1.本技术涉及电池制造技术领域,具体而言,涉及一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置。
背景技术:2.随着新能源汽车市场的持续繁荣,动力电池行业迅速扩产壮大,锂电池技术日益精进,对电池单体的安全性能提出了越来越高的要求。
3.电极组件为电池单体的重要部件,电极组件由于极片间隙变大等因素可能会发生析锂,进而降低电池单体的安全性能。
技术实现要素:4.为此,本技术提出一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置,降低了电极组件发生析锂的风险,进而提高了电池单体的安全性能。
5.本技术第一方面实施例提出一种电极组件,所述电极组件包括负极极片、第一正极极片和第二正极极片,所述负极极片包括依次连接的第一段和第二段,所述第一段与所述第一正极极片层叠并卷绕形成第一卷绕单元,所述第二段与所述第二正极极片层叠并卷绕形成第二卷绕单元。
6.本技术实施例的电极组件中,第一卷绕单元的负极极片为第一段,第二卷绕单元的负极极片为第二段,第一段与第二段的连接处为第一卷绕单元的负极极片的收尾段与第二卷绕单元的负极极片的收尾段的连接处。第一段与第二段连接,以实现第一卷绕单元的负极极片的收尾段与第二卷绕单元的负极极片的收尾段相互拉紧,第一卷绕单元的负极极片的收尾段和第二卷绕单元的负极极片的收尾段均不易松动,降低了第一卷绕单元的收尾段和第二卷绕单元的收尾段由于极片间隙增大而发生析锂的风险,使电极组件以及使用该电极组件的电池单体具有较好的安全性能。
7.根据本技术的一些实施例,所述负极极片包括第一端和第二端,所述第一端为所述第一段的卷绕起始端,所述第二端为所述第二段的卷绕起始端。
8.在上述方案中,第一段由第一端作为卷绕起始端,第二段由第二端作为卷绕起始端,能够实现第一端位于第一卷绕单元的内部,第二端位于第二卷绕单元的内部,第一段和第二段的连接处相互拉紧,以实现第一卷绕单元的负极极片的收尾段与第二卷绕单元的负极极片的收尾段相互拉紧,降低了第一卷绕单元的收尾段和第二卷绕单元的收尾段由于极片间隙增大而发生析锂的风险。
9.根据本技术的一些实施例,所述第一卷绕单元和所述第二卷绕单元的卷绕方向相同。
10.在上述方案中,第一卷绕单元和第二卷绕单元的卷绕方向相同,使第一段与第二段的连接处位于第一卷绕单元和第二卷绕单元之间,第一段和第二段沿着与第一卷绕单元和第二卷绕单元的排布方向垂直的方向相互拉紧,不会挤压第一卷绕单元和第二卷绕单
元,降低了第一卷绕单元和第二卷绕单元由于受到挤压而发生析锂的风险。
11.根据本技术的一些实施例,所述电极组件处于展开状态时,所述第一正极极片和所述第二正极极片分别位于所述负极极片沿其厚度方向的两侧。
12.在上述方案中,第一正极极片和第二正极极片分别位于负极极片沿其厚度方向的两侧,在第一卷绕单元和第二卷绕单元同向卷绕时,能够实现第一正极极片的收尾段和第二正极极片的收尾段位于第一卷绕单元和第二卷绕单元的相互靠近的一侧,且通过负极极片隔开,提高了负极极片的利用率,提高了电极组件的电容量。
13.根据本技术的一些实施例,所述电极组件处于展开状态时,沿所述负极极片的厚度方向,所述第一正极极片和所述第二正极极片的投影部分重叠。
14.在上述方案中,第一正极极片和第二正极极片的投影部分重叠,使第一段和第二段的连接处的一侧覆盖第一正极极片的收尾段,另一侧覆盖第二正极极片的收尾段,提高了电极组件的正极极片的总长度,提高了电极组件的电容量。
15.根据本技术的一些实施例,所述第一卷绕单元和所述第二卷绕单元的卷绕方向相反。
16.在上述方案中,第一卷绕单元和第二卷绕单元的卷绕方向相反,使第一段与第二段的连接处位于第一卷绕单元和第二卷绕单元的同一侧,通过第一卷绕单元和第二卷绕单元并排布置来拉紧第一段与第二段的连接处,降低第一段的收尾段和第二段的收尾段松动的风险,提高了电极组件的安全性能。
17.根据本技术的一些实施例,所述电极组件处于展开状态时,所述第一正极极片和所述第二正极极片位于所述负极极片沿其厚度方向的同一侧。
18.在上述方案中,第一正极极片和第二正极极片分别位于负极极片沿其厚度方向的同一侧,在第一卷绕单元和第二卷绕单元反向卷绕时,能够实现负极极片从第一卷绕单元和第二卷绕单元的相互远离的一侧包覆第一正极极片的收尾段和第二正极极片的收尾段。通过该种布置形式,不仅能够降低第一正极极片的收尾段和第二正极极片的收尾段松动的风险,还能够实现第一正极极片和第二正极极片的卷绕圈数大致相同,使第一卷绕单元和第二卷绕单元的电容量大致相同,使电极组件在充放电过程中均匀膨胀收缩。
19.根据本技术的一些实施例,所述电极组件处于展开状态时,沿所述负极极片的厚度方向,所述第一正极极片和所述第二正极极片的投影不重叠。
20.在上述方案中,第一正极极片和第二正极极片的投影不重叠,能够实现第一段和第二段的连接处没有正对设置正极极片,避免第一段和第二段的连接处发生析锂,使电极组件具有较高的安全性能。
21.根据本技术的一些实施例,所述第一正极极片和所述第二正极极片一体成型。
22.在上述方案中,第一正极极片和第二正极极片的连接处正对设置有正极极片,以提高电极组件的正极极片的总长度,提高了电极组件的电容量。
23.根据本技术的一些实施例,所述第一卷绕单元和所述第二卷绕单元均呈扁平状,所述第一卷绕单元和所述第二卷绕单元的厚度方向相同,所述第一卷绕单元和所述第二卷绕单元沿所述第一卷绕单元的厚度方向排列。
24.在上述方案中,第一卷绕单元的极耳通常设置于沿其卷绕轴线的一侧或两侧,第二卷绕单元的极耳通常设置于沿其卷绕轴线的一侧或两侧,该种结构的电极组件能够实现
第一卷绕单元的极耳和第二卷绕单元的同一极性的极耳同侧布置,从而利于电极组件与其他部件的组装。
25.本技术第二方面实施例提出一种电池单体,包括本技术第一方面实施例所述的电极组件。
26.由于本技术第一方面实施例的电极组件的特性,本技术第二方面实施例的电池单体也具有较好的安全性能。
27.本技术第三方面实施例提出一种电池,包括本技术第二方面实施例所述的电池单体。
28.由于本技术第二方面实施例的电池单体的特性,本技术第三方面实施例的电池也具有较好的安全性能。
29.本技术第四方面实施例提出一种用电装置,包括本技术第三方面实施例所述的电池,所述电池用于提供电能。
30.由于本技术第三方面实施例的电池的特性,本技术第四方面实施例的用电装置也具有较好的安全性能。
31.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1示出的是本技术一实施例中的一种车辆的简易示意图;
34.图2示出的是图1中车辆的电池的结构示意图;
35.图3示出的是图2中的电池中一个电池单体的结构示意图;
36.图4示出的是本技术的一些实施例中第一种形式的电极组件的结构示意图;
37.图5示出的是本技术的一些实施例中第二种形式的电极组件的结构示意图;
38.图6示出的是图4中电极组件的展开状态的示意图(未示出隔膜);
39.图7示出的是图5中电极组件的展开状态的示意图(未示出隔膜);
40.图8示出的是本技术的一些实施例中第三种形式的电极组件的结构示意图;
41.图9示出的是图8中电极组件的展开状态的示意图(未示出隔膜);
42.图10、图11和图12示出的分别是本技术的一些实施例的三种形式的电极组件的简易示意图;
43.上述附图未按比例提供。
44.图标:1000-车辆;100-电池;10-电池单体;11-外壳;111-壳体;112-盖体;12-电极组件;121-第一正极极片;1211-第三收尾段;122-第二正极极片;1221-第四收尾段;123-负极极片;1231-第一段;1232-第二段;1233-第一收尾段;1234-第二收尾段;1235-第一端;1236-第二端;124-第一卷绕单元;1241-第一正极极耳;1242-第一负极极耳;125-第二卷绕单元;1251-第二正极极耳;1252-第二负极极耳;1261-第一隔膜;1262-第二隔膜;1263-第
三隔膜;1264-第四隔膜;13-电极端子;14-集流构件;20-箱体;21-第一子箱体;22-第二子箱体;200-控制器;300-马达;p1-第一轴线;p2-第二轴线;x-第一方向;y-第二方向;q-第三方向。
具体实施方式
45.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术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技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,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,都属于本技术保护的范围。
46.除非另有定义,本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本技术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,不是旨在于限制本技术;本技术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”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本技术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。
47.在本技术中提及“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技术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,本技术所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
48.在本技术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技术中的具体含义。
49.本技术中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
50.本技术中,电池单体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,本技术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,本技术实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:圆柱电池单体、方形电池单体和软包电池单体。
51.本技术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。例如,本技术中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般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。
52.电池单体包括电极组件和电解液,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。
53.其中,电极组件为卷绕式结构。电极组件包括层叠卷绕的正极极片、负极极片和隔膜,隔膜用于隔开相邻的正极极片与负极极片,正极极片、负极极片和隔膜经过卷绕后形成电极组件。正极极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体的表面正极活性物质。负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体的表面的负极活性物质。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。沿着正
极极片的宽度方向,未涂敷正极活性物质的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质的正极集流体,未涂敷正极活性物质的正极集流体作为正极的极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。沿着负极极片的宽度方向,未涂敷负极活性物质的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质的负极集流体,未涂敷负极活性物质的负极集流体作为负极的极耳。隔膜的材质可以为pp(polypropylene,聚丙烯)或pe(polyethylene,聚乙烯)等。
54.相关技术中,电极组件包括至少一个卷绕单元,如果卷绕单元的收尾段松动,会导致卷绕单元的收尾段的负极极片与正极极片之间的间隙变大,正极极片脱嵌的锂离子不能全部嵌入正对的负极极片,进而使该处发生析锂现象,严重降低电极组件的安全性能。因此,卷绕单元的收尾段通常使用胶带固定,以降低由于卷绕单元的收尾段松动而导致卷绕单元的收尾段发生析锂的风险。
55.本技术的申请人经过研究发现,对于包括多个卷绕单元的电极组件而言,如果将每个卷绕单元的收尾段均使用胶带固定,再将多个卷绕单元并排布置,由于卷绕单元在充电过程中负极极片会发生膨胀,不仅可能导致胶带脱落,还可能导致卷绕单元在胶带附近膨胀受限而发生析锂。如果能够将相邻的两个卷绕单元的同一极性的极片连接,利用其连接处的拉紧力来使其紧贴内层的隔膜设置,不仅能够省去胶带,简化电极组件的构造,还能够降低卷绕单元的收尾段松动而发生析锂的风险,进而使电极组件具有较好的安全性能。
56.基于上述思路,本技术的发明人提出了一种技术方案,电极组件包括两个卷绕单元,两个卷绕单元的负极极片彼此连接,使用两个卷绕单元的负极极片的连接处的拉紧力来降低每个卷绕单元的负极极片的收尾段松动的风险,进而使电极组件具有较好的安全性能。
57.可以理解的是,本技术实施例描述的电池单体可以直接对用电装置供电,也可以通过并联或者串联的方式形成电池,以电池的形式对各种用电装置供电。
58.可以理解的是,本技术实施例中描述的使用电池单体或者电池所适用的用电装置可以为多种形式,例如,手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等,例如,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。
59.本技术的实施例描述的电池单体以及电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置,还可以适用于所有使用电池单体以及电池的用电装置,但为描述简洁,下述实施例均以电动汽车为例进行说明。
60.图1示出的是本技术一实施例中的一种车辆的简易示意图;图2示出的是图1中车辆的电池的结构示意图。
61.如图1所示,车辆1000的内部设置有电池100、控制器200和马达300,例如,在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。车辆1000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。
62.在本技术的一些实施例中,电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。控制器200用来控制电池100为马达300的供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
63.在其他实施例中,电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
64.其中,本技术的实施例所提到的电池100是指包括一个或多个电池单体10以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,电池100由多个电池单体10串联或者并联而成。
65.电池100包括多个电池单体10以及箱体20,多个电池单体10相互并联或串联或混联组合后实现高压输出,多个电池单体10组装后放置于箱体20的内部。
66.箱体20包括第一子箱体21和第二子箱体22,第一子箱体21和第二子箱体22相互盖合后形成电池腔,多个电池模块放置于电池腔内。多个电池单体10相互并联或串联或混联组合后置于第一子箱体21和第二子箱体22扣合后形成的箱体20内。
67.图3示出的是图2中的电池中一个电池单体的结构示意图;图4示出的是本技术的一些实施例中第一种形式的电极组件的结构示意图。
68.如图3和图4所示,每个电池单体10包括外壳11、电极组件12、两个电极端子13和两个集流构件14。外壳11可为六面体形,也可为其他形状,且该外壳11内部形成容纳腔,用于容纳电极组件12和电解液。
69.在本技术的一些实施例中,外壳11包括壳体111和盖体112,壳体111的一端具有开口,使得电极组件12可通过该开口放置于壳体111的内部。壳体111可由金属材料制成,诸如铝、铝合金或者镀镍钢。盖体112上设置有两个电极端子13。两个电极端子13中,一个为正极电极端子13,另一个为负极电极端子13。壳体111可以呈长方体,也可以为圆柱体或者椭圆柱体。两个电极端子13可以均设置于盖体112,也可以均设置于壳体111,或者一个设置于盖体112,另一个设置于壳体111。两个集流构件14中,一个为正极集流构件14,另一个为负极集流构件14。
70.在其他实施例中,电池单体10也可以为软包电池,电极组件12封装于铝塑膜材质的包装袋。
71.电极组件12包括至少两个卷绕单元,至少两个卷绕单元沿某一方向排布,各卷绕单元的卷绕轴线平行。
72.在本技术的一些实施例中,卷绕单元的数量为两个,两个卷绕单元分别为第一卷绕单元124和第二卷绕单元125,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125均呈扁平状。
73.以第一卷绕单元124为例,第一卷绕单元124的卷绕轴线为第一轴线p1,第一卷绕单元124的厚度方向沿第一方向x延伸,第一卷绕单元124的宽度方向沿第二方向y延伸,第二方向y垂直于第一方向x。第一卷绕单元124和第二卷绕单元125沿着第一方向x排布。第一卷绕单元124包括平直部分和沿着第二方向y位于平直部分的两侧的弯折部分,两个弯折部分分别具有一个弧形表面。第一卷绕单元124可以直接卷绕为扁平状,也可以是卷绕为圆形或者椭圆形后对其中部进行压实处理,使第一卷绕单元124的中部形成平直部分。
74.在其他实施例中,卷绕单元的数量也可以为三个、四个或者五个等等,卷绕单元在垂直于第一轴线p1的平面上的投影也可以为方形或者圆柱形,多个卷绕单元也可以沿着第一轴线p1的延伸方向、第二方向y或者其他方向排布。
75.在本技术的一些实施例中,至少两个卷绕单元的正极的极耳均与正极集流构件14电连接,正极集流构件14与正极电极端子13电连接,至少两个卷绕单元的负极的极耳均与
负极集流构件14电连接,负极集流构件14与负极电极端子13电连接。
76.例如,基于前述的电极组件12包括第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的实施形式,第一卷绕单元124包括第一正极极耳1241和第一负极极耳1242,第二卷绕单元125包括第二正极极耳1251和第二负极极耳1252。第一正极极耳1241和第二正极极耳1251与正极集流构件14电连接,正极集流构件14与正极电极端子13电连接;第一负极极耳1242和第二负极极耳1252与负极集流构件14电连接,负极集流构件14与负极电极端子13电连接。可以理解的是,电连接的形式可以是焊接连接或者卡接等等。
77.在其他实施例中,多个卷绕单元的同一极性的极耳也可以先焊接连接为一体,再通过同一极性的集流构件14与同一极性的电极端子13电连接。
78.如图4所示,本技术的一些实施例提出一种电极组件12,电极组件12包括负极极片123、第一正极极片121和第二正极极片122,负极极片123包括依次连接的第一段1231和第二段1232,第一段1231与第一正极极片121层叠并卷绕形成第一卷绕单元124,第二段1232与第二正极极片122层叠并卷绕形成第二卷绕单元125。
79.第一卷绕单元124的负极极片123为第一段1231,第二卷绕单元125的负极极片123为第二段1232,第一段1231和第二段1232连接,即第一卷绕单元124和第二卷绕单元125共用负极极片123。
80.第一卷绕单元124的卷绕轴线为第一轴线p1,第二卷绕单元125的卷绕轴线为第二轴线p2,第一轴线p1与第二轴线p2平行设置,第一卷绕单元124与第二卷绕单元125沿着与第一轴线p1垂直的某个方向排布;第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向可以相同,也可以相反。
81.第一卷绕单元124的构造和第二卷绕单元125的构造可以相同,也可以不相同。也就是说,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125中各极片和隔膜的卷入顺序和收尾顺序可以相同,也可以不相同;第一卷绕单元124和第二卷绕单元125中各极片和隔膜的卷绕圈数可以相同,也可以不相同。
82.沿着负极极片123的长度方向,负极极片123可以从两个端部开始卷绕;可以从中部的两个部位开始卷绕;也可以是从一个端部和中部的一个部位同时开始卷绕。
83.第一正极极片121和第二正极极片122可以独立设置,也可以彼此连接;第一正极极片121和第二正极极片122可以同时设置于同一段负极极片123的厚度方向的两侧,第一正极极片121和第二正极极片122也可以各自对应负极极片123的不同的部分。
84.第一卷绕单元124包括层叠卷绕设置的第一正极极片121、第一段1231、第一隔膜1261和第二隔膜1262;第二卷绕单元125包括层叠卷绕设置的第二正极极片122、第二段1232、第三隔膜1263和第四隔膜1264。本技术实施例旨在阐述极片的卷绕方式,对隔膜的卷绕方式不再进一步阐述。可以理解的是,第一隔膜1261和第三隔膜1263可以一体成型,第二隔膜1262和第四隔膜1264可以一体成型。
85.第一卷绕单元124的卷绕方向沿第三方向q延伸,沿着第三方向q,第一段1231的靠近第一轴线p1的部分作为第一段1231的卷绕起始段(即下述的第一端1235),远离第一轴线p1的部分为第一收尾段1233,第一正极极片121的靠近第一轴线p1的部分作为第一段1231的卷绕起始段,远离第一轴线p1的部分为第三收尾段1211。同样的,沿着第二卷绕单元125的卷绕方向,第二段1232具有第二收尾段1234,第二正极极片122具有第四收尾段1221。
86.第一收尾段1233和第二收尾段1234连接,以互相拉紧第一收尾段1233和第二收尾段1234,使第一收尾段1233与内侧的第一正极极片121之间的间隙较小,第二收尾段1234与内侧的第二正极极片122之间的间隙较小。
87.第一收尾段1233和第二收尾段1234可以于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125之间连接,也可以于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的同一侧连接;第一收尾段1233和第二收尾段1234的连接处的两侧可以同时对应第三收尾段1211和第四收尾段1221,也可以仅有一侧对应第三收尾段1211或者第四收尾段1221,或者不对应设置任何正极极片。
88.本技术实施例的电极组件12中,第一卷绕单元124的负极极片123为第一段1231,第二卷绕单元125的负极极片123为第二段1232,第一段1231与第二段1232的连接处为第一收尾段1233与第二收尾段1234的连接处。第一段1231与第二段1232连接,以实现第一收尾段1233与第二收尾段1234相互拉紧,第一收尾段1233和第二收尾段1234均不易松动,降低了第一收尾段1233和第二收尾段1234发生析锂的风险,使电极组件12以及使用该电极组件12的电池单体10具有较好的安全性能。
89.如图4所示,在本技术的一些实施例中,负极极片123包括第一端和第二端,第一端为第一段1231的卷绕起始端,第二端为第二段1232的卷绕起始端。
90.沿着负极极片123的长度方向,负极极片123包括第一端1235和第二端1236,负极极片123从第一端1235和第二端1236开始卷绕。
91.负极极片123于第一端1235的卷绕方向和第二端1236的卷绕方向可以相同,也可以相反。
92.如图4所示,在本技术的一些实施例中,负极极片123于第一端1235的卷绕方向和第二端1236的卷绕方向均沿第三方向q延伸。
93.图5示出的是本技术的一些实施例中第二种形式的电极组件的结构示意图。
94.如图5所示,在本技术的另一些实施例中,负极极片123于第一端1235的卷绕方向沿第三方向q延伸,于第二端1236的卷绕方向沿第三方向q的反方向延伸。
95.在上述方案中,第一段1231由第一端1235作为卷绕起始端,第二段1232由第二端1236作为卷绕起始端,能够实现第一端1235位于第一卷绕单元124的内部,第二端1236位于第二卷绕单元125的内部,第一段1231和第二段1232的连接处相互拉紧,以实现第一收尾段1233与第二收尾段1234相互拉紧,降低了第一收尾段1233和第二收尾段1234由于极片间隙增大而发生析锂的风险。
96.如图4所示,在本技术的一些实施例中,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向相同。
97.具体而言,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向均沿第三方向q延伸。电极组件12卷绕成型后,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125沿着与第一轴线p1垂直的某个方向并排布置,第一收尾段1233和第二收尾段1234于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125之间的空间连接。
98.第一段1231和第二段1232的连接处可以呈直线形或者s形。
99.在上述方案中,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向相同,使第一段1231与第二段1232的连接处位于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125之间,第一段1231和第二段1232沿着与第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的排布方向垂直的方向相互拉紧,
不会挤压第一卷绕单元124和第二卷绕单元125,降低了第一卷绕单元124和第二卷绕单元125由于受到挤压而发生析锂的风险。
100.图6示出的是图4中电极组件的展开状态的示意图(未示出隔膜)。
101.如图6所示,在本技术的一些实施例中,电极组件12处于展开状态时,第一正极极片121和第二正极极片122分别位于负极极片123沿其厚度方向的两侧。
102.电极组件12展开状态时,负极极片123的厚度方向沿第一方向x延伸,第一正极极片121和第二正极极片122分别位于负极极片123的两侧。电极组件12展开状态时,负极极片123的长度方向沿第二方向y延伸,第一正极极片121和第二正极极片122的长度方向也延第二方向y延伸,第一正极极片121和第二正极极片122沿着第二方向y排布。
103.第一正极极片121和第二正极极片122之间可以具有重叠部分,也可以具有间隙。也就是说,沿着第二方向y,第三收尾段1211和第四收尾段1221之间可以具有重叠部分,也可以具有间隙。
104.在上述方案中,第一正极极片121和第二正极极片122分别位于负极极片123沿其厚度方向的两侧,在第一卷绕单元124和第二卷绕单元125同向卷绕时,能够实现第三收尾段1211和第四收尾段1221位于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的相互靠近的一侧,且通过负极极片123隔开,提高了负极极片123的利用率,提高了电极组件12的电容量。
105.如图6所示,在本技术的一些实施例中,电极组件12处于展开状态时,沿负极极片123的厚度方向(即第一方向x),第一正极极片121和第二正极极片122的投影部分重叠。
106.第一正极极片121和第二正极极片122之间具有重叠部分,即第三收尾段1211和第四收尾段1221之间具有重叠部分。
107.在上述方案中,第一正极极片121和第二正极极片122的投影部分重叠,使第一段1231和第二段1232的连接处的一侧覆盖第一正极极片121的收尾段,另一侧覆盖第二正极极片122的收尾段,提高了电极组件12的正极极片的总长度,提高了电极组件12的电容量。
108.如图5所示,在本技术的一些实施例中,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向相反。
109.具体而言,第一卷绕单元124的卷绕方向沿第三方向q延伸,第二卷绕单元125的卷绕方向沿第三方向q的反方向延伸。电极组件12卷绕成型后,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125沿着与第一轴线p1垂直的某个方向并排布置,第一收尾段1233和第二收尾段1234于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的同一侧连接。
110.第一段1231和第二段1232的连接处可以呈c形或者u形。
111.在上述方案中,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向相反,使第一段1231与第二段1232的连接处位于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的同一侧,通过第一卷绕单元124和第二卷绕单元125并排布置来拉紧第一段1231与第二段1232的连接处,降低第一段1231的收尾段和第二段1232的收尾段松动的风险,提高了电极组件12的安全性能。
112.图7示出的是图5中电极组件的展开状态的示意图(未示出隔膜)。
113.如图7所示,在本技术的一些实施例中,电极组件12处于展开状态时,第一正极极片121和第二正极极片122位于负极极片123沿其厚度方向的同一侧。
114.电极组件12展开状态时,负极极片123的厚度方向沿第一方向x延伸,在第一方向x上,第一正极极片121和第二正极极片122分别位于负极极片123的同一侧。负极极片123的
长度方向沿第二方向y延伸,第一正极极片121和第二正极极片122的长度方向也延第二方向y延伸,第一正极极片121和第二正极极片122沿着第二方向y排布。
115.在上述方案中,第一正极极片121和第二正极极片122分别位于负极极片123沿其厚度方向的同一侧,在第一卷绕单元124和第二卷绕单元125反向卷绕时,能够实现负极极片123从第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的相互远离的一侧包覆第三收尾段1211和第四收尾段1221。通过该种布置形式,不仅能够降低第三收尾段1211和第四收尾段1221松动的风险,还能够实现第一正极极片121和第二正极极片122的卷绕圈数大致相同,使第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的电容量大致相同,使电极组件12在充放电过程中均匀膨胀收缩。
116.如图7所示,在本技术的一些实施例中,电极组件12处于展开状态时,沿负极极片123的厚度方向,第一正极极片121和第二正极极片122的投影不重叠。
117.也就是说,沿着负极极片123的长度方向(即第二方向y),第三收尾段1211和第四收尾段1221之间具有间隙第三收尾段1211和第四收尾段1221在第一方向x上的投影不重叠。
118.在上述方案中,第一正极极片121和第二正极极片122的投影不重叠,能够实现第一段1231和第二段1232的连接处没有正对设置正极极片,避免第一段1231和第二段1232的连接处发生析锂,使电极组件12具有较高的安全性能。
119.图8示出的是本技术的一些实施例中第三种形式的电极组件的结构示意图;图9示出的是图8中电极组件的展开状态的示意图(未示出隔膜)。
120.如图8和图9所示,在本技术的一些实施例中,第一正极极片121和第二正极极片122一体成型。
121.也就是说,第三收尾段1211和第四收尾段1221连接,第三收尾段1211和第四收尾段1221于第一收尾段1233和第二收尾段1234的连接处的内侧连接。
122.在上述方案中,第一正极极片121和第二正极极片122的连接处正对设置有正极极片,以提高电极组件12的正极极片的总长度,提高了电极组件12的电容量。
123.如图3、图4和图5所示,在本技术的一些实施例中,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125均呈扁平状,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的厚度方向相同,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125沿第一卷绕单元124的厚度方向排列。
124.具体而言,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的厚度方向均沿第一方向x延伸,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125沿着第一方向x排布。
125.基于前述的第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向相同的实施方式,第一收尾段1233和第二收尾段1234的连接处沿着第一方向x设置于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125之间,且长度方向沿第二方向y延伸。
126.基于前述的第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的卷绕方向相反的实施方式,第一收尾段1233和第二收尾段1234的连接处沿着第而方向设置于第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的同一侧,且长度方向沿第一方向x延伸。
127.在上述方案中,沿着第一轴线p1的延伸方向,第一正极极耳1241和第一负极极耳1242通常设置于第一卷绕单元124的同一侧或者相对的两侧;沿着第二轴线p2的延伸方向,第二正极极耳1251和第二负极极耳1252通常设置于第二卷绕单元125的同一侧或者相对的
两侧。该种结构的电极组件12能够实现第一正极极耳1241和第二正极极耳1251同侧布置,第一负极极耳1242和第二负极极耳1252同侧布置,利于电极组件12与其他部件的组装。
128.本技术的一些实施例提出一种电池单体10,包括电极组件12。
129.由于本技术实施例的电极组件12的特性,本技术实施例的电池单体10也具有较好的安全性能。
130.本技术的一些实施例提出一种电池100,包括电池单体10。
131.由于本技术实施例的电池单体10的特性,本技术实施例的电池100也具有较好的安全性能。
132.本技术的一些实施例提出一种用电装置,包括电池100,电池100用于提供电能。
133.由于本技术实施例的电池100的特性,本技术实施例的用电装置也具有较好的安全性能。
134.图10、图11和图12示出的分别是本技术的一些实施例的三种形式的电极组件的简易示意图。
135.如图1至图12所示,本技术的一些实施例提出一种电极组件12,包括并排布置的第一卷绕单元124和第二卷绕单元125,第一卷绕单元124包括层叠卷绕的第一段1231、第一正极极片121和隔膜,第二卷绕单元125包括层叠卷绕的第二段1232、第二正极极片122和隔膜。其中,第一段1231和第二段1232尾部互联,使第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的负极极片的收尾段相互制约,降低第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的收尾段出现极片层间间隙较大,或者电极组件12使用过程中极片层间间隙较大而导致析锂的风险,提高电极组件12的安全性能。
136.第一卷绕单元124和第二卷绕单元125的互联方式可以有多种。例如,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125可以共用负极极片123,卷绕方向相同以实现s形连接,或者卷绕方向相反以实现c形连接;再例如,第一卷绕单元124和第二卷绕单元125可以共用负极极片123的同时也共用正极极片,卷绕方向相反以实现c形连接。
137.本技术实施例的电极组件12中,一方面,通过两个卷绕单元的负极极片123的尾部互联进行相互制约,降低收尾段极片间隙增大导致析锂的风险,提高电极组件12的安全性能;通过两个卷绕单元共用负极极片123,可以提高两个卷绕单元的负极极片的连接处的利用率,提高电极组件12的电容量以及能量密度。
138.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
139.以上所述仅为本技术的优选实施例而已,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。