一种电极构件、极片及其制作方法、电池与流程

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种电极构件、极片及其制作方法、电池。

背景技术：

二次电池的极片多由集流体上涂覆活性物质而形成。

为了降低电池的成本以及重量，一些极片采用高分子薄膜和金属结合的多层复合结构作为集流体。由于该集流体减少了金属的用量，且集流体的两侧被高分子薄膜隔开而电流无法通过，从而导致该集流体的过流能力差。

在上述集流体的基础上，为了将金属材料的导电层的电流汇集出来，将金属箔片和多层结构集流体焊接结合，以便电流通过金属箔片传导。

例如，使用两层金属箔片通过焊接方式将多层复合结构集流体的导电层和金属箔片连接。这样解决了多层复合结构集流体过流能力差的问题。

但是这也同时引入两层金属箔片，从而在复合结构的集流体的基础上增加了重量和成本，且占用一定的空间。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本申请提出了一种电极构件、极片及其制作方法、电池，其具有更轻的重量，且还兼具好的过流能力。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种电极构件，包括：

金属丝；

高分子基膜，具有第一贯穿孔；

形成于高分子基膜的表面的导电层，具有主体部和从主体部延伸的第一重合部、形成于第一重合部的第二贯穿孔；

金属箔片，具有设置第三贯穿孔的第二重合部，第二重合部通过金属丝与第一重合部紧密贴合，并且，金属丝贯穿第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔。

目前，使用两层金属箔片通过焊接方式将多层复合结构集流体的导电层和金属箔片连接。区别于前述的既有方案，本申请示例的上述方案中，提出了一种新颖的将集流体中的金属箔片和导电层的结合方式。其采取将金属箔片通过金属丝结合在高分子基膜的导电层上，并且还使导电层和金属箔片实现电性连接。如此，集流体中的导电层的电流可以通过金属箔片导出。

当在高分子基膜的两侧均形成导电层时，则可以通过金属丝使该两个导电层以实现电性导通，从而克服了需要两个金属箔片夹持基膜两侧的导电层的方案的问题。并且通过设置在高分子基膜的一侧的金属箔片即可进行电流的汇聚导出，从而在更少使用(相比于在高分子基膜的两侧设置)金属箔片的情况下可以实现相当甚至更高的过流能力以及更低的重量和制作成本。

根据本申请的一些示例，导电层的数量为两个、并且极性相同，同时分别位于高分子基膜的对置的两个表面，全部的所述导电层通过所述金属丝电性导通。

根据本申请的一些示例，电极构件包括保护层，保护层附着于导电层的主体部，且位于主体部和第二重合部之间。

根据本申请的一些示例，保护层包括陶瓷层。

根据本申请的一些示例，金属丝与导电层、金属箔片焊接连接。

根据本申请的一些示例，第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔同轴。或者，第一贯穿孔具有多个、且沿基膜的宽度方向间隔排布，第二贯穿孔具有多个、且沿基膜的宽度方向间隔排布，第三贯穿孔具有多个、且沿基膜的宽度方向间隔排布，金属丝穿过全部的第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔，从而构成沿基膜的宽度方向形成具有给定长度的缝合区。

根据本申请的一些示例，第一重合部与第二重合部的重叠区域沿延伸方向的长度为2至50毫米；或者，第一贯穿孔、所述第二贯穿孔以及第三贯穿孔中的任意一者或多者的孔径为0.5至2毫米。

在第二方面，本申请示例提出了一种极片，其包括电极构件和形成于导电层的主体部的活性材料层。

在第三方面，本申请示例提出了一种极片的制作方法，其包括：

提供复合集流体，复合集流体包括高分子基膜和形成于其表面的导电层；

分别在导电层的第一区域涂覆电极活性材料层、与第一区域相邻的第二区域涂覆保护层；

将金属箔片叠合于导电层的与第二区域相邻的第三区域，再利用金属丝将金属箔片和集流体缝合并进行焊接；

进行模切以形成极耳。

在第四方面，本申请示例提出了一种电池，包括如上述的极片。

在以上实现过程中，本申请实施例提供的电极构件中采用金属丝将金属箔片和高分子基膜表面的导电层进行电性接触结合，从而能够避免目前将两个箔材夹持复合集流体进行焊接的操作。并且，对于将极耳与集流体连接的需求，在目前采用粘接剂或导电胶将集流体和极耳连接的方案之外，本申请示例中的集流体构造方案提供了另一种选择，其可以替代粘接剂或导电胶黏结集流体和极耳。进一步，采用金属丝连接方案还具有比粘接剂或导电胶黏结更加稳定和牢固的效果，并且不会出现粘接剂或导电胶失效等问题。

此外，本申请的集流体方案还能够被用于在基膜的一侧设置金属箔片的情况下，将在两侧均设置了导电膜的基膜的电流导出，从而相对于在两侧设置均金属箔片的方案达到了减小集流体的重量的效果。同时，相比于在基膜的双侧均设置金属箔片的方案，由于可以减少(在基膜的一侧设置金属箔片)箔片的使用，从而可以降低制作成本，还能确保集流体的过流能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一种双面导电的复合集流体的结构示意图；

图2示出了两个金属箔片与图1的复合集流体配合焊接结构的示意图；

图3示出了本申请示例中的基于图1的复合集流体所制作的极片的结构示意图；

图4示出了本申请中的基于图3的极片所制备卷绕电池的结构示意图；

图5为图4的卷绕电池沿l-l面的剖视结构示意图；

图6示出了图5中的a部的局部放大结构示意图。

图标：1-复合集流体；11-高分子薄膜；12-金属层；2-金属箔片；30-复合集流体；31-高分子基膜；32-导电层；33-活性材料层；34-保护层；35-金属箔片；36-金属丝；300-极片；400-卷绕电池；401-正极极片；402-负极极片。

具体实施方式

为了减少金属的消耗，从而控制成本等考虑，目前，一些金属箔片集流体被选择替代为复合集流体。

这样一些复合集流体通常以“三明治”结构的方式进行构造。该复合集流体采用的是高分子薄膜和金属结合的多层复合结构。参阅图1，复合集流体1包括一层高分子薄膜11，以及在其厚度方向的两侧表面的两个金属层12。

相比于金属箔材结构的集流体，上述的复合集流体1减少了金属材料的用量，因此可以降低因大量使用金属所导致的高成本。然而，这样的复合集流体也存在一些问题。例如，由于金属材料的用量减少，并且，两层金属层12被中间的高分子薄膜11所隔离开，如此，复合集流体1中两层金属层12的电流无法联通，导致其过流能力差。

针对这样的问题，目前可以选择的解决方案是，将金属箔片与上述具有多层结构的复合集流体1进行结合。例如，金属箔片和多层结构集流体焊接结合，通过金属箔片将该集流体的所有导电层电流汇集出来。参阅图2，两个金属箔片2和复合集流体1进行结合(如焊接)。并且，该两个金属箔片2还在远离复合集流体1的远端结合如焊接在一起。

上述使用两个金属箔片的方案虽然能够克服复合集流体的过流能力差的问题，但是，同时引入两层金属箔片，在复合结构集流体的基础上增加了重量和成本，并且会占用一定的空间。换言之，同时引入两层金属箔片虽然解决了一些问题，但是其同样也引入了其他的问题。

因此，针对于具有双层金属层的复合集流体而言，如何在提高其过流能力的同时，还能够减少金属箔片的使用，从而控制其重量和成本以及空间占用是一个有待解决的难题。

面对于这样的现状，在本申请的示例中，发明人提出了在使用一个金属箔片的情况，还能够对前述问题进行改善、甚至解决的方案。其一个要点在于：选择使用金属丝线代替一个金属箔片。即复合集流体、一个金属箔片和一个金属丝线的组合方案。并且，基于这样的方案，将复合集流体中的未贴合金属箔片的导电层的电流，通过金属丝导流到复合集流体中的另一层贴合了金属箔片的导电层，从而达到将复合集流体中的两侧的导电层中的电流通过一层金属箔片和金属层引出。

如此，上述新涉及的集流体结构可以在重量、过流能力以及成本方案得到相对更好的平衡。

在上述方案的基础上，本申请提出了一种电极构件。其包括金属丝、高分子基膜、导电层以及金属箔片。

其中，高分子基膜的一个表面结合导电层，形成单面导电复合集流体。同时，金属箔片贴合在上述的单面导电复合集流体中的导电层。金属箔片通过金属丝被结合在单面导电复合集流体。通过上述结构获得的结构，可以被用于制作双面导电的复合集流体，从而可以解决双侧的导电层的电流顺利导出的问题，并且可以减少空间占用和金属的使用。

其中，金属丝是以“缝合”的方式被使用。金属丝穿透金属箔片和高分子基膜以及导电层，并且进一步还可以通过焊接(如超声波焊接，可以选择使用缝合设备实施)的方式进行结合，以提高结合牢固程度、接触的稳定性。作为电流导通之用，金属丝可以选择各种适当的导电材料，例如，铜、铝、铜合金、铝合金等金属。

高分子基膜可以采用各种适当的材料，例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等等。本申请不对此做具体限定。并且，高分子基膜具有能够供前述的金属丝穿过的第一贯穿孔。

导电层一般可以选择以沉积镀膜的方式结合在高分子基膜的表面。为了方便描述和清楚地阐述，导电层被定义为两部分，分别为主体部和从主体部延伸的第一重合部。并且，由此，在导电层的该第一重合部形成供前述的金属丝穿过的第二贯穿孔。

作为于导电层的第一重合部配合结构，金属箔片具有第二重合部。并且，该第二重合部也形成供前述的金属丝穿过的第三贯穿孔。因此，金属箔片是以第二重合部按照层状结构紧密贴合于导电层的第一重合部。作为一种可选的方案，第一重合部与第二重合部的重叠区域沿延伸方向的长度(如图3中所示的d所表示)为2至50毫米；或者，重叠区域的长度还可以是3至5毫米。

如此，在通过金属丝将高分子基膜、导电层以及金属箔片结合时，金属丝穿过了上述的第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔。并且如前述作为强化连接等方面的考虑，可以选择使金属丝与金属箔片、导电层进行焊接。

结合上述分析，将上述使用金属丝的方案应用于双面导电的复合集流体时，可以实现这样的一种结构。

高分子基膜以及形成于其厚度方向的两个表面的导电层，从而形成双面导电的结构。在具有双面的导电层的结构中，两个导电层可以是具有相同的极性，并且由此可以获得双面导电的单极性的集流体，以及后续基于其制作的极片—正极极片或负极极片(金属线将两个导电层电性导通)。

因此，在上述结构集流体结构中，其包括高分子基膜、两个导电层、一个金属箔片以及金属丝。其中，高分子基膜的在厚度方向的两个表面分别结合一个导电层。金属箔片以其第二重合部层叠状地贴合于其中一个导电层的第一重合部。金属丝则沿着高分子基膜的厚度方向在前述之重合区域贯穿金属箔片、两个导电层以及高分子基膜。并且，作为示例，金属丝是分别穿过第一贯穿孔、第二贯穿孔和第三贯穿孔。为避免金属丝发生过度的折叠或弯曲，金属箔片、高分子基膜和两个导电层中的前述三个贯穿孔是同轴的(如共线；当然也可以存在一定的偏差)。如此，金属丝可以在不经太大的弯曲的情况下，就可以顺利地穿过三个贯穿孔。贯穿孔的尺寸可以根据需要，或者金属丝的尺寸以及金属箔片、高分子基膜、导电层的尺寸进行调整，而无特别的限定。部分示例中，三个贯穿孔的尺寸例如可以是0.5至2mm，或者其尺寸还可以是0.7至1.5毫米。此外，三个贯穿孔的孔径既可以相同的，也可以是相异的，并无特别的限定。

除此之外，上述第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔可以有多种配置方式，例如，数量、相对位置、形状等等，本申请不对此做具体限定。作为一种示例，可以对三者的数量和排布方式进行限制，例如，第一贯穿孔具有多个(如至少两个)、且沿基膜的宽度方向间隔排布。第二贯穿孔具有多个、且沿基膜的宽度方向间隔排布。第三贯穿孔具有多个、且沿基膜的宽度方向间隔排布。并且，第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔一一对应。如此，金属丝穿过全部的第一贯穿孔、第二贯穿孔以及第三贯穿孔，并因此可以构成沿基膜的宽度方向形成具有给定长度的缝合区，例如图6中所公开的方案。

考虑到上述的集流体在后续的应用过程中的使用考虑，还可以在导电层上形成保护层。并且，保护层位于导电层的主体部和第二重合部之间。保护层可以对导电层起到保护作用，防止弯折过程中发生导电层断裂的情况。作为一种示例，该保护层可以选择为陶瓷层。

作为一种示例，示例中提出了一种双面导电的单极性的极片，如正极极片或者负极极片。参阅图3，极片300包括以下结构：

高分子基膜31，以及分别位于其两侧表面的导电层32一同构成复合集流体30；

涂覆在导电层的主体部的活性材料层33；

在活性材料层的表面覆盖于导电层的表面的保护层34；

贴合在其中一个导电层的表面的金属箔片35；

沿着高分子基膜的厚度方向贯穿设置并焊接的金属丝36。

为了方便于本领域技术人员实施本申请示例中的极片方案，将其制作方法罗列如下。

步骤s1、提供复合集流体

复合集流体可以作为成品被直接使用或者在线制作。为了提高效率可以直接使用已经被制作完整的结构，并且该复合集流体包括高分子基膜和形成于其两个表面的导电层。

步骤s2、制作活性材料层和保护层

在复合集流体中的两个导电层的第一区域涂覆电极活性材料层，然后在导电层的与第一区域相邻的第二区域涂覆保护层。

其中活性材料层根据极片的极性可以选择不同的成分。例如，负极极片中的活性材料层可以采用如石墨制作；例如，正极极片中的活性层可以采用如碳酸锂制作。

步骤s3、利用金属丝“绑定”金属箔片

将金属箔片叠合于其中的一个导电层的前述的与第二区域相邻的第三区域。金属箔片可以其一个端部贴合于前述的第三区域(可以是复合集流体的一个端部)。在层叠对位之后，利用缝合设备使金属丝将金属箔片和复合集流体穿透进行缝合。进一步还可以基于使结构更牢固的要求进行焊接。

步骤s4、制作极耳

对上述结构使用模切设备进行模切，以形成极耳。

作为上述极片的一种应用实例，本申请示例中提出了一种电池。电池既可以是叠片裸电芯或者卷绕裸电芯等。或者，进一步基于实际使用方面的考虑，电池还可以被配置壳体、电解液、顶盖组件等等。

一些示例中，上述的极片被分别制作为正极极片401和负极极片402。再将隔膜(图未绘示)与正极极片401和负极极片402进行对应叠置，然后通过卷绕即可获得如图4所公开的卷绕电池400。卷绕电池400沿l-l面的剖视结构如图5所示；其中，a部的局部放大结构公开于图6中。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上述内容结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。