CN116936720A - 电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕设备及方法,属于电池技术领域。电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片,所述第一极片和所述第二极片层叠并沿卷绕方向卷绕形成所述电极组件;所述第一极片包括第一分段和第二分段,所述第一分段上设有第一活性物质层,所述第二分段上设有第二活性物质层,沿由内至外的卷绕方向,所述第一分段位于所述第二分段的上游。该电极组件,能够根据性能需求分段差异化处理,满足不同的性能需求。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕设备及方法。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
电池包括至少一个电池单体,电池单体包括电极组件,电极组件通常由正极极片和负极极片卷绕而成,极片的性能决定电极组件的性能。相关技术中,电极组件的性能较差,无法差异化处理。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电极组件、电池单体、电池、用电设备、卷绕设备及方法。该电极组件,能够根据性能需求分段处理,满足不同的性能需求。
本申请是通过下述技术方案实现的:
第一方面,本申请提供了一种电极组件,包括极性相反的第一极片和第二极片,所述第一极片和所述第二极片层叠并沿卷绕方向卷绕形成所述电极组件;所述第一极片包括第一分段和第二分段,所述第一分段上设有第一活性物质层,所述第二分段上设有第二活性物质层,沿由内至外的卷绕方向,所述第一分段位于所述第二分段的上游。
根据本申请实施例的电极组件,第一极片包括第一分段和第二分段,沿由内至外的卷绕方向,第一分段位于第二分段的上游通过将第一极片分为第一分段和第二分段,可以对处于内圈的第一分段和处于外圈的第二分段分别做不同的处理,使第一分段和第二分段具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件的性能,满足不同的性能需求。
根据本申请的一些实施例,所述第一活性物质层的涂敷密度与所述第二活性物质层的涂敷密度不同。
在上述方案中,第一活性物质层的涂敷密度与第二活性物质层的涂敷密度不同,可以调节电极组件的能量密度,满足电极组件的不同的能量密度需求。
根据本申请的一些实施例,所述第一活性物质层的涂敷密度小于所述第二活性物质层的涂敷密度。
在上述方案中,第一活性物质层的涂敷密度小于第二活性物质层的涂敷密度,第一分段的断裂韧性大于第二分段的断裂韧性,使得第一分段的弯折区不易产生裂纹或断裂,降低了第一极片产生裂纹或断裂的概率,进而提高了该电极组件构成的电池单体的安全性。
根据本申请的一些实施例,所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度比为1/2-3/2。
在上述方案中,在满足第一活性物质层的涂敷密度小于第二活性物质层的涂敷密度的情况下,第一活性物质层的厚度与第二活性物质层的厚度比满足上述范围,保证第一分段和第二分段的过渡处不会出现台阶,避免活性物质脱落或者导致压痕,保证电极组件的质量。
根据本申请的一些实施例,所述第一活性物质层的活性物质材料与所述第二活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
在上述方案中,第一活性物质层的活性物质材料与第二活性物质层的活性物质材料不同,能够调整第一分段和第二分段的性能,以满足电极组件具有不同物理性能或者化学性能。
根据本申请的一些实施例,沿由内至外的卷绕方向,所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部相连接或者所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部之间设有间隙。
在上述方案中,在第一分段的尾部和第二分段的头部相连接的实施例中,便于保证第一极片的连续性,第一极片具有较多的活性物质,保证电极组件具有较高的能量密度;在第一分段的尾部和第二分段的头部之间设有间隙的实施例中,可以便于第一分段和第二分段的加工,降低第一极片的制造难度。
根据本申请的一些实施例,所述第一极片还包括第一集流体,所述第一活性物质层和所述第二活性物质层分别设于所述第一集流体上。
根据本申请的一些实施例,所述第一极片还包括第一集流体分段和第二集流体分段,所述第一活性物质层设于所述第一集流体分段上以形成所述第一分段,所述第二活性物质层设于所述第二集流体分段上以形成所述第二分段。
在上述方案中,第一活性物质层设于第一集流体分段上形成第一分段,第二活性物质层设于第二集流体分段上形成第二分段,便于实现第一分段和第二分段的加工制造。
根据本申请的一些实施例,所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部通过第一连接部相连接。
在上述方案中,通过第一连接部连接第一分段和第二分段,实现对第一分段和第二分段的定位,限制第一分段和第二分段发生位置移动,在第一分段被卷绕时,可由第一分段通过第一连接部带动第二分段,为第二分段提供卷绕的动力,进而实现第一分段和第二分段的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述电极组件还包括隔膜,用于分隔所述第一极片和所述第二极片。
在上述方案中,通过隔膜分隔第一极片和第二极片,避免第一极片和第二极片接触短路,提高安全性。
根据本申请的一些实施例,所述第二分段的头部连接于所述隔膜。
在上述方案中,第二分段的头部连接于隔膜,通过隔膜实现对第二分段的头部的定位,限制第一分段和第二分段发生位置移动,在卷绕时,可由隔膜带动第二分段的头部卷入,为第二分段提供卷绕的动力,以实现第一分段和第二分段的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述第二极片包括第三分段和第四分段;所述第三分段上设有第三活性物质层;所述第四分段上设有第四活性物质层;沿由内至外的卷绕方向,所述第三分段位于所述第四分段的上游。
在上述方案中,通过将第二极片分为第三分段和第四分段,可以对处于内圈的第三分段和处于外圈的第四分段分别做不同的处理,使第三分段和第四分段具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件的性能。
根据本申请的一些实施例,所述第三活性物质层的涂敷密度与所述第四活性物质层的涂敷密度不同;和/或,所述第三活性物质层的厚度与所述第四活性物质层的厚度不同;和/或,所述第三活性物质层的活性物质材料与所述第四活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
在上述方案中,可以通过改变第三活性物质层和第四活性物质层的涂敷密度、厚度以及活性物质材料配方,来改变第三分段和第四分段的物理性能或化学性能,以使得电极组件满足不同的性能需求,适用于不同的使用场景。
根据本申请的一些实施例,所述第三活性物质层的厚度与所述第四活性物质层的厚度比为1/2-3/2。
在上述方案中,在保证第三活性物质层的涂敷密度小于第四活性物质层的涂敷密度的情况下,第三活性物质层的厚度与第四活性物质层的厚度比满足上述范围,保证第三分段和第四分段过渡处不会出现台阶,避免活性物质脱落或者导致压痕,保证电极组件的质量。
根据本申请的一些实施例,沿由内至外的卷绕方向,所述第三分段的尾部和所述第四分段的头部相连接或者所述第三分段的尾部和所述第四分段的头部之间设有间隙。
在上述方案中,在第三分段的尾部和第四分段的头部相连接的实施例中,便于保证第二极片的连续性,第二极片具有较多的活性物质,保证电极组件具有较高的能量密度;在第三分段的尾部和第四分段的头部之间设有间隙的实施例中,可以便于第三分段和第四分段的加工,降低第二极片的制造难度。
根据本申请的一些实施例,所述第二极片还包括第二集流体,所述第三活性物质层和所述第四活性物质层分别设于所述第二集流体上。
根据本申请的一些实施例,所述第二极片还包括第三集流体分段和第四集流体分段,所述第三活性物质层设于所述第三集流体分段上以形成所述第三分段,所述第四活性物质层设于所述第四集流体分段上以形成所述第四分段。
在上述方案中,第三活性物质层设于第三集流体分段上形成第三分段,第四活性物质层设于第四集流体分段上形成第四分段,便于实现第三分段和第四分段的加工制造。
根据本申请的一些实施例,所述第三分段的尾部和所述第四分段的头部通过第二连接部相连接。
在上述方案中,通过第二连接部连接第三分段和第四分段,实现对第三分段和第四分段的定位,限制第三分段和第四分段发生位置移动,在第三分段被卷绕时,可由第三分段通过第二连接部带动第四分段,为第四分段提供卷绕的动力,进而实现第三分段和第四分段的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述电极组件还包括隔膜,用于分隔所述第一极片和所述第二极片,所述第四分段的头部连接于所述隔膜。
在上述方案中,第四分段的头部连接于隔膜,通过隔膜实现对第四分段的头部的定位,限制第三分段和第四分段发生位置移动,在卷绕时,可由隔膜带动第四分段的头部卷入,为第四分段提供卷绕的动力,以实现第三分段和第四分段的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述电极组件包括两个所述隔膜,两个所述隔膜分别位于所述第二极片的两侧,所述第二分段的头部与一个所述隔膜连接,所述第四分段的头部与另一个所述隔膜连接。
在上述方案中,一个隔膜连接第二分段的头部,另一个隔膜连接第四分段的头部,一个隔膜限制第二分段的位置,另一个隔膜限制第四分段的位置。在卷绕成型电极组件时,可由一个隔膜带动第二分段的头部卷入,为第二分段提供卷绕的动力,以实现第一分段和第二分段的依次卷绕;可由另一个隔膜带动第四分段的头部卷入,为第四分段提供卷绕的动力,以实现第三分段和第四分段的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述第三分段的圈数小于所述第四分段的圈数。
在上述方案中,第三分段的圈数小于第四分段的圈数,换句话说,第四活性物质层的卷绕圈数大于第三活性物质层的卷绕圈数,由于第四活性物质层的涂敷密度小于第三活性物质层的涂敷密度,在同等电极组件厚度的情况下,第四活性物质层的卷绕圈数占比较多,能够保证电极组件具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,所述第一分段的圈数小于所述第二分段的圈数。
在上述方案中,第一分段的圈数小于第二分段的圈数,以保证电极组件具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,所述第二活性物质层的涂敷密度比所述第一活性物质层的涂敷密度大10%-200%。
在上述方案中,第二活性物质层的涂敷密度比第一活性物质层的涂敷密度大,保证第一极片具有较多的活性物质,进而保证该电极组件构成的电池具有较大的能量密度。
第二方面,本申请提供了一种电池单体,其包括上述实施例中的电极组件。
第三方面,本申请提供了一种电池,其包括上述实施例中的电池单体。
第四方面,本申请提供了一种用电设备,其包括上述实施例中的电池。
第五方面,本申请提供了一种卷绕设备,所述卷绕设备包括:第一提供装置,用于提供第一极片,所述第一极片包括第一分段和第二分段;所述第一分段上设有第一活性物质层;所述第二分段上设有第二活性物质层;第二提供装置,用于提供与所述第一极片的极性相反的第二极片;隔膜提供机构,用于提供隔膜;卷绕机构,设置于所述第一提供装置、所述第二提供装置和所述隔膜提供机构的下游,用于将所述第一分段、所述第二分段、所述隔膜和所述第二极片沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件;其中,所述第一提供装置被配置为以如下方式提供所述第一极片:使所述第一分段先进入所述卷绕机构,使所述第二分段在所述第一分段之后进入所述卷绕机构。
根据本申请实施例的卷绕设备,卷绕机构将第一分段、第二分段、隔膜及第二极片卷绕形成电极组件,可以对第一分段和第二分段分别做不同的处理,使得第一分段和第二分段具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件的性能。
根据本申请的一些实施例,所述第一活性物质层的涂敷密度与所述第二活性物质层的涂敷密度不同;和/或所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度不同;和/或所述第一活性物质层的活性物质材料与所述第二活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
在上述方案中,可以通过改变第一活性物质层和第二活性物质层的涂敷密度、厚度以及活性物质材料配合,来改变第一分段和第二分段的物理性能或化学性能,以使得电极组件满足不同的性能需求,适用于不同的使用场景。
根据本申请的一些实施例,所述第二极片包括第三分段和第四分段;所述第三分段上设有第三活性物质层;所述第四分段上设有第四活性物质层;其中,所述第二提供装置被配置为以如下方式提供所述第二极片:使所述第三分段先进入所述卷绕机构,使所述第四分段在所述第三分段之后进入所述卷绕机构。
在上述方案中,可以对第三分段和第四分段分别做不同的处理,使得第三分段和第四分段具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件的性能。
根据本申请的一些实施例,所述第三活性物质层的涂敷密度与所述第四活性物质层的涂敷密度不同;和/或,所述第三活性物质层的厚度与所述第四活性物质层的厚度不同;和/或,所述第三活性物质层的活性物质材料与所述第四活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
在上述方案中,可以通过改变第三活性物质层和第四活性物质层的涂敷密度、厚度以及活性物质材料配方,来改变第三分段和第四分段的物理性能或化学性能,以使得电极组件满足不同的性能需求,适用于不同的使用场景。
根据本申请的一些实施例,所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜,所述隔膜提供机构用于提供所述第一隔膜和所述第二隔膜;所述卷绕设备还包括第一复合机构,所述第一复合机构位于所述第一提供装置和所述隔膜提供机构的下游,所述第一复合机构用于将所述第一隔膜、所述第一极片和所述第二隔膜复合成为第一极片组件;所述第一提供装置被配置为以如下方式提供所述第一极片:使所述第一分段先进入所述第一复合机构,使所述第二分段在所述第一分段之后进入所述第一复合机构;所述卷绕机构,设置于所述第一复合机构的下游,用于将所述第一极片组件和所述第二极片沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件。
在上述方案中,第一隔膜、第一极片和第二隔膜复合成为第一极片组,第一隔膜和第二隔膜对第一极片起到定位作用,并由第一隔膜和第二隔膜夹住第二分段进而带动第二分段卷入,为第二分段提供卷绕的动力,进而实现第一分段和第二分段的依次卷入。
根据本申请的一些实施例,所述第一提供装置包括第一连接机构,所述第一连接机构用于将所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部通过第一连接部相连接。
在上述方案中,通过第一连接部连接第一分段和第二分段,在第一分段被卷绕时,可由第一分段通过第一连接部带动第二分段,为第二分段提供卷绕的动力,进而实现第一分段和第二分段的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜,所述卷绕设备包括两个所述隔膜提供机构,一个所述隔膜提供机构用于提供所述第一隔膜,另一个所述隔膜提供机构用于提供所述第二隔膜;所述卷绕设备还包括:第一复合机构,位于所述第一提供装置和一个所述隔膜提供机构的下游,所述第一复合机构用于将所述第一极片和所述第一隔膜复合成为第一极片组件;第二复合机构,位于所述第二提供装置和另一个所述隔膜提供机构的下游,所述第二复合机构用于将所述第二极片和所述第二隔膜复合成为第二极片组件;所述第一提供装置被配置为以如下方式提供所述第一极片:使所述第一分段先进入所述第一复合机构,使所述第二分段在所述第一分段之后进入所述第一复合机构;所述卷绕机构设置于所述第一复合机构和所述第二复合机构的下游,用于将所述第一极片组件和所述第二极片组件沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件。
在上述方案中,通过第一复合机构将第一极片和第一隔膜复合成为第一极片组件,以便于通过第一隔膜实现对第一极片的定位,通过第二复合机构将第二极片和第二隔膜复合成为第二极片组件,以便于通过第二隔膜实现对第二极片的定位,进而保证卷绕成型的电极组件中第一极片和第二极片被第一隔膜和第二隔膜分隔,避免第一极片和第二极片接触而引发短路,保证电极组件构成的电池单体的安全性。
第六方面,本申请提供了一种卷绕方法,所述卷绕方法包括:提供第一极片,所述第一极片包括第一分段和第二分段,所述第一分段上设有第一活性物质层,所述第二分段上设有第二活性物质层;提供第二极片,所述第二极片的极性与所述第一极片的极性相反;提供隔膜;将所述第一分段、所述第二分段、所述隔膜和所述第二极片沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件,其中,所述第一分段先与所述隔膜和所述第二极片卷绕,所述第二分段在所述第一分段之后与所述隔膜和所述第二极片卷绕。
根据本申请的一些实施例,所述第一活性物质层的涂敷密度与所述第二活性物质层的涂敷密度不同;和/或所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度不同;和/或所述第一活性物质层的活性物质材料与所述第二活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,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申请的某些实施例,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。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的分解结构示意图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的分解结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图5为本申请一些实施例提供的第一极片的结构示意图;
图6为本申请另一些实施例提供的第一极片的结构示意图;
图7为本申请一些实施例提供的第一分段和第二分段通过第一连接部连接的示意图;
图8为本申请一些实施例提供的第一分段和第二分段与隔膜的连接示意图;
图9为本申请另一些实施例提供的第一分段和第二分段与隔膜的连接示意图;
图10为本申请另一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图11为本申请一些实施例提供的第二极片的结构示意图;
图12为本申请另一些实施例提供的第二极片的结构示意图;
图13为本申请一些实施例提供的第三分段和第四分段通过第二连接部连接的示意图;
图14为本申请一些实施例提供的第一极片、第二极片与隔膜的连接示意图;
图15为本申请一些实施例提供的卷绕设备的结构示意图;
图16为本申请一些实施例提供的第一输送机构处于第一输送位置的示意图;
图17为本申请一些实施例提供的第二输送机构处于第一输送位置的示意图;
图18为本申请另一些实施例提供的卷绕设备的结构示意图;
图19为本申请一些实施例提供的第三输送机构处于第二输送位置的示意图;
图20为本申请一些实施例提供的第四输送机构处于第二输送位置的示意图;
图21为本申请一些实施例提供的卷绕方法的示意性流程图。
图标:100-电池;10-箱体;11-第一子箱体;12-第二子箱体;20-电池单体;21-端盖;22-壳体;23-电极组件;231-第一极片;2311-第一分段;2311a-第一活性物质层;2311b-第一集流体分段;2312-第二分段;2312a-第二活性物质层;2312b-第二集流体分段;2313-第一集流体;2314-第一连接部;232-第二极片;2321-第三分段;2321a-第三活性物质层;2321b-第三集流体分段;2322-第四分段;2322a-第四活性物质层;2322b-第四集流体分段;2323-第二集流体;233-隔膜;233a-第一隔膜;233b-第二隔膜;2324-第二连接部;234-平直区;235-弯折区;24-电极端子;200-控制器;300-马达;400-卷绕设备;411-第一提供装置;411a-第一子提供机构;411b-第二子提供机构;412-第二提供装置;412a-第三子提供机构;412b-第四子提供机构;42-隔膜提供机构;431-第一复合机构;432-第二复合机构;44-卷绕机构;451-第一输送机构;452-第二输送机构;453-第一调节机构;454-第三输送机构;455-第四输送机构;456-第二调节机构;461-第一缓存机构;462-第二缓存机构;463-第三缓存机构;464-第四缓存机构;471-第一纠偏机构;472-第二纠偏机构;473-第三纠偏机构;474-第四纠偏机构;481-第一裁切机构;482-第二裁切机构;491-第一图像检测系统;492-第一入卷前纠偏机构;493-第二图像检测系统;494-第二入卷前纠偏机构;511-第一卷前张力系统;512-第二卷前张力系统;52-隔膜切刀;53-收尾压轮;54-贴胶压轮;55-压实工位;1000-车辆。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请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,不是旨在于限定本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:存在A,同时存在A和B,存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请中,所提及的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提及的电池可以包括电池模块或电池包等。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极极片、负极极片和隔膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体,未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体,未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。
隔膜具有电子绝缘性,用于隔离相邻的正极极片和负极极片,防止相邻的正极极片和负极极片短路。隔膜具有大量贯通的微孔,能够保证电解质离子自由通过,对锂离子有很好的透过性,所以,隔膜基本上不能阻挡锂离子通过。
为使得锂离子电池单体体积更小,能量密度更高,锂离子电池单体的电极组件中的负极极片、正极极片和隔膜可以进行卷绕,然后压实。该电极组件包括平直区和位于该平直区两端的弯折区,平直区是指该电极组件中具有平行结构的区域,即在该平直区内的负极极片、正极极片和隔膜的表面均为平面。弯折区是指该电极组件中具有弯折结构的区域,即在该弯折区内的负极极片、正极极片和隔膜均弯折,即电极组件在弯折区的每层负极极片、正极极片和隔膜的表面均为曲面。本申请实施例中以电极组件为卷绕式结构为例进行介绍。本申请实施例中,隔膜的数量为两个,电极组件可以为负极极片、第一隔膜、正极极片及第二隔膜层叠卷绕而成,也可以为第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片层叠卷绕而成。
活性物质涂敷于集流体的表面后形成活性物质层,活性物质层的涂敷密度是指单位表面积上活性物质的涂敷重量。在活性物质层涂敷于集流体后,还需要进行烘干、辊压等操作,以成型极片。烘干操作,使活性物质层中的水分降低至工艺所需要求;辊压操作,使得活性物质层压实,极片的厚度降低至工艺需求。当极片在烘干、辊压等操作后,极片上的活性物质的涂敷密度越大,极片的断裂韧性越低,极片在折弯等情况下容易产生裂纹或断裂。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
对于电池单体来说,电池单体的性能取决于电极组件的性能。电极组件通常由正极极片和负极极片卷绕而成,极片的性能决定电极组件的性能。极片通常为连续的带状结构,极片的各位置性能相差不大,极片卷绕后的电极组件的性能确定;依据电极组件的性能,电极组件的性能较差,无法差异化处理。
例如,现有技术中,由于追求能量密度,极片的活性物质层的涂敷密度较高,在极片经过辊压之后,极片的断裂韧性较小,极片较脆,在受力弯折时容易产生裂纹甚至断裂。卷绕后的电极组件在压实或后期制备过程中,极片的弯折区容易产生裂纹甚至断裂,使得弯折区处嵌锂空间不足,容易出现析锂,锂结晶容易刺穿隔膜,同时,断裂的极片也容易刺穿隔膜,进而导致内短路,影响电池单体的安全性,使得电极组件构成的电池单体无法在安全性要求较高的环境中使用。
鉴于此,为了解决电极组件的性能较差、无法差异化处理的问题,发明人经过深入研究,设计了一种电极组件,该电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片,第一极片和第二极片层叠并沿卷绕方向卷绕形成电极组件,第一极片包括第一分段和第二分段,第一分段上设有第一活性物质层,第二分段上设有第二活性物质层,沿由内至外的卷绕方向,第一分段位于第二分段的上游。可以对处于内圈的第一分段和处于外圈的第二分段分别做不同的处理,使第一分段和第二分段具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件的性能,满足不同的使用需求。
在这样的电极组件中,将第一极片分为第一分段和第二分段,可以根据不同的需求对第一分段和第二分段分别做不同的处理,满足不同的性能需求。
本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电设备的电源系统。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备,用电设备可以为但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本申请一实施例的一种用电设备为车辆1000为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源,用于车辆的电路系统,例如用于车辆的启动、导航和运行时的工作用电需求。
车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池100的分解结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20容纳于箱体10内。其中,箱体10用于为电池单体20提供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一子箱体11和第二子箱体12,第一子箱体11与第二子箱体12相互盖合,第一子箱体11和第二子箱体12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二子箱体12可以为一端开口的空心结构,第一子箱体11可以为板状结构,第一子箱体11盖合于第二子箱体12的开口侧,以使第一子箱体11与第二子箱体12共同限定出容纳空间;第一子箱体11和第二子箱体12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一子箱体11的开口侧盖合于第二子箱体12的开口侧。当然,第一子箱体11和第二子箱体12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
在电池100中,电池单体20可以是多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,每个电池单体20可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3,图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3,电池单体20包括有端盖21、壳体22、电极组件23以及其他的功能性部件。
端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地,端盖21可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,端盖21在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体20能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子24等的功能性部件。电极端子24可以用于与电极组件23电连接,以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中,端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中,在端盖21的内侧还可以设置有绝缘件,绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21,以降低短路的风险。示例性的,绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电极组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件,可以于壳体22上设置开口,通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地,也可以使端盖21和壳体22一体化,具体地,端盖21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面,当需要封装壳体22的内部时,再使端盖21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的,例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地,壳体22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
电极组件23是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23主要由正极极片和负极极片卷绕形成,并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔膜,隔膜用于绝缘隔离正极极片和负极极片,以避免内接短路。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部,正极极片和负极极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中,正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应,极耳连接电极端子以形成电流回路。
根据本申请的一些实施例,参照图4至图6,图4为本申请一些实施例提供的电极组件23的结构示意图,图5为本申请一些实施例提供的第一极片231的结构示意图,图6为本申请另一些实施例提供的第一极片231的结构示意图。本申请提供了一种电极组件23,该电极组件23包括极性相反的第一极片231和第二极片232。第一极片231和第二极片232层叠并沿卷绕方向形成电极组件23。第一极片231包括第一分段2311和第二分段2312,第一分段2311上设有第一活性物质层2311a,第二分段2312上设有第二活性物质层2312a,沿由内至外的卷绕方向,第一分段2311位于第二分段2312的上游。
第一极片231和第二极片232的极性相反,第一极片231可以为负极极片,第二极片232可以为正极极片,或者,第一极片231可以为正极极片,第二极片232可以为负极极片。本申请实施例以第一极片231为负极极片、第二极片232为正极极片为例进行介绍。
第一分段2311和第二分段2312为构成第一极片231的两个部分,第一分段2311和第二分段2312沿由内至外的卷绕方向排布,第一分段2311和第二分段2312可以一体成型,或者,第一分段2311和第二分段2312也可以分体设置。沿卷绕方向,第一分段2311和第二分段2312可以部分重叠,或者,如图5所示,第一分段2311的尾部与第二分段2312的头部相贴合,又或者,如图4和图6所示,第一分段2311和第二分段2312之间具有间隙。可选地,第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部相贴合,或者,第一分段2311和第二分段2312之间具有间隙,但是间隙较小;这种情况下,第一分2311和第二分段2312不重叠,以避免第一分段2311和第二分段2312的重叠区域增加电极组件23的厚度,减少空间占用。
第一分段2311位于第二分段2312的上游是指,在卷绕成型电极组件23时,第一分段2311先于第二分段2312卷绕,使得第一分段2311相对于第二分段2312靠近卷绕中心。
第一分段2311为第一极片231的位于电极组件23的内侧的部分,也即,第一极片231的靠近卷绕中心的部分;第二分段2312为第一极片231的位于电极组件23的外侧的部分,也即,第一极片231的远离卷绕中心的部分。第一分段2311为卷绕结构,第一分段2311的圈数大于或等于一圈,也即,第一分段2311至少具有两个弯折区235。第二分段2312为卷绕结构,第二分段2312的圈数大于一圈,也即,第二分段2312具有多个弯折区235。
根据本申请实施例的电极组件23,第一极片231包括第一分段2311和第二分段2312,沿由内至外的卷绕方向,第一分段2311为第二分段内2312的上游,通过将第一极片231分为第一分段2311和第二分段2312,可以对处于内圈的第一分段2311和处于外圈的第二分段2312分别做不同的处理,使第一分段2311和第二分段2312具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件23的性能,满足不同的性能需求。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的涂敷密度与第二活性物质层2312a的涂敷密度不同。
第一活性物质层2311a的涂敷密度,是指在单位表面积上第一活性物质层2311a的活性物质材料的涂敷重量。第二活性物质层2312a的涂敷密度,是指在单位表面积上第二活性物质层2312a的活性物质材料的涂敷重量。
第一活性物质层2311a的涂敷密度与第二活性物质层2312a的涂敷密度不同,可以调节电极组件23的能量密度,满足电极组件的不同的能量密度需求。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的涂敷密度。
该电极组件23包括平直区234和位于该平直区234两端的弯折区235,平直区234是指该电极组件23中具有平行结构的区域,即在该平直区234内的第一极片231、第二极片232和隔膜的表面均为平面。弯折区235是指该电极组件23中具有弯折结构的区域,即在该弯折区235内的第一极片231、第二极片232和隔膜均弯折,即电极组件23在弯折区235的每层第一极片231、第二极片232和隔膜的表面均为曲面。
第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的涂敷密度,第一分段2311的断裂韧性大于第二分段2312的断裂韧性,使得第一分段2311的弯折区235不易产生裂纹或断裂,降低了第一极片231产生裂纹或断裂的概率,进而提高了该电极组件23构成的电池单体20的安全性。
根据本申请的一些实施例,第二活性物质层2312a的涂敷密度比第一活性物质层2311a的涂敷密度大10%-200%。
第二活性物质层2312a的涂敷密度为H2,第一活性物质层2311a的涂敷密度为H1,满足0.1≤(H2-H1)/H1≤2。
第二活性物质层2312a的涂敷密度比第一活性物质层2311a的涂敷密度大,保证第一极片231具有较多的活性物质,进而保证该电极组件23构成的电池单体20具有较大的能量密度。
可选地,第二活性物质层2312a的涂敷密度比第一活性物质层2311a的涂敷密度大20%-150%。
可选地,第二活性物质层2312a的涂敷密度比第一活性物质层2311a的涂敷密度大40%-120%。
可选地,第二活性物质层2312a的涂敷密度比第一活性物质层2311a的涂敷密度大30%、50%、60%、70%、100%、130%、150%或180%等。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的厚度与第二活性物质层2312a的厚度比为1/2-3/2。
第一活性物质层2311a的厚度为D1,第二活性物质层2312a的厚度为D2,满足1/2≤D1/D2≤3/2,换句话说,第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a的厚度接近。
例如,D1/D2可以为5/8、3/4、7/8、1、9/8、5/4、11/8等。
在满足第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的情况下,第一活性物质层2311a的厚度与第二活性物质层2312a的厚度比满足上述范围,保证第一分段2311和第二分段2312的过渡处不会出现台阶,避免活性物质脱落或者导致压痕,保证电极组件23的质量。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的活性物质材料与第二活性物质层2312a的活性物质材料相同或者不同。
第一活性物质层2311a的活性物质材料与第二活性物质层2312a的活性物质材料不同,能够调整第一分段2311和第二分段2312的性能,以满足电极组件23具有不同物理性能或者化学性能。
例如,第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a可以采用相同配方,例如,采用相同种类的活性物质材料、活性物质材料的配比相同;或者,第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a可以采用不同的配方,例如,采用相同种类的活性物质材料、活性物质材料的配比不同;又或者,第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a可以采用不同种类的活性物质材料,例如,不同化学体系。
以第一活性物质层2311a的活性物质材料和第二活性物质层2312a的活性物质材料为负极活性物质材料为例,负极活性物质材料可以为石墨(人造石墨、天然石墨)、无定形碳(软碳、硬碳、其他无定形碳)、钛酸锂中至少一种。以第一活性物质层2311a的活性物质材料和第二活性物质层2312a的活性物质材料为正极活性物质材料为例,正极活性物质材料可以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、富锂锰酸锂、镍钴铝酸锂中至少一种。
根据本申请的一些实施例,沿由内至外的卷绕方向,第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部相连接;或者,如图4和图6所示,第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部之间设有间隙。
第一分段2311的尾部是指沿卷绕方向第一分段2311的末端的部位,换句话说,第一分段2311的尾部是指第一分段2311的收尾部位;第二分段2312的头部是指沿卷绕方向第二分段2312的首端的部位,换句话说,第二分段2312的头部是指第二分段2312的起始部位。
在第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部相连接的实施例中,便于保证第一极片231的连续性,第一极片231具有较多的活性物质,保证电极组件23具有较高的能量密度;在第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部之间设有间隙的实施例中,可以便于第一分段2311和第二分段2312的加工,降低第一极片231的制造难度。
根据本申请的一些实施例,如图5所示,第一极片231还包括第一集流体2313,第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a分别设于第一集流体2313上。
第一集流体2313为连续的带状结构,第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a分别设置于第一集流体2313上。此种情况下,第一分段2311为第一极片231的活性物质层的涂敷密度较小的区域,第二分段2312为第一极片231的活性物质层的涂敷密度较大的区域。在第一极片231的制备过程中,对活性物质层进行辊压时,通过调节一对压辊之间的距离,改变一对压辊对第一极片231的辊压力,活性物质层的涂敷密度较小的区域形成第一分段2311,活性物质层的涂敷密度较大的区域形成第二分段2312。
根据本申请的一些实施例,如图6所示,第一极片231还包括第一集流体分段2311b和第二集流体分段2312b,第一活性物质层2311a设于第一集流体分段2311b上以形成第一分段2311,第二活性物质层2312a设于第二集流体分段2312b上以形成第二分段2312。
第一集流体分段2311b和第二集流体分段2312b为两个不同的集流体段,此种情况下,第一分段2311和第二分段2312为断开的两个部分。
第一活性物质层2311a设于第一集流体分段2311b上形成第一分段2311,第二活性物质层2312a设于第二集流体分段2312b上形成第二分段2312,便于实现第一分段2311和第二分段2312的加工制造,降低第一极片231的制造难度。
请参见图7,图7为本申请一些实施例提供的第一分段2311和第二分段2312通过第一连接部2314连接的示意图。根据本申请的一些实施例,如图7所示,第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部通过第一连接部2314相连接。
第一连接部2314为用于连接第一分段2311和第二分段2312的连接部件,第一连接部2314可以为胶带,也可以为带有胶层的隔膜。第一连接部2314可采用离子可通过的材料,使第一连接部2314覆盖的活性材料可以发挥作用,有利于提升能量密度。第一连接部2314可以位于第一分段2311和第二分段2312的一侧,或者,如图7所示,第一连接部2314可以位于第一分段2311和第二分段2312的两侧。
通过第一连接部连接第一分段2311和第二分段2312,实现对第一分段2311和第二分段2312的定位,限制第一分段2311和第二分段2312发生位置移动,在第一分段2311被卷绕时,可由第一分段2311通过第一连接部2314带动第二分段2312,为第二分段2312提供卷绕的动力,进而实现第一分段2311和第二分段2312的依次卷绕。
请参见图8,图8为本申请一些实施例提供的第一分段2311和第二分段2312与隔膜233的连接示意图。根据本申请的一些实施例,如图4和图8所示,电极组件23还包括隔膜233,隔膜233用于分隔第一极片231和第二极片232。
隔膜233设置于第一极片231和第二极片232之间,隔膜233为电绝缘的膜状结构,能够绝缘隔离第一极片231和第二极片232,从而分隔第一极片231和第二极片232。
通过隔膜233分隔第一极片231和第二极片232,避免第一极片231和第二极片232接触短路,提高安全性。
根据本申请的一些实施例,第二分段2312的头部连接于隔膜233。
第二分段2312的头部连接于隔膜233,通过隔膜233实现对第二分段2312的头部的定位,限制第一分段2311和第二分段2312发生位置移动,在卷绕成型电极组件23时,可由隔膜233带动第二分段2312的头部卷入,为第二分段2312提供卷绕的动力,以实现第一分段2311和第二分段2312的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,如图8所示,第一分段2311和第二分段2312均连接于隔膜233。
第一分段2311和第二分段2312连接于隔膜233,通过隔膜233实现对第一分段2311和第二分段2312的定位,限制第一分段2311和第二分段2312发生位置移动,降低第一极片231和第二极片232接触短路的风险,保证电极组件23构成的电池单体20的安全性。
请参见图9,图9为本申请另一些实施例提供的第一分段2311和第二分段2312与隔膜233的连接示意图。根据本申请的一些实施例,如图4和图9所示,电极组件23可以包括两个隔膜233,两个隔膜233分别位于第一极片231的两侧,第一极片231与两个隔膜233连接。换句话说,通过两个隔膜233连接第一分段2311和第二分段2312,实现对第一分段2311和第二分段2312的定位。
请参见图10至图12,图10为本申请另一些实施例提供的电极组件23的结构示意图,图11为本申请一些实施例提供的第二极片232的结构示意图,图12为本申请另一些实施例提供的第二极片232的结构示意图。根据本申请的一些实施例,第二极片232包括第三分段2321和第四分段2322;第三分段2321上设有第三活性物质层2321a;第四分段2322上设有第四活性物质层2322a;沿由内至外的卷绕方向,第三分段2321位于第四分段2322的上游。
第三分段2321和第四分段2322为构成第二极片232的两个部分,第三分段2321和第四分段2322沿由内至外的卷绕方向排布,第三分段2321和第四分段2322可以一体成型,或者,第三分段2321和第四分段2322也可以分体设置。沿卷绕方向,第三分段2321和第四分段2322可以重叠,或者,如图11所示,第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部相贴合,又或者,如图12所示,第三分段2321和第四分段2322之间具有间隙。可选地,第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部相贴合,或者,第三分段2321和第四分段2322之间具有间隙,但是间隙较小;这种情况下,第三分段2321和第四分段2322不重叠,以避免第三分段2321和第四分段2322的重叠区域增加电极组件23的厚度,减少空间占用。
第三分段2321位于第四分段2322的上游是指,在卷绕成型电极组件23时,第三分段2321先于第四分段2322卷绕,使得第三分段2321相对于第四分段2322靠近卷绕中心。
第三分段2321为第二极片232的位于电极组件23的内侧的部分,也即,第二极片232的靠近卷绕中心的部分;第四分段2322为第二极片232的位于电极组件23的外侧的部分,也即,第二极片232的远离卷绕中心的部分。第三分段2321为卷绕结构,第三分段2321的圈数大于或等于一圈,也即,第三分段2321至少具有两个弯折区235。第四分段2322为卷绕机构,第四分段2322的圈数大于一圈,也即,第四分段2322具有多个弯折区235。
通过将第二极片232分为第三分段2321和第四分段2322,可以对处于内圈的第三分段2321和处于外圈的第四分段2322分别做不同的处理,使第三分段2321和第四分段2322具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件23的性能,适应不同的使用环境。
根据本申请的一些实施例,第三活性物质层2321a的涂敷密度与第四活性物质层2322a的涂敷密度不同;和/或,第三活性物质层2321a的厚度与第四活性物质层2322a的厚度不同;和/或,第三活性物质层2321a的活性物质材料与第四活性物质层2322a的活性物质材料相同或者不同。
第三活性物质层2321a的涂敷密度,是指在单位表面积上第三活性物质层2321a的活性物质材料的涂敷重量。第四活性物质层2322a的涂敷密度,是指在单位表面积上第四活性物质层2322a的活性物质材料的涂敷重量。
可以通过改变第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a的涂敷密度、厚度以及活性物质材料配方,来改变第三分段2321和第四分段2322的物理性能或化学性能,以使得电极组件23满足不同的性能需求,适用于不同的使用场景。
根据本申请的一些实施例,第三活性物质层2321a的涂敷密度小于第四活性物质层2322a的涂敷密度。
第三活性物质层2321a的涂敷密度小于第四活性物质层2322a的涂敷密度,第三分段2321的断裂韧性大于第四分段2322的断裂韧性,使得第三分段2321的弯折区235不易产生裂纹或断裂,降低了第二极片232产生裂纹或断裂的概率,进而提高了电极组件23构成的电池单体20的安全性。
根据本申请的一些实施例,第四活性物质层2322a的涂敷密度比第三活性物质层2321a的涂敷密度大10%-200%。
第四活性物质层2322a的涂敷密度为H4,第三活性物质层2321a的涂敷密度为H3,满足0.1≤(H4-H3)/H3≤2。
第四活性物质层2322a的涂敷密度比第三活性物质层2321a的涂敷密度大,保证第二极片232具有较多的活性物质,进而保证该电极组件23构成的电池单体20具有较大的能量密度。
可选地,第四活性物质层2322a的涂敷密度比第三活性物质层2321a的涂敷密度大20%-150%。
可选地,第四活性物质层2322a的涂敷密度比第三活性物质层2321a的涂敷密度大40%-120%。
可选地,第四活性物质层2322a的涂敷密度比第三活性物质层2321a的涂敷密度大30%、50%、60%、70%、100%、130%、150%或180%等。
根据本申请的一些实施例,第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a可以采用相同配方,例如,采用相同种类的活性物质材料、活性物质材料的配比相同;或者,第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a可以采用不同的配方,例如,采用相同种类的活性物质材料、活性物质材料的配比不同;又或者,第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a可以采用不同种类的活性物质材料,例如,不同化学体系。
以第三活性物质层2321a的活性物质材料和第四活性物质层2322a的活性物质材料为负极活性物质材料为例,负极活性物质材料可以为石墨(人造石墨、天然石墨)、无定形碳(软碳、硬碳、其他无定形碳)、钛酸锂中至少一种。以第三活性物质层2321a的活性物质材料和第四活性物质层2322a的活性物质材料为正极活性物质材料为例,正极活性物质材料可以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、富锂锰酸锂、镍钴铝酸锂中至少一种。
根据本申请的一些实施例,第三活性物质层2321a的厚度与第四活性物质层2322a的厚度比为1/2-3/2。
第三活性物质层2321a的厚度为D3,第四活性物质层2322a的厚度为D4,满足1/2≤D3/D4≤3/2,换句话说,第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a的厚度接近。
例如,D1/D2可以为5/8、3/4、7/8、1、9/8、5/4、11/8等。
在满足第三活性物质层2321a的涂敷密度小于第四活性物质层2322a的涂敷密度的情况下,第三活性物质层2321a的厚度与第四活性物质层2322a的厚度比满足上述范围,保证第三分段2321和第四分段2322的过渡处不会出现台阶,避免活性物质脱落或者导致压痕,保证电极组件23的质量。
根据本申请的一些实施例,沿由内至外的卷绕方向,第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部相连接,或者,如图12所示,第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部之间设有间隙。
第三分段2321的尾部是指沿卷绕方向第三分段2321的末端的部位,换句话说,第三分段2321的尾部是指第三分段2321的收尾部位;第四分段2322的头部是指沿卷绕方向第四分段2322的首端的部位,换句话说,第四分段2322的头部是指第四分段2322的起始部位。
在第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部相连接的实施例中,便于保证第二极片232的连续性,第二极片232具有较多的活性物质,保证电极组件23具有较高的能量密度;在第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部之间设有间隙的实施例中,可以便于第三分段2321和第四分段2322的加工,降低第二极片232的制造难度。
根据本申请的一些实施例,如图11所示,第二极片232还包括第二集流体2323,第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a分别设于第二集流体2323上。
第二集流体2323为连续的带状结构,第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a分别设置于第二集流体2323上。此种情况下,第三分段2321为第二极片232的活性物质层的涂敷密度较小的区域,第四分段2322为第二极片232的活性物质层的涂敷密度较大的区域。在第二极片232的制备过程中,对活性物质层进行辊压时,通过调节一对压辊之间的距离,改变一对压辊对第二极片232的辊压力,活性物质层的涂敷密度较小的区域形成第三分段2321,活性物质层的涂敷密度较大的区域形成第四分段2322。
根据本申请的一些实施例,如图12所示,第二极片232还包括第三集流体分段2321b和第四集流体分段2322b,第三活性物质层2321a设于第三集流体分段2321b上以形成第三分段2321,第四活性物质层2322a设于第四集流体分段2322b上以形成第四分段2322。
第三集流体分段2321b和第四集流体分段2322b为两个不同的集流体段,此种情况下,第三集流体分段2321b和第四集流体分段2322b为断开的两个部分。
第三活性物质层2321a设于第三集流体分段2321b上形成第三分段2321,第四活性物质层2322a设于第四集流体分段2322b上形成第四分段2322,便于实现第三分段2321和第四分段2322的加工制造,降低第二极片232的制造难度。
请参见图13,图13为本申请一些实施例提供的第三分段2321和第四分段2322通过第二连接部2324连接的示意图。根据本申请的一些实施例,第三分段2321的尾部和第四分段2322的头部通过第二连接部2324相连接。
第二连接部2324为用于连接第三分段2321和第四分段2322的连接部件,第二连接部2324可以为胶带,也可以为带有胶层的隔膜。第二连接部2324可采用离子可通过的材料,使第二连接部2324覆盖的活性材料可以发挥作用,有利于提升能量密度。第二连接部2324可以位于第三分段2321和第四分段2322的一侧,或者,如图13所示,第二连接部2324可以位于第三分段2321和第四分段2322的两侧。
通过第二连接部2324连接第三分段2321和第四分段2322,实现对第三分段2321和第四分段2322的定位,限制第三分段2321和第四分段2322发生位置移动,在第三分段2321被卷绕时,可由第三分段2321通过第二连接部2324带动第四分段2322,为第四分段2322提供卷绕的动力,进而实现第三分段2321和第四分段2322的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,如图10所示,电极组件还包括隔膜233,隔膜233用于分隔第一极片231和第二极片232,第四分段2322的头部连接于隔膜233。
第四分段2322的头部连接于隔膜233,通过隔膜233实现对第四分段2322的定位,限制第三分段2321和第四分段2322发生位置移动,在卷绕时,可由隔膜233带动第四分段2322的头部卷入,为第四分段2322提供卷绕的动力,以实现第三分段2321和第四分段2322的依次卷绕。
根据本申请的一些实施例,电极组件23包括两个隔膜233,两个隔膜233分别位于第二极片232的两侧,第二分段2312的头部与一个隔膜233连接,第四分段2322的头部与另一个隔膜233连接。
一个隔膜233连接第二分段2312的头部,另一个隔膜233连接第四分段2322的头部,一个隔膜233限制第二分段2312的位置,另一个隔膜233限制第四分段2322的位置。在卷绕成型电极组件23时,可由一个隔膜233带动第二分段2312的头部卷入,为第二分段2312提供卷绕的动力,以实现第一分段2311和第二分段2312的依次卷绕;可由另一个隔膜233带动第四分段2322的头部卷入,为第四分段2322提供卷绕的动力,以实现第三分段2321和第四分段2322的依次卷绕。
请参见图14,图14为本申请一些实施例提供的第一极片231、第二极片232与隔膜233的连接示意图。根据本申请的一些实施例,如图10和图14所示,电极组件23还包括隔膜233,隔膜233用于分隔第一极片231和第二极片232,第三分段2321和第四分段2322均连接于隔膜233。
隔膜233设置于第一极片231和第二极片232之间,隔膜233为电绝缘的膜状结构,以分隔第一极片231和第二极片232。
第三分段2321和第四分段2322连接于隔膜233,通过隔膜233实现对第三分段2321和第四分段2322的定位,限制第三分段2321和第四分段2322发生位置移动,降低第一极片231和第二极片232接触短路的风险,保证电极组件23构成的电池单体20的安全性。
根据本申请的一些实施例,如图10和图14所示,电极组件23包括两个隔膜233,两个隔膜233分别位于第二极片232的两侧,第一分段2311和第二分段2312均与一个隔膜233连接,第三分段2321和第四分段2322均与另一个隔膜233连接。
在电极组件23卷绕成型时,两个隔膜233与第一极片231和第二极片232的层叠方式可以为:隔膜233、第一极片231、隔膜233和第二极片232,也可以为,第一极片231、隔膜233、第二极片232和隔膜233。
一个隔膜233连接第一分段2311和第二分段2312,另一个隔膜233连接第三分段2321和第四分段2322,保证第一分段2311和第二分段2312被一个隔膜233定位、第三分段2321和第四分段2322被另一个隔膜233定位,一个隔膜233限制第一分段2311和第二分段2312的位置,另一个隔膜233限制第三分段2321和第四分段2322的位置,降低第一极片231和第二极片232接触短路的风险,保证电极组件23构成的电池单体20的安全性。
根据本申请的一些实施例,第三分段2321的圈数小于第四分段2322的圈数。
第三分段2321的圈数是指第三分段2321的卷绕圈数,一圈是指以第三分段2321上的某一点为起点,第三分段2321沿卷绕方向卷绕,第三分段2321第一次覆盖该起点时,第三分段2321所卷绕的部分为一圈。
同理,第四分段2322的圈数是指第四分段2322的卷绕圈数,一圈是指以第四分段2322上的某一点为起点,第四分段2322沿卷绕方向卷绕,第四分段2322第一次覆盖该起点时,第四分段2322所卷绕的部分为一圈。
第三分段2321的圈数小于第四分段2322的圈数,换句话说,第四分段2322的卷绕圈数大于第三分段2321的卷绕圈数,由于第四活性物质层2322a的涂敷密度大于第三活性物质层2321a的涂敷密度,在同等电极组件23厚度的情况下,第四分段2322的卷绕圈数占比较多,能够保证电极组件23具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,第三分段2321的圈数为1-5圈。
第三分段2321的圈数在1-5圈,既能降低第二极片232的靠近卷绕中心的区域产生裂纹或断裂的概率,还能够保证该电极组件23构成的电池单体20的能量密度。如果第三分段2321的圈数过小,则第二极片232的靠近卷绕中心的弯折区235容易产生裂纹或断裂,影响电极组件23构成的电池单体20的安全性;由于第三活性物质层2321a的涂敷密度较小,如果第三分段2321的圈数过大,影响电极组件23构成的电池单体20的能量密度。
根据本申请的一些实施例,第一分段2311的圈数小于第二分段2312的圈数。
第一分段2311的圈数是指第一分段2311的卷绕圈数,一圈是指以第一分段2311上的某一点为起点,第一分段2311沿卷绕方向卷绕,第一分段2311第一次覆盖该起点时,第一分段2311所卷绕的部分为一圈。
同理,第二分段2312的圈数是指第二分段2312的卷绕圈数,一圈是指以第二分段2312上的某一点为起点,第二分段2312沿卷绕方向卷绕,第二分段2312第一次覆盖该起点时,第二分段2312所卷绕的部分为一圈。
第一分段2311的圈数小于第二分段2312的圈数,换句话说,第二分段2312的卷绕圈数大于第一分段2311的卷绕圈数,由于第二活性物质层2312a的涂敷密度大于第一活性物质层2311a的涂敷密度,在同等电极组件23厚度的情况下,第二分段2312的卷绕圈数占比较多,能够保证电极组件23具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,第一分段2311的圈数为1-5圈。
第一分段2311的圈数在1-5圈,既能降低第一极片231的靠近卷绕中心的区域产生裂纹或断裂的概率,还能够保证该电极组件23构成的电池单体20的能量密度。如果第一分段2311的圈数过小,则第一极片231的靠近卷绕中心的弯折区235容易产生裂纹或断裂,影响电极组件23构成的电池单体20的安全性;由于第一活性物质层2311a的涂敷密度较小,如果第一分段2311的圈数过大,影响电极组件23构成的电池单体20的能量密度。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种电池单体20,包括以上任一方案所述的电极组件23。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种电池100,包括以上任一方案所述的电池单体20。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种用电设备,包括以上任一方案所述的电池100,并且电池100用于为用电设备提供电能。
用电设备可以是前述任一应用电池100的设备或系统。
根据本申请的一些实施例,请参见图3至图14,本申请提供了一种电池单体20,包括端盖21、壳体22、电极组件23及电极端子24。电极组件23设置于壳体22内,电极端子24设置于端盖21,端盖21覆盖于壳体22的开口。电极组件23包括第一极片231、第二极片232和隔膜233,第一极片231、隔膜233和第二极片232沿卷绕方向卷绕形成电极组件23。第一极片231包括第一分段2311和第二分段2312,第一分段2311上设有第一活性物质层2311a,第二分段2312上设有第二活性物质层2312a,沿由内至外的卷绕方向,第一分段2311位于第二分段2312的上游,第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的涂敷密度。第二极片232包括第三分段2321和第四分段2322,第三分段2321上设有第三活性物质层2321a,第四分段2322上设有第四活性物质层2322a,沿由内至外的卷绕方向,第三分段2321位于第四分段2322的上游,第三活性物质层2321a的涂敷密度小于第四活性物质层2322a的涂敷密度。隔膜233设置有两个,隔膜233用于分隔第一极片231和第二极片232,第一分段2311和第二分段2312连接于一个隔膜233,第三分段2321和第四分段2322连接于另一个隔膜233。
在构成该电池单体20的电极组件23中,第一活性物质层2311a的涂敷密度较小、第三活性物质层2321a的涂敷密度较小,降低了第一极片231的靠近卷绕中心的弯折区235产生裂纹或断裂的概率、降低了第二极片232的靠近卷绕中心的弯折区235产生裂纹或断裂的概率,进而提高了电池单体20的安全性。
根据本申请的一些实施例,参见图15,图15为本申请一些实施例提供的卷绕设备400的结构示意图。本申请提供了一种卷绕设备400。卷绕设备400包括第一提供装置411、第二提供装置412、隔膜提供机构42及卷绕机构44。第一提供装置411用于提供第一极片231,如图4至图6所示,第一极片231包括第一分段2311和第二分段2312,第一分段2311上设有第一活性物质层2311a,第二分段2312上设有第二活性物质层2312a。第二提供装置412用于提供与第一极片231的极性相反的第二极片232。隔膜提供机构42用于提供隔膜233。卷绕机构44设置于第一提供装置411、第二提供装置412和隔膜提供机构42的下游,卷绕机构44用于将第一分段2311、第二分段2312、隔膜233和第二极片232沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件23。其中,第一提供装置411被配置为以如下方式提供第一极片231:使第一分段2311先进入卷绕机构44,使第二分段2312在第一分段2311之后进入卷绕机构44。
本申请提及的上游和下游是指,电极组件23的卷绕成型工艺中的前后关系,例如,卷绕机构44设置于第一提供装置411、第二提供装置412和隔膜提供机构42的下游是指,卷绕成型工艺中,第一提供装置411提供的第一极片231输送至卷绕机构44,第二提供装置412提供的第二极片232输送至卷绕机构44,隔膜提供机构42提供的隔膜233输送至卷绕机构44,以使卷绕机构44将第一分段2311、第二分段2312、隔膜233和第二极片232沿卷绕方向卷绕形成电极组件23。
第一极片231(第一分段2311和第二分段2312)、隔膜233和第二极片232层叠卷绕形成电极组件23,隔膜233设置于第一极片231和第二极片232之间,隔膜233用于分隔第一极片231和第二极片232,以避免第一极片231和第二极片232接触短路。
卷绕机构44可以包括转盘和卷针,转盘用于驱动卷针转动,以将第一极片231、隔膜233和第二极片232卷绕于卷针。
根据本申请实施例的卷绕设备400,卷绕机构44将第一分段2311、第二分段2312、隔膜233及第二极片232卷绕形成电极组件23,可以对第一分段2311和第二分段2312分别做不同的处理,使得第一分段2311和第二分段2312具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件23的性能。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的涂敷密度与第二活性物质层2312a的涂敷密度不同;和/或第一活性物质层2311a的厚度与第二活性物质层2312a的厚度不同;和/或第一活性物质层2311a的活性物质材料与第二活性物质层2312a的活性物质材料相同或者不同。
可以通过改变第一活性物质层2311a和第二活性物质层2312a的涂敷密度、厚度以及活性物质材料配合,来改变第一分段2311和第二分段2312的物理性能或化学性能,以使得电极组件23满足不同的性能需求,适用于不同的使用场景。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的涂敷密度。
由于第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的涂敷密度,使得第一分段2311的断裂韧性大于第二分段2312的断裂韧性,第一分段2311的弯折区235不易产生裂纹或断裂,降低了第一极片231产生裂纹或断裂的概率,使得该电极组件23构成的电池单体20具有较高的安全性。
根据本申请的一些实施例,第一提供装置411可以包括第一子提供机构411a和第二子提供机构411b,第一子提供机构411a用于提供第一分段2311,第二子提供机构411b用于提供第二分段2312。
第一子提供机构411a可以为放卷辊,用于提供第一极片231的第一分段2311;第二子提供机构411b可以为放卷辊,用于提供第一极片231的第二分段2312。需要指出的是,此种情况下,第一分段2311和第二分段2312彼此独立。
可选地,为了提高生产效率,第一子提供机构411a可以设置为两个、第二子提供机构411b可以设置为两个,以保证第一分段2311和第二分段2312的供料需求,保证第一极片231的送料进度,节省换料时间。
根据本申请的一些实施例,隔膜233包括第一隔膜233a和第二隔膜233b,隔膜提供机构42用于提供第一隔膜233a和第二隔膜233b;卷绕设备400还包括第一复合机构431,第一复合机构431位于第一提供装置411和隔膜提供机构42的下游,第一复合机构431用于将第一隔膜233a、第一极片231和第二隔膜233b复合成为第一极片组件;第一提供装置411被配置为以如下方式提供第一极片231:使第一分段2311先进入第一复合机构431,使第二分段2312在第一分段2311之后进入第一复合机构431;卷绕机构44,设置于第一复合机构431的下游,用于将第一极片组件和第二极片232沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件23。
第一复合机构431包括一对第一复合辊,第一隔膜233a、第一极片231和第二隔膜233b被一对第一复合辊辊压,以使第一极片231连接于第一隔膜233a和第二隔膜233b形成第一极片组件。
第一分段2311先进入第一复合机构431,第二分段2312在第一分段2311之后进入第一复合机构431,第一分段2311先与第一隔膜233a和第二隔膜233b连接,第二分段2312在第一分段2311之后与第一隔膜233a和第二隔膜233b连接,使得沿由内至外的卷绕方向,第一分段2311位于第二分段2312的上游。
第一隔膜233a、第一极片231和第二隔膜233b复合成为第一极片组件,换句话说,第一极片231连接于第一隔膜233a和第二隔膜233b,第一隔膜233a和第二隔膜233b对第一极片231起到定位作用,并由第一隔膜233a和第二隔膜233b夹住第二分段2312进而带动第二分段2312卷绕,为第二分段2312提供卷绕的动力,进而实现第一分段2311和第二分段2312的依次卷绕。通过第一隔膜233a和第二隔膜233b的输送,能够实现第一极片231的输送,保证第一分段2311和第二分段2312的输送稳定。
根据本申请的一些实施例,第一提供装置411还包括第一连接机构(图中未示出),第一连接机构用于将第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部通过第一连接部相连接。
第一连接部可以为胶带,第一连接机构可以为贴胶机构,贴胶机构包括胶带提供组件、机械爪以及移动组件,机械爪用于夹取胶带,移动组件用于驱动机械爪移动,以便于机械爪将胶带贴于第一分段2311和第二分段2312,以使胶带连接第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部。
通过第一连接部连接第一分段2311和第二分段2312,在第一分段2311被卷绕时,可由第一分段2311通过第一连接部带动第二分段2312,为第二分段2312提供卷绕的动力,进而实现第一分段2311和第二分段2312的依次卷绕。
在其他实施例中,第一连接部还可以为胶水,第一连接机构还可以为涂胶机构,第一连接机构将胶水涂抹于第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部,以使第一分段2311的尾部和第二分段2312的头部通过胶水连接。
请参见图15,并进一步参见图16和图17,图16为本申请一些实施例提供的第一输送机构451处于第一输送位置的示意图,图17为本申请一些实施例提供的第二输送机构452处于第一输送位置的示意图。根据本申请的一些实施例,如图15至图17所示,卷绕设备400还包括:第一输送机构451、第二输送机构452及第一调节机构453。第一输送机构451位于第一子提供机构411a和第一复合机构431之间,第一输送机构451用于在第一输送位置将第一分段2311输送至第一复合机构431;第二输送机构452位于第二子提供机构411b和第一复合机构431之间,第二输送机构452用于在第一输送位置将第二分段2312输送至第一复合机构431;第一调节机构453连接于第一输送机构451和第二输送机构452,第一调节机构453用于将第一输送机构451或第二输送机构452调节至第一输送位置。
第一输送机构451和第二输送机构452可以具有相同的组成结构,第一输送机构451和第二输送机构452可以均包括输送辊和输送板,第一分段2311和第二分段2312分别被对应的输送辊和输送板输送。
第一输送位置是指第一极片231与第一复合机构431对应的位置,在第一输送位置处,第一极片231能够被输送至第一复合机构431以与隔膜233在第一复合机构431处连接。
第一调节机构453可以为直线驱动机构,例如,可以为液压缸、气缸、电推杆等驱动机构,也可以为电机和传动组件配合的驱动机构,该传动组件可以为齿轮齿条、丝杠螺母等传动组件。或者,第一调节机构453也可以为其他驱动机构,例如,第一调节机构453可以为转盘,第一输送机构451和第二输送机构452均连接于转盘,通过转盘驱动第一输送机构451和第二输送机构452转动,进而使得第一输送机构451或第二输送机构452调节至第一输送位置。
如图16所示,当第一输送机构451处于第一输送位置处时,第一输送机构451将第一分段2311输送至第一复合机构431,此时,第二输送机构452处于第一避让位置,以避免第二输送机构452与第一输送机构451干涉。如图17所示,当第二输送机构452处于第一输送位置处时,第二输送机构452将第二分段2312输送至第一复合机构431,此时,第一输送机构451处于第二避让位置,以避免第一输送机构451与第二输送机构452干涉。需要指出的是,第二避让位置与第一避让位置处于第一输送位置的两侧,也即,沿第一调节机构453的动作轨迹上,第一避让位置、第一输送位置和第二避让位置依次设置。
通过第一调节机构453调节第一输送机构451和第二输送机构452的位置,以使得第一输送机构451将第一分段2311输送至第一复合机构431,或使得第二输送机构452将第二分段2312输送至第一复合机构431,保证第一极片231的输送效率,进而保证电极组件23的生产效率。
需要指出的是,第一调节机构453的数量可以为一个,第一调节机构453用于同步调节第一输送机构451和第二输送机构452的位置;或者,第一调节机构453的数量可以为两个,其中一个第一调节机构453用于调节第一输送机构451的位置,另一个第一调节机构453用于调节第二输送机构452的位置。
根据本申请的一些实施例,如图15至图17所示,卷绕设备400还包括第一缓存机构461和第二缓存机构462,第一缓存机构461设置于第一子提供机构411a和第一调节机构453之间,第一缓存机构461用于缓存第一分段2311,以便于第一调节机构453调节第一输送机构451的位置时保证第一分段2311持续送料;第二缓存机构462设置于第二子提供机构411b和第一调节机构453之间,第二缓存机构462用于缓存第二分段2312,以便于第一调节机构453调节第二输送机构452的位置时保证第二分段2312持续送料。
可选地,第一缓存机构461和第二缓存机构462可以均为摆杆缓存机构,其包括多个摆杆,通过调节相邻两个摆杆之间的距离改变对应的第一极片经过对应的缓存机构的长度,进而实现第一极片的缓存。
根据本申请的一些实施例,如图15至图17所示,卷绕设备400还包括第一纠偏机构471和第二纠偏机构472,第一纠偏机构471设置于第一子提供机构411a和第一输送机构451之间,第一纠偏机构471用于对第一分段2311纠偏,以保证第一分段2311的输送精度;第二纠偏机构472设置于第二子提供机构411b和第一输送机构451之间,第二纠偏机构472用于对第二分段2312纠偏,以保证第二分段2312的输送精度。第一纠偏机构471和第二纠偏机构472可以参照现有技术的纠偏装置,本申请不作详细介绍。
根据本申请的一些实施例,如图15至图17所示,第一复合机构431的上游设置有第一裁切机构481,第一裁切机构481用于裁切第一分段2311或第二分段2312,以便于第一调节机构453调节第一输送机构451和第二输送机构452的位置。第一裁切机构481可以参照现有技术的裁切装置,本申请不作详细介绍。
根据本申请的一些实施例,如图15至图17所示,卷绕设备400还包括第一图像检测系统491和第一入卷前纠偏机构492,第一图像检测系统491和第一入卷前纠偏机构492设置于第一复合机构431和卷绕机构44之间,第一图像检测系统491用于获取第一复合机构431复合后的第一极片231和隔膜233的图像信息,第一入卷前纠偏机构492用于纠正该第一极片231和隔膜233。第一图像检测系统491可以为CCD(charge coupled device,电荷耦合器件)相机;第一入卷前纠偏机构492可以参照现有技术的纠偏装置,本申请不作详细介绍。
根据本申请的一些实施例,如图15至图17所示,卷绕设备400还包括第一卷前张力系统511,第一卷前张力系统511设置于卷绕机构44的上游,用于调节第一极片231的张力。第一卷前张力系统511包括第一张力辊和第一调节件,第一调节件用于调节第一张力辊的位置,以改变第一极片231的张力。
请参见图18,图18为本申请另一些实施例提供的卷绕设备400的结构示意图。根据本申请的一些实施例,结合图10至图12所示,第二极片232包括第三分段2321和第四分段2322;第三分段2321上设有第三活性物质层2321a;第四分段2322上设有第四活性物质层2322a;其中,第二提供装置412被配置为以如下方式提供第二极片232:使第三分段2321先进入卷绕机构44,使第四分段2322在第三分段2321之后进入卷绕机构44。
可以对第三分段2321和第四分段2322分别做不同的处理,使得第三分段2321和第四分段2322具备不同的物理性能或者化学性能,通过内外差异化配置以更好地调节电极组件23的性能。
根据本申请的一些实施例,第三活性物质层2321a的涂敷密度与第四活性物质层2322a的涂敷密度不同;和/或,第三活性物质层2321a的厚度与第四活性物质层2322a的厚度不同;和/或,第三活性物质层2321a的活性物质材料与第四活性物质层2322a的活性物质材料相同或者不同。
可以通过改变第三活性物质层2321a和第四活性物质层2322a的涂敷密度、厚度以及活性物质材料配方,来改变第三分段2321和第四分段2322的物理性能或化学性能,以使得电极组件23满足不同的性能需求,适用于不同的使用场景。
根据本申请的一些实施例,第三活性物质层2321a的涂敷密度小于第四活性物质层2322a的涂敷密度。
第二极片232包括第三分段2321和第四分段2322,第三活性物质层2321a的涂敷密度小于第四活性物质层2322a的涂敷密度,使得第三分段2321的断裂韧性大于第四分段2322的断裂韧性,第三分段2321的弯折区235不易产生裂纹或断裂,降低了第二极片232产生裂纹或断裂的概率,使得该电极组件23构成的电池单体20具有较高的安全性。
根据本申请的一些实施例,如图18所示,第二提供装置412可以包括第三子提供机构412a和第四子提供机构412b,第三子提供机构412a用于提供第三分段2321,第四子提供机构412b用于提供第四分段2322。
第三子提供机构412a可以为放卷辊,用于提供第二极片232的第三分段2321;第四子提供机构412b可以为放卷辊,用于提供第二极片232的第四分段2322。需要指出的是,此种情况下,第三分段2321和第四分段2322彼此独立。
可选地,为了提高生产效率,第三子提供机构412a可以设置为两个、第四子提供机构412b可以设置为两个,以保证第三分段2321和第四分段2322的供料需求,保证第二极片232的送料进度,节省换料时间。
根据本申请的一些实施例,隔膜233包括第一隔膜233a和第二隔膜233b,卷绕设备400包括两个隔膜提供机构42,一个隔膜提供机构42用于提供第一隔膜233a,另一个隔膜提供机构42用于提供第二隔膜233b。卷绕设备400还包括第一复合机构431和第二复合机构432。第一复合机构431位于第一提供装置411和一个隔膜提供机构42的下游,第一复合机构431用于将第一极片231和第一隔膜233a复合成为第一极片组件。第二复合机构432位于第二提供装置412和另一个隔膜提供机构42的下游,第二复合机构432用于将第二极片232和第二隔膜233b复合成为第二极片组件。第一提供装置411被配置为以如下方式提供第一极片231:使第一分段2311先进入第一复合机构431,使第二分段2312在第一分段2311之后进入第一复合机构431;卷绕机构44设置于第一复合机构431和第二复合机构432的下游,用于将第一极片组件和第二极片组件沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件23。
通过第一复合机构431将第一极片231和第一隔膜233a复合成为第一极片组件,以便于通过第一隔膜233a实现对第一极片231的定位,通过第二复合机构432将第二极片232和第二隔膜233b复合成为第二极片组件,以便于通过第二隔膜233b实现对第二极片232的定位,进而保证卷绕成型的电极组件23中第一极片231和第二极片232被第一隔膜233a和第二隔膜233b分隔,避免第一极片231和第二极片232接触而引发短路,保证电极组件23构成的电池单体20的安全性。
第一极片231和第一隔膜233a复合称为第一极片组件,第一分段2311先与第一隔膜233a复合,第二分段2312在第一分段2311之后与第一隔膜233a复合,第一隔膜233a为第一分段2311和第二分段2312提供卷绕的动力,在第一隔膜233a的带动下,第一分段2311和第二分段2312依次卷绕。
在第二极片232包括第三分段2321和第四分段2322的实施例中,第二提供装置412被配置为以如下方式提供第二极片232:使第三分段2321先进入第二复合机构432,使第四分段2322在第三分段2321之后进入第二复合机构432。第三分段2321先进入第二复合机构432,第四分段2322在第三分段2321之后进入第二复合机构432,第三分段2321先与第二隔膜233b连接,第四分段2322在第三分段2321之后与第二隔膜233b连接,使得沿由内至外的卷绕方向,第三分段2321位于第四分段2322的上游。
第二极片232和第二隔膜233b复合称为第二极片组件,第三分段2321先与第二隔膜233b复合,第四分段2322在第三分段2321之后与第二隔膜233b复合,第二隔膜233b为第三分段2321和第四分段2322提供卷绕的动力,在第二隔膜233b的带动下,第三分段2321和第四分段2322依次卷绕。
请参见图18,并进一步参见图19和图20,图19为本申请一些实施例提供的第三输送机构454处于第二输送位置的示意图,图20为本申请一些实施例提供的第四输送机构455处于第二输送位置的示意图。根据本申请的一些实施例,如图18至图20所示,卷绕设备400还包括:第三输送机构454、第四输送机构455及第二调节机构456。第三输送机构454位于第三子提供机构412a和第二复合机构432之间,第三输送机构454用于在第二输送位置将第三分段2321输送至第二复合机构432;第四输送机构455位于第四子提供机构412b和第二复合机构432之间,第四输送机构455用于在第二输送位置将第四分段2322输送至第二复合机构432;第二调节机构456连接于第三输送机构454和第四输送机构455,第二调节机构456用于将第三输送机构454或第四输送机构455调节至所述第二输送位置。
第三输送机构454和第四输送机构455可以具有相同的组成结构,第三输送机构454和第四输送机构455可以均包括输送辊和输送板,第三分段2321和第四分段2322分别被对应的输送辊和输送板输送。
第二输送位置是指第二极片232与第二复合机构432对应的位置,在第二输送位置处,第二极片232能够被输送至第二复合机构432以与隔膜233在第二复合机构432处连接。
第二调节机构456可以为直线驱动机构,例如,可以为液压缸、气缸、电推杆等驱动机构,也可以为电机和传动组件配合的驱动机构,该传动组件可以为齿轮齿条、丝杠螺母等传动组件。或者,第二调节机构456也可以为其他驱动机构,例如,第二调节机构456可以为转盘,第三输送机构454和第四输送机构455均连接于转盘,通过转盘驱动第三输送机构454和第四输送机构455转动,进而使得第三输送机构454或第四输送机构455调节至第二输送位置。
如图19所示,当第三输送机构454处于第二输送位置处时,第三输送机构454将第三分段2321输送至第二复合机构432,此时,第四输送机构455处于第三避让位置,以避免第四输送机构455与第三输送机构454干涉。如图20所示,当第四输送机构455处于第二输送位置处时,第四输送机构455将第四分段2322输送至第二复合机构432,此时,第三输送机构454处于第四避让位置,以避免第三输送机构454与第四输送机构455干涉。需要指出的是,第四避让位置与第三避让位置处于第二输送位置的两侧,也即,沿第二调节机构456的动作轨迹上,第三避让位置、第二输送位置和第四避让位置依次设置。
通过第二调节机构456调节第三输送机构454和第四输送机构455的位置,以使得第三输送机构454将第三分段2321输送至第二复合机构432,或使得第四输送机构455将第四分段2322输送至第二复合机构432,保证第一极片231的输送效率,进而保证电极组件23的生产效率。
需要指出的是,第二调节机构456的数量可以为一个,第二调节机构456用于同步调节第三输送机构454和第四输送机构455的位置;或者,第二调节机构456的数量可以为两个,其中一个第二调节机构456用于调节第三输送机构454的位置,另一个第二调节机构456用于调节第四输送机构455的位置。
根据本申请的一些实施例,卷绕设备400还包括第三缓存机构463和第四缓存机构464,第三缓存机构463设置于第三子提供机构412a和第二调节机构456之间,第三缓存机构463用于缓存第三分段2321,以便于第二调节机构456调节第三输送机构454的位置时保证第三分段2321持续送料;第四缓存机构464设置于第四子提供机构412b和第二调节机构456之间,第四缓存机构464用于缓存第四分段2322,以便于第二调节机构456调节第四输送机构455的位置时保证第四分段2322持续送料。
可选地,第三缓存机构463和第四缓存机构464可以均为摆杆缓存机构,其包括多个摆杆,通过调节相邻两个摆杆之间的距离改变对应的第二极片的部分经过对应的缓存机构的长度,进而实现第二极片的缓存。
根据本申请的一些实施例,如图18至图20所示,卷绕设备400还包括第三纠偏机构473和第四纠偏机构474,第三纠偏机构473设置于第三子提供机构412a和第三输送机构454之间,第三纠偏机构473用于对第三分段2321纠偏,以保证第三分段2321的输送精度;第四纠偏机构474设置于第四子提供机构412b和第三输送机构454之间,第四纠偏机构474用于对第四分段2322纠偏,以保证第四分段2322的输送精度。第三纠偏机构473和第四纠偏机构474可以参照现有技术的纠偏装置,本申请不作详细介绍。
根据本申请的一些实施例,如图18至图20所示,第二复合机构432的上游设置有第二裁切机构482,第二裁切机构482用于裁切第三分段2321或第四分段2322,以便于第二调节机构456调节第三输送机构454和第四输送机构455的位置。第二裁切机构482可以参照现有技术的裁切装置,本申请不作详细介绍。
根据本申请的一些实施例,如图18至图20所示,卷绕设备400还包括第二图像检测系统493和第二入卷前纠偏机构494,第二图像检测系统493和第二入卷前纠偏机构494设置于第二复合机构432和卷绕机构44之间,第二图像检测系统493用于获取第二复合机构432复合后的第二极片232和隔膜233的图像信息,第二入卷前纠偏机构494用于纠正该第二极片232和隔膜233。第二图像检测系统493可以为CCD相机;第二入卷前纠偏机构494可以参照现有技术的纠偏装置,本申请不作详细介绍。
根据本申请的一些实施例,如图18至图20所示,卷绕设备400还包括第二卷前张力系统512,第二卷前张力系统512设置于卷绕机构44的上游,用于调节第二极片232的张力。第二卷前张力系统512包括第二张力辊和第二调节件,第二调节件用于调节第二张力辊的位置,以改变第二极片232的张力。
根据本申请的一些实施例,如图15至图20所示,卷绕设备400还包括隔膜切刀52、收尾压轮53和贴胶压轮54,隔膜切刀52、收尾压轮53和贴胶压轮54均设置于卷绕机构44处,隔膜切刀52用于在电极组件23卷绕成型后切断隔膜233;收尾压轮53用于辊压卷绕后的电极组件23,防止卷绕后的电极组件23松散;贴胶压轮54用于在卷绕后的电极组件23贴收尾胶。
根据本申请的一些实施例,在卷绕机构44的下游,通常设置有压实工位55,以将卷绕后的电极组件23压实,保证电极组件23构成的电池单体20具有较高的能量密度。
上文描述了本申请实施例的电极组件23和卷绕设备,下面将描述本申请实施例的卷绕方法,其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
图21示出了本申请一些实施例提供的卷绕方法600的示意性流程图。如图21所示,该卷绕方法600可以包括:
601,提供第一极片231,第一极片231包括第一分段2311和第二分段2312,第一分段2311上设有第一活性物质层2311a,第二分段2312上设有第二活性物质层2312a;
602,提供第二极片232,第二极片232的极性与第一极片231的极性相反;
603,提供隔膜233;
604,将第一分段2311、第二分段2312、隔膜233和第二极片232沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件23,其中,第一分段2311先与隔膜233和第二极片232卷绕,第二分段2312在第一分段2311之后与隔膜233和第二极片232卷绕。
需要指出的是,在步骤“604,将第一分段2311、第二分段2312、隔膜233和第二极片232沿卷绕方向卷绕”的步骤中,沿由内至外的卷绕方向,第一分段2311位于第二分段2312的上游。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的涂敷密度与第二活性物质层2312a的涂敷密度不同;和/或第一活性物质层2311a的厚度与第二活性物质层2312a的厚度不同;和/或第一活性物质层2311a的活性物质材料与第二活性物质层2312a的活性物质材料相同或者不同。
根据本申请的一些实施例,第一活性物质层2311a的涂敷密度小于第二活性物质层2312a的涂敷密度。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (36)
1.一种电极组件,其特征在于,包括极性相反的第一极片和第二极片,所述第一极片和所述第二极片层叠并沿卷绕方向卷绕形成所述电极组件;
所述第一极片包括第一分段和第二分段;所述第一分段上设有第一活性物质层;所述第二分段上设有第二活性物质层;沿由内至外的卷绕方向,所述第一分段位于所述第二分段的上游。
2.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述第一活性物质层的涂敷密度与所述第二活性物质层的涂敷密度不同。
3.根据权利要求2所述的电极组件,其特征在于,所述第一活性物质层的涂敷密度小于所述第二活性物质层的涂敷密度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度不同。
5.根据权利要求4所述的电极组件,其特征在于,所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度比为1/2-3/2。
6.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述第一活性物质层的活性物质材料与所述第二活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电极组件,其特征在于,沿由内至外的卷绕方向,所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部相连接或者所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部之间设有间隙。
8.根据权利要求7所述的电极组件,其特征在于,所述第一极片还包括第一集流体,所述第一活性物质层和所述第二活性物质层分别设于所述第一集流体上。
9.根据权利要求7所述的电极组件,其特征在于,所述第一极片还包括第一集流体分段和第二集流体分段,所述第一活性物质层设于所述第一集流体分段上以形成所述第一分段,所述第二活性物质层设于所述第二集流体分段上以形成所述第二分段。
10.根据权利要求9所述的电极组件,其特征在于,所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部通过第一连接部相连接。
11.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述电极组件还包括隔膜,用于分隔所述第一极片和所述第二极片。
12.根据权利要求11所述的电极组件,其特征在于,所述第二分段的头部连接于所述隔膜。
13.根据权利要求1-6中任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第二极片包括第三分段和第四分段;所述第三分段上设有第三活性物质层;所述第四分段上设有第四活性物质层;沿由内至外的卷绕方向,所述第三分段位于所述第四分段的上游。
14.根据权利要求13所述的电极组件,其特征在于,
所述第三活性物质层的涂敷密度与所述第四活性物质层的涂敷密度不同;和/或
所述第三活性物质层的厚度与所述第四活性物质层的厚度不同;和/或
所述第三活性物质层的活性物质材料与所述第四活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
15.根据权利要求14所述的电极组件,其特征在于,所述第三活性物质层的厚度与所述第四活性物质层的厚度比为1/2-3/2。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的电极组件,其特征在于,沿由内至外的卷绕方向,所述第三分段的尾部和所述第四分段的头部相连接或者所述第三分段的尾部和所述第四分段的头部之间设有间隙。
17.根据权利要求16所述的电极组件,其特征在于,所述第二极片还包括第二集流体,所述第三活性物质层和所述第四活性物质层分别设于所述第二集流体上。
18.根据权利要求16所述的电极组件,其特征在于,所述第二极片还包括第三集流体分段和第四集流体分段,所述第三活性物质层设于所述第三集流体分段上以形成所述第三分段,所述第四活性物质层设于所述第四集流体分段上以形成所述第四分段。
19.根据权利要求18所述的电极组件,其特征在于,所述第三分段的尾部和所述第四分段的头部通过第二连接部相连接。
20.根据权利要求13所述的电极组件,其特征在于,所述电极组件还包括隔膜,用于分隔所述第一极片和所述第二极片,所述第四分段的头部连接于所述隔膜。
21.根据权利要求20所述的电极组件,其特征在于,所述电极组件包括两个所述隔膜,两个所述隔膜分别位于所述第二极片的两侧,所述第二分段的头部与一个所述隔膜连接,所述第四分段的头部与另一个所述隔膜连接。
22.根据权利要求13-21中任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第三分段的圈数小于所述第四分段的圈数。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第一分段的圈数小于所述第二分段的圈数。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的电极组件,其特征在于,所述第二活性物质层的涂敷密度比所述第一活性物质层的涂敷密度大10%-200%。
25.一种电池单体,其特征在于,包括如权利要求1-24中任一项所述的电极组件。
26.一种电池,其特征在于,包括如权利要求25所述的电池单体。
27.一种用电设备,其特征在于,包括如权利要求26所述的电池。
28.一种卷绕设备,其特征在于,所述卷绕设备包括:
第一提供装置,用于提供第一极片,所述第一极片包括第一分段和第二分段;所述第一分段上设有第一活性物质层;所述第二分段上设有第二活性物质层;
第二提供装置,用于提供与所述第一极片的极性相反的第二极片;
隔膜提供机构,用于提供隔膜;
卷绕机构,设置于所述第一提供装置、所述第二提供装置和所述隔膜提供机构的下游,用于将所述第一分段、所述第二分段、所述隔膜和所述第二极片沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件;
其中,所述第一提供装置被配置为以如下方式提供所述第一极片:使所述第一分段先进入所述卷绕机构,使所述第二分段在所述第一分段之后进入所述卷绕机构。
29.根据权利要求28所述的卷绕设备,其特征在于,所述第一活性物质层的涂敷密度与所述第二活性物质层的涂敷密度不同;和/或
所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度不同;和/或
所述第一活性物质层的活性物质材料与所述第二活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
30.根据权利要求28或29所述的卷绕设备,其特征在于,所述第二极片包括第三分段和第四分段;所述第三分段上设有第三活性物质层;所述第四分段上设有第四活性物质层;
其中,所述第二提供装置被配置为以如下方式提供所述第二极片:使所述第三分段先进入所述卷绕机构,使所述第四分段在所述第三分段之后进入所述卷绕机构。
31.根据权利要求30所述的卷绕设备,其特征在于,所述第三活性物质层的涂敷密度与所述第四活性物质层的涂敷密度不同;和/或
所述第三活性物质层的厚度与所述第四活性物质层的厚度不同;和/或
所述第三活性物质层的活性物质材料与所述第四活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
32.根据权利要求28所述的卷绕设备,其特征在于,所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜,所述隔膜提供机构用于提供所述第一隔膜和所述第二隔膜;
所述卷绕设备还包括第一复合机构,所述第一复合机构位于所述第一提供装置和所述隔膜提供机构的下游,所述第一复合机构用于将所述第一隔膜、所述第一极片和所述第二隔膜复合成为第一极片组件;
所述第一提供装置被配置为以如下方式提供所述第一极片:使所述第一分段先进入所述第一复合机构,使所述第二分段在所述第一分段之后进入所述第一复合机构;
所述卷绕机构,设置于所述第一复合机构的下游,用于将所述第一极片组件和所述第二极片沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件。
33.根据权利要求28所述的卷绕设备,其特征在于,所述第一提供装置包括第一连接机构,所述第一连接机构用于将所述第一分段的尾部和所述第二分段的头部通过第一连接部相连接。
34.根据权利要求28所述的卷绕设备,其特征在于,所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜,所述卷绕设备包括两个所述隔膜提供机构,一个所述隔膜提供机构用于提供所述第一隔膜,另一个所述隔膜提供机构用于提供所述第二隔膜;
所述卷绕设备还包括:
第一复合机构,位于所述第一提供装置和一个所述隔膜提供机构的下游,所述第一复合机构用于将所述第一极片和所述第一隔膜复合成为第一极片组件;
第二复合机构,位于所述第二提供装置和另一个所述隔膜提供机构的下游,所述第二复合机构用于将所述第二极片和所述第二隔膜复合成为第二极片组件;
所述第一提供装置被配置为以如下方式提供所述第一极片:使所述第一分段先进入所述第一复合机构,使所述第二分段在所述第一分段之后进入所述第一复合机构;
所述卷绕机构设置于所述第一复合机构和所述第二复合机构的下游,用于将所述第一极片组件和所述第二极片组件沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件。
35.一种卷绕方法,其特征在于,所述卷绕方法包括:
提供第一极片,所述第一极片包括第一分段和第二分段,所述第一分段上设有第一活性物质层,所述第二分段上设有第二活性物质层;
提供第二极片,所述第二极片的极性与所述第一极片的极性相反;
提供隔膜;
将所述第一分段、所述第二分段、所述隔膜和所述第二极片沿卷绕方向卷绕,以形成电极组件,其中,所述第一分段先与所述隔膜和所述第二极片卷绕,所述第二分段在所述第一分段之后与所述隔膜和所述第二极片卷绕。
36.根据权利要求35所述的卷绕方法,其特征在于,所述第一活性物质层的涂敷密度与所述第二活性物质层的涂敷密度不同;和/或
所述第一活性物质层的厚度与所述第二活性物质层的厚度不同;和/或
所述第一活性物质层的活性物质材料与所述第二活性物质层的活性物质材料相同或者不同。
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