锂电池负极片及叠片式电芯的制作方法

本实用新型属于锂电池技术领域，更具体地说，涉及一种锂电池负极片及叠片式电芯。

背景技术：

由于具有轻质、高比容量、低电位等属性，金属锂已逐渐成为电化学电池的一种重要的负极材料，广泛用于不同类型的一次电池和二次电池中。但将锂片作为电池的负极应用仍存在以下几方面的问题：

1、锂片作为负极用于锂电池中时，可能会存在局部锂消耗完而导致电池性能变差的问题，严重时甚至可能引发安全风险。

2、当将金属锂应用于二次电池时，锂带的厚度较薄以及锂带的软质属性会增加电芯组装的难度。

3、单纯的锂带无法实现与极耳的稳定连接，可能会导致电池失效。

为了克服将锂应用于电池中存在的问题，人们提出了各种解决办法，如公开号为CN106784600A的中国发明专利申请公开的一种含锂负极片，将含锂的金属带和金属箔压合在一起。专利号为201720963027.X的中国实用新型专利公开的二次电池负极，在集流体的单面或双面设置锂膜或锂复合材料膜。但以上负极片采用将锂带附在金属带上形成复合结构，极大增加了负极中非活性物质的比重，降低电池整体的比能量。因此，如何构建锂负极结构，使锂负极能够保持与极耳的稳固连接，又能尽量少增加负极的非活性物质的占比，并给锂金属提供很好的电子导通作用以及减少锂的柔软特性对极片强度带来的不利影响，从而保证电池性能，是锂电池研发和生产的关键问题，仍需进一步的研究和探索。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种既能保持极耳连接强度及稳固度，又有利于提高电池能量密度的锂电池负极片。

本实用新型的另一目的是提供一种可以提高电池能量密度的叠片式电芯。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

锂电池负极片，包括集流体本体，和覆盖于所述集流体本体的单侧表面或双侧表面上的锂片，所述集流体本体为口字形的金属片，所述集流体本体上具有与其连为一体的凸耳部，凸耳部上焊接极耳。

更具体的，所述集流体本体为铜片或镍片或铜镍复合物片体或银片或含银复合物片体。

更具体的，所述集流体本体的厚度为3μm～20μm。

更具体的，所述集流体本体的实体部分的面积占集流体本体总面积的1～59％。

更具体的，所述锂片为纯金属锂箔或由锂复合材料制成的箔材。

优选的，所述集流体本体的空心区域内设置有导电材料膜，所述导电材料膜的密度小于所述集流体本体的密度。

更具体的，所述导电材料膜的厚度与所述集流体本体的厚度相同。

优选的，所述集流体本体的空心区域内设置有连接部，所述连接部的两端分别与所述集流体本体的两个边相连。

更具体的，所述连接部包括沿横向延伸的第一连接部和/或沿纵向延伸的第二连接部，所述第一连接部的两端分别与所述集流体本体的两侧边相连，所述第二连接部的两端分别与所述集流体本体的顶边和底边相连。

叠片式电芯，包括正极片、隔膜和负极片，所述负极片为前述锂电池负极片。

由以上技术方案可知，本实用新型采用口字形结构的金属片材作为集流体本体，将锂片覆盖于集流体本体上，不仅可以增加锂片的强度，实现与极耳的稳固连接，同时集流体本体中间为空心区域，不会大幅增加负极片的质量，有利于提高电池的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，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为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的分解结构示意图；

图3为沿图1中A线的剖视图；

图4为沿图1中B线的剖视图；

图5为本实用新型实施例2的结构示意图；

图6为本实用新型实施例3的结构示意图；

图7为在实施例3的集流体本体内设置导电材料膜的示意图；

图8为本实用新型实施例4的结构示意图；

图9为在实施例4的集流体本体内设置导电材料膜的示意图；

图10为本实用新型实施例5的结构示意图；

图11为在实施例5的集流体本体内设置导电材料膜的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

实施例1

参照图1、图2、图3及图4，本实施例的锂电池负极片包括集流体本体1和锂片3，锂片3覆盖于集流体本体1的单侧表面或双侧表面上，锂片3的大小和集流体本体1的大小相适应。本实施例在集流体本体1的两侧表面上均设置有锂片3，锂片3和集流体本体1压合在一起，形成负极片。集流体本体1为口字形的金属片材，集流体本体1可采用铜或镍或铜镍复合物或银或含银复合物制成，优选采用铜制成，集流体本体1的表面可以是光滑的，或是具有粗糙结构的表面。在集流体本体1上具有与其连为一体的凸耳部2，凸耳部2在后续的电芯组装过程中用于焊接极耳。为了满足焊接极耳的需要，凸耳部2的宽度可为2mm～200mm，凸耳部2的长度大于10mm，优选为15mm～50mm。

集流体本体1的厚度可为3μm～20μm，采用口字形结构的集流体本体，由于集流体本体中间形成镂空的空心区域，相对于完整的片状集流体来说，可以大为减轻集流体本体的质量，从而提高锂电池的比能量，而且与锂片3压合在一起的金属片材还可以提供良好的电子导通作用。集流体本体1的实体部分的面积占集流体本体总面积的1～59％，即集流体本体1的空心区域的面积占集流体本体总面积的41～99％。

本实用新型的锂片3可以是纯金属锂箔，也可以是锂复合材料制成的箔材，锂复合材料可以是金属锂与铝、镁、硼、硅、铟、锌、银、钙、锰等元素中的一种或多种形成的二元合金或多元合金，锂复合材料中其他元素质量百分比含量可为0.1％～40％。锂片3的厚度可为10μm至1000μm。制备本实施例的锂电池负极时，可以先将一片锂片3与集流体本体1轧制在一起后，再轧制另一片锂片3；或者先将一片锂片3与集流体本体1轧制在一起后，再通过真空镀膜的方式镀上另一片锂片3。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1不同的地方在于：在集流体本体1的空心区域设置有导电材料膜4，导电材料膜4的厚度与集流体本体1的厚度相同。导电材料膜4的密度小于集流体本体1的密度，即导电材料膜较集流体本体更为轻质。导电材料膜4可采用碳材料或导电聚合物或如锂，钠，钾，镁，钙，铝等金属材料制成。通过填充导电材料膜4，可以保持极片表面的平整度，另一方面，导电材料膜4还可以在不大幅增加极片重量的情况下，提高电子导通性。

实施例3

如图6所示，本实施例与实施例1不同的地方在于：在集流体本体1的空心区域内具有一横向(水平)延伸的连接部1a，连接部1a的两端分别与集流体本体1的两侧边相连。通过设置连接部1a可以增加集流体本体1的强度。此外，也可以在本实施例的集流体本体1的空心区域设置导电材料膜4(图7)。

实施例4

如图8所示，本实施例与实施例3不同地方在于：连接部1a沿纵向(竖直)延伸，两端分别与集流体本体1的顶边和底边相连。如图9所示，在集流体本体1的空心区域也可以设置导电材料膜4。

实施例5

如图10所示，本实施例与实施例1不同的地方在于：在集流体本体1中间的空心区域具有一横向延伸的第一连接部1a和一纵向延伸的第二连接部1b，第一连接部1a的两端分别与集流体本体1的两侧边相连，第二连接部1b的两端分别与集流体本体1的顶边和底边相连。如图11所示，在集流体本体的空心区域内也可以设置导电材料膜4。

将本实用新型的负极片，采用叠片方式和正极片、隔膜叠置在一起制成电芯，将制得的电芯装入电池外壳(铝塑膜外壳或金属壳)中，与电解质一起组装成电池，电池的正极极片为常规的正极极片，包括正极集流体(铝箔或涂碳铝箔)和涂布在集流体表面的正极材料涂膏。正极材料涂膏包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，正极活性物质可以是钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材料、五氧化二钒、单质硫或空气等；导电剂可以是石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、导电碳黑(Super P)、乙炔黑、科琴黑等；粘结剂可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)，CMC/SBR等；电解质可以是酯类电解液，醚类电解液，离子液体等电解液或凝胶电解质、固态电解质。

当然，本实用新型的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，例如，前述实施例中，锂片为单层结构，但锂片也可以是多层结构，例如锂片由锂层和锂复合材料层叠加而成，或者由多重锂层和锂复合材料层交替叠加而成，或者由不同组分的锂复合材料层叠加而成；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本实用新型所述的范围之内。