电极组件及二次电池的制作方法

文档序号:14921930发布日期:2018-07-11 04:26阅读:103来源:国知局

本申请涉及储能器件技术领域,尤其涉及一种电极组件及二次电池。



背景技术:

随着科学技术的发展,各类电子产品层出不穷,几乎成为日常生活中不可或缺的一部分,而二次电池,例如锂离子电池等具有能量密度高、循环寿命长、环境友好以及可再生产等诸多优点,目前已被广泛应用于各类电子产品中。

相关技术中,二次电池一般是通过隔离膜来实现集流体与铝塑膜之间的隔离。由于对二次电池的能量密度的要求越来越高,隔离膜、铝塑膜以及集流体的厚度也随之减薄。一方面,变薄后的集流体在压合后形成电芯时的宽度方向的两侧边缘处容易出现尖角,该尖角增加了集流体刺破铝塑膜的可能性,另一方面,阳极集流体的模切面上留有毛刺,当该毛刺刺破铝塑膜时,会造成阳极铜箔与铝塑膜中的铝层接触,产生化学反应导致该部位发生腐蚀现象,严重时,铝塑膜出现漏液现象。



技术实现要素:

本申请实施例提供了一种电极组件及二次电池,能够减小包装袋漏液的风险。

本申请的第一方面提供了一种电极组件,包括裸电芯和防护层,所述裸电芯包括电芯主体和从所述电芯主体伸出的极耳,

沿着所述裸电芯的高度方向,所述防护层的至少一端超出所述电芯主体的阳极片在该端伸出的高度,超出的尺寸不大于3mm。

优选的,在所述电芯主体的宽度方向的两侧均设置有所述防护层。

优选的,在所述电芯主体的宽度方向的两侧,沿着所述裸电芯的高度方向,所述防护层的两端分别超出所述电芯主体的阳极片在两端伸出的高度。

优选的,在所述电芯主体的宽度方向的至少一侧,所述防护层沿着所述裸电芯的高度方向延伸以超出所述电芯主体的阳极片分别在两端伸出的高度。

优选的,所述电芯主体的阳极片包括沿所述裸电芯的高度方向分布的顶部和底部,所述防护层包括第一部分和第二部分,在所述电芯主体的宽度方向的至少一侧,所述第一部分覆盖所述顶部,所述第二部分覆盖所述底部,且所述第一部分与所述第二部分之间留有间隔。

优选的,在所述电芯主体的宽度方向的至少一侧,所述防护层覆盖在所述电芯主体的最外侧表面。

优选的,所述电芯主体包括卷绕式电芯主体,所述卷绕式电芯主体包括含有活性物质的主体部分和位于所述主体部分的收尾端的空箔区,所述防护层覆盖于所述电芯主体的宽度方向的至少一侧上,且设置于由外向内的第一层的所述空箔区内。

优选的,所述防护层包括层叠设置的第一粘接子层和隔离子层,所述防护层通过所述第一粘接子层与所述裸电芯粘接固定。

优选的,所述防护层还包括第二粘接子层,所述第二粘接子层设置于所述隔离子层远离所述第一粘接子层的一侧。

优选的,所述隔离子层包括如下中的至少一者所形成的层:

聚烯烃、聚烯腈、聚醇酯、聚酰胺、聚氨酯以及含有聚烯烃、聚烯腈、聚醇酯、聚酰胺、聚氨酯中至少一者的复合物;

所述第一粘接子层和/或所述第二粘接子层包括如下中的至少一者所形成的层:

聚烯烃、聚氨酯、聚丙烯酸酯、有机硅、橡胶以及含有聚烯烃、聚氨酯、聚丙烯酸酯、有机硅、橡胶中至少一者的复合物。

优选的,所述防护层的厚度范围值为3um~40um。

本申请的第二方面提供了一种二次电池,包括包装袋和封装于所述包装袋内的至少一个电极组件,各所述电极组件为上述任一项所述的电极组件。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果:

本申请提供了一种电极组件,该电极组件包括防护层,防护层设置在电芯主体的宽度方向的至少一侧,且从该侧分别延伸至第一表面和第二表面,在裸电芯的高度方向上,防护层的至少一端超出电芯主体的阳极片在该端伸出的高度,超出的尺寸不大于3mm,如此设置后,一方面,电芯主体的阳极片的毛刺被防护层包裹起来,缓解了阳极片上的毛刺刺破包装袋后与包装袋的铝层发生化学反应的现象,降低了包装袋漏液的风险;另一方面,电芯主体上的至少一个尖角通过防护层被很好的包覆起来,使得尖角处施加于包装袋的刺穿力可以通过防护层吸收掉一部分,由此也相应减小了由于尖角刺穿包装袋而导致漏液的风险。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的防护层设置于裸电芯的实施例一的示意图;

图2为本申请实施例提供的防护层设置于裸电芯的实施例二的示意图;

图3为本申请实施例提供的卷绕式的电芯本体未卷绕完成的示意图;

图4为本申请实施例提供的卷绕式的电芯本体卷绕完成后的示意图;

图5为本申请实施例提供的防护层的实施例一的示意图;

图6为本申请实施例提供的防护层的实施例二的示意图;

图7为本申请实施例提供的二次电池的示意图;

图8为图7中A部位的放大视图。

附图标记:

1-裸电芯;

11-电芯主体;

111-主体部分;

112-空箔区;

12-极耳;

2-防护层;

21-第一部分;

22-第二部分;

2a-第一粘接子层;

2b-隔离子层;

2c-第二粘接子层;

3-包装袋;

31-中间层;

32-第一绝缘层;

33-第二绝缘层。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-4所示,本申请的第一方面提供了一种电极组件,该电极组件包括裸电芯1,裸电芯1可以由阳极片、阴极片以及设置在阳极片和阴极片之间的隔离膜通过叠置或卷绕的方式加工而成。其中,阳极片通过隔离膜与阴极片隔离开,以避免两者接触或导通。

裸电芯1包括电芯主体11和从电芯主体11伸出的极耳12,电芯主体11用于存储电能,极耳12用于与外电路连接,以将电芯主体11中的电能向外界输出。

本申请中,为了降低包装袋3漏液的风险,该电极组件还包括防护层2,防护层2覆盖于电芯主体11的宽度方向的至少一侧,沿着裸电芯1的高度方向,防护层2的至少一端超出电芯主体11的阳极片在该端伸出的高度,且超出的尺寸不大于3mm。这里所说的“电芯主体11的宽度方向”也就是裸电芯1的宽度方向,具体指的是,在二维平面内,与极耳12的延伸方向相垂直的方向,即图1中所示的X方向,这里所说的“裸电芯1的高度方向”具体指的是,极耳12的延伸方向,即图1中所示的Y方向。

根据以上的描述,通过在电芯主体11的阳极片上设置防护层2,一方面使得阳极片上的毛刺被包裹起来,由此减少了包装袋3被阳极片上的毛刺刺破的风险,同时降低了阳极铜箔与包装袋3中的铝层发生化成反应出现腐蚀的风险,包装袋3漏液的风险降低;另一方面,由于在包装袋3中需冲制放置电芯主体11的凹槽,由此使得包装袋3对应于电芯主体11的宽度方向的两侧被拉延后变得更加薄弱,如此设置后,裸电芯1的至少一个尖角处能够通过防护层2被很好的包覆起来,使得该尖角处施加于包装袋3的刺穿力可以通过防护层2吸收掉一部分,由此也相应减小了包装袋3被尖角刺破后漏液的风险。

需要说明的是,防护层2无需设置在电芯主体11的厚度方向的两侧,这是由于,电芯主体11在卷绕或叠置后需要通过压合机构进行热压,因此,在电芯主体11的厚度方向上,毛刺被压平,其导致包装袋3漏液的风险较小;此外,由于电芯主体11高度方向的顶部和底部与包装袋3的间隙较大,顶部和底部与包装袋3较少接触,因此在此两部位导致包装袋3漏液的风险也相对较小,因此,本申请中只考虑在电芯主体11的宽度方向的至少一侧设置保护层2。

进一步,为了使包装袋3漏液的风险进一步降低,优选的,还可以在电芯主体11的宽度方向的两侧均设置有防护层2。如此一来,裸电芯1上的大部分毛刺均可以通过防护层2包覆起来,则由此使得包装袋3漏液的风险进一步降低。

更进一步,在电芯主体11的宽度方向的两侧,沿裸电芯1的高度方向,防护层2的两端还可以分别超出电芯主体11的阳极片在两端伸出的高度。由此可知,在裸电芯1的宽度方向的两侧,阳极片两端的毛刺均被包裹起来,包装袋3漏液的风险进一步降低,且相应地,裸电芯1的各尖角处全部被防护层2包裹起来,各尖角处的尖锐度得到控制,包装袋3被刺破后漏液的风险也随之大大降低。

在以上描述的各实施例中,防护层2的设置方式并不唯一。一种实施例,如图1所示,在电芯主体11的宽度方向的至少一侧,防护层2沿着裸电芯1的高度方向延伸以超出电芯主体11的阳极片在两端伸出的高度。在此情况下,位于电芯主体11的一侧的防护层2可以被设置为一体式结构,即,防护层2沿裸电芯1的高度方向延伸,其两端分别覆盖在电芯主体11的阳极片的顶部和底部,中间部分覆盖在裸电芯1的中部,以将电芯主体11的该侧完全包覆起来,该方案使得防护层2的加工工艺和设置方式都相对简单。

另一种实施例,如图2所示,电芯主体11的阳极片包括沿裸电芯1的高度方向分布的顶部和底部,相应地,防护层2包括第一部分21和第二部分22,在电芯主体11的宽度方向的至少一侧,第一部分21覆盖顶部,第二部分22覆盖底部,且第一部分21与第二部分22之间留有间隔。此方案中,防护层2被设置为分体式结构,其包括两部分,而在两部分之间留有间隔,这是考虑,尖角和毛刺主要形成在裸电芯1的高度方向上的两端,在中间部位却极少出现,在电芯主体11的中间部位省略防护层2的设置可以减少防护层2占用的空间。

在上述的两种实施例中,防护层2的设置方式可以根据电极组件的具体应用环境选择。

对于叠置式的裸电芯或卷绕式的裸电芯而言,都可以采用相同的设置方式,例如,在电芯主体11的宽度方向的至少一侧,防护层2可以覆盖在电芯主体11的最外侧表面,参见图1。这样设置后,防护层2设置在电芯主体11的最外侧且位于电芯主体11与包装袋3之间,此方案可以在加工完裸电芯1之后设置防护层2,相比在裸电芯1加工过程中设置防护层2而言,前者的设置方式较为简单。

特别地,如图3至图4所示,对于卷绕式裸电芯,由于裸电芯1采用卷绕式加工工艺,则加工后的电芯主体11为卷绕式结构,卷绕式的电芯主体11包括含有活性物质的主体部分111和位于主体部分111的收尾端的空箔区112,在此情况下,可以将防护层2覆盖于电芯主体11的宽度方向的至少一侧上,且位于由外向内的第一层的空箔区112内。由此可知,防护层2被卷绕在了电芯主体11的内部,且由于卷绕力的作用,防护层2不容易与电芯主体11脱离,其稳定性较高。且容易理解地,增加设置在空箔区112内的防护层2的数量或增加防护层2的长度,可以使得在电芯主体11的宽度方向的两侧均覆盖有防护层2。

在图3至图4所示的实施例中,可采用两种方式将防护层2设置在由外向内的第一层的空箔区112内,一种是方式为:将防护层2设置在由外向内的第一层的空箔区112的内壁上;另一种方式为:将防护层2设置在由外向内的第二层的空箔区112的外壁上。当按上述两种方式卷绕后,都可以将防护层2设置在卷绕电芯由外向内的第一层和第二层之间,且位于电芯主体11的宽度方向的至少一侧。

如图5所示,为了进一步保证防护层2与电芯主体11相对位置的稳定性,优选防护层2包括层叠设置的第一粘接子层2a和隔离子层2b,防护层2通过第一粘接子层2a与裸电芯1粘接固定,隔离子层2b用于与电芯主体11的尖角和毛刺接触,以隔离电芯主体11和包装袋3。第一粘接子层2a的设置可以通过粘接力固定防护层2,其固定方式简单可靠。

进一步,如图6所示,防护层2还包括第二粘接子层2c,第二粘接子层2c设置于隔离子层2b远离第一粘接子层2a的一侧,第二粘接子层2c的设置可以使得防护层2的两侧均能够与其它物件粘接固定,从而使得防护层2的固定可靠度更高。例如,当防护层2设置在卷绕式的电芯主体11内时,防护层2可以通过第一粘接子层2a与空箔区112的内壁粘接,通过第二粘接子层2c与电芯主体11的由外向内的第二层粘接,以保证防护层2在卷绕电芯主体11内能够可靠固定。当然,对于将防护层2设置在电芯主体11的最外侧表面的实施例而言,两个粘接子层可以分别与电芯主体11和包装袋3粘接固定。

如前所述,隔离子层2b用于隔开电芯主体11和包装袋3,为此,隔离子层2b可以优选包括如下中的至少一者所形成的层:聚烯烃、聚烯腈、聚醇酯、聚酰胺、聚氨酯以及含有聚烯烃、聚烯腈、聚醇酯、聚酰胺、聚氨酯中至少一者的复合物。上述材料均为高分子材料,其具有良好的机械性能和电绝缘性能,且化学稳定性较高。

此外,第一粘接子层2a和/或第二粘接子层2c可以优选包括如下中的至少一者所形成的层:聚烯烃、聚氨酯、聚丙烯酸酯、有机硅、橡胶以及含有聚烯烃、聚氨酯、聚丙烯酸酯、有机硅、橡胶中至少一者的复合物。上述材质的渗透性能好,聚合后的粘合强度高。

需要说明的是,隔离子层2b、第一粘接子层2a以及第二粘接子层2c中各层所采用的材质不仅限于以上所描述的,在其它一些实施例中,上述三者还有其它设置方案。

此外,为了减小防护层2所占用的空间,防护层2的厚度的范围值可以设置为3um~40um。

如图7所示,本申请的第二方面还提供了一种二次电池,该二次电池包括包装袋3和封装于包装袋3内的至少一个电极组件,各电极组件为上述任一实施例中的电极组件。

如图8所示,包装袋3通常为多层结构,即中间层31和位于中间层31两侧的第一绝缘层32和第二绝缘层33,其中,为了增加包装袋3的强度,中间层31优选设置为铝或钢等金属层,而第一绝缘层32和第二绝缘层33则设置为聚丙烯层或乙烯-丙烯酸共聚物层等。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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