CN220456447U - 一种电极组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电极组件，包括第一极片、第二极片和隔膜，第一极片和第二极片的极性相反，第一极片、隔膜和第二极片卷绕形成电极组件；第二极片包括第一弯折区，以及位于第一弯折区两端的第一延伸区和第二延伸区，第一延伸区、第一弯折区和第二延伸区沿第二极片的卷绕方向依次设置，第一弯折区为第二极片首次发生弯折的区域；第一延伸区上设置有第一涂层，第二延伸区上设置有第二涂层，第一弯折区设置有第三涂层，第三涂层的厚度小于第一涂层的厚度，第三涂层的厚度小于第二涂层的厚度；或，第一弯折区设置为空集流体区。本实用新型解决了现有的电极组件在弯折时容易掉粉和平整度差的问题。

Description

一种电极组件

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电极组件。

背景技术

锂离子电池自商业化以来，因其优异的电化学性能、自放电小、可快速充放电、高能量密度等特点在便携式电子产品、新能源汽车等领域被广泛应用。

现有技术通常使用卷绕的方式生产锂离子电池，具体包括将正极片、隔膜和负极片层叠设置，然后进行卷绕得到卷绕式的电极组件，对电极组件进行外包装得到卷绕结构的锂离子电池。但是在生产卷绕式的电极组件时，极片弯折时弯折幅度较大，极易掉粉，容易引起短路不良和自放电大等问题。此外，位于电极组件最内圈的极片的首端通常设置为空集流体区，该空集流体区弯折后容易造成电极组件的平整度差，使电极组件的局部粘结性差，影响电极组件的循环性能。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有的电极组件在弯折时容易掉粉和平整度差的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电极组件，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片和所述第二极片的极性相反，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片卷绕形成所述电极组件；

所述第二极片包括第一弯折区，以及位于所述第一弯折区两端的第一延伸区和第二延伸区，所述第一延伸区、第一弯折区和第二延伸区沿所述第二极片的卷绕方向依次设置，所述第一弯折区为第二极片首次发生弯折的区域；

所述第一延伸区上设置有第一涂层，所述第二延伸区上设置有第二涂层，所述第一弯折区设置有第三涂层，所述第三涂层的厚度小于所述第一涂层的厚度，所述第三涂层的厚度小于所述第二涂层的厚度；

或，所述第一弯折区设置为空集流体区。

进一步地，所述第二极片包括相对设置的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一侧设置有所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层。

进一步地，在所述第一侧面，所述第一涂层的厚度和所述第二涂层的厚度相同，所述第三涂层的厚度不超过20μm；

和/或，在所述第二侧面，所述第一涂层的厚度和所述第二涂层的厚度相同，所述第三涂层的厚度不超过20μm。

进一步地，沿所述电极组件的第一方向，所述第一涂层的长度为1mm～10mm。

进一步地，所述第一极片包括第四涂层，所述第四涂层的起始端在所述电极组件的第二方向上的投影和所述第一涂层在所述电极组件的第二方向上的投影不重叠，所述第二方向和所述第一方向相垂直。

进一步地，沿所述电极组件的第一方向，所述第一涂层的起始端和所述第四涂层的起始端之间的间距为0～3mm。

进一步地，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第一极片连接，所述第二极耳和所述第二极片连接，且沿所述电极组件的第二方向，所述第一极耳和所述第二极耳的投影不重叠。

进一步地，所述第一极片包括第一空集流体区和双面涂敷区，所述第一空集流体区为所述第一极片的起始端至双面涂敷区之间的区域，所述第一空集流体区的至少一侧表面覆盖有第一绝缘层；

和/或，所述第二极片与所述第一空集流体区的起始端相对的区域覆盖有第二绝缘层。

进一步地，所述第一极耳的表面覆盖有第三绝缘层，和/或，所述第二极耳的表面覆盖有第四绝缘层。

进一步地，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。

本实用新型所述的电极组件，通过将第一弯折区设置为空集流体区，或者设置第一弯折区上的第三涂层的厚度小于第一涂层的厚度和第二涂层的厚度，减小了第一弯折区的涂层的厚度，能够改善第一弯折区的弯折幅度较大导致的掉粉现象，降低了短路和自放电大的安全风险，并且也能避免第一弯折区的涂层的厚度过大使第二极片的单面涂敷区无法延展，导致电极组件热压后极片打皱的现象；此外，通过在第一延伸区设置第一涂层，第一涂层能够补偿第二极片的起始端和第一极片的起始端之间的厚度差，有利于平衡电极组件的厚度差，提高电极组件内圈的平整度，从而有利于防止电极组件在循环过程中所受的应力不均的现象发生，有利于提高电池的循环性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电极组件的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电极组件的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电极组件的第三种结构示意图；

图4为本实用新型实施例中电极组件的第四种结构示意图。

附图标记说明：

100-正极片；110-第四涂层；200-负极片；210-第一涂层；220-第二涂层；230-第三涂层；300-隔膜；400-正极耳；500-负极耳；600-第一绝缘层；610-第二绝缘层；630-第三绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实施例中，为了便于描述，电极组件的第一方向定义为长度方向，也即图1中的x轴方向，电极组件的第二方向定义为厚度方向，也即图1中的z轴方向。

结合图1至图2所示，本实施例提供了一种电极组件，该电极组件包括正极片100(即第一极片)、负极片200(即第二极片)以及设置在正极片100和负极片200之间的隔膜300，正极片100和负极片200的极性相反，正极片100、隔膜300和负极片200层叠设置并从起始端向收尾端卷绕，形成电极组件，正极片100和负极片200的起始端均位于电极组件的内部。其中，起始端是指电极组件在卷绕的过程中正极片100和负极片200卷绕开始的一端，收尾端是指电极组件在卷绕的过程中正极片100和负极片200卷绕收尾的一端。

正极片100和负极片200均包括集流体和涂层，涂层设置在集流体的至少一侧表面，涂层中含有活性物质，活性物质用于产生电流，正极片100的涂层中含有正极活性物质，负极片200的涂层中含有负极活性物质。集流体是指汇集电流的结构或零件，一般为铜箔、铝箔等金属箔，且正极片的集流体一般为铝箔，负极片的集流体一般为铜箔，集流体的主要作用是将涂层中的活性物质产生的电流汇集起来，以便形成较大的电流对外输出。

负极片200沿卷绕方向卷绕后具有多个弯折区和多个平直区，弯折区和平直区沿卷绕方向交替设置，弯折区C为负极片200卷绕形成电极组件时发生弯折的区域，平直区为负极片200卷绕形成电极组件时未发生弯折的区域。负极片200包括第一弯折区，以及位于第一弯折区两端的第一延伸区和第二延伸区，其中，第一延伸区、第一弯折区和第二延伸区沿负极片200的卷绕方向依次设置，第一弯折区为负极片200首次发生弯折的区域，第一延伸区为负极片200的起始端至第一弯折区的起始端之间的区域，且第一延伸区为位于电极组件最内圈的平直区；第二延伸区为第一弯折区的收尾端至负极片200的收尾端之间的区域，且第二延伸区包括了平直区和弯折区。

本实施例中，结合图2所示，可以在第一延伸区、第一弯折区和第二延伸区的集流体上均设置涂层，其中，第一延伸区上设置有第一涂层210，第二延伸区上设置有第二涂层220，第一弯折区上设置有第三涂层230，第三涂层230的厚度小于第一涂层210的厚度，第三涂层230的厚度小于第二涂层220的厚度。本实施例中，结合图1所示，也可以仅在第一延伸区和第二延伸区的集流体上设置涂层，而第一延伸区上未设置涂层，即第一弯折区设置为空集流体区，空集流体区是指集流体的双侧表面均未覆盖涂层。

本实施例中，通过将第一弯折区设置为空集流体区，或者设置第一弯折区上的第三涂层的厚度小于第一涂层的厚度和第二涂层的厚度，减小了第一弯折区的涂层的厚度，能够改善第一弯折区的弯折幅度较大导致的掉粉现象，降低了短路和自放电大的安全风险，并且也能避免第一弯折区的涂层的厚度过大使负极片的单面涂敷区无法延展，导致电极组件热压后极片打皱的现象；此外，通过在第一延伸区设置第一涂层，第一涂层能够补偿负极片的起始端和正极片的起始端之间的厚度差，有利于平衡电极组件的厚度差，提高电极组件内圈的平整度，从而有利于防止电极组件在循环过程中所受的应力不均的现象发生，有利于提高电池的循环性能。

本实施例中，负极片200包括相对设置的第一侧面(即内侧面)和第二侧面(即外侧面)，第一侧面为负极片200朝向电极组件的中心的一侧表面，第二侧面为负极片200背离电极组件的中心的一侧表面。第一涂层210可以设置在第一侧面和第二侧面中的至少一侧表面，第二涂层220可以设置在第一侧面和第二侧面中的至少一侧表面，第三涂层230可以设置在第一侧面和第二侧面中的至少一侧表面。

作为一种可选实施方式，第一涂层210和第三涂层230均只设置在负极片200的第二侧面，而沿负极片200的卷绕方向，靠近第一弯折区一端的第二涂层220只设置在负极片200的第二侧面，而远离第一弯折区一端的第二涂层220可以设置在负极片200的第一侧面和第二侧面，由此，有利于进一步提高电极组件内圈的平整度，并有利于提高电极组件的能量密度。

本实施例中，对设置在负极片200的第二侧面上的第二涂层220的长度不做进一步限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，例如：图2中设置在负极片200的第二侧面上的第二涂层220延伸至第二弯折区和第三弯折区之间。其中，第二弯折区为负极片200第二次发生弯折的区域，第三弯折区为负极片200第三次发生弯折的区域。

本实施例中，第一涂层210的厚度和与其位于同一侧表面的第二涂层220的厚度相同，并均大于第三涂层230的厚度，第三涂层230在单侧表面的厚度均不超过20μm，即在第一侧面的第三涂层230的厚度不超过20μm，在第二侧面的第三涂层230的厚度不超过20μm。由此，有利于进一步改善第一弯折区涂层的掉粉现象。本实施例中对第一涂层210和第二涂层220的厚度不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，例如第一涂层210和第二涂层220的厚度为10μm至200μm，优选为20μm、50μm、120μm、150μm和170μm，但第一涂层210和第二涂层220的厚度始终大于第三涂层230的厚度。

本实施例中，正极片100包括第四涂层110，第四涂层110可以设置在正极片100的起始端(如图1和图2所示)，即正极片100的起始端为双面涂敷区；第四涂层110也可以靠近正极片100的起始端设置(如图3和图4所示)，即正极片100的起始端先设置为空集流体区，再设置为双面涂敷区。第四涂层110的起始端在电极组件的厚度方向上的投影和第一涂层210在电极组件上的投影不重叠，由此，有利于进一步提高电极组件的平整度，减少电极组件在循环过程中的应力不均。

作为一种可选实施方式，第四涂层110在电极组件的厚度方向上的投影和第二涂层220在电极组件的厚度方向上的投影至少部分重叠。第四涂层110可以设置在正极片100的至少一侧表面，正极片100的起始端至靠近正极片100的收尾端之间的区域均设置有第四涂层110，或者，靠近正极片100的起始端至靠近正极片100的收尾端之间的区域均设置有第四涂层110。

在上述实施例的基础上，沿电极组件的长度方向，第一涂层210的起始端和第四涂层110的起始端之间的间距为0～3mm，即图1中的a的范围为0～3mm，优选为1mm、2mm和2.5mm。由此，在改善电极组件平整度的同时，也能避免负极涂层超出正极涂层太多导致的析锂现象，以及有利于提高负极片的可量产性。较佳地，第一涂层210的起始端和第四涂层110的起始端之间的间距为0～2mm，优选为1mm、1.5mm。

本实施例中，第一涂层210的收尾端未延伸至第一弯折区，即第一涂层210的起始端至收尾端均至设置在平直区，本实施例中对第一涂层210的收尾端和第一弯折区之间的间距不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，例如第一涂层210的收尾端和第一弯折区之间的间距为0～2mm，优选为1mm、1.5mm。

本实施例中，沿电极组件的长度方向，第一涂层210的长度为1mm～10mm，即第一涂层210的起始端至收尾端的长度为1mm～10mm，优选为2mm、5mm、7mm、9mm。由此，能够避免第一涂层210的长度太短无法补偿负极片200的起始端和正极片100的起始端之间的厚度差，还能避免第一涂层210的长度太长，增加了电极组件的能量密度。

本实施例中，对第一弯折区的长度不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据电极组件的具体尺寸进行设置，例如第一弯折区的长度为0.5mm～5mm。

作为一种可选实施方式，本实施例中可以采用如下方式设置第一弯折区上的第三涂层230：在负极片200的表面涂敷涂层后，对第一弯折区对应的涂层进行清洗，使第一弯折区的涂层厚度小于第一延伸区和第二延伸区的涂层的厚度，或者将第一弯折区上的涂层清洗干净，使第一弯折区形成空集流体区。其中，清洗方式包括但不限于激光清洗、接触刮除、间隙涂布或箔材预埋材料去除涂层等方式。

本实施例中的电极组件还包括正极耳400和负极耳500，正极耳400和正极片100连接，负极耳500和负极片200连接，且沿电极组件的厚度方向，正极耳400和负极耳500的投影不重叠。本实施例中对正极耳400和负极耳500的具体设置位置不做进一步地限定，例如：正极耳400可以设置在正极片100的空集流体区上，或者正极片100的第四涂层110上可以设置正极耳安装槽，正极耳400设置在正极耳安装槽内；负极耳500可以设置在负极片200的空集流体区上，或者负极片200的第三涂层210上可以设置负极耳安装槽，负极耳500设置在负极耳安装槽内。

本实施例中的电极组件还包括绝缘层，绝缘层可以包括第一绝缘层600、第二绝缘层610和第三绝缘层620。

具体地，结合图3所示，正极片100沿卷绕方向依次设置为第一空集流体区、双面涂敷区、单面涂敷区和第二空集流体区，其中，第一空集流体区和第二空集流体区均是指正极片100的相对两个表面均未覆盖第四涂层110；双面涂敷区是指正极片100的相对两个表面均覆盖有第四涂层110；单面涂敷区是指正极片100的相对两个表面中的一个表面覆盖有第四涂层110，另一个表面未覆盖第四涂层110。第一空集流体区为正极片100的起始端至双面涂敷区之间的区域，第一空集流体区的至少一侧表面覆盖有第一绝缘层600，即可以在第一空集流体区的一侧表面覆盖第一绝缘层600，也可以在第一空集流体区的两侧表面均覆盖第一绝缘层600。由此，能够将正极片100的集流体与负极片200的集流体，或将正极片100的集流体与负极片200上的涂层隔绝，避免正极片100的集流体刺穿隔膜300导致的短路现象，有利于提高电池的安全性。

结合图4所示，负极片200与第一空集流体区的起始端相对的位置均覆盖有第二绝缘层610，由此，能够避免第一空集流体区边缘的毛刺刺穿隔膜300，导致短路现象的发生。

本实施例的电极组件可以同时设置第一绝缘层600和第二绝缘层610，也可以只设置第一绝缘层600和第二绝缘层610中的任意一个，但是为了提高电池的安全性，电极组件上可以同时设置第一绝缘层600和第二绝缘层610。

结合图1和图2所示，正极耳400的表面覆盖有第三绝缘层620，第三绝缘层620可以覆盖在正极耳400的一侧表面，也可以覆盖在正极耳400的两侧表面，较佳地，第三绝缘层620覆盖在正极耳400的两侧表面，由此，能够防止正极耳400的毛刺刺穿隔膜300，导致短路现象的发生。

当然，本实施例中还可以在负极耳500的表面覆盖绝缘层，以防止负极耳500的毛刺刺穿隔膜300。本实施例中还可以在第二空集流体区的表面覆盖绝缘层，以及在电极组件的收尾端设置绝缘层，第二空集流体区为正极片100的单面涂敷区至收尾端之间的区域，以进一步提高电池的安全性。

本实施例中对绝缘层的材质不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择，例如：绝缘层可以选自丙烯酸类、橡胶类和热熔胶类等中的一种或几种的组合。

本实施例中对上述几个绝缘层的长度不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，只要能够避免析锂形成的锂枝晶或者裁切端口的毛刺，刺穿隔膜300导致短路现象即可。

本实施例中，正极片100设置在电极组件的最外圈，由此，能够避免与外层的壳体形成原电池，造成腐蚀现象。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电极组件，其特征在于，包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片和所述第二极片的极性相反，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片卷绕形成所述电极组件；

所述第二极片包括第一弯折区，以及位于所述第一弯折区两端的第一延伸区和第二延伸区，所述第一延伸区、第一弯折区和第二延伸区沿所述第二极片的卷绕方向依次设置，所述第一弯折区为所述第二极片首次发生弯折的区域；

所述第一延伸区上设置有第一涂层，所述第二延伸区上设置有第二涂层，所述第一弯折区设置有第三涂层，所述第三涂层的厚度小于所述第一涂层的厚度，所述第三涂层的厚度小于所述第二涂层的厚度；

或，所述第一弯折区设置为空集流体区。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第二极片包括相对设置的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一侧设置有所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层。

3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，在所述第一侧面，所述第一涂层的厚度和所述第二涂层的厚度相同，所述第三涂层的厚度不超过20μm；

和/或，在所述第二侧面，所述第一涂层的厚度和所述第二涂层的厚度相同，所述第三涂层的厚度不超过20μm。

4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，沿所述电极组件的第一方向，所述第一涂层的长度为1mm～10mm。

5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片包括第四涂层，所述第四涂层的起始端在所述电极组件的第二方向上的投影和所述第一涂层在所述电极组件的第二方向上的投影不重叠，所述第二方向和所述第一方向相垂直。

6.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，沿所述电极组件的第一方向，所述第一涂层的起始端和所述第四涂层的起始端之间的间距为0～3mm。

7.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第一极片连接，所述第二极耳和所述第二极片连接，且沿所述电极组件的第二方向，所述第一极耳和所述第二极耳的投影不重叠。

8.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片包括第一空集流体区和双面涂敷区，所述第一空集流体区为所述第一极片的起始端至双面涂敷区之间的区域，所述第一空集流体区的至少一侧表面覆盖有第一绝缘层；

和/或，所述第二极片与所述第一空集流体区的起始端相对的区域覆盖有第二绝缘层。

9.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，所述第一极耳的表面覆盖有第三绝缘层，和/或，所述第二极耳的表面覆盖有第四绝缘层。

10.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。