CN209401752U - 电极组件和二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型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，电极组件收容于壳体，顶盖组件将壳体密封。电极组件包括第一极片、第二极片和隔膜，隔膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片、隔膜和第二极片卷绕为一体。所述电极组件还包括绝缘层，绝缘层仅设置于最外圈的第二极片的外侧；第一极片位于所述最外圈的第二极片的内侧。绝缘层能够有效地保护第二极片，即使金属杂质刺破隔膜，绝缘层也能够将金属杂质阻隔在第二极片的外部，避免金属杂质刺伤第二极片，防止短路，提高安全性能。

Description

电极组件和二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电极组件和二次电池。

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。在装配二次电池的过程中，会在壳体的内部残留金属异物，在电极组件膨胀时，金属异物容易刺破电极组件的隔膜并刺伤电极组件的极片，从而引发短路风险。

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电极组件和二次电池，其能防止短路，提高安全性能。

为了实现上述目的，本实用新型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，隔膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片、隔膜和第二极片卷绕为一体。所述电极组件还包括绝缘层，绝缘层仅设置于最外圈的第二极片的外侧；第一极片位于所述最外圈的第二极片的内侧。

在一实施例中，绝缘层涂覆于最外圈的第二极片的外表面。优选地，绝缘层完全覆盖最外圈的第二极片的外表面。在另一实施例中，绝缘层涂覆于隔膜的与最外圈的第二极片的外表面相对的表面。

绝缘层的周长比最外圈的第二极片的周长大1mm～20mm。

绝缘层的厚度为5μm～100μm。

绝缘层为陶瓷涂层。所述陶瓷涂层包括陶瓷材料和粘结剂，所述陶瓷材料包括Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、ZrO₂中的至少一种。

二次电池包括壳体、顶盖组件以及所述的电极组件，电极组件收容于壳体，顶盖组件将壳体密封。

所述二次电池还包括绝缘隔板，设置于壳体和电极组件之间。

本实用新型的有益效果如下：绝缘层能够有效地保护第二极片，即使金属杂质刺破隔膜，绝缘层也能够将金属杂质阻隔在第二极片的外部，避免金属杂质刺伤第二极片，防止短路，提高安全性能。同时，本申请仅将绝缘层仅设置在最外圈的第二极片的外侧，与绝缘层布满整个第二极片的方案相比，可以避免绝缘层占用过多的空间，提高能量密度。

附图说明

图1为根据本实用新型的二次电池的示意图。

图2为根据本实用新型的电极组件的第一实施例的示意图。

图3为图2的电极组件的第二极片展开后的示意图。

图4为图3沿线A-A作出的剖视图。

图5为图2的电极组件的第一极片展开后的示意图。

图6为根据本实用新型的电极组件的第二实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1电极组件 14绝缘层

11第一极片 2壳体

111第一集流体 3顶盖组件

112第一活性物质层 31盖板

12第二极片 32电极端子

121第二集流体 33转接片

122第二活性物质层 4绝缘隔板

13隔膜

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展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。

本申请的二次电池可为锂离子电池。参照图1，二次电池包括电极组件1、壳体2及顶盖组件3。

参照图2，电极组件1包括第一极片11、第二极片12和隔膜13，隔膜13设置于第一极片11和第二极片12之间，第一极片11、隔膜13和第二极片12卷绕为一体。电极组件1通过螺旋地卷绕第一极片11、第二极片12和隔膜13来形成，并通过压力按压形成扁平状结构。第一极片11、第二极片12和隔膜13卷绕为多圈。电极组件1的最外圈为隔膜13。

参照图3和图4，第二极片12包括第二集流体121和第二活性物质层122，第二活性物质层122涂覆于第二集流体121的两个表面。第二集流体121可为铜箔，第二活性物质层122包括石墨或硅等活性材料。第二活性物质层122可通过涂布的方式设置到第二集流体121的表面。例如，可将活性材料(例如石墨或硅)、粘结剂、导电剂及溶剂制成浆料，然后将浆料涂布在第二集流体121的两个表面，浆料固化后形成第二活性物质层122。

参照图5，第一极片11包括第一集流体111和设置于第一集流体111表面的第一活性物质层112，第一活性物质层112涂覆于第一集流体111的两个表面。第一集流体111可为铝箔，第一活性物质层112包括锰酸锂、磷酸铁锂等活性材料。第一活性物质层112也可通过涂布的方式设置到第一集流体111的表面。

隔膜13可为聚乙烯(PE)膜、聚丙烯(PP)膜、PP\PE\PP三层复合膜。

参照图1，壳体2可具有六面体形状或其它形状。壳体2内部形成收容腔，以容纳电极组件1和电解液。壳体2在一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到壳体2的收容腔。壳体2可由导电金属的材料制成，优选地，壳体2由可靠性高的铝或铝合金制成。

顶盖组件3包括盖板31、电极端子32和转接片33。盖板31设置于壳体2并覆盖壳体2的开口，从而将电极组件1封闭在壳体2内。盖板31可通过焊接的方式连接于壳体2。焊接时会产生金属杂质，金属杂质可能会残留在壳体2和电极组件1之间。

电极端子32设置于盖板31，且电极端子32的上端突出到盖板31上侧，下端可穿过盖板31并延伸到壳体2内。电极端子32包括第一电极端子和第二电极端子，第一电极端子与盖板31电连接，第二电极端子与盖板31绝缘。

参照图3，第二集流体121在一端具有未被第二活性物质层122覆盖的多个第二空白区，第二极片12卷绕成型后，所述多个第二空白区层叠在一起并连接到第二电极端子，优选地，所述多个第二空白区通过一个转接片33连接到第二电极端子。参照图5，第一集流体111在一端具有未被第一活性物质层112覆盖的多个第一空白区，第一极片11卷绕成型后，所述多个第一空白区层叠在一起并连接到第一电极端子，优选地，所述多个第一空白区通过另一个转接片33连接到第一电极端子。

第一极片11经由转接片33、第一电极端子、盖板31与壳体2导通，从而使壳体2保持较高的电位，以防止壳体被电解液腐蚀。

所述电极组件1还包括绝缘层14，绝缘层14仅设置于最外圈的第二极片12的外侧；第一极片11位于所述最外圈的第二极片12的内侧。

绝缘层14能够有效地保护第二极片12，即使金属杂质刺破隔膜13，绝缘层14也能够将金属杂质阻隔在第二极片12的外部，避免金属杂质刺伤第二极片12，防止短路，提高安全性能。同时，本申请仅将绝缘层14仅设置在最外圈的第二极片12的外侧，与绝缘层14布满整个第二极片12的方案相比，可以避免绝缘层14占用过多的空间，提高能量密度。另外，第一极片11位于所述最外圈的第二极片12的内侧，所以第一极片11也不会被金属杂质刺伤。

所述二次电池还包括绝缘隔板4，设置于壳体2和电极组件1之间。绝缘隔板4可为由迈拉(Mylar)制成的绝缘片。绝缘隔板4能够隔断壳体2和电极组件1，进一步提高壳体2和第二极片12之间的绝缘性，避免短路。

绝缘层14的厚度为5μm～100μm。如果绝缘层14的厚度小于5μm，那么绝缘层14的强度较小，容易被金属杂质刺破，无法达到绝缘和保护的效果；而如果绝缘层14的厚度大于100μm，那么绝缘层14占用的空间偏大，影响二次电池的能量密度。

当电极组件1在某一点出现微短路时会产生局部高温，如果绝缘层14不耐高温，那么很容易在高温作用下熔化，熔化后容易引发安全风险。因此，绝缘层14优选为耐高温的陶瓷涂层。

由于绝缘隔板4是由不耐高温的Mylar材料制成，因此，如果省去绝缘层14，且仅在二次电池中保留绝缘隔板4，那么当电极组件1因微短路而产生局部高温时，绝缘隔板4很容易在高温作用下熔化，熔化后容易引发安全风险。

所述陶瓷涂层包括陶瓷材料和粘结剂，所述陶瓷材料包括Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、ZrO₂中的至少一种，所述粘结剂可为聚偏氟乙烯(PVDF)。

绝缘层14可以不同的方式设置到最外圈的第二极片12的外侧。

在第一实施例中，参照图2至图4，绝缘层14涂覆于最外圈的第二极片12的外表面。在第二极片12的制备过程中，可直接将陶瓷浆料(例如，所述陶瓷浆料可由Al₂O₃、PVDF及溶剂制成)涂布在第二极片12的末端，陶瓷浆料固化后形成绝缘层14；当第二极片12卷绕成型后，第二极片12的涂覆有绝缘层14的部分卷绕在最外圈。

优选地，绝缘层14完全覆盖最外圈的第二极片12的外表面，从而将第二极片12与壳体2完全隔开，降低安全风险。

绝缘层14的周长比最外圈的第二极片12的周长大1mm～20mm。在涂布陶瓷浆料时，涂布的长度可略大于(例如，1mm～20mm)最外圈的第二极片12的周长，这样可以达到留冗余的目的，避免在卷绕过程中因错位而导致绝缘层14无法完全覆盖最外圈的第二极片12。当然，基于工艺要求，参照图2，第二极片12的被绝缘层14覆盖的部分可能会略超过一圈，这是不可避免的。

在第二实施例中，参照图6，绝缘层14涂覆于隔膜13的与最外圈的第二极片12的外表面相对的表面。

具体地，可先将陶瓷浆料涂布到隔膜13的部分区域，当隔膜13、第一极片11和第二极片12卷绕成型后，涂覆于隔膜13的绝缘层14与最外圈的第二极片12的外表面相对。

当然，基于工艺要求，在隔膜13上涂布陶瓷浆料时，涂布的长度可略大于最外圈的第二极片12的周长。

Claims (9)

1.一种电极组件(1)，其特征在于，包括第一极片(11)、第二极片(12)和隔膜(13)，隔膜(13)设置于第一极片(11)和第二极片(12)之间，第一极片(11)、隔膜(13)和第二极片(12)卷绕为一体；

所述电极组件(1)还包括绝缘层(14)，绝缘层(14)仅设置于最外圈的第二极片(12)的外侧；

第一极片(11)位于所述最外圈的第二极片(12)的内侧。

2.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，绝缘层(14)涂覆于最外圈的第二极片(12)的外表面。

3.根据权利要求2所述的电极组件(1)，其特征在于，绝缘层(14)完全覆盖最外圈的第二极片(12)的外表面。

4.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，绝缘层(14)涂覆于隔膜(13)的与最外圈的第二极片(12)的外表面相对的表面。

5.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，绝缘层(14)的周长比最外圈的第二极片(12)的周长大1mm～20mm。

6.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，绝缘层(14)的厚度为5μm～100μm。

7.根据权利要求1所述的电极组件(1)，其特征在于，绝缘层(14)为陶瓷涂层。

8.一种二次电池，其特征在于，包括壳体(2)、顶盖组件(3)以及权利要求1-7中任一项所述的电极组件(1)，电极组件(1)收容于壳体(2)，顶盖组件(3)将壳体(2)密封。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括绝缘隔板(4)，设置于壳体(2)和电极组件(1)之间。