CN207677000U - 极片、电极组件及二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极片、电极组件及二次电池。极片包括集流体、活性物质层以及颗粒，活性物质层设置于集流体的表面，颗粒设置于活性物质层的表面。极片在分布有颗粒的区域上形成有多个凸起。电极组件包括第一极片、第二极片以及将第一极片和第二极片隔开的隔膜，第一极片、隔膜及第二极片层叠布置并卷绕为一体，卷绕的电极组件形成水平区域以及位于水平区域两端的拐角区域。其中，第一极片为本实用新型第一方面所述的极片；第一极片至少在拐角区域设有颗粒并形成凸起。二次电池包括本实用新型第二方面所述的电极组件。

Description

极片、电极组件及二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种极片、电极组件及二次电池。

背景技术

传统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。为了提高极片(正极片或负极片)的密度，通常对极片进行压实，但是辊压后的极片脆性大。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，而极片的膨胀必然导极片与隔膜之间产生膨胀应力；如果产生的膨胀应力得不到有效释放，当二次电池循环达到一定程度时，将会导致卷绕式的电极组件扭曲变形，尤其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，不断膨胀的极片使得极片与隔膜之间的层间间隙消失，导致电解液浸润性变差。

为了给极片提高膨胀空间，目前的二次电池通常在极片上设置凹凸起伏的压纹结构，该压纹结构能够给不断膨胀的极片创造缓冲空间，从而释放极片膨胀应力。该方法是通过极片的形变在极片和隔膜之间创造层间间隙，但是，如果极片形变过大，将会对极片造成不可逆损伤，所以极片的纹状结构的深度不宜过大，导致其创造缓冲空间的能力有限。对于层间间隙需求大的电极组件，仅通过这种方法将以损伤极片为代价。而且，在制造纹状结构过程中，压辊和极片直接接触，极易造成极片表面的活性物质脱落。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种极片、电极组件及二次电池，其能释放极片在拐角区域的膨胀应力，防止极片破损，改善二次电池的循环性能和安全性能。

为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种极片，其包括集流体、活性物质层以及颗粒，活性物质层设置于集流体的表面，颗粒设置于活性物质层的表面。极片在设置有颗粒的区域上形成有多个凸起。

为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种电极组件，其包括第一极片、第二极片以及将第一极片和第二极片隔开的隔膜，第一极片、隔膜及第二极片层叠布置并卷绕为一体，卷绕的电极组件形成水平区域以及位于水平区域两端的拐角区域。其中，第一极片为本实用新型第一方面所述的极片；第一极片至少在拐角区域设有颗粒并形成凸起。

为了实现上述目的，在第三方面，本实用新型提供了一种二次电池，其包括本实用新型第二方面所述的电极组件。

本实用新型的有益效果如下：

在根据本实用新型的极片、电极组件及二次电池中，极片在拐角区域的凸起和颗粒均可以支撑隔膜，从而在隔膜和极片之间形成缓冲间隙；而在二次电池的使用过程中，所述缓冲间隙能够给不断膨胀的极片创造缓冲空间，从而释放极片的膨胀应力，防止电极组件扭曲变形，改善二次电池的循环性能和安全性能。由于凸起和颗粒均能够创造缓冲间隙，因此可以降低对凸起高度的要求，避免极片因压制凸起的程度过大而损伤。另外，由于凸起形成于极片分布有颗粒的区域，因此，颗粒可以有效地保护活性物质层，防止活性物质层在压制凸起的过程中脱落。同时，在压制凸起的过程以及卷绕极片的过程中，颗粒可以避免活性物质层与设备直接接触，并在极片与设备之间形成受力缓冲层，降低极片受损的风险。

附图说明

图1至图3为根据本实用新型的极片的不同实施例的示意图。

图4为根据本实用新型的极片的一实施例的剖视图。

图5为根据本实用新型的极片的另一实施例的剖视图。

图6至图8为根据本实用新型的电极组件的不同实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1极片 P1第一极片

11集流体 P2第二极片

12活性物质层 P3隔膜

13颗粒 Z1水平区域

C凸起 Z2拐角区域

具体实施方式

下面参照附图来详细说明本实用新型的极片、电极组件及二次电池。

首先说明根据本实用新型第一方面的极片。

参照图1至图8，根据本实用新型的极片1包括集流体11、活性物质层12以及颗粒13，活性物质层12设置于集流体11的表面，颗粒13设置于活性物质层12的表面。极片1在设置有颗粒13的区域上形成有多个凸起C。

极片1可为正极片或负极片，下面以正极片为例说明其成型过程：1)将正极活性材料(例如三元材料)、导电剂(例如乙炔黑)、粘接剂(例如聚偏氟乙烯)以及溶剂混合并制成浆料，然后将浆料均匀的涂布在铝箔的两个表面，再进行烘干、冷压，铝箔即为集流体11，冷压后的浆料形成活性物质层12；2)将颗粒13涂布到活性物质层12的表面，从而形成原始正极片；3)利用特制的辊轮在原始正极片的设有颗粒13的区域上压制凸起C，从而形成成品的正极片。

极片1的凸起C由辊轮压制而成，而颗粒13可以有效地保护活性物质层12，防止活性物质层12在压制凸起C的过程中脱落。

参照图1，极片1的所述多个凸起C可呈矩阵分布。

颗粒13包括有机物颗粒，所述有机物颗粒选自导电聚合物、固体电解质、粘接剂中的至少一种。所述导电聚合物选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯撑、聚乙炔、聚苯撑乙烯和聚双炔中的至少一种；所述固体电解质选自聚氧化乙烯基聚合物电解质、聚偏氟乙烯基聚合物电解质、聚丙烯腈基聚合物基电解质中的至少一种；所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚烯酸酯、聚氨酯、氯化橡胶和环氧树脂中的至少一种。

具体地，在一实施例中，将聚偏氟乙烯粉末与溶剂(例如丙酮和乙酸乙酯的混合溶剂)混合后制成浆料，然后将所述浆料涂覆在活性物质层12表面，在进行烘干，从而在活性物质层12的表面形成颗粒13。在另一实施例中，将聚苯胺与溶剂(例如丙酮和乙酸乙酯的混合溶剂)混合后制成浆料，然后将所述浆料涂覆在活性物质层12表面，在进行烘干，从而在活性物质层12的表面形成颗粒13。

颗粒13的粒径、分布区域和分布密度可在根据工艺需求调整。

凸起C的方向可选择不同的方式。例如，参照图4，极片1的多个凸起C凸出到极片1沿厚度方向的同一侧。可替代地，参照图5，极片1的部分凸起C凸出到极片1沿厚度方向的一侧，剩余的凸起C凸出到极片1沿厚度方向的另一侧，优选地，凸起C按照凸出方向交错布置。

颗粒13覆盖的范围主要依照极片1需要设置凸起C的位置确定。如果极片1只需要在部分区域设置凸起C，那么，参照图2，颗粒13可仅覆盖活性物质层12的部分区域(也就是需要设置凸起C的区域)，当然，可替代地，参照图3，颗粒13也可以完全覆盖活性物质层12。如果极片1需要布满凸起C，那么，参照图1，颗粒13需要完全覆盖活性物质层12。

其次说明根据本实用新型的电极组件。

参照图1至图8，根据本实用新型的电极组件，包括第一极片P1、第二极片P2以及将第一极片P1和第二极片P2隔开的隔膜P3，第一极片P1、隔膜P3及第二极片P2层叠布置并卷绕为一体，卷绕的电极组件形成水平区域Z1以及位于水平区域Z1两端的拐角区域Z2。其中，第一极片P1为本实用新型第一方面所述的极片1；第一极片P1至少在拐角区域Z2设有颗粒13并形成凸起C。

第一极片P1在拐角区域Z2的凸起C和颗粒13均可以支撑隔膜P3，从而在隔膜P3和第一极片P1之间形成缓冲间隙；而在电极组件的使用过程中，所述缓冲间隙能够给不断膨胀的第一极片P1创造缓冲空间，从而释放第一极片P1的膨胀应力，防止电极组件因膨胀力应力集中而扭曲变形，改善电极组件的循环性能和安全性能。由于凸起C和颗粒13均能够创造缓冲间隙，因此可以降低对凸起C高度的要求，避免第一极片P1因压制凸起C的程度过大而损伤。另外，由于凸起C形成于第一极片P1分布有颗粒13的区域，因此，颗粒13可以有效地保护活性物质层12，防止活性物质层12在压制凸起C的过程中脱落。同时，在压制凸起C的过程以及卷绕第一极片P1的过程中，颗粒13可以避免活性物质层12与设备直接接触，并在第一极片P1与设备之间形成受力缓冲层，降低第一极片P1受损的风险。

在电极组件的使用过程中，第一极片P1在拐角区域Z2受到的膨胀力较大，而水平区域Z1受到的膨胀力较小，所以第一极片P1必须要在拐角区域Z2设置颗粒13和凸起C。

第一极片P1在拐角区域Z2的凸起C还可形成供电解液流动的通道，改善电解液的浸润效果。颗粒13还可以很好地吸附电解液，改善第一极片P1表面的吸附保液效果。

通过调整颗粒13的粒径、分布密度可以在隔膜P3和第一极片P1之间创造不同大小的缓冲间隙，可以简单迅速地应用到不同规格的电极组件中。通过调整凸起C的高度，也可以在隔膜P3和第一极片P1之间创造不同大小的缓冲间隙，可以简单迅速地应用到不同规格的电极组件中。

第一极片P1的颗粒13及凸起C的分布区域可依需求设定。在一实施例中，参照图2和图6，第一极片P1的颗粒13仅覆盖第一极片P1位于拐角区域Z2的活性物质层12，第一极片P1仅在拐角区域Z2形成凸起C。可替代地，在另一实施例中，参照图3和图6，第一极片P1的颗粒13完全覆盖第一极片P1的活性物质层12，第一极片P1仅在拐角区域Z2形成凸起C。在又一实施例中，参照图1和图7，第一极片P1的颗粒13完全覆盖第一极片P1的活性物质层12，第一极片P1在拐角区域Z2和水平区域Z1均形成凸起C。

参照图1至图7，第二极片P2为本实用新型第一方面所述的极片1，第二极片P2至少在拐角区域Z2上设有颗粒13并形成凸起C。

第二极片P2在拐角区域Z2的凸起C和颗粒13均可以支撑隔膜P3，从而在隔膜P3和第二极片P2之间形成缓冲间隙；而在电极组件的使用过程中，所述缓冲间隙能够给不断膨胀的第二极片P2创造缓冲空间，从而释放第二极片P2的膨胀应力，防止电极组件因膨胀应力而扭曲变形，改善电极组件的循环寿命和安全性能。由于凸起C和颗粒13均能够创造缓冲间隙，因此可以降低对凸起C高度的要求，避免第二极片P2因压制凸起C的程度过大而损伤。另外，由于凸起C形成于第二极片P2分布有颗粒13的区域，因此，颗粒13可以有效地保护活性物质层12，防止活性物质层12在压制凸起C的过程中脱落。同时，在压制凸起C的过程以及卷绕第二极片P2的过程中，颗粒13可以避免活性物质层12与设备直接接触，并在第二极片P2与设备之间形成受力缓冲层，降低第二极片P2受损的风险。

第二极片P2的颗粒13及凸起C的分布区域可依需求设定。在一实施例中，参照图2和图6，第二极片P2的颗粒13仅覆盖第二极片P2位于拐角区域Z2的活性物质层12，第二极片P2仅在拐角区域Z2形成凸起C。在另一实施例中，参照图3和图7，第二极片P2的颗粒13完全覆盖第二极片P2的活性物质层12，第二极片P2仅在拐角区域Z2形成凸起C。在又一实施例中，第二极片P2的颗粒13完全覆盖第二极片P2的活性物质层12，第二极片P2在拐角区域Z2和水平区域Z1均形成凸起C。

最后说明根据本实用新型第三方面的二次电池。

本实用新型的二次电池包括本实用新型第二方面所述的电极组件、收容电极组件的壳体以及收容于壳体内的电解液。

Claims (10)

1.一种极片(1)，包括集流体(11)以及设置于集流体(11)表面的活性物质层(12)；

其特征在于

极片还包括设置于活性物质层(12)的表面上的颗粒(13)；

极片(1)在设置有颗粒(13)的区域上形成有多个凸起(C)。

2.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，颗粒(13)包括有机物颗粒，所述有机物颗粒选自导电聚合物、固体电解质、粘接剂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，

所述多个凸起(C)凸出到极片(1)沿厚度方向的同一侧；或者，

部分凸起(C)凸出到极片(1)沿厚度方向的一侧，剩余的凸起(C)凸出到极片(1)沿厚度方向的另一侧。

4.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，极片(1)的凸起(C)压制而成，且极片(1)的所述多个凸起(C)呈矩阵分布。

5.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，

颗粒(13)仅覆盖活性物质层(12)的部分区域；或者

颗粒(13)完全覆盖活性物质层(12)。

6.一种电极组件，包括第一极片(P1)、第二极片(P2)以及将第一极片(P1)和第二极片(P2)隔开的隔膜(P3)，第一极片(P1)、隔膜(P3)及第二极片(P2)层叠布置并卷绕为一体，卷绕的电极组件形成水平区域(Z1)以及位于水平区域(Z1)两端的拐角区域(Z2)；

其特征在于，

第一极片(P1)为权利要求1-4中任一项所述的极片(1)；

第一极片(P1)至少在拐角区域(Z2)设有颗粒(13)并形成凸起(C)。

7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，

第一极片(P1)的颗粒(13)仅覆盖第一极片(P1)位于拐角区域(Z2)的活性物质层(12)，第一极片(P1)仅在拐角区域(Z2)形成凸起(C)；或者，

第一极片(P1)的颗粒(13)完全覆盖第一极片(P1)的活性物质层(12)，第一极片(P1)仅在拐角区域(Z2)形成凸起(C)；或者

第一极片(P1)的颗粒(13)完全覆盖第一极片(P1)的活性物质层(12)，第一极片(P1)在拐角区域(Z2)和水平区域(Z1)均形成凸起(C)。

8.根据权利要求6或7所述的电极组件，其特征在于，第二极片(P2)为权利要求1-4中任一项所述的极片(1)；

第二极片(P2)至少在拐角区域(Z2)上设有颗粒(13)并形成凸起(C)。

9.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，

第二极片(P2)的颗粒(13)仅覆盖第二极片(P2)位于拐角区域(Z2)的活性物质层(12)，第二极片(P2)仅在拐角区域(Z2)形成凸起(C)；或者，

第二极片(P2)的颗粒(13)完全覆盖第二极片(P2)的活性物质层(12)，第二极片(P2)仅在拐角区域(Z2)形成凸起(C)；或者

第二极片(P2)的颗粒(13)完全覆盖第二极片(P2)的活性物质层(12)，第二极片(P2)在拐角区域(Z2)和水平区域(Z1)均形成凸起(C)。

10.一种二次电池，其特征在于，包括根据权利要求6-9中任一项所述的电极组件。