一种电极组件及储能装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电极组件及储能装置。

背景技术：

2.锂电池具有重量轻、储能大、功率大、放电性能稳定和使用寿命长等优势，因而在电动自行车和新能源汽车领域得到了广泛应用。电极组件是电池内部最重要的组件，电极组件的质量直接影响电池的性能。
3.现有技术中，电极组件能量密度不足，影响储能装置的性能。

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及储能装置，以解决现有技术中存在的电极组件能量密度不足，影响储能装置的性能的技术问题。
5.如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种电极组件，包括：
7.电极组件主体，呈卷绕状；
8.集流体，设于所述电极组件主体的一端，包括多个朝向所述电极组件主体的轴线方向弯折的单集流体，所述单集流体与所述电极组件主体的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
。
9.可选地，所述集流体呈卷绕状，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体包括依次设置的集流体前段、集流体中间段和集流体后段。
10.可选地，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体前段与所述集流体后段的尺寸差的绝对值为0mm-1000mm。
11.可选地，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体前段与所述集流体中间段的尺寸差的绝对值为0mm-8000mm。
12.可选地，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体后段与所述集流体中间段的尺寸差的绝对值为0mm-8000m。
13.可选地，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体前段的尺寸l为0mm-1000mm；和/或
14.所述集流体中间段的尺寸m为1000mm-8000mm。
15.可选地，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体后段的尺寸n为0mm-1000mm。
16.可选地，所述集流体前段卷绕后形成的卷绕体的外径o为1mm-100mm；和/或
17.所述集流体中间段卷绕后形成的卷绕体的外径p为1mm-100mm。
18.可选地，所述集流体后段卷绕后形成的卷绕体的外径q为1mm-100mm。
19.可选地，所述电极组件主体内设置有中空圆柱腔，所述中空圆柱腔的直径b为1mm-10mm。
20.可选地，所述电极组件主体内设置有中空圆柱腔，所述集流体前段卷绕后形成的
卷绕体的外径o与所述中空圆柱腔的直径b的差值为0mm-100mm；和/或
21.所述集流体中间段卷绕后形成的卷绕体的外径p与所述集流体前段卷绕后形成的卷绕体的外径o的差值为0mm-100mm。
22.可选地，所述集流体后段卷绕后形成的卷绕体的外径q与所述集流体中间段卷绕后形成的卷绕体的外径p的差值为0mm-100mm。
23.可选地，所述集流体前段呈整体片状或者包括多个所述单集流体；和/或
24.所述集流体中间段呈整体片状或者包括多个所述单集流体。
25.可选地，所述集流体后段呈整体片状或者包括多个所述单集流体。
26.可选地，所述电极组件主体的外侧面卷绕有隔膜，沿所述电极组件的轴线方向，所述隔膜的尺寸r为20mm-300mm。
27.可选地，沿所述电极组件的轴线方向，所述集流体相对所述隔膜外露的尺寸s为0mm-10mm。
28.可选地，所述电极组件的轴向尺寸t为30mm-300mm。
29.可选地，所述电极组件主体的外径u为15mm-100mm。
30.可选地，所述单集流体的形状为平行四边形，所述单集流体的高度e为2mm-10mm，所述单集流体的宽度d为2mm-40mm，所述单集流体的一个内角为45
°‑
135
°
。
31.可选地，相邻的两个所述单集流体之间存在狭缝，所述狭缝的间距为0mm-200mm。
32.可选地，所述集流体呈卷绕状，所有的所述单集流体卷绕排布形成多圈集流体圈，每一圈所述集流体圈包括依次设置的若干个所述单集流体。
33.可选地，相邻的两圈所述集流体圈中，距离所述电极组件主体的轴线较远的一个为外圈集流体圈，另一个为内圈集流体圈；沿所述电极组件主体的径向方向，所述外圈集流体圈的所述单集流体能够部分覆盖所述内圈集流体圈的所述单集流体。
34.一种储能装置，包括：
35.壳体；
36.上述的电极组件，所述电极组件设于所述壳体内。
37.本实用新型提出的电极组件，其集流体包括多个单集流体，对多个单集流体进行压平处理，使得单集流体与电极组件主体1的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
，避免单集流体相对电极组件外翻，控制集流体相对电极组件的外露量，增加料区相对电极组件的轴向尺寸占比，有利于电池容量和overhang的提高，从而有利于电芯能量密度的提升。
38.多个单集流体朝向电极组件的中心有序排列，有利于提高单集流体后续与汇流盘的焊接稳定。多个单集流体朝向电极组件的中心有序排列，集流体无旋转也不存在摩擦，在加工过程中不会产生金属屑，不会影响电极组件的安全性能，进而保证储能装置的安全性能。
39.本实用新型提出的储能装置，包括上述的电极组件，电极组件中，单集流体与电极组件主体1的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
，多个单集流体朝向电极组件的中心有序排列，有利于提高单集流体后续与汇流盘的焊接稳定。多个单集流体朝向电极组件的中心有序排列，集流体无旋转也不存在摩擦，在加工过程中不会产生金属屑，不会影响电极组件的安全性能，进而保证储能装置的安全性能。
附图说明
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
41.图1是本实用新型实施例一提供的电极组件电极组件的主视图；
42.图2是本实用新型实施例一提供的电极组件电极组件的俯视示意图；
43.图3是本实用新型实施例一提供的正极极耳设于正极极片本体上的示意图；
44.图4是本实用新型实施例一提供的负极极耳设于负极极片本体上的示意图；
45.图5是本实用新型实施例一提供的电极组件电极组件的极耳在完成预弯折时的示意图；
46.图6是本实用新型实施例一提供的电极组件电极组件中正极单极耳与电极组件电极组件的轴线的位置关系示意图；
47.图7是本实用新型实施例二提供的电极组件未卷绕前的示意图；
48.图8是本实用新型实施例二提供的电极组件的俯视示意图；
49.图9是本实用新型实施例二提供的待整平的电极组件的示意图；
50.图10是本实用新型实施例二提供的电极组件的示意图；。
51.图中：
52.1、电极组件主体；11、中空圆柱腔；12、正极极片本体；121、正极料区；122、第一过渡区；13、负极极片本体；131、负极料区；132、第二过渡区；
53.2、正极极耳；21、正极单极耳；22、正极缺口部；23、集流体前段；24、集流体中间段；25、集流体后段；
54.3、负极极耳；31、负极单极耳；32、负极缺口部。
具体实施方式
55.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
56.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，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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
57.在本实用新型的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。
58.在锂离子电池中，overhang，也即包覆量，是指负极极片长度和宽度方向多出正负极极片之外的部分。外接电源给锂离子电池充电时，正极上的电子通过外部电路跑到负极上，锂离子li+从正极活性物质颗粒内部“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小孔隙，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起，进入负极活性物质颗粒内部。如果负极没有接受锂离子的位置，锂离子会在负极表面析出，形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电池内短路，引发热失控。因此，在锂电池设计时，负极往往需要过量设计以避免此类情况出现，需要进行overhang设计。
59.实施例一
60.参见图1-图5，本实施例提供一种电极组件，其电池容量和overhang相比现有技术都得到提高，进而有利于电芯能量密度的提升。
61.具体地，该电极组件为电芯。
62.具体地，本实施例中，电极组件为多层卷绕结构。
63.电极组件包括电极组件主体1和集流体，集流体设于电极组件主体1的一端，包括多个朝向电极组件主体1的轴线方向弯折的单集流体，单集流体与电极组件主体1的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
。
64.进一步地，本实施例中，集流体2包括正极极耳2和负极极耳3。
65.电极组件主体1呈卷绕状。
66.正极极耳2设于电极组件主体1的一端，包括多个朝向电极组件主体1的轴线方向弯折的正极单极耳21，也即，正极极耳2的单集流体为正极单极耳21，正极单极耳21与电极组件主体1的轴线之间的夹角为60
°‑
90
°
，例如65
°
、70
°
、75
°
、80
°
或85
°
。
67.负极极耳3设于电极组件主体1的另一端，包括多个朝向电极组件主体1的轴线方向弯折的负极单极耳31，也即负极极耳3的单集流体为负极单极耳31，负极单极耳31与电极组件主体1的轴线之间的夹角为60
°‑
90
°
，例如65
°
、70
°
、75
°
、80
°
或85
°
。
68.本实施例提供的电极组件，正极极耳2包括多个正极单极耳21，负极极耳3包括多个负极单极耳31，当对多个正极单极耳21和多个负极单极耳31进行处理，能够使得正极单极耳21与电极组件主体1的轴线之间的夹角为60
°‑
90
°
，能够使得负极单极耳31与电极组件主体1的轴线之间的夹角为60
°‑
90
°
，有利于电池容量和overhang的提高，从而有利于电芯能量密度的提升。
69.同时，本实施例中，正极单极耳21与电极组件主体1的轴线之间的夹角为60
°‑
90
°
，负极单极耳31与电极组件主体1的轴线之间的夹角为60
°‑
90
°
，避免正极单极耳21和负极单极耳31外翻，控制极耳相对电极组件的外露量，有利于电芯能量密度的提升，也能够保证后续正极极耳2和负极极耳3与汇流盘的焊接稳定。
70.示例性地，参见图6，直线ab表示电极组件主体1的轴线，虚线为正极单极耳21朝向直线ab的延长线，γ角表示正极单极耳21与电极组件主体1的轴线之间的夹角。也即γ角为60
°‑
90
°
。相应地，负极单极耳31与电极组件主体1的轴线之间的夹角示意与γ角的示意一致。
71.可以理解的是，电极组件主体1的轴线即为电极组件的轴线。
72.优选地，本实施例中，正极单极耳21与电极组件主体1的轴线之间的夹角γ为90
°
，
负极单极耳31与电极组件主体1的轴线之间的夹角为90
°
。
73.优选地，参见图2，本实施例中，沿电极组件的径向方向，相邻的两个正极单极耳21的自由端之间的距离a不小于0.1mm且不大于1mm。相邻的两个正极单极耳21的自由端之间的距离a不大于1mm，有利于提高电极组件的集成度，进而有利于电芯能量密度的提升。沿电极组件的径向方向，相邻的两个正极单极耳21的自由端之间的距离a不小于0.1mm，在工艺上便于实现。
74.具体地，参见图2，沿电极组件的径向方向，相邻的两个正极单极耳21的自由端之间的距离为a。a不小于0.1mm且不大于1mm，也即a为0.1mm-1mm，例如，a为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或者1mm。不小于0.1mm，能够降低卷绕时的制造难度；不大于1mm，有利于提高卷绕的紧凑性，保证电极组件的质量，有利于提高电极组件的集成度，进而有利于电芯能量密度的提升。需要说明的是，图2中为直观示意，仅示意出两圈环绕的正极单极耳21。在具体设计时，环绕圈数，也即卷绕的层数，可以根据需要进行设置，在此不做过多限制。
75.优选地，沿电极组件的径向方向，相邻的两个负极单极耳31的自由端之间的距离不大于1mm且不小于0.1mm；例如，相邻的两个负极单极耳31的自由端之间的距离为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或者1mm。不小于0.1mm，能够降低卷绕时的制造难度；不大于1mm，有利于提高卷绕的紧凑性，保证电极组件的质量，有利于提高电极组件的集成度，进而有利于电芯能量密度的提升。
76.具体地，本实施例中，电极组件主体1包括正极极片和负极极片。具体地，正极极片和负极极片之间设有隔膜，正极极片、隔膜和负极极片按照一定的方式卷绕一定圈数，从而形成电极组件。正极极耳2和负极极耳3分别位于电极组件的两端。
77.正极极耳2设于正极极片的一端，负极极耳3设于负极极片的一端。
78.参见图2，在实际卷绕时，正极极耳2呈螺旋状卷绕，正极极耳2的多个正极单极耳21也呈螺旋状排布于电极组件的一端，也即，多个正极单极耳21卷绕形成多圈正极极耳圈，每一圈正极极耳圈均具有多个正极单极耳21。以相邻两圈的正极单极耳21进行描述，将靠近电极组件的一圈正极单极耳21称为内圈正极单极耳，将远离电极组件的一圈正极单极耳21称为外圈正极单极耳，内圈正极单极耳的根部与外圈正极单极耳的自由端重叠，内圈正极单极耳的自由端与外圈正极单极耳的自由端之间的距离，即为沿电极组件的径向方向，相邻的两个正极单极耳21的自由端之间的距离a。图2中仅示意出最外面的两圈的正极单极耳21。
79.也即，本实施例中，正极极耳2呈卷绕状，所有的正极单极耳21卷绕排布形成多圈正极极耳圈，每一圈正极极耳圈包括依次设置的若干个正极单极耳21。
80.具体地，相邻的两圈正极极耳圈中，距离电极组件主体1的轴线较远的一个为外圈正极极耳圈，另一个为内圈正极极耳圈；沿电极组件的径向方向，外圈正极极耳圈的正极单极耳21能够部分覆盖内圈正极极耳圈的正极单极耳21。
81.图2中为直观示意，仅示意出最外圈的两圈正极极耳圈；可以理解的是，在图2中的内圈正极极耳的内侧，还分布有多圈正极极耳圈。
82.同时，也可以理解的是，图2是理想状态的正极极耳圈的排布图。在实际生产制造过程中，同一个正极极耳圈中，相邻的两个正极单极耳21可能会发生一个部分覆盖另一个
的情况。
83.同样地，负极极耳3的排布形式与正极极耳2的排布形式一致。
84.在实际卷绕时，负极极耳3呈螺旋状卷绕，负极极耳3的多个负极单极耳31螺旋状排布于电极组件的另一端，也即，多个负极单极耳31卷绕形成多圈负极极耳圈，每一圈负极极耳圈均具有多个负极单极耳31。以相邻两圈的负极单极耳31进行描述，将靠近电极组件的一圈负极单极耳31称为内圈负极单极耳，将远离电极组件的一圈负极单极耳31称为外圈负极单极耳，内圈负极单极耳的根部与外圈负极单极耳的自由端重叠，内圈负极单极耳的自由端与外圈负极单极耳的自由端之间的距离，即为沿电极组件的径向方向，相邻的两个负极单极耳31的自由端之间的距离。
85.也即，本实施例中，负极极耳3呈卷绕状，所有的负极单极耳31卷绕排布形成多圈负极极耳圈，每一圈负极极耳圈包括依次设置的若干个负极单极耳31。
86.具体地，相邻的两圈负极极耳圈中，距离电极组件主体1的轴线较远的一个为外圈负极极耳圈，另一个为内圈负极极耳圈；沿电极组件的径向方向，外圈负极极耳圈的负极单极耳31能够部分覆盖内圈负极极耳圈的负极单极耳31。
87.具体地，负极极耳3的排布形式与图2中所示的正极极耳2的排布形式一致。可以理解的是，在实际生产制造过程中，同一个正极极耳圈中，相邻的两个负极单极耳31可能会发生一个部分覆盖另一个的情况。
88.优选地，电极组件主体1的直径c为42mm-48mm。例如，c为42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm或者48mm。
89.相比于现有技术中的18650电芯(即直径为18mm、高度为65mm的电极组件)，本实施例中，电极组件主体1的直径c为42mm-48mm，也即本实施例中的电极组件为大电极组件，具有能量密度高、过流能力强的优点。
90.具体地，电极组件的高度可以根据需要进行设置。
91.参见图3，电极组件主体1包括正极极片，正极极片包括正极极片本体12，正极极耳2设于正极极片本体12的一端。
92.具体地，卷绕前在正极极片上进行激光切模，在正极极片上形成包括多个正极单极耳21的正极极耳2，正极极片上未进行激光切模的部分即为正极极片本体12。其中，正极单极耳21与正极极片本体12连接的一端为正极单极耳21的根部，另一端为正极单极耳21的自由端。
93.优选地，参见图3，本实施例中，每一正极单极耳21的形状均相同且均为平行四边形。
94.具体地，在进行激光切模时，对正极极耳2的两端进行端部切除，从而在正极极耳2的两个端部分别形成两个正极缺口部22，然后对剩下的中间部分继续进行切割，从而形成多个形状均为平行四边形的正极单极耳21，相邻的两个正极单极耳21之间存在狭缝，如此设置，当对正极单极耳21进行压平处理后，相邻的两个正极单极耳21之间互不干涉，每一正极单极耳21均朝向电极组件的轴线方向整齐有序排列。
95.优选地，卷绕前对正极极耳2的两端进行端部切除时，沿正极极片的长度方向，每一端切除的尺寸不大于1000mm。
96.也即，本实施例中，在卷绕形成电极组件后，正极极耳2设于正极极片的一端，正极
极耳2的首端和尾端均设置有正极缺口部22。
97.也即，未卷绕前，正极极片设有正极极耳2的一侧的两端均设置有正极缺口部22。
98.沿正极极片的延伸方向，正极缺口部22的尺寸j不大于1000mm。可选地，正极缺口部22的尺寸j为500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或者1000mm。
99.具体地，正极单极耳21的形状为平行四边形，正极单极耳21的高度e为2mm-10mm，正极单极耳21的宽度d为2mm-40mm，正极单极耳21的一个内角为45
°‑
135
°
。由于正极单极耳21的形状为平行四边形，平行四边形具有四个内角，相对的两个内角的角度相同，四个内角的内角和为360
°
，因此限定一个内角的角度，即实现了对四个内角的角度限定。以图3为示意，根据几何关系，正极单极耳21的四个内角中的两个内角大小与α角的大小相同，也即α为45
°‑
135
°
。
100.具体地，本实施例中，正极单极耳21与电极组件主体1连接的侧边称为第一侧边，第一侧边的尺寸d为2mm-40mm，正极单极耳21与电极组件主体1呈夹角连接的侧边为第二侧边，第二侧边的尺寸e为2mm-10mm，正极单极耳21的第一侧边与第二侧边之间的夹角为45
°‑
135
°
。
101.也即，在正极极片未卷绕且正极极耳2未弯折前，正极单极耳21的高度为2mm-10mm，正极单极耳21的宽度为2mm-40mm，正极单极耳21的侧边相对正极极片本体12的延长线的倾斜角度为45
°‑
135
°
。参见图3，图3中，以d来表示正极单极耳21的宽度，d为2mm-40mm；以e来表示正极单极耳21的高度，e为2mm-10mm；α为正极单极耳21的侧边相对正极极片本体12的延长线的倾斜角度，α为45
°‑
135
°
。
102.示例性地，d为2mm、8mm、14mm、20mm、26mm、32mm、38mm或者40mm，根据需要选择即可。e为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm，根据需要选择即可。α为45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、105
°
或者135
°
，根据需要选择即可。
103.进一步地，本实施例中，正极极片本体12上涂覆有正极料区121，正极极耳2与正极料区121之间设置有第一过渡区122。具体地，第一过渡区122沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸为2.5mm-4mm。
104.具体地，图3中，以f来表示第一过渡区122沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸，f为2.5mm-4mm。例如，f为2.5mm、3mm、3.5mm或者4mm。
105.优选地，本实施例中，第一过渡区122沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸为3mm，也即，f等于3mm。
106.参见图4，本实施例中，电极组件主体1包括负极极片，负极极片包括负极极片本体13，负极极耳3设于负极极片本体13的一端。
107.具体地，卷绕前在正极极片上进行激光切模，形成包括多个负极单极耳31的负极极耳3，负极极片上未进行激光切模的部分即为负极极片本体13。具体地，负极单极耳31与负极极片本体13的一端为负极单极耳31的根部，另一端为负极单极耳31的自由端。
108.优选地，参见图4，本实施例中，每一负极单极耳31的形状均相同且均为平行四边形。
109.具体地，在进行激光切模时，对负极极耳3的两端进行端部切除，从而在负极极耳3的两个端部分别形成两个负极缺口部32，然后对剩下的中间部分继续进行切割，从而形成多个形状均为平行四边形的负极单极耳31，相邻的两个负极单极耳31之间存在狭缝，如此
设置，当对负极单极耳31进行压平处理后，相邻的两个负极单极耳31之间互不干涉，每一负极单极耳31均朝向电极组件的轴线方向整齐有序排列。
110.优选地，卷绕前对负极极耳3的两端进行端部切除时，沿负极极片的长度方向，每一端切除的尺寸不大于1000mm。例如，切除的尺寸可以为500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或者1000mm。
111.也即，本实施例中，在卷绕形成电极组件后，负极极耳3设于负极极片的一端，负极极耳3的首端和尾端均设置有负极缺口部32。
112.也即，本实施例中，负极极片设有负极极耳3的一侧的两端均设置有负极缺口部32。
113.沿负极极片的延伸方向，负极缺口部32的尺寸k不大于1000mm。可选地，负极缺口部32的尺寸k为500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或者1000mm。
114.具体地，负极单极耳31的形状为平行四边形，负极单极耳31的高度g为2mm-10mm，负极单极耳31的宽度h为2mm-40mm，负极单极耳31的一个内角为45
°‑
135
°
。由于负极单极耳31的形状为平行四边形，平行四边形具有四个内角，相对的两个内角的角度相同，四个内角的内角和为360
°
，因此限定一个内角的角度，即实现了对四个内角的角度限定。以图4为示意，根据几何关系，负极单极耳31的四个内角中的两个内角大小与β角的大小相同，也即β为45
°‑
135
°
。
115.具体地，本实施例中，负极单极耳31与电极组件主体1连接的侧边称为第三侧边，第三侧边的尺寸h为2mm-40mm，负极单极耳31与电极组件主体1连接的呈夹角连接的侧边称为第四侧边，第四侧边的尺寸g为2mm-10mm，负极单极耳31的第三侧边与第四侧边之间的夹角为45
°‑
135
°
。
116.示例性地，h为2mm、8mm、14mm、20mm、26mm、32mm、38mm或者40mm，根据需要选择即可。g为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm，根据需要选择即可。β为45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、105
°
或者135
°
，根据需要选择即可。
117.也即，在负极极片未卷绕且负极极耳3未弯折前，负极单极耳31的高度为2mm-10mm，负极单极耳31的宽度为2mm-40mm，负极单极耳31的侧边相对负极极片本体13的延长线的倾斜角度为45
°‑
135
°
。参见图4，图4中，以h来表示负极单极耳31的宽度，h为2mm-40mm；以g来表示负极单极耳31的高度，g为2mm-10mm；β为负极单极耳31的侧边的倾斜角度，β为45
°‑
135
°
。
118.进一步地，负极极片本体13上涂覆有负极料区131，负极极耳3与负极料区131之间设置有第二过渡区132。进一步地，第二过渡区132沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸为1.5mm-3mm。
119.具体地，图4中，以i来表示第二过渡区132沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸，i为1.5mm-3mm。例如，i为1.5mm、2mm、2.5mm或者3mm。
120.优选地，本实施例中，第二过渡区132沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸为2mm，也即，i等于2mm。
121.具体地，需要保证第二过渡区132沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸小于第一过渡区122沿电极组件主体1的轴线方向的尺寸。
122.进一步地，本实施例中，电极组件主体1内设置有中空圆柱腔11，中空圆柱腔11的
直径b为4mm-8mm。例如，b为4mm、5mm、6mm、7mm或者8mm。
123.具体地，中空圆柱腔11为插卷针的部分，极片绕卷针进行卷绕，最终卷绕形成电极组件；撤去卷针后，电极组件内即形成中空圆柱腔11，中空圆柱腔11的直径与所用卷针的直径一致或者微大于所用卷针的直径。
124.具体地，本实施例中，正极极耳2和负极极耳3均采用集流体箔材制作而成。电极组件由正极极片、负极极片和隔膜按照一定的方式卷绕一定圈数，从而形成电极组件。
125.优选地，本实施例中，卷绕完成后，采用压平的方式使得正极单极耳21与电极组件主体1的轴线垂直设置，使得负极单极耳31与电极组件主体1的轴线垂直设置。采用压平的方式，箔材外露能够做到1mm以下，有利于电池容量和overhang的提高，进而有利于电芯能量密度的提升。压平后，极耳的可焊接厚度一致性良好，避免后期与汇流盘焊接时发生焊穿现象。正极极耳2包括多个正极单极耳21，负极极耳3包括多个负极单极耳31，压平后极耳不会在电极组件的中心孔堆积堵塞，从而不会影响后续工序。
126.本实施例中，正极极片经过激光切模形成多极耳正极极片，负极极片经过激光切模后形成多极耳负极极片。
127.优选地，在卷绕前，对正极单极耳21和负极单极耳31进行预弯折处理；具体地，卷绕入片前在过辊上对正极单极耳21进行预弯折，预弯折角度大于0
°
且不超过90
°
；在卷绕入片前在过辊上对负极单极耳31进行预弯折，预弯折角度大于0
°
且不超过90
°
。随后进行卷绕操作，初步形成卷芯。接着，使用压平设备对正极单极耳21和负极单极耳31进行压平，压平后的卷芯的每个极耳朝向中空圆柱腔11的轴线方向弯折并整齐有序排列。优选地，压平后的卷芯的每个极耳朝向中空圆柱腔11的轴线方向的弯折角度为60
°‑
90
°
。压平结束后形成电极组件。
128.当然，在其它的实施例中，也可以先进行卷绕操作，接着进行预弯折操作，最后进行压平操作。只要预弯折操作先于压平操作即可。
129.采用压平的方式对正极单极耳21和负极单极耳31进行压平，过程中极单极耳21和负极单极耳31无旋转，也不会产生金属屑，不会影响电池的安全性能；预弯折后再进行压平，能够保证压平后极耳厚度的一致性，从而减少箔材外露量，在电极组件总高度不变的前提下，增加正负极料区的宽度，从而提高容量和overhang。
130.实施例二
131.参见图7-图10，本实施例提供一种电极组件。
132.具体地，本实施例中，电极组件包括电极组件主体1和集流体。
133.其中，电极组件主体1呈卷绕状。
134.集流体设于电极组件主体1的一端，包括多个朝向电极组件主体1的轴线方向弯折的单集流体，单集流体与电极组件主体1的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
，例如0
°
、15
°
、30
°
、45
°
、60
°
、75
°
或者90
°
。
135.具体地，本实施例中，单集流体与电极组件主体1的轴线之间的夹角即为实施例一中的夹角γ。
136.本实施例提供的电极组件，其集流体包括多个单集流体，对多个单集流体进行压平处理，使得单集流体与电极组件主体1的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
，避免单集流体相对电极组件外翻，控制集流体相对电极组件的外露量，增加料区相对电极组件的轴向尺寸占比，
有利于电池容量和overhang的提高，从而有利于电芯能量密度的提升。
137.多个单集流体朝向电极组件的中心有序排列，有利于提高单集流体后续与汇流盘的焊接稳定。多个单集流体朝向电极组件的中心有序排列，集流体无旋转也不存在摩擦，在加工过程中不会产生金属屑，不会影响电极组件的安全性能，进而保证储能装置的安全性能。
138.具体地，本实施例中，集流体呈卷绕状，自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体包括依次设置的集流体前段23、集流体中间段24和集流体后段25。
139.具体地，本实施例中，单集流体的结构与实施例一中单集流体的结构相同。具体地，单集流体的结构参见实施例一的附图3或者附图4。
140.具体地，与实施例一相同，本实施例中，单集流体的形状为平行四边形，单集流体的高度e为2mm-10mm，单集流体的宽度d为2mm-40mm，单集流体的一个内角为45
°‑
135
°
。由于单集流体的形状为平行四边形，平行四边形具有四个内角，相对的两个内角的角度相同，四个内角的内角和为360
°
，因此限定一个内角的角度，即实现了对四个内角的角度限定。
141.也即，单集流体未弯折前，单集流体的高度e为2mm-10mm，单集流体的宽度d为2mm-40mm，单集流体的一个内角为45
°‑
135
°
。
142.示例性地，d为2mm、8mm、14mm、20mm、26mm、32mm、38mm或者40mm，根据需要选择即可。e为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm，根据需要选择即可。α为45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、105
°
或者135
°
，根据需要选择即可。
143.进一步地，相邻的两个单集流体之间存在狭缝，以使得相邻的两个单集流体在进行压平处理时互不干涉，每一单集流体均朝向电极组件的轴线方向整齐有序排列。
144.优选地，狭缝的间距为0mm-200mm。示例性地，狭缝的间距可以为40mm、80mm、120mm、160mm或者200mm。
145.参见图7，也即，在极片未卷绕前，沿极片的长度方向，将极片的一端进行切割，使得该端形成集流体前段23、集流体中间段24和集流体后段25。
146.具体地，本实施例中，自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体前段23的尺寸为l，集流体中间段24的尺寸为m，集流体后段25的尺寸为n。
147.优选地，本实施例中，自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体前段23的尺寸为0mm-1000mm；和/或
148.集流体中间段24的尺寸为1000mm-8000mm。
149.进一步可选地，自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体后段25的尺寸为0mm-1000mm。
150.具体地，本实施例中，集流体前段23的尺寸l为0mm-1000mm，集流体中间段24的尺寸m为1000mm-8000mm，集流体后段25的尺寸n为0mm-1000mm。
151.示例性地，集流体前段23的尺寸l为100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或者1000mm；流体中间段24的尺寸m为1000mm、2000mm、3000mm、4000mm、5000mm、6000mm、7000mm或者8000mm；集流体后段25的尺寸n为100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或者1000mm。
152.可选地，本实施例中，集流体前段23的尺寸l和集流体后段25的尺寸n也可以均为0mm。
153.进一步地，自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体前段23与集流体后段25的尺寸差的绝对值为0mm-1000mm。也即，本实施例中，l与n的差值的绝对值为0mm-1000mm。示例性地，本实施例中，l与n的差值的绝对值为100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或者1000mm。
154.具体地，本实施例中，自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体前段23与集流体中间段24的尺寸差的绝对值为0mm-8000mm。示例性地，本实施例中，集流体前段23与集流体中间段24的尺寸差的绝对值为1000mm、2000mm、3000mm、4000mm、5000mm、6000mm、7000mm或者8000mm。
155.自电极组件的中心位置沿集流体的卷绕路径，集流体后段25与集流体中间段24的尺寸差的绝对值为0mm-8000m。示例性地，集流体后段25与集流体中间段24的尺寸差的绝对值为1000mm、2000mm、3000mm、4000mm、5000mm、6000mm、7000mm或者8000mm。
156.参见图8，可选地，本实施例中，集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o为1mm-100mm；和/或
157.集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p为1mm-100mm。
158.进一步可选地，集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q为1mm-100mm。
159.具体地，本实施例中，集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o为1mm-100mm，集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p为1mm-100mm，集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q为1mm-100mm。
160.示例性地，本实施例中，集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或者100mm。集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或者100mm。集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或者100mm。
161.可以理解的是，集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q大于集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p。集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p大于集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o。
162.需要说明的是，为了示意清楚，图8中仅示出了集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外轮廓，示出了集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的内轮廓，示出了集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外轮廓，示出了集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外轮廓，集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外轮廓也即为电极组件的外轮廓。集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外轮廓和集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的内轮廓之间具有至少一圈单集流体；集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外轮廓和集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外轮廓之间具有至少一圈单集流体；集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外轮廓与集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外轮廓之间具有至少一圈单集流体。
163.具体地，本实施例中，流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q即为电极组件主体1的外径u。优选地，本实施例中，电极组件主体1的外径u为15mm-100mm。
164.进一步地，本实施例中，电极组件主体1内设置有中空圆柱腔11。具体地，电极组件卷绕成型后其中心存在该中空圆柱腔11。
165.可选地，中空圆柱腔11的直径b为1mm-10mm。
166.可选地，本实施例中，集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o与中空圆柱腔11的直径b的差值为0mm-100mm；和/或
167.集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p与集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o的差值为0mm-100mm。
168.进一步可选地，集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q与集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p的差值为0mm-100mm。
169.具体地，本实施例中，集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o与中空圆柱腔11的直径b的差值为0mm-100mm，集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p与集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o的差值为0mm-100mm，集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q与集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p的差值为0mm-100mm。
170.示例性地，本实施例中，集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o与中空圆柱腔11的直径b的差值为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或者100mm。集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p与集流体前段23卷绕后形成的卷绕体的外径o的差值为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或者100mm。集流体后段25卷绕后形成的卷绕体的外径q与集流体中间段24卷绕后形成的卷绕体的外径p的差值为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或者100mm。
171.可选地，本实施例中，集流体前段23呈整体片状或者包括多个单集流体；和/或
172.集流体中间段24呈整体片状或者包括多个单集流体。
173.进一步地可选地，集流体后段25呈整体片状或者包括多个单集流体。
174.具体地，本实施例中，集流体前段23包括多个单集流体，集流体中间段24包括多个单集流体，集流体后段25包括多个单集流体。
175.参见图9，在电极组件初步卷绕完成后，需要对集流体进行整平。优选地，在对集流体进行整平前，电极组件的轴向尺寸t为30mm-300mm。电极组件主体1的外径u为15mm-100mm。
176.示例性地，电极组件的轴向尺寸t为100mm、200mm或者300mm。
177.示例性地，电极组件主体1的外径u为20mm、40mm、60mm、80mm或者100mm。
178.进一步地，参见图10，本实施例中，电极组件主体1的外侧面卷绕有隔膜，沿电极组件的轴线方向，隔膜的尺寸r为20mm-300mm。
179.示例性地，隔膜的尺寸r为100mm、200mm或者300mm。
180.优选地，本实施例中，沿电极组件的轴线方向，集流体相对隔膜外露的尺寸s为0mm-10mm。
181.示例性地，集流体相对隔膜外露的尺寸s为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm。
182.具体地，本实施例中，隔膜的上下两端均外露有集流体。具体地，隔膜上端的外露尺寸为s1，s1为0mm-10mm。隔膜下端的外露尺寸为s2，s2为0mm-10mm。示例性地，s1为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm；s2为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm。
183.具体地，本实施例中，集流体呈卷绕状，所有的单集流体卷绕排布形成多圈集流体圈，每一圈集流体圈包括依次设置的若干个单集流体。
184.现有技术中，电极组件的单集流体在与汇流盘焊接完成后，焊接面的平整度的精度只能做到不超过0.3mm，焊接良率为98.5％。
185.优选地，相邻的两圈集流体圈中，距离电极组件主体1的轴线较远的一个为外圈集流体圈，另一个为内圈集流体圈；沿电极组件主体1的径向方向，外圈集流体圈的单集流体能够部分覆盖内圈集流体圈的单集流体。如此设置，保证电极组件的单集流体在与汇流盘焊接完成后，焊接面的平整度不大于0.1mm，焊接良率提高至100％。
186.实施例三
187.本实施例提供一种储能装置，其包括壳体，还包括实施例一或者实施例二中的电极组件，电极组件设于壳体内。
188.具体地，该储能装置为电池。在电极组件制作完成后，将电极组件与汇流盘焊接后入壳，完成电池的组装。
189.相比于传统的单集流体储能装置，本实施例提供的储能装置的集流体内阻均有1/1000。
190.以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种电极组件，其特征在于，包括：电极组件主体(1)，呈卷绕状；集流体，设于所述电极组件主体(1)的一端，包括多个朝向所述电极组件主体(1)的轴线方向弯折的单集流体，所述单集流体与所述电极组件主体(1)的轴线之间的夹角为0
°‑
90
°
。2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述集流体呈卷绕状，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体包括依次设置的集流体前段(23)、集流体中间段(24)和集流体后段(25)。3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体前段(23)与所述集流体后段(25)的尺寸差的绝对值为0mm-1000mm。4.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体前段(23)与所述集流体中间段(24)的尺寸差的绝对值为0mm-8000mm。5.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体后段(25)与所述集流体中间段(24)的尺寸差的绝对值为0mm-8000m。6.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体前段(23)的尺寸l为0mm-1000mm；和/或所述集流体中间段(24)的尺寸m为1000mm-8000mm。7.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，自所述电极组件的中心位置沿所述集流体的卷绕路径，所述集流体后段(25)的尺寸n为0mm-1000mm。8.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述集流体前段(23)卷绕后形成的卷绕体的外径o为1mm-100mm；和/或所述集流体中间段(24)卷绕后形成的卷绕体的外径p为1mm-100mm。9.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述集流体后段(25)卷绕后形成的卷绕体的外径q为1mm-100mm。10.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件主体(1)内设置有中空圆柱腔(11)，所述中空圆柱腔(11)的直径b为1mm-10mm。11.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件主体(1)内设置有中空圆柱腔(11)，所述集流体前段(23)卷绕后形成的卷绕体的外径o与所述中空圆柱腔(11)的直径b的差值为0mm-100mm；和/或所述集流体中间段(24)卷绕后形成的卷绕体的外径p与所述集流体前段(23)卷绕后形成的卷绕体的外径o的差值为0mm-100mm。12.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述集流体后段(25)卷绕后形成的卷绕体的外径q与所述集流体中间段(24)卷绕后形成的卷绕体的外径p的差值为0mm-100mm。13.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述集流体前段(23)呈整体片状或者包括多个所述单集流体；和/或
所述集流体中间段(24)呈整体片状或者包括多个所述单集流体。14.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述集流体后段(25)呈整体片状或者包括多个所述单集流体。15.根据权利要求2-14任一项所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件主体(1)的外侧面卷绕有隔膜，沿所述电极组件的轴线方向，所述隔膜的尺寸r为20mm-300mm。16.根据权利要求15所述的电极组件，其特征在于，沿所述电极组件的轴线方向，所述集流体相对所述隔膜外露的尺寸s为0mm-10mm。17.根据权利要求1-14任一项所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件的轴向尺寸t为30mm-300mm。18.根据权利要求1-14任一项所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件主体(1)的外径u为15mm-100mm。19.根据权利要求1-14任一项所述的电极组件，其特征在于，所述单集流体的形状为平行四边形，所述单集流体的高度e为2mm-10mm，所述单集流体的宽度d为2mm-40mm，所述单集流体的一个内角为45
°‑
135
°
。20.根据权利要求1-14任一项所述的电极组件，其特征在于，相邻的两个所述单集流体之间存在狭缝，所述狭缝的间距为0mm-200mm。21.根据权利要求1-12任一项所述的电极组件，其特征在于，所述集流体呈卷绕状，所有的所述单集流体卷绕排布形成多圈集流体圈，每一圈所述集流体圈包括依次设置的若干个所述单集流体。22.根据权利要求21所述的电极组件，其特征在于，相邻的两圈所述集流体圈中，距离所述电极组件主体(1)的轴线较远的一个为外圈集流体圈，另一个为内圈集流体圈；沿所述电极组件主体(1)的径向方向，所述外圈集流体圈的所述单集流体能够部分覆盖所述内圈集流体圈的所述单集流体。23.一种储能装置，其特征在于，包括：壳体；如权利要求1-22任一项所述的电极组件，所述电极组件设于所述壳体内。

技术总结

本实用新型公开了一种电极组件及储能装置，其属于电池技术领域，电极组件包括电极组件主体和集流体。电极组件主体呈卷绕状；集流体设于所述电极组件主体的一端，包括多个朝向所述电极组件主体的轴线方向弯折的单集流体，所述单集流体与所述电极组件主体的轴线之间的夹角为0

技术研发人员：

丁大培 陈强 燕波 刘静 徐悦斌 何巍

受保护的技术使用者：

湖北亿纬动力有限公司

技术研发日：

2022.08.18

技术公布日：

2023/2/6