极片组件、电芯及电池的制作方法

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种极片组件、电芯及电池。

背景技术：

锂离子电池已广泛应用于电动工具、电动汽车、电网储能等各种领域，市场对电池的快速充电及大倍率放电要求越来越高。电池充放电过程中会产生大量的热，如无法及时散热会影响到电池的整体性能、寿命及安全问题，电池的热稳定性，成为影响电池性能的主要因素。

目前锂离子电池制作过程中，极耳与极片之间以焊点或成条焊印连接，两者之间连接不牢靠，容易断开，影响电芯的导电性能，不利于电池倍率性能的提高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种降低内阻、提升电池倍率性能的极片组件、使用该极片组件的电芯及电池。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种极片组件，包括极片以及极耳；所述极耳包括第一极耳以及第二极耳；所述极片上设有间隔的第一空箔区域和第二空箔区域，所述第一极耳连接在所述第一空箔区域上，所述第二极耳连接在所述第二空箔区域上，并且所述第二空箔区域位于所述极片的一端部。

优选地，所述极片上还设有第三空箔区域，所述第三空箔区域位于所述极片的另一端；

所述第一空箔区域位于所述第二空箔区域和第三空箔区域之间。

优选地，所述极片包括箔材、涂覆在所述箔材相对两侧上的浆料涂层；所述极片上设有间隔的裸露出所述箔材的第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽，所述第一定位槽位于所述第二定位槽和第三定位槽之间；

所述第一定位槽形成所述第一空箔区域，所述第二定位槽形成所述第二空箔区域，所述第三定位槽裸露出的所述箔材端部形成空箔极耳。

优选地，所述极片组件还包括贴覆在所述第一极耳和极片上的第一胶层，和/或贴覆在所述第二极耳和极片上的第二胶层。

优选地，所述第一胶层紧贴在所述第一极耳和箔材上并覆盖所述第一定位槽；所述第一胶层的边缘延伸至所述浆料涂层上；

所述第二胶层紧贴在所述第二极耳和箔材上并覆盖所述第二定位槽；所述第二胶层的边缘延伸至所述浆料涂层上。

优选地，所述第一胶层为导电胶，导电连接所述第一极耳和极片；所述第二胶层为导电胶，导电连接所述第二极耳和极片。

优选地，所述导电胶层的边缘延伸至所述浆料涂层上。

本发明还提供一种电芯，包括卷绕成柱状体的叠层结构；所述叠层结构包括正极片、负极片、叠置在所述正极片和负极片之间的隔膜；所述负极片为上述任一项所述的极片组件。

优选地，所述极片组件的第一极耳和第二极耳伸出所述电芯的一端，所述正极片的极耳伸出所述电芯的另一端。

优选地，所述极片组件的第三空箔区域位于所述电芯的最外圈；

所述电芯还包括包覆在其最外圈的所述第三空箔区域上的双面导电胶。

优选地，所述双面导电胶包括基材以及涂覆形成在基材相对两面上的压敏胶层；或者，所述双面导电胶由混合有导电粒子的丙烯酸胶制成。

本发明还提供一种电池，包括以上任一项所述的电芯、外壳；所述电芯设置在所述外壳内并与所述外壳导电连接。

本发明的有益效果：极片上采用多极耳的方式，降低内阻，提升电池倍率性能。另外，通过在极片端部设置空箔极耳，增加极耳数量，可通过包覆双面导电胶与电池的外壳直接接触，增加电芯导电性，可以进一步降低电芯内阻，加速电芯散热性能，从而提高倍率性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的极片组件的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明一实施例的电芯的结构示意图；

图4是本发明中极片组件制成的电芯与传统电芯测得的内阻比较图；

图5是本发明中极片组件制成的电芯与传统电芯在设定温度下大电流充电容量保持率比较图；

图6是本发明中极片组件制成的电芯与传统电芯在设定温度下大电流放电容量保持率比较图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的极片组件，用于电芯，其包括极片10以及连接在极片10上的极耳；极耳包括第一极耳20和第二极耳30。极片10上设有间隔的第一空箔区域101和第二空箔区域102，第一极耳20连接在第一空箔区域101上，第二极耳30连接在第二空箔区域102上，并且第二空箔区域102位于极片10的一端部。

其中，极片10包括箔材11、涂覆在箔材11相对两侧上的浆料涂层12。箔材11可选用铜箔。浆料涂层12可由正极浆料形成，从而极片10为正极片；或者，浆料涂层12由负极浆料形成，从而极片10为负极片。

极片10上设有间隔的裸露出箔材11的第一定位槽和第二定位槽；第一定位槽和第二定位槽分别从浆料涂层12上贯穿至箔材11上方。第一定位槽形成第一空箔区域101，第一极耳20通过镍带焊接在第一定位槽内裸露出的箔材部分上，第二定位槽形成第二空箔区域102，第二极耳30通过镍带焊接在第二定位槽内裸露出的箔材端部上。

具体地，第一定位槽从极片10两侧的浆料涂层12贯穿至箔材11上方，从而包括位于箔材11两侧的两个槽部，第一极耳20于箔材11一侧通过焊接固定在其中一个槽部内。同理，第二定位槽从极片10两侧的浆料涂层12贯穿至箔材11上方，从而包括位于箔材11两侧的两个槽部，第二极耳30于箔材11一侧通过焊接固定在其中一个槽部内。

优选地，第一空箔区域101位于极片10的中间段内，该中间段的长度为整个极片10长度的三分之一，第一空箔区域101通常为8-10mm，可在该中间段内的任何位置。

第一极耳20和第二极耳30的宽度为3-8mm。

进一步地，极片10上还设有第三空箔区域103，第三空箔区域103位于极片10的另一端，从而第一空箔区域101位于第二空箔区域102和第三空箔区域103之间。第三空箔区域103裸露出的箔材11可作为空箔极耳，在电池中可以与外壳接触电连接。

对应地，在极片10上设有裸露出箔材11的第三定位槽，该第三定位槽形成第三空箔区域103；第三定位槽内裸露出的箔材端部形成空箔极耳。

具体地，第三定位槽从极片10端部两侧的浆料涂层12贯穿至箔材11上方，从而包括位于箔材11端部两侧的两个槽部。

进一步地，本实施例中，极片组件还包括贴覆在第一极耳20和极片10上的第一胶层41以及贴覆在第二极耳30和极片10上的第二胶层42。在其他实施例中，第一胶层41和第二胶层42也可根据需要选择其一设置。

第一胶层41紧贴在第一极耳20和箔材11上并覆盖第一定位槽，加强第一极耳20在第一定位槽内的固定并将第一空箔区域101覆盖住。优选地，第一胶层41的边缘延伸至浆料涂层12上；为了不影响电芯的电容量，延伸在浆料涂层12上的第一胶层41边缘宽度≤2mm。

第二胶层42紧贴在第二极耳30和箔材11上并覆盖第二定位槽，加强第二极耳30在第二定位槽内的固定并将第二空箔区域102覆盖住。第二胶层42的边缘延伸至浆料涂层12上；为了不影响电芯的电容量，延伸在浆料涂层12上的第二胶层42边缘宽度≤2mm。

作为选择，第一胶层41可为导电胶，导电连接第一极耳20和极片10(箔材11)。第二胶层42为导电胶，导电连接第二极耳30和极片10。

进一步地，第一胶层41和第二胶层42可为结构型导电胶，是指本身具有导电性或经掺杂后具有导电性的导电聚合物制成；导电聚合物也称作本征型导电高分子材料，是由具有共轭∏键或部分共轭的高分子经化学或电化学“掺杂”，使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。作为选择，导电聚合物可为聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)或聚乙炔(PA)等。

第一胶层41和第二胶层42也可为填充型导电胶，由非导电的基体混合导电粒子或导电聚合物制成。非导电的基体主要有以下几类：环氧类，例如环氧树脂；硅酮或非导电聚合物。混合的导电粒子可以是Au、Ag、Cu、Al、Zn、Fe、Ni等金属粉末和石墨等中的一种或多种。

如图3所示，本发明一实施例的电芯，包括卷绕成柱状体40的叠层结构。叠层结构包括正极片、负极片、叠置在正极片和负极片之间的隔膜。正极片和负极片上的极耳分别伸出电芯的两个端部。

其中，负极片为上述的极片组件。极片组件的第一极耳20和第二极耳30伸出电芯的一端。第二极耳30位于电芯一端的中部；第一极耳20位于电芯一端的侧边部。

叠层结构通过卷绕成柱状体40的电芯，使得极片组件的第三空箔区域103位于电芯的最外圈，电芯以该第三空箔区域103收尾，可作为负极的另一个极耳与外壳连接。

进一步地，为提高负极片与电池外壳的电连接，电芯还包括包覆在其最外圈的第三空箔区域103上的双面导电胶50。双面导电胶50在电芯最外圈上将第三空箔区域103包覆，且将其边缘固定，起到固定、遮蔽、导热、导电等作用，保证电芯(卷芯)不松散。在第三空箔区域103未形成整个电芯最外圈的情况下，双面导电胶50可不限于包覆第三空箔区域103，可包覆整个电芯的最外圈。

双面导电胶50具有双面导电作用，一面与第三空箔区域103处的箔材11电连接，一面与电池外壳接触电连接。

作为选择，双面导电胶50可包括基材以及涂覆形成在基材相对两面上的压敏胶层。基材可为棉纸、PET、PVC膜、无纺布、泡棉、亚克力泡棉、薄膜等；压敏胶层可为弹性体型压敏胶或树脂型压敏胶、丙烯酸类压敏胶等。

双面导电胶50也可直接由丙烯酸胶涂布压制而成，整体可呈透明。其中混合的导电粒子可为碳黑、金属球、外镀金属的树脂球等。

另外，双面导电胶50还可吸附电解液，起到膨胀作用，解决了电芯在外壳内幌动问题，提升电芯与外壳的紧密结合，降低电池内部发热量及温度，保证电池在最佳的工作温度范围内，提高电池倍率性能。

本发明一实施例的电池，主要为锂离子电池，包括外壳以及上述的电芯；电芯设置在外壳内并与外壳导电连接。其中，参考图3，电芯外圈上通过双面导电胶50的设置，其在外壳内可与外壳壁面接触电连接，结合负极片上多极耳的设置，提高电芯的导电性，降低电芯内阻，提高电芯的倍率性能。电芯通过双面导电胶50，可与外壳紧密配合，避免出现电芯松动等问题。

将本发明的极片组件制成的电芯与传统单极耳的电芯测得的内阻、在设定温度下大电流充电容量保持率、在设定温度下大电流放电容量保持率进行比较，分别如图4-6所示。

图4中，上方的数据点为传统电芯的内阻数据，下方的数据点为本发明电芯的内阻数据。从图中可知，本发明电芯的内阻低于传统电芯的内阻，两者内阻差10mΩ-14mΩ。

图5中，每一组柱体中左边为传统电芯的充电容量保持率，右边为本发明电芯的充电容量保持率；上方的曲线为传统电芯的温度曲线，下方的曲线为本发明电芯的温度曲线。从图中可知，本发明电芯在设定温度下大电流充电容量保持率高于传统电芯的大电流充电容量保持率，大电流充电容量保持率相差35-40％；温度相差10℃。

图6中，每一组柱体中左边为传统电芯的放电容量保持率，右边为本发明电芯的放电容量保持率；上方的曲线为传统电芯的温度曲线，下方的曲线为本发明电芯的温度曲线。从图中可知，本发明电芯在设定温度下大电流放电容量保持率高于传统电芯的大电流放电容量保持率，大电流放电容量保持率相差35-40％；温度相差10-30℃。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。