3D箔材及包含有该3D箔材的异形薄片锂离子电池的制作方法

本实用新型属于锂离子电池制备领域，尤其是涉及一种3D箔材及包含有该3D箔材的异形薄片锂离子电池。

背景技术：

随着锂电池技术的不断发展和客户对锂电池的要求不断提高，锂离子电池正在向着更轻、更薄、更高容量的方向发展。自从18650出现之后在锂离子电池领域已经达到了一个巅峰。为了适应生产力的发展，实现在锂离子电池各个领域的充分利用，该领域的研究者们希望从各个方面打破原有的桎梏，于是就有了薄片电池，大功率电池，异型电池等。

异形电池可以做成各种规则和不规则的形状，厚度大于0.5mm，可以满足客户不同的使用要求，例如蓝牙耳机、移动电话、笔记本电脑、数码相机、小型摄像机、电动玩具、电动按摩器、电动车等便携式用电设备。传统异形电池的厚度最薄只能做到0.5mm，限制了使用的范围，且电池容量较低。

异形电池最基本的要求就是形状可定制，厚度可定制，因此厚度也是影响异形锂电池发展的重要因素。

锂离子电池的是通过锂离子在相对的正负两极来回移动来完成电池的充电和放电，对于薄片异形电池来说，仅仅需要一层相对的正负两极，其集流体的一侧有正负极浆料即可完成所需，而另一侧的浆料则不能发挥作用，可以去除，避免资源的极大浪费，减小电池的厚度和质量，但是如果异型电池使用传统的基材，单侧涂料将无法制作电池，只能双侧均涂料，这样就造成了浪费，且限制了电池的厚度。如果没有反面涂料，在碾压过程中会因表面张力的不均产生卷边现象，这样的极片无法使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种3D箔材，以以克服现有技术缺陷，使箔材具有通孔且兼具三维立体结构，浆料可以渗入箔材孔道内部同时不会大量覆盖箔材的另一面，可改善改善箔材两侧表面张力，在碾压极片时可以防止卷边现象的发生。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种3D箔材，包括基材，所述基材中间设有若干第一通孔，所述基材上第一通孔四周设有凸起，所述凸起与基材一体成型；所述凸起内设有第二通孔；所述第二通孔侧壁平行于凸起的侧壁，所述第二通孔与第一通孔连通；所述第一通孔远离第二通孔端的孔径大于等于第一通孔与第二通孔连接处的孔径，所述第一通孔与第二通孔连接处的孔径大于所述第二通孔远离第一通孔端的孔径。

进一步的，所述基材底部第一通孔四周设有凸起。

进一步的，所述基材底部和顶部第一通孔四周上下间隔设有凸起。

进一步的，所述第一通孔的孔径为10μm～200μm，相邻两个第一通孔之间的间隙为5μm～450μm；所述基材上分布有若干第一通孔区域的宽度为基材宽度的5％～95％。

进一步的，所述基材为金属箔材；所述第一通孔、第二通孔和凸起通过机械冲压一体成型。第一通孔、第二通孔和凸起的可以是单面打孔(从一面打孔)形成，也可以是双面打孔(一排打正面，第二排打反面，依次交替进行)形成。

进一步的，所述基材为铝箔、铜箔、镍箔、铁箔、锡箔中的一种；所述第一通孔的形状为圆形、矩形、正方形、三角形、梯形、菱形、平行四边形、 椭圆形中的一种或两种以上；所述凸起形状为圆柱、长方体、正方体、棱锥、棱台、圆锥体、棱柱、半球体、平行四边形、椭圆形中的一种或两种以上的组合图形；所述凸起侧壁与基材的夹角为5°～90°。所述第一通孔的形状包括但不限于上述形状，只要是规则图形都可以；所述凸起形状包括但不限于上述形状，只要能保证凸起侧边为直线或弧线的任何图形都可以。

进一步的，所述凸起的高度为3μm～100μm；所述第二通孔侧壁到凸起外壁的距离为5μm～100μm。

本发明的另一个目的在于提出一种包含有如上所述的3D箔材的异形薄片锂离子电池，以应用上述3D箔材。

一种包含有如上所述的3D箔材的异形薄片锂离子电池，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的形状均为弧形、梯形、环形、半环形、矩形与梯形组合图形中的一种。

进一步的，所述弧形包括两条正对的长度相等且相互平行的线段和夹在两条线段中的至少一条弧线。

进一步的，所述电池总厚度为0.29mm～0.5mm。

相对于现有技术，本发明所述的一种3D箔材具有以下优势：

本实用新型所述的一种3D箔材，采用机械冲压打孔的方式，使箔材具有第一通孔、第二通孔和凸起的三维立体结构，孔径约为10～200um，在该孔径范围内浆料可以渗入箔材孔道内部同时保证浆料不会大量通过孔道覆盖于箔材另一面,可改善改善箔材两侧表面张力，在碾压极片时可以防止卷边现象的发生。同时，该箔材的3D结构可以大大增加箔材与浆料之间的附着力，进而可以降低浆料中胶和添加剂的用量；此外，将其用于正极片和负极片的制备，进而制备锂离子电池，可以适量增加浆料涂覆的厚度，进而使 得电池的容量增加约10％～50％，同时提高电池的循环性能，且由于三维结构小孔的存在使得浆料到集流体的电子传输距离缩短，增加了其导电性能，进而提高了其充放电倍率。

本实用新型所述包含有如上所述的3D箔材的异形薄片锂离子电池，采用上述3D箔材，在传统基材上通过机械冲压方法，在基材上形成具有一定间距的三维立体的孔，该孔的间距可以是5-450um，孔径可以是10-200um。使用时，采用在该3D箔材涂覆的方法制作各种形状的异型电池(也包括常规形状的电池)。制作的异型电池最薄可以做到0.3mm，但是容量可达到传统电池0.5mm厚度电池的容量，不仅降低了电池的厚度，同时也提高了电池的比能量和倍率性能。此外，可制作各种形状的超薄异型电池，扩大异型电池的使用范围。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1所述的3D箔材的俯视图；

图2为本发明实施例1所述的3D箔材的纵向剖视图。

图3为本发明实施例1所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图4为本发明实施例2所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图5为本发明实施例3所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图6为本发明实施例4所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图7为本发明实施例5所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图8为本发明实施例6所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图9为本发明实施例7所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图10为本发明实施例8所述的包含有上述3D箔材的异形薄片离子电池的正极片、负极片和隔膜的形状示意图；

图11为本发明实施例8所述的3D箔材的纵向剖视图。

附图标记说明：

1-基材；2-第一通孔；3-凸起；4-第二通孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指 示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，或一体地连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1和图2所示，一种3D箔材，包括基材1，所述基材1中间设有若干第一通孔2，所述基材1上第一通孔2四周设有凸起3，所述凸起3与基材1一体成型；所述凸起3内设有第二通孔4；所述第二通孔4侧壁平行于凸起3的侧壁，所述第二通孔4与第一通孔2连通；所述第一通孔2远离第二通孔4端的孔径大于等于第一通孔2与第二通孔4连接处的孔径，所述第一通孔2与第二通孔4连接处的孔径大于所述第二通孔4远离第一通孔2端的孔径。

所述基材1底部第一通孔2四周设有凸起3。

所述第一通孔2的孔径为100μm，相邻两个第一通孔2之间的间隙为300μm。

所述分布有若干第一通孔2区域的宽度为基材宽度的90％。

所述第一通孔2、第二通孔4和凸起3通过机械冲压一体成型。

所述基材1为铝箔,基材的长度为800mm，宽度为245mm。

所述第一通孔2的形状为正方形；所述凸起3的形状为圆台；所述凸起3侧壁顶部的夹角为60°。

所述凸起3的高度为20μm；所述第二通孔4侧壁到凸起3外壁的距离为60μm。

如图3所示，一种包含有如上所述的3D箔材的异形薄片锂离子电池，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的形状均为弧形。

所述弧形包括两条正对的长度相等且相互平行的线段和夹在两条线段中的相互平行的向右侧凸的弧线。

所述电池总厚度为0.3mm。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述弧形由两条正对的长度相等且相互平行的线段、夹在两条线段中间左侧向右凸的弧线和夹在两条线段中间右侧的竖线组成。

实施例3

如图5所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的形状均为矩形和梯形的组合图形，其中矩形在上，梯形在下；所述梯形上底长度等于矩形的长度。

实施例4

如图6所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述弧形由两条正对的长度相等且相互平行的线段、夹在两条线段中间左侧向右凸的弧线和夹在两条线段中间右侧的向左凸的弧线组成；所述两条弧之之间最短的 距离为线段长度的4/5；所述电池总厚度为0.35mm。

实施例5

如图7所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的形状均为等腰梯形；所述电池总厚度为0.35mm。

实施例6

如图8所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的形状均为环形；所述电池总厚度为0.38mm。

实施例7

如图9所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片和隔膜的形状均为半环形；所述电池总厚度为0.38mm。

实施例8

如图10所示，一种3D箔材，包括基材1，所述基材1中间设有若干第一通孔2，所述基材1上第一通孔2四周设有凸起3，所述凸起3与基材1一体成型；所述凸起3内设有第二通孔4；所述第二通孔4侧壁平行于凸起3的侧壁，所述第二通孔4与第一通孔2连通；所述第一通孔2远离第二通孔4端的孔径大于等于第一通孔2与第二通孔4连接处的孔径，所述第一通孔2与第二通孔4连接处的孔径大于所述第二通孔4远离第一通孔2端的孔径。

所述基材1底部和顶部第一通孔2四周上下间隔设有凸起3。

所述第一通孔2的孔径为100μm，相邻两个第一通孔2之间的间隙为 300μm。

所述分布有若干第一通孔2区域的宽度为基材宽度的90％。

所述第一通孔2、第二通孔4和凸起3通过机械冲压一体成型。

所述基材1为铝箔,基材的长度为800mm，宽度为245mm。

如图11所示，所述第一通孔2的形状为矩形；所述凸起3的形状为半球体；所述凸起侧壁顶部的夹角为60°。

所述凸起3的高度为18μm；所述第二通孔4侧壁到凸起3外壁的距离为35μm。

所述弧形由两条正对的长度相等且相互平行的线段、夹在两条线段中间左侧向右凸的弧线和夹在两条线段中间右侧的向左凸的弧线组成；所述两条弧之之间最短的距离为线段长度的1/2；所述电池总厚度为0.3mm。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。