CN103165901A - 锂电池极片基材和极片、以及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池极片基材和极片、以及其制备方法。该锂电电池极片包括锂电池极片基材、以及涂覆在锂电池极片基材两侧表面的极片浆料。该锂电池极片基材包括基材主体，在基材主体上设有通过机加工成型、贯通基材主体两侧表面的若干通孔，涂覆在锂电池极片基材两侧表面的极片浆料通过通孔接触导通，提高了极片基材的透过性，增强了极片浆料的挥发性，从而可以帮助容量发挥提高了20%-40%。由于通孔的设置，使得单位体积内容纳的极片浆料的数量增加，也就是说在不改变极片基材长度的情况下可以容纳更多的极片浆料，或者，容纳相同量的极片浆料所需要的极片基材可以缩短，从而可以减少隔膜、极片基材的用量，大大减少了浪费，而且大大降低了生产成本。

Description

锂电池极片基材和极片、以及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池，更具体地说，涉及一种锂电池极片基材、使用该锂电池极片基材的极片、以及制备该锂电池极片基材和极片的制备方法。

背景技术

随着手机、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机等电子消费产品和动力汽车、电动工具、电动助力车、发电储能装置等能源动力产品的发展，锂电池的应用也越来越广泛。特别是可携式电子市场逐步成熟，小型锂电池未来趋于稳定，而在动力能源迅速发展的趋势下，动力锂电池正迎来爆发性增长。

目前的锂电池的极片，包括负极片和正极片，其主要是将极片浆料涂覆在极片基材（即集流体）上，在通过碾压、烘干、裁切等制备成型。目前的极片基材通常是采用光铝箔、光铜箔等，将极片浆料直接涂覆在其表面。这样就使得极片基材两侧表面的极片浆料完全被极片基材所隔开，从而导致极片浆料的透过性等受到影响，降低了极片浆料的容量性能发挥。

而且，由于锂电池，特别是动力型锂电池，其极片非常薄，单面厚度约在40-60um之间，双面厚度加上极片基材的厚度只是在100-120um之间，现有技术的极片浆料分开在极片基材的两侧表面，分别独立工作。而由于极片较薄，两侧的极片浆料平铺时，对涂布精度要求很高，否则很容易因涂布的厚度不均，如图6所示，极片浆料的颗粒2大概在1—20um之间，在涂布不均时，很容易在极片基材1两侧的极片浆料同时聚集较多、或较少，造成局部微缺陷，存在安全隐患，出现短路、起火等缺陷。

另外，锂电池容量、性能等的发挥，主要依靠的是极片浆料的数量，由于极片基材采用光铜箔、光铝箔，占用了极片浆料的空间，使得单位体积内的极片浆料减少，从而降低了锂电池的容量等，或者，增大了锂电池的体积，而影响了锂电池的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可增加锂电池透过性的锂电池极片基材及锂电池极片。

本发明要解决的另一技术问题在于，提供一种可增加锂电池透过性的锂电池极片基材制备方法及锂电池极片制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种锂电池极片基材，包括基材主体，所述基材主体上设有通过机加工成型、贯通所述基材主体两侧表面的若干通孔。

在本发明的的锂电池极片基材中，所述基材主体为铜箔或铝箔，为正极基材主体或负极基材主体。

在本发明的的锂电池极片基材中，所述通孔均匀分布在所述基材主体上；所述通孔的截面形状为圆形、椭圆形、棱形、三角形、多边形或不规则形。

在本发明的的锂电池极片基材中，每一所述通孔的截面积为50um²-5mm²，所述基材主体的厚度为5um-0.2mm，其造孔率为15%-70%。

本发明还提供一种锂电电池极片，包括锂电池极片基材、以及涂覆在所述锂电池极片基材两侧表面的极片浆料；其特征在于，所述锂电池极片基材为上述任一项所述的锂电池极片基材；涂覆在所述锂电池极片基材两侧表面的极片浆料通过所述通孔接触导通。

在本发明的锂电电池极片中，所述极片浆料的颗粒尺寸小于所述通孔的截面面积；所述极片浆料包括极粉以及粘结剂。

本发明还提供一种锂电池极片基材制备方法，包括以下步骤：

S1:制备基材主体；

S2:采用机加工方式在所述基材主体上制备若干通孔，所述通孔贯穿所述基材主体两侧表面。

在本发明的锂电池极片基材制备方法中，在所述步骤S2中，通过冲孔加工、落料拉伸冲孔或者落料拉伸拉网，在所述基材主体上冲出若干通孔；所述通孔的截面形状为圆形、椭圆形、棱形、三角形、多边形或不规则形；所述通孔的截面积为50um²-5mm²，所述基材主体的厚度为5um-0.2mm，其造孔率为15%-70%。

在本发明的锂电池极片基材制备方法中，该方法还包括步骤S3:将经步骤S2制备若干通孔的所述基材主体进行减薄加工。

本发明还提供一种锂电池极片制备方法，包括以下步骤：A1:采用上述的制备方法制备锂电池极片基材；

A2:制备极片浆料，将极粉与粘结剂混合；

A3:将步骤A2制备的所述极片浆料涂覆在步骤A1制备的所述锂电池极片基材的两侧表面，并且两侧表面的极片浆料通过所述通孔接触导通。 

实施本发明具有以下有益效果：通过在基材主体上加工出若干通孔，从而使得涂覆在基材主体两侧表面的极片浆料能够通过通孔相接触，提高了极片基材的透过性，增强了极片浆料的挥发性，从而可以帮助容量发挥提高了20%-40%；而且，由于两侧表面的极片浆料是接触导通的，不再是独立工作，而是处于协同工作状态，相互弥补、相互补充，可避免短路、起火等缺陷，改善了电池的安全性。

另外，由于通孔的设置，使得单位体积内容纳的极片浆料的数量增加，也就是说在不改变极片基材长度的情况下可以容纳更多的极片浆料，或者，容纳相同量的极片浆料所需要的极片基材可以缩短，从而可以减少隔膜、极片基材的用量，大大减少了浪费，而且大大降低了生产成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的锂电池极片基材的一个实施例的局部示意图；

图2是图1的通孔错开排列的局部示意图；

图3是本发明的锂电池极片基材的采用另一种形式通孔的局部示意图；

图4是图3的通孔错开排列的局部示意图；

图5是本发明的锂电池极片的局部放大示意图；

图6是现有技术的锂电池极片的局部放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的锂电池极片基材的一个实施例，可在锂电池极片基材的两侧表面涂覆极片浆料，而形成锂电池极片。可以理解的，该锂电池极片基材可以作为正极片或负极片的基材，选择不同的极片浆料可以制作出正极片或负极片。

在本实施例中，锂电池极片基材包括基材主体11，该基材主体11可以选用铜箔或铝箔，可以根据需要制作成正极基材主体11或负极基材主体11。成型后的基材主体11的厚度为5um-0.5mm，优选的，其厚度为8-16um，可以根据要求选择不同的厚度。

在基材主体11上通过机加工做出若干通孔12，该等通孔12贯通基材主体11两侧表面，其造孔率为15%-70%（当然，可以根据需要调整密度），使得涂覆在基材主体11两侧表面的极片浆料可以通过通孔12接触导通，从而提高了极片基材的透过性，增加了极片浆料的挥发性，能够帮助电池容量提高20%-40%。而且，由于通孔12的设置，减少了基材主体11的材料的使用，节约了成本。

在本实施例中，该等通孔12为圆形通孔12，通过冲压成型均匀的分布在基材主体11上，其孔径为10um-2mm之间，优选的，其孔径为1mm。该等通孔12的排列可以成阵列排列（如图1所示），也可以错开排列（如图2所示）。可以理解的，该等通孔12的形状还可以为其他形状，例如椭圆形、棱形（如图3、4所示）、三角形、多边形、不规则形或其他形状，每一通孔12的截面面积约在50um²-5mm²，而极片浆料包括极粉、粘结剂等，其极片浆料颗粒13的尺寸大约在5um-20um之间，小于通孔12的截面面积，从而便于两侧的极片浆料的通过通孔12接触导通。

本实施例通过通孔12的设置，可以使得单位体积内容纳更多的极片浆料，从而可以缩短基材主体11，减少基材主体11的材料用量，从而减少隔膜的使用；甚至，还可以通过增加基材主体11的厚度，来增加单位体积的极片浆料的容纳数量，从而进一步的缩短基材主体11的长度，减少隔膜的用量；或者，保持基材主体11的长度，来获得更大容量的锂电池，从而实现高容量动力锂电池的小型化。

在制备本发明的锂电池极片时，首先需要制备锂电池极片基材。对于锂电池极片基材的制备，首先，制备基材主体11，也就是说加工出厚度在0.5um-1mm之间的铜箔、或铝箔等基材主体11；然后，采用机加工方式在基材主体11上制备若干通孔12，使得通孔12贯穿基材主体11两侧表面。在本实施例中，通过冲孔工艺，在基材主体11上冲出均匀分布的若干通孔12。当然，还可以通过落料拉伸冲孔、落料拉伸拉网等工艺，连续地在极片基材上加工出均匀分布的通孔12。

可以理解的，在完成基材主体11的通孔12制作后，还需要对基材主体11进行表面清洁处理，以备后续锂电池极片制作。

进一步的，在本实施例中，为了便于极片基材的通孔12的加工，采用较厚的极片基材主体，如厚度20um的极片基材主体，进行通孔的机加工。在通孔机加工完成后，再对基材主体进行通过碾压等方式进行减薄加工，使得基材主体变薄成5-10um，以满足电池极片的厚度要求。当然，可以根据最后需要得到的极片基材的厚度，来选择较厚的基材主体进行通孔的机加工。此方法避免了因基材主体的厚度太薄无法进行机加工的缺陷。

在进行锂电池极片制备时，除了制备基材主体11外，还需要制备极片浆料，将极粉与粘结剂混合，制备出极片浆料；当然，极粉和粘结剂可以根据制作正极极片还是负极极片进行选择，制作的极片浆料的颗粒13尺寸大约为5-20um，小于通孔12的截面面积。

然后，将制备好的极片浆料涂覆在锂电池极片基材的两侧表面，使得两侧表面的极片浆料通过通孔12接触导通。由于极片基材主体上设有通孔，因而，极片浆料的涂覆只要控制整体厚度即可，而无需考虑单面的厚度，大大降低了涂覆的工艺要求，提高了生产效率。而且，由于基材主体两面的极片浆料的颗粒13通过通孔相接，如图5所示，不再是独立工作，而是处于协同工作状态，相互弥补、相互补充，可避免短路、起火等缺陷，改善了电池的安全性。

当然，在完成极片浆料的涂覆后，还需要经过烘干、分切等步骤，来完成里电池极片的制作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂电池极片基材，包括基材主体，其特征在于，所述基材主体上设有通过机加工成型、贯通所述基材主体两侧表面的若干通孔。

2.根据权利要求1所述的锂电池极片基材，其特征在于，所述基材主体为铜箔或铝箔，为正极基材主体或负极基材主体。

3.根据权利要求1所述的锂电池极片基材，其特征在于，所述通孔均匀分布在所述基材主体上；所述通孔的截面形状为圆形、椭圆形、棱形、三角形、多边形或不规则形。

4.根据权利要求1所述的锂电池极片基材，其特征在于，每一所述通孔的截面积为50um²-5mm²，所述基材主体的厚度为5um-0.2mm，其造孔率为15%-70%。

5.一种锂电电池极片，包括锂电池极片基材、以及涂覆在所述锂电池极片基材两侧表面的极片浆料；其特征在于，所述锂电池极片基材为上述权利要求1-4任一项所述的锂电池极片基材；涂覆在所述锂电池极片基材两侧表面的极片浆料通过所述通孔接触导通。

6.根据权利要求5所述的锂电电池极片，其特征在于，所述极片浆料的颗粒尺寸小于所述通孔的截面面积；所述极片浆料包括极粉以及粘结剂。

7.一种锂电池极片基材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:制备基材主体；

S2:采用机加工方式在所述基材主体上制备若干通孔，所述通孔贯穿所述基材主体两侧表面。

8.根据权利要求7所述的锂电池极片基材制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过冲孔加工、落料拉伸冲孔或者落料拉伸拉网，在所述基材主体上冲出若干通孔；所述通孔的截面形状为圆形、椭圆形、棱形、三角形、多边形或不规则形；所述通孔的截面积为50um²-5mm²，所述基材主体的厚度为5um-0.2mm，其造孔率为15%-70%。

9.根据权利要求7所述的锂电池极片基材制备方法，其特征在于，该方法还包括步骤S3:将经步骤S2制备若干通孔的所述基材主体进行减薄加工。

10.一种锂电池极片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1:采用权利要求7、8或9的制备方法制备锂电池极片基材；

A2:制备极片浆料，将极粉与粘结剂混合；

A3:将步骤A2制备的所述极片浆料涂覆在步骤A1制备的所述锂电池极片基材的两侧表面，并且两侧表面的极片浆料通过所述通孔接触导通。

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