CN217719703U - 电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置，电极组件包括沿其径向依次布设的内圈、中间圈及外圈，内圈、中间圈及外圈均包括至少一个卷绕圈层；每个卷绕圈层中的每圈极片均具有活性物质层；中间圈中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量为A₁，内圈及外圈中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量均为A；其中，中间圈中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0≤A₁/A＜1。本申请中提供的电极组件、电池单体、电池及用电装置能够缓解电池使用过程中的电池析锂膨胀导致的电池安全问题。

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

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

电池在充放电的使用过程中，电极组件会发生鼓胀而导致电池无法循环析锂，进而严重影响电池的安全性能。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种电极组件、电池单体、电池及用电装置，能够缓解电池使用过程中的电池析锂膨胀导致的电池安全问题。

第一方面，本申请提供了一种电极组件，包括沿其径向依次布设的内圈、中间圈及外圈，内圈、中间圈及外圈均包括至少一个卷绕圈层；

每个卷绕圈层中的每圈极片均具有活性物质层；中间圈中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量为A₁，内圈及外圈中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量均为A；

其中，中间圈中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0≤A₁/A＜1。

本申请实施例的技术方案中，由于中间圈中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0≤A₁/A＜1，也就是说，中间圈中至少一层活性物质层单位体积内的活性物质较少，则在电极组件的使用过程中，活性物质较少的活性物质层膨胀的体积较小，则该层和与之相邻的其他卷绕圈层之间始终具有较大间隙，从而可防止该层过于鼓胀而导致与该层相邻的其他卷绕圈层受挤压而变形，这样，电池仍能够进行循环析锂，具有较优的安全性能。

在一些实施例中，内圈的圈数在1圈至5圈的范围内，且外圈的圈数在1圈至5圈的范围内。

该种分配方式能够将间隙较小的每两个相邻的卷绕圈层囊括至中间圈内，并便于对位于中间圈中的至少一个卷绕圈层进行设计，以解决电池无法循环析锂的问题。

在一些实施例中，中间圈中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A＜1。

在该种实施例下，在保障满足该条件的活性物质层能够始终与相邻的卷绕圈层之间保持较大的间隙，且还使得该活性物质层具有较大的活性物质含量，以满足电极组件工作的需求。

在一些实施例中，中间圈中每层活性物质层的A₁均满足条件：0.75≤A₁/A＜1。

在该种设计下，即使每个正极活性物质层及每个负极活性物质层发生膨胀，中间圈中每相邻的两个卷绕圈层之间，中间圈与内圈之间，以及中间圈与外圈之间均可维持较大的间隙，从而保障了电池能够循环析锂。

在一些实施例中，中间圈中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A≤0.95。

满足该条件的每层活性物质层即使发生膨胀，其与相邻的其他卷绕圈层之间仍具有较大的间隙，从而使得电池具有更优的析锂可靠性。

在一些实施例中，电极组件包括负极片及正极片，负极片及正极片卷绕形成电极组件；

中间圈的每圈负极片中每层活性物质层单位面积内活性物质的含量为B₁，内圈及外圈中的每圈负极片中每层活性物质层单位面积内活性物质的含量均为B，内圈及外圈中的每圈负极片的厚度为H，中间圈中的每圈负极片的厚度为H₁；

中间圈中至少一圈负极片的至少一层活性物质层的B₁满足条件：0≤B₁/B＜1；且满足该条件的中间圈中的每圈负极片的厚度满足条件：0.5≤H₁/H＜1。

每层负极活性物质层的负极活性物质越少，则工作时沿电极组件径向膨胀的体积越少。因此，即使中间圈中满足条件0≤B₁/B＜1的任意一层负极活性物质层发生膨胀，其和与之相邻的其他卷绕圈层之间仍可保持较大的间隙。这样，可防止中间圈中满足上述条件的任意一层负极活性物质层过于鼓胀而导致与其相邻的其他卷绕圈层挤压变形，从而使得电池具有更优的工作可靠性。

在一些实施例中，中间圈中至少一圈负极片的至少一层活性物质层的B₁满足条件：0.75≤B₁/B＜1。

在该种实施例下，在保障满足该条件的负极片上的活性物质层能够始终与相邻的卷绕圈层之间保持较大的间隙，且还使得该活性物质层具有较大的活性物质含量，以满足电极组件工作的需求。

在一些实施例中，中间圈中每圈负极片的每层活性物质层的B₁均满足条件：0.75≤B₁/B＜1。

在该种实际下，即使每个负极活性物质层发生膨胀，中间圈中每相邻的两个卷绕圈层之间，中间圈与内圈之间，以及中间圈与外圈之间均可维持较大的间隙，从而保障了电池工作的可靠性。

在一些实施例中，电极组件包括正极片、负极片及隔膜，隔膜设于正极片与负极片之间，且正极片、负极片及隔膜卷绕形成电极组件；

中间圈内每圈卷绕圈层中的隔膜具有相对设置的第一表面及第二表面，每个第一表面朝向同一圈卷绕圈层中的正极片，每个第二表面朝向同一圈卷绕圈层中的负极片；

其中，中间圈中至少一圈卷绕圈层中的第一表面和/或第二表面设置有绝缘颗粒层。

绝缘颗粒层的设计，则在膨胀的过程中，与每个绝缘颗粒层接触的极片还能向与其接触的绝缘颗粒层的颗粒之间的间隙反向膨胀。由此可见，绝缘颗粒层的设置，使得设置有绝缘颗粒层的卷绕圈层能够在自身内部消耗部分膨胀的体积，则该卷绕圈层中的极片膨胀向外挤压与之相邻的卷绕圈层的几率降低，从而可防止与该卷绕圈层相邻的其他卷绕圈层受挤压变形，从而保障了电池工作的可靠性。

在一些实施例中，中间圈中每个第一表面及每个第二表面均设置有绝缘颗粒层。

因此，每个卷绕圈层中的极片膨胀时向外挤压与之相邻的其他卷绕圈层的几率变小，从而有助于提升电池工作的可靠性。

第二方面，本申请提供了一种电池单体，其包括上述任意一实施例中的电极组件。

第三方面，本申请提供了一种电池，其包括上述实施例中的电池单体。

第四方面，本申请提供了一种用电装置，其包括如上述实施例中的电池。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；

图2位本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；

图3为本申请一实施例中电池单体的爆炸图；

图4为本申请一实施例中电极组件的中间圈中每层活性物质层的A₁均满足条件：0.75≤A₁/A＜1时的结构示意图；

图5为本申请一实施例中电极组件的中间圈中每圈负极片的每层活性物质层的B₁均满足条件：0.75≤B₁/B＜1时的结构示意图；

图6为本申请一实施例中电极组件的中间圈中每个第一表面及每个第二表面均设置有绝缘颗粒层的结构示意图。

附图标号：

1000、车辆；

100、电池；200、控制器；300、马达；

10、箱体；11、第一部分；12、第二部分；

20、电池单体；21、端盖；22、壳体；23、电极组件；231、内圈；232、中间圈；233、外圈。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

本发明人注意到，电池包括若干个电池单体，随着电池单体的充放电循环中正极活性物质和负极活性物质嵌入或脱出离子，容易导致电极组件发生鼓胀，即负极片和正极片向外膨胀。极片膨胀对电池的性能及使用寿命有不利影响，例如，受力挤压可能导致极片孔隙率降低影响电解液对极片的浸润，引起离子传输路径发生改变，带来循环析锂问题；极片在长期承受较大挤压力时，还可能断裂引发电池内短路风险等等。上述问题均有可能严重影响电池的安全性能。

通过仔细分析，发明人发现，在传统的电极组件中，发生鼓胀导致电池无法循环析锂的原因之一在于电极组件中间圈的孔隙率较低。其中，电极组件包括沿其径向依次设置的内圈、中间圈及外圈。具体地，内圈因缺乏中心针的支撑，其内每相邻的两个卷绕圈层之间较为宽松，而外圈虽受到收尾胶的限制，但收尾胶的束缚作用较小。因此，无论是内圈还是外圈，每相邻的两个卷绕圈层之间均能够保持较大的孔隙。而中间圈设置于内圈及外圈之间，受内圈及外圈的共同限制，中间圈中每相邻的两个卷绕圈层之间的间隙，中间圈与内圈之间的间隙，以及中间圈与外圈之间的间隙均较小。那么，在电极组件工作的过程中，若中间圈中任意一圈卷绕圈层的极片发生鼓胀，则有可能导致与该圈相邻的内圈中的其他卷绕圈层，或者与该圈相邻的外圈中的其他卷绕圈层，或者与该圈相邻的中间圈中的其他卷绕圈层之间的间隙将进一步减小，进而导致电池无法进行循环析锂，或者甚至造成与该圈相邻的其他卷绕圈层受挤压而变形，这些均将严重影响电池的安全性能。

基于上述考虑，发明人经过深入研究，设计了一种电极组件，设置电极组件的中间圈中至少一层活性物质层单位体积内活性物质的含量A1满足条件：0＜A₁/A＜1，其中，A为内圈或外圈中每层活性物质层单位体积内活性物质的含量。也就是说，中间圈中存在至少一层活性物质层的单位体积内的活性物质较少。则在电极组件的使用过程中，活性物质较少的活性物质层膨胀的体积较小，则该层和与之相邻的其他卷绕圈层之间始终具有较大间隙，从而可防止该层过于鼓胀而导致电池无法进行循环析锂，且还能防止与该层相邻的其他卷绕圈层受挤压变形，从而使得电池具有较优的安全性能。

本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化，补充电解液消耗，提升电池性能的稳定性和电池寿命。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以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，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000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1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。

其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体20包括有端盖21、壳体22、电极组件23以及其他的功能性部件。

端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子等的功能性部件。电极端子可以用于与电极组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一实施例中，在端盖21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。

壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

电极组件23是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电极组件的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子以形成电流回路。

请参照图4，电极组件23由正极片、隔膜及负极片组合形成的结构卷绕成型。电极组件23包括沿其径向依次布设的内圈231、中间圈232及外圈233，内圈231、中间圈232及外圈233均包括至少一个卷绕圈层。每个卷绕卷层中的每圈极片均具有活性物质层，中间圈232中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量为A₁，内圈231及外圈233中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量均为A。其中，中间圈232中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0＜A₁/A＜1。

其中，内圈231至少包含位于中心的卷绕圈层，比如，内圈231可能仅包含位于中心的卷绕圈层，也可能包含位于中心的卷绕圈层以及与中心的卷绕圈层相连的连续几圈卷绕圈层。外圈233至少包含最外一圈卷绕圈层，比如，外圈233可能仅包含最外一圈卷绕圈层，也可能包含最外一圈卷绕圈层以及与最外一圈卷绕圈层相连的连续几圈卷绕圈层。位于内圈231及外圈233之间的所有卷绕圈层组合形成中间圈232。

比如，内圈231的圈数在1圈至5圈的范围内，且外圈233的圈数在1圈至5圈的范围内。以电极组件23包括N个沿电极组件23的径向依次布设的卷绕圈层为例，各卷绕圈层在电极组件23的中心至外周的方向依次为第1圈至第N圈，其中，N为自然数，且N≥11。在该实施例中，内圈231的圈数在1圈至5圈的范围内是指内圈231可能仅包括第1圈，或者，也可能包括第1圈及第2圈，或者，也可能包括第1圈至第3圈……或者，还可能包括第1圈至第5圈。外圈233的圈数在1圈至5圈的范围内是指外圈233可能仅包括第N圈，或者，也可能包括第N-1圈至第N圈，或者，也可能包括第N-2圈至第N圈……或者，还可能包括第N-4圈至第N圈，其余剩余的圈数组合形成中间圈232。该种分配方式能够将间隙较小的每两个相邻的卷绕圈层囊括至中间圈232内，并便于对位于中间圈232中的至少一个卷绕圈层进行设计，以解决电池100无法循环析锂的问题。

优选地，第1圈至第5圈的卷绕圈层组合形成内圈231，第6圈至第N-5圈的卷绕圈层组合形成中间圈232，第N-4圈至第N圈的卷绕圈层组合形成外圈233。该种分配方式能够将间隙较小的每两个相邻的卷绕圈层完全囊括至中间圈232内。

每圈卷绕卷层是指正极片、负极片及隔膜所组合形成的结构绕电极组件23的中心轴线旋转一周所形成的一圈层，且沿电极组件23的中心至外周的方向上布设的卷绕圈层的直径依次增大。每圈卷绕圈层中包括一圈正极片、一圈隔膜及一圈负极片。

正极片包括正极基片及层叠设置于正极基片相对的两侧的正极活性物质层，负极片包括负极基片及层叠设置于负极基片相对的两侧的负极活性物质层。由此可知，每圈卷绕圈层中还包括两层间隔设置的正极活性物质层，以及两层间隔设置的负极活性物质层。正极活性物质层上具有正极活性物质，负极活性物质层上具有负极活性物质，正极活性物质与负极活性物质不同，比如，正极活性物质可以为石墨，负极活性物质可以为Li。

其中，极片可指代正极片，也可以指代负极片。活性物质层可以指代正极活性物质层，也可以指代负极活性物质层，活性物质可以指代正极活性物质，也可以指代负极活性物质。

“中间圈232中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量为A₁”是指中间圈232中每圈正极活性物质层单位体积内的正极活性物质的含量，以及中间圈232中每层负极活性物质层单位体积内的负极活性物质的含量均为A₁。

“内圈231及外圈233中的每层活性物质层单位体积内活性物质的含量均为A”是指内圈231及外圈233中每层正极活性物质层单位体积内的正极活性物质的含量，以及内圈231与外圈233中每层负极活性物质层单位体积内的负极活性物质的含量均为A。

“其中，中间圈232中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0≤A₁/A＜1”是指中间圈232中至少一圈正极活性物质层或者至少一圈负极活性物质层的A₁满足条件：0≤A₁/A＜1”。

也就是说，中间圈232中满足条件0≤A₁/A＜1的任意一层的正极活性物质层或者负极活性物质层中的活性物质，相对内圈231及外圈233中的每层活性物质层中的活性物质均较少。

活性物质越少的活性物质层，工作时沿电极组件23径向膨胀的体积越少。因此，即使中间圈232中满足条件0≤A₁/A＜1的任意一层正极活性物质层或负极活性物质层发生膨胀，该层和与该层相邻的其他卷绕圈层之间仍可保持较大的间隙，从而可防止该层过于鼓胀而导致电池100无法进行循环析锂，且还能防止与该层相邻的其他卷绕圈层受挤压变形，从而使得电池100具有较优的安全性能。

值得一提的是，为实现中间圈232中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0≤A₁/A＜1，可采用降压密的方式对中间圈232中的至少一层活性物质层进行降压密处理。

具体实现过程为：在电极组件23制作成型之前，采用压辊、压板等执行部件压实正极片的正极活性物质层或者负极片的活性物质层，且正极片的正极活性物质层卷绕形成中间圈232中且需要满足条件0≤A₁/A＜1的区域，和/或负极片的负极活性物质层卷绕形成中间圈232中且需要满足条件0≤A₁/A＜1的区域所受到的压力，小于正极片的正极活性物质层其他区域以及负极片的负极活性物质层其他区域所受到的压力。则形成的满足条件0≤A₁/A＜1的正极活性物质层和/或负极活性物质层的区域的厚度，将大于正极活性物质层及负极活性物质层中不满足0≤A₁/A＜1的条件的其他区域的厚度。

进一步地，中间圈232中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A＜1。在该种实施例下，在保障满足该条件的活性物质层能够始终与相邻的卷绕圈层之间保持较大的间隙，且还使得该活性物质层具有较大的活性物质含量，以满足电极组件23工作的需求。

更进一步地，中间圈232中每层活性物质层的A₁均满足条件：0.75≤A₁/A＜1。也就是说，中间圈232中的每层正极活性物质层及每层负极活性物质层的A₁均满足条件：0.75≤A₁/A＜1。

在该种设计下，即使每个正极活性物质层及每个负极活性物质层发生膨胀，中间圈232中每相邻的两个卷绕圈层之间，中间圈232与内圈231之间，以及中间圈232与外圈233之间均可维持较大的间隙，从而保障了电池100能够循环析锂。

根据本申请的一些实施例，可选地，中间圈232中至少一层活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A≤0.95。

优选地，中间圈232中每层活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A≤0.95。

满足条件0.75≤A₁/A≤0.95的每层活性物质层即使发生膨胀，其与相邻的其他卷绕圈层之间仍具有较大的间隙，从而使得电池100具有更优的析锂可靠性。

请参照图5，在一实施例中，中间圈232的每圈负极片中每层活性物质层单位面积内活性物质的含量为B₁，内圈231及外圈233中的每圈负极片中每层活性物质层单位面积内活性物质的含量均为B，内圈231及外圈233中的每圈负极片的厚度为H，中间圈232中的每圈负极片的厚度为H₁。中间圈232中至少一圈负极片的至少一层活性物质层的B₁满足条件：0≤B₁/B＜1，且满足该条件的中间圈232中的每圈负极片的厚度满足条件：0.5≤H₁/H＜1。

“中间圈232的每圈负极片中每层活性物质层单位面积内活性物质的含量为B₁”是指中间圈232中每层负极活性物质层单位面积内负极活性物质的含量为B₁。

“内圈231及外圈233中的每圈负极片中每层活性物质层单位面积内活性物质的含量均为B”是指内圈231及外圈233中每层负极活性物质层单位面积内负极活性物质的含量均为B。

可以理解地，中间圈232中满足条件0≤B₁/B＜1的任意一层负极活性物质层单位面积内的负极活性物质，相对内圈231及外圈233中的每层负极活性物质层中单位面积的负极活性物质更少。

每层负极活性物质层的负极活性物质越少，则工作时沿电极组件23径向膨胀的体积越少。因此，即使中间圈232中满足条件0≤B1/B＜1的任意一层负极活性物质层发生膨胀，其和与之相邻的其他卷绕圈层之间仍可保持较大的间隙。这样，可防止中间圈232中满足上述条件的任意一层负极活性物质层过于鼓胀而导致与其相邻的其他卷绕圈层挤压变形，从而使得电池100具有更优的工作可靠性。

值得一提的是，为实现中间圈232中至少一层负极活性物质层的B₁满足条件：0≤B₁/B＜1，可对中间圈232中的至少一层负极活性物质层进行刻蚀处理。具体实现过程为：在电极组件23制作成型之前，采用刻刀等操作部件对负极片的负极活性物质层卷绕形成中间圈232中且需要满足条件0≤B₁/B＜1的区域进行刻蚀，刻蚀完成后，负极片的负极活性物质层卷绕形成中间圈232中且需要满足条件0≤B₁/B＜1的区域的厚度，将小于负极活性物质层中不满足0≤B₁/B＜1的条件的其他区域的厚度。

进一步地，中间圈232中至少一圈负极片的至少一层活性物质层的B₁满足条件：0.75≤B₁/B＜1。

在该种实施例下，在保障满足该条件的负极片上的活性物质层能够始终与相邻的卷绕圈层之间保持较大的间隙，且还使得该活性物质层具有较大的活性物质含量，以满足电极组件23工作的需求。

更进一步地，中间圈232中每圈负极片的每层活性物质层的B₁均满足条件：0.75≤B₁/B＜1。

也就是说，中间圈232中每层负极活性物质层单位面积内的负极活性物质，相对内圈231及外圈233中的每层负极活性物质层单位面积的负极活性物质更少。

在该种实际下，即使每个负极活性物质层发生膨胀，中间圈232中每相邻的两个卷绕圈层之间，中间圈232与内圈231之间，以及中间圈232与外圈233之间均可维持较大的间隙，从而保障了电池100工作的可靠性。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图6，中间圈232内每圈卷绕圈层中的隔膜具有相对设置的第一表面及第二表面，每个第一表面朝向同一圈卷绕圈层中的正极片，每个第二表面朝向同一圈卷绕圈层中的负极片。其中，中间圈232中至少一圈卷绕圈层中的第一表面和/或第二表面设置有绝缘颗粒层。

其中，绝缘颗粒层由若干个散落于表面(可以为第一表面或者第二表面)的绝缘颗粒组合形成，每个绝缘颗粒层绝缘颗粒之间可能会存在并排、层叠、间隔、紧靠等多种设置方式。仅需保证的是，每个绝缘颗粒层内，至少存在部分绝缘颗粒为间隔设置，优选地为任意两个绝缘颗粒之间均为间隔设置。

“至少部分绝缘颗粒之间为间隔设置”是指同一个绝缘颗粒层中的至少百分之五十的绝缘颗粒中，任意相邻的两个绝缘颗粒为间隔设置。

优选地，绝缘颗粒层可以为陶瓷颗粒层，或者，也可以为高分子聚合物层。

绝缘颗粒层的设计，则在膨胀的过程中，与每个绝缘颗粒层接触的极片还能向与其接触的绝缘颗粒层的颗粒之间的间隙反向膨胀。由此可见，绝缘颗粒层的设置，使得设置有绝缘颗粒层的卷绕圈层能够在自身内部消耗部分膨胀的体积，则该卷绕圈层中的极片膨胀向外挤压与之相邻的卷绕圈层的几率降低，从而可防止与该卷绕圈层相邻的其他卷绕圈层受挤压变形，从而保障了电池100工作的可靠性。

根据本申请的一些实施例，可选地，中间圈232中每个第一表面及第二表面均设置有绝缘颗粒层。

当然，在其他的一些实施例中，还可以在内圈231及外圈233中的每个第一表面及每个第二表面上也设置绝缘颗粒层。

因此，每个卷绕圈层中的极片膨胀时向外挤压与之相邻的其他卷绕圈层的几率变小，从而有助于提升电池100工作的可靠性。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池单体20，包括以上任一方案所述的电极组件23。根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池100，包括以上任一方案所述的电池单体20。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电装置，包括以上任一方案所述的电池100，并且电池100用于为用电装置提供电能。用电装置可以是前述任一应用电池100的设备或系统。

根据本申请的一些实施例，参见图4至图6，本申请提供了一种电极组件23，在电极组件23中，中间圈232中每层活性物质层的A₁均满足条件：0.75≤A₁/A＜1，中间圈232中每圈负极片的每层活性物质层的B₁均满足条件：0.75≤B₁/B＜1，且中间圈232中每个第一表面及每个第二表面均设置有绝缘颗粒层，在该种实施例下，即使发生膨胀，中间圈232中任意相邻的两圈卷绕圈层之间，中间圈232与内圈231之间，以及中间圈232与外圈233之间仍具有较大的间隙。如此，既能保障电池100能够循环析锂，可还可防止相邻的两个卷绕圈层之间挤压变形，从而使得电池100具有较优的安全性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种电极组件(23)，其特征在于，包括沿其径向依次布设的内圈(231)、中间圈(232)及外圈(233)，所述内圈(231)、所述中间圈(232)及所述外圈(233)均包括至少一个卷绕圈层；

每个所述卷绕圈层中的每圈极片均具有活性物质层；所述中间圈(232)中的每层所述活性物质层单位体积内活性物质的含量为A₁，所述内圈(231)及所述外圈(233)中的每层所述活性物质层单位体积内活性物质的含量均为A；

其中，所述中间圈(232)中至少一层所述活性物质层的A₁满足条件：0＜A₁/A＜1。

2.根据权利要求1所述的电极组件(23)，其特征在于，所述内圈(231)的圈数在1圈至5圈的范围内，且所述外圈(233)的圈数在1圈至5圈的范围内。

3.根据权利要求1所述的电极组件(23)，其特征在于，所述中间圈(232)中至少一层所述活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A＜1。

4.根据权利要求3所述的电极组件(23)，其特征在于，所述中间圈(232)中每层所述活性物质层的A₁均满足条件：0.75≤A₁/A＜1。

5.根据权利要求4所述的电极组件(23)，其特征在于，所述中间圈(232)中至少一层所述活性物质层的A₁满足条件：0.75≤A₁/A≤0.95。

6.根据权利要求1所述的电极组件(23)，其特征在于，所述电极组件(23)包括负极片及正极片，所述负极片及正极片卷绕形成所述电极组件(23)；

所述中间圈(232)的每圈所述负极片中每层所述活性物质层单位面积内活性物质的含量为B₁，所述内圈(231)及所述外圈(233)中的每圈所述负极片中每层所述活性物质层单位面积内活性物质的含量均为B，所述内圈(231)及所述外圈(233)中的每圈所述负极片的厚度为H，所述中间圈(232)中的每圈所述负极片的厚度为H₁；

所述中间圈(232)中至少一圈所述负极片的至少一层所述活性物质层的B₁满足条件：0≤B₁/B＜1；且满足该条件的所述中间圈(232)中的每圈所述负极片的厚度满足条件：0.5≤H₁/H＜1。

7.根据权利要求6所述的电极组件(23)，其特征在于，所述中间圈(232)中至少一圈所述负极片的至少一层所述活性物质层的B₁满足条件：0.75≤B₁/B＜1。

8.根据权利要求7所述的电极组件(23)，其特征在于，所述中间圈(232)中每圈所述负极片的每层所述活性物质层的B₁均满足条件：0.75≤B₁/B＜1。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的电极组件(23)，其特征在于，所述电极组件(23)包括正极片、负极片及隔膜，隔膜设于所述正极片与所述负极片之间，且所述正极片、所述负极片及所述隔膜卷绕形成所述电极组件(23)；

所述中间圈(232)内每圈所述卷绕圈层中的所述隔膜具有相对设置的第一表面及第二表面，每个所述第一表面朝向同一圈所述卷绕圈层中的所述正极片，每个所述第二表面朝向同一圈所述卷绕圈层中的所述负极片；

其中，所述中间圈(232)中至少一圈所述卷绕圈层中的所述第一表面和/或所述第二表面设置有绝缘颗粒层。

10.根据权利要求9所述的电极组件(23)，其特征在于，所述中间圈(232)中每个所述第一表面及每个所述第二表面均设置有所述绝缘颗粒层。

11.一种电池单体(20)，其特征在于，包括如上述权利要求1至10任意一项所述的电极组件(23)。

12.一种电池(100)，其特征在于，包括如上述权利要求11所述的电池单体(20)。

13.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求12所述的电池(100)。

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