CN220984586U - 一种电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯，包括第一极片和第二极片，其中第一极片和第二极片层叠设置；第二极片在第一极片上的投影一全部在第一极片的侧面区域内；投影一的侧边与第一极片的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm。可见，该电芯中的第一极片的侧边和与其相邻的第二极片的侧边之间的错位间距在0.4mm以内，能够解决相邻极片侧边错位间距过大的问题，从而能够提高电池的能量密度，并且相邻极片之间的侧边错位间距越小，第一极片和第二极片的尺寸越接近一致，第一极片的无效部分(即不发生电化学反应的部分)更小，能够减少第一极片未参与化学反应的空集流体区域或活性层区域与电解液发生反应，从而影响SEI膜，进而降低电池的循环性能。

Description

一种电芯及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电芯以及设置有该电芯的电池。

背景技术

随着经济的发展、科技的进步和技术的更新迭代，对电池的快充和容量的要求越来越高。常见的叠片电池中，相邻的负极片与正极片之间的侧边错位的间距在2-8mm之间，由于该间距较大，负极片最边缘区域并不与正极片发生电化学反应，导致负极片必然存在无效区域，从而电池的能量密度较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电芯及电池。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电芯，包括：

第一极片，

第二极片，所述第二极片与所述第一极片层叠设置；

所述第二极片在所述第一极片所在平面上的投影一全部位于所述第一极片的侧面区域内；

所述投影一的侧边与所述第一极片的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm。

可选地，在上述电芯中，所述投影一任意位置的侧边与所述第一极片对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于0.4mm。

可选地，在上述电芯中，所述第一极片包括第一基体和第一涂层，所述第一涂层涂覆于所述第一基体表面；

所述第二极片包括第二基体和第二涂层，所述第二涂层涂覆于所述第二基体表面；

所述第二涂层在所述第一涂层上的投影二全部在所述第一涂层的侧面区域内；

所述投影二的侧边与所述第一涂层的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm。

可选地，在上述电芯中，所述投影二任意位置的侧边与所述第一涂层对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于0.4mm。

可选地，在上述电芯中，

位于任一个所述第二极片两侧且与其相邻的两个所述第一极片之间的尺寸差值的绝对值小于0.03mm；

位于任一个所述第一极片两侧且与其相邻的两个所述第二极片之间的尺寸差值的绝对值小于0.03mm。

可选地，在上述电芯中，位于任一所述第二涂层两侧且与其相邻的两个所述第一涂层分别为第一涂层a和第一涂层b，所述第二涂层的侧边与所述第一涂层a的侧边之间的间距为第一间距；

所述第二涂层的侧边与所述第一涂层b的侧边之间的间距为第二间距；

所述第一间距与所述第二间距差值的绝对值小于等于0.1mm；

和/或，相邻的两个所述第一涂层的侧边的差值的最大值与最小值差值的绝对值小于等于0.1mm；

和/或，相邻的两个所述第二涂层的侧边的差值的最大值与最小值差值的绝对值小于等于0.1mm。

可选地，在上述电芯中，所述第一极片和所述第二极片为方形板状构件。

可选地，在上述电芯中，所述第一极片和所述第二基体极片为多边形板状构件，所述多边形的拐角为弧形拐角；

所述第一极片的所述第一涂层与所述第二极片的所述第二涂层在所述弧形拐角位置的间距小于等于0.4mm。

可选地，在上述电芯中，所述弧形拐角为圆角，所述圆角的圆心半径大于等于0.5mm。

可选地，在上述电芯中，

所述第一基体的厚度大于等于1μm；

所述第二基体的厚度大于等于1μm；

所述第一涂层的厚度大于等于20μm；

所述第二涂层的厚度大于等于30μm。

可选地，在上述电芯中，还包括隔膜，所述隔膜设置于所述第一极片和所述第二极片之间，

所述第一极片在所述隔膜所在平面上的投影三全部在所述隔膜的侧面区域内；

所述投影三的侧边与所述隔膜的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于1.2mm。

可选地，在上述电芯中，所述投影三任意位置的侧边与所述隔膜在对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于1.2mm。

可选地，在上述电芯中，位于任一所述第二极片的两侧且与其相邻的两个所述隔膜分别为隔膜a和隔膜b；

位于所述第二极两侧且与其相邻的两个所述第一极分别为第一极片a和第一极片b；

所述第一极片a与所述隔膜a相邻，所述第一极片a的侧边与所述隔膜a的侧边之间的间距为第三间距；

所述第一极片b与所述隔膜b相邻，所述第一极片b的侧边与所述隔膜b的侧边之间的间距为第四间距；

所述第三间距与所述第四间距差值的绝对值小于等于0.4mm。

可选地，在上述电芯中，所述隔膜为涂胶隔膜或者陶瓷隔膜。

可选地，在上述电芯中，所述隔膜的厚度大于等于5μm。

一种电池，包括上述的电芯。

从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的电芯和电池中，第一极片的侧边和与其相邻的第二极片的侧边之间的错位间距在0.4mm以内，能够解决相邻极片侧边错位间距过大的问题，从而能够提高电池的能量密度，并且相邻极片之间的侧边错位间距越小，第一极片和第二极片的尺寸越接近一致，第一极片的无效部分(即不发生电化学反应的部分)更小，能够减少第一极片未参与化学反应的空集流体区域或活性层区域与电解液发生反应，从而影响SEI(solid electrolyte interface)膜，进而降低电池的循环性能。

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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电芯的平面图；

图2为本实用新型实施例提供的电芯的剖面图；

图3为本实用新型实施例提供的第一极片的结构示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的第一极片的结构示意图二；

图5为本实用新型实施例提供的第二极片的结构示意图一；

图6为本实用新型实施例提供的第二极片的结构示意图二。

其中：

1-第一极片，11-第一基体，12-第一涂层，13-第一极耳，

2-第二极片，21-第二基体，22-第二涂层，23-第二极耳，

3-隔膜。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图6所示，本实用新型实施例提供了一种电芯。

首先，该电芯，包括第一极片1和第二极片2，其中第一极片1和第二极片2层叠设置；第二极片2在第一极片1上的投影一全部在第一极片1的侧面区域内，即第一极片1能够完全覆盖第二极片2；投影一的侧边与第一极片1的侧边之间的间距p大于等于0mm且小于等于0.4mm。

可见，本实用新型实施例提供的电芯，第一极片1的侧边和与其相邻的第二极片2的侧边之间的错位间距在0.4mm以内，能够解决相邻极片侧边错位间距过大的问题，从而能够提高电池的能量密度，并且相邻极片之间的侧边错位间距越小，第一极片1和第二极片2的尺寸越接近一致，第一极片1的无效部分(即不发生电化学反应的部分)更小，能够减少第一极片未参与化学反应的空集流体区域或活性层区域与电解液发生反应，从而影响SEI膜，进而降低电池的循环性能。

具体实施时，根据所需要极片的具体尺寸制备与极片尺寸对应的磨具，沿磨具的形状对极片进行裁切，有利于保证极片的一致性，从而能够保证第一极片1和第二极片2叠片布置时边距p有效地控制在0.4mm以内。需要说明的是，极片磨具包括基体和极耳，两部分一体设置，以便一次即能同时裁切出基体和极耳。但不局限于此，除了磨具裁切还可以是激光切割，只要能保证极片间的一致性，对于极片的裁切形式，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

具体实施时，投影一任意位置的侧边(即全部侧边)与第一极片1对应位置的侧边之间的间距p均大于等于0mm且小于等于0.4mm。相比于部分侧边之间的间距控制在0.4mm以内，全部侧边之间的间距都能控制在0.4mm以内，能够最大程度上提高电池的能量密度，同时电池的安全性能和稳定性能更优。

具体实施时，详见图4，第一极片1包括第一基体11和第一涂层12，第一涂层12涂覆于第一基体11表面；详见图6，第二极片2包括第二基体21和第二涂层22，第二涂层22涂覆于第二基体21表面；第二涂层22在第一涂层12上的投影二全部在第一涂层12的侧面区域内，即第一涂层12能够完全覆盖第二涂层22；投影二的侧边与第一涂层12的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm，从而第一涂层12的面积与第二涂层22的面积的比值大于等于1，能够防止锂离子浓度过高导致析锂的情况发生。需要说明的是，第一涂层12至少部分覆盖于第一基体11的表面，第二涂层22至少部分覆盖于第二基体21的表面。并且，第一极片1还包括在第一基体11的侧面区域内凸出于第一基体11的第一极耳13；第二极片2还包括在第二基体21的侧面区域内凸出于第二基体21的第二极耳23。

具体实施时，投影二任意位置的侧边与第一涂层12对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于0.4mm。相比于部分侧边之间的间距控制在0.4mm以内，全部侧面间距都能控制在0.4mm以内，能够最大程度上提高电池的能量密度，同时电池的安全性能和稳定性能更优。

具体实施时，第一极片1设置有多个，第二极片2设置有多个，第一极片1和第二极片2间隔且层叠布置；位于任一个第二极片2两侧且与其相邻的两个第一极片1之间的尺寸(该尺寸为极片的外轮廓侧边之间的边距)差值的绝对值小于0.03mm，即两两第一极片1尺寸差值的绝对值小于0.03mm。位于任一个第一极片1两侧且与其相邻的两个第二极片2之间的尺寸差值的绝对值小于0.03mm，即两两第二极片2尺寸差值的绝对值小于0.03mm。以保证极片与极片间的差值尽量小，提高极片的一致性，其差值越小，一致性越好。为后续的电芯制备，第一极片1完全覆盖第二极片2侧边之间的间距能够小于等于0.4mm提供条件。能够保证第一极片1和第二极片2的NP比，在防止析锂的同时，能够提高第二基体12表面的第二涂层22的利用率，进而能够提高电池的能量密度。

具体实施时，与第二涂层22相邻的第一涂层12分别为第一涂层a和第一涂层b，第二涂层22的侧边与第一涂层a的侧边之间的间距为第一间距；第二涂层22的侧边与第一涂层b的侧边之间的间距为第二间距；第一间距与第二间距差值的绝对值小于等于0.1mm，即相邻层的第一极片1的第一涂层12覆盖其中间层的第二极片2的第二涂层22的边距的差值的绝对值小于等于0.1mm。和/或，相邻的两个第一涂层12的侧边的差值的最大值与最小值差值的绝对值小于等于0.1mm；和/或，相邻的两个第二涂层22的侧边的差值的最大值与最小值差值的绝对值小于等于0.1mm。从而减少间距的波动，防止波动较大，第一极片1和第二极片2错位从而导致第一极片1和第二极片2接触导致短路；同时解决间距波动较大情况下，包裹电池结构的外包装壳会出现凹陷的问题。

具体实施时，第一极片1和第二极片2为方形板状构件。

具体实施时，第一极片1和第二极片2为多边形板状构件，多边形的拐角为弧形拐角；防止拐角形成尖角，刺破隔膜3或者包装外壳导致外观类不良的问题发生。第一极片1的第一涂层12与第二极片2的第二涂层22在弧形拐角位置的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm。

需要说明的是，极片可以是多边形的也可以是异形的也可以是圆形的，但不局限于此，对于极片的形状，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。同时，板状构件可以是线性板也可以是弧形板，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

具体实施时，弧形拐角为圆角，圆角的圆心半径大于等于0.5mm。但不局限于此，对于圆角的圆心半径，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

具体实施时，第一基体11的厚度大于等于1μm；第二基体21的厚度大于等于1μm；第一涂层12的厚度大于等于20μm；第二涂层22的厚度大于等于30μm。

需要说明的是，第一极片1为负极极片，第二极片2为正极极片。

其中，第一基体11可以为铜箔、铜合金箔或者复合集流体等，第一涂层12材料可以为石墨、硅材料、硅氧化合物、钛酸锂等中的一种或多种。但不局限于此，对于第一基体11的厚度及材质以及第一涂层12的厚度及材质，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

第二基体21材质可以为铝箔、铝合金箔或者复合集流体等，第二涂层22的材质可以为三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂等中的一种或多种。但不局限于此，对于第二基体21的厚度及材质以及第二涂层22的厚度及材质，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

具体实施时，详见图1，电芯还包括隔膜3，隔膜3设置于第一极片1和第二极片2之间，第一极片1在隔膜3上的投影三全部在隔膜3的侧面区域内，即隔膜3能够完全覆盖第一极片1；投影三的侧边与隔膜3的侧边之间的间距n大于等于0mm且小于等于1.2mm。

具体实施时，投影三任意位置的侧边与隔膜3相对应侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于1.2mm。相比于部分侧边之间的间距控制在1.2mm以内，全部侧面间距都能控制在1.2mm以内，能够最大程度上提高电池的能量密度，电池的安全性能和稳定性能更优。

具体实施时，位于任一第二极片2的两侧且与其相邻的两个隔膜3分别为隔膜a和隔膜b；位于第二极片2两侧且与其相邻的两个第一极片1分别为第一极片a和第一极片b；第一极片a与隔膜a相邻，第一极片a的侧边与隔膜a的侧边之间的间距为第三间距；第一极片b与隔膜b相邻，第一极片b的侧边与隔膜b的侧边之间的间距为第四间距；第三间距与第四间距差值的绝对值小于等于0.4mm，即相邻层的隔膜3覆盖第一极片1的间距的差值的绝对值小于等于0.4mm。保证隔膜3完全覆盖第一极片1，防止第一极片1和第二极片2接触。同时，能够提高电池结构尺寸的一致性，使电芯的侧面尽可能地趋于齐平的平面，进一步能够压缩电芯侧面的空间，有利于提高电池的能量密度，能够增强电池的稳定性能和安全性能。

具体实施时，隔膜3为涂胶隔膜或者陶瓷隔膜。但不局限于此，对于隔膜3的具体材质，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

具体实施时，隔膜3的厚度大于等于5μm。但不局限于此，对于隔膜3的厚度，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。

本实用新型实施例提供了一种电池，包括上述的电芯，该电池具有较高的能量密度。

可见，本实用新型实施例提供的电池，电池中的电芯层叠布置时，第一极片1的侧边和与其相邻的第二极片2的侧边之间的错位间距在0.4mm以内，能够解决相邻极片侧边错位间距过大的问题，从而能够提高电池的能量密度，并且相邻极片之间的侧边错位间距越小，第一极片1和第二极片2的尺寸越接近一致，第一极片1的无效部分(即不发生电化学反应的部分)更小，能够减少第一极片未参与化学反应的空集流体区域或活性层区域与电解液发生反应，从而影响SEI膜，进而降低电池的循环性能。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种电芯，其特征在于，包括：

第一极片(1)，

第二极片(2)，所述第二极片(2)与所述第一极片(1)层叠设置；

所述第二极片(2)在所述第一极片(1)所在平面上的投影一全部位于所述第一极片(1)的侧面区域内；

所述投影一的侧边与所述第一极片(1)的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述投影一任意位置的侧边与所述第一极片(1)对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于0.4mm。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片(1)包括第一基体(11)和第一涂层(12)，所述第一涂层(12)涂覆于所述第一基体(11)表面；

所述第二极片(2)包括第二基体(21)和第二涂层(22)，所述第二涂层(22)涂覆于所述第二基体(21)表面；

所述第二涂层(22)在所述第一涂层(12)所在平面上的投影二全部位于所述第一涂层(12)的侧面区域内；

所述投影二的侧边与所述第一涂层(12)的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于0.4mm。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述投影二任意位置的侧边与所述第一涂层(12)对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于0.4mm。

5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，

位于任一个所述第二极片(2)两侧且与其相邻的两个所述第一极片(1)之间的尺寸差值的绝对值小于0.03mm；

位于任一个所述第一极片(1)两侧且与其相邻的两个所述第二极片(2)之间的尺寸差值的绝对值小于0.03mm。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，位于任一所述第二涂层(22)的两侧且与其相邻的两个所述第一涂层(12)分别为第一涂层a和第一涂层b，所述第二涂层(22)的侧边与所述第一涂层a的侧边之间的间距为第一间距；

所述第二涂层(22)的侧边与所述第一涂层b的侧边之间的间距为第二间距；

所述第一间距与所述第二间距差值的绝对值小于等于0.1mm；

和/或，相邻的两个所述第一涂层(12)的侧边的差值的最大值与最小值差值的绝对值小于等于0.1mm；

和/或，相邻的两个所述第二涂层(22)的侧边的差值的最大值与最小值差值的绝对值小于等于0.1mm。

7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片(1)和所述第二极片(2)为方形板状构件。

8.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一极片(1)和所述第二极片(2)为多边形板状构件，所述多边形的拐角为弧形拐角；

所述第一极片(1)的所述第一涂层(12)与所述第二极片(2)的所述第二涂层(22)在所述弧形拐角位置的间距小于等于0.4mm。

9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述弧形拐角为圆角，所述圆角的圆心半径大于等于0.5mm。

10.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，

所述第一基体(11)的厚度大于等于1μm；

所述第二基体(21)的厚度大于等于1μm；

所述第一涂层(12)的厚度大于等于20μm；

所述第二涂层(22)的厚度大于等于30μm。

11.根据权利要求1-10任一项所述的电芯，其特征在于，还包括隔膜(3)，所述隔膜(3)设置于所述第一极片(1)和所述第二极片(2)之间，

所述第一极片(1)在所述隔膜(3)所在平面上的投影三全部在所述隔膜(3)所在侧面区域内；

所述投影三的侧边与所述隔膜(3)的侧边之间的间距大于等于0mm且小于等于1.2mm。

12.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，所述投影三任意位置的侧边与所述隔膜(3)对应位置的侧边之间的间距均大于等于0mm且小于等于1.2mm。

13.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，位于任一所述第二极片(2)的两侧且与其相邻的两个所述隔膜(3)分别为隔膜a和隔膜b；

位于所述第二极片(2)的两侧且与其相邻的两个所述第一极片(1)分别为第一极片a和第一极片b；

所述第一极片a与所述隔膜a相邻，所述第一极片a的侧边与所述隔膜a的侧边之间的间距为第三间距；

所述第一极片b与所述隔膜b相邻，所述第一极片b的侧边与所述隔膜b的侧边之间的间距为第四间距；

所述第三间距与所述第四间距差值的绝对值小于等于0.4mm。

14.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，所述隔膜(3)为涂胶隔膜或者陶瓷隔膜。

15.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，所述隔膜(3)的厚度大于等于5μm。

16.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-15中任一项所述的电芯。