CN217788487U - 一种电芯及二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯及二次电池，包括正极极片、负极极片和隔膜；正极极片包括正极集流体、正极活性物质层和正极极耳；负极极片包括负极集流体、负极活性物质层和负极极耳；正极集流体和负极集流体分别呈Z字形弯折，且以相互垂直的方式交替层叠；正极集流体一侧的空箔区形成有若干沿着正极集流体的宽度方向延伸的正极极耳；正极集流体弯折后，若干正极极耳相互对齐；负极集流体一端的若干弯折部形成若干个负极极耳；负极集流体弯折后，若干负极极耳相互对齐，且与若干正极极耳处于同一方向。本实用新型不仅内阻小，空间利用率高，而且由于正、负极集流体均为连续的整体，便于连续生产，从而提高了生产速度，具有较高的市场推广潜力。

Description

一种电芯及二次电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电芯及二次电池。

背景技术

锂电池是一种二次电池，或称可充电电池，具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等突出特点，因而被广泛应用于手机、电脑、家用电器、电动工具等领域。锂电池一般由电芯、电解液和壳体组成，其中的电芯又包括正极极片、负极极片和隔膜。

目前，电芯的制备工艺一般包括两种，即叠片工艺和卷绕工艺。其中，叠片工艺是将一定尺寸的正极极片和负极极片依次交替叠加在一起，中间以隔膜间隔，通过此工艺制得的电芯称为叠片电芯；卷绕工艺则是将正极极片、隔膜和负极极片先重叠，然后再一起卷绕，通过此工艺制得的电芯称为卷绕电芯。叠片电芯的内阻小，空间利用率高，但生产速度慢，而卷绕电芯的生产速度虽然快，但内阻大，空间利用率低。

因此，需要研究出一种可快速生产且内阻小的电芯。

以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

实用新型内容

本实用新型提供一种电芯及二次电池，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种电芯，包括正极极片1、负极极片2和间隔设置于所述正极极片1与所述负极极片2之间的隔膜3；其中，

所述正极极片1包括正极集流体101、正极活性物质层102和正极极耳103；所述负极极片2包括负极集流体201、负极活性物质层202和负极极耳203；

所述正极极片1和所述负极极片2分别呈Z字形弯折，且以相互垂直的方式交替层叠；

所述正极集流体101的至少一表面沿着所述正极集流体101的长度方向涂覆有所述正极活性物质层102；所述正极集流体101一侧的空箔区形成有若干个沿着所述正极集流体101的宽度方向延伸的所述正极极耳103；若干个所述正极极耳103相互对齐；

所述负极集流体201的至少一个表面沿着所述负极集流体201的长度方向涂覆有所述负极活性物质层202；所述负极集流体201一端的若干个弯折部形成若干个所述负极极耳203；若干个所述负极极耳203相互对齐，且与若干个所述正极极耳103处于同一方向。

进一步地，所述电芯中，每个所述负极极耳203的宽度小于所述负极集流体201的宽度。

进一步地，所述电芯中，每个所述负极极耳203包括负极极耳本体2031和折叠体2032；

所述负极极耳本体2031的宽度和所述折叠体2032的宽度分别小于所述负极集流体201的宽度；

所述折叠体2032折叠平行于所述负极集流体201。

进一步地，所述电芯中，所述正极集流体101两端的若干个弯折部不涂覆所述正极活性物质层102；

所述负极集流体201另一端的若干个弯折部不涂覆所述负极活性物质层202。

进一步地，所述电芯中，所述隔膜3的数量为一张，一张所述隔膜3包覆在所述正极集流体101的两个表面。

进一步地，所述电芯中，所述隔膜3的数量为两张，两张所述隔膜3分别包覆在所述正极集流体101的两个表面。

进一步地，所述电芯中，每个所述隔膜3的两端均长出于所述负极集流体201。

进一步地，所述电芯中，所述隔膜3在包覆所述正极集流体101后，继续围绕所述正极集流体101和所述负极集流体201卷绕一圈或者一圈以上。

进一步地，所述电芯中，所述负极活性物质层202的涂覆面积大于所述正极活性物质层102的涂覆面积。

第二方面，本实用新型实施例提供一种二次电池，包括电芯和容纳所述电芯的壳体，所述电芯为如上述第一方面所述的电芯。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种电芯及二次电池，通过将分别呈Z字形弯折的正极集流体和负极集流体以相互垂直且交替层叠的方式进行组装，并由正极集流体一侧的空箔区形成若干沿着正极集流体的宽度方向延伸的正极极耳，以及将负极集流体一端的若干弯折部作为负极极耳，使得组装得到的电芯不仅内阻小，空间利用率高，而且由于正极集流体和负极集流体均为连续的整体，便于连续生产，从而提高了生产速度，具有较高的市场推广潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的一种电芯的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的正极极片(未弯折)的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的负极极片(未完全弯折)的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的正极极片和负极极片交替层叠过程的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的负极极片(已弯折)的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的负极极片(已弯折)的结构示意图；

图7是本实用新型实施例一提供的负极极片(已弯折)的结构示意图；

图8是本实用新型实施例一提供的正极极片(已弯折)的结构示意图。

附图标记：

正极极片1，负极极片2，隔膜3；

正极集流体101，正极活性物质层102，正极极耳103；

负极集流体201，负极活性物质层202，负极极耳203；

负极极耳本体2031和折叠体2032。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

有鉴于上述现有的电芯组装结构存在的缺陷，本申请人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得电芯组装结构更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

请参考图1-4，本实用新型实施例提供一种电芯，包括正极极片1、负极极片2和间隔设置于所述正极极片1与所述负极极片2之间的隔膜3；其中，

所述正极极片1包括正极集流体101、正极活性物质层102和正极极耳103，如图2所示；所述负极极片2包括负极集流体201、负极活性物质层202和负极极耳203，如图3所示；

所述正极极片1和所述负极极片2分别呈Z字形弯折，且以相互垂直的方式交替层叠，如图4所示；

所述正极集流体101的至少一表面沿着所述正极集流体101的长度方向涂覆有所述正极活性物质层102；所述正极集流体101一侧的空箔区形成有若干个沿着所述正极集流体101的宽度方向延伸的所述正极极耳103；所述正极集流体101弯折后，若干个所述正极极耳103相互对齐；

所述负极集流体201的至少一个表面沿着所述负极集流体201的长度方向涂覆有所述负极活性物质层202；所述负极集流体201一端的若干个弯折部形成若干个所述负极极耳203；所述负极集流体201弯折后，若干个所述负极极耳203相互对齐，且与若干个所述正极极耳103处于同一方向。

需要说明的是，本实施例提供的电芯组装结构既能兼顾卷绕工艺和叠片工艺优点，同时又能较好地避免卷绕工艺和叠片工艺的缺点。

具体的，针对现有技术中叠片工艺生产速度慢的问题，本实施例通过将正极集流体101和负极集流体201设计为连续的整体，使得可便于连续生产，从而提高了生产速度。

针对现有技术中卷绕工艺空间利用率低的问题，本实施例中的正极集流体101和负极集流体201虽然也是如卷绕工艺那样连续的整体，但与卷绕工艺不同的是，卷绕工艺是将正极集流体101和负极集流体201先重叠，然后再一起卷绕，而本实施例是正极集流体101和负极集流体201先分别呈Z字形弯折，然后再以相互垂直且交替层叠的方式进行组装，从而本实施例组装完成后的电芯为立方体，相比于卷绕工艺而言，本实施例可充分地对空间进行利用，从而提高了空间利用率。

针对现有技术中卷绕工艺内阻大的问题，本实施例通过由正极集流体101一侧的空箔区形成若干沿着正极集流体101的宽度方向延伸的正极极耳103，再通过将负极集流体201一端的若干弯折部作为负极极耳203，使得组装得到的电芯的内阻较小，从而可减少电能浪费和降低电池的产热。

在本实施例中，由所述负极集流体201一端的若干个弯折部形成的若干个所述负极极耳203的初始状态如图5所示，从图5中可以看到，此时的所述负极集流体201的宽度从一端到另一端是一致的，即所述负极极耳203的宽度与所述负极集流体201的宽度一致。从再次参考图1，由于所述负极极耳203与所述正极极耳103虽然延伸方向处于同一方向，但两者在空间上是错开的，因此与所述负极集流体201等宽的所述负极极耳203设计不影响所述正极极耳103的布置。

另外，根据需要，所述负极极耳203也可设计为其它样式，使得最终所述负极极耳203和所述正极极耳103间隔有足够大的距离，且分别位于电芯的左右两侧，比如，一方面，如图6所示，每个所述负极极耳203的宽度小于所述负极集流体201的宽度。

需要说明的是，该情况下所述负极极耳203是从图5中与所述负极集流体201等宽的样式变为了图6中宽度小于所述负极集流体201的样式。此时的所述负极集流体201的宽度不再是从一端到另一端都一致，而是需要弯折后形成所述负极极耳203的位置的宽度小于其它位置的宽度，或者也可以是所述负极集流体201的宽度从一端到另一端一致，待弯折形成所述负极极耳203后再沿着垂直于所述负极集流体201的宽度的方向裁剪成两部分，其中一部分继续作为所述负极极耳203，而另一部分则彻底裁切掉。

另一方面，如图7所示，每个所述负极极耳203包括负极极耳本体2031和折叠体2032；

所述负极极耳本体2031的宽度和所述折叠体2032的宽度分别小于所述负极集流体201的宽度；

所述折叠体2032折叠平行于所述负极集流体201。

需要说明的是，该情况下所述负极极耳203是从图5中与所述负极集流体201等宽的样式变为了图7中仍然等宽，但一份为二的样式。此时的所述负极集流体201的宽度依然是从一端到另一端都一致，但与图5不同的是，图7中的所述负极极耳203被分为了负极极耳本体2031和折叠体2032，其中所述负极极耳本体2031负责将电流导出，而所述折叠体2032则折叠平行于所述负极集流体201。图7中保留所述折叠体2032的目的是相对于图6中彻底裁切的方式而言，保留所述折叠体2032可降低电芯的内阻。

在本实施例中，所述正极集流体101两端的若干个弯折部不涂覆所述正极活性物质层102，如图2所示；

需要说明的是，由于所述正极极耳103是形成在所述正极集流体101的一侧面的，因此所述正极集流体101的两端均仍作为所述正极集流体101的一部分，但又由于两端的若干个弯折部主要是起连接的作用，从而这些弯折部不需要涂覆所述正极活性物质层102。具体的，根据组装的需要，这些弯折部中每个的宽度为(所述负极极片2的厚度+两倍所述隔膜3的厚度)*(1.05-1.35倍)。

所述负极集流体201另一端的若干个弯折部不涂覆所述负极活性物质层202，如图3所示。

需要说明的是，所述负极集流体201另一端的若干个弯折部主要是起连接的作用，从而这些弯折部不需要涂覆所述负极活性物质层202。在图3中，另一端的若干个弯折部指的是同一面上两所述负极活性物质层202之间的小间隙。具体的，根据组装的需要，该小间隙的宽度为(所述正极极片1的厚度+两倍所述隔膜3的厚度)*(1.05-1.35倍)。

另外，可以理解的是，由于若干所述负极极耳203是由所述负极集流体201一端的若干个弯折部形成的，因此在所述负极集流体201上还有若干待弯折形成若干所述负极极耳203的大间隙不需要涂覆所述负极活性物质层202。具体的，根据组装的需要，该大间隙的宽度一般为所述负极极耳203设计高度要求的2.05-3.5倍，使得在弯折后的高度符合所述负极极耳203设计高度要求。

在本实施例中，所述隔膜3的设计可以为一张，可以为两张，本实施例接下来对两种情况分别进行介绍。

在第一种情况中，所述隔膜3的数量为一张，一张所述隔膜3包覆在所述正极集流体101的两个表面，本实施例以此作为例子进行示出，如图8所示，从图8中可以看出，一张所述隔膜3对折后再如所述正极集流体101一般呈Z字形弯折，从而包覆在所述正极集流体101的两个表面。

在第二种情况中，所述隔膜3的数量为两张，两张所述隔膜3分别包覆在所述正极集流体101的两个表面。两张所述隔膜3的包覆可以看作是将一张所述隔膜3的对折部剪开了，从而使得在所述正极集流体101的两个表面上的两张所述隔膜3互相独立。

优选地，为了保证绝缘，不管是一张所述隔膜3包覆在所述正极集流体101的两个表面，还是两张所述隔膜3分别包覆在所述正极集流体101的两个表面，每个所述隔膜3的两端均需要长出于所述负极集流体201。比如，可以是比极片多出2-5mm，从而保证所述负极集流体201的两个面均完全被所述隔膜3覆盖。

在本实施例中，所述隔膜3在包覆所述正极集流体101后，继续围绕所述正极集流体101和所述负极集流体201卷绕一圈或者一圈以上。

需要说明的是，通过让所述隔膜3继续围绕所述正极集流体101和所述负极集流体201卷绕一圈或者一圈以上，从而可在电芯的最外层形成保护层，提高电芯的抗挤压强度和安全性能。

在本实施例中，所述负极活性物质层202的涂覆面积大于所述正极活性物质层102的涂覆面积。

需要说明的是，组装后，虽然每个所述负极活性物质层202和每个所述正极活性物质层102的涂覆中心点为同一个点，但由于每个所述负极活性物质层202的涂覆长度比所述正极活性物质层102的涂覆长度大约1.0-3.0mm，而每个所述负极活性物质层202的涂覆宽度比所述正极活性物质层102的涂覆宽度大0.5-1.0mm，因此在空间上所述负极活性物质层202完全覆盖住所述正极活性物质层102，可防止析锂。

尽管本文中较多的使用了正极极片，负极极片，隔膜等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型实施例提供的一种电芯，通过将分别呈Z字形弯折的正极集流体和负极集流体以相互垂直且交替层叠的方式进行组装，并由正极集流体一侧的空箔区形成若干沿着正极集流体的宽度方向延伸的正极极耳，以及将负极集流体一端的若干弯折部作为负极极耳，使得组装得到的电芯不仅内阻小，空间利用率高，而且由于正极集流体和负极集流体均为连续的整体，便于连续生产，从而提高了生产速度，具有较高的市场推广潜力。

实施例二

本实用新型实施例提供一种二次电池，包括电芯和容纳所述电芯的壳体，所述电芯为如上述实施例一所述的电芯。

本实施例中的所述二次电池可以但不限于应用于电子装置、电动车辆或电力储存系统等电子设备中。其中，电子装置例如可为使用二次电池作为驱动电源的各种电脑、手机、显示屏等设备。电动车辆例如可为利用二次电池作为驱动电源的电动汽车、电动三轮车、电动自行车等。电力储存系统例如可以为利用二次电池作为电力储存源的电力储存系统。

在这些电子设备中，二次电池可与用电元件电连接，以为用电元件提供电能。由于本申请提供的二次电池的快速充电能力较为优异，这样有利于电子设备用于户外储能、短时备电以及移动储能等应用场景中，从而使电子设备的应用场景更加广泛。

本实用新型实施例提供的一种二次电池，通过将分别呈Z字形弯折的正极集流体和负极集流体以相互垂直且交替层叠的方式进行组装，并由正极集流体一侧的空箔区形成若干沿着正极集流体的宽度方向延伸的正极极耳，以及将负极集流体一端的若干弯折部作为负极极耳，使得组装得到的电芯不仅内阻小，空间利用率高，而且由于正极集流体和负极集流体均为连续的整体，便于连续生产，从而提高了生产速度，具有较高的市场推广潜力。

至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括正极极片(1)、负极极片(2)和间隔设置于所述正极极片(1)与所述负极极片(2)之间的隔膜(3)；其中，

所述正极极片(1)包括正极集流体(101)、正极活性物质层(102)和正极极耳(103)；所述负极极片(2)包括负极集流体(201)、负极活性物质层(202)和负极极耳(203)；

所述正极极片(1)和所述负极极片(2)分别呈Z字形弯折，且以相互垂直的方式交替层叠；

所述正极集流体(101)的至少一表面沿着所述正极集流体(101)的长度方向涂覆有所述正极活性物质层(102)；所述正极集流体(101)一侧的空箔区形成有若干个沿着所述正极集流体(101)的宽度方向延伸的所述正极极耳(103)；所述正极集流体(101)弯折后，若干个所述正极极耳(103)相互对齐；

所述负极集流体(201)的至少一个表面沿着所述负极集流体(201)的长度方向涂覆有所述负极活性物质层(202)；所述负极集流体(201)一端的若干个弯折部形成若干个所述负极极耳(203)；所述负极集流体(201)弯折后，若干个所述负极极耳(203)相互对齐，且与若干个所述正极极耳(103)处于同一方向。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，每个所述负极极耳(203)的宽度小于所述负极集流体(201)的宽度。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，每个所述负极极耳(203)包括负极极耳本体(2031)和折叠体(2032)；

所述负极极耳本体(2031)的宽度和所述折叠体(2032)的宽度分别小于所述负极集流体(201)的宽度；

所述折叠体(2032)折叠平行于所述负极集流体(201)。

4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极集流体(101)两端的若干个弯折部不涂覆所述正极活性物质层(102)；

所述负极集流体(201)另一端的若干个弯折部不涂覆所述负极活性物质层(202)。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述隔膜(3)的数量为一张，一张所述隔膜(3)包覆在所述正极集流体(101)的两个表面。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述隔膜(3)的数量为两张，两张所述隔膜(3)分别包覆在所述正极集流体(101)的两个表面。

7.根据权利要求5或6所述的电芯，其特征在于，每个所述隔膜(3)的两端均长出于所述负极集流体(201)。

8.根据权利要求5或6所述的电芯，其特征在于，所述隔膜(3)在包覆所述正极集流体(101)后，继续围绕所述正极集流体(101)和所述负极集流体(201)卷绕一圈或者一圈以上。

9.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述负极活性物质层(202)的涂覆面积大于所述正极活性物质层(102)的涂覆面积。

10.一种二次电池，包括电芯和容纳所述电芯的壳体，其特征在于，所述电芯为如权利要求1-9中任一项所述的电芯。

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