电池极片结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电池极片结构，包括有一金属基材、一支撑层以及一敷料层。该支撑层包含有多个支撑件，这些支撑件相间隔地设置于该金属基材的表面；该敷料层设置于该金属基材的该表面，且覆盖这些支撑件。通过该支撑层及这些支撑件的设计，可起到支架作用，而可提供敷料层良好的支撑效果，进而提升其每单位体积的倍率性能与能量密度。
【专利说明】
电池极片结构
技术领域
[0001] 本实用新型与电池有关;特别是指一种具有高倍率放电性能的电池极片结构。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的发展与演进，行动装置、移动载具等设备对于电源、蓄电池的需求 也不断上升。其中，尤以锂离子电池、锂离子聚合物电池等种类的电池的应用最为广泛，举 凡行动电子产品、电动工具、电动车，甚至于航空、军备产业都可见到锂电池的应用。
[0003] 其中，于电池极片的制备当中，大多在金属基材上铺设石墨层，并透过该石墨层增 加电池极片的孔隙，以增加电池极片对电解液的吸收能力。惟，在电池极片的制作过程中， 于金属基材上铺设石墨层之后，通常需要再经过滚压、辗压等工艺，以使石墨层可稳固地设 置在金属基材上，然而，当石墨层经过滚压、辗压等工艺后，其结构容易塌陷而趋于扎实，而 其压实的密度过高则会造成极片的孔隙降低，而大大地减弱了极片对于电解液的吸收能 力，除此之外，其电池的放电倍率以及表面体积比也会随之下降，而产生电池储能效率低下 的问题。另外一提的是，这样的情况在负极极片的制作上尤其严重。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电池极片结构，可提升电池的放电倍 率及其循环性，以及提供较高的表面体积比而可增加电池的能量密度。
[0005] 缘以达成上述目的，本实用新型提供的一种电池极片结构包括有一金属基材、一 支撑层以及一敷料层。该支撑层包含有多个支撑件，这些支撑件相间隔地设置于该金属基 材的表面;该敷料层设置于该金属基材的该表面，且覆盖这些支撑件。
[0006] 其中，该金属基材选自金材、银材、镍材、铝材、铜材或前述的组合。
[0007] 其中，该支撑层的硬度高于该敷料层的硬度。
[0008] 其中，这些支撑件由石墨稀(Graphene)所组成。
[0009] 其中，该敷料层由石墨所组成。
[0010]其中，这些支撑件分别设置于该金属基材的两相对表面上。
[0011]其中，该金属基材的厚度为T1，该支撑层的厚度为T2,其满足以下条件:大于等 于0.5且小于等于1.5。
[0012]其中，这些支撑件以交错排列设置。
[0013] 其中，该金属基材的表面具有一第一区域以及位于该第一区域的两侧的二第二区 域，这些支撑件设置于该金属基材的第一区域的表面。
[0014] 其中，该第一区域的宽度为W1，该第二区域的宽度为W2,其满足以下条件:W1:W2 = 4:1 〇
[0015] 本实用新型的效果在于，透过该支撑层所起的支架作用，可提供敷料层良好的支 撑效果，使其不易塌陷，进而提升电池每单位体积的倍率性能与能量密度。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型一较佳实施例的电池极片结构，出示支撑件设置于金属基材上 的排列示意图。
[0017] 图2为上述较佳实施例的电池极片结构的局部剖面示意图。
[0018] 图3为另一较佳实施例的电池极片结构的局部剖面示意图。
[0019] 图4为另一较佳实施例的电池极片结构的局部放大图，揭示另一种支撑件的排列 型态。
[0020] 图5为另一较佳实施例的电池极片结构的局部放大图，揭示另一种支撑件的排列 型态。
[0021] 附图标记说明
[0022] 1 电池极片结构
[0023] 10 金属基材
[0024] 12 第一区域
[0025] 14 第二区域
[0026] 20 支撑层
[0027] 22 支撑件
[0028] 30 敷料层
[0029] T1、T2 厚度
[0030] WUW2 宽度
[0031] 2 电池极片结构
[0032] 40 金属基材
[0033] 52、54 支撑件
[0034] 60 敷料层
[0035] 70 支撑件
[0036] 80 支撑件
【具体实施方式】
[0037] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0038] 为能更清楚地说明本实用新型，现举一较佳实施例并配合图式详细说明如后。请 参图1及图2所示，为本实用新型一较佳实施例的电池极片结构1，其包含有一金属基材10、 一支撑层20以及一敷料层30。其中：
[0039] 该金属基材10呈薄片状，其材质可选自金材、银材、镍材、铝材、铜材或前述的组 合，于本实施例当中，该金属基材10以铜材所制成的铜箱为例，而于其它实施例当然也可选 用他种材质，而不以铜材为限。
[0040] 另外，该金属基材10的表面具有一第一区域12以及位于该第一区域12两侧的二第 二区域14,其中，该第一区域12的宽度为W1、该第二区域14的宽度为W2,其满足以下的条件 式:Wl:W2 = 4:l〇
[0041]该支撑层20包含有多个支撑件22,这些支撑件22相间隔地设置于该金属基材10的 第一区域12的表面，且呈棋盘状排列。于本实施例中，这些支撑件22由石墨烯(Graphene)所 组成，其具有高硬度、质轻、高导电性及电化学性质稳定的优点。于其它实际实施上，这些支 撑件22也可由其它种类的导电聚合物所组成，或是由石墨烯与其它导电聚合物之复合材 料所组成，而不以上述实施例为限。
[0042]该敷料层30设置于该金属基材10的表面，且覆盖这些支撑件22;其中，该支撑层20 的硬度高于该敷料层30的硬度。于本实施例当中，该敷料层30由石墨(Graphite)所组成，举 例来说，其可采用发泡石墨，较佳者，可选用超薄发泡石墨（ultrathin graphite foam, UGF)作为本实用新型的敷料层，其具有轻量化、高导电性、高表面体积比以及多孔隙的特 性，有助于提升电池的能量密度。
[0043]其中，本实用新型之电池极片结构1可由以下的方法制作:首先，先将石墨烯打浆， 以形成石墨烯浆液，再将石墨烯浆液涂布在金属基材10的表面;而后，以高温烘烤的方式将 金属基材10表面上的石墨烯浆液烘干固化，以形成这些支撑件22;接着，再将敷料(石墨)涂 覆于金属基材10上，并包覆这些支撑件22,再透过如滚压、辗压等工艺将敷料稳固地结合于 金属基材10以及这些支撑件22的表面，而形成敷料层30。
[0044]值得一提的是，透过上述硬度高于敷料层30的支撑层20的结构设计，于敷料层30 受压时，可透过这些高硬度的支撑件22间隔设置的结构特性，可提供敷料层30良好的支撑 效果，而起到支架作用，使得敷料层的孔隙不会被压缩得过于紧实。如此一来，具有不易使 敷料层塌陷、提高每单位体积的敷料层的电解液吸液量、提高放电倍率以及提高电解液的 循环效果，除此之外，更可具有较高的表面体积比，以增加电池能量密度。
[0045] 另一提的是，为提供良好的支撑效果，所述的金属基材以及支撑层的厚度关系可 采以下的设计
：大于等于〇 .5且小于等于1.5,其中T1为该金属基材10的厚度，T2为该支 撑层20的厚度。于一实施例中，较佳者，可选择
>的比值进行制作，而可获得较佳的 电解液吸液量、较佳的循环效率以及提高体积能量密度。
[0046] 另外，本实用新型的电极极片结构除了在金属基材的单一表面设置有支撑层与敷 料层之外，请参图3所示，于一实施例的电池极片结构2中，在金属基材40的两相对的表面 上，可分别设置有支撑层(包含有多个支撑件52、54)，且在金属基材40与这些支撑件52、54 的表面再涂覆有敷料层60。此外，分设于金属基材40两表面的支撑件52、54并不以两两相背 对的设置方式为限，于一实施例中，这些支撑件52与这些支撑件54也可采两两相背对且相 错开的方式设置，而不以上述实施例为限。
[0047] 此外，所述的支撑件的排列方式并不以棋盘式排列方式为限，举例来说，请配合图 4所示，于一实施例中，这些支撑件70也可采取交错排列设置的方式，或是纵横交错的方式 设置，除此之外，也可采取蜂巢状排列、同心圆环形排列等其它种排列方式，而不以上述内 容为限。
[0048]再一提的是，所述的支撑件的形状并不以正方形为限，举例来说，也可设计成三角 形、菱形、长条型或是其它种多边形的形状设计方式，另请参图5所示，支撑件80也可设计成 十字型的结构，除此之外，在其它的实施例当中，支撑件也可采取星形甚至是半月形的方式 设计，而不以上述实施例的内容为限。
[0049]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电池极片结构，其特征在于，包括： 一金属基材； 一支撑层，包含有多个支撑件，这些支撑件相间隔地设置于该金属基材的表面；以及 一敷料层，设置于该金属基材的该表面，且覆盖这些支撑件。2. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，该支撑层的硬度高于该敷料层的硬 度。3. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，这些支撑件由石墨烯所组成。4. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，该敷料层由石墨所组成。5. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，这些支撑件分别设置于该金属基材 的两相对表面上。6. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，该金属基材的厚度为Tl，该支撑层 Tl 的厚度为T2，其满足以下条件:大于等于0.5且小于等于1.5。 IZ7. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，这些支撑件以交错排列设置。8. 如权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，该金属基材的表面具有一第一区域 以及位于该第一区域的两侧的二第二区域，这些支撑件设置于该金属基材的第一区域的表 面。9. 如权利要求8所述的电池极片结构，其特征在于，该第一区域的宽度为Wl，该第二区 域的宽度为W2,其满足以下条件:W1:W2 = 4:1。
【文档编号】H01M4/02GK205452432SQ201521143020
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】邢飞, 李志行
【申请人】珠海尼尔生电能科技有限公司