一种电极片及储能装置的制作方法

[0001]
本发明涉及能量存储设备领域，尤其涉及一种电极片及储能装置。


背景技术：

[0002]
储能装置包括锂离子电池、铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、超级电容等，从而作为一种可移动的或临时使用的能量存储设备，广泛应用于电动行驶工具、医疗器具、航海、航天等领域。
[0003]
在现有的储能装置中，使用较为广泛的为圆柱状的储能装置，其圆柱电芯通常采用卷绕式制作工艺加工而成。具体而言，储能装置的圆柱电芯是将正极片、隔膜与负极片依次叠放，并按照同一方向逐层卷绕而成，其中，正极片与负极片依次交替排布，并沿正极片与负极片的宽度方向呈错位布置，隔膜位于正极片与负极片之间，正极片上的导电区汇集于圆柱电芯的一端以形成正极集流体，负极片上的导电区汇集于圆柱电芯的另一端以形成负极集流体。
[0004]
然而，现有正、负极片(简称电极片)的形状过于规整，在进行圆柱电芯的卷绕时，电极片沿其长度方向的沿边所受的挤压强度大，易出现电极片断裂；并且，由于电极片的边缘过于规整，在对圆柱电芯的端部进行揉平处理后，圆柱电芯的两端通常较为紧密，缺少间隙，难以对圆柱电芯进行注液，不仅导致注液操作难度大，注液时间长，注液设备多，增加了成本，而且电解液不能均匀地渗透至圆柱电芯内，电解液渗透的一致性直接影响到圆柱电芯性能的一致性，从而对储能装置的质量带来较大的影响。


技术实现要素：

[0005]
本发明实施例提供一种电极片及储能装置，用以解决采用现有的储能装置中采用正、负极片卷绕成型的圆柱电芯难以进行注液操作的问题。
[0006]
本发明实施例还提供一种电极片，应用于储能装置的正极片与负极片，该电极片包括基层，所述基层上设有导电区，所述导电区形成于靠近所述基层的长度方向的一侧边，并沿所述基层的长度方向延伸，所述导电区形成有沿所述基层的长度方向的沿边排布的缺口。
[0007]
根据本发明一个实施例的电极片，所述缺口形成于以所述基层的头端为起点的预设长度段内。
[0008]
根据本发明一个实施例的电极片，所述缺口包括多个，并沿所述基层的长度方向依次间隔排布；所述缺口的形状为矩形、三角形、梯形、扇形、弧形当中的任一种；所述导电区形成的所述缺口包括所述矩形、所述三角形、所述梯形、所述扇形及所述弧形当中至少一种的组合。
[0009]
根据本发明一个实施例的电极片，所述缺口沿所述基层的长度方向形成为连续的长条状。
[0010]
根据本发明一个实施例的电极片，所述基层上还形成有涂布区，所述涂布区沿所
述基层的长度方向延伸，所述涂布区与所述导电区沿所述基层的宽度方向排布，所述基层上对应所述涂布区的端面上形成有涂布层，所述基层上对应所述导电区的端面上形成有导电层。
[0011]
根据本发明一个实施例的电极片，还包括：绝缘涂层；所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向形成于所述基层的端面上，并排布于所述导电区与所述涂布区的结合部，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向的一侧边连接所述涂布层，所述绝缘涂层沿所述基层的长度方向的另一侧边连接所述导电层。
[0012]
本发明实施例还提供一种储能装置，包括圆柱电芯，所述圆柱电芯包括依次叠层排布且卷绕为一体的正极片、隔膜与负极片，所述正极片与所述负极片采用如上所述的电极片。
[0013]
根据本发明一个实施例的储能装置，所述圆柱电芯的端部相应的圆心区域形成有下沉槽或多个离散排布的下沉点。
[0014]
根据本发明一个实施例的储能装置，还包括集流盘与圆柱壳；所述圆柱电芯的一端形成正极集流体，另一端形成负极集流体；所述圆柱电芯插装于所述圆柱壳内，所述正极集流体和/或所述负极集流体的端面连接所述集流盘的其中一个盘面，所述集流盘的另一个盘面连接所述圆柱壳的端部。
[0015]
根据本发明一个实施例的储能装置，还包括壳盖，所述集流盘连接所述壳盖，所述壳盖连接所述圆柱壳的端部，其中，所述集流盘以面接触的形式连接所述壳盖，或者，所述集流盘通过导电软连接连接所述壳盖，或者，所述集流盘与所述壳盖之间形成用于导电的嵌套结构。
[0016]
本发明实施例提供的一种电极片及储能装置，通过在基层的导电区设计沿基层的长度方向的沿边排布的缺口，则在采用该结构形式的正极片与负极片卷绕电芯时，可在圆柱电芯的端面自然形成下沉槽，便于通过下沉槽向圆柱电芯注液，使得电解液通过下沉槽快速渗透至圆柱电芯内，将大幅度缩减注液时间，减小注液成本，降低了注液操作的难度，同时，还可确保各个圆柱电芯内电解液渗透的一致性，提高了储能装置的质量。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
[0018]
图1是本发明实施例提供的一种电极片的第一种剖面结构示意图；
[0019]
图2是本发明实施例提供的一种电极片的第二种剖面结构示意图；
[0020]
图3是本发明实施例提供的一种电极片的第三种剖面结构示意图；
[0021]
图4是本发明实施例提供的一种电极片的第四种剖面结构示意图；
[0022]
图5是本发明实施例所示的电极片的第一种结构形式的平面展开结构示意图；
[0023]
图6是本发明实施例所示的电极片的第二种结构形式的平面展开结构示意图；
[0024]
图7是本发明实施例所示的电极片的第三种结构形式的平面展开结构示意图；
[0025]
图8是本发明实施例所示的电极片的第四种结构形式的平面展开结构示意图；
[0026]
图9是本发明实施例所示的电极片卷绕成型的圆柱电芯的端面的第一种结构示意图；
[0027]
图10是本发明实施例所示的电极片卷绕成型的圆柱电芯的端面的第二种结构示意图；
[0028]
图11是本发明实施例所示的储能装置的第一种结构示意图；
[0029]
图12是本发明实施例所示的储能装置的第二种结构示意图；
[0030]
图13是本发明实施例所示的储能装置的第三种结构示意图；
[0031]
图14是本发明实施例所示的储能装置的第四种结构示意图；
[0032]
图15是本发明实施例所示的储能装置的第五种结构示意图；
[0033]
图16是本发明实施例所示的储能装置的第六种结构示意图；
[0034]
图17是本发明实施例所示的储能装置的第七种结构示意图。
[0035]
图中，1、电极片；101、基层；102、涂布层；103、导电层；104、绝缘涂层；110、导电区；111、涂布区；2、缺口；3、圆柱电芯；31、下沉点；32、圆形沉槽；4、集流盘；5、圆柱壳；6、壳盖；61、端盖；62、极柱；63、绝缘垫。
具体实施方式
[0036]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0038]
如图1至图8所示，本实施例提供一种电极片，该电极片1应用于储能装置的正极片与负极片，包括基层101与涂布层102，基层101上设有沿其长度方向延伸的导电区110与涂布区111；涂布层102形成于基层101上对应涂布区111的端面上；导电区110沿基层101的宽度方向分布于涂布区111的一侧边，并形成于靠近基层101的长度方向的一侧边，导电区110形成有沿基层101的长度方向的沿边排布的缺口2。
[0039]
具体的，本实施例通过在基层101的导电区110设计沿基层101的长度方向的沿边排布的缺口2，则在采用该结构形式的正极片与负极片卷绕圆柱电芯时，可在圆柱电芯的端面自然形成下沉槽，便于通过下沉槽向圆柱电芯的端部注液，大幅度缩减了注液时间，使得电解液在各个电芯内达到一致的渗透效果，从而确保了储能装置的质量，其中，本实施例所示的储能装置包括但不限于锂离子电池、铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、超级电容等。
[0040]
本实施例所示的电极片1包括储能装置相应圆柱电芯的正极片与负极片，其中，正极片相应基层101的材质为铜箔，负极片相应基层101的材质为铝箔。由于在不考虑具体材质的情况下，储能装置的正极片与负极片的结构相同，从而上述实施例所示的电极片1可应用于储能装置的正极片与负极片。
[0041]
与此同时，本实施例所示的基层101、涂布层102及下述实施例所示的绝缘涂层104
均形成于基层101的上、下两个端面，且在基层101的上、下两个端面上的垂直投影相重合。
[0042]
如图1所示，本实施例所示的电极片1上还可设置绝缘涂层104，该绝缘涂层104沿基层101的长度方向形成于基层101的端面上，并排布于导电区110与涂布区111的结合部，绝缘涂层104沿基层101的长度方向的一侧边连接涂布层102。
[0043]
具体的，本实施例在图1中设置了绝缘涂层104的厚度等于涂布层102的厚度，在图2中设置了绝缘涂层104的厚度大于涂布层102的厚度。本实施例通过对绝缘涂层104的厚度进行优化设置，可在采用该结构形式的电极片1进行圆柱电芯的卷绕时，圆柱电芯的两端直接达到较好的紧实度。
[0044]
如图3至图4所示，为了进一步确保圆柱电芯在卷绕成型后，其两端直接达到较好的紧实度，并确保圆柱电芯的两端达到较好的导电效果，本实施例还可在基层101上对应导电区110的端面上设置有导电层103，从而上述实施例所示的绝缘涂层104沿基层101的长度方向的另一侧边连接导电层103。
[0045]
具体的，本实施例在图3中具体示意了导电层103的厚度等于涂布层102的厚度，在图4中具体示意了导电层103的厚度大于涂布层102的厚度。当然，本实施例也可设置导电层103的厚度小于涂布层102的厚度，只是在圆柱电芯卷绕的过程中，需在相邻的两个正极片或负极片之间嵌装沿着导电层103的长度方向排布的导电条。
[0046]
如图5至图8所示，本实施例所示的缺口2形成于以基层101的头端为起点的预设长度段内，其中，基层101的头端指的是在对圆柱电芯进行逐层卷绕时所对应的电极片的起始端。由此，通过在导电区110设置分布于以基层101的头端为起点的预设长度段内的缺口2，可使得卷绕成型的圆柱电芯的端部的圆心区域形成对应该缺口2的下沉槽，由于下沉槽具有一定的深度，从而通过对圆柱电芯的端部进行揉平处理，在确保圆柱电芯端部的紧实度的同时，并不会对下沉槽产生较大的影响，如此便于对圆柱电芯进行注液处理。
[0047]
在其中一个具体实施例中，本实施例所示的缺口2包括多个，并沿基层101的长度方向依次间隔排布；缺口2的形状为矩形、三角形、梯形、扇形、弧形当中的任一种；导电区110形成的缺口2包括矩形、三角形、梯形、扇形及弧形当中至少一种的组合。
[0048]
如图5所示，本实施例所示的导电区110开设有多个沿基层101的长度方向依次间隔排布的缺口2，每个缺口2均为矩形。
[0049]
如图6所示，本实施例所示的导电区110开设有多个沿基层101的长度方向依次间隔排布的缺口2，每个缺口2均为弧形。
[0050]
如图7所示，本实施例所示的导电区110开设有多个沿基层101的长度方向依次间隔排布的缺口2，每个缺口2均为梯形。
[0051]
在另一个具体实施例中，本实施例所示的缺口2沿基层101的长度方向形成为连续的长条状。如图8所示，本实施例所示的缺口2具体呈矩形，矩形的长边沿基层101的长度方向排布。
[0052]
如图9至图10所示，本实施例还提供一种基于如上所示的电极片的储能装置，该储能装置包括圆柱电芯3。
[0053]
在缺口2设置有多个，并沿基层101的长度方向依次间隔排布的情况下，本实施例所示的圆柱电芯3的端部的圆心区域可形成为如图9所示的多个离散排布的下沉点31。通过对缺口2间隔的距离进行设置，可使得多个下沉点31在圆柱电芯3的端部的圆心区域排布呈
不同的形状，其中，图9中具体示意了多个下沉点31沿圆柱电芯3的径向呈发散状排布。
[0054]
在缺口2沿基层101的长度方向形成为连续的长条状的情况下，本实施例所示的圆柱电芯3的端部的圆心区域可形成为如图10所示的下沉槽，该下沉槽具体可以为圆形沉槽32。
[0055]
如图11所示，本实施例提出了第一种结构形式的储能装置，该储能装置还包括集流盘4与圆柱壳5；正极片上的导电区汇集于圆柱电芯3的一端，以形成正极集流体，负极片上的导电区汇集于所述圆柱电芯3的另一端，以形成负极集流体；圆柱电芯3插装于圆柱壳5内，正极集流体与负极集流体的端面一一对应地连接集流盘4的其中一个盘面，集流盘4的另一个盘面连接圆柱壳5的端部。
[0056]
在此应指出的是，本实施例所示的圆柱电芯3的侧壁上形成有绝缘保护层，绝缘保护层远离圆柱电芯3的壁面与圆柱壳5的内侧壁相接触；本实施例所示的集流盘4可以焊接的方式对应与圆柱电芯3两端的正极集流体、负极集流体相连接，其中，与正极集流体相连接的集流盘4可通过绝缘套与圆柱壳5相绝缘连接，与负极集流体相连接的集流盘4既可与圆柱壳5绝缘连接，又可与圆柱壳5直接接触连接，并且可采用工装以滚压翻边的方式将圆柱电芯3的沿边压覆于集流盘4的另一个盘面，从而实现对集流盘4的固定。
[0057]
如图12所示，基于对如图11所示的储能装置的改进，本实施例提出了第二种结构形式的储能装置，该储能装置可以为单极柱结构形式，该储能装置的正极端还设置有壳盖6，壳盖6包括端盖61、极柱62及绝缘垫63，极柱62位于端盖61的中部，且极柱62与端盖61之间通过绝缘垫63连接，其中，极柱62的侧面形成有与端盖61中部的装配孔适配的限位槽，绝缘垫63嵌入至限位槽中。在将壳盖6组装为一体后，可通过工装夹持着壳盖6上的极柱62，将极柱62靠近圆柱电芯3的一端并抵触着集流盘4的另一个盘面，待集流盘4的盘面与圆柱电芯3的端部相接触后，只需通过封口机将端盖61的边沿与圆柱壳5相应端的的端部进行封口即可。
[0058]
如图13所示，基于对如图12所示的储能装置的改进，本实施例提出了第三种结构形式的储能装置，该储能装置还可以为双极柱结构形式，在储能装置的两端对应安装壳盖6。
[0059]
如图14所示，基于对如图11所示的储能装置的改进，本实施例提出了第四种结构形式的储能装置，该储能装置的圆柱电芯3的两端均可通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4连接导电软连接的一端，导电软连接的另一端连接壳盖6，壳盖6与圆柱壳5的端口相连接。
[0060]
如图15所示，基于对如图11所示的储能装置的改进，本实施例提出了第五种结构形式的储能装置，该储能装置的圆柱电芯3的正极端通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4连接导电软连接的一端，导电软连接的另一端连接壳盖6，壳盖6与圆柱壳5的端口相连接，圆柱电芯3的负极端直接与圆柱壳5相连接，其中，圆柱壳5呈一端敞口结构，且圆柱壳5的敞口端朝向圆柱电芯3的正极端。
[0061]
如图16所示，基于对如图11所示的储能装置的改进，本实施例提出了第六种结构形式的储能装置，在储能装置的正极端，圆柱电芯3的正极端可通过焊接或挤压连接的方式连接集流盘4，集流盘4的中部形成有第一结构，与集流盘4对应的壳盖6上设有第二结构，第一结构与第二结构组成用于导电的嵌套结构；在储能装置的负极端，该圆柱电芯3的负极端
可通过焊接或挤压的方式连接集流盘4，集流盘4的端面直接与壳盖6电连接，且壳盖6与圆柱壳5相应的端口相连接。
[0062]
如图17所示，基于对如图11所示的储能装置的改进，本实施例提出了第七种结构形式的储能装置，在储能装置的圆柱电芯3的两端，均将集流盘4的一端连接圆柱电芯3的沿边，集流盘4其中一侧的端面可翻折地压覆于圆柱电芯3的端部，在壳盖6上设有压覆台面，壳盖6在安装于圆柱壳5相应的端口上时，壳盖6上的压覆台面直接压覆于集流盘4另一侧的端面，从而实现集流盘4与壳盖6之间的导电连接。
[0063]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。