CN218827334U - 电芯和电池 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电芯和电池，该电芯包括依次层叠设置的正极片、多孔隔膜和负极片；负极片包括负极集流体和设于负极集流体相对两侧的负极活性物质层，负极片的朝向正极片一侧的活性物质层设有朝向多孔隔膜层的凹槽，凹槽的槽底为负极集流体的表面，凹槽内设有与负极集流体电连接的负极耳；正极片朝向多孔隔膜的一侧且与凹槽对应的位置设有绝缘层，用于封堵与凹槽对应的多孔隔膜上的孔道。通过上述技术方案，本公开的电芯中，绝缘层的平整度要优于设于凹槽处的方案的平整度，因此，在正极片上设置绝缘层能够缓解在电芯卷绕过程中引起极片打皱，且绝缘层与正极片之间的接触面积更大，两者之间的粘接强度更高。

Description

电芯和电池

技术领域

本公开涉及电池技术领域，具体地，涉及一种电芯和电池。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于电子产品和电动车辆等行业中，电池的电芯包括正极片和负极片，且相邻的正极片和负极片之间设置有多孔隔膜。相关技术中，在一个极片的集流体的其中一个表面上的活性物质层设置有凹槽，凹槽的槽口位于活性物质层背离集流体一侧的面上，凹槽的槽底壁为集流体的表面，凹槽中的集流体与极耳连接。在多孔隔膜的封堵区与带极耳的凹槽之间设置有封堵件，能够对多孔隔膜起到保护作用。实际生产过程中，极片上涂覆的活性物质层的厚度与极耳的厚度可能存在差异，此时，若在焊接极耳的凹槽位置粘贴封堵件时，可能会存在粘贴的封堵件不平整的情况，在电芯卷绕过程中容易引起极片褶皱。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种电芯和电池，该电芯能够缓解在电芯卷绕过程中引起极片打皱，至少部分解决相关技术问题。

为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种电芯，包括依次层叠设置的正极片、多孔隔膜和负极片；

所述负极片包括负极集流体和设于所述负极集流体相对两侧的负极活性物质层，所述负极片的朝向所述正极片一侧的所述活性物质层设有凹槽，所述凹槽的槽底为所述负极集流体的表面，所述凹槽内设有与所述负极集流体电连接的负极耳；所述正极片朝向所述多孔隔膜的一侧且与所述凹槽对应的位置设有绝缘层，用于封堵与所述凹槽对应的所述多孔隔膜上朝向所述正极片一侧的孔道。

可选地，所述绝缘层在所述负极片上的投影至少完全覆盖所述凹槽在所述负极片上的投影。

可选地，在所述负极片的长度方向上，所述绝缘层的外侧边沿在所述负极片上的投影与所述凹槽的边沿之间的距离L满足：1mm≤L≤4mm。

可选地，在所述负极片的宽度方向上，所述绝缘层在所述负极片上的投影的一侧边沿与所述负极片的外侧边沿重合，所述绝缘层在所述负极片上的投影的另一侧边沿处于所述凹槽的该侧边沿的外侧，且与所述凹槽的该侧边沿之间的距离W满足：1mm≤W≤8mm。

可选地，所述绝缘层包括粘结层和基层；

所述基层设于所述多孔隔膜的朝向所述正极片的一侧，所述粘结层设于所述基层与所述正极片之间。

可选地，所述绝缘层还包括热熔胶层，所述热熔胶层设于所述基层朝向所述多孔隔膜的一侧，用于封堵所述凹槽对应于所述多孔隔膜朝向所述正极片一侧的孔道。

可选地，所述热熔胶层嵌入与所述绝缘层对应区域中的所述多孔隔膜的至少部分孔道。

可选地，所述正极片朝向所述多孔隔膜的一侧且与所述凹槽对应的位置设有安装槽，所述绝缘层安装于所述安装槽，所述凹槽在所述正极片上的投影处于所述绝缘层在所述正极片上的投影之内。

可选地，所述凹槽在所述正极片上的投影边沿与所述绝缘层在所述正极片上的投影边沿的距离W3满足：0.5mm≤W3≤2mm；

和/或，所述绝缘层的厚度大于等于所述安装槽的深度。

本公开第二方面，还提供一种电池，所述电池包括上述的电芯。

通过上述技术方案，即本公开的电芯，通过在负极片的负极活性物质层上设置与负极集流体连通的凹槽，并在凹槽内设置与负极集流体电连接的极耳，同时，在正极片对应于该凹槽的位置设置绝缘层，用于堵住该凹槽对应的多孔隔膜上的孔道，避免电芯的短路，与此同时，因绝缘层设置在正极片且位于该凹槽对应的多孔隔膜处，相比于相关技术，本公开的电芯中，绝缘层的平整度要优于设于凹槽处的方案的平整度，因此，在正极片上设置绝缘层能够缓解在电芯卷绕过程中引起极片打皱，且绝缘层与正极片之间的接触面积更大，两者之间的粘接强度更高。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一些实施例提供的电芯的局部结构示意图；

图2是本公开另一些实施例提供的电芯的局部结构示意图；

图3是本公开一些实施例提供的电芯的负极片的凹槽处的Z向视图；

图4是本公开一些实施例提供的电芯的负极片的凹槽处的Y向视图；

图5是本公开一些实施例提供的电芯的正极片的绝缘层处的Z向俯视图；

图6是本公开一些实施例提供的电芯的正极片的绝缘层处的Y向视图；

图7是本公开一些实施例中绝缘层在负极片上的投影示意图；

图8是本公开又一些实施例提供的电芯的局部结构示意图。

附图标记说明

100-正极片；110-正极集流体；120-正极活性物质层；121-安装槽；200-多孔隔膜；300-负极片；310-负极集流体；320-负极活性物质层；321-凹槽；330-负极耳；400-绝缘层；410-基层；420-粘结层；430-热熔胶层。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指对应附图的上、下、左、右；“内、外”是指相应部件轮廓的内和外；“远、近”是指相应结构或者相应部件远离或者靠近另一结构或者部件而言的；附图中的X表示正、负极片的长度方向；Y表示正、负极片的宽度方向；Z表示正、负极片的厚度方向。另外，本公开所使用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。

相关技术中，在一个极片的集流体的其中一个表面上的活性物质层设置有凹槽，凹槽的槽口位于活性物质层背离集流体一侧的面上，凹槽的槽底壁为集流体的表面，凹槽中的集流体与极耳连接。在多孔隔膜的封堵区与带极耳的凹槽之间设置有封堵件，能够对多孔隔膜起到保护作用。实际生产过程中，极片上涂覆的活性物质层的厚度与极耳的厚度可能存在差异，此时，若在极耳的凹槽位置粘贴封堵件时，可能会存在粘贴的封堵件不平整的情况，在电芯卷绕过程中容易引起极片褶皱。

如图1至图8所示，为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种电芯，该电芯包括依次层叠设置的正极片100、多孔隔膜200和负极片300；负极片300包括负极集流体310和设于负极集流体310相对两侧的负极活性物质层320，负极片300的朝向正极片100一侧的活性物质层设有朝向多孔隔膜200层的凹槽321，凹槽321的槽底为负极集流体310的表面，凹槽321内设有与负极集流体310电连接的负极耳330；正极片100朝向多孔隔膜200的一侧且与凹槽321对应的位置设有绝缘层400，用于封堵与凹槽321对应的多孔隔膜200上朝向正极片100一侧的孔道。

通过上述技术方案，即本公开的电芯，通过在负极片300的负极活性物质层320上设置与负极集流体310连通的凹槽321，并在凹槽321内设置与负极集流体310310电连接的负极耳330，同时，在正极片100对应于该凹槽321的位置设置绝缘层400，用于封堵该凹槽321对应的多孔隔膜200上朝向正极片100一侧的的孔道，避免电芯的短路，与此同时，因绝缘层400设置在正极片100且位于该凹槽321对应的正极片100处，相比于相关技术，本公开的电芯中，绝缘层400的平整度要优于设于凹槽321处的方案的平整度，因此，在正极片100上设置绝缘层400能够缓解在电芯卷绕过程中引起极片打皱，且绝缘层400与正极片100之间的接触面积更大，两者之间的粘接强度更高。

如图1及图2所示，在一些实施例中，正极片100包括正极集流体110以及分别设于正极集流体110相对两侧面的正极活性物质层120；绝缘层400设于正极活性物质层120与多孔隔膜200之间。其中，负极片300朝向正极片100的一侧的负极活性物质层320设有凹槽321，该凹槽321在厚度方向上贯穿负极活性物质层320的底面并露出负极集流体310的上表面，负极耳330连接于该负极集流体310的上表面，负极片300的上方依次设有多孔隔膜200和正极片100，多孔隔膜200对应于该凹槽321的位置形成封堵区域，对应于封堵区域的正极片100的下方的正极活性物质层120上设有绝缘层400，在制成电芯后，绝缘层400能够将封堵区域的多个孔道封堵，由于负极活性物质层320的凹槽321对应的正极片100上的正极活性物质层120被覆盖，锂离子无法从该处脱出并移动至负极耳330所在的凹槽321处，从而避免在负极耳330的凹槽321处析锂。

需要说明的是，负极片300上的凹槽321可以为多个，每个凹槽321中设有一个负极耳330，多孔隔膜200对应于每个凹槽321的区域上方均形成有一个封堵区域，在封堵区域上方的正极片100分别设有一个绝缘层400，即绝缘层400与凹槽321一一对应，在制成电芯后，能够分别覆盖在对应的每个凹槽321处。

为了进一步提高电池的安全性，避免因绝缘层400面积过小而造成无法完全覆盖在对应的多孔隔膜200上的封堵区域，在一些实施例中，绝缘层400在负极片300上的投影至少完全覆盖凹槽321在负极片300上的投影。也即，该凹槽321处于绝缘层400在负极片300上的投影之内，从而使负极活性物质层320能够完全覆盖住正极活性物质层120，避免发生析锂。

然而，绝缘层400的面积也不能够太大，避免造成正极活性物质层120的损失，如图7所示，在一些实施例中，在负极片300的长度方向上，绝缘层400的外侧边沿在负极片300上的投影与凹槽321的边沿之间的距离L满足：1mm≤L≤4mm。在负极片300的宽度方向上，绝缘层400的外侧边沿在负极片300上的投影与凹槽321的边沿之间的距离W满足：1mm≤W≤8mm。也即，绝缘层400在负极片300上的投影的一侧边沿与负极片300的外侧边沿重合，绝缘层400在负极片300上的投影的另一侧边沿处于凹槽321的该侧边沿的外侧，且与凹槽321的该侧边沿之间的距离W满足：1mm≤W≤8mm。

如图3至图6所示，为了更加清楚的描述凹槽321与绝缘层400的尺寸大小，在负极片300的长度方向上，上述凹槽321的长度为L1，绝缘层400的长度为L2，在负极片300的宽度方向上，凹槽321的宽度为W1，绝缘层400的宽度为W2，其中，L2＞L1，和/或，W2＞W1。

在一些实施例中，在负极片300的长度方向上，凹槽321的长度和绝缘层400的长度满足：2mm≤L2-L1≤8mm；在负极片300的宽度方向上，凹槽321的宽度和绝缘层400的宽度满足：1mm≤W2-W1≤8mm，其中，凹槽321在负极片300长度方向的中心轴线与绝缘层400的中心轴线重合，且凹槽321在负极片300宽度方向的外侧边沿与绝缘层400的外侧边沿重合，另一侧边沿处于绝缘层400的对应侧边沿之内。也即，绝缘层400在负极片300的长度方向上的两个外侧边沿在负极片300上的投影分别与凹槽321的两边沿之间的距离L满足：1mm≤L≤4mm，绝缘层400在负极片300的宽度方向上的投影的一侧边沿与负极片300的一侧边沿重合，绝缘层400在负极片300上的投影另一侧边沿与凹槽321的边沿的距离W满足：1mm≤W≤8mm。该绝缘层400能够覆盖在多孔隔膜200上，从而将靠近正极片100一侧的多孔隔膜200的孔道封堵，避免电芯在卷绕过程中造成该凹槽321对应的多孔隔膜200的封堵区域封堵不严，从而在该凹槽321处发生析锂或者短路，影响电芯使用。

如图1所示，在一些实施例中，绝缘层400包括粘结层420和基层410；基层410设于多孔隔膜200的朝向正极片100的一侧，粘结层420设于基层410与正极片100之间。其中，基层410的材质可以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丁苯橡胶(SBR)等物质。这些材质与粘结层420具备较好的粘性，同时具有较好的耐电解液性能，避免在后续的使用过程中对电池造成不利影响。

如图2所示，在本公开的另一些实施例中，绝缘层400还包括热熔胶层430，热熔胶层430设于基层410朝向多孔隔膜200的一侧，用于封堵凹槽321对应于多孔隔膜200朝向正极片100一侧的孔道。其中，热熔胶层430设置在基层410的下方，即热熔胶层430设置在绝缘层400靠近多孔隔膜200的一侧表面上。热熔胶层430在高温环境下会发生熔化，当温度降低后，熔化的热熔胶又会凝固。通常情况下，正极片100、负极片300和多孔隔膜200在卷绕成极芯之后会进行热压，在这个过程中，热熔胶层430会熔化并将朝向正极片100一侧的多孔隔膜200的孔道封堵，同时，还可以使正极片100与多孔隔膜200之间贴合更加紧密，使得封堵效果更好。

同时，热压会使绝缘层400中的部分热熔胶层430熔化，部分熔化的热熔胶层430会进入多孔隔膜200的孔道中，待温度降低后，热熔胶层430可以堵住多孔隔膜200靠近绝缘层400一侧的孔道，并使绝缘层400与多孔隔膜200固定粘接在一起，形成封堵区域。将正极片100与多孔隔膜200固定在一起，不仅可以提高多孔隔膜200的机械性能，避免隔膜被刺穿，而且还可以避免极片与多孔隔膜200之间发生错位，避免析锂。需要说明的是，当绝缘层400与多孔隔膜200固定连接后，也可以使绝缘层400从正极片100上脱离，即绝缘层400只与多孔隔膜200固定连接，避免影响正极片100的性能。

在一些实施例中，热熔胶层430嵌入与绝缘层400对应区域中的多孔隔膜200的至少部分孔道。其中，热熔胶层430经热压后会嵌入多孔隔膜200朝向正极片100一侧的对应凹槽321的全部孔道中，多孔隔膜200被嵌入的部分形成封堵区域，封堵区域会覆盖在凹槽321朝向多孔隔膜200一侧的开口上，避免锂离子穿过多孔隔膜200上的封堵区域并移动至凹槽321处产生析锂。

需要说明的是，热熔胶块也可以嵌入至少部分孔道中，在一定程度上形成封堵，以减少锂离子从多孔隔膜200的封堵区域穿过，避免锂离子在凹槽321处产生析锂。

如图8所示，在另一些实施例中，正极片100朝向多孔隔膜200的一侧且与凹槽321对应的位置设有安装槽121，绝缘层400安装于安装槽121，凹槽321在正极片100上的投影处于绝缘层400在正极片100上的投影之内。其中，安装槽121可以设置于朝向多孔隔膜200一侧的正极活性物质层120上，以使绝缘层400可以容置于该安装槽121处，从而可以减小绝缘层400对电芯厚度的影响，提升电芯整体的平整度。

可选地，凹槽321在正极片100上的投影边沿与绝缘层400在正极片100上的投影边沿的距离W3满足：0.5mm≤W3≤2mm。其中，安装槽121在正极片100上的投影需要完全覆盖绝缘层400在正极片100上的投影，便于绝缘层400更好的容置于安装槽121内，且凹槽321在正极片100上的投影边沿与绝缘层400在正极片100上的投影边沿的距离可以是W3，其中，W3满足：0.5mm≤W3≤2mm。

在一些实施例中，绝缘层400的厚度大于等于安装槽121的深度。其中，安装槽121的深度为H1，绝缘层400的厚度为H2，H2≥H1，以使绝缘层400与多孔隔膜200之间更好的固定连接。

可选地，热熔胶层430和粘结层420的厚度小于基层410的厚度。其中，热熔胶层430和粘结层420的厚度可以相同，也可以厚度不同，具体可以根据实际需要进行选择。

本公开第二方面，还提供一种电池，该电池包括上述的电芯，因此，电池也具备电芯的所有优点，这里不再赘述。

综上所述，本公开的电芯和电池，通过在负极片300的负极活性物质层上设置与负极集流体310连通的凹槽321，并在凹槽321内设置与负极集流体310电连接的负极耳330，同时，在正极片100对应于该凹槽321的位置设置绝缘层400，用于将该凹槽321对应的多孔隔膜200上的孔道堵住，避免锂离子穿过多孔隔膜200上的封堵区域并移动至凹槽321处产生析锂，与此同时，因绝缘层400设置在正极片100且位于该凹槽321对应的多孔隔膜200处，相比于相关技术，本公开的电芯中，绝缘层400的平整度要优于设于凹槽321处的方案的平整度，因此，在正极片100上设置绝缘层400能够缓解在电芯卷绕过程中引起极片打皱，且绝缘层400与正极片100之间的接触面积更大，两者之间的粘接强度更高。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括依次层叠设置的正极片(100)、多孔隔膜(200)和负极片(300)；

所述负极片(300)包括负极集流体(310)和设于所述负极集流体(310)相对两侧的负极活性物质层(320)，所述负极片(300)的朝向所述正极片(100)一侧的所述活性物质层设有凹槽(321)，所述凹槽(321)的槽底为所述负极集流体(310)的表面，所述凹槽(321)内设有与所述负极集流体(310)电连接的负极耳(330)；所述正极片(100)朝向所述多孔隔膜(200)的一侧且与所述凹槽(321)对应的位置设有绝缘层(400)，用于封堵与所述凹槽(321)对应的所述多孔隔膜(200)上朝向所述正极片(100)一侧的孔道。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述绝缘层(400)在所述负极片(300)上的投影至少完全覆盖所述凹槽(321)在所述负极片(300)上的投影。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，在所述负极片(300)的长度方向上，所述绝缘层(400)的外侧边沿在所述负极片(300)上的投影与所述凹槽(321)的边沿之间的距离L满足：1mm≤L≤4mm。

4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，在所述负极片(300)的宽度方向上，所述绝缘层(400)在所述负极片(300)上的投影的一侧边沿与所述负极片(300)的外侧边沿重合，所述绝缘层(400)在所述负极片(300)上的投影的另一侧边沿处于所述凹槽(321)的该侧边沿的外侧，且与所述凹槽(321)的该侧边沿之间的距离W满足：1mm≤W≤8mm。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述绝缘层(400)包括粘结层(420)和基层(410)；

所述基层(410)设于所述多孔隔膜(200)的朝向所述正极片(100)的一侧，所述粘结层(420)设于所述基层(410)与所述正极片(100)之间。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述绝缘层(400)还包括热熔胶层(430)，所述热熔胶层(430)设于所述基层(410)朝向所述多孔隔膜(200)的一侧，用于封堵所述凹槽(321)对应于所述多孔隔膜(200)朝向所述正极片(100)一侧的孔道。

7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述热熔胶层(430)嵌入与所述绝缘层(400)对应区域中的所述多孔隔膜(200)的至少部分孔道。

8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极片(100)朝向所述多孔隔膜(200)的一侧且与所述凹槽(321)对应的位置设有安装槽(121)，所述绝缘层(400)安装于所述安装槽(121)，所述凹槽(321)在所述正极片(100)上的投影处于所述绝缘层(400)在所述正极片(100)上的投影之内。

9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述凹槽(321)在所述正极片(100)上的投影边沿与所述绝缘层(400)在所述正极片(100)上的投影边沿的距离W3满足：0.5mm≤W3≤2mm；

和/或，所述绝缘层(400)的厚度大于等于所述安装槽(121)的深度。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-9中任意一项所述的电芯。

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