CN213878154U - 一种电极片及储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电极片及储能装置，该电极片应用于储能装置的正极片与负极片，包括基层、涂布层及导电层，基层上设有沿其长度方向延伸的导电区与涂布区，导电区沿基层的宽度方向分布于涂布区的一侧边；涂布层形成于基层上对应涂布区的端面上；导电层形成于基层上对应导电区的端面上；本实用新型所示的电极片在用于圆柱电芯的卷绕时，可使得圆柱电芯的两端直接达到一致的紧实度，便于圆柱电芯的两端与集流盘可靠地连接，在此，既可以对圆柱电芯的两端进行揉平处理，也可无需进行揉平处理，大幅度简化了储能装置的加工工艺。

Description

一种电极片及储能装置

技术领域

本实用新型涉及能量存储设备领域，尤其涉及一种电极片及储能装置。

背景技术

储能装置包括锂离子电池、铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、超级电容等，从而作为一种可移动的或临时使用的能量存储设备，广泛应用于电气设备、电动行驶工具、医疗器具、航海、航天等领域。

在现有的储能装置中，使用较为广泛的为圆柱状结构，该储能装置的圆柱电芯通常采用卷绕式制作工艺加工而成。具体而言，储能装置的圆柱电芯是将正极片、隔膜与负极片依次叠放，并按照同一方向逐层卷绕而成，其中，正极片与负极片依次交替排布，并沿正极片与负极片的宽度方向呈错位布置，隔膜位于正极片与负极片之间，正极片上的导电区汇集于圆柱电芯的一端以形成正极集流体，负极片上的导电区汇集于圆柱电芯的另一端以形成负极集流体。

然而，现有的正极片与负极片结构简单、功能单一，在结构设置上均包括设置有涂布层的涂布区与裸露的导电区。当前，在将圆柱电芯卷绕成型后，圆柱电芯的两端通常会呈松散状态，不仅难以达到较好的导流效果，而且也不便于将圆柱电芯的端部直接与极耳可靠地连接。由此，当前在将储能装置的圆柱电芯卷绕成型后，必须对圆柱电芯的两端进行揉平处理，使其两端达到紧实状态，以确保圆柱电芯的端部与极耳连接的可靠性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电极片及储能装置，用以解决采用现有的储能装置中采用正、负极片卷绕成型的圆柱电芯的两端呈松散状，必须进行揉平处理的问题。

本实用新型实施例提供一种电极片，应用于储能装置的正极片与负极片，该电极片包括基层、涂布层及导电层，所述基层上设有沿其长度方向延伸的导电区与涂布区，所述导电区沿所述基层的宽度方向分布于所述涂布区的一侧边；所述涂布层形成于所述基层上对应所述涂布区的端面上；所述导电层形成于所述基层上对应所述导电区的端面上。

根据本实用新型一个实施例的电极片，还包括绝缘涂层，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向形成于所述基层的端面上，并排布于所述导电区与所述涂布区的结合部。

根据本实用新型一个实施例的电极片，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向的一侧边连接所述导电层，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向的另一侧边连接所述涂布层，所述绝缘涂层的厚度大于等于所述涂布层的厚度。

根据本实用新型一个实施例的电极片，所述导电层的厚度小于所述涂布层的厚度；或者，所述导电层的厚度等于所述涂布层的厚度；或者，所述导电层的厚度大于所述涂布层的厚度。

本实用新型实施例还提供一种储能装置，包括圆柱电芯，所述圆柱电芯包括依次叠层排布且卷绕为一体的正极片、隔膜与负极片，所述正极片与所述负极片采用如上所述的电极片。

根据本实用新型一个实施例的储能装置，所述圆柱电芯还包括导电条，所述导电条嵌装于相邻的所述正极片和/或相邻的所述负极片之间，所述导电条的长边沿所述正极片或所述负极片的长度方向排布，所述导电条的宽边对应所述正极片或所述负极片上的导电区。

根据本实用新型一个实施例的储能装置，在所述电极片上所述导电层的厚度大于所述涂布层的厚度的情况下，所述圆柱电芯中所述正极片上导电层的厚度小于或等于相邻的两个所述正极片的基层之间的间距，所述圆柱电芯中所述负极片上导电层的厚度小于或等于相邻的两个所述负极片的基层之间的间距。

根据本实用新型一个实施例的储能装置，还包括集流盘与圆柱壳；所述圆柱电芯的一端形成正极集流体，另一端形成负极集流体；所述圆柱电芯插装于所述圆柱壳内，所述正极集流体和/或所述负极集流体的端面连接所述集流盘的其中一个盘面，所述集流盘的另一个盘面连接所述圆柱壳的端部。

根据本实用新型一个实施例的储能装置，还包括壳盖，所述集流盘连接所述壳盖，所述壳盖连接所述圆柱壳的端部，其中，所述集流盘以面接触的形式连接所述壳盖，或者，所述集流盘通过导电软连接连接所述壳盖，或者，所述集流盘与所述壳盖之间形成用于导电的嵌套结构。

本实用新型实施例提供的一种电极片及储能装置，通过在基层的导电区对应的端面上设置导电层，由于导电层分布于基层的相应端面上的涂布层的一侧，则在采用该结构形式的正极片与负极片卷绕圆柱电芯时，可使得圆柱电芯两端的正极集流体与负极集流体直接达到一致的紧实度，便于圆柱电芯的两端与集流盘可靠地连接，在此，既可以对圆柱电芯的两端进行揉平处理，也可无需进行揉平处理，大幅度简化了储能装置的加工工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种电极片的第一种剖面结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电极片的第二种剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电极片的第三种剖面结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电极片的第四种剖面结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种电极片的第五种剖面结构示意图；

图6是本实用新型实施例所示的圆柱电芯的正极片、隔膜及负极片叠层排布的平面展开结构示意图；

图7是本实用新型实施例所示的圆柱电芯的正极片与负极片在采用图3所示的电极片的情况下，正极片、隔膜及负极片叠层排布截面结构示意图；

图8是本实用新型实施例所示的圆柱电芯的正极片与负极片在采用图4所示的电极片的情况下，正极片、隔膜及负极片叠层排布截面结构示意图；

图9是本实用新型实施例所示的圆柱电芯的正极片与负极片在采用图5所示的电极片的情况下，正极片、隔膜及负极片叠层排布截面结构示意图；

图10是本实用新型实施例所示的储能装置的第一种结构示意图；

图11是本实用新型实施例所示的储能装置的第二种结构示意图；

图12是本实用新型实施例所示的储能装置的第三种结构示意图；

图13是本实用新型实施例所示的储能装置的第四种结构示意图；

图14是本实用新型实施例所示的储能装置的第五种结构示意图；

图15是本实用新型实施例所示的储能装置的第六种结构示意图；

图16是本实用新型实施例所示的储能装置的第七种结构示意图。

图中，1、电极片；101、基层；102、涂布层；103、导电层；104、绝缘涂层；110、导电区；111、涂布区；11、正极片；12、负极片；13、隔膜；2、导电条；3、圆柱电芯；4、集流盘；5、圆柱壳；6、壳盖；61、端盖；62、极柱；63、绝缘垫。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图5所示，本实施例提供一种电极片，该电极片1包括基层101、涂布层102及导电层103，基层101上设有沿其长度方向延伸的导电区110与涂布区111，导电区110沿基层101的宽度方向分布于涂布区111的一侧边；涂布层102形成于基层101上对应涂布区111的端面上；导电层103形成于基层101上对应导电区110的端面上。

具体的，本实施例通过在基层101的导电区110对应的端面上设置导电层103，由于导电层103分布于基层101的相应端面上的涂布层102的一侧，则在采用该结构形式的正极片与负极片卷绕圆柱电芯时，可使得圆柱电芯两端的正极集流体与负极集流体直接达到一致的紧实度，便于圆柱电芯的两端与集流盘可靠地连接，在此，既可以对圆柱电芯的两端进行揉平处理，也可无需进行揉平处理，大幅度简化了储能装置的加工工艺，其中，本实施例所示的储能装置包括但不限于锂离子电池、铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、超级电容等。本实施例所示的对圆柱电芯两端的揉平方式包括超声波揉平、机械揉平及以挤压的方式进行揉平。

本实施例所示的电极片1包括储能装置相应圆柱电芯的正极片11与负极片12，其中，正极片11相应基层101的材质为铜箔，负极片12相应基层101的材质为铝箔。由于在不考虑具体材质的情况下，储能装置的正极片11与负极片12的结构相同，从而上述实施例所示的电极片1可应用于储能装置的正极片11与负极片12。

与此同时，本实施例所示的基层101、涂布层102、导电层103及下述实施例所示的绝缘涂层104均形成于基层101的上、下两个端面，且在基层101的上、下两个端面上的垂直投影相重合。

由于储能装置的圆柱电芯是将正极片11、隔膜13与负极片12依次叠放，并按照同一方向逐层卷绕而成。如图4所示，圆柱电芯的正极片11与负极片12依次交替排布，并沿正极片11与负极片12的宽度方向呈错位布置，隔膜13位于正极片11与负极片12之间，并对应遮覆于正极片11上的涂布区与负极片12上的涂布区，其中，正极片11上的导电区汇集于圆柱电芯的一端以形成正极集流体，负极片12上的导电区汇集于圆柱电芯的另一端以形成负极集流体。

如图1至图5所示，本实施例所示的电极片1还包括绝缘涂层104，绝缘涂层104沿基层101的长度方向形成于基层101的端面上，并排布于导电区110与涂布区111的结合部。

具体的，本实施例在图1与图2所示的电极片1上的导电区110均没有设置导电层103，但是，图1与图2所示的电极片1上绝缘涂层104的厚度大于等于与其相应的涂布层102的厚度，并且，图2所示的电极片1上绝缘涂层104的厚度大于图1所示的电极片1上绝缘涂层104的厚度。

在图3至图5中，本实施例所示的绝缘涂层104沿基层101的长度方向的一侧边连接导电层103，绝缘涂层104沿基层101的长度方向的另一侧边连接涂布层102。本实施例可设置绝缘涂层104的厚度等于或大于涂布层102的厚度。其中，在图4中，具体示意了绝缘涂层104的厚度等于涂布层102的厚度，在图5中，具体示意了绝缘涂层104的厚度大于涂布层102的厚度。

由于涂布区111在设有涂布层102的情况下，电极片1对应涂布区111的厚度将远远大于导电区110相应区域的厚度，本实施例通过设置绝缘涂层104，可对导电区110与涂布区111的结合部形成有效的保护。

如图1至图5所示，为了确保圆柱电芯在卷绕成型后，圆柱电芯两端的正极集流体与负极集流体均达到较好的紧实度，本实施例所示的导电层103的厚度大于或等于涂布层102的厚度，当然，也可设置导电层103的厚度小于涂布层102的厚度。

传统的电极片的导电区的宽度通常为8-12mm，由于该电极片的导电区为裸露的基材，在圆柱电芯绕制完成后，圆柱电芯的端部呈蓬松状，为了确保圆柱电芯两端的导流效果，必须对圆柱电芯的两端进行揉平处理。然而，本实施例正是通过在电极片1的导电区110设置导电层103，并对导电层103的厚度进行设计，才使得绕制成型的圆柱电芯的两端直接达到较好的紧实度，从而本实施例可设置导电区110沿基层101的宽度方向分布的宽度为3-5mm。

优选地，本实施例提出了一种基于如上所示的电极片的储能装置，该储能装置的圆柱电芯中正极片11、隔膜13及负极片12的排布形式如图6所示。

如图7所示，在导电层103的厚度小于或等于涂布层102的厚度的情况下，为了确保绕制成型的圆柱电芯的两端直接达到较好的紧实度，本实施例所示的圆柱电芯还设置有导电条2，导电条2嵌装于相邻的正极片11和/或相邻的负极片12之间，导电条2的长边沿正极片11或负极片12的长度方向排布，导电条2的宽边对应正极片11或负极片12上的导电区110。

如图8所示，在圆柱电芯的端部没有设置导电条2的情况下，至少应确保导电层103的厚度大于等于涂布层102的厚度。考虑到正极片11与隔膜13之间，隔膜13与负极片12之间均存在一定的间隙，在此，还应确保正极片11上的导电层103的厚度小于或等于圆柱电芯中相邻两个正极片11的基层101之间距离D1的一半，并确保负极片12上的导电层103的厚度小于或等于圆柱电芯中相邻两个负极片12的基层101之间距离D2的一半。通过对导电层103的厚度进行如此设置，可使得绕制成型的圆柱电芯的两端直接达到较好的紧实度，

如图9所示，在圆柱电芯的端部没有设置导电条2的情况下，本实施例所示的圆柱电芯还可选用如图5所示的电极片，通过设置绝缘涂层104的厚度大于涂布层102的厚度，可在圆柱电芯卷绕的过程中，由绝缘涂层104的端面对隔膜13形成抵接，并由绝缘涂层104的侧面对与其相应的导电层的侧边形成抵接，以使得圆柱电芯在卷绕成型后，两端达到一致的紧实度。

如图10所示，本实施例提出了第一种结构形式的储能装置，该储能装置还包括集流盘4与圆柱壳5；正极片上的导电区汇集于圆柱电芯3的一端，以形成正极集流体，负极片上的导电区汇集于所述圆柱电芯3的另一端，以形成负极集流体；圆柱电芯3插装于圆柱壳5内，正极集流体与负极集流体的端面一一对应地连接集流盘4的其中一个盘面，集流盘4的另一个盘面连接圆柱壳5的端部。

在此应指出的是，本实施例所示的圆柱电芯3的侧壁上形成有绝缘保护层，绝缘保护层远离圆柱电芯3的壁面与圆柱壳5的内侧壁相接触；本实施例所示的集流盘4可以焊接的方式对应与圆柱电芯3两端的正极集流体、负极集流体相连接，其中，与正极集流体相连接的集流盘4可通过绝缘套与圆柱壳5相绝缘连接，与负极集流体相连接的集流盘4既可与圆柱壳5绝缘连接，又可与圆柱壳5直接接触连接，并且可采用工装以滚压翻边的方式将圆柱电芯3的沿边压覆于集流盘4的另一个盘面，从而实现对集流盘4的固定。

如图11所示，基于对如图10所示的储能装置的改进，本实施例提出了第二种结构形式的储能装置，该储能装置可以为单极柱结构形式，该储能装置的正极端还设置有壳盖6，壳盖6包括端盖61、极柱62及绝缘垫63，极柱62位于端盖61的中部，且极柱62与端盖61之间通过绝缘垫63连接，其中，极柱62的侧面形成有与端盖61中部的装配孔适配的限位槽，绝缘垫63嵌入至限位槽中。在将壳盖6组装为一体后，可通过工装夹持着壳盖6上的极柱62，将极柱62靠近圆柱电芯3的一端并抵触着集流盘4的另一个盘面，待集流盘4的盘面与圆柱电芯3的端部相接触后，只需通过封口机将端盖61的边沿与圆柱壳5相应端的的端部进行封口即可。

如图12所示，基于对如图11所示的储能装置的改进，本实施例提出了第三种结构形式的储能装置，该储能装置还可以为双极柱结构形式，在储能装置的两端对应安装壳盖6。

如图13所示，基于对如图10所示的储能装置的改进，本实施例提出了第四种结构形式的储能装置，该储能装置的圆柱电芯3的两端均可通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4连接导电软连接的一端，导电软连接的另一端连接壳盖6，壳盖6与圆柱壳5的端口相连接。

如图14所示，基于对如图10所示的储能装置的改进，本实施例提出了第五种结构形式的储能装置，该储能装置的圆柱电芯3的正极端通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4连接导电软连接的一端，导电软连接的另一端连接壳盖6，壳盖6与圆柱壳5的端口相连接，圆柱电芯3的负极端直接与圆柱壳5相连接，其中，圆柱壳5呈一端敞口结构，且圆柱壳5的敞口端朝向圆柱电芯3的正极端。

如图15所示，基于对如图10所示的储能装置的改进，本实施例提出了第六种结构形式的储能装置，在储能装置的正极端，圆柱电芯3的正极端可通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4的中部形成有第一结构，与集流盘4对应的壳盖6上设有第二结构，第一结构与第二结构组成用于导电的嵌套结构；在储能装置的负极端，该圆柱电芯3的负极端可通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4的端面直接与壳盖6电连接，且壳盖6与圆柱壳5相应的端口相连接。

如图16所示，基于对如图10所示的储能装置的改进，本实施例提出了第七种结构形式的储能装置，在储能装置的圆柱电芯3的两端，均将集流盘4的一端连接圆柱电芯3的沿边，集流盘4其中一侧的端面可翻折地压覆于圆柱电芯3的端部，在壳盖6上设有压覆台面，壳盖6在安装于圆柱壳5相应的端口上时，壳盖6上的压覆台面直接压覆于集流盘4另一侧的端面，从而实现集流盘4与壳盖6之间的导电连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电极片，应用于储能装置的正极片与负极片，其特征在于，包括：基层，所述基层上设有沿其长度方向延伸的导电区与涂布区，所述导电区沿所述基层的宽度方向分布于所述涂布区的一侧边；

涂布层，所述涂布层形成于所述基层上对应所述涂布区的端面上；

导电层，所述导电层形成于所述基层上对应所述导电区的端面上。

2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，还包括绝缘涂层，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向形成于所述基层的端面上，并排布于所述导电区与所述涂布区的结合部。

3.根据权利要求2所述的电极片，其特征在于，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向的一侧边连接所述导电层，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向的另一侧边连接所述涂布层，所述绝缘涂层的厚度大于等于所述涂布层的厚度。

4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述导电层的厚度小于所述涂布层的厚度；或者，所述导电层的厚度等于所述涂布层的厚度；或者，所述导电层的厚度大于所述涂布层的厚度。

5.一种储能装置，包括圆柱电芯，所述圆柱电芯包括依次叠层排布且卷绕为一体的正极片、隔膜与负极片，其特征在于，所述正极片与所述负极片采用如权利要求1至4任一所述的电极片。

6.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于，所述圆柱电芯还包括导电条，所述导电条嵌装于相邻的所述正极片和/或相邻的所述负极片之间，所述导电条的长边沿所述正极片或所述负极片的长度方向排布，所述导电条的宽边对应所述正极片或所述负极片上的导电区。

7.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于，在所述电极片上所述导电层的厚度大于所述涂布层的厚度的情况下，所述圆柱电芯中所述正极片上导电层的厚度小于或等于相邻的两个所述正极片的基层之间的间距，所述圆柱电芯中所述负极片上导电层的厚度小于或等于相邻的两个所述负极片的基层之间的间距。

8.根据权利要求5至7任一所述的储能装置，其特征在于，还包括集流盘与圆柱壳；所述圆柱电芯的一端形成正极集流体，另一端形成负极集流体；所述圆柱电芯插装于所述圆柱壳内，所述正极集流体和/或所述负极集流体的端面连接所述集流盘的其中一个盘面，所述集流盘的另一个盘面连接所述圆柱壳的端部。

9.根据权利要求8所述的储能装置，其特征在于，还包括壳盖，所述集流盘连接所述壳盖，所述壳盖连接所述圆柱壳的端部，其中，所述集流盘以面接触的形式连接所述壳盖，或者，所述集流盘通过导电软连接连接所述壳盖，或者，所述集流盘与所述壳盖之间形成用于导电的嵌套结构。

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