CN214254489U - 电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents
电极组件、电池单体、电池及用电装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例提供一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。电极组件包括:第一极片,包括多个折弯段和多个层叠设置的第一层叠段,每个折弯段用于连接两个相邻的第一层叠段,折弯段具有引导部,引导部用于在生产时引导折弯段折弯;多个第二极片,第二极片与第一极片极性相反且包括第二层叠段,每个第二极片的第二层叠段设置于相邻两个第一层叠段之间;隔离膜,用于将第一极片和第二极片隔开,隔离膜包括多个隔离段,每个隔离段设置于相邻的第一层叠段和第二层叠段之间。引导部能够引导第一极片在预定区域折弯,降低第一极片和第二极片偏离预定位置的风险,减少析锂。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,并且更具体地,涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。
背景技术
可再充电电池,可以称为二次电池,是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。可再充电电池广泛用于电子设备,例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。
在电池技术的发展中,除了提高电池的性能外,安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证,那该电池就无法使用。因此,如何增强电池的安全性,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请提供了一种电极组件、电池单体、电池及用电装置,能够降低析锂风险,增强电池的安全性。
第一方面,本申请实施例提供了一种电极组件,其包括:第一极片,包括多个折弯段和多个层叠设置的第一层叠段,每个折弯段用于连接两个相邻的第一层叠段,折弯段具有引导部,引导部用于在生产时引导折弯段折弯;多个第二极片,第二极片与第一极片极性相反且包括第二层叠段,每个第二极片的第二层叠段设置于相邻两个第一层叠段之间;隔离膜,用于将第一极片和第二极片隔开,隔离膜包括多个隔离段,每个隔离段设置于相邻的第一层叠段和第二层叠段之间。其中,在多个第一层叠段的层叠方向上,第一层叠段的厚度为Da,第二层叠段的厚度为Dc,隔离段的厚度为Ds,Ds的值小于Dc的值;引导部在折弯段的弯折方向的尺寸为w,w、Da、Dc及Ds满足关系式:Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da)。
在本申请实施例中,当引导部的尺寸w满足关系式Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da)时,引导部能够引导第一极片在预定区域折弯,提高折弯位置的可控性和准确性,降低第一极片和第二极片偏离预定位置的风险,减少析锂;同时,引导部还能够减小折弯段上的第一活性物质层的应力集中,为第二层叠段和隔离膜提供足够空间,减小折弯段对第二层叠段和隔离膜施加的挤压力,减少掉粉。
在一些实施例中,引导部沿第一方向设置,第一方向与折弯段的弯折方向垂直。
在一些实施例中,引导部包括至少一个开孔。开孔能够减小折弯段的强度,使折弯段更易折弯。通过设置开孔,去除折弯段的至少部分的第一活性物质层,以减小折弯段上的第一活性物质层的应力集中,为第二层叠段和隔离膜提供空间,减小折弯段对第二层叠段和隔离膜施加的挤压力,减少掉粉。
在一些实施例中,开孔贯通折弯段。开孔可以通过冲切第一极片形成,成型工艺简单。贯通的开孔还可以减小电极组件的重量,提高电极组件的能量密度。电解液还可以穿过开孔并浸润第二极片,从而提高电极组件的浸润性。
在一些实施例中,折弯段包括多个子折弯段,子折弯段和开孔沿第一方向交替设置。通过增加子折弯段数量,可以减小子折弯段沿第一方向的尺寸,使各子折弯段更容易折弯,有助于引导第一极片的折叠。
在一些实施例中,开孔沿第一方向的尺寸为L1,子折弯段沿第一方向的尺寸为L2,2≤L1/L2≤40。这样能够在避免子折弯段断裂的前提下,提高子折弯段的折弯效果。
在一些实施例中,引导部包括多个开孔,多个开孔沿第一方向间隔设置。增加开孔的数量,可以对应地增加子折弯段数量,减小子折弯段沿第一方向的尺寸,使各子折弯段更容易折弯,有助于引导第一极片的折叠。
在一些实施例中,引导部沿第一方向的尺寸为L3,折弯段沿第一方向的尺寸为L4,0.5≤L3/L4≤0.99。这样能够在降低折弯段断裂风险的前提下,提高折弯段的折弯效果和引导部的引导效果。
在一些实施例中,多个折弯段包括第一折弯段和第二折弯段,第一折弯段和第二折弯段分别连接于第一层叠段沿第二方向的两端,第一折弯段上的引导部和第二折弯段上的引导部沿第二方向的间距L5为80mm-200mm,第二方向垂直于第一方向和层叠方向。将L5的值设置为80mm-200mm,可以改善电极组件的成型效果。
在一些实施例中,第一极片为负极极片,第二极片为正极极片。折弯段的第一活性物质层可以为锂离子提供嵌锂空间,降低析锂风险。
在一些实施例中,第一极片包括第一集流体和设置于第一集流体表面的第一活性物质层,第二极片包括第二集流体和设置于第二集流体表面的第二活性物质层。在层叠方向上,第一层叠段的第一活性物质层完全覆盖第二层叠段的第二活性物质层。第一层叠段的第一活性物质层能够为第二活性物质层脱嵌出的锂离子提供嵌锂空间,减少析锂。
在一些实施例中,在垂直于层叠方向的方向上,第一层叠段的第一活性物质层至少超出第二层叠段的第二活性物质层0.1mm。第一层叠段的第一活性物质层能够为第二活性物质层脱嵌出的锂离子提供足够的嵌锂空间,降低析锂的风险。
第二方面,本申请实施例提供了一种电池单体,包括:壳体,具有容纳腔和开口;至少一个第一方面的电极组件,容纳于容纳腔中;盖板,用于封闭壳体的开口。
第三方面,本申请实施例提供了一种电池,包括:箱体;至少一个第二方面的电池单体,电池单体收容于箱体内。
第四方面,本申请实施例提供了一种用电装置,用电装置被配置为接收从第三方面的电池提供的电力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本申请一个实施例的车辆的结构示意图;
图2为本申请一个实施例的电池的结构示意图;
图3为本申请一个实施例的电池模块的结构示意图;
图4为本申请一个实施例的电池单体的结构示意图;
图5为本申请一个实施例的电极组件的前视示意图;
图6为图5所示的电极组件沿线A-A作出的剖视示意图;
图7为图5所示的电极组件沿线B-B作出的剖视示意图;
图8为图6所示的电极组件在方框C处的放大示意图;
图9为本申请一个实施例的电极组件的第一极片在折叠状态下的结构示意图;
图10为本申请一个实施例的电极组件的第一极片在展开状态下的结构示意图;
图11为本申请另一个实施例的电极组件的第一极片在展开状态下的结构示意图;
图12至图16为本申请的一个实施例的电极组件在成型过程中的示意图;
图17为本申请一个实施例的电极组件的一局部剖视示意图;
图18为本申请一个实施例的电极组件的一局部剖视示意图;
图19为本申请一个实施例的一种电极组件的制造方法的示意性流程图;
图20为本申请一个实施例的一种电池单体的制造系统的示意性框图。
在附图中,附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出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。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
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,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”、“附接”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,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
本申请中术语“平行”不仅包括绝对平行的情况,也包括了工程上常规认知的大致平行的情况;同时,“垂直”也不仅包括绝对垂直的情况,还包括工程上常规认知的大致垂直的情况。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体,未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体,未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜具有大量贯通的微孔,能够保证电解质离子自由通过,对锂离子有很好的穿透性。隔离膜的材质可以为PP或PE等。电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
锂离子电池在充电时,锂离子从正极极片脱嵌并嵌入负极极片,但是可能会发生一些异常情况,例如,负极嵌锂空间不足、锂离子嵌入负极阻力太大或锂离子过快的从正极脱嵌,脱嵌的锂离子无法等量的嵌入负极极片的负极活性物质层,无法嵌入负极极片的锂离子只能在负极表面得电子,从而形成银白色的金属锂单质,这就是析锂现象。析锂不仅使锂离子电池性能下降,循环寿命大幅缩短,还限制了锂离子电池的快充容量。除此之外,锂离子电池发生析锂时,析出来的锂金属非常活泼,在较低的温度下便可以与电解液发生反应,造成电池自产热起始温度(Tonset)降低和自产热速率增大,严重危害电池的安全。再者,析锂严重时,脱嵌的锂离子可以在负极极片表面形成锂结晶,而锂结晶容易刺破隔离膜,造成相邻的正极极片和负极极片具有短路的风险。
发明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极片和负极极片中的至少一者偏离预定位置,因此影响了电极组件的电化学性能。发明人进一步发现成型的电极组件中的正极极片和负极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,从而影响了二次电池存在电化学性能。由此推测原因可能是负极活性物质层无法完全覆盖正极活性物质层,导致脱嵌的锂离子无法等量的嵌入负极极片的负极活性物质层。
鉴于此,本申请欲提供了一种电极组件,其能够使正极极片和负极极片处于预定位置,降低析锂风险,保证电极组件具有良好的电化学性能,提高电池的安全性。
本申请实施例描述的技术方案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、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等,例如,航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
应理解,本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的设备,还可以适用于所有使用电池的设备,但为描述简洁,下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如,如图1所示,为本申请一个实施例的一种车辆1的结构示意图,车辆1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。车辆1的内部可以设置电池10、控制器20以及马达30,控制器20用来控制电池10为马达30的供电。例如,在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电,例如,电池10可以作为车辆1的操作电源,用于车辆1的电路系统,例如,用于车辆1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10不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求,电池10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。电池10也可以称为电池包。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10。也就是说,多个电池单体可以直接组成电池10,也可以先组成电池模块,电池模块再组成电池10。
例如,如图2所示,为本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图,电池10可以包括多个电池单体40。电池10还可以包括箱体(或称罩体),箱体内部为中空结构,多个电池单体40容纳于箱体内。如图2所示,箱体可以包括两部分,这里分别称为第一部分111和第二部分112,第一部分111和第二部分112扣合在一起。第一部分111和第二部分112的形状可以根据多个电池单体40组合的形状而定,第一部分111和第二部分112可以均具有一个开口。例如,第一部分111和第二部分112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111的开口和第二部分112的开口相对设置,并且第一部分111和第二部分112相互扣合形成具有封闭腔室的箱体。多个电池单体40相互并联或串联或混联组合后置于第一部分111和第二部分112扣合后形成的箱体内。
可选地,电池10还可以包括其他结构,在此不再一一赘述。例如,该电池10还可以包括汇流部件,汇流部件用于实现多个电池单体40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40的电极端子实现电池单体40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40的电极端子。多个电池单体40的电能可进一步通过导电机构穿过箱体而引出。可选地,导电机构也可属于汇流部件。
根据不同的电力需求,电池单体40的数量可以设置为任意数值。多个电池单体40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。由于每个电池10中包括的电池单体40的数量可能较多,为了便于安装,可以将电池单体40分组设置,每组电池单体40组成电池模块。电池模块中包括的电池单体40的数量不限,可以根据需求设置。例如,图3为电池模块的一个示例。电池10可以包括多个电池模块,这些电池模块可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
如图4所示,为本申请一个实施例的一种电池单体40的结构示意图。申请实施例的电池单体40包括电极组件50、壳体60和端盖组件70,壳体60具有容纳腔和开口,电极组件50容纳于容纳腔中。壳体60根据一个或多个电极组件50组合后的形状而定例如,壳体60可以为中空的长方体或正方体或圆柱体,且壳体60的其中一个面具有开口以便一个或多个电极组件50可以放置于壳体60内。例如,当壳体60为中空的长方体或正方体时,壳体60的其中一个平面为开口面,即该平面不具有壁体而使得壳体60内外相通。端盖组件70包括盖板71,盖板71覆盖开口并且与壳体60连接,进而封闭壳体60的开口,使电极组件50放置在封闭的腔体内。壳体60内填充有电解质,例如电解液。
该端盖组件70还可以包括两个电极端子72,两个电极端子72可以设置在盖板71上。盖板71通常是平板形状,两个电极端子72固定在盖板71的平板面上,两个电极端子72分别为正电极端子和负电极端子。每个电极端子72各对应设置一个连接构件73,或者也可以称为集流构件,其用于将电极组件50和电极端子72实现电连接。
每个电极组件50具有第一极耳513和第二极耳523。第一极耳513和第二极耳523的极性相反。例如,当第一极耳513为正极极耳时,第二极耳523为负极极耳。一个或多个电极组件50的第一极耳513通过一个连接构件73与一个电极端子72连接,一个或多个电极组件50的第二极耳523通过另一个连接构件73与另一个电极端子72连接。例如,正电极端子通过一个连接构件73与正极极耳连接,负电极端子通过另一个连接构件73与负极极耳连接。
在该电池单体40中,根据实际使用需求,电极组件50可设置为单个或多个。
如图5所示,为本申请一个实施例的电极组件50的前视示意图;图6为图5所示的电极组件50沿线A-A作出的剖视示意图;图7为图5所示的电极组件50沿线B-B作出的剖视示意图;图8为图6所示的电极组件50在方框C处的放大示意图。
如图5至图8所示,本申请实施例的电极组件50包括第一极片51、第二极片52和隔离膜53,隔离膜53用于将第一极片51和第二极片52隔开。第二极片52与第一极片51极性相反,例如,当第一极片51为负极极片时,第二极片52为正极极片,当第一极片51为正极极片时,第二极片52为负极极片。
第一极片51包括第一集流体51a和设置于第一集流体51a表面的第一活性物质层51b。第一集流体51a包括第一涂覆区和第一凸出区,第一涂覆区涂覆有第一活性物质层51b,第一凸出区凸出于第一涂覆区,且第一凸出区至少部分未涂覆第一活性物质层51b。第一凸出区的未涂覆第一活性物质层51b的部分用于连接到连接构件73,即第一凸出区作为第一极耳513。
第二极片52包括第二集流体52a和设置于第二集流体52a表面的第二活性物质层52b。第二集流体52a包括第二涂覆区和第二凸出区,第二涂覆区涂覆有第二活性物质层52b,第二凸出区凸出于第二涂覆区,且第二凸出区至少部分未涂覆第二活性物质层52b。第二凸出区的未涂覆第二活性物质层52b的部分用于连接到连接构件73,即第二凸出区作为第二极耳523。
第一极耳513和第二极耳523通常通过裁切工艺形成。在一些实施例中,第二极片52还包括保护涂层52c,保护涂层52c涂覆于第二集流体52a的表面且连接第二活性物质层52b,保护涂层52c位于第二活性物质层52b的靠近第二凸出区的一侧。保护涂层52c的一部分涂覆于第二涂覆区,保护涂层52c的另一部分涂覆于第二凸出区。第二凸出区的未被保护涂层52c覆盖的区域用于连接到连接构件73。保护涂层52c能够在第二极耳523的裁切工艺中减小裁切处的毛刺。
第一极片51包括多个折弯段511和多个层叠设置的第一层叠段512,每个折弯段511用于连接两个相邻的第一层叠段512。在本实施例中,第一极片51整体为连续延伸结构,且大体呈Z字形往复折弯。多个第一层叠段512沿层叠方向Z依次层叠。
在电极组件50中,折弯段511至少部分处于折弯状态。在一些示例中,折弯段511整体处于折弯状态,且折弯段511大体呈弧形,例如可以是圆弧形。在另一些示例中,折弯段511仅部分处于折弯状态;具体地,折弯段511具有弧形区5111和平直区5112,弧形区5111整体折弯为弧形,例如可以是圆弧形,平直区5112呈平板状并连接弧形区5111和第一层叠段512。
在一些实施例中,第一层叠段512整体为平板状且垂直于层叠方向Z。在另一些实施例中,第一层叠段512的连接于折弯段511的端部也可以处于折弯状态。
第二极片52设置于为多个。每个第二极片52包括第二层叠段522,每个第二极片52的第二层叠段522设置于相邻两个第一层叠段512之间。多个第二极片52彼此分离。第二层叠段522大体为平板状且垂直于层叠方向Z,层叠方向Z平行于第一层叠段512的厚度方向和第二层叠段522的厚度方向。
隔离膜53包括多个隔离段531,每个隔离段531设置于相邻的第一层叠段512和第二层叠段522之间。隔离段531能够将相邻的第一层叠段512和第二层叠段522绝缘隔开,以降低短路风险。隔离段531平行于第一层叠段512和第二层叠段522,隔离段531的厚度方向平行于层叠方向Z。在一些实施例中,隔离膜53还包括设置于各折弯段511的内外两侧的连接段532,且连接段532用于连接两个隔离段531。连接段532能够将折弯段511和第二层叠段522绝缘隔开,降低短路风险。可选地,隔离膜53为两个,各隔离膜53呈Z字形往复折弯以形成隔离段531和连接段532。
第一极耳513从第一层叠段512的边缘延伸,第二极耳523从第二层叠段522的边缘延伸。在一些示例中,第一极耳513的数量和第一层叠段512的数量相同,且第一极耳513和第一层叠段512一一对应设置。第二极耳523的数量和第二层叠段522的数量相同,且第二极耳523和第二层叠段522一一对应设置。
通过对电极组件的成型过程进行分析,发明人对析锂现象进一步研究发现,第一极片整体为连续结构,在折弯过程中很难能沿预定区域进行折弯,导致第一极片和第二极片在堆叠形成电极组件后,存在负极活性物质层无法完全覆盖正极活性物质层的情况,容易导致电极组件存在析锂现象,从而影响二次电池的电化学性能和安全性能。另外,第一极片折弯时,折弯段上的第一活性物质层会产生应力集中,导致活性物质脱落,称之为掉粉现象。折弯段和第二层叠段之间的空间有限,因此可能会存在折弯段挤压第二层叠段边缘的情况,这种情况也会造成第二层叠段上的第二活性物质层脱落;同时,折弯段还可能挤压隔离膜,导致折弯段和第二层叠段之间的隔离膜褶皱。
基于发明人发现的上述问题,发明人对第一极片的结构进行改进。
具体地,在一些实施例中,折弯段511具有引导部514,引导部514用于在生产时引导折弯段511折弯。在电极组件50的生产过程中,对第一极片51施加外力以折弯第一极片51时,引导部514能够引导第一极片51在预定区域进行折弯以形成折弯段511,从而有利于提高折弯位置的可控性和准确性,进而降低第一极片51和第二极片52偏离预定位置的风险,降低第一层叠段512和第二层叠段522中的负极活性物质层无法完全覆盖正极活性物质层的可能性,减少析锂,改善电极组件50的电化学性能。
在一些实施例中,引导部514的数量可以与折弯段511的数量相同,且引导部514和折弯段511一一对应设置。当然,在另一些实施例中,所有折弯段511中部分数量的折弯段511设置有引导部514,而其它的折弯段511可以不设置引导部514。
引导部514可以为事物留下的痕迹。可选地,引导部514可以是指通过材料去除部件在第一极片51上去除部分的第一活性物质层51b形成的结构,或者,引导部514可以是指通过材料去除部件在第一极片51上去除部分的第一活性物质层51b和部分第一集流体51a后形成的结构。通过开设引导部514,可以减小折弯段511的强度,以使折弯段511更容易折弯。第一活性物质层51b自身具有一定的脆性,在折弯的过程中存在因应力集中而出现掉粉的可能性。通过在折弯段511上开设引导部514,可以去除折弯段511上的部分第一活性物质层51b,减小折弯段511上的第一活性物质层51b的应力集中;同时,通过在折弯段511上开设引导部514,还可以给第二层叠段522和隔离膜53提供空间,减小折弯段511对第二层叠段522和隔离膜53施加的挤压力,减少掉粉。
折弯段511在相邻的两个第一层叠段512之间延伸。折弯段511平行于第一方向X,第一方向X垂直于层叠方向Z。具体地,折弯段511沿着图示的弯折方向S延伸,该弯折方向S可以理解为平行于折弯段511的表面的方向。弯折方向S垂直于第一方向X。
引导部514有利于提高折弯位置的可控性和准确性,进而降低第一极片51和第二极片52偏离预定位置的风险。发明人进一步发现,引导部514沿弯折方向S的尺寸对第一极片51的折弯位置有直接的影响。
具体地,如果引导部514沿弯折方向S尺寸过小,那么在第一极片51折弯堆叠的过程中,引导部514的引导作用有限,这样会增大第一极片51未在预定区域折弯的可能性,造成第一层叠段512偏离预定位置的风险。另外,引导部514减小折弯段511的第一活性物质层51b的应力集中的作用不明显,折弯段511仍然存在掉粉风险。引导部514为第二层叠段522和隔离膜53提供的空间偏小,折弯段511对第二层叠段522和隔离膜53施加的挤压力偏大,第二层叠段522仍然存在掉粉风险。
如果引导部514沿弯折方向S尺寸过大,那么第一极片51的容易折弯的区域过大,这样也会增大第一极片51未在预定区域折弯的概率,造成第一层叠段512偏离预定位置的风险,导致电极组件50变形严重。同时,如果引导部514沿弯折方向S尺寸过大,那么引导部514可能会延伸到第二极片52沿层叠方向Z的一侧,此时,引导部514无法为第一极片51脱嵌出的锂离子提供嵌锂空间,引发析锂的风险。
鉴于此,发明人对第一极片51的结构进行进一步地改进。具体地,在层叠方向Z上,第一层叠段512的厚度为Da,第二层叠段522的厚度为Dc,隔离段531的厚度为Ds;引导部514在弯折方向S的尺寸为w。其中,w、Da、Dc及Ds满足关系式:Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da)。可选地,Da的值为0.11mm-0.25mm,Dc的值为0.16mm-0.3mm,Ds的值为0.009mm-0.02mm。
发明人通过研究和试验,发现当引导部514的尺寸w满足上述关系式时,引导部514能够引导第一极片51在预定区域折弯,提高折弯位置的可控性和准确性,降低第一极片51和第二极片52偏离预定位置的风险,减少析锂;同时,引导部514还能够减小折弯段511上的第一活性物质层51b的应力集中,为第二层叠段522和隔离膜53提供足够空间,减小折弯段511对第二层叠段522和隔离膜53施加的挤压力,减少掉粉。
在弯折方向S上,折弯段511的尺寸与引导部514的尺寸w相关联。具体地,在一些示例中,在弯折方向S上,引导部514的尺寸w等于折弯段511的尺寸。也就是说,可以根据引导部514在弯折方向S上的边缘来界定折弯段511和第一层叠段512。
在一些实施例中,第一极片51为负极极片,第二极片52为正极极片。折弯段511的第一活性物质层51b可以为锂离子提供嵌锂空间,降低析锂风险。
在一些实施例中,在层叠方向Z上,第一层叠段512的第一活性物质层51b完全覆盖第二层叠段522的第二活性物质层52b。在此处,“完全覆盖”指的是在垂直于层叠方向Z的平面内,第二层叠段522的第二活性物质层52b的正投影完全位于第一层叠段512的第一活性物质层51b的正投影内,此时,第二层叠段522的第二活性物质层52b的投影面积小于第一层叠段512的第一活性物质层51b的投影面积。
第一层叠段512的第一活性物质层51b能够为第二活性物质层52b脱嵌出的锂离子提供嵌锂空间,减少析锂。
在一些实施例中,在垂直于层叠方向Z的方向上,第一层叠段512的第一活性物质层51b至少超出第二层叠段522的第二活性物质层0.1mm。具体地,在第一方向X上,第一层叠段512的第一活性物质层51b至少超出第二层叠段522的第二活性物质层0.1mm;在第二方向Y上,第一层叠段512的第一活性物质层51b至少超出第二层叠段522的第二活性物质层0.1mm。第二方向Y垂直于第一方向X和层叠方向Z。此时,第一层叠段512的第一活性物质层51b能够为第二活性物质层52b脱嵌出的锂离子提供足够的嵌锂空间,减少析锂。
图9为本申请一个实施例的电极组件50的第一极片51在折叠状态下的结构示意图;图10为本申请一个实施例的电极组件50的第一极片51在展开状态下的结构示意图。其中,图10中的虚线并不表示实体结构,而是示意性的显示折弯段511和第一层叠段512的分割线。
第一极片51在展开状态下,第一极片51沿自身的长度方向H延伸,第一层叠段512和折弯段511沿长度方向H交替设置。每个折弯段511连接相邻的两个第一层叠段512。第一极片51在折叠状态下,引导部514沿弯折方向S的尺寸w即为:第一极片51在展开状态下,引导部514沿长度方向H的尺寸。第一极片51在展开状态下,第一方向X平行于第一极片51自身的宽度方向。
在一些实施例中,引导部514包括至少一个开孔514a。通过去除折弯段511的一部分材料,以在折弯段511上形成开孔514a。开孔514a能够减小折弯段511的强度,使折弯段511更易折弯。通过设置开孔514a,去除折弯段511的至少部分的第一活性物质层,以减小折弯段511上的第一活性物质层的应力集中,为第二层叠段和隔离膜提供空间,减小折弯段511对第二层叠段和隔离膜施加的挤压力,减少掉粉。
在一些实施例中,开孔514a可以为盲孔;换句话说,开孔514a为未贯通折弯段511的凹槽。在一些示例中,开孔514a相对于折弯段511的面向第二层叠段的表面凹陷设置。可选地,开孔514a通过去除部分的第一活性物质层形成,且开孔514a延伸到第一集流体并将第一集流体露出。
在一些实施例中,开孔514a为通孔并贯通折弯段511。开孔514a贯穿折弯段511的第一集流体以及第一集流体两侧的第一活性物质层。开孔514a可以通过冲切第一极片51形成,成型工艺简单。贯通的开孔514a可以减小折弯段511上的第一活性物质层的应力集中,为第二层叠段和隔离膜提供足够空间,减小折弯段511对第二层叠段和隔离膜施加的挤压力,减少掉粉。贯通的开孔514a还可以减小电极组件的重量,提高电极组件的能量密度。电解液还可以穿过开孔514a并浸润第二极片,从而提高电极组件的浸润性。
在一些实施例中,折弯段511包括多个子折弯段511a,子折弯段511a和开孔514a沿第一方向X交替设置。各子折弯段511a将相邻的两个第一层叠段512连接。通过增加子折弯段511a数量,可以减小子折弯段511a沿第一方向X的尺寸,使各子折弯段511a更容易折弯,有助于引导第一极片51的折叠。
当开孔514a为通孔时,多个子折弯段511a彼此分离。当开孔514a为盲孔时,折弯段511还包括子连接段,子连接段为开孔514a的底壁,子连接段连接相邻的两个子折弯段511a。
在一些实施例中,开孔514a沿第一方向X的尺寸为L1,子折弯段511a沿第一方向X的尺寸为L2。第一极片51沿第一方向X的尺寸一定,L1的值越大,L2的值也就越小,子折弯段511a也就更容易折弯,对应地,子折弯段511a的强度越低、越容易在折弯的过程中断裂;反之,L1的值越小,L2的值也就越大,子折弯段511a也就越难折弯,子折弯段511a的引导效果越差。发明人综合考虑子折弯段511a的折弯效果和强度,经过研究和试验后,发现当2≤L1/L2≤40时,能够在避免子折弯段511a断裂的前提下,提高子折弯段511a的折弯效果。可选地,L1/L2的值为10、20和30。
在一些实施例中,引导部514包括多个开孔514a,多个开孔514a间隔设置。可选地,多个开孔514a沿第一方向X间隔设置。增加开孔514a的数量,可以对应地增加子折弯段511a数量,减小子折弯段511a沿第一方向X的尺寸,使各子折弯段511a更容易折弯,有助于引导第一极片51的折叠。
在一些实施例中,开孔514a为圆形、椭圆形、跑道形或多边形。在此说明的是,上述的形状指的是在第一极片51处于展开状态时的开孔514a形状。在一些示例中,多边形的开孔514a的角部为圆角;圆角可以多边形开孔514a的角部更为平滑,在开孔514a成型时可以减小第一极片51上的毛刺。例如,开孔514a大体为矩形且四个角部为圆角。在第一极片51处于展开状态时,开孔514a沿第一方向X的尺寸大于开孔514a沿长度方向H的尺寸。
引导部514沿第一方向X的尺寸为L3。具体地,当引导部514仅包括一个开孔514a时,L3等于L1。当引导部514包括多个开孔514a时,L3等于多个开孔514a沿第一方向X的尺寸L1之和。
折弯段511沿第一方向X的尺寸为L4。折弯段511沿第一方向X的尺寸L4等于第一层叠段512沿第一方向X的尺寸。每个第一层叠段512具有相对的两个第一边缘5121,第一边缘5121位于第一层叠段512沿第一方向X的两端。在第一方向X上,两个第一边缘5121的距离等于L4。第一极片51在展开状态时,L4的值即为第一极片51的宽度。折弯段511的尺寸L4等于所有开孔514a的尺寸L1与所有子折弯段511a的尺寸L2之和。
在一些实施例中,L3/L4的值越大,折弯段511越容易折弯,引导效果越好,同时折弯段511在折弯过程中断裂的风险越高;反之,L3/L4的值越小,折弯段511难折弯,引导效果越差,同时折弯段511的强度越高、越不容易在折弯的过程中断裂。发明人综合考虑子折弯段511a的折弯效果和强度,经过研究和试验后,发现当0.5≤L3/L4≤0.99时,能够在降低折弯段511断裂风险的前提下,提高折弯段511的折弯效果和引导部的引导效果。可选地,L3/L4的值为0.6、0.7、0.8和0.9。
L4越小,折弯段511的强度越低;当L4过小时,会造成引导部514的引导效果不明显。L4越大,越难保证折弯段511沿第一方向X的两端同步折弯。发明人经过研究和试验后,发现当折弯段511的尺寸L4为200mm-1200mm时,折弯段511的折弯效果更好。
在一些实施例中,多个折弯段511包括第一折弯段和第二折弯段,第一折弯段和第二折弯段分别连接于第一层叠段512沿第二方向Y的两端,第一折弯段上的引导部514和第二折弯段上的引导部514沿第二方向Y的间距L5为80mm-200mm,第二方向Y垂直于第一方向X和层叠方向Z。第一极片51在展开状态时,相邻两个折弯段511的引导部514沿第一极片51的长度方向H的间距即为L5。在一些示例中,L5的值等于第一层叠段512沿第二方向Y的尺寸。
在第一极片51的折叠过程中,如果某个折弯段511因意外略微偏离了设定位置,可能造成与该折弯段511相连的第一层叠段512偏斜。在这种情况下,第一层叠段512的第一边缘5121与第二方向Y之间成一定的角度,L5的值越大,第一边缘5121在第一方向X偏离预定位置的最大值也就越大。在电极组件50容量一定的前提小,L5越小,第一极片51折叠的层数越多,第一层叠段512偏离设定位置的可能性越高。发明人经过研究和试验后,将L5的值设置为80mm-200mm,可以改善电极组件50的成型效果。
在一些实施例中,第一极片51在引导部514的引导下折弯后,与折弯段511相连接的两个相邻的第一层叠段512的第一边缘5121一致。在垂直与层叠方向Z的平面内,两个相邻的第一层叠段512同侧的第一边缘5121的正投影重合,即可认为这两个相邻的第一层叠段512的第一边缘5121一致。当然,由于工艺误差原因,在垂直与层叠方向Z的平面内,两个相邻的第一层叠段512的第一边缘5121的正投影之间也可以存在夹角,只要在层叠方向Z上第一层叠段512的第一活性物质层51b能够完全覆盖第二层叠段522的第二活性物质层52b,即可认为两个相邻的第一层叠段512的第一边缘5121一致。该夹角被称为允许误差角度。
图11为本申请另一个实施例的电极组件50的第一极片51在展开状态下的结构示意图。如图11所示,在一些实施例中,折弯段511包括两个开孔514a和一个子折弯段511a。子折弯段511a连接相邻的两个第一层叠段512。两个开孔514a分别位于子折弯段511a沿第一方向X的两侧。各开孔514a沿第一方向X的端部打开。在另一些实施例中,折弯段511也可仅包括一个开孔514a和一个子折弯段511a,开孔514a和子折弯段511a沿第一方向X设置。
在下文中,参照示例更详细地说明本公开的上述方面。然而,这些示例是示例性的,本公开不限于此。
(电极组件的制备)
示例1:
(i)将负极活性物质石墨或石墨与其它活性物质按不同质量比得到的混合物、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.4:1:1.2:1.4进行混合,加入溶剂去离子水,在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状,获得负极浆料;将负极浆料均匀涂覆在铜箔上,室温晾干后转移至烘箱继续干燥,然后经过冷压、分切、裁片得到第一极片51。负极浆料干燥固化后形成第一活性物质层51b。
(ii)使用在激光或模切刀具在第一极片51上形成开孔514a。开孔514a贯通第一极片51。图12为形成开孔514a后的第一极片51的示意图。如图12所示,第一极片51包括沿长度方向H交替设置的第一层叠段512和折弯段511,各折弯段511包括四个子折弯段511a和三个开孔514a,子折弯段511a和开孔514a沿第一方向X交替设置。各开孔514a沿第一方向X的尺寸L1为160mm,各子折弯段511a沿第一方向X的尺寸L2为20mm。折弯段511和第一层叠段512沿第一方向X的尺寸为560mm。第一层叠段512在第一极片51的长度方向H上的尺寸为88mm。折弯段511、子折弯段511a以及开孔514a在长度方向H上的尺寸w均为0.3mm。第一层叠段512的厚度Da和折弯段511的厚度均为0.18mm。第一层叠段512具有沿第一方向X相对设置的两个第一边缘5121以及在长度方向H相对设置的两个第二边缘5122。开孔514a与第二边缘5122相邻设置,图12中的虚线并不表示实体结构,可以示意性的作为第一层叠段512的第二边缘5122。第一边缘5121和第二边缘5122也是第一活性物质层51b的边缘。极耳513从一个第一边缘5121延伸。第一层叠段512为41个,折弯段511为40个。
(iii)提供两张隔离膜53,并将两张隔离膜53分别固定于第一极片51的两个表面。图13为固定在一起的第一极片51和隔离膜53的结构示意图。隔离膜53可通过热压、电泳或粘接等方式固定于第一极片51。隔离膜53为聚乙烯膜。隔离膜53的厚度Ds为0.01mm。
(iv)将正极活性物质NCM523、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比96:2:2进行混合,加入溶剂NMP,在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状,获得正极浆料;将粘结剂PVDF、绝缘材料三氧化二铝和溶剂混合在一起制备出保护浆料;将正极浆料和保护浆料均匀涂覆在铝箔上,室温晾干后转移至烘箱继续干燥,然后经过冷压、分切、裁片得到第二极片52。正极浆料固化后形成第二活性物质层52b,保护浆料固化后形成保护涂层52c。
(v)将多个第二极片52固定到隔离膜53上。图14为带状的电极组件50a的示意图,示出了固定在一起的第一极片51、第二极片52和隔离膜53。多个第二极片52可按照图14所示的方式布置第二极片52。第二极片52可通过热压、电泳或粘接等方式固定于隔离膜53。图15为带状的电极组件50a的局部俯视示意图,其示出了固定在一起的第一极片51、第二极片52和隔离膜53。如图15所示,第二极片52包括第二层叠段522和连接于第二层叠段522的第二极耳523,第二层叠段522包括沿第一方向相对设置的第三边缘5221和第四边缘5222,第二极耳523从第四边缘5222延伸。沿第一方向X,第二层叠段522的尺寸为558.5mm,具体地,在第一方向X上,第一层叠段512的一个第一边缘5121超出第三边缘1.5mm,第一层叠段512的另一个第一边缘5121与第四边缘5222齐平。保护涂层52c在第二层叠段522上的部分沿第一方向X的尺寸为1.5mm,也就是说,在第一方向X上,第一层叠段512的两个第一边缘5121均超出第二活性物质层1.5mm。第二层叠段522沿长度方向H的尺寸为86mm,第二层叠段522在长度方向H具有相对设置的两个第五边缘5223。在长度方向H上,第五边缘5223与第一层叠段512的第二边缘5122的距离为1mm。第二层叠段522的厚度Dc为0.25mm。第二极片52为40个。
(vi)对带状的电极组件50a进行折叠。图16示出了带状电极组件50a在折叠过程中的示意图。例如,可将带状的电极组件50a牵引到成型模具50b的上方,进入成型模具50b的型腔后,带状的电极组件50a在重力的作用下折叠。也可以利用其它辅助构件来帮助带状的电极组件50a折弯。
(vii)折叠完成后,对形成的电极组件进行热压,并缠绕胶带固定。
示例2:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.27mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
示例3:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.4mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
示例4:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.5mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
示例5:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.6mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
示例6:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.7mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
示例7:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.8mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
示例8:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.9mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
对比示例1:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.1mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
对比示例2:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为0.2mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
对比示例3:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为1mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
对比示例4:除了将开孔514a在长度方向H上的尺寸w变为1.2mm之外,根据与示例1相同的方法制造出电极组件。
评估示例:评估第一层叠段的边缘和第二层叠段的边缘的相对位置。
制造出根据示例1-8以及对比示例1-4的电极组件,并对其进行评估。
利用X射线CT扫描仪检测示例1-8以及对比示例1-4中的第一层叠段的各个边缘的位置和第二层叠段的各个边缘的位置。
图17为本申请一个实施例的电极组件的一局部剖视示意图。如图17所示,根据扫描仪检测出的图像,计算出各第二层叠段522的第三边缘5221与对应的第一层叠段512的一个第一边缘5121的在第一方向X上的最小间距D11。其中,D11即为第一活性物质层的一个边缘在第一方向X上超出第二活性物质层的一个边缘的尺寸。每个第二层叠段522与其两侧的第一层叠段512相比较,得到80个数值。
根据扫描仪检测出的图像,计算出各第二层叠段522的第四边缘5222与对应的第一层叠段512的另一个第一边缘5121的在第一方向X上的最小间距D12a。其中,D12a加上1.5mm,即为第一活性物质层的另一个边缘在第一方向X上超出第二活性物质层的另一个边缘的尺寸D12。每个第二层叠段522与其两侧的第一层叠段512相比较,得到80个数值。
图18为本申请一个实施例的电极组件的另一局部剖视示意图。如图18所示,根据扫描仪检测出的图像,计算出各第二层叠段522的第五边缘5223与对应的第一层叠段512的第二边缘5122的在第一方向X上的最小间距D13。每个第二层叠段522与其两侧的第一层叠段512相比较,得到160个数值。
其中,D11为正值,意味着第一活性物质层的一个边缘在第一方向X上超出第二活性物质层的一个边缘;D11为负值,意味着出第二活性物质层的一个边缘在第一方向X上超出第一活性物质层的一个边缘。D12、D13亦是如此。
示例1-8和对比示例1-4的评估结果示出于表1中。
(表1)
w | D11最小值 | D12最小值 | D13最小值 | |
示例1 | 0.3mm | 0.23mm | 0.25mm | 0.68mm |
示例2 | 0.27mm | 0.19mm | 0.20mm | 0.70mm |
示例3 | 0.4mm | 0.37mm | 0.35mm | 0.61mm |
示例4 | 0.5mm | 0.54mm | 0.56mm | 0.52mm |
示例5 | 0.6mm | 0.76mm | 0.71mm | 0.45mm |
示例6 | 0.7mm | 0.56mm | 0.53mm | 0.34mm |
示例7 | 0.8mm | 0.33mm | 0.34mm | 0.26mm |
示例8 | 0.9mm | 0.20mm | 0.22mm | 0.20mm |
对比示例1 | 0.1mm | -0.03mm | -0.01mm | 0.81mm |
对比示例2 | 0.2mm | 0.09mm | 0.07mm | 0.74mm |
对比示例3 | 1.0mm | 0.08mm | 0.09mm | 0.09mm |
对比示例4 | 1.2mm | -0.01mm | -0.02mm | -0.03mm |
如表1所示,对于示例1-8的电极组件,w的值在0.27mm-0.9mm内,其满足关系式Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da),且第一层叠段的第一活性物质层能够超出第二层叠段的第二活性物质层预定的尺寸,第一层叠段的第一活性物质层能够完全覆盖第二层叠段的第二活性物质层,为锂离子提供足够的嵌锂空间,减少析锂现象。而在对比示例1-4中,w的值偏大或偏小,这可能使第一层叠段的第一活性物质层无法完全超出第二层叠段的第二活性物质层、或者第一层叠段的第一活性物质层超出第二层叠段的第二活性物质层的尺寸过小;与示例1-8相比,对比示例1-4中的电极组件的析锂的风险更高。因此,与对比示例1-4中的电极组件相比,示例1-8中的电极组件的电化学性能更好,安全性更高。
图19为本申请一个实施例的一种电极组件的制造方法的示意性流程图。如图19所示,该制造方法包括:
S810,提供第一极片,第一极片包括多个折弯段和多个第一层叠段,每个折弯段用于连接两个相邻的第一层叠段,折弯段具有引导部,引导部用于在生产时引导折弯段折弯;
S820,提供隔离膜,并将隔离膜固定于第一极片的两个表面,隔离膜包括多个隔离段;
S830,提供多个第二极片,第二极片与第一极片极性相反且包括第二层叠段,并将第二极片固定于隔离膜的背离第一极片的表面;
S840在引导部的引导下将折弯段折弯,以使多个第一层叠段层叠设置、每个第二极片的第二层叠段设置于相邻两个第一层叠段之间、每个隔离段设置于相邻的第一层叠段和第二层叠段之间。其中,在多个第一层叠段的层叠方向上,第一层叠段的厚度为Da,第二层叠段的厚度为Dc,隔离段的厚度为Ds,引导部在折弯段的弯折方向的尺寸为w,w、Da、Dc及Ds满足关系式:Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da)。
通过本实施例制造方法制造出的电极组件的相关结构,可以参考前述图1-18对应的实施例描述的电极组件的相关内容,在此不再赘述。
图20为本申请一个实施例的一种电池单体的制造系统的示意性框图。如图20所示,该制造系统900包括第一提供装置910、第二提供装置920、第一组装装置930、第三提供装置940、第二组装装置950以及第三组装装置960。第一提供装置910用于提供第一极片,第一极片包括多个折弯段和多个第一层叠段,每个折弯段用于连接两个相邻的第一层叠段,折弯段具有引导部,引导部用于在生产时引导折弯段折弯。第二提供装置920用于提供隔离膜,隔离膜包括多个隔离段。第一组装装置930用于将隔离膜固定于第一极片的两个表面。第三提供装置940用于提供多个第二极片,第二极片与第一极片极性相反且包括第二层叠段。第二组装装置950用于将第二极片固定于隔离膜的背离第一极片的表面。第三组装装置960用于在引导部的引导下将折弯段折弯,以使多个第一层叠段层叠设置、每个第二极片的第二层叠段设置于相邻两个第一层叠段之间、每个隔离段设置于相邻的第一层叠段和第二层叠段之间。其中,在多个第一层叠段的层叠方向上,第一层叠段的厚度为Da,第二层叠段的厚度为Dc,隔离段的厚度为Ds,引导部在折弯段的弯折方向的尺寸为w,w、Da、Dc及Ds满足关系式:Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da)。
通过本实施例制造系统制造出的电极组件的相关结构,可以参考前述图1-18对应的实施例描述的电极组件的相关内容,在此不再赘述。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种电极组件,其特征在于,包括:
第一极片,包括多个折弯段和多个层叠设置的第一层叠段,每个所述折弯段用于连接两个相邻的所述第一层叠段,所述折弯段具有引导部,所述引导部用于在生产时引导所述折弯段折弯;
多个第二极片,所述第二极片与所述第一极片极性相反且包括第二层叠段,每个所述第二极片的所述第二层叠段设置于相邻两个所述第一层叠段之间;
隔离膜,用于将所述第一极片和所述第二极片隔开,所述隔离膜包括多个隔离段,每个隔离段设置于相邻的第一层叠段和第二层叠段之间;
其中,在多个所述第一层叠段的层叠方向上,所述第一层叠段的厚度为Da,所述第二层叠段的厚度为Dc,所述隔离段的厚度为Ds,Ds的值小于Dc的值;
所述引导部在所述折弯段的弯折方向的尺寸为w,w、Da、Dc及Ds满足关系式:
Dc+2Ds≤w≤2×(Dc+2Ds+Da)。
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2所述的电极组件,其特征在于,所述引导部包括至少一个开孔。
4.根据权利要求3所述的电极组件,其特征在于,所述开孔贯通所述折弯段。
5.根据权利要求3所述的电极组件,其特征在于,所述折弯段包括多个子折弯段,所述子折弯段和所述开孔沿所述第一方向交替设置。
6.根据权利要求5所述的电极组件,其特征在于,所述开孔沿所述第一方向的尺寸为L1,所述子折弯段沿所述第一方向的尺寸为L2,2≤L1/L2≤40。
7.根据权利要求3所述的电极组件,其特征在于,所述引导部包括多个所述开孔,多个所述开孔沿所述第一方向间隔设置。
8.根据权利要求2所述的电极组件,其特征在于,所述引导部沿所述第一方向的尺寸为L3,所述折弯段沿所述第一方向的尺寸为L4,0.5≤L3/L4≤0.99。
9.根据权利要求2所述的电极组件,其特征在于,多个所述折弯段包括第一折弯段和第二折弯段,所述第一折弯段和所述第二折弯段分别连接于所述第一层叠段沿第二方向的两端,所述第一折弯段上的所述引导部和所述第二折弯段上的所述引导部沿所述第二方向的间距L5为80mm-200mm,所述第二方向垂直于所述第一方向和所述层叠方向。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第一极片为负极极片,所述第二极片为正极极片;
所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体表面的第一活性物质层,所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体表面的第二活性物质层;
在所述层叠方向上,所述第一层叠段的所述第一活性物质层完全覆盖所述第二层叠段的所述第二活性物质层。
11.根据权利要求10所述的电极组件,其特征在于,在垂直于所述层叠方向的方向上,所述第一层叠段的所述第一活性物质层至少超出所述第二层叠段的所述第二活性物质层0.1mm。
12.一种电池单体,其特征在于,包括:
壳体,具有容纳腔和开口;
至少一个如权利要求1-11中任一项所述的电极组件,容纳于所述容纳腔中;以及
盖板,用于封闭所述壳体的开口。
13.一种电池,其特征在于,包括:
箱体;
至少一个如权利要求12所述的电池单体,所述电池单体收容于所述箱体内。
14.一种用电装置,其特征在于,所述用电装置被配置为接收从权利要求13所述的电池提供的电力。
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