电极组件、电池单体、电池以及用电装置的制作方法

本技术涉及电池，并且更具体地，涉及一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置。

背景技术：

1、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。

2、电池单体包括电极组件和电解质，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件，隔离件用于将正极极片和负极极片隔开。正极极片、负极极片和隔离件通常卷绕设置，而为了保证正极极片和负极极片之间的绝缘性，通常会设置隔离件的长度远大于正极极片的长度以及负极极片的长度，造成隔离件的浪费。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电极组件、电池单体、电池以及用电装置，其能减少隔离件的浪费，提高能量密度。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种电极组件，包括第一极片、第二极片和用于隔离第一极片和第二极片的至少一个隔离件。第一极片和第二极片极性相反，第一极片、第二极片和至少一个隔离件卷绕设置。至少一个隔离件的长度为l1，第一极片的长度为l2，|l1-l2|≤50mm。

3、上述技术方案可将隔离件和第一极片的长度差限定在50mm内，在基本保证隔离件的绝缘性能的前提下，可以降低隔离件的浪费，降低成本，同时，可以减少隔离件占用的空间，提高能量密度。

4、在一些实施例中，l1和l2满足：|l1-l2|≤30mm。将隔离件和第一极片的长度差限定在30mm内，在基本保证隔离件的绝缘性能的前提下，可进一步降低隔离件的浪费，降低成本，同时，可以减少隔离件占用的空间，提高能量密度。

5、在一些实施例中，l1和l2满足：|l1-l2|≤10mm。将隔离件和第一极片的长度差限定在10mm内，在基本保证隔离件的绝缘性能的前提下，可进一步降低隔离件的浪费，降低成本，并减少隔离件占用的空间，提高能量密度。

6、在一些实施例中，l1＝l2。隔离件可以基本完全覆盖第一极片，以有效地隔开第一极片和第二极片。隔离件的无效区域(即隔离件的没有用于隔离第一极片和第二极片的区域)的长度较小，从而进一步减少隔离件的用量，降低成本，提高电极组件的能量密度。

7、在一些实施例中，l1＞l2。

8、隔离件可以覆盖第一极片，以有效地隔开第一极片和第二极片；隔离件采用过量设计，可提高电极组件的安全性能。

9、在一些实施例中，隔离件包括超出第二极片的卷绕首端的第一卷绕起始段，第一极片包括超出第二极片的卷绕首端的第二卷绕起始段。第一卷绕起始段包括隔离件的卷绕首端，第二卷绕起始段包括第一极片的卷绕首端，隔离件的卷绕首端和第一极片的卷绕首端的最小间距为d1，d1≤20mm。

10、上述技术方案将d1限定为小于或等于20mm，可平衡隔离件的用量和第一极片的用量，降低成本，提高电极组件的能量密度。隔离件的卷绕首端和第一极片的卷绕首端的最小间距小于或等于20mm，第一极片和隔离件几乎可以同时开始卷绕，从而节约卷绕时间，提高卷绕效率。

11、在一些实施例中，d1≤10mm。将d1限定为小于或等于10mm，可进一步平衡隔离件的用量和第一极片的用量，降低成本，提高电极组件的能量密度，节约卷绕时间，提高卷绕效率。

12、在一些实施例中，第一卷绕起始段的长度大于第二卷绕起始段的长度，且第一卷绕起始段覆盖第一极片的卷绕首端。

13、电极组件在充放电过程中，会发生膨胀，导致第一卷绕起始段容易被拉扯，进一步造成第一极片的卷绕首端裸露的风险。上述技术方案使第一卷绕起始段的长度大于第二卷绕起始段的长度，从而为第一卷绕起始段预留一定余量，在第一卷绕起始段受到拉扯时，第一卷绕起始段能够覆盖第一极片的卷绕首端，以降低第一极片的卷绕首端裸露的风险，提高安全性。

14、在一些实施例中，第一卷绕起始段的长度等于第二卷绕起始段的长度，第一极片的卷绕首端和隔离件的卷绕首端对齐。第一卷绕起始段既可以降低第一极片的卷绕首端裸露的风险，提高安全性，还能够减少第一卷绕起始段的长度浪费或第二卷绕起始段的长度浪费，降低成本，提高电极组件的能量密度。

15、在一些实施例中，隔离件包括超出第二极片的卷绕末端的第一卷绕收尾段，第一极片包括超出第二极片的卷绕末端的第二卷绕收尾段。第一卷绕收尾段包括隔离件的卷绕末端，第二卷绕收尾段包括第一极片的卷绕末端，隔离件的卷绕末端和第一极片的卷绕末端的间距为d2，d2≤20mm。

16、上述技术方案将d2限定为小于或等于20mm，可平衡隔离件的用量和第一极片的用量，降低成本，提高电极组件的能量密度。隔离件的卷绕末端和第一极片的卷绕末端的最小间距小于或等于20mm，可使隔离件和第一极片几乎同时停止卷绕，减少卷绕的总时长，节约卷绕时间，提高卷绕效率。

17、在一些实施例中，d2≤10mm。将d2限定为小于或等于10mm，可进一步平衡隔离件的用量和第一极片的用量，降低成本，提高电极组件的能量密度，并节约卷绕时间，提高卷绕效率。

18、在一些实施例中，第一卷绕收尾段的长度大于第二卷绕收尾段的长度，第一卷绕收尾段覆盖第一极片的卷绕末端。

19、电极组件在充放电过程中，会发生膨胀，导致第一卷绕收尾段容易被拉扯，进一步造成第一极片的卷绕末端裸露的风险。上述技术方案使第一卷绕收尾段的长度大于第二卷绕收尾段的长度，从而为第一卷绕收尾段预留一定余量，在第一卷绕收尾段受到拉扯时，第一卷绕收尾段能够覆盖第一极片的卷绕末端，以降低第一极片的卷绕末端裸露的风险，提高安全性。

20、在一些实施例中，第一卷绕收尾段的长度等于第二卷绕收尾段的长度，第一极片的卷绕末端和隔离件的卷绕末端对齐。第一卷绕收尾段既可以降低第一极片的卷绕末端裸露的风险，提高安全性，还能够减少第一卷绕收尾段的长度浪费或第二卷绕收尾段的长度浪费，降低成本，提高电极组件的能量密度。

21、在一些实施例中，隔离件的数量为两个，两个隔离件的长度相等。两个隔离件可以从两侧覆盖第二极片，以将第二极片与第一极片隔开，从而降低第二极片和第一极片短路的风险。两个隔离件的长度相等，可减少每个隔离件的用量，降低成本，提高电极组件的能量密度。

22、在一些实施例中，第一极片、隔离件和第二极片经过卷绕形成平直区域和两个弯折区域，两个弯折区域分别位于平直区域沿第一方向的两侧。

23、在一些实施例中，第一极片包括超出第二极片的卷绕首端的第二卷绕起始段。第二卷绕起始段整体位于平直区域。

24、在上述技术方案中，第二卷绕起始段在平直区域被夹持，可提高第二卷绕起始段的稳定性，降低第二卷绕起始段在电极组件受到外部冲击时偏移的风险，提高安全性。

25、在一些实施例中，第一极片包括超出第二极片的卷绕首端的第二卷绕起始段。第二卷绕起始段的至少一部分位于弯折区域。将第二卷绕起始段在弯折区域折弯，可减小第二卷绕起始段在第一方向上占用的空间，从而有助于提高电极组件的能量密度。

26、在一些实施例中，第二卷绕起始段包括连续设置的第一部分、第二部分和第三部分，第一部分包括第一极片的卷绕首端，第三部分具有与第二极片的卷绕首端对齐的交界处，第三部分从交界处延伸；第一部分和第三部分均位于平直区域，第二部分位于弯折区域，并用于连接第一部分和第三部分。将第二卷绕起始段弯折成双层结构，以减小第二卷绕起始段在第一方向上占用的空间，从而提高电极组件的能量密度。

27、在一些实施例中，第二部分支撑第一极片和第二极片在弯折区域并位于第二部分的外侧的部分。

28、第二部分可以为第一极片和第二极片在弯折区域并位于第二部分的外侧的部分提供支撑力，使得第一极片和第二极片在弯折区域的部分更为紧凑，第一极片在弯折区域的部分与第二极片在弯折区域的部分之间的间隙不易因受到外力作用而增大，从而降低析锂风险。

29、在一些实施例中，第一极片还包括与第三部分连续设置的单侧反应段，单侧反应段与第三部分在交界处分界；单侧反应段仅外侧表面上的活性物质层与第二极片的活性物质层相对。单侧反应段的至少一部分层叠于第二卷绕起始段外侧，单侧反应段的层叠于第二卷绕起始段外侧的部分和第二卷绕起始段之间无隔离件和第二极片。

30、单侧反应段与第二卷绕起始段相邻，两者之间的隔离件可以省略，从而节约隔离件的用量，提高电极组件的能量密度。同时，单侧反应段与第二卷绕起始段极性相同，两者相邻设置可降低短路风险，提高安全性。

31、在一些实施例中，单侧反应段层叠于第二卷绕起始段外侧的部分和第二卷绕起始段接触。

32、第二卷绕起始段可支撑于单侧反应段，第二部分提供的支撑力可先传递给单侧反应段，再通过单侧反应段传递给第二极片，使得第二卷绕起始段对单侧反应段和第二极片产生更好的支撑作用。

33、在一些实施例中，第二极片包括从第二极片的卷绕首端延伸的第三卷绕起始段，第三卷绕起始段整体位于平直区域；在第三卷绕起始段的厚度方向上，第三卷绕起始段与第一部分不重叠。

34、第三卷绕起始段与第一部分不重叠，两者可以在厚度方向上共用相同的空间，从而提高空间利用率，提高电极组件的能量密度。另外，第三卷绕起始段的端部不易挤压第一部分，第一部分的端部也不易挤压第三卷绕起始段，这样可以减小应力集中，降低因应力集中引发的极片断裂的风险。

35、在一些实施例中，在第一方向上，第三卷绕起始段与第一部分间隔设置。将第三卷绕起始段与第一部分间隔设置，以降低第三卷绕起始段与第一部分重叠的风险。

36、在一些实施例中，在第一方向上，第三卷绕起始段与第一部分之间的最小间距大于或等于第一部分的尺寸。

37、在电极组件的卷绕过程中，因为工艺误差，可能会造成第一部分沿第一方向的尺寸偏差较大。上述技术方案基于第一部分的尺寸来限定第三卷绕起始段与第一部分之间的最小间距，可有效地降低第三卷绕起始段和第一部分重叠的风险。

38、在一些实施例中，在第一方向上，第三卷绕起始段与第一部分之间的间距为l3，l3为5mm-20mm。

39、在充放电过程中，电极组件会出现膨胀变形。如果l3过小，第三卷绕起始段和第一部分可能会出现重叠。l3越大，第三卷绕起始段和第一部分沿第一方向的尺寸也越小。如果l3过大，会造成空间浪费，降低电极组件的能量密度。将l3为5mm-20mm，可降低第三卷绕起始段和第一部分重叠的风险，减少电极组件的能量密度的损失。

40、在一些实施例中，第一极片的卷绕末端位于弯折区域。

41、在电池单体的充放电过程中，电极组件的平直区域膨胀较大，且平直区域易与外壳互相挤压。如果第一极片的卷绕末端设置在平直区域，第一极片的卷绕末端容易产生应力集中，引发第二极片被第一极片的卷绕末端压断、析锂等风险。上述技术方案将第一极片的卷绕末端设置于弯折区域，可以减小应力集中，降低第二极片断裂、析锂等风险，提高安全性。

42、在一些实施例中，第一极片包括超出第二极片的卷绕末端的第二卷绕收尾段，第二卷绕收尾段包括第一极片的卷绕末端。第二卷绕收尾段整体位于弯折区域。第二卷绕收尾段整体位于弯折区域，可减小第二卷绕收尾段的长度，减少物料浪费。

43、在一些实施例中，第二极片的卷绕末端位于弯折区域。

44、将第二极片的卷绕末端设置于弯折区域，可以减小应力集中，降低第一极片被第二极片的卷绕末端压断的风险，减少析锂，提高安全性。

45、在一些实施例中，隔离件包括超出第二极片的卷绕末端的第一卷绕收尾段，第一卷绕收尾段包括隔离件的卷绕末端。电极组件还包括束缚件，束缚件连接于隔离件并用于束缚第一卷绕收尾段。束缚件可以束缚第一卷绕收尾段，以降低隔离件散开的风险。

46、在一些实施例中，第一极片包括超出第二极片的卷绕末端的第二卷绕收尾段，第二卷绕收尾段包括第一极片的卷绕末端。第一卷绕收尾段和第二卷绕收尾段位于同一个弯折区域。束缚件的一端位于第一卷绕收尾段的外侧并连接于第一卷绕收尾段，束缚件的另一端超出第一极片的卷绕末端和隔离件的卷绕末端，并连接于隔离件。束缚件可以将第一卷绕收尾段连接到隔离件的其它部分，以束缚第一卷绕收尾段，降低隔离件散开的风险。

47、在一些实施例中，束缚件的另一端位于平直区域。平直区域较为平整，便于实现束缚件与隔离件的连接，并增大束缚件与隔离件的连接强度。

48、在一些实施例中，束缚件的另一端位于另一个弯折区域。将束缚件的两端设置于弯折区域，可在电极组件膨胀时减小束缚件的端部受到的压力，减小应力集中，降低极片被压断的风险，减少析锂，提高安全性。

49、在一些实施例中，电极组件还包括识别标记，识别标记设置于束缚件的背离平直区域的表面。

50、电极组件的生产设备可通过解读识别标记来得到电极组件的相关信息，有助于实现电极组件的自动化生产。与在隔离件上设置识别标记的方案相比，在束缚件上设置识别标记可降低隔离件损伤的风险。

51、在一些实施例中，束缚件的另一端超过平直区域的中线，中线平行于电极组件的卷绕轴向。

52、在一些实施例中，在电极组件的卷绕轴向上，束缚件的两个边缘均超出第一极片。束缚件可以覆盖第一极片，减少第一极片的活性物质层外露的风险，提高安全性。

53、第二方面，本技术实施例提供了一种电池单体，包括外壳和第一方面任一实施例提供的电极组件，电极组件容纳于外壳内。

54、第三方面，本技术实施例提供了一种电池，包括多个第二方面提供的电池单体。

55、第四方面，本技术实施例提供了一种用电装置，包括第三方面提供的电池，电池用于提供电能。