CN115832162A - 极片、电极组件、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极片、电极组件、电池及用电设备，一种极片包括集流体及活性物质层，集流体包括支撑层、导电层及绝缘层，导电层设于支撑层的表面并使支撑层在自身宽度方向形成第一露出区域，绝缘层设于第一露出区域；活性物质层设于导电层背离支撑层的表面，活性物质层的端侧、导电层的端侧分别抵接于绝缘层的端侧。一种电极组件包括第一极片、第二极片及绝缘件，绝缘件夹设于第一极片及第二极片之间；其中，第一极片和/或第二极片为上述的极片。一种电池包括上述的电极组件。一种用电设备上述的电池。上述的极片、电极组件、电池及用电设备，通过在支撑层的宽度方向设置第一露出区域，并在第一露出区域覆盖绝缘层，能提升极片抗内短路能力。

Description

极片、电极组件、电池及用电设备

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种极片、电极组件、电池及用电设备。

背景技术

随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的充放电性能、续航能力等日益引起人们的关注和重视。动力电池为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。

为满足结构要求，传统复合集流体沿宽度方向可分为涂敷区和焊接区，涂敷区用于承载活性物质层并收集活性材料进行电化学反应产生的电流，焊接区则将多层极片之间、极片与顶盖之间通过焊接的方式连接在一起，完成极片与电池极柱的连接。通常采用超声波焊接的方式将多层极片连接，因设备与集流体之间存在的速差，容易在焊接区与涂敷区的交界区域产生磨损、划痕导电层也容易损伤甚至开裂，造成极片方阻增加乃至失去导电能力，极片抗内短路性能及过流能力较差。

发明内容

基于此，有必要针对极片抗内短路性能及过流能力较差的问题，提供一种极片、电极组件、电池及用电设备。

一种极片包括集流体及活性物质层，集流体包括支撑层、导电层及绝缘层，导电层设于支撑层的表面并使支撑层在自身宽度方向形成第一露出区域，绝缘层设于第一露出区域；活性物质层设于导电层背离支撑层的表面，活性物质层的端侧、导电层的端侧分别抵接于绝缘层的端侧。上述的极片，通过在承载导电层的支撑层的宽度方向设置第一露出区域，并在第一露出区域覆盖绝缘层，能提升极片抗内短路能力；活性物质层的端侧、导电层的端侧分别抵接于绝缘层的端侧，能进一步提升安全性能。

在其中一些实施例中，导电层的厚度为D1，绝缘层的厚度为D2，活性物质层的厚度为D3，比值A＝D2/(D1+D3)，1.01≤A≤1.05。如此，通过控制导电层、活性物质层的厚度和与绝缘层的厚度的比值范围，能使绝缘层对导电层及活性物质层起到较好的保护作用，同时不会使极片自身厚度方向占用空间过大。

在其中一些实施例中，导电层的厚度D1取值范围为300nm≤D1≤2μm，活性物质层的厚度D3取值范围为10μm≤D3≤200μm。如此，导电层起到导电和集流的作用，通过控制导电层及活性物质层的厚度，能够控制极片整体的导电及集流性能。

在其中一些实施例中，绝缘层的宽度L2取值范围为0.5mm≤L2≤L1，L1为第一露出区域的宽度。如此，通过控制绝缘层的宽度取值范围，在保证绝缘层不易断裂以绝缘保护的基础上，有利于保证电池的体积能量密度。

在其中一些实施例中，第一露出区域的宽度L1的取值范围为1mm≤L1≤5mm。如此，能够在导电层上预留足够的露出空间以设置绝缘，同时不会使极片整体宽度过宽。

在其中一些实施例中，极片还包括金属沉积层，金属沉积层设于集流体的端侧。如此，通过在集流体的端侧设置金属沉积层，以通过金属沉积层实现与电池极柱的电连接，扩大集流体的过流面积，改善传统极耳翻折后与极柱电连接需占用空间的缺陷。

在其中一些实施例中，金属沉积层的厚度为D，0.5mm≤D≤3mm。如此，能够使金属沉积层与电池极柱电连接，同时避免金属沉积层厚度过厚，而使极片整体厚度增加。

在其中一些实施例中，导电层远离绝缘层的一端与活性物质层远离绝缘层的一端齐平。如此，活性物质层完全覆盖于导电层的表面，导电层上未预留极耳切割区，从而形成无极耳结构的极片。

在其中一些实施例中，导电层远离绝缘层的一端在自身宽度方向上超出活性物质层远离绝缘层的一端，以使导电层在自身宽度方向形成第二露出区域。如此，活性物质层未完全覆盖于导电层的表面，导电层上预留的第二露出区域为极耳切割区，从而形成超短无极耳结构的极片，结构设计简单合理。

在其中一些实施例中，第二露出区域的宽度L的取值范围为0.5mm≤L≤2mm。如此，通过控制第二露出区域的取值范围，在实现极耳设置需求的基础上，能够保证极片整体宽度不会过宽而占用空间。

一种电极组件包括第一极片、第二极片及绝缘件，绝缘件夹设于第一极片及第二极片之间；其中，第一极片和/或第二极片为上述的极片。上述的电极组件，通过在承载导电层的支撑层的宽度方向设置第一露出区域，并在第一露出区域覆盖绝缘层，极片抗内短路性能及过流能力较好。

在其中一些实施例中，第一极片和第二极片均为上述的极片，第一极片和第二极片中的绝缘层在绝缘件的宽度方向位于相对端。如此，在金属沉积层喷涂的过程中，金属沉积层颗粒落在绝缘层上不会对相对端的极片产生影响，避免因金属沉积层颗粒导致极片内短路问题。

一种电池包括上述的电极组件。上述的电池，电极组件的抗内短路性能及过流能力较好，电池使用安全性能高。

一种用电设备上述的电池。上述的用电设备，供电持续性好且安全性能高。

附图说明

图1为一实施例中车辆的示意图；

图2为一实施例中电池的示意图；

图3为一实施例中集流体的示意图；

图4为第一实施例中极片的示意图；

图5为第一实施例中电极组件的示意图；

图6为第二实施例中极片的示意图；

图7为第二实施例中电极组件的示意图。

附图标记：

10、车辆；11、控制器；12、马达；20、电池；21、箱体；21a、第一部分；21b、第二部分；22、电池单体；30、极片；31、第一极片；32、第二极片；40、绝缘件；100、集流体；110、支撑层；120、导电层；130、绝缘层；200、活性物质层；300、金属沉积层；

A1、第一露出区域；A2、第二露出区域；D1、导电层的厚度；D2、绝缘层的厚度；D3、活性物质层的厚度；D4、支撑层的厚度；D、金属沉积层的厚度；L1、第一露出区域的宽度；L2、绝缘层的宽度；L、第二露出区域的宽度；X、宽度方向；Y、厚度方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。

随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的充放电性能、续航能力等日益引起人们的关注和重视。动力电池为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。

为满足结构要求，传统复合集流体沿宽度方向可分为涂敷区和焊接区，涂敷区用于承载活性物质层并收集活性材料进行电化学反应产生的电流，焊接区则将多层极片之间、极片与顶盖之间通过焊接的方式连接在一起，完成极片与电池极柱的连接。通常采用超声波焊接的方式将多层极片连接，因设备与集流体之间存在的速差，容易在焊接区与涂敷区的交界区域产生磨损、划痕导电层也容易损伤甚至开裂，造成极片方阻增加乃至失去导电能力，极片抗内短路性能及过流能力较差。

基于上述考虑，经深入研究，设计了一种极片、电极组件、电池及用电设备。导电层设于支撑层的表面并使支撑层在自身宽度方向形成第一露出区域，绝缘层设于第一露出区域。活性物质层设于导电层背离支撑层的表面，活性物质层的端侧、导电层的端侧分别抵接于绝缘层的端侧。如此，通过在承载导电层的支撑层的宽度方向设置第一露出区域，并在第一露出区域覆盖绝缘层，能提升极片抗内短路能力；活性物质层的端侧、导电层的端侧分别抵接于绝缘层的端侧，能进一步提升安全性能。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电设备为车辆10为例进行说明。

请参考图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆10的结构示意图。车辆10可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆10的内部设置有电池20，电池20可以设置在车辆10的底部或头部或尾部。电池20可以用于车辆10的供电，例如，电池20可以作为车辆10的操作电源。车辆10还可以包括控制器11和马达12，控制器11用来控制电池20为马达12供电，例如，用于车辆10的启动、导航和行驶时的工作用电需求。在本申请另一些实施例中，电池20不仅可以作为车辆10的操作电源，还可以作为车辆10的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆10提供驱动力。

请参考图2，图2为本申请一些实施例提供的电池20的***图。电池20包括箱体21和电池单体22，电池单体22容纳于箱体21内。其中，箱体21用于为电池单体22提供容纳空间，箱体21可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体21可以包括第一部分21a和第二部分21b，第一部分21a和第二部分21b相互盖合，第一部分21a和第二部分21b共同限定出用于容纳电池单体22的容纳空间。第二部分21b可以为一端开口23a的空心结构，第一部分21a可以为板状结构，第一部分21a盖合于第二部分21b的开口23a侧，以使第一部分21a和第二部分21b共同限定出容纳空间；第一部分21a和第二部分21b也可以是均为一侧开口23a的空心结构，第一部分21a的开口23a侧盖合于第二部分21b的开口23a侧。当然，第一部分21a和第二部分21b形成的箱体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池20中，电池单体22可以是多个，多个电池单体22之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体22中既有串联又有并联。多个电池单体22之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体22构成的整体容纳于箱体21内；当然，电池20也可以是多个电池单体22先串联或并联或混联组成电池20模块形式，多个电池20模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体21内。

其中，每个电池单体22可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体22可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。本申请中，电池单体22可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体22可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。

请参考图3及图4，一实施例中的极片30包括集流体100及活性物质层200，集流体100包括支撑层110、导电层120及绝缘层130，导电层120设于支撑层110的表面并使支撑层110在自身宽度方向形成第一露出区域A1，绝缘层130设于第一露出区域A1。活性物质层200设于导电层120背离支撑层110的表面，活性物质层200的端侧、导电层120的端侧分别抵接于绝缘层130的端侧。

此处，宽度方向为图3所示X方向。

本申请中，集流体100为承载活性物质，且将电极活性物质产生的电流汇集并输出的构件或零件。

本申请中，支撑层110为承载导电层120及绝缘层130的构件，支撑层110本身具备绝缘性能。支撑层110的材料包括高分子材料及高分子基复合材料中的一种或多种，分子基复合材料包括高分子材料和添加剂，添加剂为无机非金属材料和金属材料中的至少一种。支撑层110的厚度D4取值范围为1μm≤D2≤20μm，优选地，2μm≤D4≤6μm。

本申请中，导电层120为可以通过机械辊轧、粘结、气相沉积法、化学镀、电镀中的至少一种方式形成于支撑层110的表面，以使导电层120与支撑层110之间紧密结合。导电层120的材质为金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种。金属导电材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种，碳基导电材料选自石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

本申请中，绝缘层130的材质为有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种。优选地，复合材料由有机聚合物绝缘材料和无机绝缘材料组成。

本申请中，活性物质层200包括活性物质、粘结剂、导电剂和溶剂，将上述原料混合、搅拌后即可得到活性浆料，再将活性浆料涂覆于导电层120的表面干燥后即形成活性材料层。其中，活性物质包括镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、镍锰酸锂和镍酸锰铁锂中的至少一种或碳材料(石墨、硬碳、软碳、碳纳米管、石墨烯),其中石墨又有人造石墨、天然石墨中间相碳微球；钛酸锂、硅负极、硅碳负极、锂金属负极材料、锡基负极材料、锡氧化物负极材料中的至少一种。活性物质分为正极活性物质和负极活性物质，即第二极片32的活性物质浆料中使用正极活性物质，第一极片31的活性物质浆料中使用负极活性物质。

在本实施例中，在支撑层110的厚度方向的两侧均设有导电层120，每一导电层120背离支撑层110的表面均设有活性物质层200，此处厚度方向为图3所示Y方向。在其他实施例中，还可以仅在支撑层110厚度方向的任一侧设置导电层120。

上述的极片30，通过在承载导电层120的支撑层110的宽度方向设置第一露出区域A1，并在第一露出区域A1覆盖绝缘层130，能提升极片30的抗内短路能力；活性物质层200的端侧、导电层120的端侧分别抵接于绝缘层130的端侧，能进一步提升安全性能。

根据本申请中的一些实施例，请参考图3及图4，导电层的厚度为D1，绝缘层的厚度为D2，活性物质层的厚度为D3，比值A＝D2/(D1+D3)，1.01≤A≤1.05。

可以理解的是，当绝缘层的厚度D2过薄时，绝缘层130的端侧无法完全覆盖导电层120及活性物质层200的端侧，导电层120及活性物质层200会外露，存在被其他物质污染或损坏的风险；当绝缘层的厚度D2过厚时，使极片30整体厚度加厚而占用空间大，不利于产品的轻量化及小型化设计。

通过上述设置，通过控制导电层120、活性物质层的厚度D3和与绝缘层的厚度D2的比值范围，能使绝缘层130对导电层120及活性物质层200起到较好的保护作用，同时不会使极片30自身厚度方向占用空间过大。

根据本申请中的一些实施例，请参考图3，导电层的厚度D1取值范围为0.3μm≤D1≤2μm，活性物质层200的厚度D3取值范围为10μm≤D3≤200μm。

优选地，0.5μm≤D1≤1.5μm。

此处，导电层120起到导电和集流的作用，通过控制导电层的厚度D1及活性物质层200的厚度D3，能够控制极片30整体的导电及集流性能。

根据本申请中的一些实施例，请参考图4，，绝缘层的宽度L2取值范围为0.5mm≤L2≤L1，L1为第一露出区域的宽度。

可以理解的是，若绝缘层的宽度L2过小，在极片30加工工艺过程中绝缘层130极易发生断裂，无法起到较好的绝缘保护作用；若绝缘层的宽度L2过大，则会降低的电池20的体积能量密度。

通过上述设置，通过控制绝缘层的宽度L2取值范围，在保证绝缘层130不易断裂以绝缘保护的基础上，有利于保证电池20的体积能量密度。

根据本申请中的一些实施例，请参考图3，第一露出区域的宽度L1取值范围为1mm≤L1≤5mm。

可以理解的是，若第一露出区域的宽度L1过小，无法满足在第一露出区域A1设置绝缘层130的需求；若第一露出区域的宽度L1过大，则导电层120的宽度过大，导致极片30整体宽度方向占用空间较多。

优选地，2mm≤L1≤3mm。

通过上述设置，能够在导电层120上预留足够的露出空间以设置绝缘，同时不会使极片30整体宽度过宽。

根据本申请中的一些实施例，请参考图5，极片30还包括金属沉积层300，金属沉积层300设于集流体100的端侧。

具体地，在集流体100的两个端侧均设有金属沉积层300，且两个端侧的金属沉积层300的电极性不同。例如，如图5所示，在集流体100的未设置绝缘层130的一个端侧具有正极性的金属沉积层300，在集流体100设有绝缘层130的一个端侧具有负极性的金属沉积层300，通过金属沉积层300实现与电池20极柱的电连接。

本申请中，金属沉积层300需要具备导电性能，金属沉积层300选用铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。

通过上述设置，通过在集流体100的端侧设置金属沉积层300，以通过金属沉积层300实现与电池20极柱的电连接，扩大集流体100的过流面积，改善传统极耳翻折后与极柱电连接需占用空间的缺陷。

根据本申请中的一些实施例，请参考图5，金属沉积层的厚度为D，0.5mm≤D≤3mm。

优选地，1mm≤D≤2mm。

通过上述设置，能够使金属沉积层300与电池20极柱电连接，同时避免金属沉积层300厚度过厚，而使极片30整体厚度增加。

根据本申请中的一些实施例，请参考图5，导电层120远离绝缘层130的一端与活性物质层200远离绝缘层130的一端齐平。

该实施例中，导电层120靠近绝缘层130的一端抵接于绝缘层130的端侧，导电层120靠近绝缘层130的一端与活性物质层200靠近绝缘层130的一端齐平，以使活性物质层200完全覆盖于导电层120的表面。上述的极片30还包括极耳，由于导电层120上未预留极耳切割区，形成无极耳结构的极片30，需在无极耳结构的极片30上另设极耳。

在其他实施例中，导电层120靠近绝缘层130的一端与活性物质层200靠近绝缘层130的一端也可以不齐平。

通过上述设置，活性物质层200完全覆盖于导电层120的表面，导电层120上未预留极耳切割区，从而形成无极耳结构的极片30。

根据本申请中的一些实施例，请参考图6，导电层120远离绝缘层130的一端在自身宽度方向上超出活性物质层200远离绝缘层130的一端，以使导电层120在自身宽度方向形成第二露出区域A2。

该实施例中，导电层120靠近绝缘层130的一端抵接于绝缘层130的端侧，导电层120靠近绝缘层130的一端与活性物质层200靠近绝缘层130的一端齐平，以使活性物质层200未完全覆盖于导电层120的表面。上述的极片30还包括极耳，在导电层120的第二露出区域A2切割即可形成极耳，从而形成超短极耳结构的极片30，无需另设与导电层120电连接的极耳。

在其他实施例中，导电层120靠近绝缘层130的一端与活性物质层200靠近绝缘层130的一端也可以不齐平。

通过上述设置，活性物质层200未完全覆盖于导电层120的表面，导电层120上预留的第二露出区域A2为极耳切割区，从而形成超短无极耳结构的极片30，结构设计简单合理。

根据本申请中的一些实施例，请参考图6及图7，第二露出区域的宽度L的取值范围为0.5mm≤L≤2mm。

可以理解的是，若第二露出区域的宽度L过宽，会使极片30整体宽度过宽而占用空间；若第二露出区域的宽度L过窄，无法满足极耳设置的需求。

通过上述设置，通过控制第二露出区域A2的取值范围，在实现极耳设置需求的基础上，能够保证极片30整体宽度不会过宽而占用空间。

请参考图5及图7，一实施例中的电极组件包括第一极片31、第二极片32及绝缘件40，绝缘件40夹设于第一极片31及第二极片32之间。其中，第一极片31和/或第二极片32为上述的极片。

本申请中，绝缘件40的材质可以为有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种。优选地，复合材料由有机聚合物绝缘材料和无机绝缘材料组成。例如，绝缘件40的材质为氧化铝、聚偏氟乙烯、碳化硼、碳化硅、氮化硼、氮化硅、磷化硼、磷化硅中的至少一种。。第一极片31为负极片，第二极片32为正极片。

上述的电极组件，通过在承载导电层120的支撑层110的宽度方向设置第一露出区域A1，并在第一露出区域A1覆盖绝缘层130，极片30抗内短路性能及过流能力较好。

根据本申请中的一些实施例，请参考图5，第一极片31和第二极片32均为上述的极片，第一极片31和第二极片32中的绝缘层130在绝缘件40的宽度方向位于相对端。

例如，如图5所示，第一极片31、绝缘件40、第二极片32、绝缘件40、第一极片31依次层叠，其中全部第一极片31及第二极片32右端的金属沉积层300均呈负极性，全部第一极片31及第二极片32左端的金属沉积层300均呈正极性。当对全部第一极片31的右端涂布呈负极性的金属沉积层300时，通过绝缘层130保护第二极片32的端面，以防止呈负极性的金属沉积层300与第二极片32的端面接触而短路；当对全部第二极片32的左端涂布呈正极性的金属沉积层300时，通过绝缘层130保护第一极片31的端面，以防止呈正极性的金属沉积层300与第一极片31的端面接触而短路。

通过上述设置，在金属沉积层300喷涂的过程中，金属沉积层300颗粒落在绝缘层130上不会对相对端的极片30产生影响，避免因金属沉积层300颗粒导致极片30内短路问题。

请参考图2，一实施例中的电池20包括上述的电极组件。

需说明的是，电池20除了包括上述的电极组件，还包括壳体、电解液及其他构件，电极组件及电解液容置于壳体内。

本申请中，电池20可为卷绕式，也可为叠片式。电池20可以为锂离子二次电池、锂一次电池、钠离子电池、镁离子电池中的一种，但并不局限于此。

上述的电池20，电极组件的抗内短路性能及过流能力较好，电池20的使用安全性能高。

请参考图1，一实施例中的用电设备上述的电池20，电池20用于为用电设备供电。上述的用电设备，供电持续性好且安全性能高。

为了研究不同的金属沉积层300厚度D、厚度比值A以及第二露出区域的宽度L对金属沉积层300及集流体100结合力的影响，设置了多个对比实验，以对金属沉积层300的剥离力进行测试及对比。该对比实验中，设置了对比例1及实施例1-5，对比例及实施例中的其他结构及实验条件均相同，各电池20的制备工艺流程相同。

电池20的制备工艺流程具体为：(1)选取一定厚度的支撑层110，在其表面通过真空蒸镀的方式形成一定厚度的导电层120，并在支撑层110的宽度方向上预留未真空镀的第一露出区域A1，以形成具有第一露出区域A1的集流体100；(2)在集流体100的表面涂布活性材料层，并在第一露出区域A1均匀涂敷绝缘层130，其中，无极耳结构极片30就进行满涂不留空白，超短极耳结构极片30中间按设计预留第二露出区域A2；(3)在集流体100的端侧进行喷金处理形成金属沉积层300，再赋能后将引脚焊接到金属沉积层300。

金属沉积层300的剥离力测试方法为：使用拉力机测量金属沉积层300的剥离力。将喷金后半成品通过90°剥离法进行剥离力测试，将胶力较强的黄胶贴在喷金层上，以5mm/min的速度对样品进行剥离，读取剥离力平均值。选取32个样品进行测试，通过样品的焊接剥离力均值及标准差来评估喷焊的机械结合效果。其中，焊接剥离力均值及标准差计算公式如下：

焊接剥离力均值＝32个样品焊剥离力值之和/32；

焊接剥离力标准差＝【(各样品焊接剥离力值-焊接剥离力均值)2之和/32】1/2；

入壳前进行耐电压测试(Hitpot测试)，收集500ea电池单体22的Hitpot测试结果，最后置入电池20壳体中，注入电解液(EC:EMC体积比为3:7，LiPF6为1mol/L)，随之进行密封、化成等工序，最终得到锂离子二次电池20。通过收集500个电池单体22的DCR值(即直流电阻值)以及挑选10ea电池单体22的温升数据来看设计达到效果。其中，电池单体22焊接坏品率＝焊接不良坏品电池单体22数/1000*100％。

具体地，对比实验数据如下表1及表2所示：

表1

表2

从上表1及表2可知，当金属沉积层的厚度D为0.2mm时，喷金位置的剥离力为33N/m，剥离力达不到实际使用要求，在后期与顶盖焊接的过程中很容易造成虚焊，增加DCR，导致该位置的温升提升导致电池单体22失效；当金属沉积层的厚度D大于3mm时，由于喷金量大，液氮风刀的冷却效果已经无法抵消其热量，可能会导致隔膜变形，喷金颗粒落入电芯极片30里头导致hitpot不良比例增加，达到50％左右。因此，金属沉积层的厚度D应该控制在0.5mm-3.0mm之间。进一步地，为了提升效率，保障焊接可靠性以及有效控制喷金高度，金属沉积层的厚度D优选为1mm-2.0mm。

表3

表4

	90°剥离力(N/m)	HitPot(500ea电芯)
			实施例1	230	100％OK
实施例2	236	100％OK
			实施例3	233	100％OK
对比例1	232	70％OK

由上表3及表4可知，若绝缘层的厚度D2小于活性物质层200加导电层的厚度D1之和时，金属沉积层300颗粒有机会喷到对立面极片30上造成Hitpot不良率提升；若绝缘层130厚度过厚设计很容易在前工序冷压阶段导致收卷鼓边问题，因此控制绝缘层130厚度/(活性物质层200厚度+导电层120厚度)为1.01～1.05。

表5

表6

由上表5及表6可知，超短极耳的设计有助于提升金属沉积层300的整体剥离强度，增强金属沉积层300喷金焊接过程的结合位点，除了端面上还有一部份超短极耳的表面可以进行喷焊，增加了过流面积，提升极片30的过流能力，降低温升。第二露出区域A2宽度不宜过长，这样就达不到降低折极耳空间的效果以及提升体积能量密度的目的。

根据本申请中的一些实施例，参见图3至图5，一实施例中的极片30包括集流体100及活性物质层200，集流体100包括支撑层110、导电层120、绝缘层130及金属沉积层300，导电层120设于支撑层110的表面并使支撑层110在自身宽度方向形成第一露出区域A1，绝缘层130设于第一露出区域A1。活性物质层200设于导电层120背离支撑层110的表面，活性物质层200的端侧、导电层120的端侧分别抵接于绝缘层130的端侧，金属沉积层300设于集流体100的端侧。

参见图4及图5，导电层120远离绝缘层130的一端与活性物质层200远离绝缘层130的一端齐平；或者，参见图6及图7，导电层120远离绝缘层130的一端在自身宽度方向上超出活性物质层200远离绝缘层130的一端，以使导电层120在自身宽度方向形成第二露出区域A2，第二露出区域的宽度L的取值范围为0.5mm≤L≤2mm。

其中，导电层120的厚度为D1，绝缘层130的厚度为D2，活性物质层200的厚度为D3，比值A＝D2/(D1+D3)，1.01≤A≤1.05，0.3μm≤D1≤2μm，10μm≤D3≤200μm，绝缘层130的宽度L2取值范围为0.5mm≤L2≤L1，第一露出区域A1的宽度L1的取值范围为1mm≤L1≤5mm，金属沉积层300的厚度D取值范围为0.5mm≤D≤3mm。

根据本申请中的一些实施例，参见图5及图7，一实施例中的电极组件包括上述的极片30及绝缘件40，绝缘件40设于极片30的表面。

根据本申请中的一些实施例，参见图2，一实施例中的电池20包括上述的电极组件。

根据本申请中的一些实施例，参见图1，一实施例中的用电设备上述的电池20。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种极片，其特征在于，包括：

集流体(100)，包括支撑层(110)、导电层(120)及绝缘层(130)，所述导电层(120)设于所述支撑层(110)的表面并使所述支撑层(110)在自身宽度方向形成第一露出区域，所述绝缘层(130)设于所述第一露出区域；

活性物质层(200)，设于所述导电层(120)背离所述支撑层(110)的表面，所述活性物质层(200)的端侧、所述导电层(120)的端侧分别抵接于所述绝缘层(130)的端侧。

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述导电层(120)的厚度为D1，所述绝缘层(130)的厚度为D2，所述活性物质层(200)的厚度为D3，比值A＝D2/(D1+D3)，1.01≤A≤1.05。

3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述导电层(120)的厚度D1取值范围为0.3μm≤D1≤2μm，所述活性物质层(200)的厚度D3取值范围为10μm≤D3≤200μm。

4.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述绝缘层(130)的宽度L2取值范围为0.5mm≤L2≤L1，L1为所述第一露出区域的宽度。

5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述第一露出区域的宽度L1的取值范围为1mm≤L1≤5mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的极片，其特征在于，所述极片还包括金属沉积层(300)，所述金属沉积层(300)设于所述集流体(100)的端侧。

7.根据权利要求6所述的极片，其特征在于，所述金属沉积层(300)的厚度为D，0.5mm≤D≤3mm。

8.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述导电层(120)远离所述绝缘层(130)的一端与所述活性物质层(200)远离所述绝缘层(130)的一端齐平。

9.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述导电层(120)远离所述绝缘层(130)的一端在自身宽度方向上超出所述活性物质层(200)远离所述绝缘层(130)的一端，以使所述导电层(120)在自身宽度方向形成第二露出区域。

10.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，所述第二露出区域的宽度L的取值范围为0.5mm≤L≤2mm。

11.一种电极组件，其特征在于，包括：

第一极片(31)；

第二极片(32)；

绝缘件(40)，夹设于所述第一极片(31)及所述第二极片(32)之间；

其中，所述第一极片(31)和/或所述第二极片(32)为权利要求1-10任一项所述的极片。

12.根据权利要求11所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片(31)和所述第二极片(32)均为权利要求1-10任一项所述的极片，所述第一极片(31)和所述第二极片(32)中的所述绝缘层(130)在所述绝缘件(40)的宽度方向位于相对端。

13.一种电池，其特征在于，包括如权利要求12所述的电极组件。

14.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求13所述的电池。

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