CN217641408U - 电池极组和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电池极组和电池。电池极组，包括正极片、复合隔膜片和负极片的层叠体；复合隔膜片位于正极片和负极片之间；复合隔膜片包括隔膜基片和第一涂层结构；隔膜基片包括拉伸隔膜区域和两个未拉伸预留区域，两个未拉伸预留区域分居于拉伸隔膜区域沿其宽度方向的两侧；第一涂层结构设置于未拉伸预留区域的两侧表面；正极片包括正极集流体、正极材料层和第二绝缘涂层；负极片的宽度大于拉伸隔膜区域的宽度，且小于所述隔膜片的宽度；正极材料层的宽度等于拉伸隔膜区域宽度，且单侧的第二绝缘涂层的宽度小于单侧的未拉伸预留区域的宽度。该电池极组具有较高的安全性能。

Description

电池极组和电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池极组和电池。

背景技术

锂离子电池因其据有高能量密度、高功率密度、工作电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长、无污染等独特优势，迅速获得了科研人员和生产企业的青睐，当前锂离子动力电池已经广泛应用与人类的日常生产生活中。

锂离子电池是一种浓差电池，正负极主材由两种不同锂离子嵌入化合物组成，充电时，锂离子从正极化合物中脱出嵌入负极化合物中，负极由贫锂态转变成富锂态。放电时，锂离子从负极化合物中脱出嵌入正极化合中，正极转变成富锂态。然而，锂离子电池的高能量密度也带来了高的安全风险，其中因极片毛刺短路造成的安全事故占据了很大的比例，同时极片毛刺造成的hi-pot不良也限制了产线良品率和产能的提升。其中，正极箔材采用铝箔材质，其在五金裁切和激光裁切过程中裁切边极易产生金属拉丝和毛刺以及熔珠。为了避免析理产生安全风险，常规的电芯设计负极的尺寸要大于正极的尺寸，正极片完全被负极片包覆，正极片的四个长边(带倒角或不带倒角)上的毛刺或者熔珠在生产或者使用过程中极易刺破隔膜，造成局部内短路，造成电芯的自放电异常甚至引发安全风险。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电池极组，以解决现有技术中的极组结构易造成局部内短路，造成电芯的自放电异常甚至引发安全风险的技术问题。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

电池极组，包括正极片、复合隔膜片和负极片的层叠体；所述复合隔膜片位于所述正极片和所述负极片之间；

所述复合隔膜片包括隔膜基片和第一涂层结构；所述隔膜基片包括拉伸隔膜区域和两个未拉伸预留区域，两个所述未拉伸预留区域分居于所述拉伸隔膜区域沿其宽度方向的两侧；所述第一涂层结构设置于未拉伸预留区域的两侧表面；所述第一涂层结构包括粘结层和/或第一绝缘涂层；

所述正极片包括正极集流体、正极材料层和第二绝缘涂层；所述正极集流体的至少一侧表面包括正极材料区域和两个绝缘层区域；两个所述绝缘层区域分居于所述正极材料区域沿其宽度的两侧；所述正极材料区域设置所述正极材料层，所述绝缘层区域设置所述第二绝缘涂层；

所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一侧表面的负极材料层；

所述层叠体中，所述正极片沿其长度方向的第三对称轴线、所述负极片沿其长度方向上的第二对称轴线和所述复合隔膜片沿其长度方向上的第一对称轴线位于同一平面；

所述负极片的宽度大于所述拉伸隔膜区域的宽度，且小于所述隔膜片的宽度；所述正极材料层的宽度等于所述拉伸隔膜区域宽度，且单侧的所述第二绝缘涂层的宽度小于单侧的所述未拉伸预留区域的宽度。

在一种实施方式中，所述第一绝缘涂层选自陶瓷涂层；

每个所述未拉伸预留区域的单侧表面上，所述第一绝缘涂层的厚度为0.1～6μm，所述粘结层的厚度为0.1～6μm。

在一种实施方式中，单侧所述未拉伸预留区域的宽度与拉伸隔膜区域的宽度的比值为0.003～0.01。

在一种实施方式中，所述负极片的宽度与所述拉伸隔膜区域的宽度之差大于或等于1mm。

在一种实施方式中，所述第二绝缘涂层选自陶瓷涂层。

在一种实施方式中，所述第二绝缘涂层的宽度为0.05～0.5mm。

所述第二绝缘涂层的厚度为0.1～6μm。

在一种实施方式中所述正极集流体的厚度的为8～20μm。

在一种实施方式中，所述正极材料层的厚度为20～500μm。

在一种实施方式中，所述负极集流体的厚度为4～16μm。

在一种实施方式中，所述负极材料层的厚度为20～500μm。

在一种实施方式中，单侧的所述绝缘层区域上，沿其宽度方向设置有正极耳；

所述负极集流体沿其宽度方向的一侧设置有负极耳。

一种电池，包括所述的电池极组。

在一种实施方式中，所述电池包括卷绕式电池和/或叠片电池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)该电池极组可避免正负极极片之间因毛刺或熔珠刺穿隔膜造成的短路，兼容叠片和卷绕工艺，可以应用于不同规格型号的电芯设计，对于电芯层面来说，优势明显；另外对于模组的设计和整车的安全使用，将会得到普遍的运用及优势。

(2)该电池在保证电化学性能的前提下具有较高的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为实施例1中的电池极组的剖视结构示意图；

图2为复合隔膜片的俯视结构示意图；

图3为复合隔膜片的剖视结构示意图；

图4为负极片的俯视结构示意图；

图5为正极片的俯视结构示意图；

图6为实施例2中的电池极组的剖视结构示意图。

附图标记：

1-复合隔膜片、100-隔膜基片、101-拉伸隔膜区域、102-第一涂层结构、1021-粘结层、1022-第一绝缘涂层、103-未拉伸预留区域、104-第一对称轴线、2-负极片、201-负极集流体、202-负极材料层、203-负极耳、204-第二对称轴线、3-正极片、301-正极集流体、302-正极材料层、303-第二绝缘涂层、304-正极耳、305-第三对称轴线。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

电池极组，包括正极片、复合隔膜片和负极片的层叠体；所述复合隔膜片位于所述正极片和所述负极片之间；

所述复合隔膜片包括隔膜基片和第一涂层结构；所述隔膜基片包括拉伸隔膜区域和两个未拉伸预留区域，两个所述未拉伸预留区域分居于所述拉伸隔膜区域沿其宽度方向的两侧；所述第一涂层结构设置于未拉伸预留区域的两侧表面；所述第一涂层结构包括粘结层和/或第一绝缘涂层；

所述正极片包括正极集流体、正极材料层和第二绝缘涂层；所述正极集流体的至少一侧表面包括正极材料区域和两个绝缘层区域；两个所述绝缘层区域分居于所述正极材料区域沿其宽度的两侧；所述正极材料区域设置所述正极材料层，所述绝缘层区域设置所述第二绝缘涂层；

所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一侧表面的负极材料层；

所述正极片沿其长度方向的对称轴线、所述负极片沿其长度方向上的对称轴线和所述复合隔膜片沿其长度方向上的对称轴线位于同一平面；即可理解为：所述正极片位于复合隔膜片的中心区域；所述负极片位于复合隔膜片的中心区域。

所述负极片的宽度大于所述拉伸隔膜区域的宽度，且小于所述隔膜片的宽度；所述正极材料层的宽度等于所述拉伸隔膜区域宽度，且单侧的所述第二绝缘涂层的宽度小于单侧的所述未拉伸预留区域的宽度。

负极片的两个长边分别落入两个未拉伸预留区域，即负极片沿其宽度方向的两侧区域分别与两个未拉伸预留区域重叠。正极片的两个长边分别落入两个未拉伸预留区域，即正极片沿其宽度方向的两侧区域分别与两个未拉伸预留区域重叠。在一种实施方式中，负极片的宽度大于正极片的宽度。

在一种实施方式中，两个未拉伸预留区域的宽度相等。

在一种实施方式中，两个绝缘层区域的宽度相等。

在一种实施方式中，第一涂层结构包括粘结层和第一绝缘涂层；所述粘结层和第一绝缘涂层依次层叠设置。

在隔膜片的宽度方向的未拉伸预留区域上设置粘结层和绝缘层，其具有耐穿刺强度高，对离子和电子均具有绝缘特性，低热收缩率，可以避免高温引发隔膜收缩的产生的热失控风险。该电池极组可以降低因极片毛刺而带来的Hi-pot不良、自放电异常、内短异常造成的安全风险，边缘的粘结层和陶瓷层可以进行热压工序，将正极片、负极片和隔膜的位置固定，方便极组的装配转运，避免正极片、负极片、隔膜相对位置的滑动。有利于提高产线生产良率及产品的安全可靠性。

基膜生产过程中，在拉伸过程中先预留出未拉伸预留区，在后工序隔膜结构复合工序中进行粘结层和/或绝缘层的复合。

拉伸隔膜区域即为现有技术中常规的制备工艺得到的隔膜区域；当拉伸隔膜区域为基膜时，其结构可以保留基膜低迂曲度特征，保证电芯在充放电过程中，锂离子穿梭的路径更短，保证了锂离子电池一定的功率特性，拉伸隔膜区域也可以经过二次处理的隔膜，包括但不限于在基膜上设置粘结剂层和绝缘层，分别现有技术中常规的粘结剂层和绝缘层。未拉伸预留区域是指在湿法或干法工艺的隔膜生产过程中，该区域未经拉伸过程，其抗热收缩能力强，避免电芯滥用或者其他因素引起的电芯异常升温诱发隔膜收缩导致的正负极边缘的短路造成的热失控，提高的电芯的安全特性。该结构的隔膜片具有高安全特征，以及兼顾涂胶隔膜和基膜特征，结构强度更高，成本也具有一定的优势。

正极极片是电芯性能发挥的核心组件之一，在充电的过程中正极片，锂离子从正极片中脱出，经电解液扩散至负极表面，有负极表面去溶剂化嵌入负极。在放电的过程中，锂离子从负极片脱出，经电解液扩散和去溶剂化嵌入正极片。

在一种实施方式中，正极材料层中的正极活性材料为镍钴锰酸锂、磷酸铁锂材料，或其他具有锂离子正极材料特征的正极材料。均为现有技术中的正极材料层。

负极片在充放电过程中接受或者脱出锂离子，为电芯性能发挥的核心组件之一。在一种实施方式中，负极材料层为现有技术中常规的负极材料层，例如含有石墨的负极材料层。

在一种实施方式中，正极集流体包括现有技术中的铝箔或者铝合金箔材。负极集流体包括现有技术中的铜箔等。

在一种实施方式中，所述第一绝缘涂层选自陶瓷涂层。第一陶瓷涂层即为现有技术中的常规涂层。第一绝缘涂层还可以选择现有技术中其他的具有绝缘特征的绝缘材料。

在一种实施方式中，粘结层包括PVDF或者其他具有粘结作用的粘结材料。均为现有技术中涉及的粘结层材料。

在一种实施方式中，所述第一绝缘涂层选自陶瓷涂层。

每个所述未拉伸预留区域的单侧表面上，所述第一绝缘涂层的厚度为0.1～6μm，例如1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm；所述粘结层的厚度为0.1～6μm，例如1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。

在一种实施方式中，所述单侧所述未拉伸预留区域的宽度与拉伸隔膜区域的宽度的比值为0.003～0.01，例如可以为0.005、0.009等。

在一种实施方式中，所述负极片的宽度与所述拉伸隔膜区域的宽度之差大于或等于1mm。在一种实施方式中，所述负极片的宽度与所述拉伸隔膜区域的宽度之差为1～5mm；例如1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.4mm、3mm等；

在一种实施方式中，所述第二绝缘涂层选自陶瓷涂层。第二陶瓷涂层即为现有技术中的常规涂层。

在一种实施方式中，所述第二绝缘涂层的宽度为0.05～0.5mm。例如0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm等。

在一种实施方式中，所述第二绝缘涂层的厚度为0.1～6μm。例如1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm等。

在一种实施方式中所述正极集流体的厚度的为8～20μm。例如10μm、12μm、15μm、18μm等。

在一种实施方式中，所述正极材料层的厚度为20～500μm。例如30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、200μm、300μm、400μm等。

在一种实施方式中，所述负极集流体的厚度为4～16μm。例如5μm、8μm、10μm、12μm、16μm等。

在一种实施方式中，所述负极材料层的厚度为20～500μm。例如30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、200μm、300μm、400μm等。

在一种实施方式中，单侧的所述绝缘层区域上，沿其宽度方向设置有正极耳。正极耳，在正极涂布过程中预留的空箔，在极组完成叠片或者卷绕工艺后，将预留的极耳与盖板上正极柱或者Tab连接，完成极组内部电路与外部电路的导通。

在一种实施方式中，所述负极集流体沿其宽度方向的一侧设置有负极耳。负极耳，在负极涂布过程中预留的空箔，在极组完成叠片或者卷绕工艺后，将预留的极耳与盖板上负极柱或者Tab连接，完成极组内部电路与外部电路的导通。

在一种实施方式中，在所述层叠体的厚度方向上，所述正极片沿其长度方向的对称轴线、所述负极片沿其长度方向上的对称轴线和所述隔膜片沿其长度方向上的对称轴线的投影重合。

一种电池，包括所述的电池极组。

在一种实施方式中，所述电池包括卷绕式电池和/或叠片电池。

在一种实施方式中，卷绕式电池采用常规的卷绕工艺制备而成。在一种实施方式中，所述卷绕式电池包括电池极组和复合隔膜片的层叠体。

在一种实施方式中，叠片电池采用常规的叠片工艺制备而成。在一种实施方式中，叠片电池包括电池极组和复合隔膜片的交替层叠体。

适用于方壳电芯、长电芯、软包电芯以及圆柱电芯。

下面结合具地实施例进一步说明。

实施例1

电池极组，参见图1、图2、图3、图4和图5所示，包括正极片3、复合隔膜片1和负极片2的层叠体；复合隔膜片1位于所述正极片3和所述负极片2之间；

所述复合隔膜片1包括隔膜基片100和第一涂层结构102；所述隔膜基片100包括拉伸隔膜区域101和两个未拉伸预留区域103，两个未拉伸预留区域103分居于拉伸隔膜区域101沿其宽度方向的两侧；所述第一涂层结构102设置于未拉伸预留区域103的两侧表面；所述第一涂层结构102依次包括粘结层1021和第一绝缘涂层1022，所述粘结层1021靠近所述未拉伸预留区域103；

正极片3包括正极集流体301、正极材料层302和第二绝缘涂层303；正极集流体301的两侧表面分别包括正极材料区域和两个绝缘层区域；两个所述绝缘层区域分居于所述正极材料区域沿其宽度的两侧；正极材料区域设置所述正极材料层302，绝缘层区域设置所述第二绝缘涂层303；

负极片2包括负极集流体201以及设置于负极集流两侧表面的负极材料层202；

负极片2的宽度大于拉伸隔膜区域101的宽度，且小于隔膜片的宽度；正极材料层302的宽度等于拉伸隔膜区域101宽度，且单侧的所述第二绝缘涂层303的宽度小于单侧的未拉伸预留区域103的宽度；

第一绝缘涂层1022选自陶瓷涂层；第二绝缘涂层303选自陶瓷涂层；

每个未拉伸预留区域103的单侧表面上，第一绝缘涂层1022的厚度为0.1～6微米，粘结层1021的厚度为0.1～6微米；

未拉伸预留区域103的宽度与拉伸隔膜区域101的宽度的比值为0.003～0.01；

负极片2的宽度与拉伸隔膜区域101的宽度之差为1～5mm；

第二绝缘涂层303的宽为0.05～0.5mm，厚度为0.1～6μm；

正极集流体301的厚度的为8～20μm；

正极材料层302的厚度为20～500μm；

负极集流体201的厚度为4～16μm；

负极材料层202的厚度为20～500μm；

正极片3、复合隔膜片1和负极片2的层叠体中，正极片沿其长度方向的第三对称轴线305、负极片沿其长度方向上的第二对称轴线204和复合隔膜片沿其长度方向上的第一对称轴线104位于同一平面；

单侧的绝缘层区域上，沿其宽度方向设置有正极耳304；

负极集流体201沿其宽度方向的一侧设置有负极耳203。

实施例2

电池极组，参见图2、图4、图5和图6，除正极集流体301的一侧表面设置正极材料层302和两个第二绝缘涂层303；负极集流体201的一侧表面设置负极材料层202；两个未拉伸预留区域103的两侧表面分别设置第一绝缘涂层1022；其他条件同实施例1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，但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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.电池极组，其特征在于，包括正极片、复合隔膜片和负极片的层叠体；所述复合隔膜片位于所述正极片和所述负极片之间；

所述复合隔膜片包括隔膜基片和第一涂层结构；所述隔膜基片包括拉伸隔膜区域和两个未拉伸预留区域，两个所述未拉伸预留区域分居于所述拉伸隔膜区域沿其宽度方向的两侧；所述第一涂层结构设置于未拉伸预留区域的两侧表面；所述第一涂层结构包括粘结层和/或第一绝缘涂层；

所述正极片包括正极集流体、正极材料层和第二绝缘涂层；所述正极集流体的至少一侧表面包括正极材料区域和两个绝缘层区域；两个所述绝缘层区域分居于所述正极材料区域沿其宽度的两侧；所述正极材料区域设置所述正极材料层，所述绝缘层区域设置所述第二绝缘涂层；

所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一侧表面的负极材料层；

所述层叠体中，所述正极片沿其长度方向的第三对称轴线、所述负极片沿其长度方向上的第二对称轴线和所述复合隔膜片沿其长度方向上的第一对称轴线位于同一平面；

所述负极片的宽度大于所述拉伸隔膜区域的宽度，且小于所述隔膜片的宽度；所述正极材料层的宽度等于所述拉伸隔膜区域宽度，且单侧的所述第二绝缘涂层的宽度小于单侧的所述未拉伸预留区域的宽度。

2.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，所述第一绝缘涂层选自陶瓷涂层；

每个所述未拉伸预留区域的单侧表面上，所述第一绝缘涂层的厚度为0.1～6μm，所述粘结层的厚度为0.1～6μm。

3.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，单侧所述未拉伸预留区域的宽度与所述拉伸隔膜区域的宽度的比值为0.003～0.01。

4.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，所述负极片的宽度与所述拉伸隔膜区域的宽度之差大于或等于1mm。

5.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，所述第二绝缘涂层选自陶瓷涂层。

6.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，所述第二绝缘涂层的宽度为0.05～0.5mm；

所述第二绝缘涂层的厚度为0.1～6μm。

7.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，所述正极集流体的厚度的为8～20μm；

所述正极材料层的厚度为20～500μm；

所述负极集流体的厚度为4～16μm；

所述负极材料层的厚度为20～500μm。

8.根据权利要求1所述的电池极组，其特征在于，单侧的所述绝缘层区域上，沿其宽度方向设置有正极耳；

所述负极集流体沿其宽度方向的一侧设置有负极耳。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的电池极组。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池包括卷绕式电池和/或叠片电池。

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