一种阴极片结构及锂离子电池的制作方法

1.本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种阴极片结构及锂离子电池。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。
3.锂离子电池一般包含阴极片、阳极片、隔离膜、电解液和铝塑膜。现有的结构是在铝箔上涂一层安全涂层，通过替换浆料中的粘结剂来提升阴极极片的压实密度，但安全性能较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种阴极片结构，通过优化极片结构，能够兼顾极片的压实密度和安全性，有助于提高电池的质量。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种阴极片结构，包括极片本体，所述极片本体包括：集流体；第一颗粒涂层，涂覆在所述集流体的至少一面；第二颗粒涂层，涂覆在所述第一颗粒涂层的表面；其中，所述第一颗粒涂层的颗粒直径大于所述第二颗粒涂层的颗粒直径。
7.优选的，所述集流体的两面均设置所述第一颗粒涂层和所述第二颗粒涂层。
8.优选的，所述第一颗粒涂层为磷酸铁锂材料、三元材料或锰酸锂材料。
9.优选的，所述第二颗粒涂层为阴极活性物质材料。
10.优选的，所述集流体为金属箔材。
11.优选的，所述极片本体设置有中心区和边缘区，所述第二颗粒涂层暴露于所述极片本体的中心区表面，所述集流体暴露于所述极片本体的边缘区表面。
12.优选的，所述集流体一面的第一颗粒涂层的投影，与所述集流体另一面的第一颗粒涂层的投影部分重叠。
13.优选的，所述第一颗粒涂层的面积大于等于所述第二颗粒涂层的面积。
14.优选的，所述第一颗粒涂层的厚度大于等于所述第二颗粒涂层的厚度。
15.本实用新型的目的之二在于提供一种锂离子电池，包括上述的阴极片结构。
16.本实用新型的有益效果在于，本实用新型采用双层涂布的结构，第一颗粒涂层采用大颗粒的磷酸铁锂作为底涂，磷酸铁锂能够在针刺或重物冲击测试时，可降低阳极石墨和铝箔接触的概率，有助于提高电池的安全性，第二颗粒涂层采用小颗粒阴极材料，可保证电池的能量密度损失较小，此外，第一颗粒涂层和第二颗粒涂层配合，能够兼顾提升压实密度和能量密度。本实用新型通过优化极片结构，能够兼顾极片的压实密度和安全性，有助于提高电池的质量。
附图说明
17.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.其中，附图标记说明如下：
20.10-集流体；
21.1-第一颗粒涂层；
22.2-第二颗粒涂层。
具体实施方式
23.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
24.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.以下结合附图1对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
27.实施方式一
28.下面结合附图1描述实施方式一
29.阴极片结构，包括极片本体，极片本体包括：集流体10；第一颗粒涂层1，涂覆在集流体10的至少一面；第二颗粒涂层2，涂覆在第一颗粒涂层1的表面；其中，第一颗粒涂层1的颗粒直径大于第二颗粒涂层2的颗粒直径。
30.由于现有的结构是在铝箔上涂一层安全涂层，通过替换浆料中的粘结剂来提升阴极极片的压实密度，但安全性能较差，因此，采用双层涂布的结构，第一颗粒涂层1采用大颗粒的磷酸铁锂作为底涂，磷酸铁锂能够在针刺或重物冲击测试时，可降低阳极石墨和铝箔接触的概率，有助于提高电池的安全性，第二颗粒涂层2采用小颗粒阴极材料，可保证电池的能量密度损失较小，此外，第一颗粒涂层1和第二颗粒涂层2配合，能够兼顾提升压实密度和能量密度。
31.在根据本实用新型的阴极片结构中，集流体10的两面均设置第一颗粒涂层1和第二颗粒涂层2。于本实施方式中，集流体10的两面的第一颗粒涂层1对称设置，集流体10的两面的第二颗粒涂层2也对称设置，但本实用新型不以此为限，在一些实施方式中，集流体10的两面的第一颗粒涂层1或第二颗粒涂层2可以为错位结构或部分在厚度方向重叠。
32.在根据本实用新型的阴极片结构中，第一颗粒涂层1为磷酸铁锂材料，第二颗粒涂
层2为阴极活性物质材料。阴极活性物质材料包括但不限于钴酸锂，还可以是licoo2、linio2、livo2、licro2、limn2o4、licomno4、li2nimn3o8、lini0.5mn1.5o4、licopo4、limnpo4、lifepo4、linipo4、licofso4、cus2、fes2、mos2、nis、tis2等中的一种或多种的组合。阴极活性物质还可以经过改性处理，对阴极活性物质进行改性处理的方法对于本领域技术人员来说应该是己知的，例如，可以采用包覆、掺杂等方法对阴极活性物质进行改性，改性处理所使用的材料可以是包括但不限于al，b，p、zr、si、ti、ge、sn、mg、ce、w等中的一种或多种的组合。而集流体10通常是汇集电流的结构或零件，集流体10可以是本领域各种适用于作为锂离子电池集流体10的材料。
33.根据本实用新型的阴极片结构中，集流体10为金属箔材。集流体10可以是包括但不限于金属箔等，更具体可以是包括但不限于铝箔等。
34.在根据本实用新型的阴极片结构中，极片本体设置有中心区和边缘区，第二颗粒涂层2暴露于极片本体的中心区表面，集流体10暴露于极片本体的边缘区表面。
35.在根据本实用新型的阴极片结构中，集流体10一面的第一颗粒涂层1的投影，与集流体10另一面的第一颗粒涂层1的投影部分重叠，于本实施方式中，集流体10的两面的第一颗粒涂层1完全重叠，但在一些实施方式中，集流体10的两面的第一颗粒涂层1也可以部分重叠。
36.在根据本实用新型的阴极片结构中，第一颗粒涂层1的面积大于等于第二颗粒涂层2的面积，第一颗粒涂层1的厚度大于等于第二颗粒涂层2的厚度，但本实用新型不以此为限，第一颗粒涂层1和第二颗粒涂层2的面积和厚度，可根据实际电池的结构进行调整，这里不作限制。
37.本实用新型的工作原理是：
38.采用双层涂布的结构，第一颗粒涂层1采用大颗粒的磷酸铁锂作为底涂，磷酸铁锂能够在针刺或重物冲击测试时，可降低阳极石墨和铝箔接触的概率，有助于提高电池的安全性，第二颗粒涂层2采用小颗粒阴极材料，可保证电池的能量密度损失较小，此外，第一颗粒涂层1和第二颗粒涂层2配合，能够兼顾提升压实密度和能量密度。
39.实施方式二
40.与实施方式一不同的是：本实施方式的第一颗粒涂层1为三元材料。于本实施方式中，第一颗粒涂层1采用大颗粒的三元材料，第二颗粒涂层2采用小颗粒阴极材料，第一颗粒涂层1作为底涂，能够提高安全性能，同时，极片的大小颗粒的搭配能够兼顾提升压实密度和能量密度。
41.其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
42.实施方式三
43.与实施方式一不同的是：本实施方式的第一颗粒涂层1为锰酸锂材料。于本实施方式中，第一颗粒涂层1采用大颗粒的锰酸锂材料，第二颗粒涂层2采用小颗粒阴极材料，第一颗粒涂层1作为底涂，能够提高安全性能，同时，极片的大小颗粒的搭配能够兼顾提升压实密度和能量密度。
44.其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
45.锂离子电池
46.本实用新型包括实施方式一～三的阴极片结构。
47.具体的，包括电芯，该电芯可以包括至少两个相互叠设且极性相反的极片，极性相反的极片分别形成电池的阴极片和电池的阳极片。为了避免阴、阳极片之间短路，每相邻两个极片之间设置有隔膜，极性相反的极片通过隔膜电性隔离。至少其中一个极片可以为上述实施例中的极片。
48.至少两个极片可以包括第一极片和第二极片，第一极片和第二极片的极性相反，且第一极片和第二极片相互叠设。
49.具体的，第一极片可以为阴极片，第二极片可以是阳极片；或者，第一极片可以为阳极片，第二极片可以是阴极片，此处不做限制。
50.在一些示例中，电芯可以为卷绕式的电芯。其中，第一极片和第二极片均为一个，依次叠设的第一极片、隔膜和第二极片绕卷绕中心卷绕，并形成卷绕结构。
51.在另一些示例中，电芯可以为叠片式的电芯。其中，第一极片为多个，第二极片为多个，多个第一极片和多个第二极片沿同一方向依次交错层叠设置，且每相邻的第一极片和第二极片之间设置有隔膜，以使第一极片和第二极片之间电性绝缘。
52.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。