电池单体、电极组件、电池、用电装置及储能装置的制作方法

专利2025-01-20  35


本技术涉及电池,尤其涉及电池单体、电极组件、电池、用电装置及储能装置。


背景技术:

1、新能源电池在生活和产业中的应用越来越广泛,例如,搭载电池的新能源汽车已经被广泛使用,另外,电池还被越来越多地应用于储能领域等。

2、在搭载电池的新能源汽车中,电池可以用于全部或部分地提供动力。在储能领域中,电池可以安装于储能箱体或是直接安装于用户侧。在电池技术的发展中,除了提高电池的性能外,电池热失控问题也是一个不可忽视的问题。因此,如何降低电池热失控风险,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本技术提供一种能够降低电池热失控风险的电池单体、电极组件、电池、用电装置及储能装置。

2、本技术通过如下技术方案实现。

3、本技术的第一方面提供一种电池单体,包括:外壳,具有容纳空间;电极组件,位于所述容纳空间中,所述电极组件包括:正极极片和负极极片,所述正极极片和所述负极极片相互层叠并卷绕形成卷绕结构,所述卷绕结构包括弯折区,所述正极极片和所述负极极片之间夹置有隔离件;所述正极极片包括位于所述弯折区的多个正极弯折部,所述负极极片包括位于所述弯折区的多个负极弯折部;至少一个所述负极弯折部的至少一部分构成为起伏结构,所述起伏结构通过所述负极极片折弯成起伏状而形成。

4、通过位于弯折区的负极弯折部设置为起伏结构,增大了负极弯折部的表面积,从而增大了负极活性材料层的表面积,由此,能够为相邻的正极弯折部的正极活性物质嵌入该负极活性材料层中提供更多的嵌锂位,从而降低析锂发生,进而降低电池热失控风险,同时还有利于提升电池的性能和循环寿命。

5、在一些实施例中,所述起伏结构包括多个连续的波形段。

6、连续的波形段进一步增加负极弯折部的负极活性材料层的表面积,由此,进一步降低析锂发生,降低热失控风险。

7、在一些实施例中,所述波形段具有波峰部和波谷部,在一个所述波形段中,所述波形段包括第一面和第二面,沿着所述卷绕方向,所述第一面和所述第二面在所述波峰部相连,在多个所述波形段中,一个所述波形段的所述第二面与相邻的所述波形段的所述第一面在所述波谷部相连;所述第一面和所述第二面沿着所述卷绕轴方向延伸。

8、波形段的第一面和第二面沿着卷绕轴方向延伸,负极弯折部加工方便,易于成型。

9、在一些实施例中,在一个所述波形段中,所述波形段的所述波峰部到所述波谷部的最短距离为l1,其中,l1的范围为大于等于0.5um小于50um;和/或,相邻两个所述波形段的波峰之间的最短距离为l2,其中,l2的范围为大于等于0.5mm小于500mm。

10、l1在合适的范围内,既能增加负极弯折部的负极活性材料层的表面积,又能将负极弯折部与其相邻的正极弯折部之间的距离限制在合适的范围内,从而降低或避免因波形段的波谷位置距离正极弯折部过大而导致正极弯折部的正极活性物质嵌入负极弯折部困难的风险,从而降低析锂发生,进而降低电池热失控风险。

11、l2在合适的范围,既能增加负极弯折部的负极活性材料层的表面积,又能使正极弯折部的正极活性物质顺利地嵌入负极弯折部的负极活性材料层中,从而降低析锂发生,进而降低电池热失控风险。

12、在一些实施例中,沿着卷绕轴方向观察,所述起伏结构构成为连续的正弦波形。

13、起伏结构为正弦波形,各波形段呈现规则结构,加工效率高,且波峰部为弧形面,降低卷绕结构卷绕过程和压实过程中刺破隔离件的发生,从而降低电池热失控风险。

14、在一些实施例中,所述卷绕结构包括平直区,沿着所述卷绕结构的卷绕方向,所述平直区的两端分别设置有所述弯折区,在各所述弯折区的所述负极弯折部设置所述起伏结构。

15、位于各弯折区的负极弯折部的负极活性材料层的表面积均有所增加,从而降低各弯折区内析锂发生,全面的保护电池,降低电池热失控风险。

16、在一些实施例中,多个所述负极弯折部中,至少在最内侧的所述负极弯折部设置所述起伏结构。

17、最内侧的负极弯折部发生析锂的概率较高,在最内侧的负极弯折部设置起伏结构,能够降低最内侧负极弯折部位置的析锂发生概率,降低电池热失控风险。

18、本技术的第二方面提供一种电极组件,包括:正极极片和负极极片,所述正极极片和所述负极极片相互层叠并卷绕形成卷绕结构,所述卷绕结构包括弯折区,所述正极极片和所述负极极片之间夹置有隔离件;所述正极极片包括位于所述弯折区的多个正极弯折部,所述负极极片包括位于所述弯折区的多个负极弯折部;至少一个所述负极弯折部的至少一部分构成为起伏结构,所述起伏结构通过所述负极极片折弯成起伏状而形成。

19、通过位于弯折区的负极弯折部设置为起伏结构,增大了负极弯折部的表面积,从而增大了负极活性材料层的表面积,由此,能够为相邻的正极弯折部的正极活性物质嵌入该负极活性材料层中提供更多的嵌锂位,从而降低析锂发生,进而降低电池热失控风险,同时还有利于提升电池的性能和循环寿命。

20、在一些实施例中,所述起伏结构包括多个连续的波形段。

21、连续的波形段进一步增加负极弯折部的负极活性材料层的表面积,由此,进一步降低析锂发生,降低热失控风险。

22、在一些实施例中,所述波形段具有波峰部和波谷部,在一个所述波形段中,所述波形段包括第一面和第二面,沿着所述卷绕方向,所述第一面和所述第二面在所述波峰部相连,在多个所述波形段中,一个所述波形段的所述第二面与相邻的所述波形段的所述第一面在所述波谷部相连;所述第一面和所述第二面沿着所述卷绕轴方向延伸。

23、波形段的第一面和第二面沿着卷绕轴方向延伸,负极弯折部加工方便,易于成型。

24、在一些实施例中,在一个所述波形段中,所述波形段的所述波峰部到所述波谷部的最短距离为l1,其中,l1的范围为大于等于0.5um小于50um;和/或,相邻两个所述波形段的波峰之间的最短距离为l2,其中,l2的范围为大于等于0.5mm小于500mm。

25、l1在合适的范围内,既能增加负极弯折部的负极活性材料层的表面积,又能将负极弯折部与其相邻的正极弯折部之间的距离限制在合适的范围内,从而降低或避免因波形段的波谷位置距离正极弯折部过大而导致正极弯折部的正极活性物质嵌入负极弯折部困难的风险,从而降低析锂发生,进而降低电池热失控风险。

26、l2在合适的范围,既能增加负极弯折部的负极活性材料层的表面积,又能使正极弯折部的正极活性物质顺利地嵌入负极弯折部的负极活性材料层中,从而降低析锂发生,进而降低电池热失控风险。

27、在一些实施例中,沿着所述卷绕结构的卷绕轴方向观察,所述起伏结构构成为连续的正弦波形。

28、起伏结构为正弦波形,各波形段呈现规则结构,加工效率高,且波峰部为弧形面,降低卷绕结构卷绕过程和压实过程中刺破隔离件的发生,从而降低电池热失控风险。

29、在一些实施例中,所述卷绕结构包括平直区,沿着所述卷绕结构的卷绕方向,所述平直区的两端分别设置有所述弯折区,在各所述弯折区的所述负极弯折部设置所述起伏结构。

30、位于各弯折区的负极弯折部的负极活性材料层的表面积均有所增加,从而降低各弯折区内析锂发生,全面的保护电池,降低电池热失控风险。

31、在一些实施例中,多个所述负极弯折部中,至少在最内侧的所述负极弯折部设置所述起伏结构,其中,所述最内侧相比于最外侧更靠近所述卷绕结构的卷绕轴。

32、最内侧的负极弯折部发生析锂的概率较高,在最内侧的负极弯折部设置起伏结构,能够降低最内侧负极弯折部位置的析锂发生概率,降低电池热失控风险。

33、本技术的第三方面提供一种电池,包括:至少一个如第一方面所述的电池单体。

34、本技术的第四方面提供一种用电装置,所述用电装置包括如第一方面所述的电池单体或第三方面所述的电池,所述电池能够向所述用电装置提供电能。

35、本技术的第五方面提供一种储能装置,包括如第一方面所述的电池单体或第三方面所述的电池,所述电池能够储存电能且能够提供电能。

36、实用新型效果:

37、通过本技术实施例,能够降低析锂发生,从而降低热失控风险。


技术特征:

1.一种电池单体,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的电池单体,其特征在于,

5.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,

8.一种电极组件,其特征在于,包括:

9.根据权利要求8所述的电极组件,其特征在于,

10.根据权利要求9所述的电极组件,其特征在于,

11.根据权利要求10所述的电极组件,其特征在于,

12.根据权利要求9所述的电极组件,其特征在于,

13.根据权利要求8所述的电极组件,其特征在于,

14.根据权利要求8所述的电极组件,其特征在于,

15.一种电池,其特征在于,包括:至少一个如权利要求1-7中任一项所述的电池单体。

16.一种用电装置,其特征在于,所述用电装置包括如权利要求1-7中任一项所述的电池单体或权利要求15所述的电池,所述电池能够向所述用电装置提供电能。

17.一种储能装置,其特征在于,包括权利要求1-7中任一项所述的电池单体或权利要求15所述的电池,所述电池能够储存电能且能够提供电能。


技术总结
本申请公开了一种电池单体、电极组件、电池、用电装置及储能装置,电池单体包括外壳,具有容纳空间;电极组件,设置于容纳空间中,电极组件包括:正极极片和负极极片,相互层叠并卷绕形成卷绕结构,卷绕结构包括弯折区,正极极片和负极极片之间夹置有隔离件;正极极片包括位于弯折区的多个正极弯折部,负极极片包括位于弯折区的多个负极弯折部;至少一个负极弯折部的至少一部分构成为起伏结构,起伏结构通过负极极片折弯成起伏状而形成。通过本申请能够降低析锂发生,从而降低热失控风险。

技术研发人员:王细辉,许文竹
受保护的技术使用者:宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日:20240411
技术公布日:2024/6/26
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