CN213340434U - 电极组件、电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

电极组件、电池单体、电池以及用电装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置。本申请实施例公开了一种电极组件，其包括：第一极片，所述第一极片包括绝缘基体、设置于所述绝缘基体表面的导电层以及涂覆于所述导电层表面的活性物质层，其中，所述第一极片弯折为多层结构并包括多个折弯段和层叠设置的多个第一层叠段，各所述折弯段用于连接两个相邻的所述第一层叠段，且所述折弯段具有用于在生产时引导所述折弯段折弯的引导部；第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反，且所述第二极片包括多个第二层叠段，在所述第一层叠段的层叠方向上所述多个第二层叠段和所述多个第一层叠段交替设置。

Description

电极组件、电池单体、电池以及用电装置
技术领域
本实用新型涉及电池领域，特别是涉及一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置。
背景技术
随着社会和科学技术的发展，电池被广泛地应用于为高功率的装置提供动力，例如电动车辆等。电池通过将多个电池单体串联或并联，以实现较大的容量或功率。
电池单体包括正极片和负极片，正极片和负极片通过堆叠的方式形成电极组件。然而，在堆叠的过程中，正极片和负极片容易偏离预定位置，从而影响电池单体的电化学性能。
实用新型内容
本申请提供一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置，能够减小极片错位，降低析锂的风险。
第一方面，根据本申请实施例提出了一种电极组件，用于电池，其包括：第一极片，所述第一极片包括绝缘基体、设置于所述绝缘基体表面的导电层以及涂覆于所述导电层表面的活性物质层，其中，所述第一极片弯折为多层结构并包括多个折弯段和层叠设置的多个第一层叠段，各所述折弯段用于连接两个相邻的所述第一层叠段，且所述折弯段具有用于在生产时引导所述折弯段折弯的引导部；第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反，且所述第二极片包括多个第二层叠段，在所述第一层叠段的层叠方向上所述多个第二层叠段和所述多个第一层叠段交替设置。
根据本申请实施例的一个方面，所述引导部沿第一方向设置，所述第一方向与所述折弯段的弯折方向垂直。
根据本申请实施例的一个方面，每个所述第一层叠段具有相对的两个第一外边缘，在生产时引导所述折弯段折弯后，与所述折弯段相连接的两个相邻所述第一层叠段的所述第一外边缘一致。
根据本申请实施例的一个方面，所述引导部包括：至少一个凹槽，和/或，至少一个穿孔。
根据本申请实施例的一个方面，当所述引导部仅包括一个凹槽时，沿垂直于所述折弯段的弯折方向的第一方向，所述凹槽连续设置且贯穿所述折弯段。
根据本申请实施例的一个方面，当所述引导部包含多个凹槽和/或多个穿孔时，所述多个凹槽和/或所述多个穿孔间隔设置。
根据本申请实施例的一个方面，所述凹槽设置于所述折弯段靠近所述第二层叠段的表面。
根据本申请实施例的一个方面，所述凹槽贯穿所述导电层并将所述绝缘基体裸露出。
根据本申请实施例的一个方面，当所述引导部包括穿孔时，所述穿孔贯穿所述折弯段。
根据本申请实施例的一个方面，仅所述绝缘基体设置在各所述折弯段上。
第二方面，根据本申请实施例提出了一种电池单体，其包括第一方面所述的电极组件。
第三方面，根据本申请实施例提出了一种电池，其包括第二方面所述的电池单体。
第四方面，根据本申请实施例提出了一种用电装置，其包括第三方面所述的电池，所述电池用于提供电能。
本申请实施例的电极组件中，由于第一极片在折弯段设置有引导部，因此在电极组件的生产过程中，对第一极片进行折弯操作时，第一极片在引导部的引导作用下，更加容易在折弯段的引导部区域折弯，从而可以通过设置引导部提高折弯段折弯位置的可控性和准确性，进而提高两个相邻的第一层叠段的第一外边缘一致性，降低第一极片折弯后因折弯位置存在随机性而导致第一层叠段和第二层叠段存在其中作为负极的一者无法将作为正极的另一者完全覆盖的可能性，以此降低加工制造的电极组件出现析锂现象的可能性。另外，第一极片利用绝缘基体和导电层组成的复合结构来替代传统的金属集流体，可以进一步降低第一极片的弯折难度，提高折弯段折弯位置的可控性和准确性，进而改善两个相邻的第一层叠段的第一外边缘一致性。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
图2是本申请一实施例公开的一种电池的分解结构示意图；
图3是本申请一实施例公开的一种电池模块的局部结构示意图；
图4是本申请一实施例公开的一种电池单体的分解结构示意图；
图5是本申请一实施例公开的一种电极组件的剖视示意图；
图6是图5所示实施例的第一极片在折弯前的局部俯视结构示意图；
图7是图6所示实施例的第一极片的侧视结构示意图；
图8是图6所示实施例的第一极片在折弯状态下的结构示意图；
图9是图5所示实施例的第一极片、第二极片和隔离膜在折弯前的示意图；
图10是图5所示实施例的电极组件的第一种结构的俯视示意图；
图11是图5所示实施例的电极组件的第二种结构的俯视示意图；
图12至图17分别为本申请多个实施例的电极组件的剖视示意图；
图18是图17的第一极片在折弯状态下的结构示意图。
图19是本申请另一实施例的电极组件的剖视示意图；
图20是图19的第一极片在折弯状态下的结构示意图；
图21是本申请又一实施例的电极组件的剖视示意图；
图22是图21的第一极片在折弯状态下的结构示意图。
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
标记说明：
10、电极组件；20、壳体；30、顶盖板；40、电极端子；50、转接片；
11、第一极片；11a、绝缘基体；11b、导电层；11c、活性物质层；111、折弯段；112、第一层叠段；113、引导部；113a、凹槽；113b、穿孔；114、薄弱区；115、连接区；116、第一外边缘；117、第二外边缘；118、第一极耳；
12、第二极片；12a、绝缘基体；12b、导电层；12c、活性物质层；121、第二层叠段；122；第三外边缘；123、第二极耳；
13、隔离膜；
100、200、300、400、500、600、700、800：电极组件；
1000、车辆；2000、电池；2010、电池模块；2011、电池单体；2012、汇流部件；2020、箱体；2021、第一部分；2022、第二部分；3000、控制器；4000、马达；
W、延伸方向；H、厚度方向；X、第一方向；Y、第二方向；Z、弯折方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请实施例描述的电池单体和电池均适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。
本申请实施例描述的电池单体和电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电池的装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动汽车为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请一实施例的一种车辆1000的结构示意图，所述车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。所述车辆1000的内部可以设置电池2000、控制器3000和马达4000，控制器3000用来控制电池2000为马达4000的供电。例如，在所述车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池2000。电池2000可以用于车辆1000的供电，例如，电池2000可以作为车辆1000的操作电源，用于车辆1000的电路系统，例如，用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池2000不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为汽车4000的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。可选地，多个电池单体可以先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联组成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先组成电池模块，电池模块再组成电池。
在本申请的另一实施例中，如图2所示，为本申请一个实施例的一种电池2000的分解结构示意图，电池2000包括一个或者多个电池模块2010，例如，电池2000包括多个电池模块2010，多个电池模块2010可以串联或并联或混联，所述混联是指串联和并联的混合。电池2000还可以包括箱体2020(或称罩体)，箱体2020内部为中空结构，多个电池模块2010容纳于箱体2020内。如图2所示，箱体2020包括两部分，这里分别称为第一部分2021和第二部分2022，第一部分2021和第二部分2022扣合在一起。第一部分2021和第二部分2022的形状可以根据多个电池模块2010组合的形状而定，第一部分2021和第二部分2022可以均具有一个开口。例如，第一部分2021和第二部分2022均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面，第一部分2021的开口和第二部分2022的开口相对设置，并且第一部分2021和第二部分2022相互扣合形成具有封闭腔室的箱体2020。多个电池模块2010相互并联或串联或混联组合后置于第一部分2021和第二部分2022扣合后形成的箱体2020内。
可选地，电池2000还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，该电池2000还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体之间的电连接，例如并联或串联或混联。具体地，汇流部件可通过连接电池单体的电极端子实现电池单体之间的电连接。进一步地，汇流部件可通过焊接固定于电池单体的电极端子。多个电池单体的电能可进一步通过导电机构穿过箱体2020而引出。可选地，导电机构也可属于汇流部件。
根据不同的电力需求，电池模块2010可以包括一个或多个电池单体，如图3所示，电池模块2010包括多个电池单体2011，多个电池单体2011可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。可选地，电池模块2010还包括汇流部件2012，汇流部件2012用于实现多个电池单体2011之间的电连接，例如并联或串联或混联。例如，电池单体包括含锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体可呈圆柱体、扁平体、方形或其它形状等。例如，如图3所示，电池单体为方形结构。
图4是本申请实施例公开的一种电池单体的分解结构示意图。参照图4，本申请实施例的电池单体2011包括壳体20、设置于壳体20内的电极组件10、与壳体20连接的盖板30以及设置于盖板30并电连接于电极组件10的电极端子40。
本申请实施例的壳体20为方形结构或其他形状。壳体20具有容纳电极组件10和电解液的内部空间以及与内部空间相连通的开口。壳体20可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。
本申请实施例的盖板30具有相对的外表面和内表面以及贯穿外表面和内表面的电极引出孔。盖板30可以盖闭壳体20的开口并与壳体20密封连接。盖板30的内表面朝向电极组件10。电极端子40设置于盖板30并与电极引出孔相对应设置。电极端子40的一部分露出于盖板30的外表面，并用于与汇流部件焊接。可选地，电池单体2011还包括转接片50，转接片50用于连接电极组件10和电极端子40。
申请人在注意到现有电池单体存在电化学性能较差的问题之后，发现是由于成型的电极组件中的正极片和负极片中的至少一者偏离预定位置，因此影响了电池单体的电化学性能。申请人进一步发现成型的电极组件中的正极片和负极片中的至少一者偏离预定位置，导致电极组件存在析锂现象，从而影响了电池单体的电化学性能。由此推测原因可能是负极片超出正极片外边缘的部分的尺寸过小或者负极片不超出正极片外边缘。
通过对电极组件的装配过程进行分析，申请人对析锂现象进一步研究发现，以负极片为连续设置、正极片为间断设置为例，负极片在折弯过程中很难能沿预定区域进行折弯，导致正极片和负极片在堆叠形成电极组件后，存在负极片超出正极片外边缘的部分的尺寸过小的情况，容易导致电极组件出现析锂现象，从而影响电池单体的电化学性能和安全性能。
基于申请人发现的上述问题，申请人对电极组件的结构进行改进，下面对本申请实施例进行进一步描述。
在一些可选实施例中，图5示意性地公开的一种电极组件的剖视示意图。参照图5，电极组件10包括第一极片11和第二极片12，第二极片12与第一极片11极性相反。电极组件10还包括两个隔离膜13，而第一极片11设置在两个隔离膜13之间。隔离膜13能够将第一极片11和第二极片12隔开，以避免两者直接导通而引发的短路。可选地，第一极片11为负极片，第二极片12为正极片；可替代地，第一极片11也可为正极片，第二极片12可为负极片。
第一极片11包括绝缘基体11a、设置于绝缘基体11a表面的导电层11b以及涂覆于导电层11b表面的活性物质层11c。绝缘基体11a可以采用PP、PE、PET或PI等可耐电解液腐蚀的高分子聚合物材料。导电层11b可以采用金属基材；活性物质层11c包括活性材料。可选地，第一极片11为负极片，负极片的导电层11b采用铜基材，负极片的活性物质层11c包括石墨或硅。在一些实施例中，绝缘基体11a的两个表面均设有导电层11b。
可选地，第二极片12包括绝缘基体12a、设置于绝缘基体12a表面的导电层12b以及涂覆于导电层12b表面的活性物质层12c。绝缘基体12a可以采用PP、PE、PET或PI等可耐电解液腐蚀的高分子聚合物材料。导电层12b可以采用金属基材，活性物质层12c包括活性材料。可选地，第二极片12为正极片，正极片的导电层12b采用铝基材；正极片的活性物质层12c包括锰酸锂、磷酸铁锂或三元材料。在一些实施例中，绝缘基体12a的两个表面均设有导电层12b。
在一些实施例中，第二极片12包括金属集流体和涂覆于金属集流体表面的活性物质层，所述金属集流体用于替代绝缘基体12a和导电层12b。
第一极片11弯折为多层结构并包括多个折弯段111和层叠设置的多个第一层叠段112，各折弯段111用于连接两个相邻的第一层叠段112。第一极片11整体为连续延伸结构，并以“Z”形循环折弯。第一极片11弯折为多层结构后，折弯段111至少部分处于折弯状态。折弯段111具有用于在生产时引导折弯段111折弯的引导部113。引导部113至少能够减小折弯段111部分区域的强度，以在生产时引导折弯段111折弯。
可选地，折弯段111包括薄弱区114和连接区115，薄弱区114通过在折弯段111上设置引导部113而形成，相较于连接区115，薄弱区114更容易折弯。例如，引导部113包括凹槽113a，凹槽113a能够减小薄弱区114的厚度，从而使薄弱区114更容易折弯。
在一些实施例中，连接区115为两个，薄弱区114连接于两个连接区115之间，各连接区115连接于对应的一个第一层叠段112；在替代的实施例中，薄弱区114为两个，连接区115连接于两个薄弱区114之间，各薄弱区114连接于对应的一个第一层叠段112。
第二极片12包括多个第二层叠段121，在第一层叠段112的层叠方向上多个第二层叠段121和多个第一层叠段112交替设置。在第一层叠段112的层叠方向上，折弯段111和第二层叠段121彼此不存在重叠区域。在本实施例中，折弯段111完全处于弯折状态，折弯段111的起始线为相对于第一层叠段112开始弯折的区域。沿平行于第二层叠段121的方向，第一层叠段112的边缘超出第二层叠段121的边缘。折弯段111和第二层叠段121之间具有间隙，第二层叠段121的端部不与折弯段111接触，从而降低第二层叠段121的端部因与折弯段111干涉而出现活性材料掉粉或脱落的可能性。
可选地，在第一极片11折弯后，各个折弯段111上的凹槽113a设置于折弯段111的内侧表面，也就是说，凹槽113a相对于折弯段111的内侧表面凹陷。这里，内侧表面指的是折弯段111靠近第二层叠段121的表面。相应地，折弯段111的外侧表面指的是折弯段111远离第二层叠段121的表面。进一步可选地，各个折弯段111上的凹槽113a均位于绝缘基体11a的靠近第二层叠段121的一侧。本实施例中，凹槽113a形成于折弯段111的中间区域。
图6示意性地显示了第一极片11处于展开状态的局部结构。参见图6所示，第一极片11包括多个折弯段111和多个第一层叠段112，其中，折弯段111在被折弯后至少部分处于弯折状态。第一极片11整体为连续延伸结构。沿第一极片11自身的延伸方向W，折弯段111和第一层叠段112交替设置。每个折弯段111连接相邻两个第一层叠段112。沿第一方向X，每个第一层叠段112具有相对的两个第一外边缘116，而每个折弯段111具有相对的两个第二外边缘117。第一方向X与第一极片11的宽度方向相同。第一方向X与延伸方向W相垂直。本实施例中，沿第一方向X，位于同侧的第一外边缘116和第二外边缘117相齐平。第一极片11还具有沿第一方向X延伸超出第一层叠段112的第一外边缘116的第一极耳118，第一极耳118包括绝缘基体11a和设置于绝缘基体11a表面的导电层11b，且导电层11b至少部分未涂覆活性物质层11c。可选地，第一极耳118的数量和位置与第一层叠段112的数量和位置一一对应设置。本实施例中，引导部113的数量可以与折弯段111的数量相同。当然，可以理解地，所有折弯段111中部分数量的折弯段111设置引导部113，而其它的折弯段111可以不设置引导部113。引导部113用于在生产时引导折弯段111折弯。在生产过程中，对第一极片11施加外力进行折弯操作时，由于折弯段111上设置有引导部113，因此折弯段111更容易在引导部113所在区域实现折弯，从而有利于提高折弯位置的可控性以及准确性，进而保证第一极片11和第二极片12各自处于预定位置，以此保证电池单体具有良好的电化学性能。引导部113沿第一方向X设置。可选地，引导部113包括沿第一方向X延伸设置的凹槽113a。
图7示意性地显示了图6所示实施例的第一极片11的断面结构。第一极片11包括绝缘基体11a、设置于绝缘基体11a表面的导电层11b以及涂覆于导电层11b表面的活性物质层11c。绝缘基体11a具有沿第一极片11的厚度方向H相对的两个表面。两个导电层11b分别设置于两个表面，各导电层11b上均涂覆有活性物质层11c。绝缘基体11a可以采用PP、PE、PET或PI等可耐电解液腐蚀的高分子聚合物材料。在一个示例中，第一极片11为正极片时，导电层12b采用铝基材，活性物质层12c包括锰酸锂、磷酸铁锂或三元材料。当第一极片11为负极片时，导电层11b采用铜基材，活性物质层11c包括石墨或硅。引导部113可以为事物留下的痕迹。可选地，其可以是指通过材料去除部件在第一极片11上去除部分活性物质层11c后所形成的结构，或者，在第一极片11上去除部分活性物质层11c和部分导电层11b后所形成的结构，或者在第一极片11上去除部分活性物质层11c、部分导电层11b和部分绝缘基体11a后所形成的结构。
本实施例中，每个折弯段111上设置有引导部113。本实施例中，引导部113包括凹槽113a。凹槽113a从第一极片11的表面沿第一极片11的厚度方向H朝靠近绝缘基体11a的方向凹陷并延伸。相邻两个折弯段111中，一个折弯段111设置的凹槽113a位于绝缘基体11a的一侧，另一个折弯段111设置的凹槽113a位于绝缘基体11a的另一侧。凹槽113a可以通过在第一极片11上去除部分的活性物质层11c和部分导电层11b形成。或者，在绝缘基体11a上形成导电层11b时，在对应的位置省去导电层11b。本实施例中，凹槽113a贯穿导电层11b并将绝缘基体11a裸露出；可选地，沿厚度方向H，凹槽113a的深度可以等于活性物质层11c和导电层11b的厚度之和。凹槽113a延伸至绝缘基体11a的表面，但不延伸至绝缘基体11a内。但是，可以理解地，凹槽113a的深度也可以小于或等于活性物质层11c的厚度，从而沿厚度方向H凹槽113a并不贯穿导电层11b，此时，凹槽113a与绝缘基体11a之间还设有导电层11b。当凹槽113a的深度小于或者等于活性物质层11c的厚度时，凹槽113a时不会损伤导电层11b，相邻的第一层叠段112可以通过折弯段111的导电层11b电连接。
在一个示例中，凹槽113a在垂直于第一方向X的平面投影为矩形。但凹槽113a的投影并不限于矩形，也可以是U形或V形等。可选地，凹槽113a的口部大于或等于凹槽113a的底部，一方面有利于保证折弯段111的折弯位置，同时该凹槽113a易于成型；另一方面，在折弯过程中，凹槽113a的口部附近的电极活性材料所受到的挤压应力较小或者不会受到挤压应力，使得第一层叠段112受到折弯阻力变小，从而更容易更准确地弯折到预定位置。
参照图5至图7，沿第一方向X，凹槽113a连续设置并延伸至折弯段111相对的两个第二外边缘117以贯穿整个折弯段111，相比于凹槽113a不贯穿整个折弯段111的情形，在折弯过程中，凹槽113a附近的电极活性材料所受到的挤压应力较小或者不会受到挤压应力，使得第一层叠段112受到折弯阻力变小，从而可以更好地保证折弯段111的折弯位置的准确性，进而保证第一层叠段112更容易更准确地弯折到预定位置。在本实施中，折弯段111具有部分活性物质层11c。两层活性物质层11c其中一层未被完全去除，另一层可被完全去除，也可不被完全去除。本实施例中，沿第一极片11的延伸方向W，凹槽113a的开口尺寸小于折弯段111的尺寸，从而使得折弯段111上除引导部113之外的其它区域被活性物质层11c覆盖。在一个示例中，在薄弱区114，两层活性物质层11c均被完全去除。
引导部113在第一方向X上的尺寸根据折弯段111在该第一方向X上的尺寸设置。引导部113在第一方向X上的尺寸也即引导部113的长度。折弯段111在该第一方向X上的尺寸也即折弯段111的长度。因此，在其它一些实施例中，凹槽113a沿第一方向X不贯穿折弯段111。该凹槽113a在第一方向X上的尺寸与折弯段111在第一方向X上的尺寸的比值为0.4至0.8，优选为0.4、0.5、0.6、0.7或0.8。
图8示意性地显示了图6所示实施例的第一极片11的多次往复折叠状态的结构。在电极组件10加工制造过程中，需要对第一极片11进行折弯。在生产时，引导部113可以引导折弯段111进行折弯，也就是说，折弯段111可以沿着引导部113进行弯折，从而可以使得折弯位置位于预定位置，有利于保证相邻两个第一层叠段112的第一外边缘116一致。第一极片11的折弯段111沿图8中所示的弯折方向Z弯折。弯折方向Z与第一方向X相互垂直，也即弯折方向Z所在平面和第一方向X相互垂直。本实施例中，第一极片11可以大致呈Z字形往复折弯。图8中所示的虚线并不表示实体结构，而是示意性地显示折弯段111和第一层叠段112两者的分隔线。由于相邻两个凹槽113a位于第一极片11的两个相对表面，并且凹槽113a位于折弯段111弯折时承受压应力的一侧，因此在第一极片11折叠完成后，折弯段111上的凹槽113a的开口朝向相邻两个第一层叠段112之间形成的空间，也即凹槽113a位于折弯段111的内侧表面，从而薄弱区114靠近凹槽113a的一侧不承载拉伸应力，降低薄弱区114在拉伸应力作用下发生断裂的可能性。在第一极片11折叠完成后，相邻两个第一层叠段112沿第二方向Y间隔层叠设置，并且相邻两个第一层叠段112之间形成的空间用于容纳第二极片12的第二层叠段121。第二方向Y与第一层叠段112的层叠方向相同并且与第一方向X相互垂直。本实施例中，折弯后的折弯段111呈弧形，例如可以是圆弧形。
图9所示实施例中，以第一极片11为基础，在第一极片11的厚度方向H上，第一极片11的相对两侧分别设置隔离膜13。两个隔离膜13成对设置，而第一极片11设置于两个隔离膜13之间。隔离膜13覆盖第一层叠段112和折弯段111。在生产过程中，通过相应送料设备，分别将两个隔离膜13贴附在第一极片11上。在隔离膜13远离第一极片11的一侧设置第二极片12。第一极片11和第二极片12的极性相反，其中一者为正极片时，另一者为负极片。第二极片12包括多个第二层叠段121。本实施例中，相邻的两个第二层叠段121分别设置于第一极片11的相对两侧。沿厚度方向H，第一层叠段112和第二层叠段121彼此位置相对应设置。本实施例中，相邻两个折弯段111之间设置一个第二层叠段121。但本申请并不限定相邻两个折弯段111之间设置一个第二层叠段121，也可以根据产品要求设置相适配数量的第二层叠段121。在一个示例中，在第一极片11上设置好隔离膜13后，将第二层叠段121附接于隔离膜13上。例如，第二层叠段121和隔离膜13可以通过热压、电泳或粘接方式连接。隔离膜13是介于第一极片11和第二极片12之间的绝缘体。隔离膜13的材料可以为塑料等绝缘材料，以绝缘隔离第一极片11和第二极片12。
在将第一极片11、隔离膜13以及第二极片12按照图9所示的方式组合后，将折弯段111在引导部113的引导下进行折弯，最后形成图5所示的折叠状态。
图10示意性地显示了第一层叠段112和第二层叠段121互相层叠后的一种俯视结构。本实施例中，第一极片11为负极片，而第二极片12为正极片。在折弯段111上的引导部113的引导作用下，第一极片11往复折叠后，第一层叠段112的周向边缘均超出第二层叠段121，从而保证第二层叠段121整体被第一层叠段112覆盖，有效降低因第二层叠段121超出第一层叠段112而导致出现析锂现象的可能性。这里，第二层叠段121整体被第一层叠段112覆盖指的是第二层叠段121在第二方向Y上的正投影完全位于第一层叠段112在第二方向Y上的正投影内，此时第二层叠段121的投影面积小于第一层叠段112的投影面积。在一个示例中，第一层叠段112的第一外边缘116与相对应的第二层叠段121的第三外边缘122之间的间距大于等于0.2毫米并且小于等于5毫米，优选为0.5毫米、1毫米、1.5毫米、2毫米、2.5毫米、3毫米、3.5毫米、4毫米或4.5毫米。由于折弯段111设置引导部113，因此第一极片11在引导部113的引导作用下折弯，以使与折弯段111相连接的两个相邻的第一层叠段112各自的第一外边缘116一致，也即两个相邻的第一层叠段112位于同侧的两个第一外边缘116具有夹角α。这里，两个相邻的第一层叠段112各自第一外边缘116一致包括图10所示出的状态，即沿第二方向Y，相邻两个第一层叠段112的投影彼此重合。两个相邻的第一层叠段112位于同侧的两个第一外边缘116的夹角α为0°，从而俯视状态下，两个相邻的第一层叠段112各自第一外边缘116相互对齐而保持一致。两个相邻的第一层叠段112各自第一外边缘116一致也包括图11所示出的状态。图11示意性地显示了第一层叠段112和第二层叠段121互相层叠后的另一种俯视结构。两个相邻的第一层叠段112在俯视状态下位于同侧的两个第一外边缘116不是完全对齐状态。两个相邻的第一层叠段112位于同侧的两个第一外边缘116存在夹角α。夹角α大于0°并且小于等于30°，以保证第一层叠段112覆盖第二层叠段121。优选地，夹角α的取值为5°、10°、15°、20°或25°。这里，夹角α为允许误差角度。在折弯后的第一层叠段112的第一外边缘116出现偏移而导致未能与另一个第一层叠段112的第一外边缘116重合，但是仍然能够保证第一层叠段112覆盖第二层叠段121时，两个相邻的第一层叠段112位于同侧的两个第一外边缘116存在的夹角α被称为允许误差角度。
本申请实施例的第一极片11，由于在折弯段111设置有引导部113，因此在电极组件10的生产过程中，对第一极片11进行折弯操作时，第一极片11在引导部113的引导作用下，更加容易在折弯段111的引导部113区域折弯，从而可以通过设置引导部113提高折弯段111折弯位置的可控性和准确性，进而提高两个相邻的第一层叠段112的第一外边缘116一致性，降低第一极片11折弯后因折弯位置存在随机性而导致第一层叠段112和第二层叠段121存在其中作为负极的一者无法将作为正极的另一者完全覆盖的可能性，以此降低加工制造的电极组件10出现析锂现象的可能性。另外，活性物质层11c自身具有一定脆性。在折弯段111弯折过程中活性物质层11c会受到外力作用，从而活性物质层11c会存在从导电层11b上脱落或掉粉的情况，影响电极组件10的电化学性能和安全性能。本申请的凹槽113a通过减少相对应的活性物质层11c的方式形成，从而在折弯段111折弯过程中，设置的凹槽113a有利于减小相对应的活性物质层11c所承载的内部应力，从而降低活性物质层11c出现脱落或掉粉的可能性。
另外，本申请实施例的第一极片11利用绝缘基体11a和导电层11b组成的复合结构来替代传统的金属集流体，可以进一步降低第一极片11的弯折难度，提高折弯段111折弯位置的可控性和准确性，进而改善两个相邻的第一层叠段112的第一外边缘116一致性。
绝缘基体11a的厚度为1微米-20微米，导电层11b的厚度为0.1微米-10微米。在电池单体的使用过程中，有异物刺穿第一极片11时，由于导电层11b的厚度较小，所以导电层11b在刺穿的位置产生的毛刺也较小，毛刺难以刺破隔离膜13，这样可以降低短路风险，提高安全性能。
在其它一些实施例中，与图5所示实施例相同的结构在此不在赘述，这里主要描述与图5所示实施例的不同之处。
图12示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件100的剖视示意图。在图12所示的实施例的电极组件100中，与图5所示的实施例的电极组件10相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图5所示实施例的电极组件10的不同之处。本实施例中，引导部113包括一个凹槽113a。凹槽113a从折弯段111的内侧表面朝绝缘基体11a凹陷并延伸。凹槽113a的开口朝向第二层叠段121。凹槽113a沿第一极片11的厚度方向H贯穿内侧的活性物质层11c和导电层11b，并且沿第一极片11的延伸方向W，凹槽113a的尺寸等于折弯段111的尺寸。内侧的活性物质层11c和导电层11b上与折弯段111相对应的部分被全部去除，以使绝缘基体11a上朝向第二层叠段121的表面被暴露。外侧的活性物质层11c和导电层11b上与折弯段111相对应的部分未被去除而是全部保留。由于折弯段111上内侧的活性物质层11c和导电层11b被全部去除，因此进一步降低折弯段111的刚度，使得折弯段111易于在引导部113折弯，并且也有效避免折弯段111折弯后内侧活性物质层11c发生脱落或掉粉的情况。在其它一些实施例中，外侧的活性物质层11c和导电层11b上与折弯段111相对应的部分可以被部分地去除，以在外侧的活性物质层11c上也形成凹槽113a。
图13示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件200的剖视示意图。在图13所示的实施例的电极组件200中，与图5所示的实施例的电极组件10相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图5所示实施例的电极组件10的不同之处。本实施例中，引导部113包括一个凹槽113a，凹槽113a设置于折弯部111的外侧表面。
图14示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件300的剖视示意图。在图14所示的实施例的电极组件300中，与图5所示的实施例的电极组件10相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图5所示实施例的电极组件10的不同之处。本实施例中，每个折弯段111对应设置一个引导部113。一个引导部113包括两个凹槽113a。在第一极片11处于展开状态时，两个凹槽113a沿第一极片11的厚度方向H相对应设置。折弯后的第一极片11中，两个凹槽113a中的一者设置于折弯段111的外侧表面从而背向相邻两个第一层叠段112之间形成的空间，另一者设置于折弯段111的内侧表面从而朝向相邻两个第一层叠段112之间形成的空间。本实施例中，对于每个折弯段111，在厚度方向H上设置两个凹槽113a，此时薄弱区114的厚度更小，从而有利于进一步降低薄弱区114的刚度。这样，由于对应于两个凹槽113a的薄弱区114刚度较小，因此折弯段111在设置凹槽113a的薄弱区114更加容易发生折弯，有利于进一步提高折弯位置的可控性和准确性。这样，相对于未设置凹槽113a的折弯段111，本实施例中的两侧的活性物质层11c在被折弯时自身内部应力会相对变小，进而有利于进一步降低折弯难度以及活性物质层11c因受拉伸或挤压应力而从导电层11b上脱落或掉粉的可能性。在一个示例中，两个凹槽113a的结构相同。
图15示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件400的剖视示意图。在图15所示的实施例的电极组件400中，与图14所示的实施例的电极组件300相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图14所示实施例的电极组件10的不同之处。本实施例中，仅绝缘基体11a设置在各折弯段111上。本实施例中，每个折弯段111对应设置一个引导部113。一个引导部113包括两个凹槽113a。在折弯段111，绝缘基体11a内侧的活性物质层11c和导电层11b被全部去除，以使绝缘基体11a的面向第二层叠段121的表面被暴露，绝缘基体11a外侧的活性物质层11c和导电层11b被全部去除，以使绝缘基体11a的背离第二层叠段121的表面被暴露。由于折弯段111上的活性物质层11c和导电层11b被全部去除，因此进一步降低折弯段111的刚度，使得折弯段111易于在引导部113折弯，并且也有效避免折弯段111折弯后内侧活性物质层11c发生脱落或掉粉的情况。
图16示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件500的剖视示意图。在图16所示的实施例的电极组件500中，与图15所示的实施例的电极组件400相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图14所示实施例的电极组件10的不同之处。在本实施例中，凹槽113a在贯穿活性物质层11c和导电层11b之后，还延伸到部分的绝缘基体11a上。本实施例中，允许凹槽113a的一部分开设至绝缘基体11a，由于绝缘基体11a的一部分被去除而形成凹槽113a的一部分，从而有利于进一步降低折弯段111的刚度，使得折弯段111在引导部113的引导下更加易于折弯。
图17示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件600的剖视示意图，图18示出了图17的第一极片在折弯状态下的结构。在图17所示的实施例的电极组件600中，与图5所示的实施例的电极组件10相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图5所示实施例的电极组件10的不同之处。参照图17和图18，在本实施例中，本实施例中，引导部113包括两个以上的凹槽113a。沿第一方向X，两个以上的凹槽113a间隔设置。本实施例中，在第一极片11处于展开状态下，沿第一极片11的厚度方向H，薄弱区114与凹槽113a相对应设置。薄弱区114的数量和位置与凹槽113a的数量和位置一一对应设置。本实施例中，凹槽113a在垂直于第一方向X的平面投影可以为矩形。但凹槽113a的投影并不限于矩形，也可以是梯形或三角形等。各个凹槽113a从折弯段111的内侧表面朝绝缘基体11a延伸，从而凹槽113a的开口面向第二层叠段121。各个凹槽113a在第一方向X的尺寸之和与折弯段111在第一方向X上的尺寸的比值为0.4至0.8，优选为0.4、0.5、0.6、0.7或0.8。在其它一些实施例中，各个凹槽113a从折弯段111的外侧表面朝绝缘基体11a延伸，从而凹槽113a的开口背离第二层叠段121。在其它一些实施例中，在折弯段111的内侧表面和外侧表面分别设置多个凹槽113a。在一个示例中，在第一极片11处于展开状态下，沿第一极片11的厚度方向H，内侧表面上的凹槽113a和外侧表面上的凹槽113a位置相对应。薄弱区114的位置与内侧表面上的凹槽113a以及外侧表面的凹槽113a的位置一一对应设置。内侧表面上的凹槽113a以及外侧表面的凹槽113a共同对应设置一个薄弱区114。
图19示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件700的剖视示意图，图20示出了图19的第一极片在折弯状态下的结构。在图19所示的实施例的电极组件700中，与图5所示的实施例的电极组件10相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图5所示实施例的电极组件10的不同之处。本实施例中，引导部113包括两个以上的穿孔113b。沿第一方向X，两个以上的穿孔113b间隔设置。在第一极片11处于展开状态下，沿第一极片11的厚度方向H，穿孔113b贯穿两层活性物质层11c、两层导电层11b以及绝缘基体11a。在第一极片11展开状态下，穿孔113b在第一极片11的延伸方向W上的尺寸小于折弯段111在第一极片11的延伸方向W上的尺寸。在一个示例中，穿孔113b的形状可以为矩形、正方形、椭圆形、梯形或者三角形。本实施例中，穿孔113b在第一方向X的尺寸之和与折弯段111在第一方向X上的尺寸的比值为0.4至0.8，优选为0.6或0.7。
在一个实施例中，引导部113包括一个穿孔113b。该穿孔113b在第一方向X上的尺寸与折弯段111在第一方向X上的尺寸的比值为0.4至0.8，优选为0.6或0.7。
本实施例中，弯折后的折弯段111上的穿孔113b与第二层叠段121的中间区域对应设置。但本申请并不对穿孔113b的位置进行限定，穿孔113b的位置也可以与第二层叠段121上沿第二方向Y偏离中间区域的其它区域对应设置。
图21示意性地显示了本申请的另一种实施例的电极组件800的剖视示意图，图22示出了图21的第一极片在折弯状态下的结构。在图21所示的实施例的电极组件800中，与图19所示的实施例的电极组件700相同的结构在此不再赘述，这里主要描述与图19所示实施例的电极组件700的不同之处。
引导部113包括两个以上的凹槽113a和两个以上的穿孔113b。沿第一方向X，相邻两个穿孔113b之间可以设置一个或两个以上的凹槽113a。或者，相邻两个凹槽113a之间可以设置一个或两个以上的穿孔113b。在其它一些实施例中，可以根据需要，引导部113可以包括其它数量的凹槽113a和其它数量的穿孔113b。在一个示例中，引导部113可以包括一个凹槽113a和一个穿孔113b。如图22所示，相邻两个折弯段111中，在一个折弯段111上，各个凹槽113a从折弯段111的外侧表面朝绝缘基体11a延伸，从而凹槽113a的开口背向第二层叠段121；在另一个折弯段111上，各个凹槽113a从折弯段111的内侧表面朝绝缘基体11a延伸，从而凹槽113a的开口朝向第二层叠段121。可以理解地，在其他实施例中，每个折弯段111上的各个凹槽113a从折弯段111的外侧表面朝绝缘基体11a延伸，从而凹槽113a的开口背向第二层叠段121。或者，每个折弯段111上的各个凹槽113a从折弯段111的外侧表面朝绝缘基体11a延伸，从而凹槽113a的开口朝向第二层叠段121。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种电极组件，用于电池，其特征在于，包括：
第一极片，所述第一极片包括绝缘基体、设置于所述绝缘基体表面的导电层以及涂覆于所述导电层表面的活性物质层，其中，所述第一极片弯折为多层结构并包括多个折弯段和层叠设置的多个第一层叠段，各所述折弯段用于连接两个相邻的所述第一层叠段，且所述折弯段具有用于在生产时引导所述折弯段折弯的引导部；
第二极片，所述第二极片与所述第一极片极性相反，且所述第二极片包括多个第二层叠段，在所述第一层叠段的层叠方向上所述多个第二层叠段和所述多个第一层叠段交替设置。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述引导部沿第一方向设置，所述第一方向与所述折弯段的弯折方向垂直。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，每个所述第一层叠段具有相对的两个第一外边缘，在生产时引导所述折弯段折弯后，与所述折弯段相连接的两个相邻所述第一层叠段的所述第一外边缘一致。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电极组件，其特征在于，所述引导部包括：至少一个凹槽，和/或，至少一个穿孔。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，当所述引导部仅包括一个凹槽时，沿垂直于所述折弯段的弯折方向的第一方向，所述凹槽连续设置且贯穿所述折弯段。
6.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，当所述引导部包含多个凹槽和/或多个穿孔时，所述多个凹槽和/或所述多个穿孔间隔设置。
7.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述凹槽设置于所述折弯段靠近所述第二层叠段的表面。
8.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述凹槽贯穿所述导电层并将所述绝缘基体裸露出。
9.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，当所述引导部包括穿孔时，所述穿孔贯穿所述折弯段。
10.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，仅所述绝缘基体设置在各所述折弯段上。
11.一种电池单体，其特征在于，包括根据权利要求1至10任一项所述的电极组件。
12.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求11所述的电池单体。
13.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求12所述的电池，所述电池用于提供电能。
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