CN217768425U - 极片、电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种极片、电池单体、电池以及用电装置。极片包括绝缘基体、导电层和活性物质层。导电层设置于绝缘基体的表面。活性物质层涂覆于导电层背离绝缘基体的表面，导电层包括涂覆有活性物质层的第一部分和未涂覆活性物质层的第二部分，第一部分和第二部分沿第一方向布置。导电层的电阻率为ρ1，导电层的比热容为C，导电层的密度为ρ2，常数K＝ρ1/(C·ρ2)。导电层的厚度为d1，第一部分沿第一方向的尺寸为W，d1、W以及K满足：0.001J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)。

Description

极片、电池单体、电池以及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，并且更具体地，涉及一种极片、电池单体、电池以及用电装置。

背景技术

电池单体广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。

在电池技术的发展中，如何提高电池单体的安全性，是电池技术中的一个研究方向。

实用新型内容

本申请提供了一种极片、电池单体、电池以及用电装置，其能提高电池单体的安全性。

第一方面，本申请实施例提供了一种极片，包括绝缘基体、导电层和活性物质层。导电层设置于绝缘基体的表面。活性物质层涂覆于导电层背离绝缘基体的表面，导电层包括涂覆有活性物质层的第一部分和未涂覆活性物质层的第二部分，第一部分和第二部分沿第一方向布置。导电层的电阻率为ρ1，导电层的比热容为C，导电层的密度为ρ2，常数K＝ρ1/(C·ρ2)。导电层的厚度为d1，第一部分沿第一方向的尺寸为W，d1、W以及K满足：0.001J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)。

上述技术方案中，导电层具有较小的厚度，当导电层被外部结构刺穿时，导电层在被刺穿的位置产生毛刺较小，这样可以降低毛刺刺破隔离件的风险，从而减小短路的可能性，提高电池单体的安全性。

d1/(K·W)的值越小，导电层在充放电过程中产热越多，温度越高，涂覆于导电层的活性物质层老化越快，电池单体容量下降的越快。如果d1/(K·W)过大，那么会造成导电层的厚度d1过设计，导致电池单体的能量密度偏低。上述技术方案将d1/(K·W)的值限定在0.001J/(Ω·mm⁴·℃)-0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)，以平衡电池单体的能量密度和循环寿命。

在一些实施方式中，d1、W以及K满足：0.002J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.003J/(Ω·mm⁴·℃)。

在一些实施方式中，d1为0.5μm-5μm。

在一些实施方式中，极片还包括极耳，极耳焊接于第二部分并形成第一焊接部；在第一方向上，极耳背离活性物质层的一端凸出于第二部分。极耳在第一方向上凸出于第二部分的部分可用于与电池单体的电极引出结构连接。

在一些实施方式中，极耳的厚度为d2，d2大于d1。极耳的厚度大于导电层的厚度，以提高极耳的过流能力。

在一些实施方式中，d2为1μm-100μm。

d2越小，极耳的过流面积越小，过流能力越弱。d2越大，极耳的体积和重量越大，极耳与导电层焊接产生的热量越多，极耳和导电层越容易出现焊接不良。上述技术方案将d2的值限定为1μm-100μm，以使极耳满足过流要求，并减小极耳在焊接过程中的产热。

在一些实施方式中，极片还包括粘接层，粘接层连接于极耳并覆盖第一焊接部的至少部分。

在上述技术方案中，粘接层可以固定第一焊接部上的至少部分颗粒，降低颗粒掉入电极组件内的风险，提高安全性。

在一些实施方式中，粘接层的一部分在第一方向上位于活性物质层和极耳之间、涂覆于第二部分并连接于活性物质层。

在上述技术方案中，粘接层连接于活性物质层，其能够覆盖第一部分和第二部分的连接处，降低导电层开裂的风险，保证导电层的过流能力。粘接层还能够将极耳连接到导电层和活性物质层，从而降低极耳脱落的风险。

在一些实施方式中，极片还包括绝缘层，绝缘层的至少部分位于粘接层背离第一焊接部的一侧并连接于粘接层。

在上述技术方案中，绝缘层可以保护粘接层，降低因焊接部刺破粘接层而引发短路的风险，提高安全性。绝缘层还可以提高极片的绝缘性，降低正负极片搭接短路的风险。粘接层还能够将绝缘层连接到极耳，以降低绝缘层脱落的风险。

在一些实施方式中，绝缘层和粘接层均包括粘接剂，绝缘层中的粘接剂与绝缘层的重量比为N1，粘接层中的粘接剂与粘接层的重量比为N2，N1小于N2。

在上述技术方案中，粘接层的粘接剂的含量较高，其可以更好地粘接到第一焊接部，降低粘接层与第一焊接部分离的风险。绝缘层无需与第一焊接部相连，其可包含较少的粘接剂，这样，绝缘层可以设置更多强度较高的材料，以提高绝缘层的整体强度。

在一些实施方式中，绝缘层完全覆盖粘接层，以减少粘接层的外露面积，降低粘接层在电解液的浸泡中与第一焊接部分离的风险。

在一些实施方式中，极片还包括绝缘层，绝缘层连接于极耳和活性物质层，且绝缘层覆盖第一焊接部的至少部分。

在上述技术方案中，绝缘层可以固定第一焊接部上的至少部分颗粒，降低颗粒掉入电极组件内的风险，提高安全性。

在一些实施方式中，绝缘层包括陶瓷颗粒和粘接剂，粘结剂与绝缘层的重量比大于或等于0.1。绝缘层中的粘接剂的含量较高，其可以更好地粘接到第一焊接部，降低绝缘层与第一焊接部分离的风险。

在一些实施方式中，在第一方向上，极耳的超出导电层的部分未涂覆绝缘层，以降低绝缘层与电极引出结构干涉的风险。

在一些实施方式中，极耳包括多个沿第二方向间隔设置的极耳部，第二方向垂直于第一方向和极片的厚度方向。在第一方向上，极耳部凸出于第二部分。

上述技术方案将极耳分割为多个分离的极耳部，便于极耳部在极片卷绕后弯折。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池单体，其包括外壳、电极组件和电极引出结构。电极组件容纳于外壳内。电极组件包括第一方面任一实施方式的极片。电极引出结构设置于外壳并连接于极耳。

在一些实施方式中，导电层设置为两个，两个导电层分别设于绝缘基体的两侧。极耳包括第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳分别焊接于两个导电层的第二部分。第一极耳和第二极耳分别用于将两个导电层上的电流引出。

在一些实施方式中，电极引出结构具有连接部，在第一方向上，连接部位于第一极耳背离活性物质层的一侧，连接部与第一极耳相抵并焊接、与第二极耳相抵并焊接。连接部的厚度为t，第一极耳在展平状态下沿第一方向超出第一焊接部的尺寸为h2，t和h2满足：2.5≤h2/t≤10。第二极耳在展平状态下沿第一方向超出第一焊接部的尺寸为h3，t和h3满足：2.5≤h3/t≤10。

在上述技术方案中，h2越大，第一极耳的能够与连接部焊接的部分越大，但第一极耳占用的空间也越大；t的值越小，焊接产生的热量越少，第一极耳与连接部的连接强度越低，连接部的过流能力越小。h2越小，第一极耳的能够与连接部焊接的部分越小，但第一极耳占用的空间也越小；t的值越大，焊接产生的热量越多，传递到第一极耳和隔离件上的热量越多，极耳和隔离件被烧伤的风险越高。上述技术方案将h2/t的值限定在2.5-10，以保证连接部和第一极耳之间的连接强度，降低第一极耳被熔穿的风险，提高能量密度。同样地，上述技术方案将h3/t的值限定在2.5-10，以保证连接部和第二极耳之间的连接强度，降低第二极耳被熔穿的风险，提高能量密度。

在一些实施方式中，在第一方向上，第一极耳的背离活性物质层的一端超出第二极耳，第二极耳朝向第一极耳弯折并连接于第一极耳。电极引出结构具有连接部，在第一方向上，连接部位于第一极耳背离活性物质层的一侧，连接部与第一极耳相抵并焊接。连接部的厚度为t，第一极耳在展平状态下沿第一方向超出第一焊接部的尺寸为h2，t和h2满足：5≤h2/t≤20。

第二极耳不与连接部焊接，因此，上述技术方案将h2/t的值限定在5-20，以保证连接部和第一极耳之间的连接强度，降低第一极耳被熔穿的风险，提高能量密度。与第一极耳和第二极耳同时焊接到连接部的方案相比，仅第一极耳与连接部焊接的方案需要使第一极耳具有更大h2。

在一些实施方式中，极片卷绕为多圈。在电极组件的径向上，相邻两圈的极片之间的间距为d3，0.2mm≤d3≤0.4mm。

在上述技术方案中，极片卷绕为多圈，对应地，极耳也卷绕为多圈。d3的值越大，相邻的两圈极耳之间的间距也越大，在焊接极耳和电极引出结构时，激光从极耳之间穿过的风险越高。如果d3的值过大，那么电极组件的隔离件可能被激光烧伤，引发安全风险。因此，上述技术方案将d3的值限定为小于或等于0.4mm，以提高安全性。

在一些实施方式中，电极引出结构具有连接部，在第一方向上，连接部位于极耳背离活性物质层的一侧，连接部与极耳相抵并焊接。电极组件还包括隔离件，隔离件与极片层叠并卷绕。在第一方向上，连接部的与第一极耳相抵的表面与隔离件的最小距离为S1，连接部的厚度为t，S1≥0.75t。

t的值越大，焊接连接部与第一极耳产生的热量也就越大；S1越小，隔离件与连接部之间的导热路径越短，传导至隔离件的热量越多，隔离件被烧伤的风险过高。上述技术方案将S1限定为大于或等于0.75t，以减少传导至隔离件的热量，降低隔离件被烧伤的风险。

在一些实施方式中，极耳沿卷绕方向卷绕为多圈，多圈极耳的背离活性物质层的一端揉平并形成端面，电极引出结构焊接于端面。

在一些实施方式中，极片沿卷绕方向卷绕为多圈。极耳包括多个沿卷绕方向间隔设置的极耳部，多个极耳部朝向极片的卷绕中心弯折以形成端面，电极引出结构焊接于端面。

第三方面，本申请实施例提供了一种电池，包括多个第二方面任一实施方式的电池单体。

第四方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括第二方面任一实施方式的电池单体，电池单体用于提供电能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的***示意图；

图3为图2所示的电池模块的结构示意图；

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的***示意图；

图5为本申请一些实施例提供的电池单体的局部剖视示意图；

图6为本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的结构示意图；

图7为本申请一些实施例提供的极片的结构示意图；

图8为图7所示的极片沿线A-A作出的剖视示意图；

图9为本申请一些实施例提供的极片的剖视示意图；

图10为本申请另一些实施例提供的极片的剖视示意图；

图11为本申请一些实施例提供的电池单体的局部结构示意图；

图12为本申请又一些实施例提供的极片的剖视示意图；

图13为本申请一些实施例提供的电池单体的局部结构示意图；

图14为本申请再一些实施例提供的极片在展开状态下的结构示意图；

图15为本申请一些实施例提供的电池单体的局部示意图。

具体实施方式的附图标记如下：

1、车辆；2、电池；3、控制器；4、马达；5、箱体；5a、第一箱体部；5b、第二箱体部；5c、容纳空间；6、电池模块；7、电池单体；10、电极组件；11、极片；111、绝缘基体；112、导电层；112a、第一部分；112b、第二部分；113、活性物质层；114、极耳；114a、第一极耳；114b、第二极耳；114c、端面；114d、极耳部；115、第一焊接部；116、粘接层；117、绝缘层；11a、第一极片；11b、第二极片；12、隔离件；20、外壳；21、壳体；22、端盖；30、电极引出结构；31、电极端子；32、集流构件；33、连接部；V、卷绕方向；X、第一方向；Y、第二方向；Z、厚度方向。

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。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。

除非另有定义，本申请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；本申请中在申请的说明书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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

本申请中术语“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，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

本申请中术语“平行”不仅包括绝对平行的情况，也包括了工程上常规认知的大致平行的情况；同时，“垂直”也不仅包括绝对垂直的情况，还包括工程上常规认知的大致垂直的情况。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池一般还可包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

在电池单体中，集流体(例如正极集流体或负极集流体)是不可或缺的一部分，它不仅起到承载活性物质的作用，也将电化学反应所产生的电子汇集起来引导至外电路，从而实现化学能转化为电能的过程。

在相关技术中，集流体一般采用金属箔材，而金属箔材具有较大的重量，制约了电池单体能量密度的进一步提升。在电池单体的使用过程中，当极片的集流体被外部结构刺穿时，集流体会在被刺穿的位置产生毛刺，毛刺容易刺破隔离件并导致正负极导通，从而造成电池单体内部短路，引发电池单体起火、***的风险。

为了提高安全性，发明人设计了一种极片，其采用具有多层结构的集流体。具体地，集流体可包括绝缘基体和设置于绝缘基体的表面的导电层，极片的活性物质层可涂覆于导电层背离绝缘基体的表面。导电层可以将电化学反应所产生的电子汇集起来引导至外电路。在厚度相同的情况下，与由金属箔材制成的集流体相比，包括绝缘基体的具有多层结构的集流体具有较小的重量，从而进一步提升电池单体的能量密度。导电层具有较小的厚度，当集流体被外部结构刺穿时，导电层在被刺穿的位置产生毛刺较小，这样可以降低毛刺刺破隔离件的风险，从而减小短路的可能性，提高电池单体的安全性。

发明人注意到，虽然具有多层结构的集流体减小了导电层的厚度，但导电层的厚度的减小也会降低导电层的载流能力，如果导电层的厚度过小，会造成导电层产热严重，影响电池单体的循环寿命。

鉴于此，本申请实施例提供了一种极片，其结合导电层的载流能力、极片的尺寸来调整导电层的厚度，以在满足导电层的载流需求的前提下，减小导电层的厚度，从而延长电池单体的循环寿命，提高电池单体的能量密度。

本申请实施例描述的极片适用于电池单体、电池以及使用电池的用电装置。

用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具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；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。

如图1所示，车辆1的内部设置有电池2，电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电，例如，电池2可以作为车辆1的操作电源。

车辆1还可以包括控制器3和马达4，控制器3用来控制电池2为马达4供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池2不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。

图2为本申请一些实施例提供的电池的***示意图。

如图2所示，电池2包括箱体5和电池单体(图2未示出)，电池单体容纳于箱体5内。

箱体5用于容纳电池单体，箱体5可以是多种结构。在一些实施例中，箱体5可以包括第一箱体部5a和第二箱体部5b，第一箱体部5a与第二箱体部5b相互盖合，第一箱体部5a和第二箱体部5b共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间5c。第二箱体部5b可以是一端开口的空心结构，第一箱体部5a为板状结构，第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的开口侧，以形成具有容纳空间5c的箱体5；第一箱体部5a和第二箱体部5b也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部5a的开口侧盖合于第二箱体部5b的开口侧，以形成具有容纳空间5c的箱体5。当然，第一箱体部5a和第二箱体部5b可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

为提高第一箱体部5a与第二箱体部5b连接后的密封性，第一箱体部5a与第二箱体部5b之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。

假设第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的顶部，第一箱体部5a亦可称之为上箱盖，第二箱体部5b亦可称之为下箱体。

在电池2中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体5内；当然，也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6，多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体5内。

图3为图2所示的电池模块的结构示意图。

如图3所示，在一些实施例中，电池单体7为多个，多个电池单体7先串联或并联或混联组成电池模块6。多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。

电池模块6中的多个电池单体7之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块6中的多个电池单体7的并联或串联或混联。

电池单体7可以是圆柱电池单体、方形电池单体或其它形状的电池单体。

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的***示意图；图5为本申请一些实施例提供的电池单体的局部剖视示意图；图6为本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的结构示意图。

如图4至图6所示，本申请实施例的电池单体7包括外壳20和电极组件10，电极组件10容纳于外壳20内。

外壳20为空心结构，其内部形成用于容纳电极组件10和电解液的容纳腔。外壳20的形状可根据电极组件10的具体形状来确定。比如，若电极组件10为圆柱体结构，则可选用为圆柱体外壳；若电极组件10为长方体结构，则可选用长方体外壳。可选地，电极组件10和外壳20均为圆柱状。

在一些实施例中，外壳20包括壳体21和端盖22，壳体21具有开口，端盖22连接于壳体21并用于盖合开口。

端盖22与壳体21密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解液的密封空间。在一些示例中，壳体21的一端具有开口，端盖22设置为一个并盖合于壳体21的开口。在另一些示例中，壳体21相对的两端均具有开口，端盖22设置为两个，两个端盖22分别盖合于壳体21的两个开口。

在一些实施例中，电极组件10包括极片和隔离件12。示例性地，极片设置为多个，多个极片包括极性相反的第一极片11a和第二极片11b，隔离件12用于将第一极片11a和第二极片11b绝缘隔离。电极组件10主要依靠金属离子在第一极片11a和第二极片11b之间移动来工作。

第一极片11a和第二极片11b中的一者为正极极片，第一极片11a和第二极片11b中的另一者为负极极片。

在一些实施例中，第一极片11a、第二极片11b和隔离件12均为带状结构，第一极片11a、第二极片11b和隔离件12绕中心轴线卷绕为一体并形成卷绕结构。卷绕结构可以为圆柱状结构、扁平状结构或其它形状的结构。

在一些实施例中，电池单体7还包括电极引出结构30，设置于外壳20并用于与电极组件10电连接，以将电极组件10产生的电能导出。

在一些实施例中，电极引出结构30包括电极端子31，电极端子31的至少部分露出到外壳20的外部，以实现与其它结构(例如汇流部件)的电连接。

在一些实施例中，电极端子31的至少部分容纳于外壳20内并与极片直接连接，示例性地，电极端子31焊接于极片。

在另一些实施例中，电极引出结构30还包括集流构件32，集流构件32用于连接极片和电极端子31。示例性地，在装配时，可先将第一极片11a与集流构件32焊接，再将集流构件32于电极端子31焊接。

在又一些实施例中，电极引出结构30可与外壳20一体设置。示例性地，电极引出结构30与端盖22一体设置，第一极片11a可直接焊接于端盖22。

图7为本申请一些实施例提供的极片的结构示意图；图8为图7所示的极片沿线A-A作出的剖视示意图。

如图7和图8所示，本申请实施例的极片11包括绝缘基体111、导电层112和活性物质层113。导电层112设置于绝缘基体111的表面。活性物质层113涂覆于导电层112背离绝缘基体111的表面，导电层112包括涂覆有活性物质层113的第一部分112a和未涂覆活性物质层113的第二部分112b，第一部分112a和第二部分112b沿第一方向X布置。导电层112的电阻率为ρ1，导电层112的比热容为C，导电层112的密度为ρ2，常数K＝ρ1/(C·ρ2)。导电层112的厚度为d1，第一部分112a沿第一方向X的尺寸为W，d1、W以及K满足：0.001J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)。

在本申请实施例中，导电层112可以设置在绝缘基体111的一侧表面上，也可以设置于绝缘基体111的相对的两侧表面上。在本申请实施例中，厚度d1指的是设于绝缘基体111一侧表面上的导电层112的厚度。示例性地，绝缘基体111两侧表面上均设有导电层112，且两侧表面上的导电层112的厚度均为d1。

本实施例的极片11可以是电极组件10中的正极极片，也可以是电极组件10中的负极极片。

示例性地，绝缘基体111的两侧表面上均设有导电层112，各导电层112的表面涂覆有活性物质层113。

第一部分112a的背离绝缘基体111的表面被活性物质层113覆盖，第二部分112b的背离绝缘基体111的表面未被活性物质层113覆盖。第二部分112b的背离绝缘基体111的表面可以露出，也可以涂覆其它不包含活性物质的涂层。

活性物质层113用于与电解液发生电化学，以产生电流。第一部分112a可以将产生的电流汇集在一起，并通过第二部分112b将电流引导至外电路。

示例性地，活性物质层113沿第一方向X的尺寸与第一部分112a沿第一方向X的尺寸相同。

导电层112的载流能力与其电阻率ρ1、比热容C以及密度ρ2存在关联。具体地，K值越小，导电层112的载流能力越高；K值越大，导电层112的载流能力越弱。

d1的值越小，导电层112的电阻越大，在电流经过时产热越高；K值越大，导电层112的载流能力越弱。

在充放电过程中，第一部分112a将活性物质层113产生的电流汇集到一起，并将电流传导至第二部分112b。第一部分112a远离第二部分112b的区域收集的电流，需要通过第一部分112a靠近第二部分112b的区域才能流动到第二部分112b，因此，在充放电过程中，流经第一部分112a靠近第二部分112b的区域的电流较大，第一部分112a的靠近第二部分112b的区域的产热较多。W的值越大，活性物质层113的容量也大，活性物质层113在充放电过程中产生的电流越大，第一部分112a靠近第二部分112b的区域的产热越高。

综上所述，d1/(K·W)的值越小，导电层112在充放电过程中产热越多，温度越高，涂覆于导电层112的活性物质层113老化越快，电池单体7容量下降的越快。如果d1/(K·W)的值过小，那么在大倍率充放电的工况下，极片11的温度过高，造成活性物质层113加速老化，电池单体7无法满足寿命要求，甚至引发安全问题。

发明人经过研究和试验，将d1/(K·W)的值限定为大于或等于0.001J/(Ω·mm⁴·℃)，以减少极片11在充放电过程中的产热，降低电池单体7的温度，使电池单体7能够适用于大倍率充放电的工况，保证电池单体7的循环寿命，降低安全风险。

d1的值越大，导电层112的体积和重量也越大，电池单体7的能量密度也越低。K的值越小，导电层112的载流能力越高，极片11对导电层112厚度的需求也就越小。W的值越小，导电层112上的电流也越小，极片11对导电层112厚度的需求也就越小。

如果d1/(K·W)过大，那么会造成导电层112的厚度d1过设计，导致电池单体7的能量密度偏低。

发明人经过研究和试验，将d1/(K·W)的值限定为小于或等于0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)，以在导电层112的载流能力和产热满足要求时，减小导电层112的厚度，提高电池单体7的能量密度，延长电池单体7的循环寿命。

在一些实施例中，导电层112可为铜箔、铝箔或镍箔。示例性地，铜箔的K值为0.0050Ω·mm⁴·℃/J，铝箔的K值为0.0120Ω·mm⁴·℃/J，镍箔的K值为0.0167Ω·mm⁴·℃/J。

在一些实施例中，d1/(K·W)的值为0.001J/(Ω·mm⁴·℃)、0.002J/(Ω·mm⁴·℃)、0.003J/(Ω·mm⁴·℃)、0.005J/(Ω·mm⁴·℃)、0.007J/(Ω·mm⁴·℃)或0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)。

在一些实施例中，d1、W以及K满足：0.002J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.003J/(Ω·mm⁴·℃)。

在一些实施例中，d1为0.5μm-5μm。可选地，d1为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm或5μm。

在一些实施例中，极片11还包括极耳114，极耳114焊接于第二部分112b并形成第一焊接部115。在第一方向X上，极耳114背离活性物质层113的一端凸出于第二部分112b。

在极片11的厚度方向Z上，极耳114的一部分与第二部分112b重叠；极耳114的与第二部分112b重叠的部分焊接于第二部分112b并形成第一焊接部115。

极耳114可用于将第二部分112b上的电流引出。

极耳114在第一方向X上凸出于第二部分112b的部分可用于与电极引出结构连接。

在一些实施例中，极耳114的厚度为d2，d2大于d1。极耳114的厚度大于导电层112的厚度，以提高极耳114的过流能力。

在一些实施例中，d2为1μm-100μm。

d2越小，极耳114的过流面积越小，过流能力越弱。d2越大，极耳114的体积和重量越大，极耳114与导电层112焊接产生的热量越多，极耳114和导电层112越容易出现焊接不良。发明人将d2的值限定为1μm-100μm，以使极耳114满足过流要求，并减小极耳114在焊接过程中的产热。

在一些实施例中，导电层112设置为两个，两个导电层112分别设于绝缘基体111的两侧。极耳114包括第一极耳114a和第二极耳114b，第一极耳114a和第二极耳114b分别焊接于两个导电层112的第二部分112b。第一极耳114a和第二极耳114b分别用于将两个导电层112上的电流引出。

前述的d2指的是单个极耳114的厚度。示例性地，第一极耳114a和第二极耳114b的厚度均为d2。

在第一方向X上，第一极耳114a的尺寸和第二极耳114b的尺寸可以相同，也可以不同。在一些示例中，第一极耳114a的背离活性物质层113的一端与第二极耳114b的背离活性物质层113的一端齐平。在另一些示例中，第一极耳114a的背离活性物质层113的一端超出第二极耳114b，第二极耳114b朝向第一极耳114a弯折并连接于第一极耳114a。

在一些实施例中，第一极耳114a与对应的导电层112焊接并形成第一焊接子部，第二极耳114b与对应的导电层112焊接并形成第二焊接子部。第一焊接部115包括第一焊接子部和第二焊接子部。

在一些示例中，绝缘基体111将第一焊接子部和第二焊接子部隔开。在另一些示例中，绝缘基体111的一部分被焊穿，第一焊接子部和第二焊接子部直接连成一体。

图9为本申请一些实施例提供的极片的剖视示意图。

如图9所示，在一些实施例中，极片11还包括粘接层116，粘接层116连接于极耳114并覆盖第一焊接部115的至少部分。

粘接层116可以覆盖第一焊接部115的一部分，也可以覆盖第一焊接部115的全部。

粘接层116可以仅涂覆在极耳114上，也可以同时涂覆在导电层112和极耳114上。

第一焊接部115上会残留一些颗粒，在电池单体7受到外部冲击时，这些颗粒可能会掉入到电极组件的内部，引发短路风险。本实施例的粘接层116可以固定第一焊接部115上的至少部分颗粒，降低颗粒掉入电极组件内的风险，提高安全性。

在一些实施例中，粘接层116由胶体固化而成。示例性地，胶体包括粘接剂，粘接剂可包括环氧树脂、丙烯酸酯和丁苯橡胶中的至少一种。

在一些实施例中，胶体包括陶瓷颗粒，陶瓷颗粒可包括勃姆石、氧化硅和氧化锆中的至少一种。陶瓷颗粒可增强粘接层116的刺破强度和绝缘性。

在一些实施例中，胶体包括颜色识别剂，例如炭、普鲁士蓝等。

在一些实施例中，胶体的粘度为1000MPa·s。胶体在涂覆时具有良好的流动性，能够覆盖第一焊接部115的凹凸不平的区域，降低漏涂风险。

在一些实施例中，粘接层116的厚度为0.01mm-0.1mm。粘接层116具有良好的韧性和强度，其在电极组件10的卷绕成型的过程中不易脱落。

在一些实施例中，粘接层116的一部分在第一方向X上位于活性物质层113和极耳114之间、涂覆于第二部分112b并连接于活性物质层113。

在极片11的成型过程中，一般需要辊压活性物质层113，以提高活性物质层113的压实密度。在辊压时，第一部分112a受力而第二部分112b不受力，这造成第一部分112a和第二部分112b的连接处容易产生应力集中，引发第一部分112a和第二部分112b的连接处开裂的风险。

粘接层116连接于活性物质层113，其能够覆盖第一部分112a和第二部分112b的连接处，降低导电层112开裂的风险，保证导电层112的过流能力。粘接层116还能够将极耳114连接到导电层112和活性物质层113，从而降低极耳114脱落的风险。

在一些实施例中，极片11还包括绝缘层117，绝缘层117的至少部分位于粘接层116背离第一焊接部115的一侧并连接于粘接层116。

绝缘层117可以保护粘接层116，降低因焊接部刺破粘接层116而引发短路的风险，提高安全性。绝缘层117还可以提高极片11的绝缘性，降低正负极片搭接短路的风险。粘接层116还能够将绝缘层117连接到极耳114，以降低绝缘层117脱落的风险。

在一些实施例中，绝缘层117完全覆盖粘接层116，以减少粘接层116的外露面积，降低粘接层116在电解液的浸泡中与第一焊接部115分离的风险。

在本实施例中，覆盖指的是在厚度方向Z上覆盖，即绝缘层117在极片11的厚度方向Z上完全覆盖粘接层116。

在一些实施例中，绝缘层117和粘接层116均包括粘接剂，绝缘层117中的粘接剂与绝缘层117的重量比为N1，粘接层116中的粘接剂与粘接层116的重量比为N2，N1小于N2。

粘接层116的粘接剂的含量较高，其可以更好地粘接到第一焊接部115，降低粘接层116与第一焊接部115分离的风险。绝缘层117无需与第一焊接部115相连，其可包含较少的粘接剂，这样，绝缘层117可以设置更多强度较高的材料，以提高绝缘层117的整体强度。

在一些实施例中，绝缘层117由绝缘浆料固化而成。绝缘浆料可包括陶瓷颗粒和粘接剂，陶瓷颗粒可包括氧化铝、氧化硅和氧化锆中的至少一种，粘接剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。

在一些实施例中，绝缘浆料的粘度为3000MPa·s-10000MPa·s。

在一些实施例中，用于制备绝缘层117的绝缘浆料的粘度大于用于制备粘接层116的胶体的粘度。低粘度的胶体在涂覆成型时具有较好的流动性，以覆盖第一焊接部115的凹凸不平的区域，降低漏涂风险；高粘度的绝缘浆料可以在成型后具有较高的强度，以降低绝缘层117被刺破的风险。

在一些实施例中，绝缘层117的厚度为0.005mm-0.5mm。

在一些实施例中，绝缘层117还包括分散剂，例如羧甲基纤维素钠等。

在一些实施例中，在第一方向X上，极耳114的超出导电层112的部分未涂覆绝缘层117。

极耳114的超出导电层112的部分用于与电极引出结构相连，如果绝缘层117涂覆到极耳114的超出导电层112的部分，可能会干涉极耳114与电流引出结构的连接。因此，可选地，极耳114的超出导电层112的部分未涂覆绝缘层117。

在一些实施例中，极片11可按照下述步骤成型：提供绝缘基体111和导电层112，导电层112设置于绝缘基体111的表面；在导电层112的背离绝缘基体111的表面涂布活性浆料，活性浆料固化后形成活性物质层113；将极耳114焊接于导电层112的未涂覆活性物质层113的部分并形成第一焊接部115；在导电层112和极耳114上涂覆胶体，以使胶体覆盖第一焊接部115；在胶体上涂覆绝缘浆料。

胶体固化后形成粘接层116，绝缘浆料固化后形成绝缘层117。

图10为本申请另一些实施例提供的极片的剖视示意图。

如图10所示，在一些实施例中，极片11还包括绝缘层117，绝缘层117连接于极耳114和活性物质层113，且绝缘层117覆盖第一焊接部115的至少部分。

绝缘层117可以固定第一焊接部115上的至少部分颗粒，降低颗粒掉入电极组件10内的风险，提高安全性。

在一些实施例中，极片11可以省略粘接层，绝缘层117直接粘接在第一焊接部115上。

在一些实施例中，绝缘层117包括陶瓷颗粒和粘接剂，粘结剂与绝缘层117的重量比大于或等于0.1。

绝缘层117中的粘接剂的含量较高，其可以更好地粘接到第一焊接部115，降低绝缘层117与第一焊接部115分离的风险。

图11为本申请一些实施例提供的电池单体的局部结构示意图。

请一并参照图4至图11，本申请实施例还提供了一种电池单体7，其包括外壳20、电极组件10和电极引出结构30。电极组件10容纳于外壳20内。电极组件10包括前述任一实施例的极片11。电极引出结构30设置于外壳20并连接于极耳114。电极引出结构30用于将电极组件10产生的电能导出。

在一些实施例中，导电层112设置为两个，两个导电层112分别设于绝缘基体111的两侧。极耳114包括第一极耳114a和第二极耳114b，第一极耳114a和第二极耳114b分别焊接于两个导电层112的第二部分112b。

第一极耳114a和第二极耳114b分别用于将两个导电层112上的电流引出。

在一些实施例中，电极引出结构30具有连接部33，在第一方向X上，连接部33位于第一极耳114a背离活性物质层113的一侧，连接部33与第一极耳114a相抵并焊接、与第二极耳114b相抵并焊接。连接部33的厚度为t，第一极耳114a在展平状态下沿第一方向X超出第一焊接部115的尺寸为h2，t和h2满足：2.5≤h2/t≤10。第二极耳114b在展平状态下沿第一方向X超出第一焊接部115的尺寸为h3，t和h3满足：2.5≤h3/t≤10。

连接部33为电极引出结构30与第一极耳114a和第二极耳114b相抵的部分。示例性地，连接部33可为集流构件32，也可为集流构件32的一部分。可选地，连接部33为平板结构。

第一极耳114a可经过揉平、弯折或其它工序，以形成较为致密的端面114c，端面114c可用于与连接部33相抵并焊接。

第一极耳114a的展平状态是指，将第一极耳114a恢复到平直状态。示例性地，可先将电极组件10拆解并将极片11整体展开，然后使用设备将第一极耳114a重新压平，然后测量h2的值。

同样地，第二极耳114b的展平状态是指，将第二极耳114b恢复到平直状态。示例性地，可先将电极组件10拆解并将极片11整体展开，然后使用设备将第二极耳114b重新压平，然后测量h3的值。

h2越大，第一极耳114a的能够与连接部33焊接的部分越大，但第一极耳114a占用的空间也越大；t的值越小，焊接产生的热量越少，第一极耳114a与连接部33的连接强度越低，连接部33的过流能力越小。如果h2/t过大，将会造成第一极耳114a占用的空间大，电池单体7的能量密度不足，连接部33和第一极耳114a之间出现连接失效的风险较高。

h2越小，第一极耳114a的能够与连接部33焊接的部分越小，但第一极耳114a占用的空间也越小；t的值越大，焊接产生的热量越多，传递到第一极耳114a和隔离件12上的热量越多，极耳114和隔离件12被烧伤的风险越高。如果h2/t过小，第一极耳114a和隔离件12被烧伤的风险较高。

鉴于此，本实施例将h2/t的值限定在2.5-10，以保证连接部33和第一极耳114a之间的连接强度，降低第一极耳114a被熔穿的风险，提高能量密度。可选地，h2/t的值限定在5-7.5。

同样地，本实施例将h3/t的值限定在2.5-10，以保证连接部33和第二极耳114b之间的连接强度，降低第二极耳114b被熔穿的风险，提高能量密度。可选地，h3/t的值限定在5-7.5。

在一些实施例中，h2/t的值可为2.5、4、5、7.5、9或10。在一些实施例中，h3/t的值可为2.5、4、5、7.5、9或10。

在一些实施例中，连接部33焊接于第一极耳和第二极耳并形成第二焊接部。

在一些实施例中，极片11卷绕为多圈。在电极组件10的径向上，相邻两圈的极片11之间的间距为d3，0.2mm≤d3≤0.4mm。

d3是同一个极片11的相邻两圈在径向上的间距。

极片11(例如第一极片11a)卷绕为多圈，对应地，极耳114也卷绕为多圈。d3的值越大，相邻的两圈极耳114之间的间距也越大，在焊接极耳114和电极引出结构时，激光从极耳114之间穿过的风险越高。如果d3的值过大，那么电极组件10的隔离件12可能被激光烧伤，引发安全风险。因此，本实施例将d3的值限定为小于或等于0.4mm，以提高安全性。

一个极片11的相邻两圈之间需要设置另一个极性相反的极片11和隔离件12；例如，第一极片11a的相邻两圈之间需要设置一圈第二极片11b和两层隔离件12。如果d3的值过小，将会造成该另一个极片11和隔离件12受限。因此，本实施例将d3的值限定为大于或等于0.2mm，以为隔离件等结构提供空间。

在一些实施例中，d3为0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm或0.4mm。

在一些实施例中，电极引出结构30具有连接部33，在第一方向X上，连接部33位于极耳114背离活性物质层113的一侧，连接部33与极耳114相抵并焊接。电极组件10还包括隔离件12，隔离件12与极片11层叠并卷绕。在第一方向X上，连接部33的与第一极耳114a相抵的表面与隔离件12的最小距离为S1，连接部33的厚度为t，S1≥0.75t。

t的值越大，焊接连接部33与第一极耳114a产生的热量也就越大；S1越小，隔离件12与连接部33之间的导热路径越短，传导至隔离件12的热量越多，隔离件12被烧伤的风险过高。本实施例将S1限定为大于或等于0.75t，以减少传导至隔离件12的热量，降低隔离件12被烧伤的风险。

在一些实施例中，S1≥1.5t。

在一些实施例中，极耳114沿卷绕方向V卷绕为多圈，多圈极耳114的背离活性物质层113的一端揉平并形成端面114c，电极引出结构30焊接于端面114c。

本申请实施例可对极耳114进行揉平处理，以使极耳114的远离活性物质层113的端部区域收拢、集合在一起；揉平处理在极耳114远离活性物质层113的一端形成致密的端面114c，减小缝隙，便于极耳114与电极引出结构30连接。

在一些实施例中，电极组件10大体为圆柱状。

图12为本申请又一些实施例提供的极片的剖视示意图；图13为本申请一些实施例提供的电池单体的局部结构示意图。

如图12和图13所示，在一些实施例中，在第一方向X上，第一极耳114a的背离活性物质层113的一端超出第二极耳114b，第二极耳114b朝向第一极耳114a弯折并连接于第一极耳114a。电极引出结构30具有连接部33，在第一方向X上，连接部33位于第一极耳114a背离活性物质层113的一侧，连接部33与第一极耳114a相抵并焊接。连接部33的厚度为t，第一极耳114a在展平状态下沿第一方向X超出第一焊接部115的尺寸为h2，t和h2满足：5≤h2/t≤20。

h2越大，第一极耳114a的能够与连接部33焊接的部分越大，但第一极耳114a占用的空间也越大；t的值越小，焊接产生的热量越少，第一极耳114a与连接部33的连接强度越低，连接部33的过流能力越小。如果h2/t过大，将会造成第一极耳114a占用的空间大，电池单体7的能量密度不足，连接部33和第一极耳114a之间出现连接失效的风险较高。

h2越小，第一极耳114a的能够与连接部33焊接的部分越小，但第一极耳114a占用的空间也越小；t的值越大，焊接产生的热量越多，传递到第一极耳114a和隔离件12上的热量越多，极耳114和隔离件12被烧伤的风险越高。如果h2/t过小，第一极耳114a和隔离件12被烧伤的风险较高。

在本实施例中，第二极耳114b不与连接部33焊接，因此，将h2/t的值限定在5-20，以保证连接部33和第一极耳114a之间的连接强度，降低第一极耳114a被熔穿的风险，提高能量密度。可选地，h2/t的值为10-15。

与第一极耳114a和第二极耳114b同时焊接到连接部33的方案相比，仅第一极耳114a与连接部33焊接的方案需要使第一极耳114a具有更大h2。

图14为本申请再一些实施例提供的极片在展开状态下的结构示意图；图15为本申请一些实施例提供的电池单体7的局部示意图。

如图14和图15所示，在一些实施例中，极耳114包括多个沿第二方向Y间隔设置的极耳部114d，第二方向Y垂直于第一方向X和极片11的厚度方向Z。在第一方向X上，极耳部114d凸出于第二部分112b。

示例性地，第一极耳114a包括多个极耳部114d，第二极耳114b包括多个极耳部114d。

本实施例将极耳114分割为多个分离的极耳部114d，便于极耳部114d在极片11卷绕后弯折。

在一些实施例中，极片11沿卷绕方向V卷绕为多圈。极耳114包括多个沿卷绕方向V间隔设置的极耳部114d，多个极耳部114d朝向极片11的卷绕中心弯折以形成端面114c，电极引出结构30焊接于端面114c。

在极片11的展平状态下，多个极耳部114d沿第二方向Y布置。当极片11卷绕后，多个极耳部114d沿卷绕方向V布置。

极耳部114d朝向极片11的卷绕中心弯折，以遮挡相邻的两圈极片11之间的间隙，并形成致密的端面114c，便于与电极引出结构30焊接，降低漏激光的风险。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池，包括多个以上任一方案所述的电池单体。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电装置，包括以上任一方案所述的电池单体，并且电池单体用于为用电装置提供电能。

根据本申请的一些实施例，参照图6至图9，本申请实施例提供了一种极片11，其包括绝缘基体111、导电层112、活性物质层113和极耳114。导电层112为两个，两个导电层112分别设置于绝缘基体111的两个表面。活性物质层113涂覆于导电层112背离绝缘基体111的表面，导电层112包括涂覆有活性物质层113的第一部分112a和未涂覆活性物质层113的第二部分112b，第一部分112a和第二部分112b沿第一方向X布置。

极耳114包括第一极耳114a和第二极耳114b，第一极耳114a和第二极耳114b分别焊接于两个导电层112的第二部分112b。第一极耳114a和第二极耳114b分别用于将两个导电层112上的电流引出。第一极耳114a与对应的导电层112焊接并形成第一焊接子部，第二极耳114b与对应的导电层112焊接并形成第二焊接子部。第一焊接部115包括第一焊接子部和第二焊接子部。

极片11还包括粘接层116和绝缘层117，粘接层116连接于极耳114并覆盖第一焊接部115的至少部分。绝缘层117的至少部分位于粘接层116背离第一焊接部115的一侧并连接于粘接层116。

导电层112的电阻率为ρ1，导电层112的比热容为C，导电层112的密度为ρ2，常数K＝ρ1/(C·ρ2)。导电层112的厚度为d1，第一部分112a沿第一方向X的尺寸为W，d1、W以及K满足：0.001J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)。

以下结合实施例进一步说明本申请。

为了使本申请的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本申请。但是，应当理解的是，本申请的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限制本申请，且本申请的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。

实施例1可按照下述步骤制备：

(i)将正极活性物质NCM523、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比96:2:2进行混合，加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在第一集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、分切、裁片得到第一极片。正极浆料固化后形成活性物质层。

(ii)将负极活性物质石墨或石墨与其它活性物质按不同质量比得到的混合物、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.4:1:1.2:1.4进行混合，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在第二集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、分切、裁片得到第二极片。

(iii)将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照按体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于混合后的有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。

(iv)以12μm厚的聚丙烯膜作为隔离件。

(v)将第一极片、隔离件及第二极片层叠在一起并卷绕为圆柱状。

(Ⅵ)将电极组件装入圆柱外壳，然后经过注液、静置、化成、整形等工序，获得电池单体。

在步骤(i)中，参照图8，第一集流体包括绝缘基体111和设置于绝缘胶表面的导电层112，导电层112为铝箔，铝箔的K值为0.0120Ω·mm⁴·℃/J，铝箔的厚度为0.001mm，铝箔的涂覆正极浆料的区域的宽度W为68.5mm。

在步骤(Ⅵ)中，电池单体为圆柱状，直径为46mm，高度为95mm。

对实施例1制备出的电池单体进行能量密度检测、温度检测和循环性能检测。

能量密度检测：在25°的环境下，电池单体从上限电压开始，以0.33C的倍率进行放电，到达到下限电压时截止，所发挥的容量即为电池单体的容量；电池单体的容量除以电池单体的重量，得到电池单体的能量密度G。

温度检测：对电池单体进行快充，并检测第一极片的活性物质层的最高温度Q。快充是指在25分钟内将电池单体的电量从0充到80％。在制备电池单体时，可在电池单体内部内置温度传感器，并在外壳上开设开口，以将传感器的引线导出。温度传感器能够实时检测活性物质层的温度。

循环性能检测：在常温环境下，将电池单体以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至电池单体的容量衰减至初始容量的80％。记录电池单体循环的圈数。

实施例2：实施例2的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0008mm。

实施例3：实施例3的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0015mm。

实施例4：实施例4的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.002mm。

实施例5：实施例5的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0025mm。

实施例6：实施例6的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.003mm。

实施例7：实施例7的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0035mm。

实施例8：实施例8的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.004mm。

实施例9：实施例9的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0045mm。

实施例10：实施例10的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.005mm。

实施例11：实施例11的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0062mm。

对比例1：对比例1的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0007mm。

对比例2：对比例1的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0065mm。

对比例3：对比例3的电池单体的制备方法和检测方法参照实施例1，不同之处在于d1为0.0074mm。

实施例1-11和对比示例1-3的评估结果示出于表1中。

表1

参照实施例1-11和对比例1-3，d1/(K·W)的值越小，导电层在充放电过程中产热越多，温度越高，涂覆于导电层的活性物质层老化越快，电池单体容量下降的越快。如果d1/(K·W)越大，那么会造成导电层的重量也大，电池单体的能量密度越低。本申请实施例将d1/(K·W)限定在0.001J/(Ω·mm⁴·℃)-0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)，以平衡电池单体的能量密度和循环性能。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

最后应说明的是：以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (25)

1.一种极片，其特征在于，包括：

绝缘基体；

导电层，设置于所述绝缘基体的表面；

活性物质层，涂覆于所述导电层背离所述绝缘基体的表面，所述导电层包括涂覆有所述活性物质层的第一部分和未涂覆所述活性物质层的第二部分，所述第一部分和所述第二部分沿第一方向布置；

所述导电层的电阻率为ρ1，所述导电层的比热容为C，所述导电层的密度为ρ2，常数K＝ρ1/(C·ρ2)；

所述导电层的厚度为d1，所述第一部分沿所述第一方向的尺寸为W，d1、W以及K满足：0.001J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.0075J/(Ω·mm⁴·℃)。

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，d1、W以及K满足：0.002J/(Ω·mm⁴·℃)≤d1/(K·W)≤0.003J/(Ω·mm⁴·℃)。

3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，d1为0.5μm-5μm。

4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，还包括极耳，所述极耳焊接于所述第二部分并形成第一焊接部；在所述第一方向上，所述极耳背离所述活性物质层的一端凸出于所述第二部分。

5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述极耳的厚度为d2，d2大于d1。

6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，d2为1μm-100μm。

7.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，还包括粘接层，所述粘接层连接于所述极耳并覆盖所述第一焊接部的至少部分。

8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述粘接层的一部分在所述第一方向上位于所述活性物质层和所述极耳之间、涂覆于所述第二部分并连接于所述活性物质层。

9.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层的至少部分位于所述粘接层背离所述第一焊接部的一侧并连接于所述粘接层。

10.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，所述绝缘层和所述粘接层均包括粘接剂，所述绝缘层中的所述粘接剂与所述绝缘层的重量比为N1，所述粘接层中的所述粘接剂与所述粘接层的重量比为N2，N1小于N2。

11.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，所述绝缘层完全覆盖所述粘接层。

12.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层连接于所述极耳和所述活性物质层，且所述绝缘层覆盖所述第一焊接部的至少部分。

13.根据权利要求12所述的极片，其特征在于，所述绝缘层包括陶瓷颗粒和粘接剂，所述粘接剂与所述绝缘层的重量比大于或等于0.1。

14.根据权利要求9-13任一项所述的极片，其特征在于，在所述第一方向上，所述极耳的超出所述导电层的部分未涂覆所述绝缘层。

15.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述极耳包括多个沿第二方向间隔设置的极耳部，所述第二方向垂直于所述第一方向和所述极片的厚度方向；

在所述第一方向上，所述极耳部凸出于所述第二部分。

16.一种电池单体，其特征在于，包括：

外壳；

电极组件，容纳于所述外壳内，所述电极组件包括根据权利要求4-14任一项所述的极片；以及

电极引出结构，设置于所述外壳并连接于所述极耳。

17.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，

所述导电层设置为两个，两个所述导电层分别设于所述绝缘基体的两侧；

所述极耳包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别焊接于两个所述导电层的所述第二部分。

18.根据权利要求17所述的电池单体，其特征在于，

在所述第一方向上，所述第一极耳的背离所述活性物质层的一端超出所述第二极耳，所述第二极耳朝向所述第一极耳弯折并连接于所述第一极耳；

所述电极引出结构具有连接部，在所述第一方向上，所述连接部位于所述第一极耳背离所述活性物质层的一侧，所述连接部与所述第一极耳相抵并焊接；

所述连接部的厚度为t，所述第一极耳在展平状态下沿所述第一方向超出所述第一焊接部的尺寸为h2，t和h2满足：5≤h2/t≤20。

19.根据权利要求17所述的电池单体，其特征在于，所述电极引出结构具有连接部，在所述第一方向上，所述连接部位于所述第一极耳背离所述活性物质层的一侧，所述连接部与所述第一极耳相抵并焊接、与所述第二极耳相抵并焊接；

所述连接部的厚度为t，所述第一极耳在展平状态下沿所述第一方向超出所述第一焊接部的尺寸为h2，t和h2满足：2.5≤h2/t≤10；

所述第二极耳在展平状态下沿所述第一方向超出所述第一焊接部的尺寸为h3，t和h3满足：2.5≤h3/t≤10。

20.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述极片卷绕为多圈；

在所述电极组件的径向上，相邻两圈的所述极片之间的间距为d3，0.2mm≤d3≤0.4mm。

21.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述电极引出结构具有连接部，在所述第一方向上，所述连接部位于所述极耳背离所述活性物质层的一侧，所述连接部与所述极耳相抵并焊接；

所述电极组件还包括隔离件，所述隔离件与所述极片层叠并卷绕；

在所述第一方向上，所述连接部的与所述极耳相抵的表面与所述隔离件的最小距离为S1，所述连接部的厚度为t，S1≥0.75t。

22.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述极耳沿卷绕方向卷绕为多圈，多圈所述极耳的背离所述活性物质层的一端揉平并形成端面，所述电极引出结构焊接于所述端面。

23.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述极片沿卷绕方向卷绕为多圈；所述极耳包括多个沿所述卷绕方向间隔设置的极耳部，多个所述极耳部朝向所述极片的卷绕中心弯折以形成端面，所述电极引出结构焊接于所述端面。

24.一种电池，其特征在于，包括多个根据权利要求16-23中任一项所述的电池单体。

25.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求16-23中任一项所述的电池单体，所述电池单体用于提供电能。

Images