CN219534812U - 极耳、电极片、电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种极耳、电极片、电芯及电池，该极耳在厚度方向上包括第一端面和第二端面；在第一方向上，所述第二端面的尺寸W2大于第一端面的尺寸W1，且第一端面在第二端面上的正投影位于第二端面内；所述第一方向与所述厚度方向垂直。将该极耳应用在电极片中，能够最大限度地减小活性物质层边缘与极耳边缘的间隙，有助于提升电芯的平整度，从而改善锂离子电池的循环性能和安全性能。

Description

极耳、电极片、电芯及电池

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种极耳、电极片、电芯及电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、无污染等特点，已经被广泛的应用于移动电话、移动笔记本电脑等消费电子领域。随着人们对快速充电能力、高能量密度提出了更高的要求，快充型锂电池成为消费类锂离子电池发展的趋势。

在快充型锂电池中，大多采用极耳中置结构，即对极片本体中间的活性物质层进行清洗形成空箔区。由于清洗工艺的局限性，空箔区两侧的活性物质层呈坡状。目前，锂离子电池采用的极耳为长方体状极耳。在上述结构中，将该长方体状极耳焊接于空箔区，极耳边缘与活性物质层边缘存在较大间隙。当在极耳背离空箔区的一侧贴上胶纸时，在化成热压过程后，该间隙上方的胶纸容易发生凹陷形成凹坑，凹坑的存在会影响电芯的平整度，进而影响锂离子电池的循环性能和安全性能。

实用新型内容

本实用新型提供一种极耳，将该极耳应用在电极片中，能够最大限度地减小活性物质层边缘与极耳边缘的间隙，有助于提升电芯的平整度，从而改善锂离子电池的循环性能和安全性能。

本实用新型提供一种电极片，将该电极片加工成电芯时，能够改善电芯表面的平整度，从而确保锂离子电池的循环性能和安全性能。

本实用新型提供一种电芯，由于该电芯是上述电极片加工而成，使得该电芯的表面平整度高，从而确保锂离子电池的循环性能和安全性能。

本实用新型提供一种电池，由于包括上述电芯，该电池在循环性能和安全性能等方面表现优异。

本实用新型的第一方面，提供一种极耳，所述极耳在厚度方向上包括第一端面和第二端面；

在第一方向上，所述第二端面的尺寸W2大于第一端面的尺寸W1，且第一端面在第二端面上的正投影位于第二端面内；所述第一方向与所述厚度方向垂直。

如上所述的极耳，其中，W2＝(1.1～2.0)×W1。

如上所述的极耳，其中，沿着厚度方向，所述极耳的宽度逐渐增大。

如上所述的极耳，其中，所述极耳沿着厚度方向的截面为等腰梯形。

本实用新型的第二方面，提供一种电极片，包括极片本体以及如上所述的极耳，所述极片本体包括空箔区，所述极耳与所述空箔区连接。

如上所述的电极片，其中，位于空箔区相对两侧的活性物质层与空箔区的夹角大于90度。

如上所述的电极片，其中，所述空箔区在所述第一方向上的尺寸为W，W＝(1.2～2.5)×W1；

位于空箔区相对两侧的活性物质层之间的最大尺寸为W4，W4≤W2。

如上所述的电极片，其中，所述空箔区还设有连接件，所述极耳与至少部分空箔区通过连接件连接；

连接件在第一方向上的尺寸为W3，W1＝(1.0～2.0)×W3。

本实用新型的第三方面，提供一种电芯，包括正极片、负极片以及隔膜，所述隔膜设置于正极片、负极片之间，所述正极片、负极片中至少一者是如上所述的电极片。

本实用新型的第四方面，提供一种电池，包括如上所述的电芯。

本实用新型的实施，至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的极耳，将该极耳应用在电极片中，能够最大限度地减小活性物质层边缘与极耳边缘的间隙，在极耳背离空箔区的一侧贴上胶纸时，避免该间隙上方的胶纸在化成热压后发生凹陷，提高电芯表面的平整度，从而改善锂离子电池的循环性能和安全性能。

本实用新型提供的电极片，将该电极片加工成电芯时，能够改善电芯表面的平整度，从而确保锂离子电池的循环性能和安全性能。

本实用新型提供的电芯，由于该电芯是上述电极片加工而成，使得该电芯的表面平整度高，从而确保锂离子电池的循环性能和安全性能。

本实用新型提供的电池，由于包括上述电芯，该电池在循环性能和安全性能等方面表现优异。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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他的附图。

图1是本实用新型一实施方式中电极片的结构示意图；

图2是本实用新型一实施方式中极耳的结构示意图；

图3是本实用新型一实施方式中极耳的俯视结构示意图；

图4是对比例1的电极片的结构示意图；

图5是对比例1的电池3D轮廓测试图；

图6是本实用新型实施例1的电池的3D轮廓测试图。

附图标记说明：

1-集流体；11-第一功能表面；12-第二功能表面；

10-极耳；101-第一端面；102-第二端面；

110-第一活性物质层；120-第二活性物质层；130-空箔区；140-连接件；

3-绝缘胶纸；310-凹陷；

4-极耳区域。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，“设置”、“连接”可以是固定连接、也可以是可拆卸连接，也可以是一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接等；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述属于在本实用新型中的具体含义。“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，例如区分各部件，以更清楚说明/解释技术方案。

需要说明的是，图1至图4中，X方向为第一方向，Z方向为厚度方向，Y方向为第二方向。

请参照图1至图4，本实用新型的第一方面，提供一种极耳10，极耳10在厚度方向上包括第一端面101和第二端面102；在第一方向上，第二端面102的尺寸W2大于第一端面的尺寸W1，且第一端面101在第二端面102上的正投影位于第二端面102内；第一方向与厚度方向垂直。

本实用新型中，极耳10在第一方向(X方向)、第二方向(Y方向)、厚度方向(Z方向)上分别具有相对设置的两个端面。其中，第一端面101和第二端面102是指极耳10在厚度方向上最大且相对的两个表面，第一端面101至第二端面102的垂直距离为极耳10的厚度尺寸。此时，极耳10在第一方向上相对设置的两个端面与极耳10在第二方向上相对设置的两个端面分别连接第一端面与第二端面。其中，第一方向与第二方向垂直。

本实用新型对上述端面的具体形状不作限定，例如第一端面101与第二端面102呈矩形状，二者相对设置。

本实用新型不限定第一方向，只要保证第一方向与厚度方向垂直即可。例如第一方向是极耳的宽度方向。

如图2，本实用新型中，在第一方向上，第二端面102的尺寸W2大于第一端面101的尺寸W1。如图1至图3所示，当第一方向是极耳的宽度方向时，第二端面102的在第一方向上的尺寸为W2，第一端面101在第一方向上的尺寸为W1，W2＞W1。

第一端面101在第二端面102上的正投影位于第二端面102内。也就是说，第一端面101在第二端面102上正投影的边缘不凸出于第二端面102。

当第一方向是极耳的宽度方向时，在上述极耳结构中，极耳10在第一方向上的至少一个端面与第一端面101或者第二端面102不垂直，具体地，极耳在第一方向上的至少一个端面与第一端面呈大于90度的夹角。此时，将该极耳应用于空箔区中，极耳10在第一方向上的端面与空箔区两侧的活性物质层贴合。

本实用新型中，将该特殊结构的极耳应用在电极片中，有助于提升锂离子电池的循环性能、安全性能。这是因为，第二端面102的尺寸大于第一端面101，且第一端面101在第二端面102上的正投影位于第二端面102内，此时，当利用第一端面101与空箔区接触连接时，极耳10在第一方向上的端面与空箔区两侧的活性物质层贴合，能够最大限度地减小活性物质层边缘与极耳边缘的间隙，有助于提升电芯的平整度，从而改善锂离子电池的循环性能和安全性能。此外，在将上述极耳应用于电极片时，可以根据实际情况调整第一端面101和第二端面102在第一方向上的尺寸，以使得该极耳与空箔区两侧的活性物质层适配，最大限度地减小活性物质层边缘与极耳边缘的间隙。

本实用新型不限定第一端面101、第二端面102的尺寸，只要保证在第一方向上，第二端面102的尺寸W2大于第一端面101的尺寸W1即可。在一种实施方式中，W2＝(1.1～2.0)×W1。

本实用新型不限定极耳10在厚度方向上的尺寸变化，只要保证在第一方向上，第二端面102的尺寸W2大于第一端面101的尺寸W1即可。例如，沿着厚度方向，极耳的宽度逐渐增大。其中，极耳的宽度是指在极耳在第一方向上的尺寸。

本实用新型不限定极耳10的具体形状，具体可以根据实际需要来确定。例如，在一种实施方式中，极耳10沿着厚度方向的截面为等腰梯形，使得极耳的结构稳定性进一步增强，且当利用该极耳10与空箔区连接时，该极耳能够与两侧的活性物质层更贴合。

本实用新型的第二方面，提供一种电极片，包括极片本体以及上述第一方面的极耳，其中，极片本体包括空箔区130，极耳10与空箔区130连接。

在一种实施方式中，极片本体包括集流体1、第一活性物质层110和第二活性物质层120，集流体1包括相对设置的第一功能表面11和第二功能表面12；第一功能表面11包括活性层区和空箔区130，第一活性物质层设置在活性层区，第二活性物质层120设置在第二功能表面12。

其中，集流体1的第一功能表面11和第二功能表面12是指集流体1中最大且相对的两个表面，用于涂覆第一活性物质层110和第二活性物质层120。

在本实用新型的具体实施过程中，可以先在第一功能表面11上涂覆第一活性物质层110，然后将部分第一活性物质层去除，以暴露出部分该功能表面，得到空箔区130。

极耳10用于将极片本体与外部的电路进行电性连接，极耳10与空箔区130连接。当极耳10与空箔区130连接时，在一种实施方式中，如图1所示，第一端面101与空箔区130接触连接；在另一种实施方式中，第二端面102与空箔区130接触连接。

电极片可以是负极片或正极片。集流体1、第一活性物质层110和第二活性物质层120的具体材质可以根据电极片的具体极性来确定。当极片为正极片时，集流体1为铝箔、第一活性物质层110和第二活性物质层120的材料为三元材料或磷酸铁锂等正极活性材料；当极片为负极片时，集流体1为铜箔、第一活性物质层110和第二活性物质层120的材料为石墨、硅基等负极活性材料。

本实用新型不限定空箔区130的位置，在一种实施方式中，空箔区130位于集流体1的中部位置。该中部位置是指不在集流体的两端即可，例如可以是在集流体1长度方向上(X方向)1/5处，也可以是集流体长度方向上1/2处，也可以是集流体长度方向上4/5处。

当空箔区130位于集流体的中部位置时，由于清洗工艺的局限性，空箔区130两侧的活性物质层与空箔区130形成大于90度的夹角，此时，空箔区130两侧的活性物质层与空箔区130共同组成了极耳槽位，极耳槽位的截面为梯形。将上述极耳应用于该电极片中，上述极耳10的截面与该极耳槽位的截面形状适配，该极耳10能够有效填充极耳槽位，避免活性物质层与极耳10边缘之间产生较大间隙，提升电芯的平整度，有利于锂离子电池的循环性能和安全性能。

在一种实施方式中，如图1所示，位于空箔区130相对两侧的活性物质层与空箔区130的夹角大于90度。此时，第一端面101与空箔区130接触连接，能够最大限度地减小位于空箔区130两侧第一活性物质层110与极耳10边缘的间隙。

本实用新型不限定空箔区130、极耳10的尺寸关系，只要能够实现连接即可。在一种实施方式中，当位于空箔区130相对两侧的活性物质层与空箔区130的夹角大于90度，第一端面101与空箔区130接触连接时，空箔区130在第一方向上的尺寸为W，W＝(1.2～2.5)×W1。这样，能够有增加第一端面101与空箔区130之间接触面积。若第一端面101的尺寸过小，对极耳10和空箔区130进行焊接时，无法形成有效的焊接拉力，焊接强度较低。

本实用新型不限定空箔区130两侧的活性物质层之间的宽度，在一种实施方式中，当位于空箔区130相对两侧的活性物质层与空箔区130的夹角大于90度时，位于空箔区130两侧的活性物质层之间的最大宽度为W4，W4≤W2。这样保证极耳10完全在极耳槽位中，且极耳10边缘与空箔区130两侧的活性物质层的间隙很小。

本实用新型不限定极耳10与空箔区130的连接方式，只要能够实现极耳10与空箔区130的电连接即可。例如，空箔区130还设有连接件140，极耳10与至少部分空箔区130通过连接件140连接，连接件140在第一方向上的尺寸为W3，W1＝(1.0～2.0)×W3。

上述连接方式可以是焊接。具体地，当第一端面101与至少部分空箔区130接触连接时，极耳10和空箔区130层叠设置，且极耳10和空箔区130焊接并形成焊印。第一端面101朝向空箔区130，第二端面102背离空箔区130，在对极耳10和空箔区130进行焊接时，可以从极耳10的第二端面102进行焊接，降低对空箔区130背离极耳10一侧活性物质层的影响。

在上述实施方式中，极耳10与空箔区130焊接并形成焊印，焊印在集流体上的正投影位于第一端面101在集流体1上的正投影内。

极耳10背离空箔区130的一侧设置有绝缘胶纸3，绝缘胶纸3在集流体1上的正投影覆盖空箔区130。通过在极耳背离空箔区130的一侧设置有绝缘胶纸3，绝缘胶纸3对极耳起到固定作用。

空箔区130位于绝缘胶纸3在集流体1上的正投影内。这样，绝缘胶纸3能够覆盖空箔区130，可以避免空箔区130以及极耳10上形成的毛刺刺穿电池中与空箔区130相邻的隔膜，造成电池短路。

本实用新型中，当极耳10背离空箔区130的一侧设置有绝缘胶纸3时，利用上述特殊结构的极耳10不仅能够最大限度地减小活性物质层边缘与极耳10边缘的间隙，而且该极耳10对绝缘胶纸3有足够的支撑作用，避免形成凹陷，影响电池的平整度。

如图1、3所示，绝缘胶纸3在集流体1上的正投影覆盖部分第一活性物质层110在集流体上的正投影，以进一步对绝缘胶纸3起到支撑作用，进一步保证绝缘胶纸3的固定作用。

本实用新型的第三方面，提供一种电芯，包括正极片、负极片以及隔膜，隔膜设置于正极片、负极片之间，正极片、负极片中至少一者是上述第二方面的电极片。

电芯中正极片或者负极片中的一者具有上述电极片的结构，或者，正极片和负极片均具有上述电极片的结构。由于该电芯中含有上述结构的电极片，因此，该电芯表面的平整度高，从而确保锂离子电池的循环性能和使用寿命。

电芯可以是卷绕式电芯，也可以是叠片式电芯。

在一种实施方式中，卷绕式电芯包括一个正极片和一个负极片。卷绕过程中正极片、隔膜以及负极片从卷绕首端开始朝同一方向卷绕并最终形成卷绕式电芯。

在另一种实施方式中，叠片式电芯包括多个正极片、多个负极片，加工过程中将正极片与负极片沿同一方向交替层叠设置，同时在相邻两个正极片与负极片之间设置隔膜，并最终层叠形成叠片式电芯。

本实用新型的第四方面，提供一种电池，包括如上第三方面的电芯。通过将上述电芯与保护电路共同安装在电池外壳内部后就可以形成用于充/放电的电池。由于该电池包括上述电芯，因此，该电池在循环性能和使用寿命等方面表现优异。

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

以正极片为例

如图1所示，极耳10在厚度方向上包括第一端面101和第二端面102，第一端面101在第一方向上的尺寸W1＝6mm，第二端面102在第一方向上的尺寸W2＝9.5mm，极耳沿着厚度方向的截面为等腰梯形；

采用本实施例的极耳进行焊接，焊接完成后电池进行正产生产；

极耳与集流体1的空箔区130焊接并形成焊印，第一端面与空箔区接触，第二端面102远离空箔区，且焊印在集流体上的正投影位于第一端面在集流体上的正投影内，焊印在第一方向上的尺寸W3＝4mm，其中，集流体为正极集流体铝箔；

位于空箔区相对两侧的活性物质层之间的最大尺寸W4＝10.5mm，极耳表面贴绝缘胶纸3，空箔区在集流体1上的正投影位于绝缘胶纸3在集流体上的正投影内；

由于极耳10与位于空箔区相对两侧的活性物质层的间隙非常小，加压化成时，极耳10对绝缘胶纸3有足够的支撑作用，使其化成后不会存在凹陷310，这也可以使得绝缘胶纸3对侧的另一电极片不会产生形变而影响电池的平整度。

图6是采用本实用新型实施例1的电池3D轮廓仪测试图片，可以看出极耳区域4没有凹陷，电池平整度好。

对比例1

以正极片为例，如图5所示，常规极耳的宽度W1＝W2＝6mm，空箔区的宽度W＝10mm，位于空箔区相对两侧的活性物质层之间的最大尺寸W4＝10.5mm；

采用上述常规极耳进行焊接，焊接完成后电池进行正产生产，焊印宽度W3＝4mm；

化成后拆解发现，在极耳10和活性物质层中间的间隙处的绝缘胶纸3存在凹陷310，这是因为位于空箔区相对两侧的活性物质层之间的尺寸W远远大于W1，二者之间会形成较大间隙，加压化成后，该间隙上方的绝缘胶纸3因其底部没有支撑，导致绝缘胶纸3对侧的另一电极片发生形变挤压绝缘胶纸3而产生凹陷310，凹陷310的存在会影响电池的平整度。

从图5可以看出，对比例1的电池化成后，在3D轮廓仪测试下，极耳区域，极耳10和凹陷310均十分明显，电池的平整度较差。

这里需要说明的是，本实用新型实施例涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。

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，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。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极耳，其特征在于，所述极耳在厚度方向上包括第一端面和第二端面；

在第一方向上，所述第二端面的尺寸W2大于第一端面的尺寸W1，且第一端面在第二端面上的正投影位于第二端面内；所述第一方向与所述厚度方向垂直。

2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，W2＝(1.1～2.0)×W1。

3.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，沿着厚度方向，所述极耳的宽度逐渐增大。

4.根据权利要求1-3任一项所述的极耳，其特征在于，所述极耳沿着厚度方向的截面为等腰梯形。

5.一种电极片，其特征在于，包括极片本体以及权利要求1-4任一项所述的极耳，其中，所述极片本体包括空箔区，所述极耳与所述空箔区连接。

6.根据权利要求5所述的电极片，其特征在于，位于空箔区相对两侧的活性物质层与空箔区的夹角大于90度。

7.根据权利要求6所述的电极片，其特征在于，所述空箔区在第一方向上的尺寸为W，W＝(1.2～2.5)×W1；

位于空箔区相对两侧的活性物质层之间的最大尺寸为W4，W4≤W2。

8.根据权利要求6或7所述的电极片，其特征在于，所述空箔区还设有连接件，极耳与至少部分空箔区通过连接件连接；

连接件在第一方向上的尺寸为W3，W1＝(1.0～2.0)×W3。

9.一种电芯，其特征在于，包括正极片、负极片以及隔膜，所述隔膜设置于正极片、负极片之间，所述正极片、负极片中至少一者是权利要求5-8任一项所述的电极片。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电芯。