电极组件、电化学装置及用电设备的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及一种电极组件、电化学装置及用电设备。


背景技术：

2.锂离子电池因具有高能量密度、长循环性以及污染小等特点，被广泛的应用在手机、平板、笔记本电脑以及电动车等产品中。锂离子电池的电极组件大多为卷绕式电极组件，其通常采用双面连涂活性物质的阴极极片和阳极极片卷绕成型，双面连涂的活性物质难以得到充分利用，易造成锂离子电池的能量密度损失。


技术实现要素：

3.本技术提出了一种电极组件、电化学装置及用电设备，以缓解锂离子电池能量密度损失的技术问题。
4.本技术的技术方案是这样实现的：
5.第一方面，本技术的实施例提供了一种电极组件，包括第一双面极片、隔膜和与所述第一双面极片的极性相反的第二双面极片，所述第一双面极片、隔膜和第二双面极片依次层叠并卷绕。所述电极组件还包括第一单面极片；所述电极组件包括卷绕起始端和卷绕末端，所述第一单面极片连接于所述电极组件的卷绕末端。所述第二双面极片设有收尾层，沿所述电极组件的卷绕方向，所述收尾层卷绕于所述第一双面极片的外圈，所述第一单面极片卷绕于所述收尾层的外圈。
6.通过在电极组件的卷绕末端拼接第一单面极片，且第一单面极片卷绕于第二双面极片的收尾层的外圈，使得第二双面极片的收尾层的外圈也存在对应的单面异极性极片，以便于第二双面极片的两面涂层得到充分利用，从而提高电池的能量密度。同时，第一单面极片、第一双面极片和第二双面极片可分别单独进行连涂操作，可有效减少涂覆过程中的辊压断带，便于进行批量生产。
7.根据本技术的一些实施例，所述电极组件还包括第一收尾部。沿所述电极组件的卷绕方向，所述第一收尾部的一端连接于所述第一单面极片的卷绕末端，所述第一收尾部的另一端连接于所述第一单面极片的卷绕起始端。
8.将第一单面极片的首尾端通过第一收尾部连接，以便于将第一单面极片固定于电极组件，以使得将整个电极组件连接为一个整体。
9.根据本技术的一些实施例，所述第一单面极片的卷绕起始端与所述第一双面极片的卷绕末端连接。
10.由于电极组件的卷绕末端没有进行封胶操作，使得第一双面极片的卷绕末端露出，以便于第一单面极片直接连接第一双面极片。
11.根据本技术的一些实施例，所述电极组件还包括第一拼接部，所述第一拼接部的一端连接于所述第一双面极片的卷绕末端，所述第一拼接部的另一端连接于所述第一单面极片的卷绕起始端。
12.第一拼接部可适当延伸第一双面极片的长度，以便于第一单面极片与第一双面极片的拼接。
13.根据本技术的一些实施例，所述电极组件还包括第二收尾部和第二拼接部。所述第二收尾部的一端连接于所述第二双面极片的卷绕末端，所述第二收尾部的另一端连接于所述收尾层。所述第二拼接部的一端连接于所述第二收尾部，所述第二拼接部的另一端连接于所述第一单面极片的起始端。
14.第二收尾部已经将电极组件组件的卷绕末端封胶收尾，第一单面极片无法直接连接第一双面阴极极片，因此，通过设置第二拼接部将第一单面极片直接连接于第二收尾部，第一单面极片再卷绕于收尾层的外圈，最后再通过第一收尾部将第一单面极片的卷绕末端和卷绕起始端连接。
15.根据本技术的一些实施例，所述第一单面极片包括第一集流体和第一活性物质，所述第一活性物质设置于所述第一集流体面向所述收尾层的表面。
16.第一活性物质设置于第一集流体面向收尾层的表面，使得收尾层外侧的第四涂层也存在对应的异极性涂层，以便于充分利用第二双面极片的两面涂层。
17.根据本技术的一些实施例，所述第一双面极片设有卷心层，沿所述电极组件的卷绕方向，所述卷心层卷绕于所述第二双面极片的内圈。所述电极组件还包括第二单面极片，沿所述电极组件的卷绕方向，所述第二单面极片卷绕于所述卷心层的内圈，所述第二单面极片与所述第二双面极片的起始端连接。
18.通过在第二双面极片的起始端连接一个第二单面极片，以便于第一双面极片的两面涂层均得到充分利用，从而提高电池的能量密度。同时，第一单面极片、第二单面极片、第一双面极片和第二双面极片可分别单独进行连涂操作，适用于批量生产。
19.根据本技术的一些实施例，所述第二单面极片包括第二集流体和第二活性物质，所述第二活性物质设置于所述第二集流体面向所述卷心层的表面。
20.第二活性物质设置于第二集流体面向卷心层的表面，使得卷心层内侧的第四涂层也存在对应的异极性涂层，以便于充分利用第一双面极片的两面涂层。
21.根据本技术的一些实施例，第二方面，本技术还提出了一种电化学装置，包括如上述任意一实施例所述的电极组件。
22.根据本技术的一些实施例，第三方面，本技术还提出了一种用电设备，包括如上述实施例所述的电化学装置。
23.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
24.图1为本技术一些实施例的电极组件的结构示意图；
25.图2为图1的局部放大图a；
26.图3为图1的局部放大图b；
27.图4为图1的局部放大图c；
28.图5为本技术一些实施例的电极组件的结构示意图；
29.图6为本技术一些实施例的电极组件的结构示意图；
30.图7为本技术一些实施例的电极组件的结构示意图；
31.图8为图1的局部放大图d。
32.具体实施方式中的附图标号如下：
33.10、第一双面极片；11、第三集流体；12、第一涂层；13、卷心层；
34.20、隔膜；
35.30、第二双面极片；31、第四集流体；32、第二涂层；33、收尾层；
36.40、第一单面极片；41、第一集流体；42、第三涂层；
37.50、第一收尾部；
38.60、第一拼接部；
39.70、第二收尾部；
40.80、第二拼接部；
41.90、第二单面极片；91、第二集流体；92、第四涂层。
具体实施方式
42.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“起始端”、“收尾端”“上”“下”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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.除非另有定义，本说明书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。在本技术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，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
44.此外，下面所描述的本技术不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
45.锂离子电池的电极组件大多为卷绕式电极组件，卷绕式的电极组件通常包括双面连涂活性物质的阴极极片和阳极极片，双面连涂的阴极极片和阳极极片层叠并卷绕成型。阳极极片的内外圈没有有效对应的阴极极片，这就会造成锂离子电池的能量密度损失。为缓解该问题，传统的方法是采用错位涂覆的形式，即阳极极片的内圈和外圈均采用单面涂覆，其余部分则采用双面涂覆，这就会使得涂覆作业尤为繁琐，且易造成辊压断带，难以进行批量生产。
46.为缓解上述问题，第一方面，本技术的实施例提出了一种电极组件，如图1所示，该电极组件包括第一双面极片10、隔膜20、第二双面极片30和第一单面极片40。第一双面极片10、隔膜20、第二双面极片30依次层叠并卷绕设置，第一双面极片10的卷绕起始端和第二双面极片30的卷绕起始端大致平齐，并且第一双面极片10的卷绕末端和第二双面极片30的卷绕末端也大致平齐，使得电极组件具有卷绕起始端和卷绕末端。需要说明的是，电极组件的
卷绕起始端可以为第一双面极片10的卷绕起始端或第二双面极片30的卷绕起始端，电极组件的卷绕末端可以为第一双面极片10的卷绕末端或第二双面极片30的卷绕末端。
47.对于上述第一双面极片10，如图2所示，第一双面极片10包括第三集流体11和第一涂层12，两个第一涂层12分别涂覆于第三集流体11的相对的两个表面。第一双面极片10的极性与第二双面极片30的极性相反，以第一双面极片10作为阴极极片为例，第三集流体11可采用铝箔，第一涂层12包括第一活性物质、粘接剂和导电剂等，第一活性物质可选择钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锂锰或锰酸锂等。
48.对于上述隔膜20，如图1所示，隔膜20设置于第一双面极片10和第二双面极片30之间，用于分隔第一双面极片10和第二双面极片30。
49.对于上述第二双面极片30，如图3所示，第二双面极片30包括第四集流体31和第二涂层32，两个第二涂层32分别涂覆于第四集流体31的相对的两个表面。在本实施例中，第二双面极片30作为电极组件的阳极极片，第四集流体31可采用铜箔，第二涂层32包括第二活性物质、粘接剂和导电剂等，第二活性物质则可选择硬碳、软碳、石墨或硅碳硅氧等。如图1所示，第二双面极片30设有收尾层33，该收尾层33为第二双面极片30卷绕后的最外圈，沿电极组件的卷绕方向，该收尾层33卷绕于第一双面极片10的外圈。
50.对于上述第一单面极片40，如图4所示，第一单面极片40包括第一集流体41和第三涂层42，第三涂层42仅涂覆于第一集流体41的一个表面。第一单面极片40的极性与第一双面极片10的极性相同，同第一双面极片10一样，在本实施例中，第一集流体41为铝箔，第三涂层42同第一涂层12一样，第三涂层42也包括第一活性物质、粘接剂和导电剂等。
51.如图1所示，第二双面极片30为双面连涂的阳极极片，为保证收尾层33外侧的阳极涂层也存在对应的阴极涂层，在本实施例中，第一单面极片40连接于电极组件的卷绕末端，并且第一单面极片40卷绕于收尾层33的外圈，第一单面极片40的阴极涂层面向收尾层33设置。需要说明的是，隔膜20延伸于第一单面极片40和收尾层33之间，用于分隔第一单面极片40和收尾层33。
52.通过在电极组件的卷绕末端拼接第一单面极片40，且第一单面极片40卷绕于第二双面极片30的收尾层33的外圈，使得第二双面极片30的收尾层33的外圈也存在对应的单面异极性极片，以便于第二双面极片30的两面涂层得到充分利用，从而提高电池的能量密度。同时，第一单面极片40、第一双面极片10和第二双面极片30可分别单独进行连涂操作，可有效减少涂覆过程中的辊压断带，便于进行批量生产。
53.第一单面极片40连接好电极组件的卷绕末端以后，需要对第一单面极片40进行封胶收尾操作，以使得将整个电极组件连接为一个整体。在一些实施例中，如图1所示，电极组件还包括第一收尾部50，沿电极组件的卷绕方向，第一收尾部50的一端连接于第一单面极片40的卷绕末端，第一收尾部50的另一端连接于第一单面极片40的卷绕起始端；将第一单面极片40的首尾段通过第一收尾部50连接，以便于将第一单面极片40固定于电极组件。
54.需要说明的是，在第一双面极片10、隔膜20及第二双面极片30层叠卷绕后需要对电极组件的卷绕末端进行封胶收尾操作，而第一单面极片40的拼接操作可在封胶收尾操作之前或者在封胶收尾操作之后。
55.以在封胶收尾操作之前拼接第一单面极片40为例，如图1所示，第一单面极片40的卷绕起始端与第一双面极片10的卷绕末端连接。在收尾操作之间，由于电极组件的卷绕末
端没有进行封胶操作，使得第一双面极片10的卷绕末端露出，以便于第一单面极片40直接连接第一双面极片10，然后再通过第一收尾部50连接第一单面极片40的卷绕起始端和卷绕末端。
56.根据本技术的一些实施例，如图1所示，电极组件还包括第一拼接部60，第一拼接部60的一端连接于第一双面极片10的卷绕末端，第一拼接部60的另一端连接于第一单面极片40的卷绕起始端。第一拼接部60可适当延伸第一双面极片10的长度，以便于第一单面极片40与第一双面极片10的拼接。
57.如图5所示，图5为纯卷绕的电极组件，在封胶收尾操作之前拼接第一单面极片40同样适用于图5中的纯卷绕电极组件。
58.在其他实施例中，还可在封胶收尾操作之后拼接第一单面极片40，如图6所示，电极组件还包括第二收尾部70和第二拼接部80。第二收尾部70的一端连接于第二双面极片30的卷绕末端，第二收尾部70的另一端连接于收尾层33。第二拼接部80的一端连接于第二收尾部70，第二拼接部80的另一端连接于第一单面极片40的起始端。
59.在本实施中，第二收尾部70已经将电极组件组件的卷绕末端封胶收尾，第一单面极片40无法直接连接第一双面阴极极片，因此，通过设置第二拼接部80将第一单面极片40直接连接于第二收尾部70，第一单面极片40再卷绕于收尾层33的外圈，最后再通过第一收尾部50将第一单面极片40的卷绕末端和卷绕起始端连接。
60.如图7所示，图7为纯卷绕的电极组件，在封胶收尾操作之后拼接第一单面极片40同样适用于图7中的纯卷绕电极组件。
61.由上述可至，在封胶收尾操作之前拼接第一单面极片40的操作步骤较少且可相应的减少一个收尾部，可减少成本；但对于已经封胶收尾好的电极组件，拆解在拼接则更为麻烦，因此则直接采用图6和图7中的两个收尾部及一个拼接部对第一单面极片40进行拼接。
62.根据本技术的一些实施例，如图1所示，第一双面极片10设有卷心层13，沿电极组件的卷绕方向，卷心层13卷绕于第二双面极片30的内圈。电极组件还包括第二单面极片90，沿电极组件的卷绕方向，第二单面极片90卷绕于卷心层13的内圈，第二单面极片90与第二双面极片30的起始端连接。
63.第一双面极片10、隔膜20、第二双面极片30在层叠并卷绕后，第二双面极片30的收尾层33的外圈没有对应的异极性极片，同样，第一双面极片10的卷心层13内圈也没有对应的异极性极片。因此，在本实施例中，通过在第二双面极片30的起始端连接一个第二单面极片90，以便于第一双面极片10的两面涂层均得到充分利用，从而提高电池的能量密度。同时，第一单面极片40、第二单面极片90、第一双面极片10和第二双面极片30可分别单独进行连涂操作，适用于批量生产。
64.第二单面极片90同第二双面极片30一样，如图8所示，第二单面极片90包括第二集流体91和第四涂层92，第四涂层92包括第二活性物质、粘接剂和导电剂等，而第四涂层92则设置于第二集流体91面向卷心层13的表面，使得卷心层13内侧的第四涂层92也存在对应的异极性涂层，以便于充分利用第一双面极片10的两面涂层。需要说明的是，隔膜20延伸于卷心层13与第二单面极片90之间，以分隔卷心层13和第二单面极片90。
65.根据本技术的一些实施例，第二方面，本技术还提出了一种电化学装置，包括如上述任意实施例所述的电极组件。电化学装置还包括壳体，壳体围合有收容腔，电极组件收容
于该收容腔。
66.根据本技术的一些实施例，第三方面，本技术还提出了一种用电设备，包括如上述实施例所述的电化学装置。
67.需要说明的是，本技术的说明书及其附图中给出了本技术的较佳的实施例，但是，本技术可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本技术内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本技术说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。