一种极片及电池的制作方法

文档序号:33689442发布日期:2023-03-31 14:07阅读:40来源:国知局

1.本技术涉及电池技术领域,尤其涉及一种极片及电池。


背景技术:

2.极耳,即从电芯中将正负极片引出来的金属导电体,其通常采用焊接的方式设置于集流体上的极耳槽区域内,通常,极耳槽的槽口位于集流体的至少一侧边缘。极耳在焊接时,由于操作不当、极片边缘应力、以及极耳与集流体的接触应力等原因,导致容易出现极耳槽边缘(即集流体的边缘)被撕裂,从而影响极片质量。


技术实现要素:

3.本技术实施例提供一种极片及电池,以解决极耳槽边缘被撕裂,从而影响极片质量的问题。
4.为了解决上述技术问题,本技术是这样实现的:
5.第一方面,本技术实施例提供了一种极片,包括集流体和极耳,所述集流体的第一表面具有第一空箔区,所述集流体的第一表面设置有环绕所述第一空箔区的第一活性物质层,所述极耳在所述第一空箔区与所述集流体电连接。
6.可选地,所述第一空箔区为矩形第一空箔区,所述第一空箔区包括靠近所述集流体的第一边缘的第一侧边,所述第一侧边至所述第一边缘在所述集流体宽度方向上的尺寸大于2mm。
7.可选地,所述第一空箔区的长度为9mm-20mm。
8.可选地,所述第一空箔区的宽度为8mm-12mm。
9.可选地,在所述集流体的第一边缘的第一活性物质层的厚度为20um-120um。
10.可选地,所述极耳的厚度为40um-80um。
11.可选地,所述集流体的第二表面设置有第二活性物质层。
12.可选地,所述集流体的第二表面具有第二空箔区,且所述第二活性物质层环绕所述第二空箔区设置。
13.第二方面,本技术实施例提供一种电池,包括正极片、负极片和隔膜,所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠设置;
14.其中,所述正极片和所述负极片中的至少一者采用如第一方面所述的极片的结构。
15.可选地,所述负极片采用如第一方面所述的极片的结构;
16.在所述负极片的宽度方向上,所述负极片具有伸出所述正极片边缘的第一区域;
17.所述第一空箔区为矩形空箔区,所述第一空箔区包括靠近所述集流体的第一边缘的第一侧边,所述第一侧边至所述第一边缘在所述集流体宽度方向上的尺寸大于2mm;
18.所述第一侧边位于所述第一区域。
19.本技术实施例中,该极片包括集流体和极耳,所述集流体的第一表面具有第一空
箔区,所述集流体的第一表面设置有环绕所述第一空箔区的第一活性物质层,所述极耳在所述第一空箔区与所述集流体电连接。通过环绕第一空箔区设置第一活性物质层,可提高极片边缘区域的厚度,在将极耳与集流体电连接时,极片边缘不容易被撕裂,从而提高极片的质量。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获取其他的附图。
21.图1为相关技术中的极片的结构示意图一;
22.图2为相关技术中的极片的结构示意图二;
23.图3为本技术实施例提供的极片的结构示意图一;
24.图4为本技术实施例提供的极片的结构示意图二;
25.图5为本技术实施例提供的极片的结构示意图三。
具体实施方式
26.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。
27.除非另有定义,本技术中使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性。而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。
28.锂离子电池在电子产品、汽车和电动车,航空航天,微型机电以及储能等领域均有广泛应用。随着应用环境及条件趋向复杂化及苛刻化,对锂离子电池的使用安全性能,能量密度以及生产成本提出了更高的要求。
29.锂离子电池的电芯一般由正极极片,负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔膜层叠或者卷绕而成,通过锂离子在活性物质层中的嵌入和脱嵌来实现锂离子电池的充放电过程。其中,极片通过极耳与外电路连接。极耳通过焊接的方式连接至极片,焊接会对极片上的活性物质层造成微观影响,影响锂离子的嵌入和脱嵌,通常会在极片上极耳所对应的位置处贴绝缘胶纸,使得极片上极耳对应的位置处的活性物质层不参与充放电的过程。而胶纸的引入减小了极片上活性物质层的有效面积,从而降低了电池的能量密度。在相关技术中,可通过单面激光焊接的方式来增加焊接背面活性物质层的有效面积,但单面激光焊接负极耳时会造成焊接背面极耳槽位置极片的撕裂,如图1和图2所示,极片受到破
坏,严重影响极片质量。
30.为解决上述技术问题,本技术实施例提供一种极片及电池,在极耳安装于空箔区(如极耳槽)时,可减少极片边缘被撕裂的风险。具体通过以下实施例对本技术进行详细说明。
31.请参阅图3、图4和图5,图示为本技术实施例提供的一种极片的结构示意图。该极片包括集流体10和极耳20,所述集流体10的第一表面具有第一空箔区11,所述集流体10的第一表面设置有环绕所述第一空箔区11的第一活性物质层12,所述极耳20在所述第一空箔区11与所述集流体10电连接。
32.应理解的是,该极片可为正极片,也可为电极片,对此本实施例不做限定。其中,集流体10作为电池中汇集电流的零部件,其主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流对外输出,其材质为金属箔,例如:铜箔、铝箔等。而形成第一活性物质层12的组合物可包括活性物质、导电剂、粘结剂和辅助添加剂等。本技术实施例中,该极片包括集流体10和极耳20,所述集流体10的第一表面具有第一空箔区11,所述集流体10的第一表面设置有环绕所述第一空箔区11的第一活性物质层12,所述极耳20在所述第一空箔区11与所述集流体10电连接。通过环绕第一空箔区11设置第一活性物质层12,可提高极片边缘区域的厚度,在将极耳20与集流体10电连接时,极片边缘不容易被撕裂,从而提高极片的质量。其中,第一空箔区11的形成可通过采用激光清洗的方式形成。
33.应理解的是,所述第一空箔区11可为极耳槽,而为提高极片上的第一活性物质层12的有效面积,通常仅在集流体10的一侧表面设置极耳槽,具体地,极耳20槽即为极片上未涂覆活性物质的空白区域,用于容置极耳20。而对于第一空箔区11的形状,可为圆形、矩形、三角形等规则形状,也可为其他不规则形状,对此本实施例不做限定。
34.在一些可选的实施例中,所述第一空箔区11为矩形空箔区,所述第一空箔区11包括靠近所述集流体10的第一边缘的第一侧边,所述第一侧边至所述第一边缘在所述集流体10宽度方向上的尺寸大于2mm。
35.在具体实现时,在集流体10的长度延伸方向上,集流体10可包括两个边缘,其中,集流体10的第一边缘为集流体10在长度延伸方向的两个边缘中的其中一个边缘。极耳20的第一端焊接于第一空箔区11,极耳20的第二端沿集流体10的宽度方向延伸,跨第一边缘区域的第一活性物质层12后至集流体10外。
36.应理解的是,在第一空箔区11靠近集流体10的第一边缘的尺寸较小的情况下,即活性物质在靠近集流体10的第一边缘的可涂覆区域较小,在极耳20焊接于第一空箔区11时,使得活性物质对该区域的保护度低。
37.在一些可选的实施例中,所述第一空箔区11的长度为9mm-20mm。
38.在一些可选的实施例中,所述第一空箔区11的宽度为8mm-12mm。
39.在一些可选的实施例中,在所述集流体10的第一边缘的第一活性物质层的厚度为20um-120um。
40.在一些可选的实施例中,所述极耳20的厚度为40um-80um。
41.在一些可选的实施例中,如图5所示,所述集流体10的第二表面设置有第二活性物质层14。
42.应理解的是,集流体10的第二表面可仅设置有第二活性物质层14,而极耳20在集
流体10的第一表面的第一空箔区11处与集流体10电连接。同样的,形成第二活性物质层的组合物可包括活性物质、导电剂、粘结剂和辅助添加剂等。
43.在一些可选的实施例中,所述集流体10的第二表面具有第二空箔区13,且所述第二活性物质层14环绕所述第二空箔区13设置。
44.同样地,第二空箔区13的形成可通过采用激光清洗的方式形成。另外,需要说明的是,第二空箔区13和第一空箔区11相背设置于集流体10的第二表面和第一表面。在具体实现时,通过同样设置与第一空箔区11相对的区域为空箔区,以提高焊接区域(第一空箔区)的集流体的柔韧性。
45.在一些可选的实施例中,所述第二空箔区13为矩形空箔区,所述第二空箔区13包括靠近所述集流体10的第一边缘的第一侧边,所述第一侧边至所述第一边缘在所述集流体10宽度方向上的尺寸大于2mm。
46.在一些可选的实施例中,所述第二空箔区13的长度为9mm-20mm。
47.在一些可选的实施例中,所述第二空箔区13的宽度为8mm-12mm。
48.在一些可选的实施例中,在所述集流体10的第一边缘的第二活性物质层的厚度为20um-120um。
49.本技术还提供一种电池,包括正极片、负极片和隔膜,所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠设置;
50.其中,所述正极片和所述负极片中的至少一者采用上述的极片的结构。由于本实施例的技术方案包含了上述实施例的全部技术方案,因此至少能实现上述实施例的全部技术效果,此处不再一一赘述。
51.可选地,所述负极片采用上述的极片的结构;
52.在所述负极片的宽度方向上,所述负极片具有伸出所述正极片边缘的第一区域;
53.所述第一空箔区为矩形空箔区,所述第一空箔区包括靠近所述集流体的第一边缘的第一侧边,所述第一侧边至所述第一边缘在所述集流体宽度方向上的尺寸大于2mm;
54.所述第一侧边位于所述第一区域。
55.应理解的是,为考虑电池制造工程能力,比如涂布面密度精度,极片尺寸精度,电芯组装精度等方面,在生产精度范围内务必保证负极过量,即负极极片的长度和宽度方向多出正极片之外的部分。
56.在具体实现时,由于极耳20的第一端焊接于第一空箔区11,极耳20的第二端沿集流体10的宽度方向,跨靠近第一边缘区域的第一活性物质层12后延伸至集流体10外。即该第一区域即为负极极片在宽度方向多出正极片之外的部分。
57.另外,为了对本技术实施例更好的理解,通过以下实施例对本技术提供的电芯进行详细说明,并提供一个对比例来与以下实施例进行对比。其中,具有第一空箔区11,且环绕第一空箔区11设置有第一活性物质层12的极片为负电极片。
58.实施例:
59.第一步:制备负极片:将负极活性物质(石墨,含硅(5%))、导电剂和粘结剂、分散剂按照一定的质量比加入到搅拌罐中,然后加入去离子水配成负极浆料,通过公制的配料工艺进行搅拌,得到固含量为40%~45%的浆料;利用涂布机将活性浆料涂布在负极集流体铜箔上。将制备的负极片在100℃温度下烘干,然后通过辊压,分切成条,激光清洗出一侧
极耳槽,极耳槽边缘小于overhang宽度的位置不清洗,即得到负极片,如图3和图4所示。
60.第二步:制备正极极片:将钴酸锂以及三元材料(5%)正极主料、导电剂和聚偏氟乙烯按照一定的质量比加入到搅拌罐中,然后加入nmp溶剂配成正极浆料,正极浆料固含量70%~75%,再利用涂布机将浆料涂覆到铝箔上,在120℃温度下烘干8h,然后通过辊压,分切成条,刮片清洗出一侧极耳槽,即可得到正极片。
61.第三步:组装电芯:将上述两步得到正极片以及负极片和隔膜一起卷绕形成卷芯,用铝塑膜包装,烘烤去除水分后注入电解液,采用热压化成工艺化成即可得到电芯
62.对比例:
63.第一步:制备负极片:将负极活性物质(石墨,含硅(5%))、导电剂和粘结剂、分散剂按照一定的质量比加入到搅拌罐中,然后加入去离子水配成负极浆料,通过公制的配料工艺进行搅拌,得到固含量为40%~45%的浆料;利用涂布机将活性浆料涂布在负极集流体铜箔上。将制备的负极片在100℃温度下烘干,然后通过辊压,分切成条,激光清洗出一侧极耳槽,即得到负极片。
64.第二步:制备正极片:将钴酸锂以及三元材料(5%)正极主料、导电剂和聚偏氟乙烯按照一定的质量比加入到搅拌罐中,然后加入nmp溶剂配成正极浆料,正极浆料固含量70%~75%,再利用涂布机将浆料涂覆到铝箔上,在120℃温度下烘干8h,然后通过辊压,分切成条,刮片清洗出一侧极耳槽,即可得到正极片。
65.第三步:组装电芯:将上述两步得到正极片以及负极片和隔膜一起卷绕形成卷芯,用铝塑膜包装,烘烤去除水分后注入电解液,采用热压化成工艺化成即可得到电芯。
66.通过将实施例与对比例进行对比可知,实施例为本技术实施例提供的电芯,形成该电芯的负极片的边缘设置有活性物质层,活性物质层可改善在极耳焊接于空箔区时极片的撕裂情况,从而提高极片质量。而采用对比例制备的电芯,由于极耳在空箔区焊接时,易引起极耳槽边缘被撕裂,以影响极片质量。
67.以上,仅为本技术的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此,本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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