电极极片及锂离子电池的制作方法

本实用新型涉电池技术领域，特别是涉及一种电极极片及锂离子电池。

背景技术：

锂离子电池作为一种二次电池具有能量密度高、循环寿命长等优点。目前锂离子电池的应用已从移动电话、笔记本电脑、数码产品等消费类电子产品扩展到了电动汽车，储能电站等动力电池领域。

锂离子电池的电性能是消费者非常关注的性能之一。目前采用的提高锂离子电池安全性的一个重要方案是在基材上涂上底涂材料，这些底涂材料具有较好的粘结效果，可以牢牢的粘在基材上，保护住基材，提高锂离子电池的安全性能。然而这些底涂材料具有较大的阻抗，当涂在基材与活性材料之间时会大幅度增加整个电池的阻抗，恶化锂离子电池的电性能。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种电极极片及锂离子电池，能够改善锂离子电池安全性的同时减小锂离子电池内阻的增加。

本实用新型实施方式一方面提供一种电极极片包括：集流体，该集流体包括相对的第一表面和第二表面；底涂层，设置于集流体的第一表面上，该底涂层包括在第一方向上交替分布的第一区域和第二区域，第一区域上涂覆有底涂材料，第二区域暴露集流体的第一表面；活性材料层，设置于底涂层上，并覆盖第一区域及第二区域。

本实用新型实施方式提供的电极极片集流体上在形成活性材料层之前形成底涂层，并且该底涂层的结构为：在第一方向上交替分布的第一区域和第二区域，第一区域上涂覆有底涂材料，第二区域暴露集流体的结构。采用具有上述结构的底涂层可以减少集流体上底涂层的覆盖面积，从而降低电芯内阻，提高电芯的克能量密度，同时避免电芯的正负极集流体之间的直接地、大面积地接触，提高电芯安全性能。另外，底涂层中暴露集流体的第二区域，故未涂覆底涂材料的空白区域向活性材料层提供了膨胀应力释放空间。

根据本实用新型实施方式的一个方面，电极极片具有预定的长度和宽度，第一方向为电极极片的宽度方向，第一区域呈条形、多边形、圆形、近圆形。

根据本实用新型实施方式的一个方面，第一区域呈条形并沿电极极片的长度方向延伸，在第一方向上底涂层中间位置为第二区域，该第二区域的两侧均分布有第一区域。

根据本实用新型实施方式的一个方面，第一区域呈条形并沿电极极片的长度方向延伸，在第一方向上底涂层包括三个第二区域和两个第一区域相互交替分布。

根据本实用新型实施方式的一个方面，第一方向上，底涂层中第二区域的宽度之和为第一区域的宽度之和的78％～300％。

根据本实用新型实施方式的一个方面，第一方向上，底涂层中第二区域的宽度之和为第一区域的宽度之和的100％～150％。

根据本实用新型实施方式的一个方面，底涂层中第二区域的厚度为3μm～12μm。

根据本实用新型实施方式的一个方面，活性材料层的远离底涂层的表面为平面。

根据本实用新型实施方式的一个方面，活性材料层与第一区域对应的部分与集流体接触设置。

本实用新型实施方式另一方面提供一种锂离子电池，包括负极极片、负极极片、隔离膜及电解液。负极极片和/或正极极片包括：集流体，包括相对的第一表面和第二表面；底涂层，设置于集流体的第一表面上，该底涂层包括在第一方向上交替分布的第一区域和第二区域，第一区域上涂覆有底涂材料，第二区域暴露集流体的第一表面；活性材料层，设置于底涂层上，并覆盖第一区域及第二区域。

本实用新型实施方式提供锂离子电池的结构可以广泛的应用于消费电子类电池和动力电池，对提高上述电池的安全性能具有重要作用，且不会增大电芯的内阻。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施实施方式的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施方式提供的一种电极极片的结构示意图。

图2是本实用新型实施方式提供的另一种电极极片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的实用新型目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例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，并非为了限定本实用新型，实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。

为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。

在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或者一个以上；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“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文的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的上述实用新型内容并不意欲描述本实用新型中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。

电极极片

请一并参阅图1和图2根据本实用新型实施方式的第一方面，提供了一种电极极片，包括：集流体11、21，包括相对的第一表面111、211和第二表面112、212；底涂层12、22，设置于集流体11、21的第一表面111、211上，该底涂层12、22包括在第一方向X上交替分布的第一区域122、222和第二区域121、221，第二区域121、221上涂覆有底涂材料，第一区域122、222暴露出集流体11、21的第一表面111、211；活性材料层13、23，设置于底涂层12、22上，并覆盖第一区域122、222及第二区域121、221。

具体的，作为一种例子，如图1所示，电极极片包括集流体11、底涂层12、活性材料层13，底涂层12位于集流体11之上，活性材料层13位于底涂层12之上，底涂层12包括一个第二区域121及两个第一区域122，涂覆有底涂材料的第二区域121分布在集流体11第一方向X上的中心位置，在第一方向X上、两个第一区域122分布于第二区域121两侧。

上述一个第二区域121的宽度H1为两个第一区域122的宽度之和(D1+D2)的78％～300％，优选的为100％～150％。底涂层12中第二区域121的厚度为3μm～12μm，第一区域122的厚度为0μm，换句话说该第一区域122未涂覆有底涂材料，通过该第一区域122暴露出集流体11的第一表面111。底涂材料含有胶和导电剂，可以很牢固的粘结在集流体11上。

可以理解的是，活性材料层13形成于底涂层12第二区域121表面以及通过第一区域122暴露出的集流体11第一表面111上，故活性材料层13与第一区域122对应的部分与集流体11第一表面111接触设置，且活性材料层13的远离底涂层12的表面为平面。换句话说，活性材料层13面向底涂层12的表面为具有凹凸结构的图案化表面，背离底涂层12的表面为平整的平面。

可以理解的是，电极极片具有预定的长度和宽度，第一方向X为电极极片的宽度方向。电极极片的长度方向为将电极极片卷曲形成电芯的方向。

集流体11为铝箔。

作为另一种例子，如图2所示，电极极片包括集流体21、底涂层22、活性材料层23，底涂层22位于集流体21之上，活性材料层23位于底涂层22之上，底涂层22包括三个第二区域221及两个第一区域222，在第一方向X上，三个第二区域221和两个第一区域222相互交替分布。可以理解的是，电极极片具有预定的长度和宽度，第一方向X为电极极片的宽度方向。电极极片的长度方向为将电极极片卷曲形成电芯的方向。

上述三个第二区域221的宽度之和(h1+h2+h3)为两个第一区域222的宽度之和(d1+d2)的78％～300％，优选的为100％～150％。底涂层22中第二区域221的厚度为3μm～12μm，第一区域222的厚度为0μm，换句话说该第一区域222未涂覆有底涂材料，通过该第一区域222暴露出集流体21的第一表面211。

可以理解的是，底涂层22的厚度越薄，电极极片的阻抗越小且在电芯循环过程中电芯直流阻抗(Direct-Current Resistance,DCR)增加越少，从而电芯的循环稳定性更好，同时由于底涂层22为非电化学活性物质，其含量越少，电芯的能量密度越高。但是底涂层22厚度不能太小，否则无法起到对集流体的保护作用，无法起到安全保护作用。

集流体11为铝箔。

可以理解的是，活性材料层23形成于底涂层22第二区域221表面以及通过第一区域222暴露出的集流体21第一表面211上，故活性材料层23与第一区域222对应的部分与集流体21第一表面211接触设置，且活性材料层23的远离底涂层22的表面为平面。换句话说，活性材料层23面向底涂层22的表面为具有凹凸结构的图案化表面，背离底涂层22的表面为平整的平面。

锂离子电池

根据本实用新型实施方式的第二方面，提供了一种锂离子电池，包括：负极极片、正极极片、隔离膜及电解液。正极极片和/或负极极片为上述实施方式第一方面提供的电极极片。

隔离膜选自具有电化学稳定性和化学稳定性的包括聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚纤维材质中一种或多种材质的薄膜。

实施例

下述实施例更具体地描述了本实用新型公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本实用新型公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购并且可直接使用而无需进一步处理。

正极极片

正极极片采用如图1所述的电极极片。

负极极片

将负极活性材料、导电剂、粘结剂按照一定的质量百分比，在去离子水中搅拌均匀，在铜箔表面进行双面涂覆(铜箔厚度为10μm)，经过干燥、辊压、分切、极耳焊接等工序制备得到负极极片。

电解液及隔离膜组成

电解液包括有机溶剂和锂盐，有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯的混合物，三种有机溶剂的体积比为1:1:1，锂盐为LiPF₆，浓度为1mol/L。以PE/PP/PE三层多孔聚合薄膜作为隔离膜。

锂离子电池的制备

将正极极片、负极极片，PP隔离膜卷绕成电芯，用铝塑膜封装好。经过真空烘烤、注液、化成老化等工序制成的锂离子电池。

实施例1

正极极片宽度为80mm，厚度为60um

正极极片采用图1所示的电极极片，其中，底涂层的厚度为6um，底涂层第二区域的宽度H1为40mm。

实施例2

正极极片宽度为80mm，厚度为60um

本实施例的正极极片与实施例1的正极极片基本相同不同之处在于：底涂层第二区域的宽度H1为60mm。

实施例3

正极极片宽度为80mm，厚度为60um

该实施例的正极极片与实施例1的正极极片基本相同不同之处在于：底涂层第二区域的宽度H1为35mm。

实施例4

正极极片宽度为80mm，厚度为60um

本实施例的正极极片与实施例1的正极极片基本相同不同之处在于：底涂层的厚度为12um。

实施例5

正极极片宽度为80mm，厚度为60um

该实施例的正极极片与实施例1的正极极片基本相同不同之处在于：底涂层的厚度为3um。

对比例1

正极极片宽度为80mm，厚度为60um

本实施例的正极极片与实施例1的正极极片基本相同不同之处在于：在铝箔整个表面上形成底涂层。

测试部分

将正极极片、隔离膜、负极极片按先后顺序进行卷绕得到裸电芯。将合格裸电芯通过极耳焊接在顶盖上，完成入壳，烘烤。再经过注液、封装等工序后得到158Ah锂离子电池。锂离子电池的性能测试：

在45℃下，(1)将锂离子电池静置10min；(2)再以75A电流恒流充电到4.3V，4.3V恒压充电至0.05C截止；(3)静置10min；(4)以150A电流恒流放电至3.0V截止；(5)静置10min。

重复循环上述(2)至(5)的测试步骤直到放电容量衰减至80％。测试结果见表1。

表1，电池循环性能数据

如表1所示，从实施例1至5与对比例1的结果可以看出，电芯采用集流体上设置图案化的底涂层的方案相对于电芯采用集流体整个表面设置底涂层的方案，电芯的循环数均有提高，并且电芯的初始直流阻抗也有降低，循环放电容量衰减至80％后直流阻抗增加也是出现了降低的现象。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。