二次电池、电池模组及电池包的制作方法

本技术主要涉及电化学，具体地涉及一种二次电池、电池模组及电池包。

背景技术：

1、目前为了提高二次电池的能量密度，一种解决方案是使用克容量更高的正极活性材料和负极活性材料。对于三元正极材料来说，克容量越高，意味着材料的热稳定性越差，二次电池的安全性会有所下降，例如对于高于石墨十倍以上克容量的硅基负极材料，在嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀效应，导致负极活性物质层脱落以及材料粉化，在二次电池电性能恶化的同时还具有一定安全隐患。二次电池负极中的硅基材料所占比例越大，虽然可以提高极芯整体的能量密度，但是可能导致二次电池整体性能衰减以及存在安全风险。

2、提高二次电池能量密度的另一种解决方案是不断增大二次电池壳体、增加极芯内部正负极活性物质的填充量。由于二次电池壳体的尺寸一般被目标载体(例如电池包以及电柜)的尺寸所限制，因此二次电池壳体不可能一味增大，而且具有大壳体的二次电池的制造加工难度较高、缺陷率高、一致性差。现有技术的二次电池存在极芯在壳体内部的空间利用率不高的问题。

技术实现思路

1、本申请所要解决的技术问题是提供一种二次电池、电池模组及电池包，可以提高极芯在壳体内部的空间利用率，使二次电池兼具高能量密度、稳定的电化学性能、动力学性能和长寿命的优点。

2、本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种二次电池，包括：具有中空腔室的壳体和容置于中空腔室内的极芯组，极芯组包括至少一个极芯，壳体包括沿长度方向的壳体长度l1、沿厚度方向的壳体厚度l2以及沿宽度方向的壳体宽度l3，每个极芯包括极芯主体和极耳组，极耳组从极芯主体伸出，极芯主体包括沿长度方向的极芯主体长度l4以及沿宽度方向的极芯主体宽度l6，极芯组沿厚度方向具有极芯主体厚度l5，其中壳体长度l1与极芯主体长度l4满足关系式：0.9≤l4/l1<1，壳体厚度l2与极芯主体厚度l5满足关系式：0.7≤l5/l2<1，壳体宽度l3与极芯主体宽度l6满足关系式：0.85≤l6/l3<1。

3、在本申请的一实施例中，壳体长度l1与极芯主体长度l4满足关系式：0.95≤l4/l1≤0.99，壳体厚度l2与极芯主体厚度l5满足关系式：0.8≤l5/l2≤0.995，壳体宽度l3与极芯主体宽度l6满足关系式：0.9≤l6/l3≤0.99。

4、在本申请的一实施例中，壳体包括至少一个开口，壳体还包括用于密封开口的至少一个盖板，每个盖板与每个开口一一固定连接，极芯包括卷绕式极芯或者叠片式极芯。

5、在本申请的一实施例中，极耳组包括第一极耳组和第二极耳组，第一极耳组和第二极耳组分别设置于极芯主体沿长度方向的两端。

6、在本申请的一实施例中，极耳组包括至少一个极耳，极耳包括极耳宽度l7和极耳长度l8，极芯主体宽度l6与极耳宽度l7满足关系式：0.01≤l7/l6≤1，极芯主体长度l4与极耳长度l8满足关系式：0.01≤l8/l4≤0.4。

7、在本申请的一实施例中，极芯主体宽度l6与极耳宽度l7满足关系式：0.02≤l7/l6≤0.5，极芯主体长度l4与极耳长度l8满足关系式：0.01≤l8/l4≤0.2。

8、在本申请的一实施例中，极芯主体长度l4与极耳长度l8满足关系式：0.01≤l8/l4≤0.1。

9、在本申请的一实施例中，二次电池化成后的电解液质量el与二次电池的额定容量cap满足关系式：2.0g/ah≤el/cap≤3.6g/ah。

10、本申请为解决上述技术问题还提出一种电池模组，包括至少一个如上所述的二次电池。

11、本申请为解决上述技术问题还提出一种电池包，包括至少一个如上所述的二次电池，或者包括至少一个如上所述的电池模组。

12、本申请的技术方案通过将至少一个极芯容置于具有中空腔室的壳体内，可以实现二次电池的极芯灵活排布，提高壳体空间的利用率；通过优化壳体(壳体长度l1、壳体厚度l2以及壳体宽度l3)与极芯主体(极芯主体长度l4、极芯主体厚度l5以及极芯主体宽度l6)之间的比例尺寸，可以提升极芯在壳体内部的空间利用率以及二次电池的能量密度，进而增加用电装置的续航能力，本申请的二次电池具有较长的寿命且可以保持稳定的电化学性能和动力学性能。

技术特征：

1.一种二次电池，其特征在于，包括：具有中空腔室的壳体和容置于所述中空腔室内的极芯组，所述极芯组包括至少一个极芯，所述壳体包括沿长度方向的壳体长度l1、沿厚度方向的壳体厚度l2以及沿宽度方向的壳体宽度l3，每个所述极芯包括极芯主体和极耳组，所述极耳组从所述极芯主体伸出，所述极芯主体包括沿所述长度方向的极芯主体长度l4以及沿所述宽度方向的极芯主体宽度l6，所述极芯组沿所述厚度方向具有极芯主体厚度l5，其中

2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述壳体长度l1与所述极芯主体长度l4满足关系式：0.95≤l4/l1≤0.99，所述壳体厚度l2与所述极芯主体厚度l5满足关系式：0.8≤l5/l2≤0.995，所述壳体宽度l3与所述极芯主体宽度l6满足关系式：0.9≤l6/l3≤0.99。

3.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述壳体包括至少一个开口，所述壳体还包括用于密封所述开口的至少一个盖板，每个所述盖板与每个所述开口一一固定连接，所述极芯包括卷绕式极芯或者叠片式极芯。

4.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述极耳组包括第一极耳组和第二极耳组，所述第一极耳组和所述第二极耳组分别设置于所述极芯主体沿所述长度方向的两端。

5.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述极耳组包括至少一个极耳，所述极耳包括极耳宽度l7和极耳长度l8，所述极芯主体宽度l6与所述极耳宽度l7满足关系式：0.01≤l7/l6≤1，所述极芯主体长度l4与所述极耳长度l8满足关系式：0.01≤l8/l4≤0.4。

6.如权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述极芯主体宽度l6与所述极耳宽度l7满足关系式：0.02≤l7/l6≤0.5，所述极芯主体长度l4与所述极耳长度l8满足关系式：0.01≤l8/l4≤0.2。

7.如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述极芯主体长度l4与所述极耳长度l8满足关系式：0.01≤l8/l4≤0.1。

8.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池化成后的电解液质量el与所述二次电池的额定容量cap满足关系式：2.0g/ah≤el/cap≤3.6g/ah。

9.一种电池模组，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任一项所述的二次电池。

10.一种电池包，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任一项所述的二次电池，或者包括至少一个如权利要求9所述的电池模组。

技术总结
本技术提供了一种二次电池、电池模组及电池包，该二次电池包括具有中空腔室的壳体和容置于中空腔室内的极芯组，极芯组包括至少一个极芯，壳体包括沿长度方向的壳体长度L1、沿厚度方向的壳体厚度L2以及沿宽度方向的壳体宽度L3，每个极芯包括极芯主体和极耳组，极耳组从极芯主体伸出，极芯主体包括沿长度方向的极芯主体长度L4以及沿宽度方向的极芯主体宽度L6，极芯组沿厚度方向具有极芯主体厚度L5，该二次电池满足关系式：0.9≤L4/L1<1，0.7≤L5/L2<1，0.85≤L6/L3<1。本技术可以提高极芯在壳体内部的空间利用率，使二次电池兼具高能量密度、稳定的电化学性能、动力学性能和长寿命的优点。

技术研发人员：吴博,刘微,侯敏,刘婵,曹辉
受保护的技术使用者：瑞浦兰钧能源股份有限公司
技术研发日：20230706
技术公布日：2024/2/1