CN219626720U - 叠片结构以及电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种叠片结构以及电芯。叠片结构包括正极片、负极片和位于二者之间的隔膜，正极活性物质涂覆于正极集流体的表面，绝缘涂层涂覆于正极集流体并位于正极活性物质的四周，第一涂层位于正极集流体的表面且与正极活性物质同侧设置，第二涂层位于正极集流体的表面或端面，负极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极活性物质；负极集流体的边缘投影落入第一涂层范围内；负极集流体的边缘投影落入位于正极集流体表面的第二涂层范围内，或正极集流体端部的第二涂层的投影落入负极片内，该叠片结构能够避免集流体的毛刺插入另一侧的极片中造成短路。该电芯能够减少极片短路现象的发生，提高电芯的安全性能。

Description

叠片结构以及电芯

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种叠片结构以及电芯。

背景技术

叠片结构是电池内部电芯的一部分，通常是由正极片、隔膜和负极片依次叠放而成，隔膜设置在正极片和负极片之间，起到绝缘作用，以防正极片与负极片接触造成短路的情况。在制作极片时，受到切割工艺的影响，极片的端面会产生毛刺。极片上的毛刺容易刺破隔膜(极片包括集流体和涂抹在集流体上的活性物质，其中集流体为具有导电性的金属，集流体在切割时容易产生毛刺)，造成正负极片接触，产生短路，存在很大的安全隐患。

如图1和图2所示，活性物质2′一般为喷涂在集流体1′上，喷涂方式分为连涂(图1所示)和间涂(图2所示)，活性物质2′在集流体1′上连涂并被切刀3′裁切后，在第一方向(即长度方向)的两侧，保留一定宽度的集流体未被覆盖，而在第二方向(即宽度方向)两侧，集流体与活性物质端部齐平；活性物质2′在集流体1′上间涂并被切刀3′裁切后，在第一方向的两侧以及第二方向的两侧均保留一定宽度的集流体未被覆盖。

对于间涂的正极极片而言，负极集流体的毛刺容易刺破隔膜与未被活性物质覆盖到的正极集流体接触造成短路；对于端部齐平的正极极片也即连涂的正极极片而言，在第一方向的两侧负极集流体的毛刺容易刺破隔膜与未被活性物质覆盖到的正极集流体接触造成短路，在第二方向两侧的端部，正极集流体的毛刺容易将隔膜刺破，进而接触到负极片造成短路。

因此，亟需设计一种叠片结构以及电芯，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种叠片结构，能够避免集流体的毛刺插入另一侧的极片中造成短路。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

叠片结构，包括：

正极片，包括正极集流体、正极活性物质以及绝缘涂层，上述正极活性物质涂覆于上述正极集流体的表面，上述绝缘涂层涂覆于上述正极集流体并位于上述正极活性物质的四周，位于第一方向两侧的绝缘涂层为第一涂层，位于第二方向两侧的绝缘涂层为第二涂层，上述第一涂层位于上述正极集流体的表面且与上述正极活性物质同侧设置，上述第二涂层位于上述正极集流体的表面或端面，上述第一方向与上述第二方向垂直；

负极片，与上述正极片堆叠设置，上述负极片包括负极集流体以及涂覆于上述负极集流体表面的负极活性物质，上述负极活性物质与上述正极活性物质相对设置；

隔膜，位于上述负极活性物质以及正极活性物质之间；

在第一方向的两侧，上述负极集流体的边缘投影落入上述第一涂层范围内；在第二方向的两侧，上述负极集流体的边缘投影落入位于上述正极集流体表面的上述第二涂层范围内，或上述正极集流体端部的上述第二涂层的投影落入上述负极片内。

作为优选方案，上述第一涂层与上述正极活性物质紧邻设置，位于上述正极集流体表面的上述第二涂层与上述正极活性物质紧邻设置。

作为优选方案，上述第一涂层以及位于上述正极集流体表面的上述第二涂层的宽度范围为1mm-2mm。

作为优选方案，上述正极活性物质的投影落入上述负极活性物质投影的内部。

作为优选方案，上述叠片结构平铺设置，上述负极活性物质在第一方向和第二方向上的尺寸均比上述正极活性物质的对应尺寸大0.5mm-1.5mm。

作为优选方案，上述叠片结构卷绕设置，上述负极活性物质在第二方向的尺寸比上述正极活性物质的对应尺寸大0.5mm-1.5mm，上述负极活性物质在第一方向的尺寸比上述正极活性物质的对应尺寸大5mm-10mm。

作为优选方案，上述第二涂层同时涂覆上述正极集流体端部以及正极活性物质的端部。

作为优选方案，上述正极片还包括正极极耳，上述正极极耳连接于上述正极集流体的上表面或下表面；或上述正极极耳与上述正极集流体一体成型；上述负极片还包括负极极耳，上述负极极耳连接于上述负极集流体的上表面或下表面；或上述负极极耳与上述负极集流体一体成型。

作为优选方案，上述正极集流体的材质为铝，上述负极集流体的材质为铜。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电芯，能够减少极片短路现象的发生，提高电芯的安全性能。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

电芯，包括外包装以及上述的叠片结构，上述外包装包裹上述叠片结构。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种叠片结构，对于间涂正极活性物质的的正极片而言，第一涂层和位于正极集流体表面的第二涂层对裸露的正极集流体进行保护，使得负极集流体即使出现毛刺刺破隔膜也不会与正极集流体接触造成短路。对于连涂正极活性物质的正极片而言，第一涂层对裸露的正极集流体进行保护，使得负极集流体即使出现毛刺刺破隔膜也不会与正极集流体接触造成短路；而端部的正极集流体的毛刺被第二涂层覆盖容易钝化，正极集流体的毛刺不易穿透隔膜；并且，即使穿透隔膜，毛刺与负极极片之间也被第二涂层隔开，避免短路。

附图说明

图1是现有技术提供的活性物质连涂于集流体的结构示意图；

图2是现有技术提供的活性物质间涂于集流体的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的间涂的活性物质裁切后的叠片结构的爆炸图；

图4是本实用新型实施例提供的连涂的活性物质裁切后的叠片结构的爆炸图；

图5是图4中A处的放大图；

图6是本实用新型实施例提供的连涂的活性物质裁切后的叠片结构的爆炸图的端部的局部示意图；

图7是本实用新型实施例提供的绝缘涂层与正极活性物质间隔设置时的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的正极耳第一种连接形式的正极片的局部示意图；

图9是本实用新型实施例提供的正极耳第二种连接形式的正极片的局部示意图；

图10是本实用新型实施例提供的正极耳第三种连接形式的正极片的局部示意图。

图中：

1′、集流体；2′、活性物质；3′、切刀；

10、正极片；11、正极集流体；12、正极活性物质；13、绝缘涂层；131、第一涂层；132、第二涂层；14、正极极耳；

20、负极片；21、负极集流体；22、负极活性物质；221、接触部；23、负极极耳；

30、隔膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种叠片结构，能够避免正负极片上毛刺连通造成短路的现象。如图3-图6所示，该叠片结构包括依次叠放的负极片20、隔膜30和正极片10。其中正极片10包括正极集流体11、正极活性物质12以及绝缘涂层13，正极活性物质12涂覆于正极集流体11的表面，绝缘涂层13涂覆于正极集流体11并位于正极活性物质12的四周。

具体的，位于第一方向(图中X方向)两侧的绝缘涂层13为第一涂层131，位于第二方向(图中Y方向，Y方向与X方向垂直)两侧的绝缘涂层13为第二涂层132。第一涂层131位于正极集流体11的表面且与正极活性物质12同侧设置，对于间涂的正极活性物质12(图3)；第二涂层132位于正极集流体11的表面，对于连涂的正极活性物质12(图4-图6)，第二涂层132位于正极集流体11的端面。负极片20包括负极集流体21以及涂覆于负极集流体21表面的负极活性物质22，负极活性物质22与正极活性物质12相对设置。在第一方向的两侧，负极集流体21的边缘投影落入第一涂层131范围内；在第二方向的两侧，对于间涂的正极活性物质12(图3)，负极集流体21的边缘投影落入位于正极集流体11表面的第二涂层132范围内，对于连涂的正极活性物质12(图4-图6)，正极集流体11端部的第二涂层132的投影落入负极片20内。

通过上述设置，对于间涂正极活性物质12的正极片10而言，第一涂层131和位于正极集流体11表面的第二涂层132对裸露的正极集流体11进行保护，使得负极集流体21即使出现毛刺刺破隔膜30也不会与正极集流体11接触造成短路。对于连涂正极活性物质12的正极片10而言，第一涂层131对裸露的正极集流体11进行保护，使得负极集流体21即使出现毛刺刺破隔膜30也不会与正极集流体11接触造成短路；而端部被第二涂层132覆盖后正极集流体11的毛刺即使穿过隔膜也不易与负极片20连通。

在一种实施例中，第二涂层132具有一定粘稠性，在对连涂的正极片10端部上的毛刺在被第二涂层132覆盖后被钝化，以便避免正极集流体11的毛刺穿透隔膜30，造成短路。

其中，正极活性物质12的投影落入负极活性物质22投影的内部。可以理解的是，正极活性物质12被负极活性物质22完全覆盖，此种设置能够避免产生锂枝晶，防止锂枝晶刺破隔膜30造成正负极片20短路。

叠片构成的电芯的结构分为卷绕电芯和叠片电芯。其中卷绕电芯中叠片结构卷绕设置，负极活性物质22在第二方向的尺寸比正极活性物质12的对应尺寸大0.5mm-1.5mm，负极活性物质22在第一方向的尺寸比正极活性物质12的对应尺寸大5mm-10mm。由于卷绕时，正极片10和负极片20在卷绕一圈中具有微量的差距，但是由于卷绕圈数较多，积累的长度差较大，5mm-10mm为较为合适的经验值，且第二方向上不受卷绕的影响，0.5mm-1.5mm的尺寸差即可避免锂枝晶的现象发生，尽量减少材料的浪费。

对于叠片电芯而言，叠片结构平铺设置，负极活性物质22在第一方向和第二方向上的尺寸均比正极活性物质12的对应尺寸大0.5mm-1.5mm。该种结构在第一方向和第二方向上均不受卷绕的影响，0.5mm-1.5mm的尺寸差即可避免锂枝晶的现象发生，尽量减少材料的浪费。

优选地，第一涂层131与正极活性物质12紧邻设置，位于正极集流体11表面的第二涂层132与正极活性物质12紧邻设置。也就是说，位于正极集流体11表面的绝缘涂层13均与正极活性物质12紧邻设置，否则，如图7所示，以第一涂层131为例，如第一涂层131与正极活性物质12之间存在间隙，造成负极活性物质22与此间隙对应的接触部221与间隙处的正极集流体11正对，这样也容易造成短路的情况发生，上述设置避免了该情况的发生。同理，正极集流体11表面的第二涂层132与此情况相同，在此不作赘述。

可选地，第一涂层131以及位于正极集流体11表面的第二涂层132的宽度范围为1mm-2mm。可以理解的是，位于正极集流体11表面的绝缘涂层13的宽度范围为1mm-2mm，该范围不会导致正极片10的尺寸过大，同时保证负极集流体21的边缘落入第一涂层131或第二涂层132上。

优选地，如图6所示，对于连涂的正极活性物质12，第二涂层132同时涂覆正极集流体11端部以及正极活性物质12端部。通过上述设置，正极集流体11和正极活性物质12的端部同时覆盖，正极活性物质12的端部也被封住，进一步防止由于正极片10破坏隔膜30造成短路的情况发生。

可选地，如图3、图4以及图8-图10所示，正极片10还包括正极极耳14，正极极耳14连接于正极集流体11的上表面(图8)或下表面(图9)；或正极极耳14与正极集流体11一体成型(图10)；负极片20还包括负极极耳23，负极极耳23连接于负极集流体21的上表面或下表面；或负极极耳23与负极集流体21一体成型。以上为极耳的可选的连接位置。

可选地，正极集流体11的材质为铝，负极集流体21的材质为铜，能够保证较好的导电性。

可选地，如图4所示，在不连接极耳的一侧，即图4中左侧，多余的正极集流体11以及负极集流体21被切掉，能够尽量减小叠片结构的体积大小，以便提高由叠片体构成的电芯的能量密度。

本实施例还提供一种电芯，包括上述的叠片结构以及外包装，外包装包裹上述叠片结构，通过采用上述叠片结构，该电芯能够减少极片短路现象的发生，提高电芯的安全性能。

可选地，上述电芯可以为软包电池，对应的外包装为铝塑膜，极耳凸出铝塑膜外设置。

可选地，上述电芯还可以为方形电池，对应的外包装为电池盒，电池盒上设置极柱与对应的极耳电连接。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.叠片结构，其特征在于，包括：

正极片(10)，包括正极集流体(11)、正极活性物质(12)以及绝缘涂层(13)，所述正极活性物质(12)涂覆于所述正极集流体(11)的表面，所述绝缘涂层(13)涂覆于所述正极集流体(11)并位于所述正极活性物质(12)的四周，位于第一方向两侧的绝缘涂层(13)为第一涂层(131)，位于第二方向两侧的绝缘涂层(13)为第二涂层(132)，所述第一涂层(131)位于所述正极集流体(11)的表面且与所述正极活性物质(12)同侧设置，所述第二涂层(132)位于所述正极集流体(11)的表面或端面，所述第一方向与所述第二方向垂直；

负极片(20)，与所述正极片(10)堆叠设置，所述负极片(20)包括负极集流体(21)以及涂覆于所述负极集流体(21)表面的负极活性物质(22)，所述负极活性物质(22)与所述正极活性物质(12)相对设置；

隔膜(30)，位于所述负极活性物质(22)以及正极活性物质(12)之间；

在第一方向的两侧，所述负极集流体(21)的边缘投影落入所述第一涂层(131)范围内；在第二方向的两侧，所述负极集流体(21)的边缘投影落入位于所述正极集流体(11)表面的所述第二涂层(132)范围内，或所述正极集流体(11)端部的所述第二涂层(132)的投影落入所述负极片(20)内。

2.根据权利要求1所述的叠片结构，其特征在于，所述第一涂层(131)与所述正极活性物质(12)紧邻设置，位于所述正极集流体(11)表面的所述第二涂层(132)与所述正极活性物质(12)紧邻设置。

3.根据权利要求1所述的叠片结构，其特征在于，所述第一涂层(131)以及位于所述正极集流体(11)表面的所述第二涂层(132)的宽度范围为1mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的叠片结构，其特征在于，所述正极活性物质(12)的投影落入所述负极活性物质(22)投影的内部。

5.根据权利要求4所述的叠片结构，其特征在于，所述叠片结构平铺设置，所述负极活性物质(22)在第一方向和第二方向上的尺寸均比所述正极活性物质(12)的对应尺寸大0.5mm-1.5mm。

6.根据权利要求4所述的叠片结构，其特征在于，所述叠片结构卷绕设置，所述负极活性物质(22)在第二方向的尺寸比所述正极活性物质(12)的对应尺寸大0.5mm-1.5mm，所述负极活性物质(22)在第一方向的尺寸比所述正极活性物质(12)的对应尺寸大5mm-10mm。

7.根据权利要求1所述的叠片结构，其特征在于，所述第二涂层(132)同时涂覆所述正极集流体(11)端部以及正极活性物质(12)的端部。

8.根据权利要求1-7任一项所述的叠片结构，其特征在于，所述正极片(10)还包括正极极耳(14)，所述正极极耳(14)连接于所述正极集流体(11)的上表面或下表面；或所述正极极耳(14)与所述正极集流体(11)一体成型；所述负极片(20)还包括负极极耳(23)，所述负极极耳(23)连接于所述负极集流体(21)的上表面或下表面；或所述负极极耳(23)与所述负极集流体(21)一体成型。

9.根据权利要求8所述的叠片结构，其特征在于，所述正极集流体(11)的材质为铝，所述负极集流体(21)的材质为铜。

10.电芯，其特征在于，包括外包装以及如权利要求1-9任一项所述的叠片结构，所述外包装包裹所述叠片结构。