CN210136952U - 二次电池及其电极构件 - Google Patents

Abstract

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、第一导电层、第二导电层、活性物质层、第一导电件和第二导电件。第一导电层和第二导电层分别设置于绝缘基体的两个表面。第一导电层具有第一主体部和从第一主体部延伸的第一突部，第一主体部涂覆有活性物质层，第一突部未涂覆活性物质层。第二导电层具有第二主体部和从第二主体部延伸的第二突部，第二主体部涂覆有活性物质层，第二突部未涂覆活性物质层。第一导电件连接于第一突部，第二导电件连接于第二突部。第一导电件焊接于第二导电件并形成第一焊接区，第一导电件焊接于第一突部并形成第二焊接区，第一焊接区和第二焊接区一体成型设置。

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，例如，所述集流体包括绝缘基体和设置于绝缘基体两个表面的导电层，而活性物质层涂覆于导电层的表面。然而，两个导电层被绝缘基体隔开，所以两个导电层上的电流无法汇流，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，其能提高电极构件的过流能力。

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、第一导电层、第二导电层、活性物质层、第一导电件和第二导电件。第一导电层和第二导电层分别设置于绝缘基体的两个表面。第一导电层具有第一主体部和从第一主体部延伸的第一突部，第一主体部涂覆有活性物质层，第一突部未涂覆活性物质层。第二导电层具有第二主体部和从第二主体部延伸的第二突部，第二主体部涂覆有活性物质层，第二突部未涂覆活性物质层。第一导电件连接于第一突部，第二导电件连接于第二突部。第一导电件焊接于第二导电件并形成第一焊接区，第一导电件焊接于第一突部并形成第二焊接区，第一焊接区和第二焊接区一体成型设置。

第一焊接区位于第二焊接区的远离第一主体部的一侧。沿第一主体部指向第一突部的方向，第一突部的远离第一主体部的边缘位于第一焊接区与第二焊接区之间。

第一焊接区包括多个第一子焊接区，第二焊接区包括多个第二子焊接区。沿第一主体部指向第一突部的方向，相邻的第一子焊接区的间距为D1，相邻的第二子焊接区的间距为D2，第一焊接区和第二焊接区之间的最小距离为D3，D3的值大于或等于D1的值和D2的值。

沿第一主体部指向第一突部的方向，D1的值为0.2mm～2mm，D2的值为0.2mm～2mm。

沿宽度方向，各第一子焊接区的两端均延伸至第一导电件的边缘，各第二子焊接区的两端均延伸至第一导电件的边缘。

第一焊接区的面积小于第二焊接区的面积。

第二导电件包括第一连接部、弯折部和第二连接部。第一连接部焊接于第二突部并形成第三焊接区，第一焊接区、第二焊接区和第三焊接区一体成型设置。第二连接部焊接于第一导电件并形成第一焊接区。弯折部相对于第一连接部朝靠近第一导电件的方向弯折并连接于第一连接部和第二连接部之间。在弯折部和第一连接部的连接处，弯折部与第一连接部的夹角为95度-160度。

沿第一主体部指向第一突部的方向，第一突部的远离第一主体部的边缘与弯折部之间设置间隙。

所述电极构件还包括绝缘层，绝缘层至少覆盖第二焊接区的一部分。

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：本申请通过设置焊接在一起的第一导电件和第二导电件，可以在二次电池的使用过程中将第一导电层和第二导电层上的电流汇集在一起，从而提高电极构件的过流能力。另外，本申请的第一焊接区和第二焊接区一体成型，从而减少工序，提高焊接效率。

附图说明

图1为根据本实用新型的二次电池的示意图。

图2为根据本实用新型的二次电池的电极组件的示意图。

图3为根据本本实用新型的电极构件在卷绕状态下的示意图。

图4为根据本本实用新型的电极构件在展开状态下的示意图。

图5为图4的电极构件在方框处的放大图。

图6为图5沿线A-A作出的断面图。

图7为根据本本实用新型的电极构件的一实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1电极构件 3负极构件

11绝缘基体 4隔膜

12第一导电层 5壳体

121第一主体部 6顶盖板

122第一突部 7电极端子

13第二导电层 8转接片

131第二主体部 P电引导部

132第二突部 W1第一焊接区

14活性物质层 W11第一子焊接区

15第一导电件 W2第二焊接区

16第二导电件 W21第二子焊接区

161第一连接部 W3第三焊接区

162弯折部 W31第三子焊接区

163第二连接部 X宽度方向

17绝缘层 Y厚度方向

18保护层 Z高度方向

2正极构件

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。

本申请的二次电池包括电极组件，参照图2，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。

本申请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1，二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。

参照图3至图6，本申请的电极构件1包括绝缘基体11、第一导电层12、第二导电层13、活性物质层14、第一导电件15和第二导电件16。

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。

第一导电层12和第二导电层13分别设置于绝缘基体11的两个表面。第一导电层12的材料选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种；金属导电材料优选铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种，所述碳基导电材料优选石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

第一导电层12可通过气相沉积法(vapor deposition)、化学镀(electrolessplating)中的至少一种形成于绝缘基体11的表面。其中，气相沉积法优选物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，PVD)，例如热蒸发法(Thermal Evaporation Deposition)。

第二导电层13的材质和结构与第一导电层12相同。

第一导电层12具有第一主体部121和从第一主体部121延伸的第一突部122，第一主体部121涂覆有活性物质层14，第一突部122未涂覆活性物质层14。第二导电层13具有第二主体部131和从第二主体部131延伸的第二突部132，第二主体部131涂覆有活性物质层14，第二突部132未涂覆活性物质层14。

活性物质层14可通过涂布的方式设置到第一导电层12和第二导电层13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12和第二导电层13的外表面，浆料固化后形成活性物质层14。

第一突部122、第二突部132和绝缘基体11的位于第一突部122和第二突部132之间的部分形成电引导部P。当电极组件卷绕成型后，多个电引导部P沿厚度方向Y层叠布置。

绝缘基体11的厚度可为1μm～20μm，第一导电层12和第二导电层13的厚度可为0.1μm～10μm。由于第一导电层12和第二导电层13较薄，所以在裁切电极构件1的过程中，第一导电层12和第二导电层13产生的毛刺较小，很难刺破十几微米的隔膜4，从而降低短路风险，提高安全性能。另外，当异物刺穿二次电池的电极构件1时，由于第一导电层12和第二导电层13厚度较小，因此第一导电层12和第二导电层13在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜4，从而降低短路风险，提高安全性能。

第一导电件15连接于第一突部122，第二导电件16连接于第二突部132。第一导电件15焊接于第二导电件16并形成第一焊接区W1。第一焊接区W1可通过超声波焊接形成。第一导电件15和第二导电件16中至少一个连接于转接片8。

在二次电池的使用过程中，第一焊接区W1能够将第一导电层12和第二导电层13上的电流汇集在一起，从而提高电极构件1的过流能力。

第一导电件15焊接于第一突部122并形成第二焊接区W2。第二焊接区W2可通过超声波焊接形成。

优选地，第一焊接区W1和第二焊接区W2一体成型设置。也就是说，第一焊接区W1和第二焊接区W2可通过一道焊接工序形成。本申请的第一焊接区W1和第二焊接区W2一体成型，从而减少工序，提高焊接效率。

沿远离活性物质层14的方向，第一导电件15和第二导电件16均超出第一突部122的远离第一主体部121的边缘。焊接完成后，第一焊接区W1位于第二焊接区W2的远离第一主体部121的一侧。

在焊接时，应当避让第一突部122的远离第一主体部121的边缘，否则容易导致焊接不良。因此，焊接完成后，沿第一主体部121指向第一突部122的方向，第一突部122的远离第一主体部121的边缘位于第一焊接区W1与第二焊接区W2之间。

当第一焊接区W1的面积一定时，如果第一焊接区W1为一个整体，那么在焊接过程中容易引发热聚集，导致第一导电件15和第二导电件16损坏；同时，在焊接过程中还会产生较多的金属颗粒，金属颗粒掉落到电极组件中会引发短路风险。优选地，本申请的第一焊接区W1包括多个第一子焊接区W11，所述多个第一子焊接区W11可沿高度方向Z间隔布置。在焊接时，多个第一子焊接区W11可以提高散热效率，降低热聚集，减少金属颗粒的产生。第一子焊接区W11大体为长条形。

同样地，如果第二焊接区W2为一个整体，那么在焊接过程中容易引发热聚集，导致绝缘基体11被烧坏；同时，在焊接过程中还会产生较多的金属颗粒，金属颗粒掉落到电极组件中会引发短路风险。优选地，第二焊接区W2包括多个第二子焊接区W21，所述多个第二子焊接区W21沿高度方向Z间隔布置，以提高散热效率，降低热聚集，减少金属颗粒的产生。

参照图6，沿第一主体部121指向第一突部122的方向，相邻的第一子焊接区W11的间距为D1，相邻的第二子焊接区W21的间距为D2，第一焊接区W1和第二焊接区W2之间的最小距离为D3，D3的值大于或等于D1的值和D2的值。

沿第一主体部121指向第一突部122的方向，D1的值为0.2mm～2mm。如果D1的值小于0.2mm，那么在焊接过程中，热聚集仍然比较严重，容易损伤第一导电件15和第二导电件16。为了满足过流面积，当第一子焊接区W11的数量和沿高度方向Z的宽度一定时，D1的值越大，第一导电件15和第二导电件16沿高度方向Z的尺寸也就越大。如果D1的值大于2mm，会导致第一导电件15和第二导电件16在高度方向Z上占用过大的空间，影响二次电池的能量密度。

同样地，沿第一主体部121指向第一突部122的方向，D2的值为0.2mm～2mm。如果D2的值小于0.2mm，那么在焊接过程中，热聚集仍然比较严重，容易烧伤绝缘基体11。为了满足过流面积，当第二子焊接区W21的数量和沿高度方向Z的宽度一定时，D2的值越大，第一导电件15和第一突部122沿高度方向Z的尺寸也就越大。如果D2的值大于2mm，会导致第一导电件15和第一突部122在高度方向Z上占用过大的空间，影响二次电池的能量密度。

D1和D2的值综合考虑散热和能量密度后确定。而D3的值为第一焊接区W1与第二焊接区W2之间的间距，如果D3的值较小，那么很容易因为工艺误差而在第一突部122的远离第一主体部121的边缘焊接，导致焊接不良。因此，本申请优选增大D3的值，以保证焊接强度。

参照图5，沿宽度方向X，各第一子焊接区W11的两端均延伸至第一导电件15的边缘，各第二子焊接区W21的两端均延伸至第一导电件15的边缘。这样可以使第一子焊接区W11和第二子焊接区W21的过流面积最大化，提高电极构件1的过流能力。

相对而言，第一导电层12的厚度小于第二导电件16的厚度，在相同的面积下，第二焊接区W2的过流能力低于第一焊接区W1的过流能力。因此，本申请优选增大第二焊接区W2的面积，以使第一焊接区W1的面积小于第二焊接区W2的面积，进而保证第二焊接区W2和第一焊接区W1的过流能力的一致性，提高循环寿命。

第二导电件16包括第一连接部161、弯折部162和第二连接部163。第一连接部161焊接于第二突部132并形成第三焊接区W3，第一焊接区W1、第二焊接区W2和第三焊接区W3一体成型设置。第一焊接区W1、第二焊接区W2和第三焊接区W3通过一道焊接工序形成，可有效地提高焊接效率。第三焊接区W3包括多个第三子焊接区W31，所述多个第三子焊接区W31沿高度方向Z间隔布置。

第二连接部163焊接于第一导电件15并形成第一焊接区W1。弯折部162相对于第一连接部161朝靠近第一导电件15的方向弯折并连接于第一连接部161和第二连接部163之间。

第一导电件15的远离活性物质层14的一端超出第二连接部163且用于连接到转接片8。通过弯折第二导电件16可以减小第二导电件16在高度方向Z上占用的空间，并为第一导电件15预留出连接到转接片8的区域。

在弯折部162和第一连接部161的连接处，弯折部162与第一连接部161的夹角为95度-160度。通过倾斜地设置弯折部162，可以增大第二连接部162和第一突部122的边缘在高度方向Z上的间距，降低焊接到第一突部122的边缘的风险。而如果弯折部162与第一连接部161的夹角小于95度，那么弯折部162几乎贴合于第一突部122的边缘，在形成第一焊接区W1的过程中，很容易焊接到第一突部122。而如果弯折部162与第一连接部161的夹角大于160度，那么弯折部162在高度方向Z上占用较大的空间，影响二次电池的能量密度。

在焊接时，绝缘基体11受到焊接设备的挤压；由于绝缘基体11的弹性模量较小，在压力的作用下，绝缘基体11会朝向弯折部162延伸。如果绝缘基体11挤压弯折部162，容易造成第二导电件16偏移，影响焊接强度。因此，沿第一主体部121指向第一突部122的方向，第一突部122的远离第一主体部121的边缘与弯折部162之间设置间隙G。间隙G可以为绝缘基体11的延伸预留空间，避免绝缘基体11挤压弯折部162。

参照图7，电极构件1还包括绝缘层17，绝缘层17至少覆盖第二焊接区W2的一部分。第二焊接区W2的表面会留有毛刺，毛刺容易刺伤隔膜4，引发短路风险。而绝缘层17可以将第二焊接区W2与隔膜4隔开，避免隔膜4被刺破，提高安全性能。优选地，绝缘层17完全覆盖第二焊接区W2和第三焊接区W3。

参照图6和图7，电极构件1还包括保护层18，保护层18可包括第一保护层和第二保护层。第一保护层涂覆于第一突部122的表面，在高度方向Z上，第一保护层可位于第一导电件15和活性物质层14之间。第二保护层涂覆于第二突部132的表面，在高度方向上，第二保护层可位于第二导电件16和活性物质层14之间。

保护层18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，所述浆料涂布在第一突部122和第二突部132的表面，并在固化后形成保护层18。保护层18的硬度大于第一突部122的硬度和第二突部132的硬度。

保护层18具有较高的硬度，可以在辊压电极构件1的活性物质层14的过程中为第一突部122和第二突部132提供支撑力，限制第一突部122和第二突部132的变形，减小第一突部122和第二突部132产生裂纹的概率，改善电极构件1的过流能力。

Claims (10)

1.一种二次电池的电极构件(1)，其特征在于，包括绝缘基体(11)、第一导电层(12)、第二导电层(13)、活性物质层(14)、第一导电件(15)和第二导电件(16)；

第一导电层(12)和第二导电层(13)分别设置于绝缘基体(11)的两个表面；

第一导电层(12)具有第一主体部(121)和从第一主体部(121)延伸的第一突部(122)，第一主体部(121)涂覆有活性物质层(14)，第一突部(122)未涂覆活性物质层(14)；

第二导电层(13)具有第二主体部(131)和从第二主体部(131)延伸的第二突部(132)，第二主体部(131)涂覆有活性物质层(14)，第二突部(132)未涂覆活性物质层(14)；

第一导电件(15)连接于第一突部(122)，第二导电件(16)连接于第二突部(132)；

第一导电件(15)焊接于第二导电件(16)并形成第一焊接区(W1)，第一导电件(15)焊接于第一突部(122)并形成第二焊接区(W2)，第一焊接区(W1)和第二焊接区(W2)一体成型设置。

2.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，

第一焊接区(W1)位于第二焊接区(W2)的远离第一主体部(121)的一侧；

沿第一主体部(121)指向第一突部(122)的方向，第一突部(122)的远离第一主体部(121)的边缘位于第一焊接区(W1)与第二焊接区(W2)之间。

3.根据权利要求2所述的电极构件(1)，其特征在于，

第一焊接区(W1)包括多个第一子焊接区(W11)，第二焊接区(W2)包括多个第二子焊接区(W21)；

沿第一主体部(121)指向第一突部(122)的方向，相邻的第一子焊接区(W11)的间距为D1，相邻的第二子焊接区(W21)的间距为D2，第一焊接区(W1)和第二焊接区(W2)之间的最小距离为D3，D3的值大于或等于D1的值和D2的值。

4.根据权利要求3所述的电极构件(1)，其特征在于，沿第一主体部(121)指向第一突部(122)的方向，D1的值为0.2mm～2mm，D2的值为0.2mm～2mm。

5.根据权利要求3所述的电极构件(1)，其特征在于，沿宽度方向(X)，各第一子焊接区(W11)的两端均延伸至第一导电件(15)的边缘，各第二子焊接区(W21)的两端均延伸至第一导电件(15)的边缘。

6.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，第一焊接区(W1)的面积小于第二焊接区(W2)的面积。

7.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，

第二导电件(16)包括第一连接部(161)、弯折部(162)和第二连接部(163)；

第一连接部(161)焊接于第二突部(132)并形成第三焊接区(W3)，第一焊接区(W1)、第二焊接区(W2)和第三焊接区(W3)一体成型设置；

第二连接部(163)焊接于第一导电件(15)并形成第一焊接区(W1)；

弯折部(162)相对于第一连接部(161)朝靠近第一导电件(15)的方向弯折并连接于第一连接部(161)和第二连接部(163)之间；

在弯折部(162)和第一连接部(161)的连接处，弯折部(162)与第一连接部(161)的夹角为95度-160度。

8.根据权利要求7所述的电极构件(1)，其特征在于，沿第一主体部(121)指向第一突部(122)的方向，第一突部(122)的远离第一主体部(121)的边缘与弯折部(162)之间设置间隙(G)。

9.根据权利要求1所述的电极构件(1)，其特征在于，所述电极构件(1)还包括绝缘层(17)，绝缘层(17)至少覆盖第二焊接区(W2)的一部分。

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)。

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