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电极组件、电池单体、电池、用电装置及成型方法

文献发布时间:2024-05-31 01:29:11


电极组件、电池单体、电池、用电装置及成型方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种电极组件、电池单体、电池、用电装置及成型方法。

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。

在现有的电池制造工艺中,电极组件在成型时,通常采用热压设备将极片与隔离膜粘结在一起,然后通过卷绕的形式形成卷绕结构,最后沿分切线一分为二得到叠片式电极组件。该种结构形式的电极组件在成型过程中工艺复杂,成型困难,电极组件的生产成本以及生产难度高。

发明内容

鉴于上述问题,本申请提供一种电极组件、电池单体、电池、用电装置及成型方法,能够缓解电极组件在成型过程中工艺复杂、成型困难的问题,降低电极组件的生产成本以及生产难度。

第一方面,本申请提供了一种电极组件,包括至少两个极性相反的极片以及隔离膜,至少两个极性相反的极片及隔离膜层叠设置并卷绕形成卷绕结构,至少一个极片包括绝缘基体以及导电体,绝缘基体与隔离膜层叠设置,导电体包括多个沿卷绕方向间隔排布的导电单元,每个导电单元包括镀层以及活性物质层,镀层设置于绝缘基体以及活性物质层之间。

本申请实施例的技术方案中,电极组件包括至少两个极性相反的极片以及隔离膜,由于至少一个极片包括绝缘基体以及导电体,绝缘基体与隔离膜层叠设置,导电体包括多个沿卷绕方向间隔排布的导电单元,每个导电单元包括镀层以及活性物质层,镀层设置于绝缘基体以及活性物质层之间,上述结构形式的极片使其自身可以是整体式的,当成型作为电极组件的组成部分时,由于极片的结构形式使其可以采用涂布工序即可完成各导电单元的分离,无需对极片再进行切片,可以直接将极片的绝缘基体与隔离膜层叠,然后通过卷绕的方式形成卷绕结构并定型处理即可成型电极组件,同时也无需采用热压设备将极片与隔离膜粘结在一起,能够缓解电极组件在成型过程中工艺复杂、成型困难的问题,降低电极组件的生产成本。

并且,采用绝缘基体替代传统铜箔和铝箔基体,可用降低极片的重量,提升所应用电池单体的重量能量密度和体积能量密度。同时,采用绝缘基体以及通过卷绕方式实现拐角避空的叠层结构,可提升电池单体生命周期性能、结构及安全可靠性。

在一些实施例中,绝缘基体包括在自身厚度方向相背设置的两个表面,在厚度方向的两个表面均设置有导电体,厚度方向与卷绕方向相交设置。

通过使得绝缘基体在自身厚度方向上相背的两侧均设置有导电体,可以使得两个导电体共用一个绝缘基体,提高电极组件中导电体的占比,进而提高所应用的电池单体的能量密度。

在一些实施例中,沿厚度方向,位于绝缘基体的两个表面的导电体相互对称设置。

通过使得位于绝缘基体的两个表面的导电体相互对称设置,利于电极组件采用卷绕的方式形成叠片式电极组件。

在一些实施例中,沿卷绕结构的轴向,镀层的长度尺寸H大于活性物质层的长度尺寸h,且镀层沿轴向的至少一端凸出于活性物质层设置。

通过使得在轴向上的,镀层的整体长度尺寸H大于活性物质层的整体长度尺寸h,使得镀层凸出于活性物质层的尺寸能够用于形成电极组件的极耳,保证电极组件的功能需求。并且,通过上述设置,还能够避免在轴向上活性物质层直接与绝缘基体接触,优化电极组件的性能。

在一些实施例中,镀层的长度尺寸H与活性物质层的长度尺寸h的满足:3mm≤H-h≤60mm。

本申请实施例提供的电极组件,通过上述设置,使得镀层在轴向上凸出于活性物质层的长度尺寸适中,满足极耳的成型尺寸需求。

在一些实施例中,沿卷绕方向并由卷绕结构的内部至外部,同一极片的相邻两个导电单元的间隔距离呈增大趋势。

通过使得沿卷绕方向并由卷绕结构的内部至外部,同一极片的相邻两个导电单元的间隔距离呈增大趋势,能够避免极片以及隔离膜在卷绕成型电极组件时,极片上的导电单元被卷绕至卷绕结构的拐角段,利于叠片式电极组件的成型,同时能够降低导电单元被卷绕至拐角段影响电极组件的安全性能。

在一些实施例中,沿卷绕方向,镀层的延伸尺寸L大于活性物质层的延伸尺寸D,镀层在卷绕方向的两端均凸出于活性物质层设置。

通过上述设置,能够在卷绕方向上避免活性物质层直接与绝缘基体接触,降低活性物质层的无效量,同时,在工艺上利于活性物质层的定位涂敷。

在一些实施例中,镀层的延伸尺寸L与活性物质层的延伸尺寸D满足:0.5mm≤L-D≤10mm。

通过使得0.5mm≤L-D≤10mm,既能够在卷绕方向上避免活性物质层直接与绝缘基体接触,同时能够避免活性物质层面积过小影响电极组件的性能。

在一些实施例中,电极组件的外形呈方形,至少两个极性相反的极片中的一者为正极片且另一者为负极片,正极片的导电单元以及负极片的导电单元沿同一方向分布并通过隔离膜绝缘设置。

本申请实施例提供的电极组件,通过上述设置,使得成型的电极组件呈叠片形式,满足叠片式电极组件的结构要求。

在一些实施例中,绝缘基体包括聚丙烯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一者;和/或,镀层包括金属铜以及金属铝中的一者。

本申请实施例提供的电极组件,通过使得绝缘基体采用聚丙烯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一者,既能够保证绝缘效果,且能够保证在与隔离膜卷绕时的顺畅性。并且镀层采用镀层包括金属铜以及金属铝中的一者,能够根据对应极片的极性选择材料,保证电极组件的功能需求。

第二方面,本申请提供了一种电池单体,包括上述的电极组件。

第三方面,本申请提供了一种电池,包括上述的电池单体。

第四方面,本申请提供了一种用电装置,包括上述的电池单体,电池单体用于提供电能。

第五方面,本申请提供了一种电极组件的成型方法,包括:

提供极性相反的极片,极片包括绝缘基体以及导电体,导电体包括多个沿同一方向间隔排布的导电单元,每个导电单元包括镀层以及活性物质层,镀层设置于绝缘基体以及活性物质层之间;

在极性相反的极片之间以及极性相反的极片中一者背离另一者的一侧层叠设置隔离膜;

将极性相反的极片以及隔离膜卷绕设置并形成卷绕结构;

对卷绕结构体定型处理,以形成电极组件。

本申请实施例提供的电极组件的成型方法,通过使得提供的极片包括绝缘基体以及导电体,导电体包括多个沿同一方向间隔排布的导电单元,每个导电单元包括镀层以及活性物质层,镀层设置于绝缘基体以及活性物质层之间,可以与隔离膜层叠设置后直接进行卷绕,无需再进行裁片,从而实现高速卷绕,完成类叠片式电极组件的卷心制作,具备叠片式电极组件的性能优势。

在一些实施例中,提供极片的步骤,包括:

提供具有预定长度的绝缘基体;

在绝缘基体上形成多个沿绝缘基体的长度方向间隔分布的镀层;

在每个镀层背离绝缘基体的一侧涂敷活性物质层,活性物质层在绝缘基体上的正投影小于镀层在绝缘基体的正投影。

上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1是本申请一实施例提供的车辆的结构示意图;

图2是本申请一实施例提供的电池的结构示意图;

图3是本申请一实施例提供的一种电池单体的分解结构示意图;

图4是本申请一实施例提供的电极组件的截面结构示意图;

图5是图4中A处的局部放大图;

图6是本申请一实施例提供的极片展开状态下的结构示意图;

图7是图6中沿B-B方向的截面图;

图8是本申请一实施例提供的电极组件的成型方法的流程图;

图9是步骤S300对应的卷绕示意图。

具体实施方式中的附图标号如下:

1000-车辆;

100-电池;200-控制器;300-马达;

10-箱体;11-第一部分;12-第二部分;

20-电池单体;

21-壳体;

22-电极组件;

221-极片;221a-正极片;221b-负极片;2211-绝缘基体;2212-导电体;2212a-导电单元;22121-镀层;22122-活性物质层;

222-隔离膜;

23-端盖;231-正极电极端子;232-负极电极端子;

X-卷绕方向;Y-轴向;Z-厚度方向。

具体实施方式

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。

需要注意的是,除非另有说明,本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

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。

此外,技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,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。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。

在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

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。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。

电池单体包括电极组件,电极组件包括有卷绕式的以及叠片式的,卷绕式的电极组件。

本发明人注意到,已有电极组件在成型时,尤其是叠片式电极组件在成型时,存在工艺和设备复杂,使得电极组件存在生产成本高问题。进一步研究发现,已有的叠片电极在成型时,主要通过热压设备将正极片裁切并与对应的隔离膜粘结在一起,将多个负极片裁切并与对应的隔离膜粘接在一起,然后将粘接后的隔离膜与正极片以及隔离膜与负极片通过卷绕方式卷绕设置,然后将卷绕后的结构体沿分切线一分为二得到叠片式电极组件。虽然此结构形式电极组件采用卷绕方式生产叠片式电极组件,单卷绕前需经过极片裁切、裁切后的极片与隔离膜热压、卷绕后的结构分切等复杂工艺进行前预处理,工艺和设备复杂,提高了电极组件的成型难度以及成本。

为了缓解电极组件在成型时,工艺和设备复杂的问题,申请人研究发现,可以通过在绝缘基体上间隙式涂布导电体的方式成型极片,使得极片在与隔离膜成型电极组件时,无需再裁切并通过热压设备将极片与隔离膜粘在一起,能够缓解电极组件在成型过程中工艺复杂、成型困难的问题,降低电极组件的生产成本以及生产难度。

基于以上考虑,为了解决上述技术的问题,发明人经过深入研究,设计了一种电极组件,电极组件包括至少两个极性相反的极片以及隔离膜,至少两个极性相反的极片及隔离膜层叠设置并卷绕形成卷绕结构,至少一个极片包括绝缘基体以及导电体,绝缘基体与隔离膜层叠设置,导电体包括多个沿卷绕方向间隔排布的导电单元,每个导电单元包括镀层以及活性物质层,镀层设置于绝缘基体以及活性物质层之间。由于至少一个极片包括绝缘基体以及导电体,绝缘基体与隔离膜层叠设置,导电体包括多个沿卷绕方向间隔排布的导电单元,每个导电单元包括镀层以及活性物质层,镀层设置于绝缘基体以及活性物质层之间,上述结构形式的极片使其自身可以是整体式的,当成型作为电极组件的组成部分时,由于极片的结构形式使其可以采用涂布工序即可完成各导电单元的分离,无需对极片再进行切片,可以直接将极片的绝缘基体与隔离膜层叠,然后通过卷绕的方式形成卷绕结构并定型处理即可成型电极组件,同时也无需采用热压设备将极片与隔离膜粘结在一起,能够缓解电极组件在成型过程中工艺复杂、成型困难的问题,降低电极组件的生产成本。

本申请实施例描述的技术方案适用于电池单体、电池以及使用电池的用电装置。

用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具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;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

应理解,本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的电池单体、电池和用电设备,还可以适用于所有包括电极组件的电池单体、电池以及使用电池的用电设备,但为描述简洁,下述实施例均以电动车辆为例进行说明。

以下实施例为了方便说明,以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。

在本申请一些实施例中,电池100不仅仅可以作为车辆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的结构示意图,电池100包括箱体10和电池单体20,箱体10用于容纳电池单体20。

其中,箱体10是容纳电池单体20的部件,箱体10为电池单体20提供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一部分11和第二部分12,第一部分11与第二部分12相互盖合,以限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第一部分11和第二部分12可以是多种形状,比如,长方体、圆柱体等。第一部分11可以是一侧开放的空心结构,第二部分12也可以是一侧开放的空心结构,第二部分12的开放侧盖合于第一部分11的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体10。也可以是第一部分11为一侧开放的空心结构,第二部分12为板状结构,第二部分12盖合于第一部分11的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体10。第一部分11与第二部分12可以通过密封元件来实现密封,密封元件可以是密封圈、密封胶等。

在电池100中,电池单体20可以是一个、也可以是多个。若电池单体20为多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体10内。也可以是所有电池单体20之间直接串联或并联或混联在一起,再将所有电池单体20构成的整体容纳于箱体10内。

请参照图3,图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的爆炸图,电池单体20包括端盖23、电极组件22以及壳体21。

壳体21是用于容纳电极组件22的部件,壳体21可以是一端形成开口的空心结构。壳体21可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。壳体21的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。

壳体21内的电极组件22可以是一个,也可以是多个。例如,如图3所示,电极组件22为多个,多个电极组件22层叠布置。

电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件。电极组件22可以包括正极极片、负极极片和隔离膜。电极组件22可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过卷绕形成的卷绕式结构,也可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过层叠布置形成的层叠式结构。

端盖23是盖合于壳体21的开口以将电池单体20的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖23盖合于壳体21的开口,端盖23与壳体21共同限定出用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件的密封空间。端盖23的形状可以与壳体21的形状适配,比如,壳体21为长方体结构,端盖23为与壳体21相适配的矩形板状结构,再如,壳体21为圆柱体结构,端盖23为与壳体21相适配的圆形板状结构。端盖23的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等,端盖23的材质与壳体21的材质可以相同,也可以不同。

端盖23上可以设置电极端子,电极端子用于与电极组件22电连接,以输出电池单体20的电能。电极端子可以包括正极电极端子231和负极电极端子232,正极电极端子231用于与电极组件22的正极极耳电连接,负极电极端子232用于与电极组件22的负极极耳电连接。正极电极端子231与正极极耳可以直接连接,也可以间接连接,负极电极端子232与负极极耳可以直接连接,也可以间接连接。

图4示出了本申请一些实施例的电极组件的截面结构示意图,图5示出出了图4中A处的局部放大图,图6示出了本申请一实施例提供的极片展开状态下的结构示意图,图7示出了图6中沿B-B方向的截面图。

如图4至图7所示,本申请实施例提供的电极组件22,包括至少两个极性相反的极片221以及隔离膜222,至少两个极性相反的极片221及隔离膜222层叠设置并卷绕形成卷绕结构,至少一个极片221包括绝缘基体2211以及导电体2212,绝缘基体2211与隔离膜222层叠设置,导电体2212包括多个沿卷绕方向X间隔排布的导电单元2212a,每个导电单元2212a包括镀层22121以及活性物质层22122,镀层22121设置于绝缘基体2211以及活性物质层22122之间。

电极组件22所包括的极片221的数量可以为两个,当然也可以多于两个,可选可以成对设置。极性相反的极片221中的一者可以为正极片221a且另一者可以为负极片221b。

可以使得至少两个极片221中的一个极片221包括绝缘基体2211以及导电体2212,当然,也可以使得各极片221均包括绝缘基体2211以及导电体2212。

绝缘基体2211可以采用柔性的绝缘材料体,具有绝缘效果,并且在成型电极组件22并卷绕时,能够弯折被卷绕均可。

绝缘基体2211与隔离膜222二者可以在各自的厚度方向Z上相互层叠,导电单元2212a可以夹持在绝缘基体2211以及隔离膜222之间。

导电体2212所包括的导电单元2212a的数量可以根据电极组件22的尺寸以及容量设置。绝缘基体2211可以在自身厚度方向Z上的一侧设置有导电体2212,当然,绝缘基体2211也可以在自身厚度方向Z上的两侧均设置有导电体2212。

镀层22121可以采用蒸镀、电镀等方式成型于绝缘基体2211上,沿卷绕方向X,相邻两个导电单元2212a的镀层22121彼此间隔设置。

镀层22121设置于绝缘基体2211以及活性物质层22122之间,活性物质层22122通过镀层22121与绝缘基体2211间隔设置。活性物质层22122可以设置于镀层22121在绝缘基体2211的厚度方向Z上背离绝缘基体2211的一侧设置。活性物质层22122可以采用涂敷的方式成型于镀层22121背离绝缘基体2211的一侧。

本申请实施例提供的电极组件22,包括至少两个极性相反的极片221以及隔离膜222,由于至少一个极片221包括绝缘基体2211以及导电体2212,绝缘基体2211与隔离膜222层叠设置,导电体2212包括多个沿卷绕方向X间隔排布的导电单元2212a,每个导电单元2212a包括镀层22121以及活性物质层22122,镀层22121设置于绝缘基体2211以及活性物质层22122之间,上述结构形式的极片221使其自身可以是整体式的,当成型作为电极组件22的组成部分时,由于极片221的结构形式使其可以采用涂布工序即可完成各导电单元2212a的分离,无需对极片221再进行切片,可以直接将极片221的绝缘基体2211与隔离膜222层叠,然后通过卷绕的方式形成卷绕结构并定型处理即可成型电极组件22,同时也无需采用热压设备将极片221与隔离膜222粘结在一起,能够缓解电极组件22在成型过程中工艺复杂、成型困难的问题,降低电极组件22的生产成本。

并且,采用绝缘基体替代传统铜箔和铝箔基体,可用降低电极重量,提升所应用电池单体的重量能量密度和体积能量密度。同时,采用绝缘基体以及通过卷绕方式实现拐角避空的叠层结构,可提升电池生命周期性能、结构及安全可靠性。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22,绝缘基体2211包括在自身厚度方向Z相背设置的两个表面,在厚度方向Z的两个表面均设置有导电体2212,厚度方向Z与卷绕方向X相交设置。

绝缘基体2211可以采用长条状的带状结构体,其厚度方向Z与卷绕方向X相交设置,可选为相互垂直。

本申请实施例提供的电极组件22,通过使得绝缘基体2211在自身厚度方向Z上相背的两侧均设置有导电体2212,可以使得两个导电体2212共用一个绝缘基体2211,提高电极组件22中导电体2212的占比,进而提高所应用的电池单体20的能量密度。

在一些可选地实施例中,沿厚度方向Z,位于绝缘基体2211的两个表面的导电体2212相互对称设置。

也就是说,在绝缘基体2211的厚度方向Z,位于绝缘基体2211两侧的导电体2212的结构可以相同且对称设置。

如图6以及图7所示,本申请实施例提供的电极组件22,通过使得位于绝缘基体2211的两个表面的导电体2212相互对称设置,利于电极组件22采用卷绕的方式形成叠片式电极组件22。

作为一些可选地实施例,沿卷绕结构的轴向Y,镀层22121的长度尺寸H大于活性物质层22122的长度尺寸h,且镀层22121沿轴向Y的至少一端凸出于活性物质层22122设置。

卷绕结构的卷绕方向X围绕卷绕结构的轴向Y设置。在轴向Y上的,镀层22121的整体长度尺寸H大于活性物质层22122的整体长度尺寸h。

在轴向Y上,镀层22121可以一端凸出于活性物质层22122设置,也可以使得镀层22121的两端凸出于活性物质层22122设置。

本申请实施例提供的电极组件22,通过使得在轴向Y上的,镀层22121的整体长度尺寸H大于活性物质层22122的整体长度尺寸h,使得镀层22121凸出于活性物质层22122的尺寸能够用于形成电极组件22的极耳,保证电极组件22的功能需求。并且,通过上述设置,还能够避免在轴向Y上活性物质层22122直接与绝缘基体2211接触,优化电极组件22的性能。

在一些实施例中,镀层22121的长度尺寸H与活性物质层22122的长度尺寸h的满足:3mm≤H-h≤60mm。

镀层22121的长度尺寸H与活性物质层22122的长度尺寸h的差值可以采用3mm至60mm之间的任意数值,包括3mm、60mm两个端值。

本申请实施例提供的电极组件22,通过上述设置,使得镀层22121在轴向Y上凸出于活性物质层22122的长度尺寸适中,满足极耳的成型尺寸需求。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22,镀层22121的长度尺寸H与活性物质层22122的长度尺寸h的满足:15mm≤H-h≤50mm,可选采用20mm、30mm、40mm,具体可以根据电极组件22的尺寸需求以及极耳的尺寸需求设置。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22,沿卷绕方向X并由卷绕结构的内部至外部,同一极片221的相邻两个导电单元2212a的间隔距离呈增大趋势。

同一极片221的相邻两个导电单元2212a的间隔距离呈增大趋势可以理解为有卷绕结构的内部至外部,每相邻两个导电单元2212a之间的距离越来越大。以同一个极片221包括五个导电单元2212a为例,沿卷绕方向X,第一个导电单元2212a与第二个导电单元2212a之间的距离为d1,第二个导电单元2212a与第三个导电单元2212a之间的距离为d2,第三个导电单元2212a与第四个导电单元2212a之间的距离为d3,第四个导电单元2212a与第五个导电单元2212a之间的距离为d4,且第一个导电单元2212a位于卷绕结构的内部,第五导电单元2212a位于卷绕结构的外部,则有d1<d2<d3<d4。

本申请实施例提供的电极组件22,通过使得沿卷绕方向X并由卷绕结构的内部至外部,同一极片221的相邻两个导电单元2212a的间隔距离呈增大趋势,能够避免极片221以及隔离膜222在卷绕成型电极组件22时,极片221上的导电单元2212a被卷绕至卷绕结构的拐角段,利于叠片式电极组件22的成型,同时能够降低导电单元2212a被卷绕至拐角段影响电极组件22的安全性能。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供电极组件22,沿卷绕方向X,镀层22121的延伸尺寸L大于活性物质层22122的延伸尺寸D,镀层22121在卷绕方向X的两端均凸出于活性物质层22122设置。

镀层22121在卷绕方向X的而两端凸出于活性物质层22122设置的尺寸可以相等,当然,也可以使得一侧的凸出尺寸大于另一侧的凸出尺寸。

本申请实施例提供的电极组件22,通过上述设置,能够在卷绕方向X上避免活性物质层22122直接与绝缘基体2211接触,降低活性物质层22122的无效量,同时,在工艺上利于活性物质层22122的定位涂敷。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22,镀层22121的延伸尺寸L与活性物质层22122的延伸尺寸D满足:0.5mm≤L-D≤10mm。

在卷绕方向X,镀层22121的延伸尺寸L与活性物质层22122的延伸尺寸D差值的取值可以为0.5mm与10mm之间的任意数值,包括0.5mm、10mm两个端值。

本申请实施例提供的电极组件22看,通过使得0.5mm≤L-D≤10mm,既能够在卷绕方向X上避免活性物质层22122直接与绝缘基体2211接触,同时能够避免活性物质层22122面积过小影响电极组件22的性能。

在一些可选地实施例中,镀层22121的延伸尺寸L与活性物质层22122的延伸尺寸D满足:1mm≤L-D≤6mm,可选可以采用2mm、

3mm、4mm、5mm等。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22,绝缘基体2211包括聚丙烯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一者。镀层22121包括金属铜以及金属铝中的一者。镀层22121具体可以根据对应的极片221的极性设置。

本申请实施例提供的电极组件22,通过使得绝缘基体2211采用聚丙烯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一者,既能够保证绝缘效果,且能够保证在与隔离膜222卷绕时的顺畅性。并且镀层22121采用镀层22121包括金属铜以及金属铝中的一者,能够根据对应极片221的极性选择材料,保证电极组件22的功能需求。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22,电极组件22的外形呈方形,至少两个极性相反的极片221中的一者为正极片221a且另一者为负极片221b,正极片221a的导电单元2212a以及负极片221b的导电单元2212a沿同一方向分布并通过隔离膜222绝缘设置。

同一方向可以理解为电极组件22的厚度方向,正极片221a的导电单元2212a以及负极片221b的导电单元2212a在同一方向上依次分布并且通过隔离膜222绝缘设置。

本申请实施例提供的电极组件22,通过上述设置,使得成型的电极组件22呈叠片形式,满足叠片式电极组件22的结构要求。

本申请实施例提供的电极组件22,包括两个极性相反的极片221以及隔离膜222,两个极性相反的极片221及隔离膜222层叠设置并卷绕形成卷绕结构,每个极片221包括绝缘基体2211以及导电体2212,绝缘基体2211与隔离膜222层叠设置,导电体2212包括多个沿卷绕方向X间隔排布的导电单元2212a,每个导电单元2212a包括镀层22121以及活性物质层22122,镀层22121设置于绝缘基体2211以及活性物质层22122之间。绝缘基体2211包括在自身厚度方向Z相背设置的两个表面,在厚度方向Z的两个表面均设置有导电体2212并且两侧的导电体2212可以相互对称设置。沿卷绕结构的轴向Y,镀层22121的长度尺寸H大于活性物质层22122的长度尺寸h,且镀层22121沿轴向Y的至少一端凸出于活性物质层22122设置,沿卷绕方向X并由卷绕结构的内部至外部,同一极片221的相邻两个导电单元2212a的间隔距离呈增大趋势,沿卷绕方向X,镀层22121的延伸尺寸L大于活性物质层22122的延伸尺寸D,镀层22121在卷绕方向X的两端均凸出于活性物质层22122设置,电极组件22的外形呈方形,至少两个极性相反的极片221中的一者为正极片221a且另一者为负极片221b,正极片221a的导电单元2212a以及负极片221b的导电单元2212a沿同一方向分布并通过隔离膜222绝缘设置,绝缘基体2211包括聚丙烯,两个极片221中一者的镀层22121包括金属铜且另一者的镀层22121包括金属铝。

第二方面,本申请提供了一种电池单体,包括上述的电极组件22。

第三方面,本申请提供了一种电池,包括上述的电池单体。

第四方面,本申请提供了一种用电装置,包括上述的电池单体,电池单体用于提供电能。

图8示出了本申请一实施例提供的电极组件22的成型方法的流程图,图9示出了步骤S300对应的卷绕示意图。

如图8以及图9所示,第五方面,本申请提供了一种电极组件22的成型方法,能够用于成型上述各实施例提供的电极组,成型方法包括:

S100、提供极性相反的极片221,极片221包括绝缘基体2211以及导电体2212,导电体2212包括多个沿同一方向间隔排布的导电单元2212a,每个导电单元2212a包括镀层22121以及活性物质层22122,镀层22121设置于绝缘基体2211以及活性物质层22122之间;

S200、在极性相反的极片221之间以及极性相反的极片221中一者背离另一者的一侧层叠设置隔离膜222;

S300、将极性相反的极片221以及隔离膜222卷绕设置并形成卷绕结构;

S400、对卷绕结构体定型处理,以形成电极组件22。

在步骤S100中,提供的极片221可以采用上述各实施例中所提及电极组件22中所涉及极片221的结构形式。多个导电单元2212a可以沿极片221自身长度方向间隔分布。绝缘基体2211包括聚丙烯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一者,极性相反的极片221中一者的镀层22121包括金属铜且另一者的镀层22121金属铝。

在步骤S200中,在极性相反的极片221之间以及极性相反的极片221中一者背离另一者的一侧层叠设置隔离膜222,使得极性相反的极片221通过隔离膜222绝缘设置。

在步骤S300中,将层叠设置后的极片221以及隔离膜222直接由一端开始高速卷绕,无需再进行裁片,完成类叠片式电极组件22的结构卷绕制作。

在步骤S400中,可以根据所需要的形状对卷绕结构进行定型,例如可以设置为方形等。

本申请实施例提供的电极组件22的成型方法,通过使得提供的极片221包括绝缘基体2211以及导电体2212,导电体2212包括多个沿同一方向间隔排布的导电单元2212a,每个导电单元2212a包括镀层22121以及活性物质层22122,镀层22121设置于绝缘基体2211以及活性物质层22122之间,可以与隔离膜222层叠设置后直接进行卷绕,无需再进行裁片,从而实现高速卷绕,完成类叠片式电极组件22的卷心制作,具备叠片式电极组件22的性能优势。

在一些可选地实施例中,本申请实施例提供的电极组件22的成型方法,步骤S100包括:

提供具有预定长度的绝缘基体2211;

在绝缘基体2211上形成多个沿绝缘基体2211的长度方向间隔分布的镀层22121;

在每个镀层22121背离绝缘基体2211的一侧涂敷活性物质层22122,活性物质层22122在绝缘基体2211上的正投影小于镀层22121在绝缘基体2211的正投影。

本申请实施例提供的电极组件22的成型方法,提供的极片221采用上述成型方式,各导电单元2212a在涂布工序即完成分离,因而使得电极组件22在成型时,极片221可以与隔离膜222层叠设置后直接进行卷绕,无需再进行裁片,从而实现高速卷绕,完成类叠片式电极组件22的卷绕制作。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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。

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