CN217468486U - 极片结构、电芯及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种极片结构、电芯及锂离子电池，该极片结构包括集流体和活性物质层，集流体包括主体部、延伸部及用于与极耳连接的连接部，活性物质层用于涂覆于主体部和延伸部的表面，连接部和延伸部均连接于主体部并均沿第一方向凸出设置，延伸部与连接部在第二方向相邻连接或间隔设置，且第一方向和第二方向相交设置。通过将连接部和延伸部均连接于主体部并均沿第一方向凸出设置，并在第二方向相邻连接或间隔设置，则该延伸部可以有效地对连接部沿第二方向两侧的空间进行有效地利用，从而增大极片结构的面积，进而提高极片结构的容量和能量密度。

Description

极片结构、电芯及锂离子电池

技术领域

本公开涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片结构、电芯及锂离子电池。

背景技术

近些年来，锂离子电池已被广泛应用于消费电子产品、电动车、储能等诸多领域。且随着清洁能源技术在各个领域的推广，锂离子电池技术得到前所未有的重视和更加广泛的应用。目前，锂离子电池由于其性能、结构、工艺、安全、成本等多方面的限制越来越难以满足消费者对终端产品长寿命、快充等方面的需求。

相关技术中，锂离子电池的极片能量密度低，无法在有限的空间内提升容量。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种极片结构、电芯及锂离子电池。

根据本公开的实施例，提供一种极片结构，所述极片结构包括集流体和活性物质层，所述集流体包括主体部、延伸部及用于与极耳连接的连接部，所述活性物质层用于涂覆于所述主体部和所述延伸部的表面，所述连接部和所述延伸部均连接于所述主体部并均沿第一方向凸出设置，所述延伸部与所述连接部在第二方向相邻连接或间隔设置，且所述第一方向和所述第二方向相交设置。

在一些实施方式中，所述连接部远离所述主体部的一端与所述主体部在所述第一方向上的距离为第一尺寸，所述延伸部远离所述主体部的一端与所述主体部在所述第一方向上的距离为第二尺寸，且所述第一尺寸大于所述第二尺寸。

在一些实施方式中，所述延伸部设置为多个，多个所述延伸部沿所述第二方向两两间隔设置。

在一些实施方式中，所述主体部、所述延伸部及所述连接部由金属箔一体成型，所述主体部的形状构造为矩形，所述主体部的长边沿所述第一方向延伸，短边沿所述第二方向延伸，所述连接部和所述延伸部均连接于所述主体部的其中一个短边。

本公开还提供一种电芯，所述电芯包括多个正极片、多个负极片、多个隔离件、正极耳及负极耳，所述正极片和所述负极片均由所述的极片结构构成，且所述正极片包括正极集流体和正极活性物质层，所述负极片包括负极集流体和负极活性物质层；所述正极片和所述负极片依次交替叠放，且每相邻的所述正极片和所述负极片之间设置有所述隔离件；所述正极耳与多个所述正极片的多个连接部连接，所述负极耳与多个所述负极片的多个连接部连接。

在一些实施方式中，所述正极片的主体部和所述负极片的主体部的形状相同，且所述正极片的主体部在叠放方向上的投影位于所述负极片的主体部在叠放方向的投影内；和/或，

所述正极片的延伸部和所述负极片的延伸部的形状相同，且所述正极片的延伸部在叠放方向上的投影位于所述负极片的延伸部的叠放方向的投影内。

在一些实施方式中，所述隔离件包括相对设置的第一隔离膜和第二隔离膜，所述第一隔离膜的周向边缘与所述第二隔离膜的周向边缘连接以限定出隔离腔；

所述正极片的主体部和延伸部设置于所述隔离腔内且连接部从所述隔离腔内伸出；或，所述负极片的主体部和延伸部设置于所述隔离腔内且连接部从所述隔离腔内伸出。

在一些实施方式中，所述第一隔离膜的周向边缘依次间隔设置有多个贴合部，所述第二隔离膜的周向边缘与多个所述贴合部相互贴合，以限定出沿周向依次间隔设置并与所述隔离腔连通的多个开放口。

在一些实施方式中，所述电芯还包括第一固定件，多个所述正极片的多个连接部两两相互连接并均沿所述第一方向弯折，所述第一固定件用于将多个所述正极片的多个连接部固定于弯折状态；且在多个所述正极片的多个所述连接部处于弯折状态下，多个所述正极片的多个所述延伸部和多个所述负极片上的多个所述延伸部在所述第二方向上的投影均位于多个所述正极片的多个所述连接部在所述第二方向的投影内；

和/或，所述电芯还包括第二固定件，多个所述负极片的多个连接部两两相互连接并均沿所述第一方向弯折，所述第二固定件用于将多个所述负极片的多个连接部固定于弯折状态，且在多个所述负极片的多个所述连接部处于弯折状态下，多个所述负极片的多个所述延伸部和多个所述正极片上的多个所述延伸部在所述第二方向的投影均位于多个所述负极片的多个所述连接部在所述第二方向的投影内。

本公开另外还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括壳体和所述的电芯，所述电芯封装于所述壳体内，且所述正极耳和所述负极耳从所述壳体内伸出。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：活性物质层涂覆于主体部和延伸部的表面，则该延伸部可以看做是主体部的延伸区域，作用与主体部的作用相同。通过将连接部和延伸部均连接于主体部并均沿第一方向凸出设置，并在第二方向相邻连接或间隔设置，则该延伸部可以有效地对连接部沿第二方向两侧的空间进行有效地利用，从而增大极片结构的面积，进而提高极片结构的容量和能量密度。另外，延伸部既可以与连接部在第二方向相邻连接，也可以与连接部在第二方向间隔设置，本公开对此不作限定。在具体应用场景下，若连接部不需要在第一方向上进行弯折，则延伸部可以与连接部在第二方向上相邻连接；若连接部需要在第一方向上进行弯折，则延伸部需要和连接部在第二方向上间隔设置，从而避免连接部的弯折导致延伸部发生变形进而避免造成安全风险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的第一种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为正极片；

图2是根据一示例性实施例示出的第一种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为负极片，并且该负极片的主体部和延伸部与图1中的正极片的主体部和延伸部的形状相同；

图3是根据一示例性实施例示出的第二种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为正极片；

图4是根据一示例性实施例示出的第一种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为负极片，并且该负极片的主体部和延伸部与图3中的正极片的主体部和延伸部的形状相同；

图5是根据一示例性实施例示出的第三种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为正极片；

图6是根据一示例性实施例示出的第一种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为负极片，并且该负极片的主体部和延伸部与图5中的正极片的主体部和延伸部的形状相同；

图7是根据一示例性实施例示出的第一种极片结构的结构示意图，并且该极片结构为正极片，另外该图中还示意出了隔离件；

图8是根据一示例性实施例示出的一种电芯的结构示意图。

附图标记说明

1 集流体 11 主体部

12 延伸部 13 连接部

10 极片结构 100 电芯

101 正极片 102 负极片

1011 正极集流体 1021 负极集流体

103 隔离件 1031 贴合部

1032 开放口 104 正极耳

105 负极耳 A 第一方向

B 第二方向

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1至图8所示，本公开提供一种极片结构，该极片结构10包括集流体1和活性物质层(未图示)，集流体1包括主体部11、延伸部12及用于与极耳连接的连接部13，活性物质层用于涂覆于主体部11和延伸部12的表面，连接部13和延伸部12均连接于主体部11并均沿第一方向A凸出设置，延伸部12与连接部13在第二方向B相邻连接或间隔设置，且第一方向A和第二方向B相交设置。

需要进行说明的是，在相关技术中，极片结构10的集流体1往往仅由两部分组成，一部分是主体部分(大多构造为矩形形状)，另一部分则是连接部分，该连接部分用于与极耳连接，并且该连接部分往往连接于主体部分的其中一侧并凸出地设置于该侧的边缘部分。这样，连接部分的两侧往往会预留出一定空白空间，空间利用率低。

而在上述技术方案中，活性物质层涂覆于主体部11和延伸部12的表面，则该延伸部12可以看做是主体部11的延伸区域，作用与主体部11的作用相同。通过将连接部13和延伸部12均连接于主体部11并均沿第一方向A 凸出设置，并在第二方向B相邻连接或间隔设置，则该延伸部12可以有效地对连接部13沿第二方向B两侧的空间进行有效地利用，从而增大极片结构10的面积，进而提高极片结构10的容量和能量密度。另外，延伸部12 既可以与连接部13在第二方向B相邻连接，也可以与连接部13在第二方向 B间隔设置，本公开对此不作限定。在具体应用场景下，若连接部13不需要在第一方向A上进行弯折，则延伸部12可以与连接部13在第二方向B 上相邻连接；若连接部13需要在第一方向A上进行弯折，则延伸部12需要和连接部13在第二方向B上间隔设置，从而避免连接部13的弯折导致延伸部12发生变形进而避免造成安全风险。

在一种实施方式中，参照图1至图6所示，连接部13远离主体部11的一端与主体部11在第一方向A上的距离为第一尺寸，延伸部12远离主体部 11的一端与主体部11在第一方向A上的距离为第二尺寸，且第一尺寸大于第二尺寸。

在该实施方式中，之所以令连接部13的第一尺寸大于延伸部12的第二尺寸，是考虑后续封装过程中，连接部13有可能需要进行弯折，而弯折的连接部13需要封装在锂离子电池的壳体(未图示)内，延伸部12也需要封装在壳体内，令延伸部12的第二尺寸小于连接部13的第一尺寸，便于进行封装。

可选地，延伸部12可以设置为多个，多个延伸部12沿第二方向B两两间隔设置，从而充分地利用主体部11边缘的空间，提高空间的利用率。另外，该延伸部12可以构造为任意适当的形状，例如可以构造为矩形等，本公开对此不作限定。

在其他的实施方式中，参照图1至图6所示，主体部11、延伸部12及连接部13由金属箔一体成型，主体部11的形状构造为矩形，主体部11的长边沿第一方向A延伸，短边沿第二方向B延伸，连接部13和延伸部12 均连接于主体部11的其中一个短边。从而充分地利用主体部11该短边处的空间，从而增大极片结构10的面积，提高极片结构10的容量和能量密度。但是本公开并不对主体部11的形状作限定，可以根据需求自行设定，例如可以构造为圆形、棱形等。

本公开另外还提供一种电芯100，该电芯100包括多个正极片101、多个负极片102、多个隔离件103、正极耳104及负极耳105。正极片101和负极片102均由上述的极片结构10构成，且正极片101包括正极集流体1011 和正极活性物质层(未图示)，负极片102包括负极集流体1021和负极活性物质层未图示；正极片101和负极片102依次交替叠放，且每相邻的正极片 101和负极片102之间设置有隔离件103；正极耳104与多个正极片101的多个连接部13连接，负极耳105与多个负极片102的多个连接部13连接。

通过将正极片101和负极片102设置为上述的极片结构10，正极片101 和负极片102上均设置延伸部12，从而可以增大电芯100的面积，提高电芯 100的容量和能量密度。上述的正极片101的正极集流体1011可以由铝箔制成，负极片102的负极集流体1021可以由铜箔制成，但是本公开并对正极集流体1011和负极集流体1021的具体材质作限定。

可选地，正极片101的主体部11和负极片102的主体部11的形状相同，且正极片101的主体部11在叠放方向上的投影位于负极片102的主体部11 在叠放方向的投影内；和/或，正极片101的延伸部12和负极片102的延伸部12的形状相同，且正极片101的延伸部12在叠放方向上的投影位于负极片102的延伸部12的叠放方向的投影内。

首先，通过将正极片101的主体部11在叠放方向上的投影位于负极片 102的主体部11在叠放方向的投影内，和/或，将正极片101的延伸部12在叠放方向上的投影位于负极片102的延伸部12的叠放方向的投影内，从而可以有效地避免负极片102边缘出现析锂的情况。其次，通过令正极片101 的主体部11和负极片102的主体部11形状相同，和/或，令正极片101的延伸部12和负极片102的延伸部12形状相同，便于正极片101和负极片102 制造加工的同时还能够充分地利用空间。

在一种实施方式中，隔离件103包括相对设置的第一隔离膜(未图示) 和第二隔离膜(未图示)，第一隔离膜的周向边缘与第二隔离膜的周向边缘连接以限定出隔离腔(未图示)；正极片101的主体部11和延伸部12设置于隔离腔内且连接部13从隔离腔内伸出；或，负极片102的主体部11和延伸部12设置于隔离腔内且连接部13从隔离腔内伸出。

通过将正极片101的主体部11和延伸部12或负极片102的主体部11 和延伸部12设置于隔离件103的第一隔离膜和第二隔离膜限定的隔离腔内，可以有效地避免正极片101和负极片102因接触造成的短路，提升电芯100 的安全性能。

参照图7所示，第一隔离膜的周向边缘依次间隔设置有多个贴合部1031，第二隔离膜的周向边缘与多个贴合部1031相互贴合，以限定出沿周向依次间隔设置并与隔离腔连通的多个开放口1032，每个开放口1032位于相邻两个贴合部1031之间，在避免正极片101和负极片102接触的前提下，保证电解液(未图示)能够流入隔离腔内，以与隔离腔内的正极片101或负极片 102发生反应。

在其他的实施方式中，电芯100还包括第一固定件(未图示)，多个正极片101的多个连接部13两两相互连接并均沿第一方向A弯折，第一固定件(未图示)用于将多个正极片101的多个连接部13固定于弯折状态；且在多个正极片101的多个连接部13处于弯折状态下，多个正极片101的多个延伸部12和多个负极片102上的多个延伸部12在第二方向B上的投影均位于多个正极片101的多个连接部13在第二方向B的投影内。

和/或，电芯100还包括第二固定件(未图示)，多个负极片102的多个连接部13两两相互连接并均沿第一方向A弯折，第二固定件用于将多个负极片102的多个连接部13固定于弯折状态，且在多个负极片102的多个连接部13处于弯折状态下，多个负极片102的多个延伸部12和多个正极片101 上的多个延伸部12在第二方向B的投影均位于多个负极片102的多个连接部13在第二方向B的投影内。

在该实施方式中，首先，为了减小正极片101和/或负极片102的连接部13在第一方向A上占据的空间，令正极片101和/或负极片102的连接部 13在第一方向A上进行弯折，则可以有效地减小电芯100在第一方向A上的尺寸，便于电芯100小型化的设计。其次，通过将多个正极片101的多个连接部13两两相互连接，便于正极片101的连接部13与正极耳104连接。例如，可以将多个正极片101的多个连接部13远离主体部11的端部进行焊接，然后再将该端部与正极耳104进行焊接。同样地，通过将多个负极片102 的多个连接部13两两相互连接，便于负极片102的连接部13与负极耳105 连接。例如，可以将多个负极片102的多个连接部13远离主体部11的端部进行焊接，然后再将该端部与负极耳105进行焊接。

在多个正极片101和/或负极片102的多个连接部13处于弯折状态下，多个正极片101的多个延伸部12和多个负极片102上的多个延伸部12在第二方向B上的投影均位于多个正极片101的多个连接部13在第二方向B的投影内，这样在进行封装时，可以有效地将正极片101和负极片102的延伸部12封装在壳体内，并充分地填充弯折的正极片101和/或负极片102的连接部13沿第二方向B两侧的空间，避免连接部13在第二方向B上发生晃动，提高电芯100的机械可靠性和安全性能。另外，上述的第一固定件和/ 或第二固定件可以包括胶纸，该胶纸的一端与连接部13连接，另一端用于与位于外侧的正极片101或负极片102的主体部11连接。

本公开还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括壳体(未图示)和上述的电芯100，电芯100封装于壳体内，且正极耳104和负极耳105从壳体内伸出。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种极片结构，其特征在于，所述极片结构(10)包括集流体(1)和活性物质层，所述集流体(1)包括主体部(11)、延伸部(12)及用于与极耳连接的连接部(13)，所述活性物质层用于涂覆于所述主体部(11)和所述延伸部(12)的表面，所述连接部(13)和所述延伸部(12)均连接于所述主体部(11)并均沿第一方向(A)凸出设置，所述延伸部(12)与所述连接部(13)在第二方向(B)相邻连接或间隔设置，且所述第一方向(A)和所述第二方向(B)相交设置。

2.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述连接部(13)远离所述主体部(11)的一端与所述主体部(11)在所述第一方向(A)上的距离为第一尺寸，所述延伸部(12)远离所述主体部(11)的一端与所述主体部(11)在所述第一方向(A)上的距离为第二尺寸，且所述第一尺寸大于所述第二尺寸。

3.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述延伸部(12)设置为多个，多个所述延伸部(12)沿所述第二方向(B)两两间隔设置。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的极片结构，其特征在于，所述主体部(11)、所述延伸部(12)及所述连接部(13)由金属箔一体成型，所述主体部(11)的形状构造为矩形，所述主体部(11)的长边沿所述第一方向(A)延伸，短边沿所述第二方向(B)延伸，所述连接部(13)和所述延伸部(12)均连接于所述主体部(11)的其中一个短边。

5.一种电芯，其特征在于，所述电芯(100)包括多个正极片(101)、多个负极片(102)、多个隔离件(103)、正极耳(104)及负极耳(105)，所述正极片(101)和所述负极片(102)均由权利要求1-4中任意一项所述的极片结构(10)构成，且所述正极片(101)包括正极集流体(1011)和正极活性物质层，所述负极片(102)包括负极集流体(1021)和负极活性物质层；所述正极片(101)和所述负极片(102)依次交替叠放，且每相邻的所述正极片(101)和所述负极片(102)之间设置有所述隔离件(103)；所述正极耳(104)与多个所述正极片(101)的多个连接部(13)连接，所述负极耳(105)与多个所述负极片(102)的多个连接部(13)连接。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述正极片(101)的主体部(11)和所述负极片(102)的主体部(11)的形状相同，且所述正极片(101)的主体部(11)在叠放方向上的投影位于所述负极片(102)的主体部(11)在叠放方向的投影内；和/或，

所述正极片(101)的延伸部(12)和所述负极片(102)的延伸部(12)的形状相同，且所述正极片(101)的延伸部(12)在叠放方向上的投影位于所述负极片(102)的延伸部(12)的叠放方向的投影内。

7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述隔离件(103)包括相对设置的第一隔离膜和第二隔离膜，所述第一隔离膜的周向边缘与所述第二隔离膜的周向边缘连接以限定出隔离腔；

所述正极片(101)的主体部(11)和延伸部(12)设置于所述隔离腔内且连接部(13)从所述隔离腔内伸出；或，所述负极片(102)的主体部(11)和延伸部(12)设置于所述隔离腔内且连接部(13)从所述隔离腔内伸出。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第一隔离膜的周向边缘依次间隔设置有多个贴合部(1031)，所述第二隔离膜的周向边缘与多个所述贴合部(1031)相互贴合，以限定出沿周向依次间隔设置并与所述隔离腔连通的多个开放口(1032)。

9.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述电芯(100)还包括第一固定件，多个所述正极片(101)的多个连接部(13)两两相互连接并均沿所述第一方向(A)弯折，所述第一固定件用于将多个所述正极片(101)的多个连接部(13)固定于弯折状态；且在多个所述正极片(101)的多个所述连接部(13)处于弯折状态下，多个所述正极片(101)的多个所述延伸部(12)和多个所述负极片(102)上的多个所述延伸部(12)在所述第二方向(B)上的投影均位于多个所述正极片(101)的多个所述连接部(13)在所述第二方向(B)的投影内；

和/或，所述电芯(100)还包括第二固定件，多个所述负极片(102)的多个连接部(13)两两相互连接并均沿所述第一方向(A)弯折，所述第二固定件用于将多个所述负极片(102)的多个连接部(13)固定于弯折状态，且在多个所述负极片(102)的多个所述连接部(13)处于弯折状态下，多个所述负极片(102)的多个所述延伸部(12)和多个所述正极片(101)上的多个所述延伸部(12)在所述第二方向(B)的投影均位于多个所述负极片(102)的多个所述连接部(13)在所述第二方向(B)的投影内。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括壳体和权利要求5-9中任意一项所述的电芯(100)，所述电芯(100)封装于所述壳体内，且所述正极耳(104)和所述负极耳(105)从所述壳体内伸出。

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