极片、电极组件及电池的制作方法

本申请涉及电池，尤其涉及一种极片、电极组件及电池。

背景技术：

1、循环寿命是锂离子电池的一项关键性能，循环寿命的提升是一个长期持续的研发方向，除了对电池材料端的优化和创新来提升之外，通过结构设计和改进，对其循环寿命也有有效助力，这就对电芯的极片的卷绕方式也有更多的设计要求。

技术实现思路

1、发明人发现，极片的层间会存在挤压，当极片的层间结构的支撑稳定性较差时，层间挤压导致层间电解液不足，浸润不良，容易出现界面恶化的情况，甚至出现浸润不良、循环失效等异常情况。

2、本申请实施例提供一种极片、电极组件及电池，能够解决极片层间支撑稳定性较差的问题。

3、第一方面，本申请实施例提供了一种极片，极片包括主体部和多个凸部，各所述凸部由部分所述极片向所述主体部的其中一侧弯曲形成；所述凸部具有相接于所述主体部其中一个表面的内表面及相接于所述主体部另一个表面的外表面。

4、所述凸部的所述外表面的面积为s1，所述凸部的所述外表面在所述极片厚度方向的投影面积为s2，s1和s2满足：1.01≤s1/s2≤1.7，优选的，1.05≤s1/ s2≤1.5。再进一步优选的，1.05≤s1/ s2≤1.3。

5、所述凸部具有预设球径sd，所述预设球径sd包括所述内表面的内球径sd1、所述外表面的外球径sd2，所述内球径sd1为所述内表面所处的第一外接球的第一直径，所述外球径sd2为所述外表面所处的第二外接球的第二直径；其中，sd2>sd1，且1.5mm≤sd1≤30mm；和/或，1.5mm≤sd2≤30mm。

6、在一些示例性的实施例中，所述凸部的外表面具有第一边缘线，所述第一边缘线形成于所述外表面与所述主体部的连接处，所述第一边缘线的周长为csd，csd满足：1.0mm≤csd≤7.8mm，优选的，4.5mm≤csd≤7.8mm。

7、在一些示例性的实施例中，所述凸部还具有与所述外表面的所述第一边缘线连接的第一过渡弧面，所述第一过渡弧面具有与所述主体部连接的第二边缘线；所述凸部的所述外表面通过所述第一过渡弧面与所述主体部的表面连接，且所述第一过渡弧面呈凹弧面。

8、在一些示例性的实施例中，所述第一过渡弧面的圆心角为γ，γ满足：0°＜γ≤90°；和/或，所述第一过渡弧面的半径为r，r满足：0.1mm≤r≤5mm。

9、在一些示例性的实施例中，5.0mm≤sd1≤10mm。

10、在一些示例性的实施例中，所述第一外接球与所述第二外接球共球心设置；所述凸部的所述内表面的形状与所述外表面的形状相似。

11、在一些示例性的实施例中，所述凸部的外表面具有第一边缘线，所述第一外接球于所述第一边缘线处具有第一切线，所述主体部连接于所述凸部的表面的延长面与对应的所述凸部的所述第一切线之间的夹角为所述第一夹角α1，α1满足：15°≤α1≤75°。所述外表面具有与所述主体部的表面连接的外周边缘线，所述第一外接球于所述外周边缘线处具有第一切线，所述主体部连接于所述凸部的表面的延长面与对应的所述凸部的所述第一切线之间的夹角为所述第一夹角。

12、在一些示例性的实施例中，所述极片单位长度的抗压强度为n，n满足0.05n/mm≤n≤1n/mm。

13、在一些示例性的实施例中，所述凸部具有支撑力p，p满足如下条件式（1），

14、p=2n×sinα1×csd（1）

15、其中，n为极片单位长度的抗压强度；

16、csd为所述凸部的外表面的第一边缘线的周长；

17、α1为第一夹角；

18、p满足0.026 n≤p≤9.66 n。

19、在一些示例性的实施例中，所述凸部的所述外表面包括主表面、连接于所述主表面的顶面，所述顶面为处于所述第二外接球的圆弧面，所述主表面远离所述顶面的边缘线形成第一边缘线；所述主表面的曲率等于所述顶面的曲率；或，所述主表面的曲率小于所述顶面的曲率，所述第一边缘线形成多边形，且呈多边形的所述第一边缘线的顶点均处于所述第二外接球；或，所述主表面的曲率小于所述顶面的曲率，所述第一边缘线形成圆形，且呈圆形的所述第一边缘线位于所述第二外接球。

20、在一些示例性的实施例中，各所述凸部具有过所述外表面的第一外接球的球心且沿所述极片厚度方向延伸的中心轴线，相邻两个所述凸部的中心轴线之间的垂直间距为第一间距l1，l1满足：2.0mm≤l1≤8.0mm。

21、在一些示例性的实施例中，单位面积内，在所述极片厚度方向，全部所述凸部的所述外表面的投影面积与所述极片的投影面积之比为t，t满足：20%≤t≤40%。

22、在一些示例性的实施例中，多个所述凸部沿所述极片的第一方向并排且间隔设置以形成一组凸部单元，在所述极片的第二方向，相邻两个所述凸部单元间隔设置，所述第一方向、所述第二方向以及所述极片的厚度方向两两垂直。

23、在一些示例性的实施例中，相邻两个所述凸部单元的所述凸部在所述第二方向共线设置；或，其中一个所述凸部单元相对于另一个所述凸部单元在所述第一方向平移预设距离a，a满足：0.3l2≤a≤l2；其中，各所述凸部具有过所述外表面的第一外接球的球心且沿所述极片厚度方向延伸的中心轴线，相邻两个所述凸部的中心轴线在所述第一方向的垂直间距为第二间距l2。优选地，0.6l2≤a≤0.9l2。

24、在一些示例性的实施例中，在所述极片厚度方向，全部所述凸部均朝向所述主体部同侧弯曲；或，在所述极片厚度方向，其中部分所述凸部朝向所述主体部其中一侧弯曲，另一部分所述凸部朝向所述主体部另一侧弯曲。

25、第二方面，本申请实施例提供一种电极组件，包括如上述所述的极片。

26、在一些示例性的实施例中，所述电极组件上的所述凸部均朝向电极组件的内部凸起。通过使凸部均朝向电极组件的内部凸起，可以起到稳定的支撑作用，从而有效的实现良好的结构稳定性。此外，也可以提升后续组装电池的循环性能和体积能量密度。

27、第三方面，本申请实施例提供一种电池，包括外壳以及如上述所述的电极组件，所述电极组件设于所述外壳的内部空间。

28、基于本申请实施例的极片、电极组件及电池，通过设置凸部的外表面的面积s1与凸部的外表面在极片厚度方向的投影面积s2满足：1.01≤s1/s2≤1.7，采用上述规格的凸部，便于调节凸部在满足所需支撑高度的情况下，使凸部在极片厚度方向的覆盖面积合适，凸部不容易在挤压力和延展力的作用下发生坍塌形变，凸部具有良好的结构稳定性用于支撑隔离膜，使主体部与隔离膜之间间隙合适，有助于改善采用本申请的极片的电池的性能，并且，便于设置凸部的内表面与外表面分别与主体部的表面的夹角合适，防止凸部的内表面和外表面分别与主体部的表面的连接处过于陡峭导致凸部易折。

技术特征：

1.一种极片，包括主体部和多个凸部，各所述凸部由部分所述极片向所述主体部的其中一侧弯曲形成；所述凸部具有相接于所述主体部其中一个表面的内表面及相接于所述主体部另一个表面的外表面；

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，1.01≤s1/ s2≤1.5。

3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，1.01≤s1/ s2≤1.3。

4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于， 4.5mm≤csd≤7.8mm。

5.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凸部还具有与所述外表面的所述第一边缘线连接的第一过渡弧面，所述第一过渡弧面具有与所述主体部连接的第二边缘线；

6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凸部的内表面具有第一外接球，所述凸部的外表面具有第二外接球，所述第一外接球与所述第二外接球共球心设置；所述凸部的内表面的形状与所述凸部的外表面的形状相似。

8.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凸部的外表面具有第一边缘线，所述第一外接球于所述第一边缘线处具有第一切线，所述主体部连接于所述凸部的表面的延长面与对应的所述凸部的所述第一切线之间的夹角为第一夹角α1，α1满足：15°≤α1≤75°。

9.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片单位长度的抗压强度为n，n满足0.05n/mm≤n≤1n/mm。

10.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凸部具有支撑力p，p满足如下条件式（1），

11.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凸部的外表面具有第二外接球，所述凸部的所述外表面包括主表面、连接于所述主表面的顶面，所述顶面为处于所述第二外接球的圆弧面，所述主表面远离所述顶面的边缘线形成第一边缘线；

12.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，各所述凸部具有过所述外表面的第一外接球的球心且沿所述极片厚度方向延伸的中心轴线，相邻两个所述凸部的中心轴线之间的垂直间距为第一间距l1，l1满足：2.0mm≤l1≤8.0mm。

13.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，单位面积内，在所述极片厚度方向，全部所述凸部的所述外表面的投影面积与所述极片的投影面积之比为t，t满足：20%≤t≤40%。

14.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凸部具有预设球径sd，所述预设球径sd包括所述内表面的内球径sd1、所述外表面的外球径sd2，所述内球径sd1为所述内表面所处的第一外接球的第一直径，所述外球径sd2为所述外表面所处的第二外接球的第二直径；其中，sd2>sd1，且1.5mm≤sd1≤30mm；和/或，1.5mm≤sd2≤30mm。

15.根据权利要求14所述的极片，其特征在于，5.0mm≤sd1≤10mm。

16.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，多个所述凸部沿所述极片的第一方向并排且间隔设置以形成一组凸部单元，在所述极片的第二方向，相邻两个所述凸部单元间隔设置，所述第一方向、所述第二方向以及所述极片的厚度方向两两垂直。

17.根据权利要求16所述的极片，其特征在于，

18.根据权利要求17所述的极片，其特征在于，0.6l2≤a≤0.9l2。

19.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，

20.一种电极组件，其特征在于，包括：

21.根据权利要求20所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件上的所述凸部均朝向电极组件的内部凸起。

22.一种电池，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种极片、电极组件及电池。极片包括主体部和多个凸部，各凸部由部分极片向主体部的其中一侧弯曲形成；凸部具有相接于主体部其中一个表面的内表面及相接于主体部另一个表面的外表面；凸部的外表面的面积为S1，凸部的外表面在极片厚度方向的投影面积为S2，S1和S2满足：1.01≤S1/S2≤1.7。便于改善极片的损伤情况，且极片不会被过多拉伸和延展，设置的凸部具有良好的结构稳定性用于支撑隔离膜，使主体部与隔离膜之间间隙合适，有助于改善电池的性能。

技术研发人员：李肖龙,陈敏晶
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4