一种负极片及锂离子电池的制作方法

1.本实用新型实施例涉及锂离子电池，尤其涉及一种负极片及锂离子电池。


背景技术：

2.随着锂离子电池技术的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、快速充电能力以及充放电倍率要求更高。在现有技术的锂离子电池结构中，多极耳结构具有充电速度快，内阻低、倍率性能优的优点被广泛的应用到大倍率充放电的环境中。由于其出极耳的位置在极片边缘，且极耳与涂膏相连，在制程过程中为了防止极耳侧边缘负极涂膏在辊压时鼓包，发亮等问题需要在涂布时会进行材料削减，会导致后续在电池组装过程中引起电芯头部偏薄引起压不到的情况，从而出现电池头粘结效果较差的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供的一种负极片及锂离子电池，解决了现有技术中电池头粘结效果较差的问题。
4.第一方面，本实用新型实施例提供了一种负极片，包括：
5.集流体，所述集流体包括极片本体区域和极耳区域，所述极片本体区域上覆盖有第一涂膏，所述极耳区域上覆盖有第二涂膏；
6.所述第一涂膏的厚度大于所述第二涂膏的厚度，所述极耳区域上覆盖有绝缘层。
7.可选的，所述第二涂膏的厚度沿着所述极片本体区域到所述极耳区域的边缘逐渐减小，所绝缘层的厚度沿着所述极片本体区域到所述极耳区域的边缘逐渐增大。
8.可选的，所述第二涂膏的坡度角为30度～75度，坡斜面长3mm～8mm，所述第二涂膏的长度为2mm～5mm。
9.可选的，所述绝缘层相对所述第二涂膏设置在所述第二涂膏的上部，所述绝缘层嵌入所述第二涂膏中垂直方向上的深度为3μm～10μm。
10.可选的，所述绝缘层包括陶瓷颗粒、去离子水、分散剂、粘结剂和增稠剂。
11.可选的，所述分散剂在所述绝缘层中的质量占比为0.2％至10％之间。
12.可选的，所述陶瓷颗粒在所述绝缘层中的质量占比为30％～70％之间。
13.可选的，所述粘结剂在所述绝缘层中的质量占比为1％至10％之间。
14.可选的，所述增稠剂在所述绝缘层中的质量占比为1％至10％之间。
15.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第一方面中任一项所述的负极片；所述锂离子电池还包括隔膜，所述隔膜超出所述负极片中极耳的绝缘层。
16.本实用新型提供一种负极片及锂离子电池，负极片包括：集流体，所述集流体包括极片本体区域和极耳区域，所述极片本体区域上覆盖有第一涂膏，所述极耳区域上覆盖有第二涂膏；所述第一涂膏的厚度大于所述第二涂膏的厚度，所述极耳区域上覆盖有绝缘层。绝缘层本实用新型实施例提供的一种负极片，通过在极片上的涂层进行削薄同时覆盖一层
绝缘层绝缘层，实现了改善电芯厚度分布，提高电芯安全性能的效果，解决了现有技术中电池头粘结效果较差的问题。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的一种负极片的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例提供的一种锂离子电池的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
21.此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
22.现有技术中，多极耳结构极片需要在负极片边缘的空箔位位置出极耳，且极耳为负极集流体同时极耳与负极涂膏相连接，因为负极浆料自身的流动性和其与负极集流体接触后表现出的表面张力原因在负极涂膏边缘会发生浆料收缩等问题，导致负极涂膏靠近极耳侧边缘的位置厚在辊压时容易导致鼓包，发亮等问题，在长循环过程中易引发极耳边缘析锂，而在现有技术中通常通过对负极涂膏靠近极耳侧边缘的位置进行削薄，但是这样会导致在化成时因电芯头部偏薄导致压不到的问题，导致该位置界面粘接较差，在长循环过程中引发电芯头部析锂，同时也因为负极边缘减薄会导致靠近极耳侧的正负极np比不足引发析锂，影响其长循环寿命。
23.因此，本实施例提供了一种负极片以解决上述问题，图1为本实用新型实施例提供的一种负极片的结构示意图，本实用新型提供的一种负极片，包括：
24.集流体100，所述集流体100包括极片本体区域110和极耳区域120，所述极片本体区域110上覆盖有第一涂膏130，所述极耳区域120上覆盖有第二涂膏140；
25.所述第一涂膏130的厚度大于所述第二涂膏140的厚度，所述极耳区域120上覆盖
有绝缘层150。
26.在本实施例中，如图1所示，所述第二涂膏140的厚度沿着所述极片本体区域110到所述极耳区域120的边缘逐渐减小，所绝缘层150的厚度沿着所述极片本体区域110到所述极耳区域120的边缘逐渐增大。具体地，将负极涂层削薄的位置移动到极耳区域120上，即将原来第一涂膏130削薄的位置移动到第一涂膏130上进行削薄，且两侧涂膏减薄边缘进行非对称涂布，从而进一步解决涂膏边缘因为浆料收缩而出现增厚的问题。在实际工艺情况下，第二涂膏 140可能出现圆弧形的削薄边缘，这是因为第二涂膏140为负极涂膏而具有流动性，因此第二涂膏140的形状可以根据实际的情况进行适应性的变化，由此，可选的，所述第二涂膏140的坡度角为30度～75度，坡斜面长3mm～8mm，所述第二涂膏140的长度为2mm～5mm。这样可以保证非减薄区域为组装电芯后的有效嵌锂区域，可以改善因负极边缘减薄导致的极耳区域120侧正负极 np比不足，导致极耳区域120侧边缘析锂问题；同时可以改善电芯厚度分布，改善化成时界面粘结。随后在减薄的负极涂膏边缘涂陶瓷，陶瓷厚度也成斜坡状和涂膏的斜坡状相匹配。具体地，所述绝缘层150的厚度与所述第二涂膏 140的厚度相同。所述绝缘层相对所述第二涂膏设置在所述第二涂膏的上部，所述绝缘层嵌入所述第二涂膏中垂直方向上的深度为3μm～10μm。负极涂膏减薄区域上极耳区域120，同时覆盖陶瓷，陶瓷可以防止负极上极耳区域120 的涂膏与正极片接触，提高安全性。在本实施例中的绝缘层150采用的陶瓷粒径d50＝1～3μm，保证陶瓷与负极涂膏的界面粘接；通过这样制备的负极片有效面积内涂膏的厚度可以保持一致，可以解决负极片边缘因需要减薄导致的负极片极耳区域120侧偏薄，组转的电芯头部偏薄的问题，可以有效改善化成是的界面粘接和循环过程中电芯头部np比不足的问题，同时这一层陶瓷在这里还起到了保护负极耳区域120使其绝缘的作用。
27.进一步的，所述绝缘层150为陶瓷层，具体地，所述绝缘层150包括陶瓷颗粒、去离子水、分散剂、粘结剂和增稠剂。所述陶瓷颗粒为氧化铝、氧化镁、氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌、硫酸钡、氮化硼、氮化铝、氮化镁、二氧化锡、氢氧化镁、勃姆石或碳酸钙中的一种或几种。所述粘结剂为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、苯丙乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或几种。所述分散剂为自氟代烷基甲氧基醇醚、聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、多偏磷酸中的一种或几种。
28.在本实施例中，对于陶瓷浆料的制备，可以通过先去一定量的去离子水，加入一定量的分散剂，同时加入一定量的陶瓷颗粒，从而配置成为含陶瓷的浆料。具体地，分散剂的质量占比可以为0.2％到10％，陶瓷颗粒的质量占比可以为30％到70％；之后，再向上述包含陶瓷的浆料中加入质量1％至10％的粘结剂和质量为1％至10％的增稠剂，从而获得固含量为32.2％至60％的陶瓷浆料。其中，所述陶瓷颗粒为选自氧化铝、氧化镁、氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌、硫酸钡、氮化硼、氮化铝、氮化镁、二氧化锡、氢氧化镁、勃姆石或碳酸钙中的一种或几种，其粒径通过d50标识，一般地粒径范围为1～8μm，优选的为1～3μm。粘结剂为选自丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、苯丙乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或几种。分
散剂为选自氟代烷基甲氧基醇醚、聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、多偏磷酸中的一种或多种。
29.在一些实施例中，第一涂膏130包括负极活性物质，负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物中的一种或几种。
30.在一些实施例中，第一涂膏130可以包括负极粘结剂，负极粘合剂用于提高负极活性物质颗粒彼此间的结合和负极活性物质与集流体100的结合。粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。
31.在一些实施例中，活性物质浆料的固含量为50～60％，安全浆料的固含量为50～60％。活性物质浆料和安全浆料的固含量相近，可以保证在辊压时料区和安全区的集流体100能够具有相同的延展性，避免集流体100在辊压时产生波浪或起皱。
32.在一些实施例中，活性物质浆料和安全浆料同时涂覆，活性物质层和安全涂层邻接设置。活性物质浆料和安全浆料同时涂覆，使得活性物质层和安全涂层邻接设置，能够节约涂覆时间，还能够在后续辊压时保证料区和安全区的集流体100的应力和延展性相同，避免在辊压时出现波浪起皱的现象。
33.在一些实施例中，活性物质浆料和安全浆料间歇涂覆，活性物质层和安全涂层部分重叠设置。活性物质浆料和安全浆料也可先涂覆活性物质浆料，再涂覆安全浆料，如此设置，对涂布设备的涂布精密程度要求相对较低。
34.在一些实施例中，通过激光清洗和/或溶剂擦拭的方法去除极耳区域120 区的部分活性物质层。通过极片激光清洗设备可通过极片连续走带定位，抽风除尘清洁，使用激光将部分活性物质层快速烧除，气化，裸露出中间的金属导电集流体100。其中，溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、丁酮、ep(环氧树脂)、dec(碳酸二乙酯)、pc(碳酸丙烯酯)、emc(碳酸甲基乙基酯)、dmc(碳酸二甲酯)、pp(聚丙烯)等，用溶剂擦拭能够防止极耳区域120空箔区的表面还残留有活性物质层使得箔材极耳区域120虚焊，以提高电芯的安全性能。
35.在一些实施例中，第一涂膏130还包括用于赋予电极导电性的负极导电剂。负极导电剂可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。负极导电剂的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。
36.本实用新型提供一种负极片及锂离子电池，负极片包括：集流体、涂覆在所述集流体一侧的第一涂膏、与所述集流体连接的极耳和涂覆在所述极耳一侧的第二涂膏；所述第二涂膏涂覆在所述极耳上形成涂覆区域，所述涂覆区域包括第二涂膏和第二涂膏，所述第二涂膏的厚度小于所述第二涂膏的厚度，所述第二涂膏涂覆有陶瓷层。本实用新型实施例提供的一种负极片，通过在极片上的涂层进行削薄同时覆盖一层绝缘层，实现了改善电芯厚度分布，提高电芯安全性能的效果，解决了现有技术中电池头粘结效果较差的问题。
37.在另一个实施例中，本实用新型还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上述实施例中任一项所述的负极片，所述锂离子电池还包括隔膜，所述隔膜超出所述负极片中极耳的绝缘层。
38.图2为本实用新型实施例中提供的一种锂离子电池的结构示意图，如图2 所示，在
图2中，正极片200、负极片210和隔膜220组成整个锂离子电池，其中，隔膜220超出负极极耳陶瓷位置，进一步提高安全性能。负极片210 靠近极耳侧减薄的涂膏上极耳，减薄的坡度角(即浆料与负极集流体的夹角) 为30～75℃，坡斜面长3～8mm，涂膏上极耳2～5mm，这样可以保证非减薄区域为组装电芯后的有效嵌锂区域，可以改善因负极边缘减薄导致的极耳侧正负极np比不足，导致极耳侧边缘析锂问题；同时可以改善电芯厚度分布，改善化成时界面粘结。
39.在本实施例中，隔膜220可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或几种的组合。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料选自聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
40.本实用新型提供一种负极片及锂离子电池，负极片包括：集流体、涂覆在所述集流体一侧的第一涂膏、与所述集流体连接的极耳和涂覆在所述极耳一侧的第二涂膏；所述第二涂膏涂覆在所述极耳上形成涂覆区域，所述涂覆区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域的厚度小于所述第二区域的厚度，所述第一区域涂覆有陶瓷层。本实用新型实施例提供的一种负极片，通过在极片上的涂层进行削薄同时覆盖一层绝缘层，实现了改善电芯厚度分布，提高电芯安全性能的效果，解决了现有技术中电池头粘结效果较差的问题。
41.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。