一种电极组件、电池单体、电池及用电装置的制作方法

文档序号:33700828发布日期:2023-03-31 18:50阅读:29来源:国知局
一种电极组件、电池单体、电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。


背景技术:

2.锂离子电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点,是现今世界上应用最为广泛的电池之一,也是新能源发展的重要组成部分。锂离子电池的电池单体是由正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕或者叠片等方式组装成电极组件(裸电芯),之后装入外壳,再注入电解液后得到的。但是,随着锂离子电池的发展,对于电池的循环寿命和能量密度的要求越来越高,然而,在提升电池的循环寿命和能量密度的同时,导致现有的电池存在较大的安全隐患。


技术实现要素:

3.本技术实施例提供一种电极组件、电池单体、电池及用电装置,能够有效减少电池的安全隐患。
4.第一方面,本技术实施例提供一种电极组件,包括负极极片和正极极片;所述负极极片包括负极活性物质层,所述负极活性物质层设置有第一储液槽;所述正极极片包括正极活性物质层,所述正极活性物质层与所述负极活性物质层在第一方向上相对布置,所述正极活性物质层设置有第二储液槽,所述第二储液槽与所述第一储液槽在所述第一方向上相对布置。
5.在上述技术方案中,负极活性物质层和正极活性物质层沿第一方向相对布置,通过在负极活性物质层上开设第一储液槽,并在正极活性物质层上开设第二储液槽,第一储液槽和第二储液槽沿第一方向对应设置,使得在相邻的负极极片和正极极片之间,第一储液槽和第二储液槽共同界定出用于储存电解液的储液空间,采用这种结构的电极组件能够对电解液进行储存,一方面能够增加负极极片和正极极片的保液能力,从而在放电过程中第一储液槽和第二储液槽中的电解液能快速释放,浸润周围区域的负极活性物质层和正极活性物质层,以保证负极极片和正极极片被充分浸润,进而能够降低负极极片和正极极片出现极化的风险,另一方面在达到相同储液效果的同时,能够降低第一储液槽在负极极片的负极活性物质层上的空间占比和第二储液槽在正极极片的正极活性物质层上的空间占比,从而有利于缓解因正极极片的正极活性物质层减少过多而造成电极组件的能量密度损失的问题,且有利于降低因负极极片的负极活性物质层减少过多而导致电极组件出现析锂的风险,以兼顾电池单体的容量和安全性能。
6.在一些实施例中,所述第一储液槽的宽度小于所述第二储液槽的宽度。
7.在上述技术方案中,通过将第一储液槽的宽度设置为小于第二储液槽的宽度,也就是说,在对应设置的第一储液槽和第二储液槽所在的区域,负极活性物质层的面积大于正极活性物质层,使得该区域的负极活性物质层具有一定的富余量,能够容纳和接收正极
活性物质层上析出的锂离子,从而能够减少电极组件在后期使用过程中出现局部析锂的现象,进而有利于减少电池单体的安全隐患,且有利于提高电池单体的循环使用寿命。此外,采用这种结构的电极组件能够满足制造公差,从而在负极极片和正极极片在卷绕或叠片过程中能够有效减少第一储液槽和第二储液槽出现错位的现象,以降低第一储液槽所在的区域存在析锂的风险。
8.在一些实施例中,所述第一储液槽的深度与所述第二储液槽的深度相同。
9.在上述技术方案中,通过将第一储液槽的深度和第二储液槽的深度设置为相同,一方面便于制造和生产,另一方面在第一储液槽的宽度小于第二储液槽的宽度的前提下,能够保证在第一储液槽和第二储液槽所在的区域内负极活性物质层的单位活性物质密度大于正极活性物质层的单位活性物质密度,从而有利于进一步降低电极组件在后期使用中出现析锂的风险。
10.在一些实施例中,所述第一储液槽的宽度与所述第二储液槽的宽度的差值不小于1mm。
11.在上述技术方案中,通过将第一储液槽的宽度与第二储液槽的宽度的差值设置为不小于1mm,也就是说,第二储液槽的宽度比第一储液槽的宽度大1mm以上,使得负极活性物质层在该区域处具有足够的富余量,能够有效保证负极活性物质层具有足够的活性位点容纳和接收正极活性物质层上析出的锂离子。
12.在一些实施例中,所述第一储液槽的深度与所述负极活性物质层的厚度的比值为0.01-0.2;和/或,所述第二储液槽的深度与所述正极活性物质层的厚度的比值为0.01-0.2。
13.在上述技术方案中,通过将第一储液槽的深度设置在负极活性物质层的厚度的0.01-0.2之间,同样的,将第二储液槽的深度设置在正极活性物质层的厚度的0.01-0.2之间,一方面能够减少因第一储液槽和第二储液槽过浅而造成储液效果不佳的现象,另一方面能够减少因第一储液槽和第二储液槽过深而造成第一储液槽的槽底壁和第二储液槽的槽底壁的活性物质难以在充放电过程中使用的现象,从而有利于降低电极组件的极化程度。
14.在一些实施例中,在所述第一储液槽的延伸方向上,所述第一储液槽贯穿所述负极活性物质层的两端;和/或,在所述第二储液槽的延伸方向上,所述第二储液槽贯穿所述正极活性物质层的两端。
15.在上述技术方案中,通过将第一储液槽的两端分别贯穿负极活性物质层的两端,同样的,将第二储液槽的两端分别贯穿正极活性物质层的两端,也就是说,将第一储液槽和第二储液槽均设置为通槽,使得电解液能够通过第一储液槽和第二储液槽的两端进入到第一储液槽和第二储液槽内,从而有利于在放电过程中提高电解液的回流速率,以使负极极片和正极极片能够被电解液充分浸润,进而能够进一步缓解电极组件的极化问题。
16.在一些实施例中,所述第一储液槽的延伸方向与所述第二储液槽的延伸方向相同。
17.在上述技术方案中,通过将第一储液槽和第二储液槽设置为沿同一方向延伸,从而有利于对电极组件进行制造和生产,便于将第一储液槽和第二储液槽制造为沿第一方向对应设置。
18.在一些实施例中,所述第一储液槽沿所述负极极片的长度方向延伸;所述第二储液槽沿所述正极极片的长度方向延伸。
19.在一些实施例中,在所述负极活性物质层的宽度方向上,所述负极活性物质层的中心位置设置有所述第一储液槽;在所述正极活性物质层的宽度方向上,所述正极活性物质层的中心位置设置有所述第二储液槽。
20.在上述技术方案中,通过在负极活性物质层的宽度方向上的中心位置设置第一储液槽,且在正极活性物质层的宽度方向上的中心位置设置第二储液槽,从而能够提高负极活性物质层的中心位置和正极活性物质层的中心位置的储液能力和保液能力,进而有利于提高负极活性物质层的中心位置和正极活性物质层的中心位置的电解液浸润速率。
21.在一些实施例中,所述第一储液槽和所述第二储液槽均为多个;多个所述第一储液槽沿所述负极极片的宽度方向间隔设置,多个所述第二储液槽沿所述正极极片的宽度方向间隔设置,所述第一储液槽和所述第二储液槽一一对应。
22.在上述技术方案中,通过沿负极极片的宽度方向间隔设置多个第一储液槽,对应的,沿正极极片的宽度方向间隔设置多个第二储液槽,从而有利于进一步提高负极活性物质层和正极活性物质层的储液能力和保液能力,以使负极活性物质层和正极活性物质层在放电过程中能够被电解液充分浸润,进而有利于降低电极组件出现析锂等安全隐患。
23.在一些实施例中,所述第一储液槽沿所述负极极片的宽度方向延伸;所述第二储液槽沿所述正极极片的宽度方向延伸。
24.在一些实施例中,所述第一储液槽和所述第二储液槽均为多个;多个所述第一储液槽沿所述负极极片的长度方向间隔设置,多个所述第二储液槽沿所述正极极片的长度方向间隔设置,所述第一储液槽和所述第二储液槽一一对应。
25.在上述技术方案中,通过沿负极极片的长度方向间隔设置多个第一储液槽,对应的,沿正极极片的长度方向间隔设置多个第二储液槽,从而有利于进一步提高负极活性物质层和正极活性物质层的储液能力和保液能力,以使负极活性物质层和正极活性物质层在放电过程中能够被电解液充分浸润,进而有利于降低电极组件出现析锂等安全隐患。
26.在一些实施例中,所述负极极片还包括负极集流体,所述负极集流体在所述第一方向的两侧均设置有所述负极活性物质层;所述正极极片还包括正极集流体,所述正极集流体在所述第一方向的两侧均设置有所述正极活性物质层。
27.在上述技术方案中,负极极片具有负极集流体,负极集流体在第一方向上的两侧均设置有负极活性物质层,使得负极极片在第一方向上的两侧均设置有第一储液槽,同样的,正极极片具有正极集流体,正极集流体在第一方向上的两侧均设置有正极活性物质层,使得正极极片在第一方向上的两侧均设置有第二储液槽,从而能够提升负极极片和正极极片在第一方向上的两侧的电解液的回流速率和浸润速率,进而在兼顾电极组件的能量密度的同时有利于延长电极组件的循环使用寿命。
28.第二方面,本技术实施例还提供一种电池单体,包括外壳和上述的电极组件;所述外壳用于容纳所述电极组件。
29.第三方面,本技术实施例还提供一种电池,包括箱体和上述的电池单体;所述箱体用于容纳所述电池单体。
30.第四方面,本技术实施例还提供一种用电装置,包括上述的电池,所述电池用于提
供电能。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图;
33.图2为本技术一些实施例提供的电池的爆炸图;
34.图3为本技术一些实施例提供的电池单体的结构爆炸图;
35.图4为本技术一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
36.图5为本技术一些实施例提供的电极组件的局部剖面图;
37.图6为本技术一些实施例提供的电极组件的负极极片的结构示意图;
38.图7为本技术一些实施例提供的电极组件的正极极片的结构示意图;
39.图8为本技术一些实施例提供的电极组件的负极极片在其他实施例中的结构示意图;
40.图9为本技术又一些实施例提供的电极组件的负极极片的结构示意图;
41.图10为本技术又一些实施例提供的电极组件的正极极片的结构示意图;
42.图11为本技术再一些实施例提供的电极组件的局部剖面图;
43.图12为本技术再一些实施例提供的电极组件在其他实施例中的局部剖面图。
44.图标:1000-车辆;100-电池;10-箱体;11-第一部分;12-第二部分;20-电池单体;21-外壳;211-壳体;212-盖体;213-密封空间;22-电极组件;221-负极极片;2211-负极活性物质层;2212-第一储液槽;2213-负极集流体;222-正极极片;2221-正极活性物质层;2222-第二储液槽;2223-正极集流体;223-隔离膜;23-正极电极端子;24-负极电极端子;25-泄压机构;200-控制器;300-马达;x-第一方向。
具体实施方式
45.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,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,都属于本技术保护的范围。
46.除非另有定义,本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本技术中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本技术;本技术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。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
47.在本技术中提及“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技术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。
48.在本技术的描述中,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”、“附接”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,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
49.本技术中术语“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,本技术中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
50.在本技术的实施例中,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,附图示出的本技术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,而不应对本技术构成任何限定。
51.本技术中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
52.锂离子电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点,是现今世界上应用最为广泛的电池之一,也是新能源发展的重要组成部分。锂离子电池的电池单体是由正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕或者叠片等方式组装成电极组件(裸电芯),之后装入外壳,再注入电解液后得到的。其中,极片是夹心结构,中间是集流体,两侧涂覆有粉料,即活性物质层(涂覆层),是由活性物质、粘结剂和导电剂通过匀浆、涂覆得到的,粘结剂的作用就是将活性材料、导电剂与集流体相互粘结在一起。但是,随着锂离子电池的发展,对于电池的电池单体的循环寿命和能量密度的要求越来越高。
53.发明人发现,在提升电池单体的循环寿命和能量密度的同时,对电解液的需求量也进行了增加,但是,电解液的注液量过多会导致电池单体的外壳内的储液空间降低而造成电池单体出现膨胀开阀或破口的现象,且电池单体的电极组件在充电的过程中,由于极片发生膨胀导致极片之间的电解液被挤出,从而导致极片之间的电解液变少,以造成极片在放电过程中电解液的回流速率较慢,极片无法被充分浸润,导致出现极化现象,尤其是极片中心区域的电解液浸润速率最慢,其极化的现象最为严重,导致容量损失和副反应的生成,反而不利于提高电池单体的循环寿命和能量密度。因此,解决极片电解液的回流速率显得至关重要。在现有技术中,通过在正极极片的正极活性物质层或负极极片的负极活性物质层上开设储液槽,从而在充电过程中储液槽能够对被挤出的电解液进行存储,以提高极片在放电过程中的电解液的回流速率,进而能够解决极片无法被电解液浸润的问题。但是,为了保证正极极片和负极极片之间具有足够的储液空间,单独在正极极片的正极活性物质层上开设储液槽容易降低电极组件的能量密度,从而不利于提高电池的容量,单独在负极极片的负极活性物质层上开设储液槽容易出现析锂现象,从而导致电池存在较大的安全隐患。
54.基于以上考虑,为了在保证正极极片和负极极片之间具有足够的储液空间的同时解决电池容易出现安全隐患的问题,发明人经过深入研究,设计了一种电极组件,通过在负极极片的负极活性物质层上开设第一储液槽,并在正极极片的正极活性物质层上开设第二储液槽,第一储液槽和第二储液槽沿第一方向相对布置,使得在相邻的负极极片和正极极
片之间,第一储液槽和第二储液槽共同界定出用于储存电解液的储液空间。
55.在这样的电极组件中,通过在负极极片的负极活性物质层和正极极片的正极活性物质层上分别开设有用于储存电解液的第一储液槽和第二储液槽,从而在充电过程中通过第一储液槽和第二储液槽能够对电解液进行存储,一方面能够为电解液提供更多的残余空间,实现增加电解液的注液量的同时减少残余空间被恶化的现象,另一方面能够增加负极极片和正极极片的保液能力,从而在放电过程中第一储液槽和第二储液槽中的电解液能快速释放,浸润周围区域的负极活性物质层和正极活性物质层,以保证负极极片和正极极片被充分浸润,进而能够降低负极极片和正极极片出现极化的风险。
56.此外,通过将第一储液槽和第二储液槽对应设置,使得第一储液槽和第二储液槽共同界定出用于储存电解液的储液空间,从而在达到相同储液效果的同时,能够降低第一储液槽在负极极片的负极活性物质层上的空间占比和第二储液槽在正极极片的正极活性物质层上的空间占比,进而有利于缓解因正极极片的正极活性物质层减少过多而造成电极组件的能量密度损失的问题,且有利于降低因负极极片的负极活性物质层减少过多而导致电极组件出现析锂的风险,以兼顾电池的容量和安全性能。
57.本技术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。可以使用具备本技术公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统,这样,有利于缓解电池单体出现析锂的现象,以提升电池的使用寿命和安全性。
58.本技术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。
59.以下实施例为了方便说明,以本技术一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。
60.请参照图1,图1为本技术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。
61.在本技术一些实施例中,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。
62.请参照图2,图2为本技术一些实施例提供的电池100的爆炸图。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用于为电池单体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,第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构,第一部分11可以为板状结构,第一部分11盖合于第二部分12的开口侧,以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间;第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然,第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种
形状,比如,圆柱体、长方体等。
63.在电池100中,电池单体20可以是多个,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。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也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形式,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。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
64.其中,每个电池单体20可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
65.请参照图3,图3为本技术一些实施例提供的电池单体20的结构爆炸图。电池单体20包括外壳21和电极组件22,外壳21用于容纳电极组件22。
66.其中,外壳21还可用于容纳电解质,例如电解液。外壳21可以是多种结构形式。
67.在一些实施例中,外壳21可以包括壳体211和盖体212,壳体211为一侧开口的空心结构,盖体212盖合于壳体211的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件22和电解质的密封空间213。
68.在组装电池单体20时,可先将电极组件22放入壳体211内,并向壳体211内填充电解质,再将盖体212盖合于壳体211的开口。
69.壳体211可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。壳体211的形状可根据电极组件22的具体形状来确定。比如,若电极组件22为圆柱体结构,则可选用为圆柱体壳体;若电极组件22为长方体结构,则可选用长方体壳体。当然,盖体212也可以是多种结构,比如,盖体212为板状结构、一端开口的空心结构等。示例性的,在图3中,壳体211为长方体结构,盖体212为板状结构,盖体212盖合于壳体211的开口处。
70.在一些实施例中,电池单体20还可以包括正极电极端子23、负极电极端子24和泄压机构25,正极电极端子23、负极电极端子24和泄压机构25均安装于盖体212上。正极电极端子23和负极电极端子24均用于与电极组件22电连接。泄压机构25用于在电池单体20的内部压力或温度达到预定值时泄放电池单体20内部的压力。
71.示例性的,如图3所示,泄压机构25位于正极电极端子23和负极电极端子24之间。泄压机构25可以是诸如防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等部件。
72.可理解的,外壳21并不仅仅局限于上述结构,外壳21也可以是其他结构,比如,外壳21包括壳体211和两个盖体212,壳体211为相对的两侧开口的空心结构,一个盖体212对应盖合于壳体211的一个开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件22和电解质的密封空间213。在这种结构中,正极电极端子23和负极电极端子24可安装在同一个盖体212上,也可以安装在不同的盖体212上;可以是一个盖体212上安装有泄压机构25,也可以是两个盖体212上均安装有泄压机构25。
73.需要说明的是,在本技术实施例中,容纳于外壳21内的电极组件22可以是一个,也可以是多个。示例性的,在图3中,电极组件22为两个。
74.根据本技术的一些实施例,参照图3,并请进一步参照图4和图5,图4为本技术一些实施例提供的电极组件22的结构示意图,图5为本技术一些实施例提供的电极组件22的局部剖面图。本技术提供了一种电极组件22,电极组件22包括负极极片221和正极极片222,负
极极片221包括负极活性物质层2211,负极活性物质层2211设置有第一储液槽2212。正极极片222包括正极活性物质层2221,正极活性物质层2221与负极活性物质层2211在第一方向x上相对布置,正极活性物质层2221设置有第二储液槽2222,第二储液槽2222与第一储液槽2212在第一方向x上相对布置。
75.电极组件22主要依靠金属离子在正极极片222和负极极片221之间移动来工作。正极极片222包括正极集流体2223和正极活性物质层2221(正极涂覆层),正极活性物质层2221涂覆于正极集流体2223的表面,未涂敷正极活性物质层2221的正极集流体2223凸出于已涂覆正极活性物质层2221的正极集流体2223,未涂敷正极活性物质层2221的正极集流体2223作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体2223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221包括负极集流体2213和负极活性物质层2211(负极涂覆层),负极活性物质层2211涂覆于负极集流体2213的表面,未涂敷负极活性物质层2211的负极集流体2213凸出于已涂覆负极活性物质层2211的负极集流体2213,未涂敷负极活性物质层2211的负极集流体2213作为负极极耳。负极集流体2213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折叠在一起,负极极耳的数量为多个且折叠在一起。
76.参照图4和图5,电极组件22还包括隔离膜223,隔离膜223设置于正极极片222与负极极片221之间,隔离膜223用于将正极极片222和负极极片221隔开。
77.隔离膜223的材质可以为pp(polypropylene,聚丙烯)或pe(polyethylene,聚乙烯)等。此外,在图4中,电极组件22为卷绕式结构,在其他实施例中,电极组件22也可以是叠片式结构,本技术实施例并不限于此。
78.其中,第一方向x为负极极片221和正极极片222的厚度方向。正极活性物质层2221与负极活性物质层2211在第一方向x上相对布置,即在第一方向x上,每相邻的负极集流体2213和正极集流体2223之间,负极活性物质层2211和正极活性物质层2221相对设置。第二储液槽2222与第一储液槽2212在第一方向x上相对布置,即在第一方向x上,第一储液槽2212的开口和第二储液槽2222的开口相对布置,第一储液槽2212和第二储液槽2222共同界定出用于储存电解液的储液空间。
79.示例性的,在图5中,第一储液槽2212的截面形状和第二储液槽2222的截面形状均为矩形结构。当然,第一储液槽2212和第二储液槽2222的结构并不局限于此,在其他实施例中,第一储液槽2212的截面形状和第二储液槽2222的截面形状还可以为半圆形结构、梯形结构或v型结构等。
80.通过在负极活性物质层2211上开设第一储液槽2212,并在正极活性物质层2221上开设第二储液槽2222,第一储液槽2212和第二储液槽2222沿第一方向x对应设置,使得在相邻的负极极片221和正极极片222之间,第一储液槽2212和第二储液槽2222共同界定出用于储存电解液的储液空间,采用这种结构的电极组件22能够对电解液进行储存,一方面能够增加负极极片221和正极极片222的保液能力,从而在放电过程中第一储液槽2212和第二储液槽2222中的电解液能快速释放,浸润周围区域的负极活性物质层2211和正极活性物质层2221,以保证负极极片221和正极极片222被充分浸润,进而能够降低负极极片221和正极极片222出现极化的风险,另一方面在达到相同储液效果的同时,能够降低第一储液槽2212在负极极片221的负极活性物质层2211上的空间占比和第二储液槽2222在正极极片222的正
极活性物质层2221上的空间占比,从而有利于缓解因正极极片222的正极活性物质层2221减少过多而造成电极组件22的能量密度损失的问题,且有利于降低因负极极片221的负极活性物质层2211减少过多而导致电极组件22出现析锂的风险,以兼顾电池单体20的容量和安全性能。
81.根据本技术的一些实施例,请继续参考图5,第一储液槽2212的宽度小于第二储液槽2222的宽度。
82.其中,第一储液槽2212的宽度小于第二储液槽2222的宽度,即设置在正极活性物质层2221上的第二储液槽2222的槽宽大于设置在负极活性物质层2211上的第一储液槽2212的槽宽。
83.可选地,在第一方向x上,第一储液槽2212的投影位于第二储液槽2222的投影内。
84.通过将第一储液槽2212的宽度设置为小于第二储液槽2222的宽度,使得在对应设置的第一储液槽2212和第二储液槽2222所在的区域,负极活性物质层2211的面积大于正极活性物质层2221,以使该区域的负极活性物质层2211具有一定的富余量,能够容纳和接收正极活性物质层2221上析出的锂离子,从而能够减少电极组件22在后期使用过程中出现局部析锂的现象,进而有利于减少电池单体20的安全隐患,且有利于提高电池单体20的循环使用寿命。此外,采用这种结构的电极组件22能够满足制造公差,从而在负极极片221和正极极片222在卷绕或叠片过程中能够有效减少第一储液槽2212和第二储液槽2222出现错位的现象,以降低第一储液槽2212所在的区域存在析锂的风险。
85.根据本技术的一些实施例,请继续参考图5,第一储液槽2212的深度与第二储液槽2222的深度相同。
86.通过将第一储液槽2212的深度和第二储液槽2222的深度设置为相同,一方面便于制造和生产,另一方面在第一储液槽2212的宽度小于第二储液槽2222的宽度的前提下,能够保证在第一储液槽2212和第二储液槽2222所在的区域内负极活性物质层2211的单位活性物质密度大于正极活性物质层2221的单位活性物质密度,从而有利于进一步降低电极组件22在后期使用中出现析锂的风险。
87.根据本技术的一些实施例,请继续参考图5,第一储液槽2212的宽度与第二储液槽2222的宽度的差值不小于1mm。
88.其中,第一储液槽2212的宽度与第二储液槽2222的宽度的差值不小于1mm,即第二储液槽2222的宽度减去第一储液槽2212的宽度的值大于或等于1mm。示例性的,在图5中,第二储液槽2222的宽度为w1,第一储液槽2212的宽度为w1,w2减去w1的值大于或等于1mm。
89.通过将第一储液槽2212的宽度与第二储液槽2222的宽度的差值设置为不小于1mm,使得负极活性物质层2211在该区域处具有足够的富余量,能够有效保证负极活性物质层2211具有足够的活性位点容纳和接收正极活性物质层2221上析出的锂离子。
90.根据本技术的一些实施例,请继续参考图5,第一储液槽2212的深度与负极活性物质层2211的厚度的比值为0.01-0.2。和/或,第二储液槽2222的深度与正极活性物质层2221的厚度的比值为0.01-0.2。
91.其中,第一储液槽2212的深度与负极活性物质层2211的厚度的比值为0.01-0.2,即第一储液槽2212的深度值为负极活性物质层2211的厚度值的1%-20%。第二储液槽2222的深度与正极活性物质层2221的厚度的比值为0.01-0.2,即第二储液槽2222的深度值为正
极活性物质层2221的厚度值的1%-20%。
92.通过将第一储液槽2212的深度设置在负极活性物质层2211的厚度的0.01-0.2之间,同样的,将第二储液槽2222的深度设置在正极活性物质层2221的厚度的0.01-0.2之间,一方面能够减少因第一储液槽2212和第二储液槽2222过浅而造成储液效果不佳的现象,另一方面能够减少因第一储液槽2212和第二储液槽2222过深而造成第一储液槽2212的槽底壁和第二储液槽2222的槽底壁的活性物质难以在充放电过程中使用的现象,从而有利于降低电极组件22的极化程度。
93.根据本技术的一些实施例,参照图6和图7,图6为本技术一些实施例提供的电极组件22的负极极片221的结构示意图,图7为本技术一些实施例提供的电极组件22的正极极片222的结构示意图。在第一储液槽2212的延伸方向上,第一储液槽2212贯穿负极活性物质层2211的两端。和/或,在第二储液槽2222的延伸方向上,第二储液槽2222贯穿正极活性物质层2221的两端。
94.其中,在第一储液槽2212的延伸方向上,第一储液槽2212贯穿负极活性物质层2211的两端,即第一储液槽2212为设置于负极活性物质层2211上的通槽。同样的,在第二储液槽2222的延伸方向上,第二储液槽2222贯穿正极活性物质层2221的两端,即第二储液槽2222为设置于正极活性物质层2221上的通槽。
95.示例性的,在图6和图7中,第一储液槽2212和第二储液槽2222均为直线形态的通槽。在其他实施例中,参照图8,图8为本技术一些实施例提供的电极组件22的负极极片221在其他实施例中的结构示意图,第一储液槽2212还可以为曲线形态的通槽,同样的,第二储液槽2222也可以为曲线形态的通槽,采用这种结构的第一储液槽2212和第二储液槽2222能够增加第一储液槽2212和第二储液槽2222的长度,从而有利于提高储液能力。
96.通过将第一储液槽2212和第二储液槽2222均设置为通槽,使得电解液能够通过第一储液槽2212和第二储液槽2222的两端进入到第一储液槽2212和第二储液槽2222内,从而有利于在放电过程中提高电解液的回流速率,以使负极极片221和正极极片222能够被电解液充分浸润,进而能够进一步缓解电极组件22的极化问题。
97.根据本技术的一些实施例,第一储液槽2212的延伸方向与第二储液槽2222的延伸方向相同。
98.其中,第一储液槽2212的延伸方向与第二储液槽2222的延伸方向相同,即第一储液槽2212和第二储液槽2222均沿相同方向布置。
99.通过将第一储液槽2212和第二储液槽2222设置为沿同一方向延伸,从而有利于对电极组件22进行制造和生产,便于将第一储液槽2212和第二储液槽2222制造为沿第一方向x对应设置。
100.根据本技术的一些实施例,请继续参考图6和图7,第一储液槽2212沿负极极片221的长度方向延伸。第二储液槽2222沿正极极片222的长度方向延伸。
101.根据本技术的一些实施例,请继续参考图6和图7,在负极活性物质层2211的宽度方向上,负极活性物质层2211的中心位置设置有第一储液槽2212。在正极活性物质层2221的宽度方向上,正极活性物质层2221的中心位置设置有第二储液槽2222。
102.通过在负极活性物质层2211的宽度方向上的中心位置设置第一储液槽2212,且在正极活性物质层2221的宽度方向上的中心位置设置第二储液槽2222,从而能够提高负极活
性物质层2211的中心位置和正极活性物质层2221的中心位置的储液能力和保液能力,进而有利于提高负极活性物质层2211的中心位置和正极活性物质层2221的中心位置的电解液浸润速率。
103.根据本技术的一些实施例,请继续参考图6和图7,第一储液槽2212和第二储液槽2222均为多个。多个第一储液槽2212沿负极极片221的宽度方向间隔设置,多个第二储液槽2222沿正极极片222的宽度方向间隔设置,第一储液槽2212和第二储液槽2222一一对应。
104.其中,第一储液槽2212和第二储液槽2222均设置有多个,在负极活性物质层2211的宽度方向上,多个第一储液槽2212中至少有一个第一储液槽2212设置于负极活性物质层2211的中心位置,同样的,在正极活性物质层2221的宽度方向上,多个第二储液槽2222中至少有一个第二储液槽2222设置于正极活性物质层2221的中心位置。
105.第一储液槽2212的数量和第二储液槽2222的数量可以为两个、三个、四个、五个等。示例性的,在图6和图7中,第一储液槽2212和第二储液槽2222均为三个。
106.通过沿负极极片221的宽度方向间隔设置多个第一储液槽2212,对应的,沿正极极片222的宽度方向间隔设置多个第二储液槽2222,从而有利于进一步提高负极活性物质层2211和正极活性物质层2221的储液能力和保液能力,以使负极活性物质层2211和正极活性物质层2221在放电过程中能够被电解液充分浸润,进而有利于降低电极组件22出现析锂等安全隐患。
107.根据本技术的一些实施例,参照图9和图10,图9为本技术又一些实施例提供的电极组件22的负极极片221的结构示意图,图10为本技术又一些实施例提供的电极组件22的正极极片222的结构示意图。第一储液槽2212沿负极极片221的宽度方向延伸。第二储液槽2222沿正极极片222的宽度方向延伸。
108.根据本技术的一些实施例,请继续参考图9和图10,第一储液槽2212和第二储液槽2222均为多个。多个第一储液槽2212沿负极极片221的长度方向间隔设置,多个第二储液槽2222沿正极极片222的长度方向间隔设置,第一储液槽2212和第二储液槽2222一一对应。
109.第一储液槽2212的数量和第二储液槽2222的数量可以为两个、三个、四个、五个、六个等。示例性的,在图9和图10中,第一储液槽2212和第二储液槽2222均为七个,七个第一储液槽2212沿负极极片221的长度方向间隔布置,七个第二储液槽2222沿正极极片222的长度方向间隔布置。
110.通过沿负极极片221的长度方向间隔设置多个第一储液槽2212,对应的,沿正极极片222的长度方向间隔设置多个第二储液槽2222,从而有利于进一步提高负极活性物质层2211和正极活性物质层2221的储液能力和保液能力,以使负极活性物质层2211和正极活性物质层2221在放电过程中能够被电解液充分浸润,进而有利于降低电极组件22出现析锂等安全隐患。
111.根据本技术的一些实施例,参照图11,图11为本技术再一些实施例提供的电极组件22的局部剖面图。负极极片221还包括负极集流体2213,负极集流体2213在第一方向x的两侧均设置有负极活性物质层2211。正极极片222还包括正极集流体2223,正极集流体2223在第一方向x的两侧均设置有正极活性物质层2221。
112.示例性的,负极极片221在第一方向x上的两侧的负极活性物质层2211上均设置有三个第一储液槽2212,对应的,正极极片222在第一方向x上的两侧的正极活性物质层2221
上均设置有三个第二储液槽2222,以使在相邻的负极极片221和正极极片222之间,第一储液槽2212和第二储液槽2222一一对应设置。当然,电极组件22的结构并不局限于此,在其他实施例中,请参照图12,图12为本技术再一些实施例提供的电极组件22在其他实施例中的局部剖面图,设置于负极极片221在第一方向x上的两侧的第一储液槽2212的数量不同,对应的,设置于正极极片222在第一方向x上的两侧的第二储液槽2222的数量不同,比如,在图12中,负极极片221的一侧设置有三个第一储液槽2212,另一侧设置有五个第一储液槽2212,对应的,正极极片222的一侧设置有五个第二储液槽2222,另一侧设置有三个第二储液槽2222。
113.负极集流体2213在第一方向x上的两侧均设置有负极活性物质层2211,使得负极极片221在第一方向x上的两侧均设置有第一储液槽2212,同样的,正极集流体2223在第一方向x上的两侧均设置有正极活性物质层2221,使得正极极片222在第一方向x上的两侧均设置有第二储液槽2222,从而能够提升负极极片221和正极极片222在第一方向x上的两侧的电解液的回流速率和浸润速率,进而在兼顾电极组件22的能量密度的同时有利于延长电极组件22的循环使用寿命。
114.根据本技术的一些实施例,本技术还提供了一种电池单体20,包括外壳21和以上任一方案的电极组件22,外壳21用于容纳电极组件22。
115.根据本技术的一些实施例,本技术还提供了一种电池100,包括箱体10和以上任一方案的电池单体20,箱体10用于容纳电池单体20。
116.根据本技术的一些实施例,本技术还提供了一种用电装置,包括以上任一方案的电池100,并且电池100用于为用电装置提供电能。
117.用电装置可以是前述任一应用电池100的设备或系统。
118.根据本技术的一些实施例,参见图4至图7,本技术提供了一种电极组件22,电极组件22包括隔离膜223、负极极片221和正极极片222,隔离膜223设置于负极极片221和正极极片222之间,负极极片221包括负极集流体2213和设置于负极集流体2213一侧的负极活性物质层2211,负极活性物质层2211上开设有多个第一储液槽2212,多个第一储液槽2212沿负极极片221的宽度方向间隔布置,且第一储液槽2212沿负极极片221的长度方向延伸,正极极片222包括正极集流体2223和设置于正极集流体2223一侧的正极活性物质层2221,正极活性物质层2221与负极活性物质层2211在第一方向x上相对布置,正极活性物质层2221上开设有多个第二储液槽2222,多个第二储液槽2222沿正极极片222的宽度方向间隔布置,且第二储液槽2222沿正极极片222的长度方向延伸,第二储液槽2222和第一储液槽2212在第一方向x上相对布置且一一对应。其中,第一储液槽2212和第二储液槽2222的深度相同,第一储液槽2212的宽度小于第二储液槽2222的宽度。采用这种结构的电极组件22能够对电解液进行储存,一方面能够增加负极极片221和正极极片222的保液能力,从而在放电过程中第一储液槽2212和第二储液槽2222中的电解液能快速释放,浸润周围区域的负极活性物质层2211和正极活性物质层2221,以保证负极极片221和正极极片222被充分浸润,进而能够降低负极极片221和正极极片222出现极化的风险,另一方面在达到相同储液效果的同时,能够降低第一储液槽2212在负极极片221的负极活性物质层2211上的空间占比和第二储液槽2222在正极极片222的正极活性物质层2221上的空间占比,从而有利于缓解因正极极片222的正极活性物质层2221减少过多而造成电极组件22的能量密度损失的问题,且有利于
降低因负极极片221的负极活性物质层2211减少过多而导致电极组件22出现析锂的风险,以兼顾电池单体20的容量和安全性能。
119.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
120.以上仅为本技术的优选实施例而已,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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