一种锂离子电池极片的制作方法

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池极片。

背景技术：

随着世界各国对节能、环保的要求不断提高，新能源汽车必将逐渐替代传统燃油汽车，成为汽车行业的主角，而汽车动力电池将是新能源汽车发展的关键。为了满足低内阻的要求，多数厂家采用叠片工艺。由于单面极片在冷压后会释放应力，造成极片打卷，严重影响叠片生产，因此在实际生产过程中，最外两层一般采用双面极片，即最外两层活性物质涂层不被利用。此种做法不仅浪费活性物质、占用电池厚度，同时也会吸收电解液，但吸收的电解液对电池循环性能并没有改善作用。

专利CN 105810884A公开了一种极片的压制方法，即将第一次冷压后的极片进行溶剂蒸汽浸润，干燥后再进行第二次冷压。此方法可在一定程度上减小冷压后极片中的应力，但是采用的溶剂蒸汽多为易燃、有毒气体，不利于环保，且安全隐患较大，不利于大规模生产。

鉴于此，有必要针对现有单面极片冷压后应力释放，而造成极片打卷无法进行叠片的问题，研制一种能阻止打卷的极片。

技术实现要素：

针对现有单面极片冷压后应力释放造成极片打卷无法进行叠片的问题，本实用新型提供一种能阻止打卷的锂离子电池极片。

一种锂离子电池极片，包括基材、活性物质涂层和设置在极片上的极耳，所述活性物质涂层涂覆于所述基材的其中一面上，所述基材的另一面设置有缓冲层。

进一步地，所述缓冲层包括多个弹簧结构，所述弹簧结构一端固定在所述基材上，一端为自由端。

进一步地，所述弹簧结构的弹性变形方向垂直于所述基材。

进一步地，两个相邻的所述弹簧结构之间的间隙为0.01～0.1μm。

进一步地，所述弹簧结构为圆柱形、圆锥形或中凹形弹簧。

进一步地，所述弹簧结构在自由状态下的高度为5～60μm，直径为1～15μm。

进一步地，所述多个弹簧结构呈平行排列。

进一步地，所述弹簧结构为橡胶或碳纳米材料。

进一步地，所述缓冲层的宽度、长度与极片另一面的活性物质涂层的宽度、长度一致。

进一步地，所述极片用于正极极片或负极极片。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在单面涂覆活性物质涂层的极片另一面设置有缓冲层，缓冲层能有效释放冷压后产生的应力，有利于抑制极片打卷。

本实用新型的缓冲层由众多垂直于基材的弹簧结构组成，弹簧结构之间的位阻效应可以有效阻止极片打卷。

本实用新型的弹簧结构在自由状态下的高度和直径设置能充分释放应力，避免极片打卷，且具有安全变形高度。

本实用新型的弹簧结构受压时可压缩，压力释放后可恢复原状，形成的孔隙率高，可储存电解液，在循环过程中受到挤压可以缓慢释放电解液，补充循环过程中电解液的消耗，从而可以延长电芯的循环寿命。

本实用新型的弹簧结构有助于冷压时在极片上形成压痕，这些压痕可以增加极片表面的粗糙度，有利于提高极片的吸液能力。

本实用新型的弹簧结构采用橡胶或碳纳米材料，有利于采用物理或化学方法稳定制备在基材上，具有良好的释放应力能力。

本实用新型的锂离子电池极片结构简单，可批量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型采用圆柱形弹簧结构的极片结构的剖面图；

图2为本实用新型采用圆锥形弹簧结构的极片结构的剖面图；

图3为本实用新型采用中凹形弹簧结构的极片结构的剖面图；

图4为本实用新型极片结构的俯视图；

图5为本实用新型极片堆叠后的剖面图；

图6为采用本实用新型极片和未采用本实用新型极片的电芯高温循环性能对比图。

上述图中的附图标记：

1、缓冲层，2、基材，3、活性物质涂层，4、极耳，5、弹簧结构，6、新型负极极片，7、常规正极极片，8、常规负极极片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合附图和实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限制本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型的锂离子电池极片，包括基材2、活性物质涂层3和设置在极片上的极耳4，活性物质涂层3涂覆于基材2的其中一面上，基材2的另一面设置有缓冲层1，缓冲层1能有效释放冷压后产生的应力，有利于抑制极片打卷。

缓冲层1包括多个弹簧结构5，弹簧结构5一端固定在基材2上，一端为自由端，弹簧结构5的弹性变形方向垂直于基材2，两个相邻的弹簧结构5之间的间隙为0.05μm，所述弹簧结构5在自由状态下的高度为40μm，直径为6μm，弹簧结构5间的位阻效应可有效阻止极片打卷，且具有安全变形高度。弹簧结构5受压时可压缩，压力释放后可恢复原状，形成的孔隙率高，可储存电解液，在循环过程中受到挤压可以缓慢释放电解液，补充循环过程中电解液的消耗，从而可以延长电芯的循环寿命。

多个弹簧结构5平行排列，为圆柱形弹簧，所述弹簧结构5为橡胶或碳纳米材料，所述缓冲层1的宽度、长度与极片另一面的活性物质涂层3的宽度、长度一致，所述极片可用于正极极片或负极极片。弹簧结构5有助于冷压时在极片上形成压痕，这些压痕可以增加极片表面的粗糙度，有利于提高极片的吸液能力。弹簧结构5采用橡胶或碳纳米材料，有利于采用物理或化学方法稳定制备在基材2上，具有良好的释放应力能力。

本实用新型的锂离子电池极片结构简单，可批量生产。

如图5所示，将本实用新型的新型负极极片6和按常规方法涂布的常规正极极片7、常规负极极片8以及隔膜按照堆叠的方法制成叠芯(图5中隔膜未标示出)，按照正常工艺制成成品电芯。由于缓冲层1中弹簧结构5受压后可收缩，且弹簧结构5以及相邻弹簧结构之间的间隙存在众多孔隙，可以储存电解液，电芯在循环受压后可释放电解液，改善电芯循环性能。此外，由于弹簧结构5受压后具有一定的高度，冷压时可在极片上形成压痕，这些压痕可以增加极片表面的粗糙度，有利于提高极片的吸液能力。

性能测试

将本实用新型中制备的新型电芯和未设置缓冲层的现有电芯在45±3℃条件下进行1C/1C循环测试，记录电芯的容量保持率，测试结果如图6所示。从图6的对比结果中可以看出，相对于未设置缓冲层的现有电芯，本实用新型中制备的新型电芯具有更好的循环寿命，在循环700次以后，容量保持率仍然可以达到92.1％，而未设置缓冲层的现有电芯容量保持率只有86.7％。

结合以上对本实用新型中制备的新型电芯的实施方式和对比测试可以看出，相比于现有技术，本实用新型的锂离子电池极片具有如下优点：缓冲层中弹簧结构之间的位阻效应可以有效阻止极片冷压后应力释放引起的极片打卷，并且缓冲层中弹簧结构受压后可收缩，且弹簧结构以及相邻弹簧结构之间的间隙存在众多孔隙，可以储存电解液，电芯在循环受压后可释放电解液，改善电芯循环性能。此外，由于弹簧结构受压后具有一定的高度，冷压时可在极片上形成压痕，这些压痕可以增加极片表面的粗糙度，有利于提高极片的吸液能力。

以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进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同物界定。