一种极片组件、电芯以及电池的制作方法

1.本技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种极片组件、电芯以及电池。


背景技术：

2.二次电池的电极组件与顶盖片之间的连接方式主要是：先将电极组件的极耳与转接片进行焊接，然后再通过激光焊接的方式将转接片装配至顶盖片上。
3.但是，极耳与转接片之间接触面积较大，导致极耳和转接片会占据二次电池内部的较大空间，致使二次电池的能量密度偏低。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种极片组件、电芯以及电池，其旨在提高电池的能量密度。
5.本技术第一方面提供一种极片组件，所述极片组件包括：
6.隔膜；以及
7.多个依次堆叠的共用极片，相邻两个所述共用极片均被所述隔膜分隔；
8.每个所述共用极片均包括依次层叠设置的第一极性活性层、第一极性导电层、绝缘支撑层、第二极性导电层以及第二极性活性层；每个所述共用极片的第一极性导电层均朝向所述共用极片厚度方向的同一侧；
9.每个所述共用极片均设置有第一极性极耳和第二极性极耳；所述第一极性极耳仅包括贴合于所述绝缘支撑层的第一极性导出面；所述第一极性导电层与所述第一极性导出面电连接；所述第二极性极耳仅包括贴合于所述绝缘支撑层的第二极性导出面，所述第二极性导出面与所述第二极性导电层电连接；
10.沿所述共用极片厚度方向，多个所述第一极性导出面和/或多个所述第二极性导出面呈阶梯状布置，以使多个所述共用极片叠合后，每个所述第一极性导出面均有至少部分暴露于表面，且每个所述第二极性导出面均有至少部分暴露于表面；
11.其中，第一极性与第二极性的极性相反。
12.本技术的极片组件卷绕或者叠片之后，负极导出面和/或正极导出面呈阶梯状布置，负极导出面或者正极导出面堆叠后形成极耳，然后极耳与转接片连接，在该连接过程中，一个转接片可以与每个导出面连接，减小转接片的体积和质量，共用极片包括绝缘支撑层，绝缘支撑层质量远小于金属层，可以提高能量密度。
13.在本技术第一方面的一些实施例中，沿所述共用极片厚度方向，多个所述第一极性导出面的面积逐渐递增，多个所述第二极性导出面的尺寸逐渐递减。
14.在本技术第一方面的一些实施例中，第一极性导出面与所述第二极性导出面的延伸方向相反。
15.本技术第二方面提供一种电芯，所述电芯包括第一极性转接片、第二极性转接片以及上述的极片组件；多个所述第一极性导出面均与所述第一极性转接片连接；多个所述
第二极性导出面均与所述第二极性转接片连接。
16.在本技术第二方面的一些实施例中，所述极片组件卷绕后，所述第一极性转接片与每个所述第一极性导出面的未与相邻的所述绝缘支撑层接触的部位连接，所述第一极性转接片夹持每个所述第一极性导出面；所述第二极性转接片端部伸入位于中间位置的两个所述第二导出面之间，所述第二极性转接片与每个所述第二极性导出面的未与相邻的所述绝缘支撑层接触的部位连接；多个所述第二导出面共同夹持所述第二极性转接片。
17.本技术第三方面一种电芯，电芯包括：
18.第一极性转接片；
19.第二极性转接片；
20.隔膜；以及
21.多个共用极片；相邻两个所述共用极片均被所述隔膜分隔；
22.每个所述共用极片均包括依次层叠设置的第一极性活性层、第一极性导电层、绝缘支撑层、第二极性导电层以及第二极性活性层；每个所述共用极片的第一极性导电层均朝向共用极片厚度方向同一侧；
23.每个所述共用极片的端部均设置有与所述第一极性导电层电连接的第一极性导出面和与所述第二极性导电层电连接的第二极性导出面；
24.沿所述共用极片厚度方向，位于中部的所述第一极性导出面的面积逐渐增大或减小；或者，沿所述共用极片厚度方向，所述第一极性导出面的面积逐渐增大或减小；
25.沿所述共用极片厚度方向，位于中部的所述第二极性导出面的面积逐渐增大或减小；或者，沿所述共用极片厚度方向，所述第二极性导出面的面积逐渐增大或减小；
26.所每个所述第一极性导出面均与所述第一极性转接片连接；每个所述第二极性导出面均与所述第二极性转接片连接；
27.其中，第一极性与第二极性的极性相反。
28.在本技术第三方面的一些实施例中，每个所述第一极性导出面的未与相邻的所述绝缘支撑层接触的部位均被所述第一极性转接片夹持；所有所述第二极性导出面的未与相邻所述绝缘支撑层接触的部位共同夹持一个所述第二极性转接片。
29.在本技术第三方面的一些实施例中，第一极性导出面与所述第二极性导出面延伸方向相反。
30.在本技术第三方面的一些实施例中，第一极性转接片与所述第一极性导出面卡接或者焊接。
31.一种电池，电池包括外壳和上述的电芯，所述电芯收纳于所述外壳内。
32.多个共用极片的导电面呈一定次序布置，可以仅只用一片或者两片转接片与每个导电面连接，可以减小转接片的体积和重量，从而提高能量密度。此外，共用极片包括绝缘支撑层，绝缘支撑层的质量远小于金属层，因此可以进一步降低电芯的能量密度。
附图说明
33.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。
34.图1示出了本技术实施例提供的极片组件的结构示意图；
35.图2示出了本技术实施例提供的共用极片的截面示意图；
36.图3示出了本技术实施例提供的电芯第一状态的结构示意图；
37.图4示出了本技术实施例提供的共用极片卷绕后正极导出面的一种示意图；
38.图5示出了本技术实施例提供的共用极片卷绕后正极导出面的又一种示意图；
39.图6示出了本技术实施例提供的共用极片叠片后正极导出面的一种示意图；
40.图7示出了本技术实施例提供的共用极片叠片后正极导出面的又一种示意图。
41.图标：100
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极片组件；101
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隔膜；102
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共用极片；103
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第一方向；110
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绝缘支撑层；111
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正极活性层；112
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正极导电层；113
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正极导出面；121
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负极导电层；122
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负极活性层；123
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负极导出面；200
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电芯；210
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正极转接片；220
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负极转接片。
具体实施方式
42.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、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。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。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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技术的限制。
46.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.实施例1
49.图1示出了本技术实施例提供的极片组件100的结构示意图，请参阅图1，本实施例提供了一种极片组件100，极片组件100包括多个隔膜101、多个共用极片102。相邻两个共用极片102均被隔膜101分隔。
50.图2示出了本技术实施例提供的共用极片102的截面示意图，请参阅图2。
51.共用极片102包括依次层叠设置的第二极性活性层、第二极性导电层、绝缘支撑层110、第一极性导电层以及第一极性活性层；现定义的共用极片102厚度的一个方向为第一方向103，每个共用极片102的第一极性导电层均朝向第一方向103布置；
52.在本技术中，为了便于描述，就第一极性为正极，第二极性作为负极进行描述，需要说明的是，在本技术的其他实施例中，第一极性可以为负极，第二极性可以为正极。
53.共用极片102包括依次层叠设置的正极活性层111、正极导电层112、绝缘支撑层110、负极导电层121以及负极活性层122。
54.绝缘支撑层110的材料例如可以为高分子材料，例如可以为聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚烯烃类、环氧树脂等等。
55.正极活性层111、正极导电层112、负极导电层121以及负极活性层122的材料本技术不对其进行限定。
56.每个共用极片102均设置有正极极耳和负极极耳；正极极耳仅包括正极导电层112电连接的正极导出面113，正极导出面113贴合于绝缘支撑层110。负极极耳仅包括负极导电层121电连接的负极导出面123，负极导出面123贴合于绝缘支撑层110。
57.每个共用极片102的端部均设置有与每个共用极片102的端部均设置有与负极导电层121电连接的负极导出面123。
58.多个共用极片102层叠设置，每个共用极片102的方向均朝向第一方向103；沿第一方向103，多个正极导出面113呈阶梯状布置。
59.在本实施例中，沿第一方向103，多个负极导出面123呈阶梯状布置。
60.需要说明的是，在本技术的一些实施例中，多个正极导出面113呈阶梯状布置，多个负极导出面123可以为其他布置方式；或者，多个负极导出面123呈阶梯状布置，多个正极导出面113可以为其他布置方式；或者，多个负极导出面123呈阶梯状布置，多个正极导出面113也呈阶梯状布置。
61.在本实施例中，多个负极导出面123呈阶梯状布置，多个正极导出面113呈阶梯状布置。多个负极导出面123与多个正极导出面113的阶梯变化的方向相反。换言之，沿第一方向103，多个负极导出面123的面积逐渐递增；多个正极导出面113的面积逐渐递减。
62.面积较大的负极导出面123并不会被面积较小的负极导出面123覆盖，在此基础上，沿第一方向103，多个负极导出面123的面积逐渐递增；沿第一方向103，位于末端的负极导出面123也不会被覆盖，在本技术的实施例中，负极导出面123的形状例如可以为方形、圆形、半圆形或者异形等等，沿第一方向103，位于末端的负极导出面123并不会被位于前端的负极导出面123覆盖或者遮挡即可。本技术实施例不对其形状进行限定。相应地，在本技术的实施例中，正极导出面113的形状大小等参照负极导出面123，此处不再进行赘述。在本技术中就负极导出面123、正极导出面113为长方形进行描述，进一步地，就面积越大的导出面长度越长作为示例进行描述。
63.请再次参阅图2，在本实施例中，负极导出面123、正极导出面113位于共用极片102相对的两端，共用极片102被设置为双边出极耳的方式。
64.需要说明的是，在本技术的其他实施例中，负极导出面123、正极导出面113可以位于共用极片102相同的一端，共用极片102被设置为单边出极耳的方式。
65.在本实施例中，负极导出面123与负极导电层121一体设置，即负极导出面123与负极导电层121在制备的过程中一并制备成型，相应地，正极导出面113与正极导电层112一体设置。需要说明的是，在本技术的其他实施例中，负极导出面123与负极导电层121可以分别制作。
66.在本实施例中，极片组件100是采用形状大小不同的共用极片102和隔膜101制成的，需要说明的是，在本技术的其他实施例中，可以采用形状大小相同的共用极片102以阶梯状层层堆叠形成极片组件100。
67.进一步地，图1所示的实施例中，沿第一方向103，位于极片组件100一端的多个导出面的面积以逐渐增大的方式布置，另一端的多个导出面的面积以逐渐减小的方式布置；可以理解的是，在本技术的其他实施例中，沿第一方向103，位于极片组件100两端的导出面的面积可以均为以逐渐增大的方式布置；或者，沿第一方向103，位于极片组件100两端的导出面的面积可以均为以逐渐减小的方式布置。
68.本技术实施例提供的极片组件100具有以下优点：
69.本技术的极片组件100卷绕或者叠片之后，负极导出面123和/或正极导出面113呈阶梯状布置，负极导出面123或者正极导出面113堆叠后形成极耳，然后将极耳与转接片连接，在该连接过程中，一个转接片可以与每个导出面连接，可以减小转接片的体积和质量，共用极片102包括绝缘支撑层110，绝缘支撑层110质量远小于金属层，可以提高能量密度。
70.实施例2
71.图3示出了本技术实施例提供的电芯200第一状态的结构示意图，请一并参阅图2与图3，本技术实施例提供的电芯200包括正极转接片210、负极转接片220以及实施例1所述的极片组件100。图3所示的电芯200是通过卷绕之后，正极转接片210、负极转接片220还未与极片组件100连接的状态。图3中虚线代表是卷绕前的极片组件100。
72.极片组件100卷绕或者叠片之后，多个负极导出面123堆叠后形成负极耳，负极极耳与负极转接片220连接，多个正极导出面113堆叠后形成正极极耳，正极极耳与正极转接片210连接。
73.图4示出了本技术实施例提供的共用极片102卷绕后正极导出面113的一种示意图。
74.请参阅图4，在图4所示的示例中，多个共用极片102堆叠然后卷绕，定义堆叠后卷绕前共用极片102的正极导电层112朝向的方向为第一方向103，沿第一方向103，位于中部的正极导出面113的面积逐渐增大。换言之，边缘位置的正极导出面113的长度较小，越靠近中间位置，正极导出面113的长度越大。沿第一方向103，正极导出面113的面积先逐渐增大再逐渐减小。
75.多个正极导出面113堆叠后再与正极转接片210连接；由于位于中部的正极导出面113的面积较大，多个正极导出面113堆叠后，每个正极导出面113的端部均会露出，在与正极转接片210连接的过程中，每个正极导出面113均可以与正极转接片210连接。采用两片正极转接片210即可与每个正极导出面113连接，而不再需要每个正极导出面113与一个正极转接片210连接再将所有正极转接片210连接的方式，有利于减小正极转接片210的重量和占用的体积，实现增加能量密度的目的。
76.在图4所示的示例中，正极转接片210夹持每个正极导出面113，且每个正极导出面
113露出于极片组件100的部分均与正极转接片210连接，正极转接片210夹持每个正极导出面113，可以增加导流效果。进一步地，正极转接片210与正极导出面113的连接方式例如可以为焊接、卡接或者抵接等。
77.可以理解的是，上述的“两片正极转接片210”也可以是一整片正极转接片210弯折后形成的两段正极转接片210。
78.需要说明的是，图4中，沿第一方向103，正极导出面113先呈面积较短增大至中间最长的一个正极导出面113，然后面积再依次减小；在具体制作的过程中，是由面积较短至中间最长的一个正极导出面113对应的三个共用极片102卷绕后形成的，换言之，沿第一方向103，由面积较短至中间最长的一个正极导出面113对应的共用极片102是极片组件100的一端，由中间面积较大至边缘较短的正极导出面113对应的共用极片102是极片组件100的另一端。可以理解的是，在图4中，电芯200的极片组件100包括三个共用极片102，需要说明的是，在本技术的其他实施例中，电芯200可以包括两个、四个、五个或者更多个共用极片102，本技术不对电芯200中共用极片102的数量进行限定。
79.图5示出了本技术实施例提供的共用极片102卷绕后正极导出面113的又一种示意图。
80.请参阅图5，在图5所示的示例中，多个共用极片102堆叠然后卷绕，定义堆叠后卷绕前共用极片102的正极导电层112朝向的方向为第一方向103，沿第一方向103，位于中部的正极导出面113的面积逐渐减小。换言之，边缘位置的正极导出面113的长度较大，越靠近中间位置，正极导出面113的长度越小。沿第一方向103，正极导出面113的面积先逐渐减小再逐渐增大。
81.多个正极导出面113堆叠后再与正极转接片210连接；卷绕之后的极片组件100的多个正极导出面113呈阶梯状，每个正极导出面113的端部均会不会与相邻的绝缘支撑层110接触，正极转接片210端部伸入位于最中间位置的两个正极导出面113之间，然后每个正极导出面113均与正极转接片210连接。该连接方式可以采用一片转接片即可与每个正极导出面113连接，有利于减小正极转接片210的重量和占用的体积，实现增加能量密度的目的。
82.在图5所示的实施例中，所有的正极导出面113未与相邻绝缘支撑层110接触的部位共同夹持一个正极转接片210；换言之，所有的正极导出面113位于正极转接片210的两侧，从正极转接片210的两侧夹持正极转接片210使两者连接。相应地，正极转接片210与正极导出面113的连接方式例如可以为焊接、卡接或者抵接等。
83.在图5所示的实施例中，电芯200的极片组件100包括三个共用极片102，图5中上端三个正极导出面113为极片组件100的一端，下端三个正极导出面113为极片组件100的另一端；卷绕前正极导出面113均朝向极片组件100的同一个方向，卷绕后两端的正极导出面113分别朝向相反的方向，因次，位于最中间位置的两个正极导出面113相向设置，正极转接片210端部伸入该两个正极导出面113之间，便可以将电流导出。
84.在本技术的其他实施例中，图5所示的实施例的电芯200可以包括两个、四个、五个或者更多个共用极片102，本技术不对电芯200中共用极片102的数量进行限定。
85.进一步地，在本技术的实施例中，图4和图5所示的多个正极导出面113的堆叠方式不仅限于多个共用极片102卷绕后的方式，例如可以采用六个共用极片102叠片后形成图4或者图5所示的多个正极导出面113的堆叠方式。
86.图6示出了本技术实施例提供的共用极片102叠片后正极导出面113的一种示意图。
87.请参阅图6，在图6所示的实施例中，多个共用极片102叠片后多个正极导出面113与正极转接片210连接。
88.多个共用极片102叠片后，位于多个共用极片102端部的正极导出面113呈阶梯形，定义共用极片102的正极导电层112朝向的方向为第一方向103，沿第一方向103，多个正极导出面113的面积逐渐大，多个正极导出面113堆叠后，每个正极导出面113的端部均会露出，在与正极转接片210连接的过程中，每个正极导出面113均可以与正极转接片210连接。采用一片正极转接片210即可与每个正极导出有利于减小正极转接片210的重量和占用的体积，实现增加能量密度的目的。
89.在本技术的其他实施例中，图6所示的实施例的电芯200可以包括两个、四个、五个或者更多个共用极片102，本技术不对电芯200中共用极片102的数量进行限定。
90.图7示出了本技术实施例提供的共用极片102叠片后正极导出面113的一种示意图。
91.请参阅图6与图7，在图6所示的实施例中，定义共用极片102的正极导电层112朝向的方向为第一方向103。
92.图7与图6的区别在于，沿第一方向103，多个正极导出面113的面积逐减小。相应地，采用一片正极转接片210即可与每个正极导出有利于减小正极转接片210的重量和占用的体积，实现增加能量密度的目的。
93.本技术不对图7所示的示例中共用极片102的数量进行限定。
94.请一并参阅图4
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图7，在本技术中，多个共用极片102叠片后负极导出面123也可以采用图6或者图7所示的方式，多个共用极片102卷绕后负极导出面123也可以采用图4或者图5所示的方式。本技术的实施例不再对其进行赘述。负极导出面123与正极导出面113的堆叠形式可以相同也可以不相同。
95.请再次参阅图3，在图3所示的实施例中，负极导出面123与正极导出面113分别位于共用极片102的两端，可以理解的是，在本技术的其他实施例中，负极导出面123与正极导出面113也可以均位于共用极片102的一端。
96.进一步需要说明的是，在本技术的实施例中，采用图1所示的极片组件100制备电芯200，需要说明的是，在本技术的其他实施例中，可以采用其他极片组件100制备电芯200，例如，可以采用形状面积相同的多个共用极片102卷绕形成电芯200，在卷绕过程中，使共用极片102的两端按照一定的规则排列(例如阶梯状排列)，然后卷绕后形成图4、图5、图6或者图7所示的方式即可。
97.本技术实施例提供的电芯200至少具有以下优点：
98.多个共用极片102的导电面呈一定次序布置，可以仅只用一片或者两片转接片与每个导电面连接，可以减小转接片的体积和重量，从而提高能量密度。此外，共用极片包括绝缘支撑层110，绝缘支撑层110的质量远小于金属层，因此可以进一步降低电芯200的能量密度。
99.本技术还提供一种电池，电池包括电芯200和外壳，电芯200收纳于外壳内。
100.相应地，本技术提供的电池的能量密度较大。
101.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。