锂离子电池电极极片、电芯及锂离子电池的制作方法

本实用新型属于动力电池领域，更具体地，涉及一种锂离子电池电极极片、电芯及锂离子电池。

背景技术：

目前，环境污染问题日益严重，能源短缺问题日益突出。锂离子电池作为一种绿色环保的储能装置，具有能量密度高、自放电小、循环寿命长等优点，在消费电子产品、电动自行车、新能源汽车、储能电站等领域得到广泛的应用。锂离子电池核心部件为电芯，电芯包括正负极片和隔膜，正负极片和隔膜的组合方式通常有卷绕和叠片两种方式，其中，卷绕方式因生产效率高、自动化程度高、技术成熟等优点成为大多数电池生产厂家的技术路线。

现有技术中，卷绕式电芯由于电极材料的特性，特别是层状结构的石墨材料，在嵌锂后会产生一定程度的体积膨胀，如果卷绕的正极极片和负极极片之间的间隙无法容纳电极材料的体积膨胀，会导致电芯在充电后产生变形问题，进而导致锂离子传输距离增大，电池性能恶化，增加锂离子电池产品风险。

因此，期待发明一种锂离子电池电极极片，能够有效解决由于卷绕的正极极片和负极极片之间的间隙无法容纳电极材料的体积膨胀而导致电芯在充电后产生变形的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供锂离子电池电极极片，以解决现有技术中由于卷绕的正极极片和负极极片之间的间隙无法容纳电极材料的体积膨胀而导致电芯在充电后产生变形的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种锂离子电池电极极片，包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层，所述集流体为片状，所述第一活性材料层设于所述集流体的第一表面上，所述第二活性材料层设于所述集流体的第二表面上；所述极片上设有多个凸包，沿所述极片的长度方向，相邻凸包的凸出方向相反。

可选地，所述凸包由所述第一活性材料层、所述集流体和所述第二活性材料层朝相同方向凸出而形成，所述凸包的内侧形成相应的凹陷。

可选地，所述凸包在所述集流体平面上的投影为圆形、椭圆形、三角形或多边形。

可选地，多个所述凸包以阵列形式排列。

可选地，所述凸包为条状，多个所述凸包沿所述极片的长度方向依次设置且相互平行。

可选地，所述集流体的材料为铝，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的材料为三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种；或者

所述集流体的材料为铜，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的材料为石墨或硅。

可选地，所述集流体还包括焊接部，所述焊接部设于所述集流体的边缘处，用于与极耳相焊接。

一种锂离子电池电芯，包括正极极片、隔膜和负极极片；

所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片依次层叠并沿所述极片的长度方向进行卷绕形成卷绕式结构，其中，所述正极极片和所述负极极片的至少之一为所述的锂离子电池电极极片。

可选地，位于所述锂离子电池电极极片的集流体同侧的相邻凸包之间形成电极材料膨胀容纳腔。

一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池电芯。

本实用新型的有益效果在于：

锂离子电池电极极片包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层，集流体为片状，第一活性材料层设于集流体的第一表面上，第二活性材料层设于集流体的第二表面上；极片上设有多个凸包，沿极片的长度方向，相邻凸包的凸出方向相反；极片的正反两面都设有凸包且相邻凸包的凸出方向相反，极片的正反两面的凸包可以增加卷绕的正极极片和负极极片之间的层间隙，当电极材料发生体积膨胀时，由于正极极片和负极极片之间具有层间隙，可以容纳电极材料的体积膨胀，电芯在充电后将不会产生变形问题，有效解决由于卷绕的正极极片和负极极片之间的间隙无法容纳电极材料的体积膨胀而导致电芯在充电后产生变形的问题。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电极极片的沿集流体长度方向的的线条图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电极极片的凸包的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电极极片的凸包以阵列形式排列在集流体平面上的投影图。

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电极极片的条状凸包平行排列在集流体平面上的投影图。

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电芯的正极极片和负极极片均设有凸包的结构示意图。

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电芯的正极极片设有凸包的结构示意图。

图7示出了根据本实用新型的一个实施例的锂离子电池电芯的负极极片设有凸包的结构示意图。

附图标记说明

1、极片；11、负极极片；12、正极极片；2、集流体；3、第一活性材料层；4、第二活性材料层；5、凸包；6、隔膜。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的一种锂离子电池电极极片，包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层，集流体为片状，第一活性材料层设于集流体的第一表面上，第二活性材料层设于集流体的第二表面上；极片上设有多个凸包，沿极片的长度方向，相邻凸包的凸出方向相反。

具体地，锂离子电池电极极片包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层，集流体为片状，第一活性材料层设于集流体的第一表面上，第二活性材料层设于集流体的第二表面上；极片上设有多个凸包，沿极片的长度方向，相邻凸包的凸出方向相反；极片的正反两面都设有凸包且相邻凸包的凸出方向相反，极片的正反两面的凸包可以增加卷绕的正极极片和负极极片之间的层间隙，当电极材料发生体积膨胀时，由于正极极片和负极极片之间具有层间隙，可以容纳电极材料的体积膨胀，电芯在充电后将不会产生变形问题，有效解决由于卷绕的正极极片和负极极片之间的间隙无法容纳电极材料的体积膨胀而导致电芯在充电后产生变形的问题。

进一步地，极片的正反两面的凸包还可以增加极片厚度的一致性，进而在正极极片和负极极片卷绕过程中提高卷绕式电芯的极耳对其度，进一步提高卷绕式电芯的可靠性。

在一个示例中，凸包由第一活性材料层、集流体和第二活性材料层朝相同方向凸出而形成，凸包的内侧形成相应的凹陷。

具体地，在实际工艺中，极片上的凸包由特制辊压制而成以使凸包的内侧形成相应的凹陷。

在一个示例中，凸包在集流体平面上的投影为圆形、椭圆形、三角形或多边形；

多个凸包以阵列形式排列。

具体地，多个凸包以阵列形式排列，并在集流体平面上的投影为圆形、椭圆形、三角形或多边形，多个凸包可以连续等间距分布于极片上或连续非等间距分布于极片上，多个凸包也可以间歇等间距分布于极片上或间歇非等间距分布于极片上，具体的分布情况可以根据实际情况灵活选择。

在一个示例中，凸包为条状，多个凸包沿极片的长度方向依次设置且相互平行。

具体地，凸包也可以为条状，其在集流体平面上的投影为多个相互平行的长方形。

在一个示例中，集流体的材料为铝，第一活性材料层和第二活性材料层的材料为三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种；或者

集流体的材料为铜，第一活性材料层和第二活性材料层的材料为石墨或硅。

具体地，正极极片中集流体为铝箔，第一活性材料层和第二活性材料层的材料为三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种并均匀涂覆在集流体的正反两面；负极极片中集流体为铝箔，第一活性材料层和第二活性材料层的材料为石墨或硅且均匀涂覆在集流体的正反两面。

在一个示例中，集流体还包括焊接部，焊接部设于集流体的边缘处，用于与极耳相焊接。

根据本实用新型的一种锂离子电池电芯，包括正极极片、隔膜和负极极片；

正极极片、隔膜和负极极片依次层叠并沿极片的长度方向进行卷绕形成卷绕式结构，其中，正极极片和负极极片的至少之一为所述的锂离子电池电极极片。

具体地，选择正极极片还是负极极片为本实用新型的锂离子电池电极极片，或者正极极片和负极极片均为本实用新型的锂离子电池电极极片可根据实际情况灵活选择。

进一步地，正极极片、隔膜和负极极片的组装方式还包括叠片方式，但由于卷绕方式具有生产效率高、自动化程度高及技术成熟等优点被大多数厂家广泛应用。

在一个示例中，位于锂离子电池电极极片的集流体同侧的相邻凸包之间形成电极材料膨胀容纳腔。

具体地，位于锂离子电池电极极片的集流体同侧的相邻凸包之间形成电极材料膨胀容纳腔，该电极材料膨胀容纳腔能够有效容纳电极材料的膨胀，很好地对电极材料的膨胀起到了缓冲作用，进而避免电芯的变形。

根据本实用新型的一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池电芯。

实施例

如图1-2所示，一种锂离子电池电极极片，包括集流体2、第一活性材料层3和第二活性材料层4，集流体2为片状，第一活性材料3层设于集流体2的第一表面上，第二活性材料层4设于集流体2的第二表面上；极片1上设有多个凸包5，沿极片1的长度方向，相邻凸包5的凸出方向相反。凸包5由第一活性材料层3、集流体2和第二活性材料层4朝相同方向凸出而形成，凸包5的内侧形成相应的凹陷。

其中，如图3所示，凸包5在集流体2平面上的投影为圆形、椭圆形、三角形或多边形；多个凸包5以阵列形式排列。如图4所示，凸包5为条状，多个凸包5沿极片1的长度方向依次设置且相互平行。集流体2还包括焊接部(未示出)，焊接部设于集流体2的边缘处，用于与极耳相焊接。

如图5-7所示，本实用新型公布了一种锂离子电池电芯，包括正极极片12、隔膜6和负极极片11；正极极片12、隔膜6和负极极片11依次层叠并沿极片1的长度方向进行卷绕形成卷绕式结构，其中，正极极片12和负极极片11的至少之一为所述的锂离子电池电极极片。

具体地，图5为正极极片12和负极极片11均设有凸包5的结构示意图；图6为正极极片12设有凸包5的结构示意图；图7为负极极片11设有凸包5的结构示意图。选择正极极片12还是负极极片11为本实用新型的锂离子电池电极极片，或者正极极片12和负极极片11均为本实用新型的锂离子电池电极极片可根据实际情况灵活选择。

本实用新型还公布了一种锂离子电池(未示出)，包括所述的锂离子电池电芯。

综上所述，锂离子电池电极极片包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层，集流体为片状，第一活性材料层设于集流体的第一表面上，第二活性材料层设于集流体的第二表面上；极片上设有多个凸包，沿极片的长度方向，相邻凸包的凸出方向相反；极片的正反两面都设有凸包且相邻凸包的凸出方向相反，极片的正反两面的凸包可以增加卷绕的正极极片和负极极片之间的层间隙，当电极材料发生体积膨胀时，由于正极极片和负极极片之间具有层间隙，可以容纳电极材料的体积膨胀，电芯在充电后将不会产生变形问题，有效解决由于卷绕的正极极片和负极极片之间的间隙无法容纳电极材料的体积膨胀而导致电芯在充电后产生变形的问题。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。