CN112821014A - 电芯、电芯组件及电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了电芯、电芯组件及电池，涉及锂电池技术领域。一种电芯，包括第一极性极片、第二极性极片和隔膜，第一极性极片的极耳包括基膜和第一导电层、第二导电层，第一导电层设置于第一极性极片的第一导电侧，第二导电层设置于第一极性极片的第二导电侧，第一极性极片具有第一极耳和第二极耳，每个第一极耳叠层设置形成第一极耳结构，每个第二极耳叠层设置形成第二极耳结构。每个第一极耳露出至少部分第一导电层，每层第二极耳露出至少部分第二导电层。通过设置两个极耳结构，分别露出每层极耳的基膜两侧的导电层，使得极耳两侧的导电层上的电流能够通过转接件引出，该结构无需对每一层极耳进行单独转接，减少箔材的使用从而增加能量密度。
Description
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及电芯、电芯组件及电池。
背景技术
锂电池生产过程中，采用复合集流体代替金属箔材集流体以提高电池的电性能。复合集流体中间采用的是高分子薄膜，其形成的绝缘层使得两侧金属镀层无法导通。目前常采用的方法是使用两层金属极耳夹住一层复合集流体的极耳部分进行焊接，再将多层金属极耳分别与锂电池的正极极耳或负极极耳焊接在一起。该方法一方面增加加工设备成本，增加工艺流程，且优率低。另一方面复合集流体两侧焊接铜箔或者铝箔，焊接过程中超声波的摩擦震动导致极耳焊接位置的金属层被破坏产生裂纹。
发明内容
本申请的目的在于提供电芯、电芯组件及电池，以改善对复合集流体的极耳进行转接焊对极耳造成损坏的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种电芯，包括第一极性极片、第二极性极片和设置于第一极性极片、第二极性极片之间的隔膜，第一极性极片具有第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳均包括基膜和分别设置于基膜两侧的第一导电层、第二导电层，第一导电层设置于第一极性极片的第一导电侧，第二导电层设置于第一极性极片的第二导电侧，每个第一极耳叠层设置形成第一极耳结构，每个第二极耳叠层设置形成第二极耳结构。每个第一极耳露出至少部分第一导电层，仅从第一极性极片的第一导电侧引出电流，每层第二极耳露出至少部分第二导电层，仅从第一极性极片的第二导电侧引出电流。
本申请通过设置两个极耳结构，分别露出每层极耳的基膜两侧的导电层，使得极耳两侧的导电层上的电流能够通过转接件引出，该结构无需对每一层极耳进行单独转接，减少箔材的使用从而增加能量密度。该结构的电芯不需要转接焊即可实现电流的引出，避免极耳在焊接过程中超声波对极耳的导电层破坏而产生裂纹，提高电芯的质量，提高电池的使用寿命。
在一种可能的实现方式中，第一极耳结构中的每层极耳露出的第一导电层的表面具有第一导电部，第一极耳结构中的每层极耳的第一导电部均处于同一平面内，第二极耳结构中的每层极耳露出的第二导电层的表面具有第二导电部，第二极耳结构中的每层极耳的第二导电部均处于同一平面内。
转接件的表面一般为平面，该极耳结构易于每层极耳的导电部与转接件连接，不需要对转接件再进行加工。
在一种可能的实现方式中，第一导电部设置于第一导电层的端部，第二导电部设置于第二导电层的端部。
导电部设置于导电层的端部易于极耳的弯折使得每层极耳的导电部与转接件连接。
在一种可能的实现方式中，第一极耳结构和/或第二极耳结构中的极耳错位叠层设置形成阶梯型结构。
极耳由根部向外延伸的尺寸定义为极耳的长度，极耳的表面在垂直于长度方向上的尺寸定义为宽度。极耳的长度沿极耳的厚度方向递增，在极耳结构的长度方向的端部形成阶梯型结构。该结构易于每层极耳的导电部与转接件连接。长度较长的极耳的露出导电层的一端向长度最短的极耳弯曲，使得所有极耳的导电部在一个平面上。
在一种可能的实现方式中，极耳由根部向外延伸的尺寸定义为极耳的长度，第一极耳结构和第二极耳结构中，极耳在长度方向上的端部形成阶梯型结构。
阶梯型结构可能设置在极耳的宽度方向上，而一般的极耳长度较长、宽度较窄，则该结构不利于电流的引出。阶梯型结构设置在长度方向上的端部有助于每层极耳露出的导电部与转接件接触，有助于电流的引出。
第二方面，提供了一种电芯组件，包括转接件和上述电芯，各个第一极耳露出的第一导电层和/或各个第二极耳露出的第二导电层与转接件连接以实现电流的引出。
该电芯组件通过转接件将极耳两侧的导电层上的电流引出，无需对每一层极耳进行单独转接，减少箔材的使用从而增加能量密度。该电芯组件不需要转接焊，避免极耳在焊接过程中超声波对极耳的导电层破坏而产生裂纹，提高电芯的质量，提高电池的使用寿命。
在一种可能的实现方式中，转接件包括第一转接片和第二转接片，第一转接片与第一极耳结构中的极耳露出的第一导电层连接以实现电流的引出，第二转接片与第二极耳结构中的极耳露出的第二导电层与转接件连接以实现电流的引出。
采用两个转接片分别将第一极耳结构和第二极耳结构中的电流引出，有助于提高电芯组件的能量密度。第一转接片和第二转接片与设置于电芯组件的端盖上的极柱连接。
在一种可能的实现方式中，第一转接片和第二转接片与第一极耳结构和第二极耳结构连接的表面为平面。该结构适用于大多数的极耳，不需要进行其他的加工工艺。
在一种可能的实现方式中，第一转接片和第二转接片分别设置于第一极耳结构和第二极耳结构的同一侧。
本申请实施例中的极耳以卷绕的方式设置。第一极耳结构和第二极耳结构向电芯的中心靠近，第一极耳结构的第一导电部和第二极耳结构的第二导电部的朝向相同，第一转接片和第二转接片分别设置在第一极耳结构和第二极耳结构的同一侧。该结构能够尽量避免第一极耳结构与第二极耳结构相互影响。
第三方面，提供了一种电池，包括外壳和上述电芯组件，电芯组件设置于外壳的内部。该电池具有较高的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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。
图1为本申请实施例提供的电芯组件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的极片的结构示意图；
图3为图1中I的放大示意图；
图4为本申请实施例提供的第一极耳结构与转接件的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的电芯的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电芯的另一种结构示意图。
图标：100-电芯；101-第一极性的极耳结构；103-第二极性的极耳结构；105-基膜；106-第一导电层；107-第二导电层；108-第一导电部；109-第二导电部；110-第一极耳结构；111-第一极耳；120-第二极耳结构；121-第二极耳；200-电芯组件；210-转接件；211-第一转接片；212-第二转接片。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。
请参照图1，图1为本实施例提供的电芯组件200的结构示意图。本实施例提供一种电芯100，包括第一极性极片、第二极性极片和设置于第一极性极片、第二极性极片之间的隔膜。本申请实施例中的极片可以卷绕设置也可以堆叠设置。第一极性极片和第二极性极片中的至少一个极片为含有复合集流体的极片，即第一极性极片为含有复合集流体的极片，第二极性极片为含有金属集流体的极片或含有复合集流体的极片。本实施例中的第一极性极片和第二极性极片分别为正极极片和负极极片。
现有的含有复合集流体的极片通常采用转接焊的方式将极耳上的电流引出。转接焊是采用两个金属箔片夹在复合集流体的极耳的两侧，对其接触部分进行焊接，再将多个金属箔片与锂电池构件的正极极柱焊接在一起。在焊接的过程中，超声波的摩擦振动会导致极耳焊接位置的导电层或金属层被破坏而产生裂纹。同时，焊接工艺增加加工成本和加工流程，且优率低。本申请通过对极耳结构的改进，通过极耳与转接件210的连接实现电流的引出。不需要进行转接焊，避免了焊接工艺对极耳的损害，同时降低加工成本，提高优率。
请参照图2，图2为本实施例提供的极片的结构示意图。第一极性极片为含有复合集流体的极片，极片包括复合集流体和设置于复合集流体两侧的活性物质。复合集流体包括基膜105和分别设置于基膜105两侧的第一导电层106和第二导电层107，第一极性极片具有第一导电侧和第二导电侧，第一导电侧和第二导电侧分别位于基膜105的两侧。第一极性极片中的极片叠层设置，每个极片的极耳的第一导电层106均位于第一极性极片的第一导电侧，每个极片的极耳的第二导电层107均位于第一极性极片的第二导电侧。极耳的结构与复合集流体相同，即第一极性极片的极耳包括基膜105和分别设置于基膜105两侧的第一导电层106和第二导电层107。本实施例中，第一导电层106和第二导电层107的结构和材料相同，在本申请其他实施例中，第一导电层106和第二导电层107的结构可以不同，材料也可以不同，保证第一导电层106和第二导电层107的导电极性相同即可。
第一极性极片中的极耳叠层设置，由于极耳中的基膜105为绝缘的高分子材料，如聚乙烯或聚丙烯，第一导电层106和第二导电层107无法导通。为了将第一导电层106和第二导电层107上的电流引出，第一极性极片具有第一极耳111和第二极耳121，每个第一极性极片的第一极耳111叠层设置形成第一极耳结构110，每个第一极性极片的第二极耳121叠层设置形成第二极耳结构120。
第一极耳结构110中的每层第一极耳111露出至少部分第一导电层106，通过转接件210与露出的第一导电层106连接，以从第一极性极片的第一导电侧引出电流。至少部分第一导电层106可以理解为，第一极耳111露出部分第一导电层106或完全露出第一导电层106。第二极耳结构120中的每层极耳露出至少部分第二导电层107。通过转接件210与露出的第二导电层107连接，以从第一极性极片的第二导电侧引出电流。
需要说明的是，本实施例中转接片与第一极耳结构110和/或第二极耳结构120通过接触、贴合的连接方式实现电流的引出，在本申请的其他实施例中，可以采用其他的连接方式实现电流的引出，本申请对其不做限定。本实施例中第一极耳结构110中最外侧的第一极耳111露出第二导电层107，其他层的第一极耳111未露出第二导电层107，同样的，第二极耳结构120中最外侧的第二极耳121露出第一导电层106，其它层的第二极耳121未露出第一导电层106。
本实施例中，第一极耳结构110和第二极耳结构120的个数为一个，在本申请的其他实施例中，第一极耳结构110和第二极耳结构120的个数可以根据需要增加，如四个，本申请对其数量不做限定。
极耳叠层设置后形成的极耳结构具有一定的厚度，该结构使得每层极耳露出的导电面分层设置。若极耳结构较厚，不利于每层极耳与转接件210的充分连接。作为一种实现方式，转接件210与极耳的连接处的结构与极耳的结构相匹配。
本申请实施例中，通过对极耳进行挤压或其他作用，使得极耳露出的导电层部分弯折进而使每层极耳的导电部分在同一个平面内。请参照图4，具体的，第一极耳结构110中的每层极耳露出的第一导电层106的表面具有第一导电部108，第一极耳结构110中的每层极耳的第一导电部108均处于同一平面内，第二极耳结构120中的每层极耳露出的第二导电层107的表面具有第二导电部109，第二极耳结构120中的每层极耳的第二导电部109均处于同一平面内。该结构易于每层极耳的导电部与转接件210连接，转接件210的连接处为平面。
在本申请的部分实施例中，第一极耳结构110和/或第二极耳结构120中的极耳错位叠层设置形成阶梯型结构。第一导电部108设置于第一导电层106的端部，第二导电部109设置于第二导电层107的端部。本实施例中，极耳由根部向外延伸的尺寸定义为极耳的长度，极耳的表面在垂直于长度方向上的尺寸定义为宽度。在第一极耳结构110和/或第二极耳结构120中的极耳的长度沿极耳的厚度方向递增，在极耳结构的长度方向的端部形成阶梯型结构。在本申请的其他实施例中，可以在极耳的宽度方向的端部形成阶梯型结构。进一步地，阶梯型极耳结构中，相邻的两个极耳的长度差为0.3-5mm。长度较长的极耳的露出导电层的一端向长度最短的极耳弯曲，使得所有极耳的导电部在一个平面上。
需要说明的是，本申请中的极耳的根部延伸出的长度可以相同，在叠层设置时通过折极耳的方式得到阶梯型的极耳结构，或者可以在切极耳的工艺中，将不同层的极耳切割成不同的长度，极耳叠层得到阶梯型的极耳结构。
在本申请的其他实施例中，第一极耳结构110和/或第二极耳结构120中的极耳的宽度沿极耳的厚度方向递增时，极耳结构的宽度的一端或两端形成阶梯型结构。第一极耳结构110和/或第二极耳结构120的具体结构可以根据需要进行设置，露出的导电层的面积增大，有利于提高电流的引出效率。同样的，宽度较宽的极耳的宽度方向的端部向宽度最短的极耳弯曲，使得所有极耳的导电部在一个平面上。
在本申请的部分实施例中，第一极耳结构110和/或第二极耳结构120具有孔，使得每层极耳的对应位置设有孔，且孔的孔径沿极耳结构的厚度方向递增，使得每层极耳均能够露出部分导电层，以与转接件210连接。通过弯折每层极耳露出的导电部使其处于一个平面内。
请参照图5，在本申请的部分实施例中，第二极性极片为含有金属箔材集流体的极片，第二极性设有一个极耳结构用于引出电流即可，该电芯100包括两个第一极性的极耳结构101和一个第二极性的极耳结构103。请参照图6，在本申请的部分实施例中，第二极性极片为含有复合集流体的极片，其设有两个极耳结构，其中一个用于引出极耳基膜105一侧的导电层，一个用于引出极耳基膜105另一侧的导电层，该电芯100包括两个第一极性的极耳结构101和两个第二极性的极耳结构103。本申请实施例中的极耳结构的数量根据极耳的结构进行改变，本申请对其不做限定。
本申请提供的电芯100包括含有复合集流体的极片，由于复合集流体的基膜105两侧的导电层不导通，通过设置两个极耳结构，且两个极耳结构分别露出两侧的导电层，使得极耳上的电流能够通过转接件210引出，进而增加电池的能量密度。该结构的电芯100不需要转接焊即可实现电流的引出，避免极耳在焊接过程中超声波对极耳的导电层破坏而产生裂纹，提高电芯100的质量，提高电池的使用寿命。
请按照图1和图3，本申请还提供了一种电芯组件200，包括转接件210和电芯100，第一极耳结构110中的极耳露出的第一导电层106和/或第二极耳结构120中的极耳露出的第二导电层107与转接件210连接以实现电流的引出。
在本申请的部分实施例中，转接件210包括第一转接片211和第二转接片212，第一转接片211与第一极耳结构110中的极耳露出的第一导电层106连接以实现电流的引出，第二转接片212与第二极耳结构120中的极耳露出的第二导电层107与转接件210连接以实现电流的引出。第一转接片211和第二转接片212与极耳结构的接触面与第一导电部108和第二导电部109的结构相匹配。本申请实施例中，第一导电部108和第二导电部109均为平面，第一转接片211和第二转接片212为长方体，第一转接片211和第一极耳结构110连接的表面为平面，第二转接片212和第二极耳结构120连接的表面为平面。
电芯组件200还包括壳体(图未示)和端盖(图未示)壳体具有一个开口，电芯100设置于壳体中，端盖盖设于开口。第一转接片211和第二转接片212与端盖上的极柱连接。
请参照图，本申请实施例中的极耳以卷绕的方式设置。第一极耳结构110和第二极耳结构120向电芯100的中心靠近，第一极耳结构110的第一导电部108和第二极耳结构120的第二导电部109的朝向相同，第一转接片211和第二转接片212分别设置在第一极耳结构110和第二极耳结构120的同一侧。
在本申请的其他实施例中，极耳以堆叠的方式设置。第一极耳结构110和第二极耳结构120向电芯100的中心靠近。第一极耳结构110的第一导电部108和第二极耳结构120的第二导电部109的朝向相反，均朝向电芯100的中心。第一极耳结构110和第二极耳结构120与一个转接片连接，转接片位于电芯100的中心处。
本申请提供的电芯组件200将第一极耳结构110与第一转接片211接触并贴合，由于第一极耳结构110中的极耳错位叠层设置，在贴合过程中对第一极耳结构110施加作用力，使得每层极耳向第一转接片211靠近并弯折，使得每层极耳露出的导电层均与第一转接片211接触、贴合。同样的，第二极耳结构120与第二转接片212的接触贴合过程中，第二极耳结构120中的每层极耳向第二转接片212靠近并弯折，使得每层极耳露出的导电层均与第二转接片212接触、贴合。本申请实施例通过固定件或粘接剂使第一极耳结构110与第一转接片211、第二极耳结构120与第二转接片212固定，本申请对其不做限定。
该电芯组件200通过转接件将极耳两侧的导电层上的电流引出，进而增加电池的能量密度。该电芯组件200不需要转接焊，避免极耳在焊接过程中超声波对极耳的导电层破坏而产生裂纹，提高电芯100的质量，提高电池的使用寿命。
本申请还提供了一种电池(图未示)，包括外壳(图未示)和电芯组件200，电芯组件200设置于外壳的内部。该电池具有较高的能量密度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电芯，其特征在于，包括第一极性极片、第二极性极片和设置于所述第一极性极片、所述第二极性极片之间的隔膜，所述第一极性极片具有第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳均包括基膜和分别设置于所述基膜两侧的第一导电层、第二导电层，所述第一导电层设置于所述第一极性极片的第一导电侧，所述第二导电层设置于所述第一极性极片的第二导电侧，每个所述第一极耳叠层设置形成第一极耳结构，每个所述第二极耳叠层设置形成第二极耳结构；
每个所述第一极耳露出至少部分所述第一导电层，仅从所述第一极性极片的第一导电侧引出电流，每层所述第二极耳露出至少部分所述第二导电层，仅从所述第一极性极片的第二导电侧引出电流。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳结构中的每层所述极耳露出的导电层的表面具有第一导电部，所述第一极耳结构中的每层所述极耳的第一导电部均处于同一平面内，所述第二极耳结构中的每层所述极耳露出的导电层的表面具有第二导电部，所述第二极耳结构中的每层所述极耳的第二导电部均处于同一平面内。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一导电部设置于所述第一导电层的端部，所述第二导电部设置于所述第二导电层的端部。
4.根据权利要求1或3所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳结构和/或所述第二极耳结构中的极耳错位叠层设置形成阶梯型结构。
5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述极耳由根部向外延伸的尺寸定义为所述极耳的长度，所述第一极耳结构和所述第二极耳结构中，所述极耳在长度方向上的端部形成阶梯型结构。
6.一种电芯组件，其特征在于，包括转接件和如权利要求1至5任一项所述的电芯，各个所述第一极耳露出的第一导电层和/或各个所述第二极耳露出的第二导电层与所述转接件连接以实现电流的引出。
7.根据权利要求6所述的电芯组件，其特征在于，所述转接件包括第一转接片和第二转接片，所述第一转接片与所述第一极耳结构中的所述极耳露出的第一导电层连接以实现电流的引出，所述第二转接片与所述第二极耳结构中的所述极耳露出的第二导电层与所述转接件连接以实现电流的引出。
8.根据权利要求7所述的电芯组件，其特征在于，所述第一转接片和所述第二转接片与所述第一极耳结构和所述第二极耳结构连接的表面为平面。
9.根据权利要求7所述的电芯组件，其特征在于，所述第一转接片和所述第二转接片分别设置于所述第一极耳结构和所述第二极耳结构的同一侧。
10.一种电池，其特征在于，包括外壳和如权利要求6至9任一项所述的电芯组件，所述电芯组件设置于所述外壳的内部。
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