释放结构G可以分级释放应力，可以进一步降低第二导电层122产生裂纹的概率，保证过流能力。

具体地，与第一实施例相比，第三实施例的突部12还包括第三部分12c，第三部分12c位于第二部分12b的远离第一部分12a的一侧，一个应力释放结构G将第三部分12c和第二部分12b隔开。

沿主体部11的长度方向X，第三实施例的两个应力释放结构G的尺寸和可等于第一实施例的一个应力释放结构G的尺寸。此时，第三实施例的突部12的过流能力与第一实施例的突部12的过流能力相同。但是，第三实施例的第一部分12a、第二部分12b和第三部分12c可以具有更小的宽度，能够分级释放应力，进一步降低第二导电层122产生裂纹的概率，保证过流能力。

Claims (10)

1.一种电极构件，包括主体部(11)和从主体部(11)延伸的突部(12)；

主体部(11)包括第一绝缘基体(111)、第一导电层(112)和活性物质层(113)，第一导电层(112)设置于第一绝缘基体(111)的表面，活性物质层(113)设置于第一导电层(112)的远离第一绝缘基体(111)的一侧；

突部(12)包括第二绝缘基体(121)、第二导电层(122)和导电结构(123)，第二绝缘基体(121)从第一绝缘基体(111)延伸，第二导电层(122)从第一导电层(112)延伸且设置于第二绝缘基体(121)的表面，导电结构(123)连接于第二导电层(122)；

突部(12)设有应力释放结构(G)；沿主体部(11)的厚度方向，应力释放结构(G)贯通第二绝缘基体(121)、第二导电层(122)和导电结构(123)。

2.根据权利要求1所述的电极构件，其特征在于，沿主体部(11)的宽度方向，应力释放结构(G)的一端延伸至主体部(11)的靠近突部(12)的边缘，应力释放结构(G)的另一端延伸至突部(12)的远离主体部(11)的边缘。

3.根据权利要求2所述的电极构件，其特征在于，沿主体部(11)的长度方向，应力释放结构(G)的尺寸与突部(12)的尺寸之比为1/60～1/6。

4.根据权利要求3所述的电极构件，其特征在于，沿主体部(11)的长度方向，应力释放结构(G)的尺寸为1mm-10mm。

5.根据权利要求2所述的电极构件，其特征在于，突部(12)具有第一部分(12a)和第二部分(12b)，应力释放结构(G)设置于第一部分(12a)和第二部分(12b)之间；沿主体部(11)的长度方向，第一部分(12a)的尺寸等于第二部分(12b)的尺寸。

6.根据权利要求2所述的电极构件，其特征在于，应力释放结构(G)为多个且沿主体部(11)的长度方向布置。

7.根据权利要求1所述的电极构件，其特征在于，

突部(12)为多个且沿主体部(11)的长度方向布置；

沿主体部(11)的长度方向，所述多个突部(12)的尺寸之和与主体部(11)的尺寸之比为0.1～0.2。

8.一种电极组件(4)，包括第一电极构件(1)、第二电极构件(2)以及隔膜(3)，隔膜(3)将第一电极构件(1)和第二电极构件(2)隔开，且第一电极构件(1)、第二电极构件(2)以及隔膜(3)卷绕为一体；

第一电极构件(1)为权利要求1-7中任一项所述的电极构件。

9.一种二次电池，包括权利要求8所述的电极组件(4)。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，二次电池还包括壳体(5)、顶盖板(6)、电极端子(7)以及转接片(8)；

壳体(5)收容电极组件(4)且具有开口，顶盖板(6)连接于壳体(5)且覆盖壳体(5)的开口；

电极端子(7)设置于顶盖板(6)，转接片(8)连接电极端子(7)和第一电极构件(1)的突部(12)的导电结构(123)。