一种电极组件和电芯的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电极组件和电芯。


背景技术：

2.现有技术中，无论是卷绕电芯还是叠片电芯在装配时，为提高空间利用率，焊接端子后会折弯并下压极耳，可能会导致极耳根部向电芯方向折弯，造成正极耳与负极短路。为了解决这个问题，电芯在组装前都会通过x-ray对极组正负极极耳位置进行观察，查看正极与负极之间的相对位置，判断电芯是否存在短路的风险。
3.但是，目前卷绕电芯的结构在进行x-ray检测成像时，正负极极耳的成像无法明确区分，从而影响判断结果的准确性，致使漏判、误判的现象出现。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电极组件，其在进行x-ray检测成像时，正负极的第一极耳和第二极耳的成像容易区分，能保证判断效率和判断结果的准确性，从而可减少漏判、误判的现象出现，以降低电芯短路的风险。
5.本实用新型的另一目的在于提供一种电芯，其包括上述的电极组件。因此，其也具有能保证x-ray成像检测作业的便捷性和准确性的优点，能减少短路情况的发生。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种电极组件，包括：
8.电极主体、至少一个第一极耳和至少一个第二极耳；
9.电极主体由依次层叠放置的第一电极、隔离膜以及第二电极共同卷绕而成，第一电极和第二电极的极性相反，第一极耳设置于第一电极，第二极耳设置于第二电极；且包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极耳沿电极主体的长度方向在平行于电极主体的厚度方向的投影面上的投影均不重叠。
10.在可选的实施方式中，沿电极主体的厚度方向，在包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极耳中，任意两个极耳平行且间隔设置；且沿电极主体的长度方向，在包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极耳中，任意两个极耳错位设置。
11.在可选的实施方式中，第一极耳和第二极耳分别位于电极主体厚度的中心线的两侧。
12.在可选的实施方式中，沿电极主体的长度方向，电极主体具有第一端和第二端，第一极耳位于电极主体厚度的中心线的第一侧，且邻近第一端设置，第二极耳位于电极主体的中心线的第二侧，且邻近第二端设置。
13.在可选的实施方式中，第一极耳和第二极耳位于电极主体长度的中心线的两侧。
14.在可选的实施方式中，在包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极耳中，任意相邻两个极耳在电极主体厚度方向上间隔0.5～1mm。
15.在可选的实施方式中，在包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极
耳中，任意相邻两个极耳在电极主体厚度方向上间隔1mm。
16.第二方面，本实用新型提供一种电芯，包括壳体和前述实施方式中任一项的电极组件；壳体包括顶盖和外壳，顶盖设置有正极柱和负极柱；电极组件设置于外壳内，顶盖与外壳焊接配合，且第一极耳与正极柱连接，第二极耳与负极柱连接。
17.在可选的实施方式中，电芯包括多个并联设置的电极组件，沿电极主体的厚度方向，多个电极组件依次布置，多个电极组件中的每个极耳沿电极主体的长度方向在平行于电极主体的厚度方向的投影面上的投影均不重叠。
18.在可选的实施方式中，在多个电极组件中的所有极耳中，任意相邻两个极耳在电极主体厚度方向上均间隔0.5～1mm。
19.本实用新型的实施例至少具有以下优点或有益效果：
20.本实用新型的实施例提供了一种电极组件，其包括电极主体、至少一个第一极耳和至少一个第二极耳；电极主体由依次层叠放置的第一电极、隔离膜以及第二电极共同卷绕而成，第一电极和第二电极的极性相反，第一极耳设置于第一电极，第二极耳设置于第二电极；且包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极耳沿电极主体的长度方向在平行于电极主体的厚度方向的投影面上的投影均不重叠。该电极组件的电极主体具有平行于其厚度方向的投影面，且包含于至少一个第一极耳和至少一个第二极耳的所有极耳沿电极主体的长度方向在投影面上的投影均不重叠，使得在沿电极主体的长度方向进行x-ray成像检测时，任意两个极耳的成像均没有重叠的部分，从而便于区分每个极耳的成像，能充分保证判断效率和判断结果的准确性，进而可减少漏判、误判的现象出现，继而可降低电芯短路的风险。
21.本实用新型的实施例还提供了一种电池，其包括上述的电芯。因此，其也具有能保证x-ray成像检测作业的便捷性和准确性的优点，以保证自身质量和使用寿命。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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。
23.图1为本实用新型的实施例提供的电芯的电极组件的结构示意图一；
24.图2为本实用新型的实施例提供的电芯的电极组件的结构示意图二；
25.图3为本实用新型的实施例提供的电芯的电极组件的结构示意图三；
26.图4为本实用新型的实施例提供的电芯的电极组件的结构示意图四；
27.图5为本实用新型的实施例提供的电芯的电极组件与连接片配合时的结构示意图；
28.图6为本实用新型的实施例提供的电芯的局部结构示意图一；
29.图7为本实用新型的实施例提供的电芯的局部结构示意图二。
30.图标:101-电极组件；103-第一极耳；105-第二极耳；107-电极主体；109-第一电极；111-隔离膜；113-第二电极；115-第一连接片；117-第二连接片；119-第一极耳片；121-第二极耳片。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
33.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。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
36.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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实用新型中的具体含义。
37.相关技术中，无论是卷绕电芯还是叠片电芯在装配时，为提高空间利用率，焊接端子后会折弯并下压极耳，可能会导致极耳根部向电芯方向折弯，造成正极耳与负极短路。为了解决这个问题，电芯在组装前都会通过x-ray对极组正负极极耳位置进行观察，查看正极与负极之间的相对位置，判断电芯是否存在倒插和短路的风险。但是，目前卷绕电芯的结构在进行极耳倒插的x-ray检测成像时，正负极极耳的成像无法明确区分，从而影响判断结果的准确性，致使漏判、误判的现象出现。
38.有鉴于此，发明人对问题进行了分析，结果发现难以区分正负极耳的原因在于，现有技术多采用正极耳与负极耳在同一侧的布置方式，此种布置方式的弊端在于，极耳倒插的x-ray在检测成像时，正负极极耳位于图像的同一侧，正负极极耳交替出现，从而不利于正负极极耳的直接判断。为此，本实施例提供了一种电极组件和包含此电极组件的电芯，此电极组件的电极主体具有平行于其厚度方向的投影面，且所有极耳沿电极主体的长度方向在投影面上的投影不重叠，使得在沿电极主体的长度方向进行x-ray成像检测时，所有极耳的成像没有重叠的部分，从而便于区分每个极耳的成像，能充分保证判断效率和判断结果的准确性，进而可减少漏判、误判的现象出现，继而可降低电芯短路的风险。下面对电极组
件和包含此电极组件的电芯的结构进行详细地介绍。
39.图1为本实施例提供的电芯的电极组件101的结构示意图一；图2为本实施例提供的电芯的电极组件101的结构示意图二；图3为本实施例提供的电芯的电极组件101的结构示意图三；图4为本实施例提供的电芯的电极组件101的结构示意图四。请参阅图1至图4，本实施例提供的电芯为方形电池的电芯，其包括壳体(图未示出)和电极组件101(也即裸电芯结构)。
40.详细地，在本实施例中，壳体为电芯的外壳结构，大致呈长方体状结构，其包括顶盖和外壳。其中，外壳开设有具有敞口的容纳腔室，包括两个大面、两个端面以及底面。两个大面相对平行且间隔设置，两个端面相对且平行间隔设置于两个大面之间，且与大面垂直连接，底面连接设置于两个端面和两个大面的底部，使得两个端面和两个大面的顶部形成敞口。同时，大面为尺寸相较于端面而言更大的宽面，使得整个外壳的厚度方向为两个大面的垂直连线方向，整个外壳的长度方向为两个端面的垂直连接方向。电极组件101可穿过敞口容置于容纳腔室内，顶盖盖设于外壳的敞口处，与外壳焊接配合，且顶盖上设置有正极柱和负极柱，电极组件101的正负极能分别与正极柱和负极柱连接，以实现电极组件101的能量的输入和输出。其中，此结构的电芯，在进行装配作业时，可先将电极组件101与顶盖配合，然后再将配合后的整体装入外壳，最后将顶盖和外壳焊接即可，本实施例不再赘述。
41.详细地，在本实施例中，电极组件101具体包括电极主体107、至少一个第一极耳103和至少一个第二极耳105。其中，电极主体107由依次层叠放置的第一电极109、隔离膜111以及第二电极113共同卷绕而成，且第一电极109和第二电极113的极性相反，例如第一电极109可为正电极片，第二电极113可为负电极片，当然也可以将第一电极109设置为负电极片，将第二电极113设置为正电极片。
42.同时，图5为本实施例提供的电芯的电极组件101与连接片配合时的结构示意图。请参阅图1至图5，在本实施例中，第一极耳103设置于第一电极109，第二极耳105设置于第二电极113，以使得至少一个第一极耳103能直接与顶盖的正极柱连接或间接地通过第一连接片115与顶盖的正极柱连接，至少一个第二极耳105能直接与顶盖的负极柱连接或间接地通过第二连接片117与顶盖的负极柱连接，以实现电芯能量的输入和输出。
43.并且，在本实施例中，电极主体107具有平行于其厚度方向(也即图1中的ab方向)上的投影面(例如此投影面可与壳体的两个端面平行布置)，包含于至少一个第一极耳103和至少一个第二极耳105的所有极耳沿电极主体107的长度方向(也即图1中的dc方向)在投影面上的投影均不重叠。通过这样设置，使得在沿电极主体107的长度方向进行极耳倒插的x-ray成像检测时，极耳倒插的x-ray成像检测后的所有极耳的成像没有重叠的部分，从而便于区分每个极耳的成像，能充分保证判断效率和判断结果的准确性，进而可减少漏判、误判的现象出现，继而可降低电芯短路的风险。
44.更详细地，在本实施例中，沿电极主体107的厚度方向(也即图1中的ab方向)，在包含于至少一个第一极耳103和至少一个第二极耳105的所有极耳中，任意两个极耳平行且间隔设置，沿电极主体107的长度方向(也即图1中的dc方向)，在包含于至少一个第一极耳103和至少一个第二极耳105的所有极耳中，任意两个极耳错位设置。通过这样设置，使得在进行极耳倒插的x-ray成像检测时，可沿电极主体107的长度方向(也即图1中的dc方向)进行成像检测，此时极耳倒插的x-ray成像检测的每个极耳的成像也错位且间隔设置，从而便于
区分每个极耳的成像，能充分保证判断效率和判断结果的准确性，进而可减少漏判、误判的现象出现，继而可降低电芯短路的风险。
45.作为可选的方案，在本实施例中，具体可将第一极耳103和第二极耳105分别设置为一个，且第一极耳103和第二极耳105分别设置于位于电极主体107厚度的中心线的两侧，并使得二者平行设置。将第一极耳103和第二极耳105分别设置于电极主体107厚度的中心线的两侧，使得在沿电极主体107的长度方向进行成像检测时，第一极耳103和第二极耳105的成像结果位于卷绕后的电极主体107的两侧，且二者之间不会造成干扰，从而更能利于提高x-ray检测的效率和质量，以及降低x-ray检测时的误判的几率。在其他实施例中，第一极耳103和第二极耳105的数量还可以根据需求进行调整，本实施例不做限定。
46.进一步可选地，在本实施例中，沿电极主体107的长度方向，电极主体107具有第一端(也即图1中的左端)和第二端(也即图1中的右端)，第一极耳103位于电极主体107厚度的中心线的第一侧，且邻近第一端设置，也即邻近左端设置，第二极耳105位于电极主体107的中心线的第二侧，且邻近第二端设置，也即邻近右端设置。在将第一极耳103和第二极耳105分布于电极主体107厚度的中心线的两侧的情况下，再将第一极耳103和第二极耳105分别置于长度方向的两端，使得第一极耳103和第二极耳105相对距离较远，更不易相互干扰，从而利于降低电芯短路的风险。
47.更进一步地，在本实施例中，第一极耳103和第二极耳105位于电极主体107长度的中心线的两侧。在基于第一极耳103和第二极耳105分布于电极主体107厚度的中心线的两侧，且一个靠近长度方向的左端，另一个靠近长度方向右端的前提下，将第一极耳103和第二极耳105再明确设置于电极主体107长度的中心线的两侧，使得第一极耳103和第二极耳105错开布置，且使得第一极耳103和第二极耳105的成像一个位于电芯右下方，另一个位于电芯的左上方，从而能充分保证第一极耳103和第二极耳105不会相互干扰，能在保证x-ray检测的效率和质量的同时，降低电芯短路的风险。
48.当然，在其他实施例中，基于第一极耳103和第二极耳105分布于电极主体107厚度的中心线的两侧，且二者间隔一定距离的情况下，错开设置的第一极耳103和第二极耳105也可以布置于卷绕后的电极组件101的一侧，甚至，第一极耳103和第二极耳105还可以不错位设置，例如可设置为相对且间隔设置，能保证第一极耳103和第二极耳105在电极主体107的厚度方向上具有一定距离，便于在x-ray检测时区分二者的成像结果即可，本实施例不做限定。
49.请再次参阅图4，在包含于至少一个第一极耳103和至少一个第二极耳105中的所有极耳中，任意两个极耳在电极主体的厚度方向上间隔距离为h，h的范围为0.5～1mm。例如，如图4所示，在本实施例中，第一极耳103和第二极耳105的数量均分别为一个，且第一极耳103和第二极耳105在电极主体107厚度方向上间隔距离为h，h的范围为0.5～1mm。优选为1mm。通过此厚度的设置，既能保证电芯结构的紧凑性，又能在x-ray检测时，使得第一极耳103与第二极耳105分别成像间隔设置，使得极耳之间不会造成干扰，从而更有利于提高x-ray检测的效率和质量，进而充分降低x-ray检测时的误判几率。
50.需要说明的是，在本实施例中，电极主体107的厚度的中心线的第一侧具有多层第一电极109，每层第一电极109上均设置有一个第一极耳片119，多个第一极耳片119焊接形成第一极耳103。电极主体107的厚度的中心线的第二侧具有多层第二电极113，每层第二电
极113上均设置有一个第二极耳片121，多个第二极耳片121焊接形成第二极耳105。而第一极耳103和第二极耳105之间的间距h具体是指最内侧的第一极耳片119与最内侧的第二极耳片121之间的垂直距离，二者间隔设置，则能充分保证第一极耳103与第二极耳105分别成像间隔设置，进而能充分保证x-ray检测的效率和质量。
51.图6为本实施例提供的电芯的局部结构示意图一；图7为本实施例提供的电芯的局部结构示意图二。请参阅图6与图7，在本实施例中，电芯可设置为包含多个电极组件101，多个电极组件101并联设置，沿电极主体107的厚度方向，多个电极组件101依次布置，且所有的电极组件101中的每个极耳沿电极主体107的长度方向在平行于电极主体107的厚度方向的投影面上的投影均不重叠，以使得多个极耳可沿电极主体107的厚度方向依次错位分布。
52.并且具体表现为，沿电极主体107的厚度方向，任意相邻两个电极组件101中，一个电极组件101的第二极耳105邻近另一个电极组件101的第一极耳103设置，或者，一个电极组件101的第二极耳105邻近另一个电极组件101的第二极耳105设置。当一个电极组件101的第二极耳105邻近另一个电极组件101的第一极耳103设置时，多个电极组件101的多个极耳按照正极、负极、正极、负极的排布方式出现，当一个电极组件101的第二极耳105邻近另一个电极组件101的第二极耳105设置，多个电极组件101的多个极耳以正极、负极、负极、正极的排布方式出现。
53.通过多个电极组件101的设置，使得在进行x-ray检测作业时，可一次性检测多个电极组件101，多个电极组件101的多个极耳的成像依次间隔设置，能充分保证x-ray检测的效率和质量，从而能有效地降低x-ray检测时的误判几率。
54.作为可选的方案，在本实施例中，在多个电极组件101中的所有极耳中，任意相邻两个极耳在电极主体107厚度方向上均间隔0.5～1mm，优选为1mm。通过这样设置，不仅能进一步地保证电芯结构的紧凑性，还能在x-ray检测时，使得第一极耳103与第二极耳105分别成像间隔设置，从而使所有极耳的成像不会相互干扰，从而还能进一步地提高x-ray检测的效率和质量，进而充分降低x-ray检测时的误判几率。
55.下面对本实用新型的实施例提供的电芯的装配过程、工作原理及有益效果进行详细地介绍：
56.在装配电芯的过程中，可先将第一电极109、隔离膜111以及第二电极113共同卷绕形成电极主体107，然后将第一极耳103设置于第一电极109，第二极耳105设置于第二电极113，且使得第一极耳103和第二极耳105沿电极主体107的厚度方向间隔设置，并分别位于卷绕后的电极主体107的厚度方向的两侧后得到电极组件101；然后将第一极耳103直接地与顶盖的正极柱连接或间接地通过第一连接片115与顶盖的正极柱连接，将第二极耳105直接地与顶盖的负极柱连接或间接地通过第二连接片117与顶盖的负极柱连接，然后将连接后的整体放入外壳内，将外壳和顶盖焊接即可。该电芯进行放电或充电作业时，可通过正极柱和负极柱将能量输入和输出。
57.在上述过程中，该电芯将第一极耳103和第二极耳105在电极主体107的厚度方向间隔设置，使得在进行x-ray成像检测时，第一极耳103和第二极耳105的成像不重叠，从而便于区分第一极耳103和第二极耳105的成像，能充分保证判断效率和判断结果的准确性，进而可减少漏判、误判的现象出现，继而可降低电芯短路的风险。
58.综上所述，本实用新型的实施例提供了一种可提高x-ray检测的效率和质量，能降
低x-ray检测时的误判即可，保证电芯安全性和可靠性的电极组件101和电芯。
59.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。