CN110190338A - 电极组件和二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电极组件和二次电池。二次电池包括壳体、顶盖组件以及电极组件。壳体具有容纳腔室，电极组件收容于容纳腔室，顶盖组件连接于壳体。电极组件包括第一极片、第二极片和隔膜，隔膜将第一极片和第二极片隔开。第一极片、第二极片和隔膜卷绕为扁平状结构，且所述扁平状结构包括主体区和拐角区，拐角区设置于主体区沿宽度方向的两端。第一极片和第二极片均卷绕为多圈。相邻的两圈第一极片之间设有间隙，所述间隙包括第一间隙和第二间隙。第一间隙与拐角区位置对应，第二间隙与主体区位置对应，第一间隙的尺寸大于第二间隙的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电极组件和二次电池。
背景技术
现有的二次电池通常采用卷绕式的电极组件，而电极组件则由正极片、负极片以及隔膜卷绕而成。在二次电池的充放电过程中，极片会因活性物质的脱锂或嵌锂状态而发生体积膨胀，膨胀会导致正负极片之间产生膨胀应力，如果膨胀应力得不到有效释放，将会造成卷绕式的电极组件扭曲变形。特别地，在电极组件卷绕形成的拐角区域，膨胀应力最为集中，电极组件的扭曲变形更易发生。此外，在循环后期，膨胀应力还会挤出正负极片之间的电解液，导致电极组件的浸润性变差。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电极组件和二次电池，其能释放膨胀应力，避免极片断裂，保证动力学性能的一致性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电极组件和二次电池。
电极组件包括第一极片、第二极片和隔膜，隔膜将第一极片和第二极片隔开。第一极片、第二极片和隔膜卷绕为扁平状结构，且所述扁平状结构包括主体区和拐角区，拐角区设置于主体区沿宽度方向的两端。第一极片和第二极片均卷绕为多圈。相邻的两圈第一极片之间设有间隙，所述间隙包括第一间隙和第二间隙。第一间隙与拐角区位置对应，第二间隙与主体区位置对应，第一间隙的尺寸大于第二间隙的尺寸。
第一间隙的尺寸与第二间隙的尺寸的比值小于16。
第一间隙的尺寸为20μm～80μm，第二间隙的尺寸为5μm～20μm。
第二极片设有第一凸起和第二凸起，第一凸起与拐角区位置对应，第二凸起与主体区位置对应，第一凸起和第二凸起朝第二极片的同一侧凸出。第一凸起的高度大于第二凸起的高度。
隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，第一隔膜和第二隔膜分别位于第二极片的两侧。第一凸起和第二凸起朝向第一隔膜凸出。在拐角区，第二极片与第一隔膜之间留有第三间隙，且第三间隙的尺寸等于第一凸起的高度。在主体区，第二极片与第一隔膜之间留有第四间隙，且第四间隙的尺寸等于第二凸起的高度。
第二极片包括第一区域和第二区域，第一区域与拐角区位置对应，第二区域从第一区域的一端延伸且与主体区位置对应。第一区域设有第一凸起，且第一凸起的面积与第一区域的面积之比为50％-90％。第二区域设有第二凸起，且第二凸起的面积与第二区域的面积之比为50％-90％。
第一极片为负极极片，第二极片为正极极片。
主体区的宽度与厚度之比为5～20。
在主体区，第一极片的层数为偶数，第二极片的层数为偶数。
二次电池包括壳体、顶盖组件以及所述的电极组件。壳体具有容纳腔室，电极组件收容于容纳腔室，顶盖组件连接于壳体。
本发明的有益效果如下：本申请通过设置第一间隙和第二间隙，可以为第一极片和第二极片预留膨胀空间，从而释放膨胀应力，减小电极组件变形程度。同时，电解液还能够经由第一间隙和第二间隙进入电极组件内部，从而提高浸润性，减少析锂的风险。而由于拐角区所受的应力更大，本申请通过设置第一间隙的尺寸大于第二间隙的尺寸，以使膨胀前第一间隙的电解液的体积大于第二间隙的电解液的体积，从而在一定程度上改善主体区和拐角区在膨胀后浸润性的差异，保证电极组件动力学性能的一致性。
附图说明
图1为根据本发明的二次电池的一实施例的分解图。
图2为图1的电极组件的断面图。
图3为图2的第二极片在展开后的一的示意图。
图4为图3沿线A-A作出的断面图。
图5为图2的第二极片在展开后的另一的示意图。
图6为图2的第一极片在膨胀时的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 电极组件 3 顶盖组件
11 第一极片 31 顶盖板
12 第二极片 32 电极端子
121 第一区域 33 绝缘构件
122 第二区域 34 集流构件
13 隔膜 G1 第一间隙
131 第一隔膜 G2 第二间隙
132 第二隔膜 G3 第三间隙
14 主体区 G4 第四间隙
15 拐角区 P1 第一凸起
2 壳体 P2 第二凸起
21 容纳腔室 X 横向
22 第一侧板 Y 纵向
23 第二侧板 Z 轴向
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。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。
参照图1，本申请的二次电池可为棱柱形的锂离子电池。具体地，二次电池包括电极组件1、壳体2以及顶盖组件3。
壳体2内部形成有容纳腔室21，以收容电极组件1和电解液。壳体2沿轴向Z的一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到壳体2内。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成。轴向Z平行于二次电池的高度方向，且垂直于二次电池的横向X和纵向Y。
壳体2可包括第一侧板22和第二侧板23，第一侧板22分别位于电极组件1沿纵向Y的两侧，第二侧板23分别位于电极组件1沿横向X的两侧，第一侧板22和第二侧板23连接在一起并围成矩形的容纳腔室21。第一侧板22的面积大于第二侧板23的面积。
电极组件1可为多个，且所述多个电极组件1沿纵向Y依次层叠设置。参照图2，各电极组件1包括第一极片11、第二极片12和隔膜13，隔膜13将第一极片11和第二极片12隔开。
顶盖组件3包括顶盖板31、电极端子32、绝缘构件33及集流构件34。顶盖板31连接于壳体2并覆盖壳体2的开口，从而将电极组件1封闭在壳体2的容纳腔室21内。绝缘构件33设置于顶盖板31的内侧，以将顶盖板31和电极组件1隔开。电极端子32设置于顶盖板31且突出到顶盖板31的外侧。电极端子32和集流构件34均为两个，一个集流构件34连接第一极片11和一个电极端子32，另一个集流构件34连接第二极片12和另一个电极端子32。
参照图2，第一极片11、第二极片12和隔膜13卷绕为扁平状结构，且第一极片11、第二极片12及隔膜13均卷绕为多圈。成型时，可先将第一极片11、第二极片12和隔膜13固定到卷绕轴上，卷绕轴通过转动螺旋地卷绕第一极片11、第二极片12和隔膜13，并形成卷绕体；卷绕成型后，将卷绕轴从所述卷绕体中抽出；最后，将所述卷绕体按压成扁平状。
所述扁平状结构包括主体区14和拐角区15，拐角区15设置于主体区14沿宽度方向的两端。在本申请中，主体区14的宽度方向平行于轴向Z。主体区14与第一侧板22相对，拐角区15与第二侧板23相对。
在主体区14，第一极片11和第二极片12沿厚度方向分为多层，主体区14的厚度方向平行于二次电池的纵向Y。在膨胀前，主体区14的各层第一极片11大体垂直于纵向Y，主体区14的各层第二极片12大体垂直于纵向Y。
在拐角区15，第一极片11和第二极片12沿远离卷绕中心的方向分为多层；拐角区15的各层第一极片11大体为圆弧形，拐角区15的各层第二极片12大体为圆弧形。
在充放电的过程中，第一极片11和第二极片12会发生体积膨胀，膨胀会导致第一极片11和第二极片12之间产生膨胀应力，如果膨胀应力得不到有效释放，电极组件1容易出现变形。同时，膨胀应力还会挤出第一极片11和第二极片12之间的电解液，导致电极组件1的浸润性变差。
优选地，本申请在相邻的两圈第一极片11之间设置间隙，所述间隙包括第一间隙G1和第二间隙G2。第一间隙G1与拐角区15位置对应，第二间隙G2与主体区14位置对应。第一间隙G1的尺寸大于第二间隙G2的尺寸。
本申请通过设置第一间隙G1和第二间隙G2，可以为第一极片11和第二极片12预留膨胀空间，从而释放膨胀应力，减小电极组件1变形程度。同时，电解液还能够经由第一间隙G1和第二间隙G2进入电极组件1内部，从而提高浸润性，降低析锂的风险。
在拐角区15，相邻两层的第一极片11的间距为d1，而所述两层第一极片11之间设有两层隔膜13和一层第二极片12，因此，d1减去两层隔膜13的厚度和一层第二极片12的厚度之后的值，即为第一间隙G1的尺寸。
同样地，在主体区14，相邻两层的第一极片11的间距为d2，所述两层第一极片11之间设有两层隔膜13和一层第二极片12，而d2减去两层隔膜13的厚度和一层第二极片12的厚度之后的值即为第二间隙G2的尺寸。
当电极组件1膨胀时，拐角区15的应力最为集中，也最容易出现变形。以一圈第一极片11为例，参照图6，在膨胀时，主体区14在沿轴向Z的中部区域(线L1处)膨胀最为严重；同时，膨胀时第一极片11被拉伸，所以内部产生一定的张力。在膨胀最严重的L1处，第一极片11受到两个张力F1和F4的联合作用，F1和F4限制主体区14的第一极片11的膨胀，以F1为例，F1分解为两个分力F11和F12，F4分解为两个分力F41和F42，F11和F41彼此抵消，因此，F12和F42会影响主体区14的第一极片11的变形。
同样地，膨胀时，拐角区15的第一极片11两端也会受到两个张力的作用，即F2和F3。F2的分力F21和F3的分力F31会沿轴向Z拉动拐角区15的第一极片11，F2的分力F22和F3的分力F32会沿纵向Y拉动拐角区15的第一极片11；而由于拐角区15的第一极片11为弧形，所以F22和F32不会相互抵消；在F2和F3的联合作用下，第一间隙G1会严重缩小。因此，在电极组件1中，拐角区15的应力更为集中；同时，由于拐角区15的第一极片11和第二极片12为弧形，所以更容易在应力的作用下变形。当应力过大时，拐角区15的第一极片11和第二极片12容易出现断裂。
由于拐角区15的应力更为集中，因此，如果第一间隙G1的尺寸和第二间隙G2的尺寸相等，那么当电极组件1膨胀变形时，第一间隙G1缩小的程度会大于第二间隙G2缩小的程度。也就是说，如果初始时第一间隙G1的尺寸等于第二间隙G2的尺寸，那么当二次电池循环到一定程度时，第一间隙G1的尺寸会小于第二间隙G2的尺寸。此时，主体区14的电解液会多于拐角区15的电解液，导致主体区14和拐角区15的浸润性出现差异，影响电极组件1动力学性能的一致性。
因此，本申请优选第一间隙G1的尺寸大于第二间隙G2的尺寸，以使膨胀前第一间隙G1的电解液的体积大于第二间隙G2的电解液的体积。本申请通过增大第一间隙G1，及时地释放拐角区15的应力，避免拐角区15的第一极片11和第二极片12断裂。相较而言，第二间隙G2的尺寸较小，对二次电池沿纵向Y的厚度影响较小。而由于拐角区15所受的应力更大，因此，当二次电池循环到一定程度时，第一间隙G1的尺寸会大体等于第二间隙G2的尺寸，以使膨胀后第一间隙G1内的电解液的体积大体等于第二间隙的电解液的体积，从而在一定程度上改善主体区14和拐角区15的浸润性差异，保证电极组件1动力学性能的一致性。
另外，当主体区14膨胀得到一定程度时，主体区14会与壳体2的第一侧板22贴合，因此，即使第二间隙G2偏小，第一侧板22也能够限制主体区14的变形。而拐角区15为弧形，而第二侧板23为平板状，因此第二侧板23无法限制拐角区15的扭曲变形，第一间隙G需要具有较大的尺寸。
第一间隙G1的尺寸与第二间隙G2的尺寸的比值小于16。如果第一间隙G1的尺寸与第二间隙G2的尺寸的比值过大，那么拐角区15的直径与主体区14的厚度将会有较大的差值，导致主体区14和拐角区15的交界处出现明显痕迹，影响电极组件1的平整性。
第一间隙G1的尺寸为20μm～80μm。如果第一间隙G1的尺寸小于20μm，那么应力无法充分释放，导致拐角区15扭曲变形。如果第一间隙G1的尺寸大于80μm，那么会导致锂离子传输路径过长，容易引发析锂。
第二间隙G2的尺寸为5μm～20μm。主体区14膨胀时会挤压第一侧板22，在膨胀应力和第一侧板22的反作用力下，第二间隙G2容易消失，导致电解液被挤出主体区14，造成循环跳水。如果第二间隙G2的尺寸大于20μm，将会在较大程度上增大主体区14的厚度，降低二次电池的能量密度。
第二极片12设有第一凸起P1和第二凸起P2，第一凸起P1与拐角区15位置对应，第二凸起P2与主体区14位置对应。第一凸起P1和第二凸起P2朝第二极片12的同一侧凸出。第一凸起P1的高度h1大于第二凸起P2的高度h2。
第一凸起P1和第二凸起P2可通过冲压第二极片12形成。参照图4，冲压成型后，第一凸起P1和第二凸起P2的内侧形成凹部。
本申请通过在第二极片12上设置第一凸起P1，可以增大拐角区15的相邻两层的第一极片11的间距d1，从而在相邻两层的第一极片11形成第一间隙G1。而通过调整h1的值，可以调整第一间隙G1的尺寸。
同样地，本申请通过在第二极片12上设置第二凸起P2，可以增大主体区14的相邻两层的第一极片11的间距d2，从而在相邻两层的第一极片11形成第二间隙G2。通过调整h2的值，可以调整第二间隙G2的尺寸。
第一凸起P1可为圆形、长条形、多边形或椭圆形。参照图4，第一凸起P1为圆形且设置为多个，所述多个第一凸起P1阵列布置；第二凸起P2为圆形且设置为多个，所述多个第二凸起P2阵列布置。可替代地，参照图6，第一凸起P1也可为条形且设置为多个，第二凸起P2也可为条形且设置为多个。
隔膜13包括第一隔膜131和第二隔膜132，第一隔膜131和第二隔膜132分别位于第二极片12的两侧。第一隔膜131和第二隔膜132均卷绕为多圈，相邻的两圈第一极片11之间，设置有一圈第一隔膜131和一圈第二隔膜132。
第一凸起P1和第二凸起P2朝向第一隔膜131凸出。参照图2，在拐角区15，第二极片12与第一隔膜131之间留有第三间隙G3，且第三间隙G3的尺寸等于第一凸起P1的高度；换句话说，第一隔膜131与第一凸起P1的顶端贴合。在主体区14，第二极片12与第一隔膜131之间留有第四间隙G4，且第四间隙G4的尺寸等于第二凸起P2的高度，换句话说，第一隔膜131与第二凸起P2的顶端贴合。第三间隙G3的尺寸大于第四间隙G4的尺寸。
参照图2和图3，第二极片12包括第一区域121和第二区域122。第一区域121与拐角区15位置对应，换句话说，第一区域121为拐角区15的一层第二极片12。第二区域122从第一区域121的一端延伸且与主体区14位置对应，也就是说，第二区域122为主体区14的一层第二极片12。
第一区域121设有第一凸起P1，且第一凸起P1的面积与第一区域121的面积之比为50％-90％。如果所述面积之比大于90％，那么第一凸起P1的密度过大，容易在成型时压伤第二极片12。如果所述面积之比小于50％，那么第一凸起P1整体强度较弱，容易在卷绕成型的过程中被压平。
同样地，第二区域122设有第二凸起P2，且第二凸起P2的面积与第二区域122的面积之比为50％-90％。如果所述面积之比大于90％，那么第二凸起P2的密度过大，容易在成型时压伤第二极片12。如果所述面积之比小于50％，那么第二凸起P2整体强度较弱，容易在卷绕成型的过程中被压平。
第一极片11为负极极片，第一极片11包括铜箔和涂覆于铜箔表面的负极活性材料，所述负极活性材料包括石墨或硅。对应地，第二极片12为正极极片，第二极片12包括铝箔和涂覆于铝箔表面的正极活性材料，所述正极活性材料包括锰酸锂或磷酸铁锂。第二极片12的材质较软、弹性好，容易压制出第一凸起P1和第二凸起P2，不易破裂。
主体区14的沿轴向Z宽度w与沿纵向Y的厚度t之比为5～20。参照图6，主体区14的宽度越大，膨胀变形时的延伸率越小，第一极片11上的张力也就越小，从而可以减小拐角区15的应力集中，降低拐角区15的变形。当然，如果w/t过大，例如大于20，将会电极组件1过于扁平，无法满足对二次电池形状的要求。
在主体区14，第一极片11的层数为偶数，第二极片12的层数为偶数。也就是说，分别位于卷绕中心沿纵向Y的两侧的第一极片11在层数上相同，分别位于卷绕中心沿纵向Y的两侧的第二极片12在层数上相同。本申请通过将主体区14的第一极片11的层数设为偶数、将主体区14的第二极片12的层数设为偶数，改善主体区14关于卷绕中心的对称性，使卷绕中心沿纵向Y两侧的膨胀力等同，提高主体区14膨胀的均匀性，降低电极组件1的局部变形，避免极片断裂。
Claims (10)
1.一种电极组件(1)，包括第一极片(11)、第二极片(12)和隔膜(13)，隔膜(13)将第一极片(11)和第二极片(12)隔开；
第一极片(11)、第二极片(12)和隔膜(13)卷绕为扁平状结构，且所述扁平状结构包括主体区(14)和拐角区(15)，拐角区(15)设置于主体区(14)沿宽度方向的两端；
第一极片(11)和第二极片(12)均卷绕为多圈；
相邻的两圈第一极片(11)之间设有间隙，所述间隙包括第一间隙(G1)和第二间隙(G2)；
第一间隙(G1)与拐角区(15)位置对应，第二间隙(G2)与主体区(14)位置对应，第一间隙(G1)的尺寸大于第二间隙(G2)的尺寸。
2.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，第一间隙(G1)的尺寸与第二间隙(G2)的尺寸的比值小于16。
3.根据权利要求2所述的电极组件(1)，其特征在于，第一间隙(G1)的尺寸为20μm～80μm，第二间隙(G2)的尺寸为5μm～20μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电极组件(1)，其特征在于，
第二极片(12)设有第一凸起(P1)和第二凸起(P2)，第一凸起(P1)与拐角区(15)位置对应，第二凸起(P2)与主体区(14)位置对应，第一凸起(P1)和第二凸起(P2)朝第二极片(12)的同一侧凸出；
第一凸起(P1)的高度大于第二凸起(P2)的高度。
5.根据权利要求4所述的电极组件(1)，其特征在于，
隔膜(13)包括第一隔膜(131)和第二隔膜(132)，第一隔膜(131)和第二隔膜(132)分别位于第二极片(12)的两侧；
第一凸起(P1)和第二凸起(P2)朝向第一隔膜(131)凸出；
在拐角区(15)，第二极片(12)与第一隔膜(131)之间留有第三间隙(G3)，且第三间隙(G3)的尺寸等于第一凸起(P1)的高度；在主体区(14)，第二极片(12)与第一隔膜(131)之间留有第四间隙(G4)，且第四间隙(G4)的尺寸等于第二凸起(P2)的高度。
6.根据权利要求4所述的电极组件(1)，其特征在于，
第二极片(12)包括第一区域(121)和第二区域(122)，第一区域(121)与拐角区(15)位置对应，第二区域(122)从第一区域(121)的一端延伸且与主体区(14)位置对应；
第一区域(121)设有第一凸起(P1)，且第一凸起(P1)的面积与第一区域(121)的面积之比为50％-90％；
第二区域(122)设有第二凸起(P2)，且第二凸起(P2)的面积与第二区域(122)的面积之比为50％-90％。
7.根据权利要求4所述的电极组件(1)，其特征在于，第一极片(11)为负极极片，第二极片(12)为正极极片。
8.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，主体区(14)的宽度与厚度之比为5～20。
9.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，在主体区(14)，第一极片(11)的层数为偶数，第二极片(12)的层数为偶数。
10.一种二次电池，包括壳体(2)、顶盖组件(3)以及权利要求1-9中任一项所述的电极组件(1)；
壳体(2)具有容纳腔室(21)，电极组件(1)收容于容纳腔室(21)，顶盖组件(3)连接于壳体(2)。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114566609A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-31 | 江苏海基新能源股份有限公司 | 一种多变间距的正极片结构、圆柱型电池及其生产工艺 |
| WO2022206877A1 (zh) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置及电子装置 |
| CN115513402A (zh) * | 2022-10-28 | 2022-12-23 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 电极组件、单体电池、电池模组及电极组件的制备方法 |
| WO2023185251A1 (zh) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件、电池单体、电池及用电装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040009391A1 (en) * | 2002-07-13 | 2004-01-15 | Lee Hyung-Bok | Electrode assembly for lithium ion cell and lithium ion cell using the same |
| CN202633449U (zh) * | 2012-03-06 | 2012-12-26 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池及其正极片 |
| CN207677000U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-31 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片、电极组件及二次电池 |
| CN208256822U (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-18 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件及二次电池 |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100495802C (zh) * | 2004-11-12 | 2009-06-03 | 三洋电机株式会社 | 具有扁平螺旋电极体的二次电池的制造方法 |
| KR100911999B1 (ko) * | 2008-01-28 | 2009-08-14 | 주식회사 엘지화학 | 절연특성이 향상된 전지 |
| JP2014191927A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toppan Printing Co Ltd | リチウムイオン二次電池用負極、それを備えたリチウムイオン二次電池、負極の製造方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040009391A1 (en) * | 2002-07-13 | 2004-01-15 | Lee Hyung-Bok | Electrode assembly for lithium ion cell and lithium ion cell using the same |
| CN202633449U (zh) * | 2012-03-06 | 2012-12-26 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池及其正极片 |
| CN207677000U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-31 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片、电极组件及二次电池 |
| CN208256822U (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-18 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件及二次电池 |
| CN209183669U (zh) * | 2018-12-22 | 2019-07-30 | 江苏时代新能源科技有限公司 | 电极组件和二次电池 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022206877A1 (zh) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置及电子装置 |
| CN114566609A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-31 | 江苏海基新能源股份有限公司 | 一种多变间距的正极片结构、圆柱型电池及其生产工艺 |
| WO2023185251A1 (zh) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件、电池单体、电池及用电装置 |
| CN115513402A (zh) * | 2022-10-28 | 2022-12-23 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 电极组件、单体电池、电池模组及电极组件的制备方法 |
| CN115513402B (zh) * | 2022-10-28 | 2023-12-29 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 电极组件、单体电池、电池模组及电极组件的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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