CN111755657B - 电极组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电极组件，包括：第一极片，包括第一集流体；第一极耳，从第一极片表面伸出且电连接第一集流体，第一极耳有多个，且第一极耳的个数为q；其中，多个第一极耳中包括第一易断极耳，第一易断极耳包括易断部和第一绝缘层，第一绝缘层包裹易断部，易断部包括第一段和第二段，第一段连接第二段且第一段与第二段的夹角小于九十度；第一易断极耳的个数为p，p/q≤1/2。该电极组件的能量密度更大且安全性能更高。

Description

电极组件

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电极组件。

背景技术

为满足大倍率充放电的应用，电池包内电极组件多采用多极耳以用于多通道电流输出，由基材裁切引出多层极耳，并将同性极耳堆叠在一起后经过焊接转接以实现电流输出。通常，极耳处易发生折断的现象或易与电极组件壳体以及相反极性极耳接触，造成电阻电压过高或短路，会造成严重安全风险，且现有电极组件的能量密度较低，存在改进空间。

发明内容

本申请提出一种电极组件，该电极组件的能量密度更大且安全性能更高。

根据本申请的实施例的电极组件，包括：第一极片，包括第一集流体；第一极耳，从所述第一极片表面伸出且电连接所述第一集流体，所述第一极耳有多个，且所述第一极耳的个数为q；其中，多个所述第一极耳中包括第一易断极耳，所述第一易断极耳包括易断部和第一绝缘层，所述第一绝缘层包裹所述易断部，所述易断部包括第一段和第二段，所述第一段连接所述第二段且所述第一段与所述第二段的夹角小于九十度；其中，所述第一易断极耳的个数为p，p/q≤1/2。

根据本申请的实施例的电极组件，该电极组件的能量密度更大且安全性能更高。

根据本申请的一些实施例，p/q＝a，0.2≤a≤0.4。

根据本申请的一些实施例，至少一个所述第一极耳包括弯折部，所述弯折部包括第三段和第四段，所述第三段连接所述第四段且所述第三段与所述第四段的夹角大于九十度，所述第四段电连接所述第一集流体。

根据本申请的一些实施例，所述第一易断极耳包括所述弯折部，所述第三段连接所述第二段，且所述第三段与所述第二段在一条直线上。

根据本申请的一些实施例，至少一个所述第一绝缘层覆盖所述弯折部。

根据本申请的一些实施例，所述第一极片还包括位于所述第一集流体表面的第一活性物质层，至少一个所述第一绝缘层与所述第一活性物质层重叠。

根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括：第二极片，所述第一绝缘层部分位于所述第一极片与所述第二极片之间。

根据本申请的一些实施例，在所述第一极耳伸出所述第一极片的方向上，所述第一绝缘层超出所述第一活性物质层的长度的最小值为L1，所述第二极片超出所述第一活性物质层的长度的最大值为L2，所述第一段与所述第二段的夹角的顶点与所述第二极片的距离为L3，其中，L1-L2≥L3。

根据本申请的一些实施例，在所述第一段和所述第二段连接位置处，多个所述第一极耳层叠后的总厚度为T2，在所述第一极耳伸出所述第一极片的方向上，所述弯折部与所述易断部的垂直距离的最小值为L4，其中，L4≥T2。

根据本申请的一些实施例，0.8*(L1-L2)≥L3≥L4≥1.5*T2。

根据本申请的实施例的电极组件，该电极组件通过将第一极片上的易断部合理的分成两小段，并合理的限定两小段之间所呈的角度，以减少易断部弯折后破裂的风险，提高第一极耳的弯折可靠性，进而有效的提升了电极组件的安全性能。

附图说明

图1是根据本申请实施例的电极组件的局部结构示意图；

图2是根据本申请实施例的电极组件的局部结构示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是根据本申请实施例的电极组件的局部结构示意图；

图5是根据本申请实施例的电极组件的局部结构示意图；

图6是根据本申请实施例的电极组件的局部结构示意图。

附图标记：

电极组件100，第一极片1，第一集流体11，第一活性物质层12，第一极耳13，第一易断极耳14，易断部141，第一绝缘层142，第一段1411，第二段1412，弯折部143，第三段1431，第四段1432，第二极片2，转接片3，电极组件壳体4。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”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”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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中的具体含义。

下面参考附图描述根据本申请实施例的电极组件100。

根据本申请实施例的电极组件100可以包括：多个第一极片1，多个第一极片1上下层叠设置以形成电极组件100的一部，其中，第一极片1可为正极极片，当然也可为负极极片。

如图1和图2所示，每个第一极片1均包括第一集流体11和设于第一集流体11表面的第一活性物质层12。其中，第一活性物质层12用于产生电流，而第一集流体11适于与第一活性物质层12充分接触以将由第一活性物质层12产生的电流汇集起来，以便形成较大的电流向电极组件100外输出。

进一步，每个第一极片1均设有第一极耳13，多个第一极耳13适于相互层叠连接以将多个第一极片1连接在一起，以便于完成多个第一极片1的汇流。并且，第一极耳13还适于与转接片3连接，以便于转接片3能够将第一极片1的电流输送到电极组件100外部，以实现电极组件100的电流输出。

再进一步，参照图1，多个第一极耳13包括多个第一易断极耳14，第一易断极耳14顾名思义为易发生折断的极耳，由于在电极组件100内，多个第一极耳13为层叠设置的，而多个第一极耳13的输出端却只有一个，因此为了能够确保第一极耳13的正常汇流输出以及避免第一极耳13与电极组件壳体4发生电连接，第一极耳13需要进行弯折处理，而部分第一极耳13(第一易断极耳14)在弯折时不可避免的会出现折损或折断的现象，导致出现第一易断极耳14处内阻变大，造成第一易断极耳14处电压损失变大，影响电极组件100的电容量及安全性能。

其中，第一易断极耳14包括易断部141，易断部141为第一易断极耳14上易发生断折的部位，为增加易断部141的强度，本申请实施例在易断部141上设置了第一绝缘层142，并且第一绝缘层142包裹易断部141，以达到更好的加强效果，避免易断部141发生折断。

并且，第一绝缘层142还具有绝缘作用，可有效防止第一极耳13与电极组件壳体4以及其他极耳发生电连接，进而可有效保护电极组件100，使电流能够正常输出。

如图1所示，易断部141包括第一段1411和第二段1412，第一段1411的一端与第二段1412的一端连接，第一段1411的另一端适于与转接片3连接以将电流向电极组件100外输出。

其中，第一段1411与第二段1412之间发生第一次弯折，并且第一段1411与第二段1412的夹角小于九十度。由此，将第一段1411与第二段1412的夹角控制在小于九十度的范围之内可保证第一极片1在厚度方向的弯折收缩不会与电极组件壳体4相接触，并在横向方向上有效缩短第一极片1所占电极组件100内的空间，以实现提高电极组件100能量密度的作用。

并且，将弯折角度控制在此范围内，再配合第一绝缘层142的加强作用，可提高多个第一易断极耳14的易断部141处的可靠性水平，以在提高电极组件100空间利用率即体积能量密度的同时减少易断部141弯折后破裂的风险，提高第一极耳13的弯折可靠性。

具体地，第一极耳13的个数为q，第一易断极耳14的个数为p，其中，p/q≤1/2。即在电极组件100内要合理的控制第一易断极耳14的数量，使第一易断极耳14的数量少于第一极耳13总数量的一半，以保证弯折可靠性，避免第一极耳13断裂过多而影响电极组件100的电容量及安全性能。

根据本申请实施例的电极组件100，该电极组件100的能量密度更大且安全性能更高。

根据本申请的一些实施例，p/q＝a，0.2≤a≤0.4。即将第一易断极耳14的数量控制在第一极耳13总数量的百分之二十到百分之四十之间，以保证第一极耳13的整体弯折可靠性，避免第一极耳13断裂过多而影响电极组件100的容量及安全性能。

根据本申请的一些实施例，如图1所示，至少一个第一极耳13包括弯折部143，弯折部143为第一极耳13在安装时的第二个弯折点，以配合易断部141处所形成的第一个弯折点，使第一极片1能够利用更小的空间而布置在电极组件壳体4内，进而可提升电极组件100的能量密度。

根据本申请的一些实施例，进一步，参照图1，弯折部143包括第三段1431和第四段1432，第三段1431的一端与第四段1432的一端连接，第四段1432的另一端与第一集流体11电连接，其中，第三段1431与第四段1432的夹角大于九十度，弯折部143形成在第三段1431与第四段1432之间，以形成第二处弯折点，以配合易断部141的第一处弯折点，一共形成沿横向方向分布的两处弯折点，进而使二者限制角度的相互配合能够在保证第一极耳13的弯折安全性的同时，尽可能的减小第一极耳13所占电极组件壳体4内的空间，以达到提升电极组件100能量密度的目的。

根据本申请的一些实施例，如图1和图2所示，第一易断极耳14包括弯折部143，使弯折部143能够与易断部141配合，以使第一易断极耳14弯折后所占电极组件100内部空间更小，以达到提高能量密度的目的。

其中，第三段1431的另一端与第二段1412的另一端连接，且第三段1431与第二段1412在一条直线上。即第二段1412与第三段1431之间不具有弯折点。再结合易断部141的连接形式可知：第四段1432的一端与第三段1431的一端连接，第四段1432的另一端与第一集流体11连接，第三段1431的另一端与第二段1412的另一端连接，第二端的一端与第一段1411的一端连接，第一段1411的另一端与转接片3连接，以将第一集流体11的电流传递到转接片3处，并由转接片3将电流输送到电极组件100外，以完成电极组件100的电流输出。

根据本申请的一些实施例，如图1所示，至少一个第一绝缘层142延伸至弯折部143。在保证弯折条件的同时，使更多的第一绝缘层142能够覆盖住弯折部143以提升弯折部143的弯折稳定性，进而提升了整个第一极耳13的弯折稳定性。

根据本申请的一些实施例，参照图1-图3，至少一个第一绝缘层142与第一活性物质层12部分重叠，即第一绝缘层142只覆盖了第一活性物质层12的边缘部分，并没有完全覆盖住第一活性物质层12，以保证第一极片1的绝缘效果以及镀层便捷性。在一些实施例中，所有第一绝缘层142均与第一活性物质层12部分重叠，由此更便于加工处理及提升绝缘效果。由于在涂布第一绝缘层142时需从第一活性物质层12处涂起才可使工艺更加简单，因此，所有第一绝缘层142均适于与第一活性物质层12的端部重叠设置。

根据本申请的一些实施例，如图1和图2所示，电极组件100还包括：多个第二极片2。在一些实施例中，第一极片1可为电极组件100的阴极，第二极片2可为电极组件100的阳极。当然，第一极片1可为电极组件100的阳极，第二极片2可为电极组件100的阴极。

其中，两个相邻的第一极片1之间设有一个第二极片2。换言之，第一极片1与第二极片2交差层叠设置，并且第一绝缘层142的部分位于第一极片1与第二极片2之间，以完全隔绝第一极片1与第二极片2，避免第一极片1与第二极片2相互连接而造成电极组件100的短路，进而保证了电极组件100的安全性能。

根据本申请的一些实施例，参照图1和图2，在第一极耳13伸出第一极片1的方向上，第一绝缘层142超出第一活性物质层12的长度的最小值为L1，第二极片2超出第一活性物质层12的长度的最大值为L2，第一段1411与第二段1412的夹角的顶点与第二极片2的距离为L3。换言之，第二极片2靠近易断部141的端面与第二段1412一端的垂直距离为L3。其中，L1-L2≥L3。即使整个弯折部143更加紧凑，以保证易断部141位置位于第一绝缘层142的覆盖范围内,若易断部141位于第一绝缘层142的覆盖范围之外，则弯折会浪费电极组件100内过多的空间，不利于电极组件100能量密度的提升。

根据本申请的一些实施例，如图1和图2，在第一段1411和第二段1412连接位置处，多个第一极耳13层叠后的总厚度为T2，在第一极耳13伸出第一极片1的方向上，弯折部143与易断部141的垂直距离的最小值为L4，其中，L4≥T2。即多个第一极耳13弯折后端部聚拢堆叠于电极组件100顶部,顶部空间可容纳弯折后堆叠的总高度，高度越高越占用整个电极组件100的空间，而第一极耳13处本身不提供能量，这样高度越低，电极组件100的电容量就越高，但第一极耳13距电极组件壳体4顶端不能太近，否则易接触短路及易引起第一极耳13的折断，因此，将弯折部143与易断部141的垂直距离的最小值设置的大于等于第一极耳13层叠后的总厚度。

根据本申请的一些实施例，根据以上的关系式可导出最终的关系式为：0.8*(L1-L2)≥L3≥L4≥1.5*T2。即将第一极片1的弯折角度及延伸长度合理的控制在上述关系式的范围内，以在保证第一极耳13的整体弯折可靠性的同时，尽量减少第一极耳13所占电极组件100内的空间，进而增大电极组件100的电容量及能量密度。

根据本申请的一些实施例，如图4-图6所示，转接片3与第一极耳13焊接重叠宽度应控制在电极组件100厚度的30％-80％之间,以使第一极耳13及转接片3端部为弯折部143预留一定宽度，即在保证电连接接触面积及连接可靠性的同时，预留第一绝缘层142的宽度空间，并可有效防止端部尖锐毛刺刮伤划破第一极耳13或转接片3。

根据本申请的一些实施例，如图4-图6所示，转接片3宽度为第一极耳13宽度的50％-100％。由此，可保证电连接接触面积及连接可靠性，并可有效防止尖角突出刺破电极组件壳体4而造成腐蚀。

根据本申请的一些实施例，如图4-图6所示，第一极耳13裁切时两边角可做钝化处理，如切斜面，圆角等。在一些实施例中，如图1-图3所示，焊接处至少一侧有隔绝胶层覆盖，以防止焊接毛刺刺破电极组件壳体4而造成腐蚀漏液。

根据本申请的一些实施例，第一极耳13和第二极耳焊接可直接与转接片3一次焊接完成，为了防止运输过程中极耳与极耳之间的移动错位导致的焊接不均，也可先将多片第一极耳13或第二极耳预先焊接固定，然后再与转接片3二次焊接完成。

根据本申请的一些实施例，如图4所示，焊接焊点形貌可为四边形。根据本申请的一些实施例，如图5和图6所示，焊接焊点形貌可为圆形。根据本申请的一些实施例，如图5所示，焊接焊点形貌可为菱形。

下面参照表1描述根据本申请实施例的电极组件100，值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本申请的具体限制。

表1：

由上述图表所体现出的对比效果为：

实施例1：不满足关系式1(T1＞L3)时，相对于其他实施例T1过短，不能起到AT9涂覆层对正负极的绝缘作用，容易引起电池微短路。

实施例2：不满足关系式1(T1＞L3)时，相对于实施例3来说T1较短，相对于实施例3-11，L3过长，使得电池中极耳部位占用空间较大，降低了电池的能量密度。

实施例3：不满足关系式2(0.8T1≥L3)，相对于实施例4-7来说，L3过长，使得电池中极耳部位占用空间较大，降低了电池的能量密度。

实施例4：不满足关系式1(L4＞T2)，相对于其他实施例来说L4过短，意味着极耳过度束集，引起阴阳极片过于贴合，容易引起微短路。

实施例5：兼顾能量密度和安全问题。

实施例6：兼顾能量密度和安全问题。

实施例7：兼顾能量密度和安全问题。

实施例8：不满足关系式2(L3≥1.5T2)，相对于实施例7来说，使得束集后的极耳更容易靠近阴阳极片，引起微短路。

实施例9：相对于实施例1-8，极耳裂纹开始出现，但1％的极耳裂纹率对于电池安全风险来讲仍属于可控的范围，几乎不会影响电池安全，但超过1％的极耳裂纹率后，电池安全风险就会快速增加。

实施例10：相对于实施例1-9，5％的极耳裂纹率对于电池安全风险来讲仍属于不可控的范围，电池安全风险很高。

实施例11：相对于实施例1-10，10％的极耳裂纹率对于电池安全风险来讲仍属于不可控的范围，电池安全风险很高。

其中，如上数据中，p、q、L1、L2、T1单独也是可调的，只是在说明技术问题时，我们暂且固定了这些参数。

综上所述，调整p、q、L1、L2、T1这些参数，只要满足p/q不超过50％，极耳裂纹率就不会超过1％；进而，如果满足关系式2也不会有电池微短路超标和能量密度过低的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电极组件，其特征在于，包括：

第一极片，包括第一集流体；

第一极耳，从所述第一极片表面伸出且电连接所述第一集流体，所述第一极耳有多个，且所述第一极耳的个数为q；

其中，多个所述第一极耳中包括第一易断极耳，所述第一易断极耳包括易断部和第一绝缘层，所述第一绝缘层包裹所述易断部，所述易断部包括第一段和第二段，所述第一段连接所述第二段且所述第一段与所述第二段的夹角小于九十度；

其中，所述第一易断极耳的个数为p，p/q≤1/2。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，p/q＝a，0.2≤a≤0.4。

3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，至少一个所述第一极耳包括弯折部，所述弯折部包括第三段和第四段，所述第三段连接所述第四段且所述第三段与所述第四段的夹角大于九十度，所述第四段电连接所述第一集流体。

4.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，所述第一易断极耳包括所述弯折部，所述第三段连接所述第二段，且所述第三段与所述第二段在一条直线上。

5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，至少一个所述第一绝缘层覆盖所述弯折部。

6.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片还包括位于所述第一集流体表面的第一活性物质层，至少一个所述第一绝缘层与所述第一活性物质层重叠。

7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，还包括第二极片，所述第一绝缘层部分位于所述第一极片与所述第二极片之间。

8.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，在所述第一极耳伸出所述第一极片的方向上，所述第一绝缘层超出所述第一活性物质层的长度的最小值为L1，所述第二极片超出所述第一活性物质层的长度的最大值为L2，所述第一段与所述第二段的夹角的顶点与所述第二极片的距离为L3，其中，L1-L2≥L3。

9.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，在所述第一段和所述第二段连接位置处，多个所述第一极耳层叠后的总厚度为T2，在所述第一极耳伸出所述第一极片的方向上，所述弯折部与所述易断部的垂直距离的最小值为L4，其中，L4≥T2。

10.根据权利要求9所述的电极组件，其特征在于，0.8*(L1-L2)≥L3≥L4≥1.5*T2。

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