WO2024087054A1 - 叠片式电极组件及其制备方法、电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种叠片式电极组件及其制备方法、电池单体、电池和用电装置，叠片式电极组件包括：极片组，包括沿第一方向层叠设置的多个极片；隔膜，所述隔膜卷绕形成螺旋结构，所述隔膜穿设于相邻两个所述极片之间，以将相邻两个所述极片隔开。本申请技术方案的叠片式电极组件的极片沿第一方向层叠设置而形成极片层叠式结构，而隔膜卷绕形成螺旋结构并将相邻两个极片隔开，这样的结构可有效提高应用该叠片式电极组件的电池的使用性能和循环寿命，并有效降低因析锂而可能引起的燃烧、爆炸等安全事故，整体提高电池的使用性能和安全性能。

Description

叠片式电极组件及其制备方法、电池单体、电池和用电装置 技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种叠片式电极组件、电池单体、电池、用电装置及叠片式电极组件的制备方法。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，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。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。

在电池技术中，如何提高电池的使用性能和安全性能，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种叠片式电极组件、电池单体、电池、用电装置及叠片式电极组件的制备方法，该叠片式电极组件能够有效提高电池的使用性能和安全性能。

第一方面，本申请提供了一种叠片式电极组件，包括：极片组，包括沿第一方向层叠设置的多个极片；隔膜，所述隔膜卷绕形成螺旋结构，所述隔膜穿设于相邻两个所述极片之间，以将相邻两个所述极片隔开。

本申请技术方案的叠片式电极组件中，极片组的极片沿第一方向层叠设置而形成叠片式结构，而隔膜卷绕形成螺旋结构并将相邻两个极片隔开，隔膜将各层极片缠绕、包裹成整体结构。一方面，将这样的电极组件装配至电池单体的外壳后，极片(尤其是极片的与外壳接触的部位)不容易松散开，从而有效降低因极片松散而导致的析锂问题，进而有效提高应用该叠片式电极组件的电池的使用性能和循环寿命，并有效降低因析锂而可能引起的燃烧、爆炸等安全事故，整体提高电池的使用性能和安全性能。另一方面，隔膜卷绕形成螺旋结构，可对极片的边缘形成多层包裹，从而有效降低极片边缘的毛刺刺穿隔膜而引发电池短路的风险，同样有利于提高电池的使用性能和安全性能。再者，卷绕成螺旋结构的隔膜在极片组的两侧形成很好的缓冲结构，当叠片电极组件的侧面接触到电池单体的外壳内壁时，隔膜的缓冲结构能够对极片起到缓冲、保护作用，降低极片因与外壳的相互作用力而被压裂的风险，进一步有效提高电池的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述隔膜包括沿所述第一方向排列的多个主体段和多个第一侧面段，相邻两个所述极片通过所述主体段隔开，所述多个第一侧面段位于所述极片组沿第二方向的一侧，所述第二方向垂直于所述第一方向，每个所述第一侧面段连接两个所述主体段，相邻两个所述第一侧面段相互连接。

上述技术方案中，隔膜卷绕形成螺旋结构且穿设于沿第一方向层叠设置的多个极片之间，相邻两个极片均通过隔膜隔开。其中，隔膜的被夹持在相邻两个极片之间的区域形成多个主体段，多个主体段沿第一方向排列；隔膜的未被夹持在极片之间的且位于极片组的沿第二方向的同一侧的区域形成多个第一侧面段，多个第一侧面段沿第二方向层叠设置。隔膜的同一圈具有两个主体段和一个第一侧面段，第一侧面段连接两个主体段的沿第二方向的同一端。相邻两个第一侧面段之间在隔膜的该两个第一侧面段所在的相邻两圈层之间形成通路，位于该相邻两圈层之间的两个极片存在在上述通路中因极片毛刺或其他杂质而相互搭接并发生短路的可能。而相邻两个第一侧面段相互连接，可有效阻挡甚至完全阻断相邻两个第一侧面段之间的通路，从而有效降低位于该相邻两圈层之间的极片在上述通路中因极片边缘毛刺或其他杂质而相互搭接发生短路的风险，以进一步提高应用该电极组件的电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，同一个所述第一侧面段连接的两个所述主体段中，一者的内侧设置有正极极片，另一者的内侧设置有负极极片。

上述技术方案中，阻挡甚至阻断位于隔膜的相邻两圈层之间的正极极片和负极极片之间的可能存在的通路，可进一步有效降低位于隔膜相邻两圈层之间的正极极片和负极片相互搭接而发生短路，进而提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，相邻两个所述第一侧面段之间设置有第一连接部，相邻两个所 述第一侧面段通过所述第一连接部连接。

上述技术方案中，相邻两个第一侧面段通过第一连接部连接，第一连接部可有效阻挡甚至阻断相邻两个第一侧面段之间可能存在的通路，从而有效防止位于隔膜相邻两圈层之间的极片相互搭接而发生短路，有效提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述第一连接部包括胶体。

上述技术方案中，相邻两个第一侧面段通过胶体粘接，其工艺简单可靠性强，有利于提高相邻两个第一侧面段连接的稳定性，从而有效保障防止位于隔膜相邻两圈层之间的两个极片相互搭接的效果，提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，其中，相邻两个所述第一侧面段热熔连接。

上述技术方案中，相邻两个第一侧面段热熔连接，第一侧面段熔融后相互连接，有利于进一步提高相邻两个第一侧面段连接的稳定性，且不会向电极组件内部引入其他用于连接的物质，有利于进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述隔膜还包括多个第二侧面段，所述多个第二侧面段位于所述极片组沿所述第二方向的另一侧，每个所述第二侧面段连接两个所述主体段，相邻两个所述第二侧面段相互连接。

上述技术方案中，隔膜的位于叠置极片的相对两侧的第一侧面段和第二侧面段均相互连接，从而进一步降低位于隔膜的相邻两圈层之间的两个极片相互搭接的可能性，使得电极组件的安全性得到有效保障。并且，第一侧面段和第二侧面段均相互连接，能够对电极组件的制备起到良好的防呆效果，相较于仅将相邻两个第一侧面段相互连接的实施方式，可有效降低因生产失误等原因颠倒第一侧面段和第二侧面段的位置、造成同位于隔膜相邻两圈层之间的正极极片和负极极片之间的通路未被阻挡的风险，从而进一步保障了对电极组件的安全性的提高效果。

根据本申请的一些实施例，相邻两个所述第二侧面段之间设置有第二连接部，相邻两个所述第二侧面段通过所述第二连接部连接。

上述技术方案中，相邻两个第二侧面段通过第二连接部连接，第二连接部可有效阻挡甚至阻断相邻两个第二侧面段之间的通路，从而有效防止位于隔膜的相邻两圈层之间的极片相互搭接而发生短路，有效提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述第二连接部包括胶体。

上述技术方案中，相邻两个第二侧面段通过胶体粘接，其工艺简单可靠性强，有利于提高相邻两个第二侧面段连接的稳定性，从而有效保障防止位于隔膜的相邻两圈层之间的两个极片相互搭接的效果，提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，相邻两个所述第二侧面段热熔连接。

上述技术方案中，相邻两个第二侧面段热熔连接，第二侧面段熔融后相互连接，有利于进一步提高相邻两个第二侧面段连接的稳定性，且不会向电极组件内部引出其他用于连接的物质，有利于进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述多个极片分为极性相反的第一极片和第二极片；所述隔膜设置有两个，分别为第一隔膜和第二隔膜；其中，所述第一极片设置在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第二极片设置在所述第二隔膜背离所述第一隔膜的一侧。

上述技术方案中，第一隔膜和第二隔膜叠置并共同卷绕呈螺旋结构，在此基础上，第一极片设置在第一隔膜和第二隔膜之间，而第二极片设置在第二隔膜背离第一隔膜的一侧，这样，电极组件卷绕完成后，第一极片和第二极片通过第一隔膜和第二隔膜完全相互隔离，位于隔膜的相邻两圈层之间的极片均为第一极片或均为第二极片，第一隔膜和第二隔膜的设置既能使相邻两个极片通过第一隔膜或第二隔膜隔开，也能避免极性相反的第一极片和第二极片位于隔膜的相邻两圈层之间，从而有效防止位于隔膜相邻两圈层之间的极性相反的第一极片和第二极片相互搭接而发生短路的问题，进而同样能够有效提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述第二隔膜位于所述第一隔膜的外侧。

上述技术方案中，第二隔膜位于第一隔膜的外侧，同时，第二极片位于第二隔膜背离第一隔膜的一侧，第一隔膜和第二隔膜卷绕成螺旋结构后，第一隔膜绕成电极组件的最内圈，且该最内圈内不设置第一极片或第二极片。这样，隔膜的最内圈形成至少一圈保护层，该保护层可有效包裹制备电极组件的用于卷绕隔膜的工具(比如卷针)，从而有效降低电极组件制备完成后，该工具抽出电极组件时划伤极片的风险，进而有效提高电极组件的结构稳定性，同样有利于提高电池的使用 性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述多个极片均位于所述隔膜的最内圈的外侧。

上述技术方案中，极片均位于隔膜的最内圈的外侧，这样，无论隔膜为单层结构，还是包括第一隔膜和第二隔膜的双层结构，隔膜的最内圈的内侧均不设置极片。这样，隔膜的最内圈可以形成至少一圈保护层，该保护层可有效包裹制备电极组件时用于卷绕隔膜的工具(比如卷针)，从而有效降低电极组件制备完成后，该工具抽出电极组件时划伤极片的风险，进而有效提高电极组件的结构稳定性，同样有利于提高电池的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述多个极片均位于所述隔膜的最外圈的内侧。

上述技术方案中，极片均位于隔膜的最外圈的内侧，即隔膜的卷绕末段包覆了位于极片的层叠方向上最外层的极片，进一步加强隔膜对极片组的所有极片的约束作用，从而进一步降低个别极片分散而出现析锂的风险。同时，隔膜可有效绝缘隔离电极组件的极片和电池的其他构件(比如壳体)，进而进一步有效提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述极片组的沿所述第一方向的最外侧的两个极片均为负极极片。

上述技术方案中，电极组件的最外层的极片为负极极片，可有效增加负极余量，降低电极组件出现析锂的风险，从而进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述隔膜的卷绕收尾端固定于所述隔膜。

上述技术方案中，隔膜的卷绕收尾端固定于隔膜，可有效降低卷绕成螺旋结构的隔膜出现返松、散开的风险，有利于充分发挥隔膜对极片的缠绕、约束作用，从而进一步降低因极片松散而出现变形、析锂的问题的风险。

第二方面，本申请提供了一种电池单体，包括：外壳；如上述任一方案所述的叠片式电极组件，所述叠片式电极组件容置于所述外壳内。

第三方面，本申请提供了一种电池，包括上述方案所述的电池单体。

第四方面，本申请提供了一种用电装置，包括上述方案的电池，所述电池用于提供电能。

第五方面，本申请提供了一种叠片式电极组件的制备方法，包括：将多个极片沿隔膜的长度方向间隔固定于所述隔膜的表面；对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕，以使所述多个极片层叠设置。

本申请技术方案中，先将分体设置的多个极片沿隔膜的方式固定于隔膜表面，可有效降低隔膜卷绕过程中极片移位的风险，进而有效提高极片制备效率和良率，提高电极组件的使用寿命和安全性能。将固定有多个极片的隔膜进行卷绕，使得多个极片形成层叠结构，同时隔膜将该层叠设置的极片缠绕为整体结构，相较于在隔膜卷绕过程中分次插入极片的方式，该方法可有效简化极片制备工艺，降低生产成本并提高生产效率。且避免隔膜卷绕过程中插入极片而容易引发极片位置精度低的问题，从而有效提高电极组件生产良率，使得电极组件的质量得到有效保障，进而有效提高电池的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述隔膜包括被所述极片覆盖的主体段和连接相邻两个主体段的侧面段；在所述对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕之前，所述制备方法还包括：在所述侧面段的表面进行涂胶；所述对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕，以使所述多个极片层叠设置，包括：对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕，以使所述多个极片层叠设置，并且使位于层叠设置的所述多个极片同一侧的多个所述侧面段相互粘接。

上述技术方案中，在隔膜卷绕之前对隔膜的位于相邻两个极片之间的侧面段涂胶，固定有极片的隔膜卷绕完成后，涂有胶体的隔膜的侧面段能够通过该胶体相互粘接，从而使位于隔膜相邻两圈层之间的两个极片之间的通路被阻挡甚至阻断，有效降低该两个极片相互搭接而发生短路的风险。该工艺简单，无需在电极组件卷绕完成后对隔膜进行再次连接加工。并且，在隔膜卷绕前对隔膜进行涂胶，其涂胶工艺简单，隔膜的其他位置或极片不易对涂胶作业面形成干涉，从而便于保障涂胶的充分均匀性，进而有效提高相邻两个侧面段相互连接的充分稳定性。

根据本申请的一些实施例，所述隔膜包括被所述极片覆盖的主体段和连接相邻两个主体段的侧面段；在所述对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕之后，所述制备方法还包括：将位于层叠设置的所述多个极片同一侧的多个所述侧面段相互热熔。

上述技术方案中，在隔膜卷绕结束后，将隔膜的位于极片同一侧的侧面段相互热熔连接，以使相邻两个侧面段之间的通路被阻挡甚至阻断，侧面段受热熔融后相互连接，有利于进一步提高 侧面段相互连接的稳定性，且不会向电极组件内部引入其他用于连接的物质，有利于进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述多个极片分为极性相反的第一极片和第二极片，所述隔膜设置有两个，分别为第一隔膜和第二隔膜；所述将多个极片沿隔膜的长度方向间隔固定于所述隔膜的表面，包括：将所述第一极片固定于所述第一隔膜的表面，将所述第二极片固定于所述第二隔膜的表面；将固定有所述第一极片的所述第一隔膜和固定有所述第二极片的所述第二隔膜层叠设置，使所述第一极片设置在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第二极片设置在所述第二隔膜背离所述第一隔膜的一侧。

上述技术方案中，制备电极组件时设置第一隔膜和第二隔膜，将第一极片固定于第一隔膜的表面，将第二极片固定于第二隔膜的背离第一隔膜的表面，再将第一隔膜和第二隔膜同步卷绕形成螺旋结构，使得第一极片和第二极片形成叠片式结构。电极组件卷绕完成后，第一极片和第二极片通过第一隔膜和第二隔膜完全相互隔离，位于隔膜的相邻两圈层之间的极片均为第一极片或均为第二极片，第一隔膜和第二隔膜的设置既能使相邻两个极片通过第一隔膜或第二隔膜隔开，也能避免极性相反的第一极片和第二极片位于隔膜的相邻两圈层之间，从而有效防止位于隔膜相邻两圈层之间的极性相反的第一极片和第二极片相互搭接而发生短路的问题，进而同样能够有效提高电极组件的安全性能。

附图说明

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提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图；

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图；

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的主视图；

图5为图4所示的A-A方向的剖面图；

图6为本申请一些实施例提供的叠片式电极组件的轴测图；

图7为本申请一些实施例提供的叠片式电极组件的主视图；

图8为图7所示的B-B方向的剖面图；

图9为本申请又一些实施例提供的叠片式电极组件的轴测图；

图10为本申请又一些实施例提供的叠片式电极组件的主视图；

图11为图10所示的C-C方向的剖面图；

图12为本申请一些实施例提供的叠片式电极组件的制备流程示意图；

图13为本申请一些实施例的极片固定于隔膜表面的结构示意图；

图14为本申请又一些实施例的极片固定于隔膜表面的结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：1000-车辆；100-电池；10-电池单体；11-壳体组件；111-壳体；112-端盖；113-电能引出部；12-叠片式电极组件；121-第一极片；121a-正极极片；1211-正极极耳；122-第二极片；122a-负极极片；1221-负极极耳；123-隔膜；123a-第一隔膜；123b-第二隔膜；1231-主体段；1232-侧面段；1232a-第一侧面段；1232b-第二侧面段；1233-卷绕起始端；1233a-第一隔膜卷绕起始端；1233b-第二隔膜卷绕起始端；1234-卷绕收尾端；1234a-第一隔膜卷绕收尾端；1234b-第二隔膜卷绕收尾端；1235-最内圈；1236-最外圈；124-第一连接部；125-第二连接部；20-箱体；21-第一部分；22-第二部分；200-控制器；300-马达。

X-第一方向；Y-第二方向；Z-第三方向；W-卷绕方向；V-隔膜的长度方向。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请 的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。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。

在本文中提及“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，本文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“多个”指的是两个以上(包括两个)。

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“设置”“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；可以是机械连接，也可以是电连接、信号连接；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。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。其中，多个电池单体之间可以串联、并联或者混联直接组成电池，混联指的是，多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体也可以先串联、并联或者混联组成电池模块，多个电池模块再串联、并联或者混联组成电池。电池还可以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。

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。电池单体可呈扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极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负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极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。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

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。

在电池技术中，如何提高电池的使用性能和安全性能，是一个亟待解决的问题。

在一些技术中，电极组件为叠片式结构，该叠片式电极组件的正极极片和负极极片均分体设置，隔膜呈S型往复延伸并堆叠，正极极片和负极极片分设于隔膜的两侧而逐层堆叠形成叠片式结构。相较于卷绕式电极组件，叠片式电极组件可有效降低电池内阻，且可有效避免极片卷绕时产生的应力逐渐释放而导致电极组件变形并引发的安全隐患，使得电极组件的性能得到稳定提升。

然而，申请人发现，应用该种叠片式电极组件的电池依然存在较大的安全隐患。

本申请人经过深入研究，发现其原因主要在于：(1)叠片式电极组件的各极片层之间呈现较为松散的状态。将该叠片式电极组件装配到电池单体的壳体内部后，该电极组件的极片层的与壳体或壳体内的绝缘塑胶接触的部分易呈散开状态。而极片层间松散会导致析锂等问题，进而影响电池的使用寿命且易引发电池安全事故；(2)各极片的边缘毛刺较多，容易刺破隔膜而发生短路问题，也会影响电池的使用性能和安全性能。

基于以上原因，为了有效提高应用叠片式电极组件的电池的使用性能和安全性能，申请人经过深入研究，设计了一种叠片式电极组件，该叠片式电极组件的多个极片沿第一方向X层叠设置，隔膜卷绕形成螺旋结构，并且隔膜穿设于相邻两个极片之间以将相邻两个极片隔开。

该叠片式电极组件的隔膜将各层极片缠绕、包裹成整体结构。一方面，将这样的电极组件装配至电池单体的外壳后，极片(尤其是极片的与外壳接触的部位)不容易松散开，从而有效降低因极片松散而导致的析锂问题，进而有效提高应用该叠片式电极组件的电池的使用性能和循环寿命，并有效降低因析锂而可能引起的燃烧、爆炸等安全事故，提高电池的使用性能和安全性能。

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。

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。

本申请的实施例描述的电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电池的用电装置，但为描述简洁，以下实施例以一种用电装置为车辆为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000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1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在其他一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图，电池100可以包括箱体20和电池单体10，电池单体10容纳于箱体20内。其中，箱体20用于为电池单体10提供容纳空间，箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体20可以包括第一部分21和第二部分22，第一部分21与第二部分22相互盖合，第一部分21和第二部分22共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第二部分22可以为一端开口的空心结构，第一部分21可以为板状结构，第一部分21盖合于第二部分22的开口侧，以使第一部分21与第二部分22共同限定出容纳空间；第一部分21和第二部分22也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分21的开口侧盖合于第二部分22的开口侧。当然，第一部分21和第二部分22形成的箱体20可以是多种形状，比如，长方体、正方体等。

在电池100中，电池单体10可以是多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，当然，电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体。

每个电池单体10可以为二次电池或一次电池，也可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。

请参照图3至图5，图3为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图；图4为本申请一些实施例提供的电池单体的主视图；图5为图4所示的A-A方向的剖面图。电池单体10可以包括壳体组件11和电极组件，壳体组件11可以包括壳体111和端盖112，壳体111具有开口，端盖112盖合于壳体111的开口处并形成密封连接，形成用于容纳电极组件12和电解质的密封空间。

在组装电池单体10时，可先将电极组件12放入壳体111内，并向壳体111内填充电解质，再将端盖112盖合于壳体111的开口。

壳体111可以是多种形状，壳体111的形状可根据电极组件12的具体形状来确定。比如，若电极组件为长方体结构，则可选用长方体壳体111。当然，端盖112也可以是多种结构。

可理解的，壳体组件11并不仅仅局限于上述结构，比如，壳体组件11可以包括壳体111和两个端盖112，壳体111为相对的两侧开口的空心结构，一个端盖112对应盖合于壳体111的一个开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件和电解质的密封空间。

其中，壳体组件11还可以包括电能引出部113，电能引出部113可以绝缘设置在端盖112上或壳体111上，电能引出部113用于输出电极组件电流，电能引出部113可以与电极组件的极耳直接连接，当然，在其他一些实施例中，电池单体10还可以包括设置在壳体111内的转接件，转接件起到过流和汇流的作用，电能引出部113可以与电极组件的极耳通过转接件连接。

电极组件是电池单体10中发生电化学反应的部件。电极组件可以包括正极极片121a、负极极片122a和隔膜123。

请参照图6至图8，图6为本申请一些实施例提供的叠片式电极组件的轴测图；图7为本申请一些实施例提供的叠片式电极组件的主视图；图8为图7所示的B-B方向的剖面图。本申请一些实施例提供了一种叠片式电极组件12，叠片式电极组件12包括极片组和隔膜123，极片组包括沿第一方向X层叠设置的多个极片；隔膜123卷绕形成螺旋结构，隔膜123穿设于相邻两个极片之间，以将相邻两个极片隔开。

具体而言，如图6和图8所示，极片组可以包括如前所述的正极极片121a和负极极片122a，正极极片121a和负极极片122a沿第一方向X层叠设置，示例性的，沿第一方向X，正极极片121a和负极极片122a交替层叠设置。

如前所述，正极极片121a还可以包括正极极耳1211，负极极片122a也可以包括负极极耳1221，极片组的正极极耳1211和负极极耳1221可以均位于该极片组的沿隔膜123的卷绕中心轴延伸方向(第三方向Z)的同一侧，当然，正极极耳1211和负极极耳1221也可以分设于该极片组的沿隔膜123的卷绕中心轴延伸方向(第三方向Z)的相对两侧。示例性的，如图6所示，正极极耳1211可以位于该极片组的沿隔膜123的卷绕中心轴延伸方向(第三方向Z)的一侧，同时，负极极耳1221位于该极片组的沿隔膜123的卷绕中心轴延伸方向(第三方向Z)的另一侧。

隔膜123呈一体式结构，隔膜的长度方向的一端形成卷绕起始端1233，另一端形成卷绕收尾端1234，隔膜123的卷绕收尾端1234绕隔膜123的卷绕方向(图8中所示的顺时针方向W)旋转卷绕，使隔膜123卷绕形成螺旋结构。可以理解的是，隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向(图6中所示的第三方向Z)与多个极片的层叠方向(第一方向X)垂直。极片组的极片夹设在隔膜123的沿其自身厚度方向的两侧，使隔膜123的能够隔开相邻两个极片。在一些实施例中，为了有效提高各极片的相对位置精度，可以将极片通过胶粘或其他方式固定于隔膜123。

极片组的极片沿第一方向X层叠设置而形成叠片式结构，而隔膜123卷绕形成螺旋结构并将相邻两个极片隔开，隔膜123将各层极片缠绕、包裹成整体结构。一方面，将这样的电极组件装配至电池单体10的壳体111后，极片(尤其是极片的与壳体111接触的部位)不容易松散开，从而有效降低因极片松散而导致的析锂问题，进而有效提高应用该叠片式电极组件12的电池100的使用性能和循环寿命，并有效降低因析锂而可能引起的燃烧、爆炸等安全事故，整体提高电池100的使用性能和安全性能。另一方面，隔膜123卷绕形成螺旋结构，可对极片的边缘形成多层包裹，从而有效降低极片边缘的毛刺刺穿隔膜123而引发电池100短路的风险，同样有利于提高电池100的使用性能和安全性能。再者，卷绕成螺旋结构的隔膜123在极片组的两侧形成很好的缓冲结构，当叠片电极组件的侧面接触到电池单体10的外壳内壁时，隔膜123的缓冲结构能够对极片起到缓冲、保护作用，降低极片因与外壳的相互作用力而被压裂的风险，进一步有效提高电池100的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，请继续参照图8，隔膜123包括沿第一方向X排列的多个主体段1231和多个第一侧面段1232a，相邻两个极片通过主体段1231隔开，多个第一侧面段1232a位 于极片组沿第二方向Y的一侧，第二方向Y垂直于第一方向X，每个第一侧面段1232a连接两个主体段1231，相邻两个第一侧面段1232a相互连接。

具体而言，隔膜123沿图8中所示的W方向卷绕形成螺旋结构且穿设于沿第一方向X层叠设置的多个极片之间。其中，隔膜123的夹设在相邻两个极片之间的区域形成上述主体段1231，可以理解的是，隔膜123的每个圈层可以具有两个主体段1231，隔膜123的连接相邻两圈层之间的两个主体段1231的同一端的区域形成第一侧面段1232a。可以理解的是，卷绕形成螺旋结构的隔膜123的多个主体段1231沿第一方向X层叠设置，卷绕形成螺旋结构的隔膜123的多个第一侧面段1232a沿第二方向Y层叠设置，第二方向Y、第一方向X与隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向(图6所示的第三方向Z)两两垂直。

相邻两个第一侧面段1232a相互连接，是指沿第二方向Y相邻的两个第一侧面段1232a相互连接。可以理解的是，隔膜123的所有第一侧面段1232a中，可以任意两个相邻第一侧面段1232a可以相互连接，当然，在其他一些实施例中，也可以只有部分个相邻的两个第一侧面段1232a相互连接。隔膜123的第一侧面段1232a相互连接的方式有多种，比如，隔膜123的相邻两个第一侧面段1232a之间可以设置类似挡片、挡块等封堵结构，封堵结构的沿第二方向Y的相对两端分别与相邻两个第一侧面段1232a连接，从而使相邻两个第一侧面段1232a相互连接。

相邻两个第一侧面段1232a相互连接的连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向(图6所示的第三方向Z)的两端可以延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两侧边缘。当然，上述连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两端也可以不延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两侧边缘，或者，上述连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的一端延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的一侧边缘。示例性的，上述连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两端可以延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两侧边缘。以有效提高对相邻两个第一连接段之间的通路进行阻断的充分性。

隔膜123的主体段1231架设在相邻两个极片之间以隔开该相邻两个极片，第一侧面段1232a位于所有极片的沿垂直于极片层叠方向的同一侧而连接主体段1231，以保证整个隔膜123形成螺旋结构，位于所有极片同一侧的相邻两个第一侧面段1232a相互连接，可有效阻挡甚至阻断相邻两个第一侧面段1232a之间的通路，从而有效降低位于隔膜123相邻两圈层之间的极片在上述通路中因极片边缘毛刺等其他杂质而相互搭接发生短路的风险，从而进一步提高应用该电极组件的电池100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，请继续参照图8，同一个第一侧面段1232a连接的两个主体段1231中，一者的内侧设置有正极极片121a，另一者的内侧设置有负极极片122a。

需要说明的是，隔膜123的主体段1231的内侧是相对于隔膜123的卷绕中心轴而言的，任意主体段1231的靠近卷绕中心轴的一侧为该主体段1231的内侧。

与同一个第一侧面段1232a连接的两个主体段1231处于螺旋设置的隔膜123的同一圈层，该第一侧面段1232a和位于该第一侧面段1232a的内侧(同样相对于隔膜123的卷绕中心轴而言，任意第一侧面段1232a的靠近卷绕中心轴一侧为该第一侧面段1232a的内侧)的与之相邻的一个第一侧面段1232a之间存在连通上述正极极片121a和负极极片122a的通路，该第一侧面段1232a和位于该第一侧面段1232a内侧的与之相邻的一个第一侧面段1232a相互连接，可有效降低上述正极极片121a和负极极片122a直接相互搭接而发生短路的风险，进而提高电池的安全性能。

根据本申请的一些实施例，相邻两个所述第一侧面段1232a之间设置有第一连接部124，相邻两个所述第一侧面段1232a通过所述第一连接部124连接。

具体而言，如图8所示，沿第二方向Y，任意相邻的两个第一侧面段1232a之间可以均设置有至少一个第一连接部124，该相邻两个第一侧面段1232a通过上述第一连接部124连接。可以理解的是，第一连接部124的实施形式有多种，比如，第一连接部124可以包括胶体、与隔膜123材质相同的设置在第一侧面段1232a表面的凸出部、设置在该相邻两个第一侧面段1232a之间的挡片、挡块等等。只要能够实现该相邻两个第一侧面段1232a相互连接，以阻挡甚至完全阻断该相邻两个第一侧面段1232a之间的通路即可。

如前所述，沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向，第一连接部124的相对两端可以延伸至该相邻两个第一侧面段1232a的沿卷绕中心轴延伸方向的相对两侧的边缘。

相邻两个第一侧面段1232a通过第一连接部124连接，第一连接部124可有效阻挡甚至阻断相邻两个第一侧面段1232a之间可能存在的通路，从而有效防止位于隔膜123相邻两圈层之间的 极片相互搭接而发生短路，有效提高电池100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，所述第一连接部124包括胶体。

也就是说，沿第二方向Y，任意相邻的两个第一侧面段1232a之间可以涂覆胶体，以使该相邻两个第一侧面段1232a通过胶体相互粘接。

在实际应用中，可以在该相邻两个第一侧面段1232a的其中一个第一侧面段1232a的朝向另一个第一侧面段1232a的一侧涂覆胶体，也可以在该相邻两个第一侧面段1232a的相向的表面均涂覆胶体，以使该相邻两个第一侧面段1232a相互粘接。胶体可以沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向延伸至第一侧面段1232a的沿卷绕中心轴的延伸方向的相对两侧的边缘。

相邻两个第一侧面段1232a通过胶体粘接，其工艺简单可靠性强，有利于提高相邻两个第一侧面段1232a连接的稳定性，从而有效保障防止位于隔膜123相邻两圈层之间的两个极片相互搭接的效果，提高电池100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，其中，相邻两个第一侧面段1232a热熔连接。

具体而言，可对相邻两个第一侧面段1232a施加相互靠近的作用力并对该相邻两个第一侧面段1232a进行加热，以使第一侧面段1232a发生熔融，两个相邻第一侧面段1232a的发生熔融的区域相互融合黏连，以使该两个相邻的第一侧面段1232a相互连接。

相邻两个第一侧面段1232a熔融后相互连接，有利于进一步提高相邻两个第一侧面段1232a连接的稳定性，且不会向电极组件内部引入其他用于连接的物质，有利于进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，隔膜123还包括多个第二侧面段1232b，多个第二侧面段1232b位于极片组沿第二方向Y的另一侧，每个第二侧面段1232b连接两个主体段1231，相邻两个第二侧面段1232b相互连接。

具体而言，卷绕形成螺旋结构的隔膜123的多个主体段1231沿第一方向X层叠设置，第一侧面段1232a位于所有主体段1231的沿第二方向Y的同一侧且沿第二方向Y层叠设置，第二侧面段1232b位于所有主体段1231的沿第二方向Y的另一侧且沿第二方向Y层叠设置，从而使得隔膜123形成螺旋结构，第二方向Y、第一方向X与隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向(图6所示的第三方向Z)两两垂直。

相邻两个第二侧面段1232b相互连接，是指沿第二方向Y相邻的两个第二侧面段1232b相互连接。可以理解的是，隔膜123的所有第二侧面段1232b中，可以是任意相邻两个第二侧面段1232b相互连接，当然，在其他一些实施例中，也可以只有部分个的相邻的两个第二侧面段1232b相互连接。隔膜123的第二侧面段1232b相互连接的方式有多种，比如，隔膜123的相邻两个第二侧面段1232b之间可以设置类似挡片、挡块等封堵结构，封堵结构的沿第二方向Y的相对两端分别与相邻两个第二侧面段1232b连接，从而使相邻两个第二侧面段1232b相互连接。

相邻两个第二侧面段1232b相互连接的连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两端可以延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两侧边缘。当然，上述连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两端也可以不延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两侧边缘，或者，上述连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的一端延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的一侧边缘。示例性的，上述连接区的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两端可以延伸至隔膜123的沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向的两侧边缘。以有效提高对相邻两个第二连接段之间的通路进行阻断的充分性。

隔膜123的位于叠置极片的相对两侧的第一侧面段1232a和第二侧面段1232b均相互连接，从而进一步降低隔膜123相邻两圈层之间的两个极片相互搭接的可能性，使得电极组件的安全性得到有效保障，且第一侧面段1232a和第二侧面段1232b均相互连接，对电极组件的制备生产起到良好的防呆性，降低因生产失误等原因而造成的位于隔膜123相邻两圈层之间的正极极片121a和负极极片122a之间的通路未采取干涉措施的风险，从而进一步保障了该设计对电极组件的安全性的提高效果。

根据本申请的一些实施例，相邻两个第二侧面段1232b之间设置有第二连接部125，相邻两个第二侧面段1232b通过第二连接部125连接。

具体而言，沿第二方向Y，任意相邻的两个第二侧面段1232b之间设置有第二连接部125，该相邻两个第二侧面段1232b通过上述第二连接部125连接。相应的，第二连接部125的实施形式也可以有多种，比如，第二连接部125可以包括胶体、与隔膜123材质相同的设置在任意第 二侧面段1232b表面的凸出部、设置在该相邻两个第二侧面段1232b之间的挡片、挡块等等。只要能够实现该相邻两个第二侧面段1232b相互连接，以阻挡甚至完全阻断该相邻两个第一侧面段1232a之间的通路即可。

如前所述，沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向，第二连接部125的相对两端也可以延伸至该相邻两个第二侧面段1232b的沿卷绕中心轴延伸方向的相对两侧的边缘。

相邻两个第二侧面段1232b通过第二连接部125连接，第二连接部125可有效阻挡甚至阻断相邻两个第二侧面段1232b之间的通路，从而有效防止位于隔膜123相邻两圈层之间的极片相互搭接而发生短路，有效提高电池100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，第二连接部125包括胶体。

也就是说，沿第二方向Y，任意相邻的两个第二侧面段1232b之间可以涂覆胶体，以使该相邻两个第二侧面段1232b通过胶体相互粘接。

在实际应用中，可以在该相邻两个第二侧面段1232b的其中一个第二侧面段1232b的朝向另一个第二侧面段1232b的一侧涂覆胶体，也可以在该相邻两个第二侧面段1232b的相向的表面均涂覆胶体，以使该相邻两个第二侧面段1232b相互粘接。胶体可以沿隔膜123的卷绕中心轴的延伸方向延伸至第二侧面段1232b的沿卷绕中心轴的延伸方向的相对两侧的边缘。

相邻两个第二侧面段1232b通过胶体粘接，其工艺简单可靠性强，有利于提高相邻两个第二侧面段1232b连接的稳定性，从而有效保障防止位于隔膜123相邻两圈层之间的两个极片相互搭接的效果，提高电池100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，相邻两个第二侧面段1232b热熔连接。

具体而言，可对相邻两个第二侧面段1232b施加使该两个相邻的第二侧面段1232b相互靠近的作用力并对该相邻两个第二侧面段1232b进行加热，以使第二侧面段1232b发生熔融，两个相邻第二侧面段1232b的发生熔融的区域相互融合黏连，使该两个相邻第二侧面段1232b相互连接。

相邻两个第二侧面段1232b熔融后相互连接，有利于进一步提高相邻两个第二侧面段1232b连接的稳定性，且不会向电极组件内部引入其他用于连接的物质，有利于进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的又一些实施例，请参照图9至图11，图9为本申请又一些实施例提供的叠片式电极组件的轴测图；图10为本申请又一些实施例提供的叠片式电极组件的主视图；图11为图10所示的C-C方向的剖面图。多个极片分为极性相反的第一极片121和第二极片122；隔膜123设置有两个，分别为第一隔膜123a和第二隔膜123b；其中，第一极片121设置在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，第二极片122设置在第二隔膜123b背离第一隔膜123a的一侧。

第一极片和第二极片122极性相反，在一些实施例中，第一极片121可以为正极极片121a，则第二极片122为负极极片122a。当然，第一极片121也可以为负极极片122a，同时，第二极片122为正极极片121a。示例性的，第一极片121为负极极片122a，同时，第二极片122为正极极片121a。

其中，第一隔膜123a和第二隔膜123b的长度和尺寸形状可以相同，也可以不同，第一隔膜123a具有第一隔膜卷绕起始端1233a和第一隔膜卷绕收尾端1234a，同样的，第二隔膜123b也具有第二隔膜卷绕起始端1233b和第二隔膜卷绕收尾端1234b，沿隔膜123的卷绕方向W，第一隔膜卷绕起始端1233a和第二隔膜卷绕起始端1233b可以平齐也可以不平齐，第一隔膜卷绕收尾端1234a和第二隔膜卷绕收尾端1234b也可以平齐或不平齐。第一隔膜123a和第二隔膜123b层叠设置并同步卷绕形成螺旋结构，第一极片121沿隔膜123的卷绕方向W间隔夹持在第一隔膜123a和第一隔膜123a之间，第二极片122沿隔膜123的卷绕方向W间隔设置在第二隔膜123b的背离第一隔膜123a的一侧，以使第二隔膜123b夹持在第一极片121和第二极片122之间。最终，第一极片121和第二极片122沿第一方向X叠置而形成层叠结构。

第一隔膜123a和第二隔膜123b叠置并共同卷绕呈螺旋结构，在此基础上，第一极片121设置在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，而第二极片122设置在第二隔膜123b背离第一隔膜123a的一侧，这样，电极组件卷绕完成后，第一极片121和第二极片122通过第一隔膜123a和第二隔膜123b完全相互隔离，位于隔膜123相邻两圈层之间的极片均为第一极片121或均为第二极片122，第一隔膜123a和第二隔膜123b的设置既能使相邻两个极片通过第一隔膜123a或第二隔膜123b隔开，也能避免极性相反的第一极片121和第二极片122位于隔膜123的相邻两圈层之间，从而有效防止位于隔膜123相邻两圈层之间的极性相反的第一极片121和第二极片122相互搭 接而发生短路的问题，进而同样能够有效提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，第二隔膜123b位于第一隔膜123a的外侧。

与之前所述相应，隔膜123的外侧、内侧也是相对于隔膜123卷绕呈螺旋结构后的卷绕中心轴而言的，第一隔膜123a的靠近卷绕中心轴的一侧为第一隔膜123a的内侧，背离卷绕中心轴的一侧为第一隔膜123a的外侧。而第二隔膜123b位于第一隔膜123a的外侧是指第二隔膜123b位于第一隔膜123a的背离卷绕中心轴的一侧。

因第一极片121设置在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，而第二极片122设置在第二隔膜123b背离第一隔膜123a的一侧，同时第二隔膜123b位于第一隔膜123a的外侧。所以第一隔膜123a和第二隔膜123b卷绕成螺旋结构后，第一隔膜123a可以绕成该叠片式电极组件12的最内圈1235，且该最内圈1235内不设置第一极片121或第二极片122。这样，隔膜123的最内圈1235形成至少一圈保护层，该保护层可有效包裹制备电极组件的用于卷绕隔膜123的工具(比如卷针)，从而有效降低电极组件制备完成后，该工具抽出电极组件时划伤极片的风险，进而有效提高电极组件的结构稳定性，同样有利于提高电池100的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，多个极片均位于隔膜123的最内圈1235的外侧。

具体而言，隔膜123自隔膜123的卷绕起始端1233沿隔膜123的卷绕方向W卷绕形成的第一圈为隔膜123的最内圈1235。

隔膜123的最内圈1235的外侧也是相对于隔膜123卷绕呈螺旋结构后的卷绕中心轴而言的，隔膜123的最内圈1235的背离卷绕中心轴的一侧为隔膜123的最内圈1235的外侧。

需要说明的是，在“隔膜123设置有两个，隔膜123包括第一隔膜123a和第二隔膜123b”的实施形式中，如果第一隔膜123a位于第二隔膜123b的内侧，隔膜123的最内圈1235是指第一隔膜123a自第一隔膜卷绕起始端1233a沿隔膜123的卷绕方向W卷绕形成的第一圈，如果第二隔膜123b位于第一隔膜123a的内侧，隔膜123的最内圈1235是指第二隔膜123b自第二隔膜卷绕起始端1233b沿隔膜123的卷绕方向W卷绕形成的第一圈。

多个极片均位于隔膜123的最内圈1235的外侧是指极片组的极片均不设置在被隔膜123的最内圈1235包围的范围内，也即，隔膜123的最内圈1235不设置极片。

极片均位于隔膜123的最内圈1235的外侧，这样，无论隔膜123为单层结构，还是包括第一隔膜123a和第二隔膜123b在内的双层结构，隔膜123的最内圈1235的内侧均不设置极片。这样，隔膜123的最内圈1235可以形成至少一圈保护层，该保护层可有效包裹制备电极组件时用于卷绕隔膜123的工具(比如卷针)，从而有效降低电极组件制备完成后，该工具抽出电极组件时划伤极片的风险，进而有效提高电极组件的结构稳定性，同样有利于提高电池100的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，多个极片均位于隔膜123的最外圈1236的内侧。

具体而言，隔膜123自隔膜123的卷绕收尾端1234沿隔膜123的卷绕方向W的反向卷绕形成的第一圈为隔膜123的最外圈1236。

隔膜123的最外圈1236的内侧也是相对于隔膜123卷绕呈螺旋结构后的卷绕中心轴而言的，隔膜123的最外圈1236的靠近卷绕中心轴的一侧为隔膜123的最外圈1236的内侧。

需要说明的是，在“隔膜123设置有两个，隔膜123包括第一隔膜123a和第二隔膜123b”的实施形式中，如果第一隔膜123a位于第二隔膜123b的内侧，隔膜123的最外圈1236是指第二隔膜123b自第二隔膜卷绕收尾端1234b沿隔膜123的卷绕方向W的反向卷绕形成的第一圈，如果第二隔膜123b位于第一隔膜123a的内侧，隔膜123的最外圈1236是指第一隔膜123a自第一隔膜卷绕收尾端1234a沿隔膜123的卷绕方向W的反向卷绕形成的第一圈。

多个极片均位于隔膜123的最外圈1236的内侧是指极片均在隔膜123的最外圈1236包围的范围内，也即，隔膜123的最外圈1236覆盖位于极片组的沿第一方向X的最外侧的极片。

在一些实施例中，隔膜123覆盖位于极片组的沿第一方向X的最外侧的极片后，还可以继续沿隔膜123的卷绕方向W卷绕一段长度或者卷绕一圈以上，以进一步提高隔膜123的极片的包裹强度和稳定性。

极片均位于隔膜123的最外圈1236的内侧，即隔膜123的最外圈1236包覆了位于极片的层叠方向上最外层的极片，从而进一步加强隔膜123对极片组的所有极片的约束作用，从而进一步降低个别极片分散而出现析锂的风险。同时，隔膜123可有效绝缘隔离电极组件的极片和电池100的其他构件(比如壳体111)，进而进一步有效提高电池100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，极片组的沿第一方向X的最外侧的两个极片均为负极极片122a。

如前所述，极片组包括正极极片121a和负极极片122a，极片组的多个极片沿第一方向X层叠设置，位于极片组的沿第一方向X的一侧的极片为负极极片122a，且位于极片组的沿第一方向X的另一侧的极片也为负极极片122a。

电极组件的最外层的极片为负极极片122a，可有效增加负极余量，降低该叠片式电极组件出现析锂的风险，从而进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，隔膜123的卷绕收尾端1234固定于隔膜123。

隔膜123的收尾端可以通过包括前述的胶体粘接、热熔等方式在内的任意一种常规方式实现固定。

可以理解的是，基于“隔膜123包括主体段1231、第一侧面段1232a和第二侧面段1232b”的实施形式，隔膜123的卷绕收尾端1234可以固定于隔膜123的主体段1231、也可以固定于隔膜123的第一侧面段1232a，或者固定于隔膜123的第二侧面段1232b。

基于“隔膜123设置有两个，包括第一隔膜123a和第二隔膜123b”的实施形式，第一隔膜卷绕收尾端1234a和第二隔膜卷绕收尾端1234b可以沿隔膜123的卷绕方向W对齐，也可以不对齐。第一隔膜卷绕收尾端1234a和第二隔膜卷绕收尾端1234b可以固定于第一隔膜123a或第二隔膜123b的任意位置，第一隔膜卷绕收尾端1234a和第二隔膜卷绕收尾端1234b可以一起固定，第一隔膜卷绕收尾端1234a和第二隔膜卷绕收尾端1234b也可以分别单独固定。

隔膜123的卷绕收尾端1234固定于隔膜123，可有效降低卷绕成螺旋结构的隔膜123出现返松、散开的风险，有利于充分发挥隔膜123对极片的缠绕、约束作用，从而进一步降低因极片松散而出现变形、析锂的问题的风险。

本申请一些实施例还提供了一种电池单体10，该电池单体10包括外壳和上述任一方案的叠片式电极组件12，叠片式电极组件12容置于外壳内。其中，外壳可以是前述的任意一种形式的壳体组件11。

本申请一些实施例还提供了一种电池100，包括上述方案的电池单体10。

本申请一些实施例还提供了一种用电装置，该用电装置包括上述方案的电池单体10，电池单体10用于提供电能；或者，该用电装置包括上述方案的电池100，电池100用于提供电能。

其中，用电装置可以是前述的任意一种系统或设备。

请参照图6至图11，并进一步参照图12至图14，图12为本申请一些实施例提供的叠片式电极组件的制备流程示意图；图13为本申请一些实施例的极片固定于隔膜表面的结构示意图；图14为本申请又一些实施例的极片固定于隔膜表面的结构示意图。本申请一些实施例还提供了一种叠片式电极组件12的制备方法，该种叠片式电极组件12的制备方法包括：

S1：将多个极片沿隔膜的长度方向V间隔固定于隔膜123的表面；

S2：对固定有多个极片的隔膜123进行卷绕，以使多个极片层叠设置。

隔膜123的长度方向V是指隔膜123在卷绕前，隔膜123的自隔膜123的卷绕起始端1233至隔膜123的卷绕收尾端1234的延伸方向。

如前所述，极片组的极片可以包括极性相反的第一极片121和第二极片122，第一极片121和第二极片122沿第一方向X交替叠置。基于此，第一极片121和第二极片122可以固定于隔膜123的同一个表面，具体而言，极片可以以沿隔膜的长度方向V依次间隔排列的第一极片121、第二极片122、第二极片122、第一极片121为一个单元，将一个或多个单元沿隔膜的长度方向V顺序排列并固定于隔膜123的同一表面。当然，在其他一些实施例中，基于隔膜123的实施结构不同，极片固定于隔膜123的表面的实施方式也可以不同(下文会详细介绍隔膜设置两个时，极片的排设置方式)，只要隔膜123卷绕成螺旋结构后，第一极片121和第二极片122能够沿第一方向X交替叠置且相邻两个极片均通过隔膜123隔开即可。

极片固定于隔膜123的方式也可以有多种，比如极片可以通过胶体、胶带等方式粘接于隔膜123，其中，胶带是指在基材的至少一面涂胶的结构，基材可以为聚乙烯、聚丙烯、纸等材质。

可以理解的是，沿隔膜123的卷绕起始端1233指向隔膜123的卷绕收尾端1234的方向，相邻两个极片之间的间隔距离可以逐渐增加，以提高隔膜123卷绕成螺旋结构后，各极片沿第一方向X叠置的精度。

将极片固定于隔膜123后，可以将隔膜123自隔膜的卷绕起始端1233沿隔膜的卷绕方向 W进行卷绕，最终，隔膜123的卷绕起始端1233位于螺旋结构的最内圈，隔膜123的卷绕收尾端1234位于螺旋结构的最外圈，同时，第一极片121和第二极片122沿第一方向X交替叠置且相邻两个极片均通过隔膜123隔开。

先将分体设置的多个极片沿隔膜123的方式固定于隔膜123表面，可有效降低隔膜123卷绕过程中极片移位的风险，进而有效提高极片制备效率和良率，提高电极组件的使用寿命和安全性能。将固定有多个极片的隔膜123进行卷绕，使得多个极片形成层叠结构，同时隔膜123将该层叠设置的极片缠绕为整体结构，相较于在隔膜123卷绕过程中分次插入极片的方式，该方法可有效简化极片制备工艺，降低生产成本并提高生产效率。且避免隔膜123卷绕过程中插入极片而容易引发极片位置精度低的问题，从而有效提高电极组件生产良率，使得电极组件的质量得到有效保障，进而有效提高电池100的使用性能和安全性能。

根据本申请的一些实施例，隔膜123包括被极片覆盖的主体段1231和连接相邻两个主体段1231的侧面段1232；在对固定有多个极片的隔膜123进行卷绕之前，制备方法还包括：在侧面段1232的表面进行涂胶；对固定有多个极片的隔膜123进行卷绕，以使多个极片层叠设置，包括：对固定有多个极片的隔膜123进行卷绕，以使多个极片层叠设置，并且使位于层叠设置的多个极片同一侧的多个侧面段1232相互粘接。

在隔膜123卷绕之前，主体段1231为隔膜123的被固定在隔膜123上的极片覆盖的区域，侧面段1232为隔膜123的位于相邻两个极片之间的区域。隔膜123卷绕形成螺旋结构后，主体段1231夹设在沿第一方向X相邻的两个极片之间，侧面段1232位于极片组的沿第二方向Y的相对两侧并连接主体段1231，同时，位于极片组的沿第二方向Y同一侧的多个侧面段1232沿第二方向Y层叠设置。其中，隔膜123卷绕形成螺旋结构的卷绕中心轴的延伸方向(图6所示的第三方向Z)、第一方向X以及第二方向Y两两垂直。

位于多个极片同一侧的多个侧面段1232相互粘接是指固定有第一极片121和第二极片122的隔膜123卷绕形成螺旋结构后，侧面段1232沿第二方向Y层叠设置，位于多个极片的沿第二方向Y同一侧的相邻两个侧面段1232可通过涂在侧面段1232的表面的胶体实现相互粘接。

将固定有极片的隔膜123卷绕完成后，沿第二方向Y相邻的两个侧面段1232能够通过该胶体相互粘接，从而使位于隔膜123相邻两圈层之间的两个极片之间的通路被阻挡甚至阻断，有效降低该两个极片相互搭接而发生短路的风险。该工艺简单，无需在电极组件卷绕完成后对隔膜123进行再次连接加工。并且，在隔膜123卷绕前对隔膜123进行涂胶，其涂胶工艺简单，隔膜123的其他位置或极片不易对涂胶作业面形成干涉，从而便于保障涂胶的充分均匀性，进而有效提高相邻两个侧面段1232相互连接的充分稳定性。

根据本申请的一些实施例，隔膜123包括被极片覆盖的主体段1231和连接相邻两个主体段1231的侧面段1232；在对固定有多个极片的隔膜123进行卷绕之后，制备方法还包括：将位于层叠设置的多个极片同一侧的多个侧面段1232相互热熔。

位于层叠设置的多个极片同一侧的多个侧面段1232相互热熔是指在固定有第一极片121和第二极片122的隔膜123卷绕形成螺旋结构后，对位于极片组的沿第二方向Y的同一侧的侧面段1232施加作用力，使该多个侧面段1232沿第二方向Y向一侧或中间收拢，同时对该多个侧面段1232进行加热，该多个侧面段1232受热熔融，该多个侧面段1232的熔融区域相互融合，从而使多个侧面段1232相互连接。其中，可以将位于极片组的沿第二方向Y同一侧的所有侧面段1232相互热熔连接，也可以将位于极片组的沿第二方向Y同一侧的部分个侧面段1232相互热熔连接。

在隔膜123卷绕结束后，将隔膜123的位于极片同一侧的侧面段1232相互热熔连接，以使相邻两侧侧面段1232之间的通路被阻挡甚至阻断，侧面段1232受热熔融后相互连接，有利于进一步提高侧面段1232相互连接的稳定性，且不会向电极组件内部引入其他用于连接的物质，有利于进一步提高电极组件的安全性能。

根据本申请的一些实施例，请参照图9至图11，并进一步参照图14，多个极片分为极性相反的第一极片121和第二极片122，隔膜123设置有两个，分别为第一隔膜123a和第二隔膜123b；将多个极片沿隔膜的长度方向V间隔固定于隔膜123的表面，包括：将第一极片121固定于第一隔膜123a的表面，将第二极片122固定于第二隔膜123b的表面；将固定有第一极片121的第一隔膜123a和固定有第二极片122的第二隔膜123b层叠设置，使第一极片121设置在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，第二极片122设置在第二隔膜123b背离第一隔膜123a的一侧。

如前所述，可以第一极片121为正极极片121a，第二极片122为负极极片122a。当然， 也可以第一极片121为负极极片122a，第二极片122为正极极片121a。

隔膜123设置有两个，第一极片121间隔固定于第一隔膜123a的表面，第二极片122间隔固定于第二隔膜123b的表面，第一隔膜123a和第二隔膜123b沿隔膜123的厚度方向层叠设置后，第一极片121夹设在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，同时，第二极片122和第一极片121夹持第二隔膜123b。也就是说，沿隔膜123的厚度方向，第一隔膜123a、第一极片121、第二隔膜123b、第二极片122依次层叠设置。

将固定有第一极片121的第一隔膜123a和固定有第二极片122的第二隔膜123b层叠设置后，卷绕第一隔膜123a和第二隔膜123b的叠置结构，使第一隔膜123a和第二隔膜123b卷绕形成螺旋结构，以使第一极片121和第二极片122能够沿第一方向X交替叠置且相邻两个极片均通过隔膜123隔开即可。

电极组件卷绕完成后，第一极片121和第二极片122通过第一隔膜123a和第二隔膜123b完全相互隔离，位于隔膜123相邻两圈层之间的极片均为第一极片121或均为第二极片122，第一隔膜123a和第二隔膜123b的设置既能使相邻两个极片通过第一隔膜123a或第二隔膜123b隔开，也能避免极性相反的第一极片121和第二极片122共同位于隔膜123的相邻两圈层之间，从而有效防止位于隔膜123相邻两圈层之间的极性相反的第一极片121和第二极片122相互搭接而发生短路的问题，进而同样能够有效提高电极组件的安全性能。

请参照图6至图8，本申请一些实施例提供了一种叠片式电极组件12，该叠片式电极组件12包括隔膜123和极片组，极片组包括沿第一方向X层叠设置的多个极片；隔膜123卷绕形成螺旋结构，隔膜123穿设于相邻两个极片之间，以将相邻两个极片隔开。隔膜123包括沿第一方向X排列的多个主体段1231、多个第一侧面段1232a和多个第二侧面段1232b，相邻两个极片通过主体段1231隔开，多个第一侧面段1232a位于极片组沿第二方向Y的一侧，多个第二侧面段1232b位于极片组沿第二方向Y的另一侧，每个第一侧面段1232a连接两个主体段1231，每个第二侧面段1232b也连接两个主体段1231。同一个第一侧面段1232a连接的两个主体段1231中，一者的内侧设置有正极极片121a，另一者的内侧设置有负极极片122a，相邻两个第一侧面段1232a通过胶体相互粘接。相邻两个第二侧面段1232b通过胶体相互粘接。其中，第一方向X和第二方向Y相互垂直。

请参照图12和图13，该叠片式电极组件12的制备方法包括：

将多个极片沿隔膜的长度方向V间隔固定于隔膜123的表面，隔膜123包括被极片覆盖的主体段1231和连接相邻两个主体段1231的侧面段1232；

在侧面段1232的表面进行涂胶；

对固定有多个极片的隔膜123进行卷绕，以使多个极片层叠设置，并且使位于层叠设置的多个极片同一侧的多个侧面段1232相互粘接。

请参照图9至图11，本申请一些实施例提供了一种叠片式电极组件12，该叠片式电极组件12包括隔膜123和极片组，极片组包括沿第一方向X层叠设置的多个极片，多个极片分为极性相反的第一极片121和第二极片122，隔膜123设置有两个，分别为第一隔膜123a和第二隔膜123b。其中，第一极片121设置在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，第二极片122设置在第二隔膜123b背离第一隔膜123a的一侧，第一隔膜123a和第二隔膜123b同步卷绕形成螺旋结构，第一极片121和第二极片122沿第一方向X层叠设置，沿第一方向X，第一隔膜123a和第二隔膜123b交替穿设于相邻两个极片之间。

请参照图12和图14，该叠片式电极组件12的制备方法包括：将第一极片121固定于第一隔膜123a的表面，将第二极片122固定于第二隔膜123b的表面；将固定有第一极片121的第一隔膜123a和固定有第二极片122的第二隔膜123b层叠设置，使第一极片121设置在第一隔膜123a和第二隔膜123b之间，第二极片122设置在第二隔膜123b背离第一隔膜123a的一侧；将固定有第一极片121的第一隔膜123a和固定有第二极片122的第二隔膜123b的叠置结构同步进行卷绕，以使多个第一极片121和多个第二极片122沿第一方向X层叠设置。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

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 (23)

1. 一种叠片式电极组件，包括：

   极片组，包括沿第一方向层叠设置的多个极片；

   隔膜，所述隔膜卷绕形成螺旋结构，所述隔膜穿设于相邻两个所述极片之间，以将相邻两个所述极片隔开。
2. 根据权利要求1所述的叠片式电极组件，其中，所述隔膜包括沿所述第一方向排列的多个主体段和多个第一侧面段，相邻两个所述极片通过所述主体段隔开，所述多个第一侧面段位于所述极片组沿第二方向的一侧，所述第二方向垂直于所述第一方向，每个所述第一侧面段连接两个所述主体段，相邻两个所述第一侧面段相互连接。
3. 根据权利要求2所述的叠片式电极组件，其中，同一个所述第一侧面段连接的两个所述主体段中，一者的内侧设置有正极极片，另一者的内侧设置有负极极片。
4. 根据权利要求2或3所述的叠片式电极组件，其中，相邻两个所述第一侧面段之间设置有第一连接部，相邻两个所述第一侧面段通过所述第一连接部连接。
5. 根据权利要求4所述的叠片式电极组件，其中，所述第一连接部包括胶体。
6. 根据权利要求2或3所述的叠片式电极组件，其中，相邻两个所述第一侧面段热熔连接。
7. 根据权利要求2-6中任一项所述的叠片式电极组件，其中，所述隔膜还包括多个第二侧面段，所述多个第二侧面段位于所述极片组沿所述第二方向的另一侧，每个所述第二侧面段连接两个所述主体段，相邻两个所述第二侧面段相互连接。
8. 根据权利要求7所述的叠片式电极组件，其中，相邻两个所述第二侧面段之间设置有第二连接部，相邻两个所述第二侧面段通过所述第二连接部连接。
9. 根据权利要求8所述的叠片式电极组件，其中，所述第二连接部包括胶体。
10. 根据权利要求7所述的叠片式电极组件，其中，相邻两个所述第二侧面段热熔连接。
11. 根据权利要求1所述的叠片式电极组件，其中，所述多个极片分为极性相反的第一极片和第二极片；

    所述隔膜设置有两个，分别为第一隔膜和第二隔膜；

    其中，所述第一极片设置在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第二极片设置在所述第二隔膜背离所述第一隔膜的一侧。
12. 根据权利要求11所述的叠片式电极组件，其中，所述第二隔膜位于所述第一隔膜的外侧。
13. 根据权利要求1-12中任一项所述的叠片式电极组件，其中，所述多个极片均位于所述隔膜的最内圈的外侧。
14. 根据权利要求1-13中任一项所述的叠片式电极组件，其中，所述多个极片均位于所述隔膜的最外圈的内侧。
15. 根据权利要求1-14中任一项所述的叠片式电极组件，其中，所述极片组的沿所述第一方向的最外侧的两个极片均为负极极片。
16. 根据权利要求1-15中任一项所述的叠片式电极组件，其中，所述隔膜的卷绕收尾端固定于所述隔膜。
17. 一种电池单体，包括：

    外壳；

    如权利要求1-16中任一项所述的叠片式电极组件，所述叠片式电极组件容置于所述外壳内。
18. 一种电池，包括权利要求17所述的电池单体。
19. 一种用电装置，包括如权利要求17所述的电池单体，所述电池单体用于提供电能；或者，包括如权利要求18所述的电池，所述电池用于提供电能。
20. 一种叠片式电极组件的制备方法，包括：

    将多个极片沿隔膜的长度方向间隔固定于所述隔膜的表面；

    对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕，以使所述多个极片层叠设置。
21. 根据权利要求20所述的叠片式电极组件的制备方法，其中，所述隔膜包括被所述极片覆盖的主体段和连接相邻两个主体段的侧面段；

    在所述对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕之前，所述制备方法还包括：在所述侧面段 的表面进行涂胶；

    所述对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕，以使所述多个极片层叠设置，包括：对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕，以使所述多个极片层叠设置，并且使位于层叠设置的所述多个极片同一侧的多个所述侧面段相互粘接。
22. 根据权利要求20所述的叠片式电极组件的制备方法，其中，所述隔膜包括被所述极片覆盖的主体段和连接相邻两个主体段的侧面段；

    在所述对固定有所述多个极片的所述隔膜进行卷绕之后，所述制备方法还包括：

    将位于层叠设置的所述多个极片同一侧的多个所述侧面段相互热熔。
23. 根据权利要求20所述的叠片式电极组件的制备方法，其中，所述多个极片分为极性相反的第一极片和第二极片，所述隔膜设置有两个，分别为第一隔膜和第二隔膜；

    所述将多个极片沿隔膜的长度方向间隔固定于所述隔膜的表面，包括：

    将所述第一极片固定于所述第一隔膜的表面，将所述第二极片固定于所述第二隔膜的表面；

    将固定有所述第一极片的所述第一隔膜和固定有所述第二极片的所述第二隔膜层叠设置，使所述第一极片设置在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第二极片设置在所述第二隔膜背离所述第一隔膜的一侧。

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