WO2023240749A1 - 电极组件、电池单体、电池和用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电池技术领域，公开了一种电极组件、电池单体、电池和用电设备。电极组件包括：负极片，该负极片包括负极活性物质层和负极集流体，负极活性物质层包括第一主体区和第一削薄区，第一削薄区的厚度小于第一主体区的厚度；正极片；隔膜，设置于负极片和正极片之间，隔膜包括与第一削薄区对应设置的第一填充区；其中，第一填充区上设置有隔膜活性层，其中，隔膜活性层包括设置于第一填充区与第一削薄区之间的第一负极活性层。本申请的技术方案，能够解决电极极片析锂的问题，从而提升电池的安全性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2022年06月16日提交的名称为“电极组件、电池单体、电池和用电设备”的中国专利申请202221497745.X的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
本申请涉及电池技术领域，更为具体地，涉及一种电极组件、电池单体、电池和用电设备。
节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。而对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用。因此，如何增强电池的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电极组件、电池单体、电池和用电设备，能够解决电极极片析锂的问题，从而提升电池的安全性。
第一方面，提供了一种电极组件，包括：负极片，负极片包括负极活性物质层和负极集流体，负极活性物质层包括第一主体区和第一削薄区，第一削薄区的厚度小于第一主体区的厚度；正极片；隔膜，设置于负极片和正极片之间，隔膜包括与第一削薄区对应设置的第一填充区；其中，第一填充区上设置有隔膜活性层，其中， 隔膜活性层包括设置于第一填充区与第一削薄区之间的第一负极活性层。
在本申请实施例中，电极组件包括负极片、正极片和设置于负极片和正极片之间的隔膜，隔膜包括与负极活性物质层的第一削薄区对应设置的第一填充区，且在第一填充区上设置有隔膜活性层；进一步地，隔膜活性层包括设置于第一填充区与第一削薄区之间的第一负极活性层。也就是说，利用第一负极活性层来填充第一削薄区和隔膜之间的间隙，同时为负极片提供更多的空位供正极片的锂离子嵌入，避免负极片表面析锂。通过在隔膜的第一填充区上设置隔膜活性层，负极片的表面变得平整，负极片与隔膜之间没有间隙，电解液断桥问题得以解决，从而解决电池析锂的问题，提升了电池的安全性。
在一些实施例中，正极片包括正极活性物质层和正极集流体，正极活性物质层包括第二主体区和第二削薄区，第二削薄区的厚度小于第二主体区的厚度。
在正极片的加工过程中，通过将正极活性物质层的边缘削薄，产生第二削薄区，可以避免正极片产生厚边、鼓边等问题。
在一些实施例中，第一削薄区和第二削薄区位于电极组件在宽度方向上的同一侧，隔膜活性层、第一削薄区和第二削薄区的厚度之和，与第一主体区和第二主体区的厚度之和的差值在预设范围内。
当第一削薄区和第二削薄区位于电极组件在宽度方向上的同一侧时，活性层填充于第一削薄区和第二削薄区之间，隔膜活性层、第一削薄区和第二削薄区的厚度之和，与第一主体区和第二主体区的厚度之和的差值在预设范围内，以保证隔膜活性层的厚度足够填充第一削薄区和第二削薄区之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的活性层造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
在一些实施例中，沿从第一削薄区到第一主体区的方向，隔膜活性层的厚度逐渐减小。
当第一削薄区和第二削薄区位于电极组件在宽度方向上的同一侧时，沿从第一削薄区到第一主体区的方向，第一削薄区和第二削薄区的厚度逐渐增大，第一削薄区和第二削薄区之间的空隙逐渐减小，因此设置隔膜活性层的厚度逐渐减小，隔膜活性层能够填充第一削薄区和第二削薄区之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
在一些实施例中，隔膜还包括与第二削薄区对应设置的第二填充区，隔膜活性层还包括设置于第二填充区与第二削薄区之间的第一正极活性层。
当第一削薄区和第二削薄区位于电极组件在宽度方向上的同一侧时，第一负极活性层填充第一削薄区和隔膜之间的空隙，第一正极活性层填充第二削薄区和隔膜之间的空隙，这样，第一削薄区和第二削薄区之间的空隙被填充，解决了电极析锂的问题；另外，填充的第一正极活性层，增加了正极片的锂离子，填充的第一负极活性层为增加的锂离子提供充足的空位，在避免析锂问题的同时，提升了电池的容量。
在一些实施例中，第一削薄区和第二削薄区位于电极组件在宽度方向上的两侧，第一负极活性层和第一削薄区的厚度之和，与第一主体区的厚度的差值在预设范围内。
当第一削薄区和第二削薄区位于电极组件在宽度方向上的两侧时，第一负极活性层填充于第一削薄区和隔膜之间，第一负极活性层和第一削薄区的厚度之和，与第一主体区的厚度的差值在预设范围内，以保证第一负极活性层的厚度足够填充第一削薄区和隔膜之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的第一负极活性层造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
在一些实施例中，沿从第一削薄区到第一主体区的方向，第一负极活性层的厚度逐渐减小。
沿从第一削薄区到第一主体区的方向，第一削薄区的厚度逐渐增大，隔膜和第一削薄区之间的空隙逐渐减小，因此设置第一负极活性层的厚度逐渐减小，第一负极活性层能够填充隔膜和第一削薄区之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
在一些实施例中，隔膜还包括与第二削薄区对应设置的第二填充区，隔膜活性层还包括设置于第二填充区与第二削薄区之间的第二正极活性层，第二正极活性层和第二削薄区的厚度之和，与第二主体区的厚度的差值在预设范围内。
第一负极活性层填充第一削薄区和隔膜之间的空隙，第二正极活性层填充第二削薄区和隔膜之间的空隙，这样，第一削薄区和第二削薄区之间的空隙被填充，解决了电极析锂的问题；另外，填充的第二正极活性层，增加了正极片的锂离子，填充的第一负极活性层为增加的锂离子提供充足的空位，在避免析锂问题的同时，提升了电池的容量。第二正极活性层填充于第二削薄区和隔膜之间，第二正极活性层和第 二削薄区的厚度之和，与第二主体区的厚度的差值在预设范围内，以保证第二正极活性层的厚度足够填充第二削薄区和隔膜之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的第二正极活性层造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
在一些实施例中，沿从第二削薄区到第二主体区的方向，第二正极活性层的厚度逐渐减小。
沿从第二削薄区到第二主体区的方向，第二削薄区的厚度逐渐增大，隔膜和第二削薄区之间的空隙逐渐减小，因此设置第二正极活性层的厚度逐渐减小，第二正极活性层能够填充隔膜和第二削薄区之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
在一些实施例中，隔膜活性层包括第一负极活性层以及，对应于第二削薄区且设置于隔膜与第一主体区之间的第二负极活性层，第二负极活性层和第二削薄区的厚度之和，与第二主体区的厚度的差值在预设范围内。
第一负极活性层填充第一削薄区和隔膜之间的空隙，第二负极活性层填充第二削薄区和第一主体区之间的空隙，这样，正负极片之间的空隙被填充，解决了电极析锂的问题。第二负极活性层填充于第二削薄区和第一主体区之间，第二负极活性层和第二削薄区的厚度之和，与第二主体区的厚度的差值在预设范围内，以保证第二负极活性层的厚度足够填充第二削薄区和第一主体区之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的第二负极活性层造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
在一些实施例中，沿从第二削薄区到第二主体区的方向，第二负极活性层的厚度逐渐减小。
沿从第二削薄区到第二主体区的方向，第二削薄区的厚度逐渐增大，隔膜和第二削薄区之间的空隙逐渐减小，因此设置第二负极活性层的厚度逐渐减小，第二负极活性层能够填充隔膜和第二削薄区之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
在一些实施例中，预设范围为-2μm～2μm。
当削薄区和隔膜活性层的厚度之和与主体区的差值过小时，即隔膜活性层的厚度不足以填充正负极片之间的间隙，仍存在析锂问题，当削薄区和隔膜活性层的厚度之和与主体区的差值过大时，即隔膜活性层厚度过大，会造成不必要的电极材料 的浪费，因此设置预设范围为-2μm～2μm，在解决析锂问题的同时，节约成本。
在一些实施例中，隔膜表面具有陶瓷层，和/或，高分子层，和/或，绝缘层。
膈膜表面具有陶瓷层，和/或，高分子层，和/或，绝缘层，可以增强隔膜的强度和绝缘性，提升隔膜的性能，降低短路的风险，提升电池的安全性。
第二方面，提供了一种电池单体，包括：根据第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的电极组件；壳体，具有开口，用于容纳电极组件；端盖，用于封闭开口。
第三方面，提供了一种电池，包括：根据第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的电池单体。
第四方面，提供了一种用电设备，包括：根据第三方面或第三方面的任意可能的实现方式中的电池，电池用于提供电能。
本申请提供了一种电极组件，该电极组件包括负极片、正极片和设置于负极片和正极片之间的隔膜，隔膜包括与负极活性物质层的第一削薄区对应设置的第一填充区，且在第一填充区上设置有隔膜活性层；进一步地，隔膜活性层包括设置于第一填充区与第一削薄区之间的第一负极活性层。也就是说，利用第一负极活性层来填充第一削薄区和隔膜之间的间隙，同时为负极片提供更多的空位供正极片的锂离子嵌入，避免负极片表面析锂。通过在隔膜的第一填充区上设置隔膜活性层，负极片的表面变得平整，负极片与隔膜之间没有间隙，电解液断桥问题得以解决，从而解决电池析锂的问题，提升了电池的安全性。
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；
图3为本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图；
图4为本申请一些实施例的电极组件的截面图；
图5为本申请一些实施例的电极组件的截面图；
图6为本申请一些实施例的电极组件的截面图；
图7为本申请一些实施例的电极组件的截面图；
图8为本申请一些实施例的电极组件的截面图。
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两 片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请中，电池是指包括一个或多个电池单体以提供电能的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
在一些实施例中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。通常，电池单体也可称之为电芯。电池单体可以呈圆柱体、扁平体、长方体、或其它规则或者不规则的形状。本申请实施例的技术方案可以应用于任何形状的电池单体。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流 体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质例如可以为聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(Polyethylene，PE)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。在电池的生产加工过程中,电极极片通常由转移涂布或挤压涂布完成，为避免极片在涂布过程中产生厚边、鼓边等问题,会将极片的边缘的涂布削薄,形成削薄区。但极片的削薄区会导致相邻的正负极片在削薄区的位置产生间隙，引发电解液断桥而导致电池析锂的问题，影响电池的安全性。
鉴于此，本申请提供一种电极组件，该电极组件包括负极片、正极片和设置于负极片和正极片之间的隔膜，隔膜包括与负极活性物质层的第一削薄区对应设置的第一填充区，且在第一填充区上设置有隔膜活性层；进一步地，隔膜活性层包括设置于第一填充区与第一削薄区之间的第一负极活性层。也就是说，利用第一负极活性层来填充第一削薄区和隔膜之间的间隙，同时为负极片提供更多的空位供正极片的锂离子嵌入，避免负极片表面析锂。通过在隔膜的第一填充区上设置隔膜活性层，负极片的表面变得平整，负极片与隔膜之间没有间隙，电解液断桥问题得以解决，从而解决电池析锂的问题，提升了电池的安全性。
本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于提高电池的可靠性和安全性。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1为例进行说明。
请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1的结构示意图。车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1的内部可以设置马达40，控制器30以及电池10，控制器30用来控制电池10为马达40的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池10可以包括多个电池单体。例如，如图2所示，为本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图，电池10可以包括多个电池单体20。电池10还可以包括箱体11，箱体11内部为中空结构，多个电池单体20容纳于箱体11内。例如，多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于箱体11内。
可选地，电池10还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，该电池10还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接，例如并联或串联或混联。具体地，汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子实现电池单体20之间的电连接。进一步地，汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体而引出。可选地，导电机构也可属于汇流部件。
根据不同的电力需求，电池单体20的数量可以设置为任意数值。多个电池单体20可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。由于每个电池10中包括的电池单体20的数量可能较多，为了便于安装，可以将电池单体20分组设置，每组电池单体20组成电池模块。电池模块中包括的电池单体20的数量不限，可以 根据需求设置。电池可以包括多个电池模块，这些电池模块可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
如图3所示，为本申请一个实施例的一种电池单体20的结构示意图，电池单体20包括一个或多个电极组件22、壳体21和端盖24。壳体21和端盖24形成外壳或电池盒。壳体21的壁以及端盖24均称为电池单体20的壁，其中对于长方体型电池单体20，壳体21的壁包括底壁和四个侧壁，底壁和四个侧壁连接形成放置电极组件22的容纳空间23。壳体21根据一个或多个电极组件22组合后的形状而定，例如，壳体21可以为中空的长方体或正方体或圆柱体，且壳体21的其中一个面具有开口以便一个或多个电极组件22可以放置于壳体21内。例如，当壳体21为中空的长方体或正方体时，壳体21的其中一个平面为开口面，即该平面不具有壁体而使得壳体21内外相通。当壳体21可以为中空的圆柱体时，壳体21的端面为开口面，即该端面不具有壁体而使得壳体21内外相通。端盖24覆盖容纳空间23的开口并且与壳体21连接，以形成放置电极组件22的封闭的腔体。壳体21内填充有电解质，例如电解液。
该电池单体20还可以包括两个电极端子241，两个电极端子241可以设置在端盖24上。端盖24通常是平板形状，两个电极端子241固定在端盖24的平板面上，两个电极端子241分别为正电极端子241a和负电极端子241b。每个电极端子241各对应设置一个连接构件25，或者也可以称为集流构件25，其位于端盖24与电极组件22之间，用于将电极组件22和电极端子241实现电连接。
如图3所示，每个电极组件22具有第一极耳221a和第二极耳222a。第一极耳221a和第二极耳222a的极性相反。例如，当第一极耳221a为正极极耳时，第二极耳222a为负极极耳。一个或多个电极组件22的第一极耳221a通过一个连接构件25与一个电极端子连接，一个或多个电极组件22的第二极耳222a通过另一个连接构件25与另一个电极端子连接。例如，正电极端子241a通过一个连接构件25与正极极耳连接，负电极端子241b通过另一个连接构件25与负极极耳连接。
在该电池单体20中，根据实际使用需求，电极组件22可设置为单个，或多个，如图3所示，电池单体20内设置有4个独立的电极组件22。
图4为本申请一些实施例的电极组件22的截面图。如图4所示，电极组件22包括负极片221，正极片222以及隔膜223。负极片221包括负极活性物质层和负极集流体211，负极活性物质层包括第一主体区2211和第一削薄区2212，第一削薄区 2212的厚度W1小于第一主体区2211的厚度W2；隔膜223设置于负极片221和正极片222之间，包括与第一削薄区2212对应设置的第一填充区；其中，第一填充区上设置有隔膜活性层224，其中，隔膜活性层224包括设置于第一填充区与第一削薄区2212之间的第一负极活性层2241。
负极片221包括负极集流体211以及设置于负极集流体上的负极活性物质层。负极活性物质层可以包括碳素材料，比如，石墨、软碳(如焦炭)等、硬碳等，也可以包括非碳材料，比如，氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。负极集流体是将负极活性物质层中的负极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，因此负极集流体应与负极活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。
正极片222包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极活性物质层。正极活性物质层可以包括锂镍氧化物，锂钴氧化物，锂钛氧化物，镍钴多元氧化物，锂锰氧化物，锂铁磷氧化物等。正极集流体是将正极活性物质层中的正极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，因此正极集流体应与正极活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。
电池10的结构中，隔膜223是关键的内层组件之一。隔膜223的性能决定了电池10的界面结构、内阻等，直接影响电池10的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜223对提高电池10的综合性能具有重要的作用。隔膜223的主要作用是使电池10的正极片222和负极片221分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜223材质是不导电的，其物理化学性质对电池10的性能有很大的影响。电池10的种类不同，采用的隔膜223也不同。比如锂电池10，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜223材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。
负极片221的第一削薄区2212是在负极片221的涂布过程中，为避免负极片221产生厚边、鼓边等问题，对负极片221的边缘区域的涂布进行削薄而产生的。
本申请实施例中，该电极组件22包括负极片221、正极片222和设置于负极片221和正极片222之间的隔膜223，隔膜223包括与负极活性物质层的第一削薄区2212对应设置的第一填充区，且在第一填充区上设置有隔膜活性层224；进一步地，隔膜活性层224包括设置于第一填充区与第一削薄区2212之间的第一负极活性层2241。 也就是说，利用第一负极活性层2241来填充第一削薄区2212和隔膜223之间的间隙，同时为负极片221提供更多的空位供正极片222的锂离子嵌入，避免负极片221表面析锂。通过在隔膜223的第一填充区上设置隔膜活性层224，负极片221的表面变得平整，负极片221与隔膜223之间没有间隙，电解液断桥问题得以解决，从而解决电池10析锂的问题，提升了电池10的安全性。
可选地，在本申请实施例中，如图4所示，正极片222包括正极活性物质层和正极集流体212，正极活性物质层包括第二主体区2221和第二削薄区2222，第二削薄区2222的厚度L1小于第二主体区2221的厚度L2。
正极片222的第二削薄区2222是在正极片222的涂布过程中，为避免正极片222产生厚边、鼓边等问题，对正极片222的边缘区域的涂布进行削薄而产生的。
在正极片222的加工过程中，通过将正极活性物质层的边缘削薄，产生第二削薄区2222，可以避免正极片222产生厚边、鼓边等问题。
可选地，在本申请实施例中，如图5所示，第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的同一侧，隔膜活性层224、第一削薄区2212和第二削薄区2222的厚度之和，与第一主体区2211和第二主体区2221的厚度之和的差值在预设范围内。
具体地，电极组件22的宽度方向为如图5所示的x方向，厚度方向为如图5所示的y方向，隔膜活性层224、第一削薄区2212和第二削薄区2222的厚度之和即为如图5所示的L1、H以及W1之和，这里的隔膜活性层224厚度H为第一负极活性层2241的厚度，第一主体区2211和第二主体区2221的厚度之和即为L2与W2之和。
应理解，第一削薄区2212厚度W1、活性层224厚度H以及第二削薄区2222厚度L1不是固定的值，由于削薄区边缘呈弧形，沿着x方向，第一削薄区2212厚度W1、隔膜活性层224厚度H以及第二削薄区2222厚度L1都是变化的，但L1、H以及W1之和不变。
当第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的同一侧时，隔膜活性层224填充于第一削薄区2212和第二削薄区2222之间，隔膜活性层224、第一削薄区2212和第二削薄区2222的厚度之和，与第一主体区2211和第二主体区2221的厚度之和的差值在预设范围内，以保证隔膜活性层224的厚度足够填充第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免 填充过多的隔膜活性层224造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图5所示，沿从第一削薄区2212到第一主体区2211的方向，隔膜活性层224的厚度逐渐减小。
当第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的同一侧时，沿从第一削薄区2212到第一主体区2211的方向，第一削薄区2212和第二削薄区2222的厚度逐渐增大，第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙逐渐减小，因此设置隔膜活性层224的厚度逐渐减小，隔膜活性层224能够填充第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图5所示，隔膜活性层224仅包括第一负极活性层2241。
具体地，在第一削薄区2212对应的第一填充区上设置有第一负极活性层2241，该第一负极活性层2241足够填充第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙。在电极组件22组装过程中，正负极片以及隔膜223会被卷曲挤压，这样，第一负极活性层2241被挤压，可以填充第二削薄区2222和隔膜223之间的空隙。
当第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的同一侧时，第一负极活性层2241填充了第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙，解决了电极析锂的问题。
可选地，在本申请实施例中，如图6所示，隔膜223还包括与第二削薄区2222对应设置的第二填充区，隔膜活性层224还包括设置于第二填充区与第二削薄区2222之间的第一正极活性层2242。
具体地，在第一削薄区2212对应的填充区上设置第一负极活性层2241，在第二削薄区2222对应的填充区上设置第一正极活性层2242。
当第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的同一侧时，第一负极活性层2241填充第一削薄区2212和隔膜223之间的空隙，第一正极活性层2242填充第二削薄区2222和隔膜223之间的空隙，这样，第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙被填充，解决了电极析锂的问题；另外，填充的第一正极活性层2242，增加了正极片222的锂离子，填充的第一负极活性层2241为增加的锂离子提供充足的空位，在避免析锂问题的同时，提升了电池10的容量。
应理解，在第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方 向上的同一侧时，当隔膜活性层224包括第一负极活性层2241和第一正极活性层2242时，隔膜活性层224、第一削薄区2212和第二削薄区2222的厚度之和即为如图6所示的W1、H1、H2和L1之和，这里的隔膜活性层224厚度即为第一负极活性层2241厚度H1和第一正极活性层2242厚度H2之和。
可选地，在本申请实施例中，如图7所示，第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的两侧，第一负极活性层2241和第一削薄区2212的厚度之和，与第一主体区2211的厚度的差值在预设范围内。
具体地，电极组件22的宽度方向为如图7所示的x方向，厚度方向为如图7所示的y方向，第一负极活性层2241和第一削薄区2212的厚度之和即为图7中H1与W1之和，与第一主体区2211的厚度W2的差值在预设范围内。
应理解，第一削薄区2212厚度W1和第一负极活性层2241厚度H1不是固定的值，由于削薄区边缘呈弧形，沿着x方向，第一削薄区2212厚度W1和第一负极活性层2241厚度H1都是变化的，但W1和H1之和不变。
当第一削薄区2212和第二削薄区2222位于电极组件22在宽度方向上的两侧时，第一负极活性层2241填充于第一削薄区2212和隔膜223之间，第一负极活性层2241和第一削薄区2212的厚度之和，与第一主体区2211的厚度的差值在预设范围内，以保证第一负极活性层2241的厚度足够填充第一削薄区2212和隔膜223之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的第一负极活性层2241造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图7所示，沿从第一削薄区2212到第一主体区2211的方向，第一负极活性层2241的厚度逐渐减小。
沿从第一削薄区2212到第一主体区2211的方向，第一削薄区2212的厚度逐渐增大，隔膜223和第一削薄区2212之间的空隙逐渐减小，因此设置第一负极活性层2241的厚度逐渐减小，第一负极活性层2241能够填充隔膜223和第一削薄区2212之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图7所示，隔膜223还包括与第二削薄区2222对应设置的第二填充区，隔膜活性层224还包括设置于第二填充区与第二削薄区2222之间的第二正极活性层2243，第二正极活性层2243和第二削薄区2222的厚度之和，与第二主体区2221的厚度的差值在所述预设范围内。
具体地，厚度方向为如图7所示的y方向，第二正极活性层2243和第二削薄区2222的厚度之和即为图7中H3与L1之和，与第二主体区2221的厚度L2的差值在预设范围内。
第一负极活性层2241填充第一削薄区2212和隔膜223之间的空隙，第二正极活性层2243填充第二削薄区2222和隔膜223之间的空隙，这样，第一削薄区2212和第二削薄区2222之间的空隙被填充，解决了电极析锂的问题；另外，填充的第二正极活性层2243，增加了正极片222的锂离子，填充的第一负极活性层2241为增加的锂离子提供充足的空位，在避免析锂问题的同时，提升了电池10的容量。第二正极活性层2243填充于第二削薄区2222和隔膜223之间，第二正极活性层2243和第二削薄区2222的厚度之和，与第二主体区2221的厚度的差值在预设范围内，以保证第二正极活性层2243的厚度足够填充第二削薄区2222和隔膜223之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的第二正极活性层2243造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图7所示，沿从第二削薄区2222到第二主体区2221的方向，第二正极活性层2243的厚度逐渐减小。
沿从第二削薄区2222到第二主体区2221的方向，第二削薄区2222的厚度逐渐增大，隔膜223和第二削薄区2222之间的空隙逐渐减小，因此设置第二正极活性层2243的厚度逐渐减小，第二正极活性层2243能够填充隔膜223和第二削薄区2222之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图8所示，隔膜活性层224包括第一负极活性层2241以及，对应于第二削薄区2222且设置于隔膜223与第一主体区2211之间的第二负极活性层2244，第二负极活性层2244和第二削薄区2222的厚度之和，与第二主体区2221的厚度的差值在所述预设范围内。
具体地，厚度方向为如图8所示的y方向，第二负极活性层2244和第二削薄区2222的厚度之和即为图8中H4与L1之和，与第二主体区2221的厚度L2的差值在预设范围内。
第一负极活性层2241填充第一削薄区2212和隔膜223之间的空隙，第二负极活性层2244填充第二削薄区2222和第一主体区2211之间的空隙，这样，正负极片之间的空隙被填充，解决了电极析锂的问题。第二负极活性层2244填充于第二削薄区 2222和第一主体区2211之间，第二负极活性层2244和第二削薄区2222的厚度之和，与第二主体区2221的厚度的差值在预设范围内，以保证第二负极活性层2244的厚度足够填充第二削薄区2222和第一主体区2211之间的空隙，避免电极产生析锂问题；另外，可以避免填充过多的第二负极活性层2244造成的电极材料的浪费，从而节约成本。
可选地，在本申请实施例中，如图8所示，沿从第二削薄区2222到第二主体区2221的方向，第二负极活性层2244的厚度逐渐减小。
沿从第二削薄区2222到第二主体区2221的方向，第二削薄区2222的厚度逐渐增大，隔膜223和第二削薄区2222之间的空隙逐渐减小，因此设置第二负极活性层2244的厚度逐渐减小，第二负极活性层2244能够填充隔膜223和第二削薄区2222之间的空隙即可，以节省电极材料，节约成本。
可选地，在本申请实施例中，上述预设范围设置为-2μm～2μm。
当削薄区和隔膜活性层的厚度之和与主体区的差值过小时，即隔膜活性层的厚度不足以填充正负极片之间的间隙，电极仍存在析锂问题，当削薄区和隔膜活性层的厚度之和与主体区的差值过大时，即隔膜活性层厚度过大，会造成不必要的电极材料的浪费，因此设置预设范围为-2μm～2μm，在解决析锂问题的同时，节约成本。
可选地，在本申请实施例中，隔膜223表面具有陶瓷层，和/或，高分子层，和/或，绝缘层。
应理解，隔膜223表面不只是具有陶瓷层、高分子层、以及绝缘层这样的材料层，也可以具有其他类型的材料层，本申请对此不做限定。
隔膜223表面具有陶瓷层，和/或，高分子层，和/或，绝缘层，可以增强隔膜223的强度和绝缘性，提升隔膜223的性能，降低短路的风险，提升电池10的安全性。
本申请实施例还提供了一种电池单体20，包括如以上任一实施例所述的电极组件22；壳体21，具有开口，用于容纳电极组件22；以及端盖24，用于封闭开口。
本申请实施例还提供了一种电池10，包括上述实施例中的电池单体20。
本申请实施例还提供了一种用电设备，包括上述实施例中的电池10，电池10用于提供电能，可选地，该用电设备可以为车辆1、船舶或航天器等，但本申请实施例对此并不限定。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围 的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (16)
- 一种电极组件(22)，其特征在于，包括：负极片(221)，所述负极片(221)包括负极活性物质层和负极集流体(211)，所述负极活性物质层包括第一主体区(2211)和第一削薄区(2212)，所述第一削薄区(2212)的厚度小于所述第一主体区(2211)的厚度；正极片(222)；隔膜(223)，设置于所述负极片(221)和所述正极片(222)之间，所述隔膜(223)包括与所述第一削薄区(2212)对应设置的第一填充区；其中，所述第一填充区上设置有隔膜活性层(224)，其中，所述隔膜活性层(224)包括设置于所述第一填充区与所述第一削薄区(2212)之间的第一负极活性层(2241)。
- 根据权利要求1所述的电极组件(22)，其特征在于，所述正极片(222)包括正极活性物质层和正极集流体(212)，所述正极活性物质层包括第二主体区(2221)和第二削薄区(2222)，所述第二削薄区(2222)的厚度小于所述第二主体区(2221)的厚度。
- 根据权利要求2所述的电极组件(22)，其特征在于，所述第一削薄区(2212)和所述第二削薄区(2222)位于所述电极组件(22)在宽度方向上的同一侧，所述隔膜活性层(224)、所述第一削薄区(2212)和所述第二削薄区(2222)的厚度之和，与所述第一主体区(2211)和所述第二主体区(2221)的厚度之和的差值在预设范围内。
- 根据权利要求3所述的电极组件(22)，其特征在于，沿从所述第一削薄区(2212)到所述第一主体区(2211)的方向，所述隔膜活性层(224)的厚度逐渐减小。
- 根据权利要求3所述的电极组件(22)，其特征在于，所述隔膜(223)还包括与所述第二削薄区(2222)对应设置的第二填充区，所述隔膜活性层(224)还包括设置于所述第二填充区与所述第二削薄区(2222)之间的第一正极活性层(2242)。
- 根据权利要求2所述的电极组件(22)，其特征在于，所述第一削薄区(2212)和所述第二削薄区(2222)位于所述电极组件(22)在宽度方向上的两侧，所述第一 负极活性层(2241)和所述第一削薄区(2212)的厚度之和，与所述第一主体区(2211)的厚度的差值在预设范围内。
- 根据权利要求6所述的电极组件(22)，其特征在于，沿从所述第一削薄区(2212)到所述第一主体区(2211)的方向，所述第一负极活性层(2241)的厚度逐渐减小。
- 根据权利要求6所述的电极组件(22)，其特征在于，所述隔膜(223)还包括与所述第二削薄区(2212)对应设置的第二填充区，所述隔膜活性层(224)还包括设置于所述第二填充区与所述第二削薄区(2222)之间的第二正极活性层(2243)，所述第二正极活性层(2243)和所述第二削薄区(2222)的厚度之和，与所述第二主体区(2221)的厚度的差值在所述预设范围内。
- 根据权利要求8所述的电极组件(22)，其特征在于，沿从所述第二削薄区(2222)到所述第二主体区(2221)的方向，所述第二正极活性层(2243)的厚度逐渐减小。
- 根据权利要求6所述的电极组件(22)，其特征在于，所述隔膜活性层(224)包括所述第一负极活性层(2241)以及，对应于所述第二削薄区(2222)且设置于所述隔膜(223)与所述第一主体区(2211)之间的第二负极活性层(2244)，所述第二负极活性层(2244)和所述第二削薄区(2222)的厚度之和，与所述第二主体区(2221)的厚度的差值在所述预设范围内。
- 根据权利要求10所述的电极组件(22)，其特征在于，沿从所述第二削薄区(2222)到所述第二主体区(2221)的方向，所述第二负极活性层(2244)的厚度逐渐减小。
- 根据权利要求3至11中任一项所述的电极组件(22)，其特征在于，所述预设范围为-2μm～2μm。
- 根据权利要求1至11中任一项所述的电极组件(22)，其特征在于，所述隔膜(223)表面具有陶瓷层，和/或，高分子层，和/或，绝缘层。
- 一种电池单体(20)，其特征在于，包括：根据权利要求1至13中任一项所述的电极组件(22)；壳体(21)，具有开口，用于容纳所述电极组件(22)；端盖(24)，用于封闭所述开口。
- 一种电池(10)，其特征在于，包括根据权利要求14所述的电池单体(20)。
- 一种用电设备，其特征在于，包括根据权利要求15所述的电池(10)，所述电池(10)用于提供电能。
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