CN216488154U - 电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电极组件、电池单体、电池及用电设备，电极组件，包括：极性相反的第一极片和第二极片，第一极片和第二极片沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构，第一极片设有第一导流通孔，第二极片位于第一导流通孔两侧的表面均设有绝缘层，绝缘层与第一导流通孔相对设置，用于提高电池单体的安全性能。

Description

电极组件、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

动力电池由于能量密度高，环境友好等优点被广泛应用于移动电话、笔记本电脑等电子装置。近年来，为了应对环境问题，汽油价格问题，以及能量存储问题，动力电池的应用已经快速扩展到油电混动车辆、轮船以及能量存储系统等。

在动力电池技术的发展中，除了提高电池单体的性能外，安全问题也是一个需要考虑的问题。因此，如何提高电池单体的安全性能，是电池技术中一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种电极组件、电池单体、电池及用电设备，用于提高电池单体的安全性能。

本申请的第一方面提供一种电极组件，包括：极性相反的第一极片和第二极片，第一极片和第二极片沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构。第一极片设有第一导流通孔。第二极片位于第一导流通孔两侧的表面均设有绝缘层。绝缘层与第一导流通孔相对设置。

上述技术方案中，通过在第一极片设置第一导流通孔，以构建垂直于卷绕轴向的浸润路径，缩短了电解液的浸润路径，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，提供垂直于卷绕轴向的气体排出路径，在一定程度上防止化成过程中或电极组件的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；再者，在第二极片的两侧表面均设置绝缘层，且绝缘层与第一导流通孔相对设置，从而在一定程度上防止开孔产生的毛刺刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，减小了电极组件内部发生短路的可能性，提高了电池单体的安全性。

在一些实施例中，绝缘层在第一极片上的投影覆盖第一导流通孔。

上述技术方案中，绝缘层在第一极片上的投影覆盖第一导流通孔，在一定程度上防止开孔产生的毛刺绕过绝缘层，刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，减小了电极组件内部发生短路的可能性，提高了电池单体的安全性。

在一些实施例中，第一极片设有沿卷绕方向间隔分布的多个第一导流通孔。绝缘层沿卷绕方向连续延伸。

上述技术方案中，第一极片设置多个第一导流通孔，且沿卷绕方向间隔分布，增加垂直于卷绕轴向的浸润路径的数量，且使第一导流通孔沿卷绕方向分布在第一极片的各个卷绕圈上，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；绝缘层沿卷绕方向连续延伸，以方便涂布。

在一些实施例中，第二极片包括至少一个第一活性物质层区和多个第二活性物质层区。在卷绕结构的轴向上，第一活性物质层区位于相邻的两个第二活性物质层区之间。绝缘层附接于第一活性物质层区的表面。

上述技术方案中，绝缘层附接于第一活性物质层区的表面，可以在第二极片涂覆活性物质层之后在相应区域涂覆绝缘层，无需改变原有的涂布设备，简化涂布工艺。

在一些实施例中，第二活性物质层区设有第二导流通孔。第二导流通孔被配置为贯穿第二活性物质层区。

上述技术方案中，在第二极片设置第二导流通孔，以在第二极片构建垂直于卷绕轴向的浸润路径，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；在第二活性物质层区设置第二导流通孔，无需对绝缘层进行打孔，一定程度上简化了工艺。

在一些实施例中，第一活性物质层区设有第二导流通孔。第二导流通孔被配置为贯穿第一活性物质层区和附接于第一活性物质层区的两个表面的绝缘层。

上述技术方案中，将第二导流通孔设置于第一活性物质层区，并且贯穿第一活性物质层区和附接于第一活性物质层区的两个表面的绝缘层，第二导流通孔设置于第二活性物质层区会损失一定的能量密度，而涂覆了绝缘层的区域无法进行锂离子迁移，将第二导流通孔设置于第一活性物质层区不损失额外的能量密度。

在一些实施例中，第二极片包括至少一个非活性物质层区和多个第三活性物质层区。在卷绕结构的轴向上，非活性物质层区位于相邻的两个第三活性物质层区之间，绝缘层附接于非活性物质层区的表面。

上述技术方案中，绝缘层附接于非活性物质层区的表面，涂覆绝缘层的区域无法进行锂离子迁移，非活性物质层区不涂覆活性物质，从而节约了活性物质，减少浪费。

在一些实施例中，第三活性物质层区设有第二导流通孔。第二导流通孔被配置为贯穿第三活性物质层区。

上述技术方案中，将第二导流通孔设置于第三活性物质层区，无需对绝缘层进行打孔，一定程度上简化了工艺。

在一些实施例中，非活性物质层区设有第二导流通孔。第二导流通孔配置为贯穿非活性物质层区和附接于非活性物质层区的两个表面的绝缘层。

上述技术方案中，将第二导流通孔设置于非活性物质层区，第二导流通孔配置为贯穿非活性物质层区和附接于非活性物质层区的两个表面的绝缘层，第二导流通孔设置于第三活性物质层区会损失一定的能量密度，而涂覆了绝缘层的区域无法进行锂离子迁移，将第二导流通孔设置于非活性物质层区不损失额外的能量密度。

在一些实施例中，多个第一导流通孔与多个第二导流通孔形成至少一个导通通道。电解液通过导通通道从电极组件的外部流向电极组件的内部。

上述技术方案中，多个第一导流通孔与多个第二导流通孔形成至少一个导通通道，以使电解液通过导流通道从电极组件的外部流向电极组件的外部，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，导通通道也提供了气体逸散的通道，在一定程度上防止化成过程中或电极组件的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性。

在一些实施例中，导通通道有多个。多个导通通道沿电极组件的周向间隔设置。

上述技术方案中，设置多个导通通道，且沿电极组件的周向间隔设置，进一步加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，进一步加快了气体的逸散，在一定程度上防止化成过程中或电极组件的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性。

本申请的第二方面提供一种电池单体，包括：壳体和容纳于壳体的本申请第一方面提供的电极组件。

本申请的第三方面提供一种电池，包括箱体和容纳于箱体的本申请第二方面提供的电池单体。

本申请的第四方面提供一种用电装置，包括本申请第三方面提供的电池。

本申请提供一种电极组件、电池单体、电池和用电设备，其中，电极组件通过在第一极片设置第一导流通孔，以构建垂直于卷绕轴向的浸润路径，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，提供垂直于卷绕轴向的气体排出路径，在一定程度上防止化成过程中或电极组件的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；再者，在第二极片的两侧表面均设置绝缘层，且绝缘层与第一导流通孔相对设置，从而在一定程度上防止开孔产生的毛刺刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，减小了电极组件内部发生短路的可能性，提高了电池单体的安全性。

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是本申请一些实施例公开的一种车辆10的结构示意图；

图2是本申请一些实施例公开的电池20的爆炸图；

图3是图2所示的电池模组30的结构示意图；

图4是本申请一些实施例公开的一种电池单体40的爆炸图；

图5是本申请一些实施例公开的一种电极组件50沿A-A的剖视图；

图6是图5在B处的放大图；

图7是本申请一些实施例公开的一种第一极片52的结构示意图；

图8是本申请一些实施例公开的一种第二极片52的结构示意图；

图9是本申请一些实施例公开的一种第二极片52的沿C-C的剖视图；

图10是本申请一些实施例公开的另一种第二极片52的沿C-C的剖视图；

图11是本申请一些实施例公开的再一种第二极片52的沿C-C的剖视图；

图12是本申请另一些实施例公开的一种第二极片52的沿C-C的剖视图；

图13是本申请另一些实施例公开的另一种第二极片52的沿C-C的剖视图；

图14是本申请另一些实施例公开的再一种第二极片52的沿C-C的剖视图；

图15是本申请另一些实施例公开的一种电极组件50沿A-A的剖视图；

图16是本申请再一些实施例公开的一种电极组件50沿A-A的剖视图；

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

10-车辆，11-控制器，12马达；

20-电池，21-箱体，211-第一部分，212-第二部分，22-容纳腔；

30-电池模组，31-汇流部件；

40-电池单体，41-壳体，42-端盖；

50-电极组件，

51-第一极片，511-第一导流通孔，

52-第二极片，521-绝缘层，522-第一活性物质层区，523-第二活性物质层区，524-第二导流通孔，525-非活性物质层区，526-第三活性物质层区，

53-导流通道。

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。

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。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

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，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正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，未涂覆正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂覆正极活性物质层的正极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，未涂覆负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂覆负极活性物质层的负极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。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

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，而析锂则是危害电池安全的因素之一。

对于锂离子电池而言，在充电时，锂离子从正极脱嵌并嵌入负极；在放电时，锂离子从负极脱嵌并嵌入正极。锂离子电池在充电时，可能会发生一些异常情况而导致析锂，比如，负极嵌锂空间不足、锂离子迁移阻力过大、锂离子过快从正极脱离出但无法等量嵌入负极等异常引起的无法嵌入负极的锂离子只能在负极表面得到电子，从而形成锂单质的现象，即为析锂现象。

发明人发现，在使用卷绕电极组件的电池单体中，电解液的原始浸润路径有两个：浸润路径一是，沿卷绕方向的极片之间的间隙进行浸润；浸润路径二是，沿卷绕轴向的极片之间的间隙进行浸润。如果卷绕电极组件长度较长，浸润路径二相应被延长，电解液对电极组件的浸润效果较差，会导致电极组件内部的部分区域出现电解液不足的情况，从而影响该区域锂离子的正常迁移，影响电池单体的能量密度，甚至导致析锂，危害电池单体的安全性；同时，化成过程中或电极组件的充放电过程中产生的气体也不易排出，气体残留在电极组件中会隔绝锂离子通路，从而导致析锂，危害电池单体的安全性；再者，如直接在极片上开孔，在开孔位置会产生毛刺，毛刺可能会刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，从而导致电极组件内部发生短路，危害电池单体的安全性。

鉴于此，本申请实施例提出一种技术方案，通过在第一极片设置第一导流通孔，以构建垂直于卷绕轴向的浸润路径，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，提供垂直于卷绕轴向的气体排出路径，在一定程度上防止化成过程中或电极组件的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；再者，在第二极片的两侧表面均设置绝缘层，且绝缘层与第一导流通孔相对设置，从而在一定程度上防止开孔产生的毛刺刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，减小了电极组件内部发生短路的可能性，提高了电池单体的安全性。

本申请实施例描述的技术方案适用于电极组件、电池单体、电池及使用电池的用电设备。

用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；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等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以用电设备为车辆为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例公开的车辆10的结构示意图。车辆10的内部设置有电池20，电池20可以设置在车辆10的底部或头部或尾部。电池20可以用于车辆10的供电，例如，电池20可以作为车辆10的操作电源。

车辆10还可以包括控制器11和马达12，控制器11用来控制电池20为马达12供电，例如，用于车辆10的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请的一些实施例中，电池20不仅仅可以作为车辆10的操作电源，还可以作为车辆10的驱动电源，代替或部分代替燃油或天然气为车辆10提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例公开的电池20的爆炸图，电池20包括箱体21和电池单体40，电池单体40容纳于箱体21内。

其中，箱体21用于为电池单体40提供容纳腔46，箱体21可以采用多种结构。

在一些实施例中，箱体21可以包括第一部分211和第二部分212，第一部分211与第二部分212相互盖合，第一部分211和第二部分212共同限定出用于容纳电池单体40的容纳腔22。第二部分212可以为一端开口411的空心结构，第一部分211可以为板状结构，第一部分211盖合于第二部分212的开口411侧，以使第一部分211与第二部分212共同限定出容纳腔22；第一部分211和第二部分212也可以是均为一侧开口411的空心结构，第一部分211的开口411侧盖合于第二部分212的开口411侧。当然，第一部分211和第二部分212形成的箱体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池20中，电池单体40可以是多个，多个电池单体40之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体40中既有串联又有并联。多个电池单体40之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体40构成的整体容纳于箱体21内；当然，也可以是多个电池单体40先串联或并联或混联组成电池模组30，多个电池模组30再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体21内。

在一些实施例中，请参照图3，图3为图2所示的电池模组30的结构示意图。电池20包括多个电池模组30，电池模组30包括多个电池单体40，多个电池单体40先串联或并联或混联组成电池模组30。多个电池模组30再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体21内。

电池模组30中的多个电池单体40之间可通过汇流部件31电连接，以实现电池模组30中的多个电池单体40的并联或串联或混联。

参照图4，图4为本申请提供的一种电池单体的爆炸图。在一些实施例中，电池单体包括壳体41和容纳于壳体的电极组件50。

壳体41可以是电池单体40的外壳，用于容纳电极组件50。壳体41可以是多种形状，例如，空心圆柱体、空心长方体等空心立体结构，电极组件容纳于空心立体结构的容纳腔内。壳体41的形状具体可以根据电极组件的形状来确定，比如，若电极组件为圆柱体结构，则壳体41可以为空心圆柱体结构；若电极组件为长方体结构，壳体41可以为空心长方体结构。壳体41的材质可以为铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等导电材料，也可以为塑料、橡胶等绝缘材料。

电极组件50为通过卷绕形成的卷绕体或通过层叠布置形成的层叠式结构，电极组件50可以包括本体和极耳，本体为该卷绕体或层叠结构的主体部分，极耳分为正极耳和负极耳，正极耳可以是正极集流体中未涂覆正极活性物质层的部分；负极耳可以是负极集流体中未涂覆负极活性物质层的部分。

电极组件50可以包括正极极片、负极极片和隔离膜，三者通过卷绕形成卷绕体。电极组件50也可以是由正极片、隔离膜和负极片通过层叠布置形成的层叠式结构。正极极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体相对的两侧的正极活性物质层。负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体相对的两侧的负极活性物质层。隔离膜在正极片和负极片之间，用于将正极片和负极片隔离，以降低正极片于负极片之间出现短路的风险。

其中，隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

在一些实施例中，壳体具有开口，电池单体40还具有端盖42，端盖42盖合于开口。开口可以设置于壳体41某个或某几个面上。开口可以是各种形状，例如矩形、圆形等。壳体41的形状确定之后，开口的形状也相应确定。可选的，如壳体41为空心圆柱体结构，则开口为圆形；如壳体41为空心长方体结构，则开口为矩形。开口可以是一个，也可以是两个。可选的，当开口为一个时，可以设置于空心长方体壳体41的任意一个面，也可以设置于空心圆柱体壳体41的顶面或顶面；当开口为两个时，可以设置于空心长方体壳体41相对的两个侧面，也可以设置于空心圆柱体壳体41的顶面和底面；当开口数量更多时则视实际情况而定。

端盖42用于封盖壳体41的开口，以形成用于容纳电池单体40的密闭空间，密闭空间还可用于容纳电解质，例如电解液。端盖42可以是多种形状，比如圆形、长方形等。端盖42的形状取决壳体形状，若壳体为圆柱体结构，则可选圆形端盖42；若壳体41为长方体结构，则可选用长方形端盖42。端盖42是电极端子等其他组件的载体。端盖42可以作为电池单体40的一个输出极，输出极为电池单体40与其他部件连接并输出电池单体40的电能的部分。

参照图5和图6，图5为本申请一些实施例公开的一种电极组件50沿A-A的剖视图，图6是图5在B处的放大图。电极组件50包括极性相反的第一极片51和第二极片52，第一极片51和第二极片52沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构。第一极片51设有第一导流通孔511。第二极片52位于所述第一导流通孔511两侧的表面均设有绝缘层521。绝缘层521与第一导流通孔511相对设置。

极性可以包括正极和负极，正极与负极极性相反。

在一些实施例中，第一极片51为正极片，第二极片52为负极片；在另一些实施例中，第一极片51为负极片，第二极片52为正极片。

第一极片51和第二极片52在第一极片51的厚度方向上层叠设置，并沿卷绕方向卷绕，即第一极片51和第二极片52绕着卷针的周向运动，并在卷针的周向形成卷绕结构。卷绕方向可以为第一极片51和第二极片52形成卷绕结构之后的延伸方向，即第一极片51和第二极片52从内向外周向卷绕的方向。周向可以为卷针的圆周方向，与轴向和径向共同构成柱坐标的三个正交方向。

卷针可以为一个，也可以为多个。在一些实施例中，当卷针为一个时，卷绕结构为圆柱结构；当卷针为两个时，卷绕结构为扁平的类圆柱结构。

在一些实施例中，正极极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体厚度方向上的两侧的正极活性物质层。负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体厚度方向上的两侧的负极活性物质层。

在一些实施例中，电极组件50还可以包括隔离膜，隔离膜用于隔离正极极片和负极极片，以降低正极极片与负极极片之间出现短路的风险。

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(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

在电极组件50中包括隔离膜的情况下，可先将正极极片、隔离膜、负极极片层叠在一起，再整体沿卷绕方向卷绕形成卷绕结构。

参照图4，如图所示的卷绕长电极组件50在电解液浸润的过程中，存在电解液浸润路径单一、且浸润路径长导致的浸润困难的问题，因此为了在电极组件50中构建垂直于卷绕轴向的电解液浸润路径，以缩短浸润路径，减少电极组件50中电解液浸润不充分情况的发生，本申请采用在第一极片51上打孔的方案。

第一极片51设置有第一导流通孔511，第一导流通孔511可以贯通第一极片51两侧，以使电解液或气体可以通过第一导流通孔511。

第一导流通孔511可以设置于第一极片51的任何位置，电解液浸润最困难的位置为平行于卷绕结构端面的对称面处，在一些实施例中，第一导流通孔511设置于平行于卷绕结构端面的对称面处。

第一导流通孔511可以为各种形状，在一些实施例中，第一导流通孔511为圆形或类圆形。

第一导流通孔511可以为一个或多个，当第一导流通孔511为多个时，多个第一导流通孔511可以随机分布于第一极片51。在一些实施例中，多个第一导流通孔511沿卷绕方向排布；在另一些实施例中，多个第一导流通孔511位于平行于卷绕结构端面的对称面。

虽然在第一极片51打孔，开辟了新的电解液浸润路径，但开孔，特别是批量开孔时，集流体会产生大量的毛刺，毛刺有可能会刺穿隔离膜与极性相反的极片搭接，造成电池单体内部短路，影响电池单体的正常工作。

因此，本申请在第二极片52的两侧表面均设有绝缘层521，绝缘层521与第一导流通孔511相对设置。绝缘层521的形状可以与第一导流通孔511相同、大小相近；也可以略大于第一导流通孔511，以覆盖第一导流通孔511。

在一些实施例中，因毛刺位于第一导流通孔511的边缘，绝缘层521可以为环状，以覆盖第一导流通孔511的边缘。

在一些实施例中，绝缘层521为圆形，且覆盖第一导流通孔511。

在一些实施例中，第一导流通孔511为一个，绝缘层521为两个，绝缘层521和第一导流通孔511相对设置。

在另一些实施例中，第一导流通孔511为多个，绝缘层521可以为多个，并且逐个与第一导流通孔511相对设置；绝缘层521也可以为一个，连续延伸，并且与所有的第一导流通孔511相对设置。

绝缘层521可以为无机非金属材料或有机高分子材料。

上述技术方案中，通过在第一极片51设置第一导流通孔511，以构建垂直于卷绕轴向的浸润路径，缩短了电解液的浸润路径，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件50内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，提供垂直于卷绕轴向的气体排出路径，在一定程度上防止化成过程中或电极组件50的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；再者，在第二极片52的两侧表面均设置绝缘层521，且绝缘层521与第一导流通孔511相对设置，从而在一定程度上防止开孔产生的毛刺刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，减小了电极组件50内部发生短路的可能性，提高了电池单体的安全性。

参照图6，在一些实施例中，绝缘层521在第一极片51上的投影覆盖第一导流通孔511。

投影指的是用一组光线将物体的形状投射到一个平面上去，称为“投影”。在该平面上得到的图像，也称为“投影”。绝缘层521在第一极片51上的投影覆盖第一导流通孔511，即绝缘层521的大小至少不小于第一导流通孔511，而绝缘层521的投影在第一导流通孔511之外的部分可以为任意大小、任意形状。

上述技术方案中，绝缘层521在第一极片51上的投影覆盖第一导流通孔511，在一定程度上防止开孔产生的毛刺绕过绝缘层521，刺破隔膜，与极性相反的极片搭接，减小了电极组件50内部发生短路的可能性，提高了电池单体的安全性。

参照图7和图8，图7为本申请一些实施例公开的一种第一极片51的结构示意图，图8为本申请一些实施例公开的一种第二极片52的结构示意图。在一些实施例中，第一极片51设有沿卷绕方向间隔分布的多个第一导流通孔511。绝缘层521沿卷绕方向连续延伸。

在第一极片51上开孔虽然可以在一定程度上加快电解液的浸润，但如果第一导流通孔511数量不多，无法起到很好的效果，因此本申请在第一极片51设有多个第一导流通孔511，以构建多个垂直于卷绕方向的浸润路径，进一步加快电解液的浸润。

多个第一导流通孔511可以随机排布，但随机排布会造成绝缘层521涂覆工艺复杂。

在一些实施例中，将多个第一导流通孔511配置为沿卷绕方向间隔分布，以使第一导流通孔511沿卷绕方向分布在第一极片51的各个卷绕圈上。

相邻的第一导流通孔511之间的距离可以相等也可以不相等。

在一些实施例中，相邻第一导流通孔511之间的距离从外圈到内圈逐渐减小，以形成导流通道53。

为使绝缘层521能覆盖到每个第一导流通孔511，绝缘层521可以为多个，并分别覆盖相应的第一导流通孔511。

在本申请一些实施例中，为了简化工艺，将绝缘层521配置为沿卷绕方向连续延伸。

在一些实施例中，第一导流通孔511可以有多列，并分别沿卷绕方向排列；相应的，连续延伸的绝缘层521也有多个，并分别与第一导流通孔511相对设置。

上述技术方案中，第一极片51设置多个第一导流通孔511，且沿卷绕方向间隔分布，增加垂直于卷绕轴向的浸润路径的数量，且使第一导流通孔511沿卷绕方向分布在第一极片51的各个卷绕圈上，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件50内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；绝缘层521沿卷绕方向连续延伸，以方便涂布，简化工艺。

参照图9，图9为本申请一些实施例公开的一种第二极片52的沿C-C的剖视图。在一些实施例中，第二极片52包括至少一个第一活性物质层区522和多个第二活性物质层区523。在卷绕结构的轴向上，第一活性物质层区522位于相邻的两个第二活性物质层区523之间。绝缘层521附接于第一活性物质层区522的表面。

卷绕结构的轴向可以为卷针延伸的方向，即垂直于电极组件50端面的方向。

第一活性物质层区522和第二活性物质层区523都为涂覆活性物质的区域。

绝缘层521附接于第一活性物质层区522的表面，可以为绝缘层521通过粘接或其他方式连接于第一活性物质层区522的表面。

在一些实施例中，第一活性物质层区522为一个，第二活性物质层区523为两个，第一活性物质层区522设置于第二活性物质层区523之间，一个连续延伸的绝缘层521附接于第一活性物质层区522的表面。

在另一些实施例中，第一活性物质层区522为n个(n>1)，第二活性物质层区523为n+1个，第一活性物质层区522位于相邻的两个第二活性物质层区523之间，多个连续延伸的绝缘层521附接于多个第一活性物质层区522的表面。

上述技术方案中，绝缘层521附接于第一活性物质层区522的表面，可以在第二极片52涂覆活性物质层之后在相应区域涂覆绝缘层521，无需改变原有的涂布设备，简化涂布工艺。

参照图10，图10为本申请一些实施例公开的另一种第二极片52的沿C-C的剖视图。在一些实施例中，第二活性物质层区523设有第二导流通孔524。第二导流通孔524被配置为贯穿第二活性物质层区523。

仅在第一极片51打孔的话，通过第一导流通孔511的电解液会被第二级片所阻隔，因此本申请对第二极片52进行打孔处理。

第二导流通孔524被配置为贯穿第二活性物质层区523可以为第二活性物质层区523一侧的电解液可以通过第二导流通孔524流通至另一侧。

第二活性物质层区523设置有第二导流通孔524，第二导流通孔524可以贯通第一极片51两侧，以使电解液或气体可以通过第二导流通孔524。

第二导流通孔524可以设置于第二活性物质层区523的任何位置。

第二导流通孔524可以为各种形状，在一些实施例中，第二导流通孔524为圆形或类圆形。

第二导流通孔524可以为一个或多个，当第二导流通孔524为多个时，多个第一导流通孔511可以随机分布于第二活性物质层区523。在一些实施例中，多个第二导流通孔524沿卷绕方向排布。

上述技术方案中，在第二极片52设置第二导流通孔524，以在第二极片52构建垂直于卷绕轴向的浸润路径，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件50内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；在第二活性物质层区523设置第二导流通孔524，无需对绝缘层521进行打孔，一定程度上简化了工艺。

参照图11，图11为本申请一些实施例公开的再一种第二极片52的沿C-C的剖视图。在一些实施例中，第一活性物质层区522设有第二导流通孔524。第二导流通孔524被配置为贯穿第一活性物质层区522和附接于第一活性物质层区522的两个表面的绝缘层521。

第二导流通孔524被配置为贯穿第一活性物质层区522和附接于第一活性物质层区522的两个表面的绝缘层521，因此第一活性物质层区522一侧的电解液可以通过第一活性物质层区522和附接于第一活性物质层区522的两个表面的绝缘层521流通至第一活性物质层区522的另一侧。

上述技术方案中，将第二导流通孔524设置于第一活性物质层区522，并且贯穿第一活性物质层区522和附接于第一活性物质层区522的两个表面的绝缘层521，第二导流通孔524设置于第二活性物质层区523会损失一定的能量密度，而涂覆了绝缘层521的区域无法进行锂离子迁移，将第二导流通孔524设置于第一活性物质层区522不损失额外的能量密度。

参照图12，图12为本申请另一些实施例公开的一种第二极片52的沿C-C的剖视图。在一些实施例中，第二极片52包括至少一个非活性物质层区525和多个第三活性物质层区526。在卷绕结构的轴向上，非活性物质层区525位于相邻的两个第三活性物质层区526之间，绝缘层521附接于非活性物质层区525的表面。

非活性物质层区525可以为不涂覆活性物质层的区域，第三活性物质层区526可以为涂覆活性物质层的区域。

在一些实施例中，非活性物质层区525为一个，第三活性物质层区526为两个，非活性物质层区525设置于第三活性物质层区526之间，一个连续延伸的绝缘层521附接于非活性物质层区525的表面。

在另一些实施例中，非活性物质层区525为n个(n>1)，第三活性物质层区526为n+1个，非活性物质层区525位于相邻的两个第三活性物质层区526之间，多个连续延伸的绝缘层521附接于多个第三活性物质层区526的表面。

上述技术方案中，绝缘层521附接于非活性物质层区525的表面，涂覆绝缘层521的区域无法进行锂离子迁移，非活性物质层区525不涂覆活性物质，从而节约了活性物质，减少浪费。

参照图13，图13为本申请另一些实施例公开的另一种第二极片52的沿C-C的剖视图。在一些实施例中，第三活性物质层区526设有第二导流通孔524。第二导流通孔524被配置为贯穿第三活性物质层区526。

上述技术方案中，将第二导流通孔524设置于第三活性物质层区526，无需对绝缘层521进行打孔，一定程度上简化了工艺。

参照图14，图14为本申请另一些实施例公开的再一种第二极片52的沿C-C的剖视图。在一些实施例中，非活性物质层区525设有第二导流通孔524。第二导流通孔524配置为贯穿非活性物质层区525和附接于非活性物质层区525的两个表面的绝缘层521。

上述技术方案中，将第二导流通孔524设置于非活性物质层区525，第二导流通孔524配置为贯穿非活性物质层区525和附接于非活性物质层区525的两个表面的绝缘层521，第二导流通孔524设置于第三活性物质层区526会损失一定的能量密度，而涂覆了绝缘层521的区域无法进行锂离子迁移，将第二导流通孔524设置于非活性物质层区525不损失额外的能量密度。

参照图15，图15为本申请另一些实施例公开的一种电极组件50沿A-A的剖视图。在一些实施例中，多个第一导流通孔511与多个第二导流通孔524形成至少一个导通通道。电解液通过导通通道从电极组件50的外部流向电极组件50的内部。

导流通道53可以由第一导流通孔511和第二导流通孔524完全相对形成，也可以由第一导流通孔511和第二导流通孔524部分相对形成。

在一些实施例中，第二导流通孔524设置于第一活性物质层区522或非活性物质层区525，且第二导流通孔524与第一导流通孔511形状相同，大小相等，两者相对设置以形成导流通道53。

上述技术方案中，多个第一导流通孔511与多个第二导流通孔524形成至少一个导通通道，以使电解液通过导流通道53从电极组件50的外部流向电极组件50的外部，加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件50内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，导通通道也提供了气体逸散的通道，在一定程度上防止化成过程中或电极组件50的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性。

参照图16，图16为本申请再一些实施例公开的一种电极组件50沿A-A的剖视图。在一些实施例中，导通通道有多个。多个导通通道沿电极组件50的周向间隔设置。

多个导通通道之间形成的夹角可以相等，也可以不等。

参照图16，在一些实施例中，多个导流通道53沿电极组件50的周向均匀间隔设置。

在另一些实施例中，第一通孔和第二通孔部分重叠形成通道。

上述技术方案中，设置多个导通通道，且沿电极组件50的周向间隔设置，进一步加快了电解液的浸润，从而减少了电极组件50内部出现电解液不足情况的发生，提高了电池单体的能量密度，也降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性；同时，进一步加快了气体的逸散，在一定程度上防止化成过程中或电极组件50的充放电过程中产生的气体残留，降低了析锂现象发生的概率，提高了电池单体的安全性。

参照图5、图6、图14和图16，在一些实施例中，电极组件50包括极性相反的第一极片51和第二极片52，第一极片51和第二极片52沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构。第一极片51设有沿卷绕方向间隔分布的多个第一导流通孔511，多个第一导流通孔511沿平行于卷绕结构的端面的对称面设置。第二极片52位于第一导流通孔511两侧的表面均设有绝缘层521。绝缘层521在第一极片51上的投影覆盖第一导流通孔511，且沿卷绕方向连续延伸。第二极片52包括一个非活性物质层区525和两个第三活性物质层区526。在卷绕结构的轴向上，非活性物质层区525位于两个第三活性物质层区526之间，绝缘层521附接于非活性物质层区525的表面。非活性物质层区525设有第二导流通孔524。第二导流通孔524配置为贯穿非活性物质层区525和附接于非活性物质层区525的两个表面的绝缘层521。多个第一导流通孔511与多个第二导流通孔524形成多个导通通道，多个导通通道沿电极组件50的周向间隔设置。电解液通过导通通道从电极组件50的外部流向电极组件50的内部。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，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 (14)

1.一种电极组件，其特征在于，包括：极性相反的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构；

所述第一极片设有第一导流通孔，所述第二极片位于所述第一导流通孔两侧的表面均设有绝缘层，所述绝缘层与所述第一导流通孔相对设置。

2.根据权利要求1的所述电极组件，其特征在于，所述绝缘层在所述第一极片上的投影覆盖所述第一导流通孔。

3.根据权利要求1的所述电极组件，其特征在于，所述第一极片设有沿所述卷绕方向间隔分布的多个第一导流通孔，所述绝缘层沿所述卷绕方向连续延伸。

4.根据权利要求1的所述电极组件，其特征在于，所述第二极片包括至少一个第一活性物质层区和多个第二活性物质层区，在所述卷绕结构的轴向上，所述第一活性物质层区位于相邻的两个所述第二活性物质层区之间，所述绝缘层附接于所述第一活性物质层区的表面。

5.根据权利要求4的所述电极组件，其特征在于，所述第二活性物质层区设有第二导流通孔，所述第二导流通孔被配置为贯穿所述第二活性物质层区。

6.根据权利要求4的所述电极组件，其特征在于，所述第一活性物质层区设有第二导流通孔，所述第二导流通孔被配置为贯穿所述第一活性物质层区和附接于所述第一活性物质层区的两个表面的所述绝缘层。

7.根据权利要求1的所述电极组件，其特征在于，所述第二极片包括至少一个非活性物质层区和多个第三活性物质层区，在所述卷绕结构的轴向上，所述非活性物质层区位于相邻的两个所述第三活性物质层区之间，所述绝缘层附接于所述非活性物质层区的表面。

8.根据权利要求7的所述电极组件，其特征在于，所述第三活性物质层区设有第二导流通孔，所述第二导流通孔被配置为贯穿所述第三活性物质层区。

9.根据权利要求7的所述电极组件，其特征在于，所述非活性物质层区设有第二导流通孔，所述第二导流通孔配置为贯穿所述非活性物质层区和附接于所述非活性物质层区的两个表面的所述绝缘层。

10.根据权利要求5、6、8和9任一项的所述电极组件，其特征在于，多个所述第一导流通孔与多个所述第二导流通孔形成至少一个导通通道，电解液通过所述导通通道从所述电极组件的外部流向所述电极组件的内部。

11.根据权利要求10的所述电极组件，其特征在于，所述导通通道有多个，多个所述导通通道沿所述电极组件的周向间隔设置。

12.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体；和

容纳于所述壳体的权利要求1-11任一项的所述电极组件。

13.一种电池，包括箱体和容纳于所述箱体的权利要求12的所述电池单体。

14.一种用电装置，包括权利要求13的所述电池。

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