一种锂离子电池极片及锂离子电池的制作方法

1.本发明涉及锂离子电池极片领域，特别是一种锂离子电池极片及锂离子电池。


背景技术：

2.对于卷绕型的锂离子电池，目前正负极片的厚度基本上是均一化设计，在进行大倍率1c/1c循环过程中，表现为极芯中部析锂相对比较严重，高面密度表现尤为显著；主要问题在于大倍率循环的过程中，极芯中部的电解液和电解液产生的气体由于材料本身的膨胀而排挤出来，导致局部极化较大而形成析锂以及产生形变。


技术实现要素：

3.本发明旨在改善电池性能，防止大倍率充电过程中锂离子电池极芯的内部正负极材料之间的电解液被排挤出，并且将电解液产生出的气体及时排到极片外部。
4.为达到上述目的，本发明提供一种锂离子电池极片，主要解决极芯内产生的气体能及时排出的问题，包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，其特征在于，所述涂层上设有凹槽，所述凹槽沿所述极片长度方向设置，所述涂层上还设有与所述凹槽成预定夹角的排气槽，所述排气槽用于将所述凹槽与所述极片的外部连通。
5.优选地，所述排气槽包括第一排气槽和第二排气槽，所述第一排气槽的进气口连接所述极片的一侧，所述第一排气槽的出气口连接所述凹槽的一侧，所述凹槽的另一侧连接第二排气槽的进气口，所述第二排气槽的出气口连接所述极片的另一侧。
6.优选地，所述排气槽包括第一排气槽、第二排气槽和第三排气槽，所述第一排气槽的进气口连接所述极片的一侧，所述第一排气槽的出气口连接第一凹槽的一侧，所述第一凹槽的另一侧连接所述第二排气槽的进气口，所述第二排气槽的出气口连接第二凹槽的一侧，所述第二凹槽的另一侧连接第三排气槽的进气口，所述第三排气槽的出气口连接所述极片的另一侧优选地，所述凹槽可为多个，多个所述凹槽为至少一个。
7.优选地，预设所述锂离子电池极片厚度为l1，所述凹槽的深度为l2，l2 的取值范围为：1/100l1＜l2＜1/10l1。
8.优选地，所述凹槽的宽度为l3，l3的取值范围为：涂层宽度
×
1/10＜l3＜涂层宽度
×
1/3。
9.优选地，所述排气槽个数为多个，多个所述排气槽错位设置。
10.优选地，所述排气槽与所述凹槽所成夹角为0
°
到180
°
中的任一角度。
11.优选地，所述排气通道的深度为l8，l8 的取值范围为：1/10l2＜l8＜1/2l2。
12.优选地，所述排气通道的宽度为l9，l9 的取值范围为：5mm＜l9＜200mm。
13.本技术还提供一种锂离子电池，包括前述任一种锂离子电池极片。
14.极片是由集流体和涂覆在集流体上的涂层构成的，增加的凹槽设计的目的是在于保证其在大倍率循环过程中能达到局部储液的功能，不至于电解液排挤到极芯以外，保证
循环过程正负极片空隙中能充分的补充电解液，凹槽间增加设计有排气槽，可以确保极芯内产生的气体能及时排出，一方面不会由于气体在内部存积带来界面的差异，另一方面可以确保储存在凹槽内的电解液不通过排气槽游离至极芯外部，至少两个排气槽连接极片的两侧和凹槽的两侧，以便于产生的气体可以从连接极片两侧的两的排气槽排出去，形成一个排气通道。
附图说明
15.图1是锂离子电池极片在一实施例中的俯视结构示意图;图2是锂离子电池极片在另一实施例中的俯视结构示意图;图3是图1所示的锂离子电池极片的侧视图；图4是本发明一种锂离子电池极片实施例的凹槽角度图；图5是本发明一种锂离子电池极片实施例的排气槽的深度图；图6是本发明一种锂离子电池极片实施例的排气槽的角度图。
具体实施方式
16.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
17.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.参图1至图3所示，本发明提供一种锂离子电池极片，主要解决极芯内产生的气体能及时排出的问题，极芯包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，所述涂层上设有凹槽，所述凹槽沿所述极片长度方向设置，沿所述极片宽度方向设置有排气槽，所述涂层上还设有与所述凹槽成预定夹角的排气槽，所述排气槽用于将所述凹槽与所述极片的外部连通。
19.在具体实施中，所述涂层上可根据需要设置一个凹槽，也可根据需要设置多个凹槽。对应的，所述涂层上排气槽的数量和位置也可根据需要做适应性调整。
20.例如，如图1所示，在一实施方式中，所述涂层上设有一个凹槽。对应的，所述排气槽2包括第一排气槽5和第二排气槽6，所述第一排气槽5的进气口连接所述极片的一侧，所述第一排气槽5的出气口连接所述凹槽3的一侧，所述凹槽3的另一侧连接第二排气槽6的进气口，所述第二排气槽6的出气口连接所述极片的另一侧；气体从所述第一排气槽5的进气口和所述第二排气槽6的出气口排出。
21.极片是由集流体和涂覆在集流体上的涂层构成的，涂层可通过滚轮滚压的形式附着在集流体表面。在滚轮将涂层压实的过程中，设置滚轮上有凸起，凸起的厚度不超过涂层厚度，在滚压的过程中就会有一些涂层被滚压的深一些，形成我们这里所说的凹槽3，而增加的凹槽设计的目的是在于保证其在大倍率循环过程中能达到局部储液的功能，不至于电解液排挤到极芯以外，保证循环过程正负极片空隙中能充分的补充电解液，而凹槽3的设计方向是沿极片长度方向设置，在极片宽度方向设置有排气槽，凹槽3间增加排气槽2，通过排气槽2的设计，可以确保极芯内产生的气体能及时排出，一方面不会由于气体在内部存积带
来界面的差异，另一方面可以确保储存在凹槽3内的电解液不通过排气槽2游离至极芯外部，排气槽2的方向与极片的方向是不可以平行设置的，目的是将凹槽3中的电解液产生的气体排到极片的外部，所以设置在不同的方向，至少两个排气槽2连接极片的两侧和凹槽3的两侧，以便于产生的气体可以从连接极片两侧的两的排气槽2排出去，形成一个排气通道。
22.参图2所示，在另一实施方式中，所述涂层上设有多个凹槽3。对应的，所述排气槽2包括第一排气槽5、第二排气槽6和第三排气槽7，所述第一排气槽的5进气口连接所述极片的一侧，所述第一排气槽5的出气口连接第一凹槽3的一侧，所述第一凹槽3的另一侧连接所述第三排气槽7的进气口，所述第三排气槽7的出气口连接第二凹槽3的一侧，所述第二凹槽3的另一侧连接第二排气槽6的进气口，所述第二排气槽6的出气口连接所述极片的另一侧。
23.在该实施例中，有多个凹槽3的情况下，每个凹槽3之间以及极片1两端均设置有排气槽2，以便于形成一个排气通道，能将处于最中心的凹槽内存在的气体排出，而多个排气槽2的设置可以在一条直线上也可以不在，在一条直线上的多个排气槽2会导致排气的同时，也会排出一定量的电解液，不利于凹槽存储电解液，更优的实施例为，不设置在一条直线上，排出气体所需要的压强要小于排出液体所需要的压强，所以在一定的压力下，气体会比液体更容易被排出，同样的，交错设置的排气槽2也避免了如直线设置的排气槽2会排出电解液的量。
24.在一实施例中，所述凹槽3可为至少一个。
25.如图3所示，具体的，所述凹槽3为一个或多个，所述凹槽3的设置可以为以集流体为轴对称设置，也可以为不对称的交错设置设置，只需要在滚压涂层的过程中将凹槽3的位置设置好即可，同时由于凹槽3的位置设置的不同，凹槽3之间形成的间距也会不一样，通过给极片增加凹槽设计，可以缓解在大倍率循环过程中，电解液随着循环次数的增加不停的排挤出极芯内部，而导致材料处于缺液状态引起局部极化太大，形成析锂的现象。
26.在一实施例中，所述凹槽3为四边形，沿所述凹槽3凹陷方向延伸，所述凹槽3侧边与所述凹槽3底边形成的夹角为内角，所述凹槽3侧边与所述涂层形成的夹角为外角，所述内角与所述外角为内错角。
27.如图4所示，具体的，所述凹槽3为四边形，比如正方形凹槽、长方向凹槽、梯形凹槽等，所述内角与所述外角互为内错角，r1，r2，r3，r4取值为，r1=r2=r3=r4或r1=r2≠r3=r4。
28.所述被滚压的凹槽3的形状也可以是不限定的，可以为直角凹槽也可以为半圆形凹槽或者三角形凹槽3等。
29.在一实施例中，所述预设所述锂离子电池极片厚度为l1，所述凹槽3的深度为l2，l2 的取值范围为：1/100l1＜l2＜1/10l1，所述凹槽的宽度为l3，l3的取值范围为：涂层宽度
×
1/10＜l3＜涂层宽度
×
1/3。
30.如图3所示，具体的，假设凹槽尺寸的取值：l4，l5，l6，l7取值与涂料宽度有关，根据凹槽3设置的位置间隔设置，其中l4=l5=l6=l7或l4≠l5≠l6≠l7，预设所述极片涂料的厚度为l1，而l1取值：根据极片具体的涂料量及体密度设计情况计算获得，所述凹槽的深度为l2，l
2 的取值范围为：1/100l1＜l2＜1/10l1，也就是说凹槽3的深度不可以超过极片涂料的厚度。
31.在一实施例中，所述排气槽2与所述凹槽3所成夹角为预设角度，所述排气通道的深度为l8，l
8 的取值范围为：1/10l2＜l8＜1/2l2，所述排气通道的宽度为l9，l
9 的取值范围
为：5mm＜l9＜200mm。
32.如图5所示，具体的，所述排气槽2与所述凹槽3所成夹角为0
°
到180
°
中的任一角度，不包含0
°
和180
°
，排气通道的位置，不做特殊的要求，对于卷绕的电池每半圈需要至少一组排气通道能连通最中间凹槽与极芯外部即可，排气通道的深度为l8，l8 的取值范围为：1/10l2＜l8＜1/2l2，所述排气通道的宽度为l9，l9 的取值范围为：5mm＜l9＜200mm。
33.在一实施例中：验证型号：c15-270ah电芯，敷料宽度：正极：330.0mm，负极：338.0mm，l1：142um；凹槽尺寸设计：l2=8um，l4=l5=80mm，l3=20um，r1=r2=r3=r4=105
°
；排气通道设计：l8=2um，l9=50mm，r5=60
°
，r6=r7=r8=r9=105
°
，卷绕每半圈有设计2组排气通道；对比例：仅设计凹槽3，凹槽3尺寸设计：l2=8um，l4=l5=80mm，l3=20um，r1=r2=r3=r4=105
°
；验证效果，两种设计方案的电池，分别进行过充安全测试（测试前拘紧），验证其电芯内部排气效果，从测试结果看，凹槽加排气通道设计的电芯，较对比例防爆阀开启时间要提前2mim，提前释压，降低安全风险。由此可见增加排气通道，可以将气体更加通畅的从极芯内部释放出以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。