CN214848955U - 一种含极耳的组件、极片组件以及电池 - Google Patents

Abstract

一种含极耳的组件、极片组件以及电池，属于锂离子电池领域。极耳组件包括:第一极耳，具有高分子膜层、附着于高分子膜层的导电膜层；与第一极耳层叠的第二极耳，具有由金属箔材构成的重叠部和延伸部；其中，重叠部以与导电膜层接触的方式层状重叠于第一极耳，延伸部伸出至导电膜层之外。按照上述方式配置极耳有助于提高基于其所制作的电池的能量密度和安全性。

Description

一种含极耳的组件、极片组件以及电池

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种含极耳的组件、极片组件以及电池。

背景技术

在锂离子电池，在极耳处配制一层箔材，从而可以利用该金属箔材进行转接，以便实现软连接。

由于，使用金属箔材进行软连接，会导致以下问题：

1、增加加工设备成本，增加工艺流程，且优率低；

2、上述软连接方式通过超声波将每一层极耳两侧焊接上铜箔或者铝箔。焊接过程中超声波的摩擦震动导致极耳焊接位置的金属层被破坏产生裂纹。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

为改善、甚至解决上述的至少一个问题，本申请公开了一种含极耳的组件、极片组件以及电池。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种含极耳的组件，其包括:第一极耳和第二极耳。其中，第一极耳具有高分子膜层、附着于高分子膜层的导电膜层。与第一极耳层叠的第二极耳具有由金属箔材构成的重叠部和延伸部。其中，重叠部以与导电膜层接触的方式层状重叠于第一极耳，延伸部伸出至导电膜层之外。

在上述结构中，由于第一极耳中的附着于高分子膜层的导电膜层与金属箔材的第二极耳的重叠部重叠，因此，两个该两个极耳可以通过前述的重叠区域进行导电连接如焊接。同时，第二极耳也可以通过延伸部进行导电连接。在这样的结构中，不需要使用转接焊，从而可以相应地去除转接焊工艺以及由此所导致的工艺缺陷等问题。

在本申请的一些示例中，导电膜层与重叠部连接。其中的连接可以是焊接、铆接、缝接等；或者连接也可以是将两者紧密地接触，并通过如金属丝线捆绑为一体而牢固和稳定地配合。因此，导电膜层与重叠部以能够实现稳定的电性连接为宜。

在本申请的一些示例中，第一极耳的数量和第二极耳的数量分别独立地为至少一个；在全部数量的极耳中，第一极耳和第二极耳交替地层叠布置。

在本申请的一些示例中，在全部数量的极耳中，相邻的第一极耳和第二极耳通过重叠部与导电膜层连接，相邻的两个第二极耳通过彼此的延伸部连接。

在第二方面，本申请的示例提供了一种极片组件，其包括：复合极片以及与复合极片叠置的导电的箔材极片。该复合极片具有复合集流体和第一极耳；同时复合集流体包括高分子绝缘膜、以及分别位于高分子绝缘膜两侧的表面的导电层，导电层表面附着有第一电极活性材料，第一极耳与导电层电性连接。导电的箔材极片具有相互电连接的箔材集流体以及第二极耳，箔材集流体表面附着有第二电极活性材料。在给定方向，第一极耳的第一长度小于第二极耳的第二长度，从而使第二极耳被构造为具有重叠部和延伸部，其中，重叠部被配置为与第一极耳层状重叠。

在本申请的一些示例中，极片组件包括以下的一种或两种限定：第一限定：第一极耳与第二极耳的重叠部连接；第二限定：复合极片的数量和箔材极片的数量均在两个以上，并且以下述方式进行堆叠：在任意相邻的三个极片中，两个复合极片夹持一个箔材极片；或者，在任意相邻的三个极片中，两个箔材极片夹持一个复合极片。

在本申请的一些示例中，当复合极片的数量和箔材极片的数量均在两个以上时，全部的箔材极片的延伸部连接。

在本申请的一些示例中，极片组件为正极片组件、或者负极片组件。

在第三方面，本申请的示例提供了一种电池，其包括上述的极片组件。

在本申请的一些示例中，该电池为叠片结构且最外层的极片为箔材极片。

在以上实现过程中，本申请实施例提供的极耳构成方式，可以避免转接焊操作，从而避免对设备的需求、转接焊工艺的需求等。同时由于取消了转接焊，因此，其基于这样的极耳所构造的电池的制作效率提高、电池的质量也得以提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请示例中的叠片电池的结构示意图；

图2示出了本申请示例中的复合集流体的结构示意图；

图3-a示出了本申请示例中的复合极耳和金属箔材极耳配合的结构示意图；

图3-b示出了本申请示例中的复合极耳和金属箔材极耳配合的结构示意图；

图4示出了本申请示例中的复合极耳和金属箔材极耳配合的另一种结构示意图；

图5示出了本申请示例中的复合极耳和金属箔材极耳配合的再一种结构示意图；

图6示出了本申请示例中的复合极片的在第一视角的结构示意图；

图7示出了本申请示例中的复合极片的在第二视角的结构示意图；

图8示出了本申请示例中的箔材极片的结构示意图；

图9示出了本申请示例中三个箔材极片和两个复合极片组合而成的极片组件的结构示意图；

图10示出了图9中的极片组件的A部的局部放大结构示意图。

图标：100-叠片电池；101-正极极耳结构；101a-正极极耳结构；101b-正极极耳结构；102-负极极耳结构；201-复合极耳；202-金属箔材极耳；2011-高分子膜层；2012-导电膜层；2021-重叠部；2022-延伸部；300-复合极片；301-第一活性材料；302-高分子绝缘膜；303-导电层；304-第一极耳；400-箔材极片；401-箔材集流体；402-第二极耳；4021-重叠部；4022-延伸部；403-第二活性材料。

具体实施方式

在制作锂离子电池时，为了提高能量密度，发明人选择通过多层极片堆叠。对于多层极片堆叠的方案，将基于复合集流体的极片与金属箔材极片进行堆叠，同时通过将基于复合集流体的极片中的极耳焊接一层箔材，再以此为转接结构，进行转接焊，实现软连接。或者，在另一些示例中，对于仅使用基于复合集流体的极片的电池中，选择通过转接焊的方式进行软连接。

在实施上述工艺中，发明人发现由于转接焊操作的实施，会带来一些问题。例如，生产线需要配置转接焊设备；相应地，增加了转接焊工艺，从而导致生产周期延长。另外，转接焊通过超声波焊接，即通过超声波将每一层极耳的两侧焊接上铜箔或铝箔。由于这样的超声波焊接在过程中会通过摩擦震动使极耳的焊接位置的金属层被破坏，从而产生裂纹，进而使优率下降。

基于这样的现状和认识，发明人提出取消转接焊的工艺和结构设计，从而减少工艺，降低成本，提高生产效率。那么，在这一设计初衷至下，发明人为可以通过对极耳的结构进行优化、改进，从而满足上述的需求。

以下将主要基于应用于叠片电池的场景进行说明，但是，需要指出的是，本申请示例中所提出的极耳结构(包括极片结构)不仅仅适用于叠片电池，在不脱离其实质的基础上，也可以被应用诸如卷绕电池中。

本申请示例中的叠片电池100的结构如图1所示。其由多个正极片、多个负极片以及一个隔膜沿着图1所示的厚度方向以层状的方式叠层组合而成。其中多个正极片依次堆叠于隔膜的一侧，并且各个正极片的极耳导电配合，形成正极极耳结构101。相似地，其中多个负极极片依次堆叠于隔膜的另一侧，并且各个负极片的极耳导电配合，形成负极极耳结构102。或者，在另一些示例中，叠片电池具有多个正极片、多个负极片以及多个隔膜。其中，正极片和负极片通过隔膜进行隔离。

上述的正极极耳结构101包括任意选择数量的复合极耳201和金属箔材极耳。

其中的复合极耳201包括高分子膜层2011以及导电膜层2012，导电膜层结合于高分子膜层。其中的导电膜层通过可以使用为镀层或沉积层。例如，通过化学气相沉积形成的金属导电层。高分子膜层则可以选择为PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PI(聚酰亚胺)等膜层。该复合极耳的结构如图2所示。

其中的金属箔材极耳采用金属材料的薄片。并且，复合极耳中的导电膜层与金属箔材极耳的金属材料具有相同的极性。例如，对于正极极耳结构101而言，其中的导电膜层为铝沉积薄膜，金属箔材极耳为铝箔材。

对于具有一个复合极耳201和一个金属箔材极耳202的正极极耳结构101a，可以通过图3-a所示的内容被公开。其中，复合极耳201的其中一个导电膜层与金属箔材极耳202的重叠部2021层状叠置并电性接触(可以是焊接，铆接、缝接等等，一般是导电的电性连接)，而金属箔材极耳202的延伸部2022则伸出至重复部2021(导电膜层)之外。

此外需要说明的是，在图3-a的结构中，由于复合极耳201的两侧表面均具有导电膜层2012(即具有两层)。图3-a中金属箔材极耳与其中的一层导电膜层2012层叠接触。

对于其中的另一层导电膜层2012，可以通过将金属箔材极耳202的延伸部2022弯折而与该另一层导电膜层2012层叠接触(图3-b)。

因此，上述“延伸部2022则伸出至重复部2021(导电膜层)之外”意在表达，金属箔材极耳202的长度大于复合极耳201的长度，而并不是要限定延伸部2022必须是以图3-a所示的大致的直线型延伸的结构。换言之，上述“延伸部2022则伸出至重复部2021(导电膜层)之外”以及图3-a所公开的结构，并未限制其中的延伸部2022不可以与复合极耳201中的另一个导电膜层2012叠层接触。

因此，对于存在一个复合极耳201和一个金属箔材极耳202的正极极耳结构101a共计两个极耳的情况下，复合极耳201中的两层导电膜层2012，既可以是其中一层与金属箔材极耳202接触，也可以是其中的两层与金属箔材极耳202接触，参阅图3-a和图3-b。

对于具有两个复合极耳201和一个金属箔材极耳202的正极极耳结构101b，可以通过图4所示的内容被公开。其中，金属箔材极耳202被两个复合极耳201夹持于其间。并且，因此，在其间的金属箔材极耳202的重叠部2021的图示方位的上下两侧分别被一个复合极耳201的导电膜层2012层叠接触。

在其他示例中，正极极耳结构也可以具有两个金属箔材极耳和一个复合极耳。其中两个金属箔材极耳将该一个复合极耳夹持在其间。并且复合极耳的导电膜层被两个金属箔材极耳重叠部分别接触夹持，参阅图5。

在具有更多个极耳的组件中，复合极耳的数量可以是至少两个，而金属箔材极耳的数量可以是至少一个；或者，复合极耳的数量可以是至少一个，而金属箔材极耳的数量可以是至少两个。

在除了上述的排列方式之外，为了构成整体的导电结构，各个极耳接触部位进行导电的固定连接。例如，在全部的极耳中，将金属箔材极耳的重叠部与复合极耳的导电膜层进行焊接(或铆接、缝接)连接。同时，将各个金属箔材极耳的延伸部进行焊接(或铆接、缝接)连接。因此，在上述图3-a、图3-b至图5中，公开了各个极耳的排列方式，但并未展示其连接(如焊接或铆接、缝接)方式。

基于上述的极耳的叠置方式，可以对应地配置一种所谓的极片组件。并且，其中的复合极片和箔材极片叠置。其包括任意数量的复合极片和箔材极片，两者的数量既可以是相同的，也可以是相异的。换言之，在极片组件中，极耳的数量既可以是偶数，也可以奇数。

其中，复合极片300具有复合集流体和第一极耳304。复合集流体具有包括高分子绝缘膜302、以及分别位于高分子绝缘膜两侧的表面的导电层303。同时，导电层表面附着有第一活性材料301。而第一极耳304与导电层303电性连接。

基于方便制作、制作成本、稳定性等方面的考虑，第一极耳304与导电层303可以选择为一体的。例如，第一极耳304是复合集流体中的高分子绝缘膜和导电层的延伸部分构成，如本申请示例中的复合极片如图6和图7所示。

但是，在其他示例中，根据需要第一极耳304与导电层303也可以是彼此独立的，在需要时(例如组装极片或电池)时，通过适当的方式进行连接。换言之，在一些确实有必要的场景下，或基于其他工艺需求考虑的要求下，本申请示例中的极耳组件也可以作为独立的部件和产品被制作和使用，而并非必须与诸如集流体作为一体结构。即，示例中的极耳组件并非必然或必须与集流体作为不可分隔的整体产品而实现。

应当说明的是，如前文所指出的那样，本申请中的涉及极耳的方案可以避免转接焊的工艺，但是，这不应当被理解为对本申请中的应用的限制。即，如果确实有需要，本申请的极耳配合方式也可以根据实际情况被适当地调整，从而应用于在实施了转接焊工艺的电池的制备中。即，在一些电池的制作工艺中，转接焊和本申请的非转接焊的极耳配合方案均可以根据需要被选择。

导电的箔材极片400具有相互电连接的箔材集流体401以及第二极耳402。通常地，箔材极片可以由一整片的金属薄片通过适当的裁切等方式构成。因此，在这样的示例中，箔材集流体和第二极耳一是一体的。该第二极耳402具有重叠部4021和延伸部4022，并且两者在图8中为一体的。另外，重叠部靠近箔材集流体，而延伸部远离箔材集流体。同时，在该箔材极片中的箔材集流体表面附着有第二活性材料403。箔材极片的结构如图8所示。

在如图7所示的高度方向，复合极片300中的第一极耳304具有第一长度。当箔材极片相对于如图7所示的复合极片，在厚度方向叠置于复合极片的导电层表面时，箔材极片中的第二极耳具有同样沿高度方向的延伸的第二长度。并且，第一极耳的第一长度小于第二极耳的第二长度。即箔材极耳的长度大于复合极耳的长度。通过这样的方式，可以使第二极耳被配置出重叠部和延伸部，并且其中，重叠部能够与第二极耳层状重叠。

如同上述对于极耳组件中的相关描述，对于极片组件而言，其中的极耳仍可选择与之相似的连接配合方式。例如，复合极片的第一极耳与箔材极片的第二极耳的重叠部焊接(或铆接、缝接)连接。进一步地，当存在两个以及以上数量的箔材极耳时，各个箔材极片的第二极耳的延伸部同样焊接(或铆接、缝接)连接。

在按照其他数量配置的极片组件中，根据不同的配置方式可存在多种组合方案。例如，在任意相邻的三个极片中，两个复合极片夹持一个箔材极片。或者，在任意相邻的三个极片中，两个箔材极片夹持一个复合极片。

除此之外，上述极片组件根据其材料的选择可以构造为不同的极片。例如，当其中的复合极片的导电层为铜膜时，其表面附着负极性的电极活性材料。同时其中的箔材极片为铜箔，且其附着负极性的电极活性材料。如此可以获得负极片。相应地，当导电层为铝膜，且表面附着正极性的电极活性材料。同时其中的箔材极片为铝箔，且其附着正极性的电极活性材料。如此可以获得正极片。

在同时采用上述的正极片组件和负极片组件时，再配合隔膜即可获得高质量的叠片电池结构。并且，在这些叠片电池结构中，各个相同极性的极耳通过焊接(或铆接、缝接)合并为一体。即全部的正极性的极片的极耳焊接(或铆接、缝接)为一体(正极性的极片组件)，且全部的负极性的极片的极耳焊接(或铆接、缝接)为一体(负极性的极片组件)。

此外，应当理解的是，由于叠置且两侧的极片向中心“靠拢”，因此，位于侧边的极耳在焊接(或铆接、缝接)为一体时会发生一定的弯折(参阅图9和图10)。相应地，在弯折区域，箔材极片400和复合极片300在该弯折区域可存在一定的间隙配合。

因此，边缘侧的极片中的极耳需要进行适当的长度选择长度和控制，以便预留足够的位置进行焊接(或铆接、缝接)。例如，外侧的极片的极耳相对更长。在一些实践中，叠片电池100的最外侧(如顶层和底层)的极片中的极耳既可以是复合集流体的第一极耳304，也可以是箔材极片400的第二极耳402。因此，在一部分示例中，叠片电池100的上下两个极片的极耳可以均选择为一种极耳如第一极耳304或第二极耳402(优选为同时为箔材极耳，即第二极耳402)。在另一部分示例中，叠片电池100的上下两个极片的极耳可以选择相异的两种极耳，即一个为第一极耳304，而另一个为第二极耳402。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面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、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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元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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含极耳的组件，其特征在于，所述极耳包括：

第一极耳，具有高分子膜层、附着于所述高分子膜层的导电膜层；

与所述第一极耳层叠的第二极耳，具有由金属箔材构成的重叠部和延伸部；

其中，所述重叠部以与所述导电膜层接触的方式层状重叠于所述第一极耳，所述延伸部伸出至所述导电膜层之外。

2.根据权利要求1所述的含极耳的组件，其特征在于，所述导电膜层与所述重叠部连接。

3.根据权利要求1所述的含极耳的组件，其特征在于，所述第一极耳的数量和所述第二极耳的数量分别独立地为至少一个；在全部数量的极耳中，所述第一极耳和所述第二极耳交替地层叠布置。

4.根据权利要求3所述的含极耳的组件，其特征在于，在全部数量的极耳中，相邻的所述第一极耳和所述第二极耳通过重叠部与所述导电膜层连接，相邻的两个第二极耳通过彼此的延伸部连接。

5.一种极片组件，其特征在于，包括：

复合极片，具有复合集流体和第一极耳，所述复合集流体包括高分子绝缘膜、以及分别位于所述高分子绝缘膜两侧的表面的导电层，所述导电层表面附着有第一电极活性材料，所述第一极耳与所述导电层电性连接；

与所述复合极片叠置的导电的箔材极片，具有相互电连接的箔材集流体以及第二极耳，所述箔材集流体表面附着有第二电极活性材料；

在给定方向，所述第一极耳的第一长度小于所述第二极耳的第二长度，从而使所述第二极耳被构造为具有重叠部和延伸部，其中，所述重叠部被配置为与所述第一极耳层状重叠。

6.根据权利要求5所述的极片组件，其特征在于，所述极片组件包括以下的一种或两种限定：

第一限定：所述第一极耳与所述第二极耳的重叠部连接；

第二限定：所述复合极片的数量和所述箔材极片的数量均在两个以上，并且以下述方式进行堆叠：在任意相邻的三个极片中，两个复合极片夹持一个箔材极片；或者，在任意相邻的三个极片中，两个箔材极片夹持一个复合极片。

7.根据权利要求6所述的极片组件，其特征在于，当所述复合极片的数量和所述箔材极片的数量均在两个以上时，全部的所述箔材极片的延伸部连接。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的极片组件，其特征在于，所述极片组件为正极片组件、或者负极片组件。

9.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求5至8中任意一项所述的极片组件。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池为叠片结构，且最外层的极片为所述箔材极片。

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