一种极片及包括其的电芯和电池的制作方法

本技术属于极片设计，涉及一种极片及包括其的电芯和电池，尤其涉及一种适用于方壳、软包、圆柱电池的极片。

背景技术：

1、集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一，它不仅能承载活性物质，而且还可以将电极活性物质产生的电流汇集并输出，有利于降低锂离子电池的内阻，提高电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性能。

2、随着锂电池向高能量密度和高安全性的方向发展，锂电集流体更是朝着更薄、微孔、高抗拉强度和高延伸率方向发展。高电导率、高稳定性、结合性强、成本低廉及柔韧轻薄是目前电池厂商对集流体的核心诉求，复合集流体是有潜力的新型锂电集流体材料。

3、复合集流体包括正极使用的复合铝箔和负极使用的复合铜箔。复合集流体是以pet/pi/pp等塑料薄膜作为基膜经过真空镀膜等工艺，将其双面堆积上铜/铝分子的复合材料。与传统集流体相比，复合集流体具备高安全性、高能量密度、低成本、长寿命和强兼容等特点。

4、复合集流体是由高分子材料和导电金属层组成的多层复合材料，所以在电池应用中和传统电池的应用不同，复合集流体与极耳的连接是行业的应用难题，常见的复合集流体焊接技术：如采用超声波或者激光直接将复合集流体和极耳焊接；采用转接焊的工艺技术，将传统的金属箔材夹在复合集流体的两侧进行焊接，将电流进行导出。

5、但是，传统的焊接技术存在复合集流体外侧只有很薄的金属层，以及中间高分子在焊接过程中的融化膨胀，导致出现虚焊现象，即使焊上，电阻也较高；常规的转接焊是在复合集流体的两侧各加两片传统的金属箔，会导致一层极片对应两层的铝箔，大大增加电池的体积，造成能量密度的损失和电池工艺的难度提升；加上目前在方形和圆柱电池的结构中，复合集流体的应用路线还没有打通等问题。因此，亟需设计一种极片及包括其的电芯及电池，克服现有技术缺陷，以满足实际应用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种极片及包括其的电芯和电池，在本实用新型中，通过在导电金属层外侧设置长度不同的第一箔材和第二箔材，使复合集流体两侧的电流顺利导出，节省电池极耳位置的空间，且第一箔材和第二箔材分别贯穿极片的留白位置，增加电流的导通面积，降低了电池的内阻，结构简单，加工效率高，适合广泛应用。

2、为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、第一方面，本实用新型提供了一种极片，所述极片包括复合集流体和极耳结构；所述复合集流体包括高分子层以及分别设置在所述高分子层两侧的第一导电金属层和第二导电金属层，所述极耳结构包括第一箔材和第二箔材；所述第一导电金属层背向所述高分子层的一侧划分为第一空箔区和第一涂覆区，所述第二导电金属层背向所述高分子层的一侧划分为第二空箔区和第二涂覆区；所述第一空箔区内设置有所述第一箔材，所述第二空箔区内设置有所述第二箔材，沿所述高分子层的宽度方向，所述第一箔材延伸出所述复合集流体的长度小于所述第二箔材延伸出所述复合集流体的长度。

4、需要说明的是，本实用新型中通过第一箔材和第二箔材的结合，作为特殊的极耳结构，可以使得复合集流体两侧的电流能够顺利导出，同时节省电池极耳位置的空间。

5、在本实用新型中，通过在导电金属层外侧设置长度不同的第一箔材和第二箔材，使复合集流体两侧的电流顺利导出，节省电池极耳位置的空间，且第一箔材和第二箔材分别贯穿极片的留白位置，增加电流的导通面积，降低了电池的内阻，结构简单，加工效率高，适合广泛应用。

6、需要说明的是，本实用新型中高分子层的材质可以为pet、pp或者pi等，具体材质本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。

7、需要说明的是，本实用新型中第一涂覆区用于涂覆第一活性物质层，第二涂覆区用于涂覆第二活性物质层；针对第一活性物质层和第二活性物质层，其既包含正极活性物质层，也包含负极活性物质层，正极活性物质层常见的材料为磷酸铁锂、三元、钴酸锂等，负极活性物质层常见的材料为石墨、硬碳等。本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。

8、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电金属层的厚度为0.8～1.5μm，例如可以是0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

9、本实用新型中第一导电金属层的厚度为0.8～1.5μm，当该厚度低于0.8μm时，复合集流体的方阻会增大，影响导电性；当该厚度高于1.5μm时，会使得复合集流体的加工效率低，重量增大。

10、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第二导电金属层的厚度为0.8～1.5μm，例如可以是0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、本实用新型中第二导电金属层的厚度为0.8～1.5μm，当该厚度低于0.8μm时，复合集流体的方阻会增大，影响导电性；当该厚度高于1.5μm时，会使得复合集流体的加工效率低，重量增大。

12、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一箔材朝向所述第一涂覆区的一侧和所述第二箔材朝向所述第二涂覆区的一侧齐平。

13、优选地，所述第一箔材的宽度为10～40mm，例如可以是10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

14、优选地，所述第二箔材的宽度为3～7mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

15、需要说明的是，本实用新型中第一箔材的长度主要根据电池结构设计决定，一般范围在10～40mm之间，第二箔材的长度范围在3～7mm之间，且第二箔材的长度要比焊线宽度大2mm，之所以设置该尺寸是因为采用长度不同的第一箔材和第二箔材可以兼顾导电面积和极耳位置的空间利用。

16、需要说明的是，本实用新型中以第一导电金属层为例，其设置的第一涂覆区可以用来涂覆活性材料，第一涂覆区上方的第一空箔区即为极耳的留白区，该处的第一导电金属层裸露在外，即其表面未涂覆任何材料，此处设置有第一箔材。第二导电金属层的设置同理。

17、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一箔材和所述第一涂覆区之间的距离为1～5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

18、需要说明的是，本实用新型中第一箔材和第一涂覆区之间的距离为1～5mm，该距离在靠近第一箔材底部的一部分即第一导电区用于焊接，且焊接部分的长度在经过模切后会缩短；在靠近第一涂覆区顶部的一部分可用于涂覆陶瓷浆料层，起到绝缘安全的作用。

19、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第二箔材和所述第二涂覆区之间的距离为1～5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

20、需要说明的是，本实用新型中第二箔材和第二涂覆区之间的距离为1～5mm，该距离在靠近第二箔材底部的一部分即第二导电区用于焊接，且焊接部分的长度在经过模切后会缩短；在靠近第二涂覆区顶部的一部分可用于涂覆陶瓷浆料层，起到绝缘安全的作用。

21、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一箔材焊接在所述第一空箔区上，所述第二箔材焊接在所述第二空箔区上。

22、需要说明的是，本实用新型中的焊接指的是转接焊，因为第一箔材和第二箔材的主要作用是导出复合集流体两面的电流，降低电芯的内阻，若不进行转接焊，那么其电阻会是常规电池的3～5倍，电池温升高，影响使用。

23、优选地，所述第一箔材为铝箔或铜箔。

24、需要说明的是，本实用新型中第一箔材为铝箔或铜箔，是因为其与复合集流体的焊接拉力可以达到45n以上。

25、优选地，所述第二箔材为铝箔或铜箔。

26、需要说明的是，本实用新型中第二箔材为铝箔或铜箔，是因为其与复合集流体的焊接拉力可以达到45n以上。

27、进一步地，需要说明的是，本实用新型中第一箔材和第二箔材的具体材质可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。

28、作为本实用新型一种优选的技术方案，沿所述高分子层的宽度方向，所述第一箔材分为第一极耳区和第一导电区，且所述第一导电区的长度大于所述第一极耳区的长度，所述第一导电区与所述第一空箔区连接，所述第一极耳区延伸出所述复合集流体。

29、优选地，沿所述高分子层的宽度方向，所述第二箔材分为第二极耳区和第二导电区，且所述第二导电区的长度大于所述第二极耳区的长度，所述第二导电区与所述第二空箔区连接，所述第二极耳区延伸出所述复合集流体。

30、优选地，所述第一导电区远离所述第一涂覆区的一侧与所述第二导电区远离所述第二涂覆区的一侧电性连通。

31、作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电区和所述第二导电区的长度均为1～3mm，且所述第一导电区的两侧和所述第二导电区的两侧齐平。

32、需要说明的是，本实用新型中第一导电区和第二导电区均用于传递电流，降低极片内阻；二者在未经过模切工艺时的长度为3～5mm，在经过模切工艺处理后的长度为1～3mm，之所以经模切处理得到1～3mm长度的导电区，是因为在该长度范围内极片可以兼具空间利用和导电性能，避免了导电区长度过长影响电池的空间利用率的问题，也避免了长度过短影响导电区的导电性的问题。

33、需要说明的是，本实用新型中焊线焊接的总宽度即第一箔材和第一涂覆区之间的距离或者第二箔材和所述第二涂覆区之间的距离可以为5mm，采用超声波连续滚动焊接，将焊接完之后的极片进行激光或者五金模切，且第一导电区和第二导电区的长度会相应缩短，得到剪裁后的第一导电区和剪裁后的第二导电区；示例性地，可以切掉第一箔材或第二箔材2.5mm宽的位置，得到剪裁后的第一极耳区或剪裁后的第二极耳区，剪裁后的第一导电区和剪裁后的第一极耳区电连通，剪裁后的第二导电区和剪裁后的第二极耳区电连通，且第一极耳区和第二极耳区电连通。第一方面，可以保证第一箔材和第二箔材与复合集流体焊接到一起，稳定性高；第二方面，能够保证整个极片的留白区与箔材是两面导通的状态，大大降低电芯的内阻；第三方面，不管是第一箔材还是第二箔材，长度短的与长度长的焊接在一侧，既从整个极片上引出的极耳只有一层，相当于是一层极片对应一层极耳，节省电池的极耳位置空间，也为复合集流体在各种电池型号里的应用提供新的极耳结构方式。

34、第二方面，本实用新型提供了一种电芯，所述电芯包括第一方面所述的极片。

35、需要说明的是，本实用新型中的“若干个”的具体数量不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。

36、第三方面，本实用新型提供了一种电池，所述电池包括第二方面所述的电芯。

37、需要说明的是，本实用新型中的电池可以是方壳电池、软包电池或圆柱电池，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性选择。

38、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

39、在本实用新型中，通过在导电金属层外侧设置长度不同的第一箔材和第二箔材，使复合集流体两侧的电流顺利导出，节省电池极耳位置的空间；且第一箔材和第二箔材分别贯穿极片的留白位置，增加电流的导通面积，降低了电池的内阻；在第一箔材和第二箔材焊接时，焊线位置较宽，覆盖了复合集流体与纯金属箔材的三层区域以及第一箔材和第二箔材的两层区域；结构简单，加工效率高，适合广泛应用。