CN110190339A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体、顶盖组件和第一绝缘带。电极组件包括第一电极单元，第一电极单元位于电极组件沿厚度方向一端，第一电极单元包括正极极片、负极极片和隔膜。第一电极单元卷绕为扁平状结构并在尾端形成第一终止线，第一电极单元的最外圈的负极极片位于最外圈的正极极片的外侧；第一绝缘带覆盖第一终止线的一部分。壳体具有第一侧壁和容纳腔，电极组件收容于容纳腔，第一侧壁位于电极组件沿厚度方向的一侧，壳体与第一电极单元的正极极片电连接，顶盖组件连接于壳体。第一电极单元的表面包括第一扁平面，第一扁平面位于第一电极单元沿厚度方向靠近第一侧壁的一端，第一绝缘带至少部分与第一扁平面紧密贴合。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池。
背景技术
二次电池包括电极组件和用于收容电极组件的壳体，现有的壳体通常与电极组件的正极导通，使壳体保持较高的电位以防止腐蚀。然而，壳体带电后会增大二次电池的短路风险。例如，在装配二次电池的过程中，会在电极组件的外表面残留金属异物；而电极组件在工作过程中膨胀并在循环后期挤压壳体，此时，金属异物容易刺破电极组件的隔膜，并将电极组件的负极与壳体连通，从而造成短路，引发安全风险。
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二次电池，其能降低短路风险，提高安全性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体、顶盖组件和第一绝缘带。电极组件包括第一电极单元，第一电极单元位于电极组件沿厚度方向一端，第一电极单元包括正极极片、负极极片和隔膜，隔膜将正极极片和负极极片隔开。第一电极单元卷绕为扁平状结构并在卷绕的尾端形成第一终止线，第一电极单元的最外圈的负极极片位于最外圈的正极极片的外侧；第一绝缘带至少覆盖第一终止线的一部分。壳体具有第一侧壁和容纳腔，电极组件收容于容纳腔，第一侧壁位于电极组件沿厚度方向的一侧，壳体与第一电极单元的正极极片电连接，顶盖组件密封连接于壳体。第一电极单元的表面包括第一扁平面，第一扁平面位于第一电极单元沿厚度方向靠近第一侧壁的一端，第一绝缘带至少部分与第一扁平面紧密贴合。
第一电极单元的表面还包括第二扁平面、第一窄面和第二窄面，第二扁平面位于第一电极单元沿厚度方向远离第一侧壁的一端，第一窄面、第二窄面分别位于第一电极单元沿宽度方向两端。沿第一电极单元的卷绕方向，第一扁平面、第二窄面、第二扁平面和第一窄面依次设置。第一终止线和第一绝缘带的起始端均位于第二扁平面。沿第一电极单元的卷绕方向，第一绝缘带从起始端延伸并依次绕过第一终止线和第一窄面。
第一绝缘带的收尾端位于第一扁平面且靠近第一扁平面与第二窄面的交界处设置；或者，沿第一电极单元的卷绕方向，第一绝缘带延伸并绕过第二窄面，并且收尾端位于第二扁平面。
沿第一电极单元的宽度方向，第一绝缘带的起始端与第一终止线的距离大于0.5cm。
第一绝缘带的面积为S1，第一扁平面、第二扁平面、第一窄面和第二窄面的面积之和为S2，S1与S2的比值为50％～90％。
电极组件还包括第二电极单元，第二电极单元位于电极组件沿厚度方向的另一端，第二电极单元包括正极极片、负极极片和隔膜，隔膜将正极极片和负极极片隔开。第二电极单元卷绕为扁平状结构并在卷绕的尾端形成第二终止线，且第二电极单元的最外圈的负极极片位于最外圈的正极极片的外侧。二次电池还包括第二绝缘带，第二绝缘带至少覆盖第二终止线的一部分。壳体还具有第二侧壁，第二侧壁位于电极组件沿厚度方向的另一侧。第二电极单元的表面包括第三扁平面，第三扁平面位于第二电极单元沿厚度方向靠近第二侧壁的一端，第二绝缘带至少部分与第三扁平面紧密贴合。
第二电极单元的表面还包括第四扁平面，第四扁平面位于第二电极单元沿厚度方向靠近第一电极单元的一端，第二绝缘带的起始端和第二终止线均位于第四扁平面。
负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体两个表面的负极活性物质层。沿平行于第一电极单元的卷绕轴的长度方向，第一电极单元具有相对设置的两个端面。沿长度方向，第一绝缘带的边缘超出负极活性物质层并且不超出端面。
第一绝缘带包括基体和粘接层，基体通过粘接层粘贴于第一电极单元的表面。
基体的厚度为10μm～50μm，弹性模量为1Gpa～6Gpa；粘接层的厚度为0.5μm～15μm，粘接层的粘接强度大于0.05N/mm2。
二次电池还包括位于壳体内部的保护构件，保护构件将电极组件、第一绝缘带与壳体隔开。
本发明的有益效果如下：在本申请中，通过将第一绝缘带与第一电极单元的表面紧密贴合，可以减少第一电极单元的表面附着的金属异物；再者，当第一电极单元膨胀时，第一绝缘带能够将第一侧壁和第一电极单元隔开，从而避免金属异物刺穿隔膜，防止负极极片与第一侧壁电连接，降低短路风险，提高绝缘性能和安全性能。第一绝缘带能够同时覆盖第一终止线的部分区域和第一扁平面的部分区域，因此，第一绝缘带既能将第一电极单元的卷绕的尾端固定，以防止第一电极单元展开，还能够保护第一电极单元，防止第一电极单元被金属异物刺破，降低短路风险。
附图说明
图1为根据本发明的二次电池的一示意图。
图2为根据本发明的二次电池的另一示意图。
图3为根据本发明的电极组件和绝缘带的第一实施例的示意图。
图4为图3的另一示意图，其中绝缘带省略。
图5为图3沿线A-A作出的剖视图。
图6为根据本发明的第一电极单元和第一绝缘带的装配图。
图7为图6的剖视图。
图8根据本发明的电极组件和绝缘带的第二实施例的示意图。
图9根据本发明的电极组件和绝缘带的第三实施例的示意图。
图10根据本发明的电极组件和绝缘带的第四实施例的示意图。
图11根据本发明的电极组件和绝缘带的第五实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1电极组件 22容纳腔
11第一电极单元 23第二侧壁
111第一扁平面 24第三侧壁
112第二扁平面 3顶盖组件
113第一窄面 31顶盖板
114第二窄面 32电极端子
115端面 33转接片
12第二电极单元 4第一绝缘带
121第三扁平面 41起始端
122第四扁平面 42收尾端
123第三窄面 4a基体
124第四窄面 4b粘接层
13第三电极单元 5第二绝缘带
14第四电极单元 51起始端
15正极极片 52收尾端
151正极集流体 6保护构件
152正极活性物质层 L1第一终止线
16负极极片 L2第二终止线
161负极集流体 W卷绕方向
162负极活性物质层 X宽度方向
17隔膜 Y厚度方向
2壳体 Z长度方向
21第一侧壁
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”是指两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”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和图2，在第一实施例中，本申请的二次电池包括电极组件1、壳体2、顶盖组件3和第一绝缘带4。
电极组件1包括一个或多个电极单元；在本实施例中，电极单元为优选为多个并沿厚度方向Y依次排列。
各电极单元包括正极极片15、负极极片16和隔膜17，隔膜17将正极极片15和负极极片16隔开。电极单元可通过螺旋地卷绕正极极片15、负极极片16和隔膜17而形成，且电极单元经过压力按压形成扁平状结构。
正极极片15包括正极集流体151和涂覆于正极集流体151两个表面的正极活性物质层152，正极集流体151可为铝箔，正极活性物质层152包括锰酸锂或磷酸铁锂。正极集流体151具有未被正极活性物质层152覆盖的正极空白区域。负极极片16包括负极集流体161和涂覆于负极集流体161两个表面的负极活性物质层162，负极集流体161可为铜箔，负极活性物质层162包括石墨或硅。负极集流体161具有未被负极活性物质层162覆盖的负极空白区域。
电极组件1包括第一电极单元11，第一电极单元11位于电极组件1沿厚度方向Y一端。
在二次电池的工作过程中，正极活性物质层152内的锂离子需要穿过隔膜17并嵌入到负极活性物质层162中；在卷绕时，如果以正极极片15收尾(即第一电极单元11的最外圈的负极极片16位于最外圈的正极极片15的内侧)，那么最外圈的正极极片15的锂离子无法嵌入到负极极片16中，从而引发析锂问题。因此，优选地，本申请的第一电极单元11的最外圈的负极极片16位于最外圈的正极极片15的外侧。
当然，为了保证绝缘性，第一电极单元11的最外圈的隔膜17位于最外圈的负极极片16的外侧。参照图4，隔膜17卷绕的尾端露出，近似地，隔膜17的尾端在第一电极单元11的表面上形成一条直线；换句话说，第一电极单元11在卷绕的尾端形成第一终止线L1。
第一绝缘带4可通过粘接等方式固定在第一电极单元11的表面。优选地，第一绝缘带4至少覆盖第一终止线L1的一部分。此时，第一绝缘带4可以将第一电极单元11卷绕的尾端固定，以防止第一电极单元11展开。
壳体2内部形成有容纳腔22，以收容电极组件1和电解液。容纳腔22在一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到容纳腔22内。由于第一绝缘带4可以防止第一电极单元11展开，因此，在电极组件1可以更容易地放置到容纳腔22。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成。
壳体2可为棱柱形，具体地，壳体2包括第一侧壁21、第二侧壁23、第三侧壁24和底壁。第一侧壁21和第二侧壁23分别设置于电极组件1沿厚度方向Y的两侧，第三侧壁24为两个且分别设置于电极组件1沿宽度方向X的两侧。第一侧壁21、第二侧壁23以及两个第三侧壁24连接在一起并形成近似矩形的框体。底壁设置于第一侧壁21、第二侧壁23及第三侧壁24的下侧且连接于第一侧壁21、第二侧壁23及第三侧壁24。第一侧壁21、第二侧壁23、第三侧壁24和底壁围成壳体2的容纳腔22。与第三侧壁24相比，第一侧壁21和第二侧壁23具有较大的面积。
参照图1，顶盖组件3包括顶盖板31、电极端子32和转接片33。顶盖板31连接于壳体2并覆盖壳体2的开口，以将壳体2的开口密封。电极端子32设置于顶盖板31，转接片33可通过焊接等方式分别与电极端子32、电极组件1电连接。在长度方向Z上，顶盖板31和壳体2的底壁分别位于电极组件1的两侧。
电极端子32可为两个，其中，正极性的电极端子32经由一个转接片33与正极极片15电连接，负极性的电极端子32经由另一个转接片33与负极极片16电连接。顶盖板31可为金属板，且顶盖板31与正极性的电极端子32电连接，与负极性的电极端子32绝缘。壳体2可通过焊接等方式与顶盖板31密封连接。
在已知技术中，电解液容易腐蚀壳体2，影响二次电池的性能和寿命；而在本申请中，壳体2经由顶盖板31和正极性的电极端子32与正极极片15电连接，从而使壳体2能够保持在高电位，避免电化学腐蚀，改善二次电池的性能和寿命。
第一电极单元11的表面包括第一扁平面111、第二扁平面112、第一窄面113和第二窄面114，第一扁平面111位于第一电极单元11沿厚度方向Y靠近第一侧壁21的一端，第二扁平面112位于第一电极单元11沿厚度方向Y远离第一侧壁21的一端，第一窄面113、第二窄面114分别位于第一电极单元11沿宽度方向X两端。第一窄面113的两端分别连接于第一扁平面111和第二扁平面112，第二窄面114的两端分别连接于第一扁平面111和第二扁平面112。
第一扁平面111大体为垂直于厚度方向Y的平面，第二扁平面112大体为垂直于厚度方向Y的平面，第一窄面113的至少部分为圆弧面，第二窄面114的至少部分为圆弧面。与第一扁平面111和第二扁平面112相比，第一窄面113和第二窄面114具有较小的面积。另外，由于第一电极单元11最外圈为隔膜17，所以第一扁平面111、第二扁平面112、第一窄面113和第二窄面114均为隔膜17外露的表面。
沿第一电极单元11的卷绕方向W，第一扁平面111、第二窄面114、第二扁平面112和第一窄面113依次设置。在此补充的是，厚度方向Y和宽度方向X彼此垂直，且厚度方向Y和宽度方向X均垂直于第一电极单元11的卷绕轴。卷绕方向W为环绕第一电极单元11的卷绕轴的方向。
如果第一电极单元11的第一扁平面111露出，那么在装配二次电池的过程中，产生的金属异物容易溅射并附着到第一扁平面111。在工作过程中，第一电极单元11会出现膨胀，且第一电极单元11在厚度方向Y上的膨胀最为严重。膨胀时，第一扁平面111会挤压第一侧壁21，在压力的作用下，附着在第一扁平面111的金属异物容易刺破隔膜17，并将负极极片16的负极活性物质层162和第一侧壁21导通，尤其当二次电池处于满充电状态时，第一电极单元11内部会迅速产热，从而引发安全风险。
因此，优选地，第一绝缘带4至少部分与第一扁平面111紧密贴合。第一绝缘带4能够将第一扁平面111和第一侧壁21隔开，并且可增加第一绝缘带4与第一电极单元11的表面的连接强度。
下面简要说明本申请的二次电池的成型过程：
(i)将正极极片15、负极极片16和隔膜17卷绕为一体以制备出多个电极单元；卷绕成型后在一个电极单元(即第一电极单元11)的表面粘贴第一绝缘带4。粘贴第一绝缘带4时，至少使第一绝缘带4覆盖第一终止线L1的部分区域和第一扁平面111的部分区域。
(ii)将多个电极单元层叠在一起，多个电极单元组成电极组件1；层叠时，将粘贴有第一绝缘带4的第一电极单元11设置到电极组件1的一端。
(iii)将多个电极单元的正极空白区域和负极空白区域分别焊接到两个转接片33，然后再将两个转接片33分别焊接到顶盖组件1的两个电极端子32。
(iv)将电极组件1以及粘接在电极组件1上的第一绝缘带4放入壳体2内，然后将壳体2与顶盖组件3的顶盖板31焊接，实现壳体2的密封。
在已知技术中，当焊接电极端子和转接片时，焊接产生的金属异物很容易附着到电极组件的外表面。而电极组件在工作过程中膨胀并在循环后期挤压壳体，此时，金属异物容易刺破电极组件的隔膜，并将电极组件的负极极片与壳体连通，从而造成短路，引发安全风险。
而在本申请中，在将转接片33与电极端子32焊接之前，先在电极组件1的第一电极单元11的表面上粘贴第一绝缘带4；在焊接转接片33与电极端子32时，第一绝缘带4可以保护第一电极单元11，从而减少直接附着到第一电极单元11的表面的金属异物。
当电极组件1膨胀时，第一绝缘带4能够将第一侧壁21和第一电极单元11的第一扁平面111隔开，从而避免第一绝缘带4与壳体2之间存留的金属异物刺穿隔膜17，防止负极极片16的负极活性物质层162与第一侧壁21电连接，降低短路风险，提高绝缘性能。
如果第一绝缘带4与第一扁平面111之间留有空隙，那么金属异物可能会残留在第一绝缘带4和第一扁平面111之间；当电极组件1膨胀时，金属异物仍然容易刺破隔膜17，甚至刺伤负极极片16，影响二次电池的性能。而在本申请中，第一绝缘带4与第一扁平面111紧密贴合，所以金属异物几乎不会进入第一绝缘带4和第一扁平面111之间，从而避免金属异物刺破隔膜17和负极极片16。
在本申请中，第一绝缘带4能够同时覆盖第一终止线L1的部分区域和第一扁平面111的部分区域，因此，第一绝缘带4既可以将第一电极单元11卷绕的尾端固定，以防止第一电极单元11展开，还能够保护第一电极单元11，防止第一电极单元11被金属异物刺破，降低短路风险。
当第一电极单元11膨胀时，第一电极单元11会受到第一侧壁21的束缚应力。如果第一终止线L1位于第一扁平面111，那么会导致第一扁平面111的平整性较差，此时，应力会向第一终止线L1的附近集中；在第一终止线L1的附近，最外圈的负极极片16受到较大的应力，可能导致负极极片16断裂。另外，集中在第一终止线L1的应力还容易压坏第一绝缘带4，引发短路风险。因此，优选地，第一终止线L1位于第二扁平面112。此时，第一扁平面111的平整性较好，最外圈的负极极片16所受到的应力比较均匀，从而降低最外圈的负极极片16断裂的风险。
为了能够覆盖第一终止线L1，第一绝缘带4的起始端41也位于第二扁平面112。沿第一电极单元11的卷绕方向W，第一绝缘带4从起始端41延伸并依次绕过第一终止线L1和第一窄面113。沿宽度方向X，第一绝缘带4的起始端41位于第一终止线L1的靠近第二窄面114的一侧。
当第一电极单元11卷绕成型后，首先将第一绝缘带4的起始端41粘接到第二扁平面112，然后沿着卷绕方向W卷绕第一绝缘带4，以使第一绝缘带4贴合于第二扁平面112、第一窄面113和第一扁平面111。第一绝缘带4和第一电极单元11沿相同的卷绕方向W卷绕，可以有效地避免第一电极单元11在卷绕第一绝缘带4的过程中展开。
由于第二窄面114大体为弧形，第二窄面114与第一侧壁21之间以及第二窄面114与第三侧壁24之间均留有较大的间隙，所以当第一电极单元11膨胀时，第二窄面114不易受到第一侧壁21和第三侧壁24的作用力。也就是说，即使第二窄面114未被第一绝缘带4覆盖，第二窄面114也不容易被金属异物刺破。与第二窄面114被第一绝缘带4覆盖的实施例相比，本实施例可以节省第一绝缘带4，降低成本。
第一绝缘带4的收尾端42位于第一扁平面111且靠近第一扁平面111与第二窄面114的交界处设置，这样可以使第一扁平面111的被第一绝缘带4覆盖的面积最大化，从而降低短路风险，提高绝缘性能。优选地，第一绝缘带4的收尾端42与所述交界处齐平，当然，允许一定的误差。
参照图7，沿第一电极单元11的宽度方向X，第一绝缘带4的起始端41与第一终止线L1的距离d大于0.5cm。d的值越大，第一绝缘带4在第一终止线L1处的粘接强度也高，第一电极单元11也就越不容易展开。而如果d的值过小，例如小于0.5cm，那么当第一电极单元11膨胀时，第一绝缘带4的位于起始端41和第一终止线L1之间的部分容易与第一电极单元11分离，从而导致第一电极单元11展开，影响二次电池的性能。
第一绝缘带4的面积为S1，第一扁平面111、第二扁平面112、第一窄面113和第二窄面114的面积之和为S2。如果S1与S2的比值过小，那么第一电极单元11的未被第一绝缘带4覆盖的区域偏大，第一电极单元11被金属异物刺破的风险较高。当第一电极单元11膨胀时，第一绝缘带4能够起到从外侧束缚第一电极单元11的作用，从而减小第一电极单元11的变形；但是，如果S1与S2的比值过大，那么第一电极单元11难以变形，导致正极极片15和负极极片16的间隙缩小，局部的电解液被挤出，引发析锂的问题。因此，优选地，S1与S2的比值为50％～90％。
为了保证正极极片15的锂离子能够尽可能地嵌入到负极极片16中，沿平行于第一电极单元11的卷绕轴的长度方向Z，负极极片16的负极活性物质层162的尺寸通常大于正极极片15的正极活性物质层152的尺寸。具体地，参照图5，在第一电极单元11沿长度方向Z的一端，负极活性物质层162的一个端部超出正极活性物质层152的一个端部；在第一电极单元11沿长度方向Z的另一端，负极活性物质层162的另一个端部超出正极活性物质层152的另一个端部。而为了保证绝缘性能，沿长度方向Z，隔膜17的尺寸通常大于负极活性物质层162的尺寸；在第一电极单元11沿长度方向Z的一端，隔膜17的一个端部超出负极活性物质层162的一个端部；在第一电极单元11沿长度方向Z的另一端，隔膜17的另一个端部超出负极活性物质层162的另一个端部。此时，隔膜17沿长度方向Z完全覆盖正极活性物质层152和负极活性物质层162。
优选地，沿长度方向Z，第一绝缘带4的边缘超出负极极片16的负极活性物质层162。也就是说，在第一电极单元11沿长度方向Z的一端，第一绝缘带4的一个边缘超出负极活性物质层162的一个端部；在第一电极单元11沿长度方向Z的另一端，第一绝缘带4的另一个边缘超出负极活性物质层162的另一个端部。此时，在长度方向Z上，第一绝缘带4能够完全覆盖负极活性物质层162，从而改善绝缘性能，最大程度上降低负极活性物质层162与第一侧壁21电连接的风险，提高安全性能。
沿平行于第一电极单元11的卷绕轴的长度方向Z，第一电极单元11具有相对设置的两个端面115。具体地，当第一电极单元11卷绕成型后，隔膜17沿长度方向Z的两个边缘卷绕为多圈，各边缘近似形成一个面；各边缘形成的面即为端面115。所述两个端面115上留有细小的缝隙，而电解液可经由所述缝隙进入第一电极单元11的内部，从而改善浸润性。
沿长度方向Z，第一绝缘带4的边缘不超出端面115；也就是说，沿长度方向Z，第一绝缘带4位于第一电极单元11的两个端面115之间。如果第一绝缘带4的边缘超出端面115，那么在装配或使用过程中，第一绝缘带4超出端面115的部分容易弯折到端面115上，从而遮挡端面115上的缝隙，影响浸润性，引发析锂风险。
第一绝缘带4包括基体4a和粘接层4b，基体4a通过粘接层4b粘贴于第一电极单元11的表面。
基体4a的材质可为柔性聚合物，例如PMMA或PET。粘接层4b的材质可为丙烯酸酯或乙酸乙酯。在本申请中，基体4a经由粘接层4b直接粘接到第一电极单元11的表面，第一绝缘带4与第一电极单元11之间无间隙，从而避免金属异物进入第一绝缘带4和第一电极单元11之间。
在本申请中，第一绝缘带4虽然能够减少附着于第一电极单元11的表面的金属异物，但是金属异物仍然会附着在第一绝缘带4的外表面，因此，第一绝缘带4需要具有足够的厚度，以避免自身被金属异物刺穿。另外，由于第一电极单元11在使用过程中会膨胀变形，第一绝缘带4必须保证能够随第一电极单元11的膨胀收缩而发生相应地弹性形变，从而保证二次电池的循环性能和安全性能。
在本实施例中，基体4a的厚度为10μm～50μm，弹性模量为1Gpa～6Gpa。
在二次电池装配过程中，由焊接产生金属异物的尺寸不均，当基体4a的厚度小于10μm时，尺寸较大的金属异物仍然可能会刺破第一绝缘带4，导致负极极片16与第一侧壁21电连接，引发短路风险；当基体4a的厚度大于50μm时，第一绝缘带4的体积较大，占用壳体2内部空间。因此，通过限制基体4a的厚度尺寸为10μm～50μm，可以有效地降低短路风险，同时还能够保证第一绝缘带4不会过多地占用壳体2空间。优选地，基体4a的厚度12μm～30μm。
当基体4a的弹性模量小于1Gpa时，基体4a在膨胀压力下极容易发生塑性变形，导致基体4a的厚度变小、强度变弱，此时金属异物可能刺破第一绝缘带4，造成负极极片16与第一侧壁21电连接，引发短路风险。当基体4a的弹性模量大于6Gpa时，基体4a在膨胀压力下几乎不会变形，也就是说，基体4a会束缚第一电极单元11的膨胀；在束缚力的作用下，第一电极单元11局部的电解液被挤出，造成电解液不足的现象，从而导致锂离子无法通过隔膜17，引发析锂。故通过限制基体4a的弹性模量大于1Gpa且小于6Gpa，可以有效地降低短路风险，同时还能够避免产生析锂，提高循环性能。优选地，基体4a的弹性模量为1.2Gpa～4.5Gpa。
粘接层4b的厚度为0.5μm～15μm。如果粘接层4b的厚度小于0.5μm，那么粘接层4b的粘接强度偏低，容易导致基体4a与第一电极单元11分离，造成基体4a的保护功能失效。如果粘接层4b的厚度大于15μm，会导致粘接层4b占用的空间过大，降低二次电池的能量密度。
当第一电极单元11膨胀时，隔膜17与粘接层4b之间会产生应力集中，为避免隔膜17与粘接层4b分离，粘接层4b的粘接强度优选大于0.05N/mm2。
为了进一步提高绝缘性能和避免第一绝缘带4在进入壳体2时损伤，二次电池还包括位于壳体2内部的保护构件6，保护构件6可环绕在电极组件1和第一绝缘带4的外侧，以将电极组件1与壳体2隔开以及将第一绝缘带4与壳体2隔开。保护构件6大体围成一个矩形的空腔，而电极组件1和第一绝缘带4收容在所述空腔内并被保护构件6包围。具体地，在步骤(iv)中，在将电极组件1以及粘接在电极组件1上的第一绝缘带4放入壳体2之前，首先将保护构件6环绕在电极组件1和第一绝缘带4的外侧，然后将保护构件6、电极组件1和第一绝缘带4一起放入壳体2内部，最后将壳体2与顶盖组件3的顶盖板31焊接，实现壳体2的密封。
电极组件1还包括第二电极单元12，第二电极单元12和第一电极单元11分别位于电极组件1沿厚度方向Y的两端。第二电极单元12与第一电极单元11的结构基本相同。
第二电极单元12包括正极极片15、负极极片16和隔膜17，隔膜17将正极极片15和负极极片16隔开。
第二电极单元12卷绕为扁平状结构并在卷绕的尾端形成第二终止线L2。优选地，第二电极单元12的最外圈的负极极片16位于最外圈的正极极片15的外侧，这样可以使最外圈的正极极片15的锂离子尽可能的嵌入到负极极片16，减少析锂问题。
二次电池还包括第二绝缘带5，第二绝缘带5至少覆盖第二终止线L2的一部分。第二绝缘带5可通过粘接等方式固定在第二电极单元12的表面。第二绝缘带5可以将第二电极单元12的卷绕尾端固定，以防止第二电极单元12展开。
参照图4，第二电极单元12的表面包括第三扁平面121、第四扁平面122、第三窄面123和第四窄面124。第三扁平面121位于第二电极单元12沿厚度方向Y靠近第二侧壁23的一端，第四扁平面122位于第二电极单元12沿厚度方向Y靠近第一电极单元11的一端。第三窄面123和第四窄面124分别位于第二电极单元12沿宽度方向X的两端。第三窄面123的两端分别连接于第三扁平面121和第四扁平面122，第四窄面124的两端分别连接于第三扁平面121和第四扁平面122。
第三扁平面121大体为垂直于厚度方向Y的平面，第四扁平面122大体为垂直于厚度方向Y的平面，第三窄面123的至少部分为圆弧面，第四窄面124的至少部分为圆弧面。与第三扁平面121和第四扁平面122相比，第三窄面123和第四窄面124具有较小的面积。
沿第二电极单元12的卷绕方向，第三扁平面121、第四窄面124、第四扁平面122和第三窄面123依次设置。在本实施例中，第二电极单元12的卷绕方向与第一电极单元11的卷绕方向相反。
第二绝缘带5至少部分与第三扁平面121紧密贴合。在本申请中，第二绝缘带5能够同时覆盖第二终止线L2的部分区域和第三扁平面121的部分区域，因此，第二绝缘带5既能将第二电极单元12的卷绕尾端固定，以防止第二电极单元12展开，还能够保护第二电极单元12，防止第二电极单元12被金属异物刺破，降低短路风险。
优选地，第二绝缘带5的第二终止线L2位于第四扁平面122，这样可以保证第三扁平面121的平整性，从而降低最外圈的负极极片16断裂的风险。
同样地，第二绝缘带5的起始端51也位于第四扁平面122。沿第二电极单元12的卷绕方向，第二绝缘带5从起始端51延伸并依次绕过第二终止线L2和第三窄面123。
进一步地，第二绝缘带5的收尾端52靠近第三扁平面121与第四窄面124的交界处设置。
下面对本申请的二次电池的其它实施例进行说明。为了简化描述，以下仅主要介绍其它实施例与第一实施例的不同之处，未描述的部分可以参照第一实施例进行理解。
其它实施例与第一实施例的不同之处仅在于电极组件1和第一绝缘带4。
参照图8，在第二实施例中，电极组件1仅包括一个电极单元，即第一电极单元11。
此时，第一电极单元11的第一扁平面111靠近第一侧壁21设置，第二扁平面112靠近第二侧壁23设置。此时，第一绝缘带4的起始端41优选靠近第二扁平面112和第四窄面124的交界处设置，第一绝缘带4的收尾端42优选靠近第一扁平面111和第四窄面124的交界处设置。此时，第一绝缘带4能够最大程度地覆盖第一扁平面111和第二扁平面112，避免第一扁平面111和第二扁平面112被金属异物刺破，降低短路风险。
参照图9，在第三实施例中，沿第一电极单元11的卷绕方向，第一绝缘带4延伸并绕过第二窄面114，并且收尾端42位于第二扁平面112。第一绝缘带4将近缠绕第一电极单元11一圈，与第一实施例相比，可以增大第一电极单元11被第一绝缘带4覆盖的区域，提高绝缘性能。
参照图10，在第四实施例中，沿厚度方向Y，第一绝缘带4的粘贴于第二扁平面112的部分不与第二绝缘带5的粘贴于第四扁平面122的部分重叠。与第一实施例相比，第四实施例可以减小第一绝缘带4和第二绝缘带5在厚度方向Y张占用的空间，提高能量密度。
参照图11，在第五实施例中，电极组件1还包括第三电极单元13和第四电极单元14，第一电极单元11、第三电极单元13、第四电极单元14及第二电极单元12依次层叠在一起。
由于第三电极单元13和第四电极单元14位于第一电极单元11和第二电极单元12之间，所以焊接时产生的金属异物不易附着到第三电极单元13的扁平面和第四电极单元14的扁平面。也就是说，只需在第三电极单元13的终止线处以及第四电极单元14的终止线处粘贴绝缘带即可。
Claims (11)
1.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件(1)、壳体(2)、顶盖组件(3)和第一绝缘带(4)；
电极组件(1)包括第一电极单元(11)，第一电极单元(11)位于电极组件(1)沿厚度方向(Y)一端，第一电极单元(11)包括正极极片(15)、负极极片(16)和隔膜(17)，隔膜(17)将正极极片(15)和负极极片(16)隔开；
第一电极单元(11)卷绕为扁平状结构并在卷绕的尾端形成第一终止线(L1)，第一电极单元(11)的最外圈的负极极片(16)位于最外圈的正极极片(15)的外侧；第一绝缘带(4)至少覆盖第一终止线(L1)的一部分；
壳体(2)具有第一侧壁(21)和容纳腔(22)，电极组件(1)收容于容纳腔(22)，第一侧壁(21)位于电极组件(1)沿厚度方向(Y)的一侧，壳体(2)与第一电极单元(11)的正极极片(15)电连接，顶盖组件(3)密封连接于壳体(2)；
第一电极单元(11)的表面包括第一扁平面(111)，第一扁平面(111)位于第一电极单元(11)沿厚度方向(Y)靠近第一侧壁(21)的一端，第一绝缘带(4)至少部分与第一扁平面(111)紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
第一电极单元(11)的表面还包括第二扁平面(112)、第一窄面(113)和第二窄面(114)，第二扁平面(112)位于第一电极单元(11)沿厚度方向(Y)远离第一侧壁(21)的一端，第一窄面(113)、第二窄面(114)分别位于第一电极单元(11)沿宽度方向(X)两端；沿第一电极单元(11)的卷绕方向，第一扁平面(111)、第二窄面(114)、第二扁平面(112)和第一窄面(113)依次设置；
第一终止线(L1)和第一绝缘带(4)的起始端(41)均位于第二扁平面(112)；
沿第一电极单元(11)的卷绕方向，第一绝缘带(4)从起始端(41)延伸并依次绕过第一终止线(L1)和第一窄面(113)。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，
第一绝缘带(4)的收尾端(42)位于第一扁平面(111)且靠近第一扁平面(111)与第二窄面(114)的交界处设置；或者
沿第一电极单元(11)的卷绕方向，第一绝缘带(4)延伸并绕过第二窄面(114)，并且收尾端(42)位于第二扁平面(112)。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，沿第一电极单元(11)的宽度方向(X)，第一绝缘带(4)的起始端(41)与第一终止线(L1)的距离大于0.5cm。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，第一绝缘带(4)的面积为S1，第一扁平面(111)、第二扁平面(112)、第一窄面(113)和第二窄面(114)的面积之和为S2，S1与S2的比值为50％～90％。
6.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，
电极组件(1)还包括第二电极单元(12)，第二电极单元(12)位于电极组件(1)沿厚度方向(Y)的另一端，第二电极单元(12)包括正极极片(15)、负极极片(16)和隔膜(17)，隔膜(17)将正极极片(15)和负极极片(16)隔开；
第二电极单元(12)卷绕为扁平状结构并在卷绕的尾端形成第二终止线(L2)，且第二电极单元(12)的最外圈的负极极片(16)位于最外圈的正极极片(15)的外侧；
二次电池还包括第二绝缘带(5)，第二绝缘带(5)至少覆盖第二终止线(L2)的一部分；
壳体(2)还具有第二侧壁(23)，第二侧壁(23)位于电极组件(1)沿厚度方向(Y)的另一侧；
第二电极单元(12)的表面包括第三扁平面(121)，第三扁平面(121)位于第二电极单元(12)沿厚度方向(Y)靠近第二侧壁(23)的一端，第二绝缘带(5)至少部分与第三扁平面(121)紧密贴合。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，第二电极单元(12)的表面还包括第四扁平面(122)，第四扁平面(122)位于第二电极单元(12)沿厚度方向(Y)靠近第一电极单元(11)的一端，第二绝缘带(5)的起始端(51)和第二终止线(L2)均位于第四扁平面(122)。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
负极极片(16)包括负极集流体(161)和涂覆于负极集流体(161)两个表面的负极活性物质层(162)；
沿平行于第一电极单元(11)的卷绕轴的长度方向(Z)，第一电极单元(11)具有相对设置的两个端面(115)；
沿长度方向(Z)，第一绝缘带(4)的边缘超出负极活性物质层(162)并且不超出端面(115)。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，第一绝缘带(4)包括基体(4a)和粘接层(4b)，基体(4a)通过粘接层(4b)粘贴于第一电极单元(11)的表面。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，
基体(4a)的厚度为10μm～50μm，弹性模量为1Gpa～6Gpa；
粘接层(4b)的厚度为0.5μm～15μm，粘接层(4b)的粘接强度大于0.05N/mm2。
11.根据权利要求1-10任一项所述的二次电池，其特征在于，二次电池还包括位于壳体(2)内部的保护构件(6)，保护构件(6)将电极组件(1)、第一绝缘带(4)与壳体(2)隔开。
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