CN113097435A

CN113097435A - 一种电极片和电池

Info

Publication number: CN113097435A
Application number: CN202110347965.8A
Authority: CN
Inventors: 厉成北; 彭宁
Original assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本申请公开了一种电极片和电池，属于电池技术领域。所述电极片，包括：聚合物基体，所述聚合物基体的第一侧的表面设有层叠设置的第一涂层和第二涂层；其中，所述第一涂层和所述第二涂层中，一者为活性材料层，另一者为导电涂层。本申请提供的一种电极片、卷绕式电芯和电池，可以提高电池的能量密度。

Description

一种电极片和电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电极片和电池。

背景技术

目前，卷绕式电芯的电极片通常包括集流体，集流体作为活性材料涂布的载体，可以方便活性材料的涂布。然而，由于集流体在整个电芯中的质量占比较高，因此，在一定程度上将降低电池的能量密度。可见，现有技术中，电池存在电池的能量密度较低的问题。

发明内容

本申请提供的一种电极片和电池，可以提高电池的能量密度。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种电极片，包括：聚合物基体，所述聚合物基体的第一侧的表面设有层叠设置的第一涂层和第二涂层；

其中，所述第一涂层和所述第二涂层中，一者为活性材料层，另一者为导电涂层。

可选地，所述导电涂层包括相邻的第一区域和第二区域，所述第一区域设有所述活性材料层，所述第二区域背对所述聚合物基体的一侧未设置所述活性材料层。

可选地，所述第二区域与所述聚合物基体之间设有所述活性材料层。

可选地，所述导电涂层位于所述活性材料层与聚合物基体之间。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电池，包括第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和所述第二电极片中的至少一者为权利要求1至4中任意一项所述的电极片；

所述第一电极片和所述第二电极片分别沿同一方向卷绕形成卷绕式电芯，所述第一电极片和所述第二电极片中，一者为正极片，另一者为负极片。

可选地，所述第一电极片包括第一聚合物基体，所述第一聚合物基体的表面设有层叠设置的第一导电涂层和第一活性材料层；

所述第一导电涂层包括靠近所述第一电极片的首端的第三区域，所述第三区域未设置所述第一活性材料层；

所述电池还包括内部极耳，所述内部极耳与所述第三区域的第一导电涂层电连接。

可选地，所述内部极耳包括位于所述第一电极片内的第一部分和伸出于所述第一电极片之外的第二部分，所述第一部分在目标平面内的截面积大于所述第二部分在目标平面内的截面积，所述目标平面与所述卷绕式电芯的厚度方向垂直。

可选地，所述第二电极片包括第二聚合物基体，所述第二聚合物基体的表面设有层叠设置的第二导电涂层和第二活性材料层；

所述第二导电涂层包括位于所述第二电极片的最外圈外侧的第四区域，所述第四区域未设置所述第二活性材料层；

所述电池还包括外部极耳，所述外部极耳与所述第四区域的第二导电涂层电连接。

所述电池还包括导电壳体，所述导电壳体包覆于所述卷绕式电芯的外侧，且所述第四区域的第二导电涂层与所述导电壳体电连接。

可选地，所述第四区域靠近所述第二电极片的末端，且所述第二电极片的末端沿背向所述第一电极片一侧翻折，以将所述第四区域显露于所述第二电极片的外侧。

本申请实施例中，通过将聚合物基体作为活性材料层的涂布载体，这样，由于电极片中无需设置集流体，从而提高了电池的能量密度，同时，通过设置与活性材料层层叠设置的导电涂层，这样，可以提高电极片中电子的导电性，有利于大倍率充放电。

附图说明

图1为本申请提供的电极片的结构示意图之一；

图2为本申请提供的电极片的结构示意图之二；

图3是本申请提供的一种电池的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参见图1-2，为本申请实施例提供的一种电极片，所述电极片包括：聚合物基体110，所述聚合物基体110的第一侧的表面设有层叠设置的第一涂层和第二涂层；其中，所述第一涂层和所述第二涂层中，一者为活性材料层130，另一者为导电涂层120。

其中，所述电极片可以是卷绕式电池中的电极片，具体而言，所述电极片可以是正极片，也可以是负极片。相应地，当所述电极片为正极片时，所述活性材料层130为正极活性材料层；当所述电极片为负极片时，所述活性材料层130为负极活性材料层。

上述活性材料层130可以位于所述导电涂层120与聚合物基体110之间，当然，所述导电涂层120也可以位于所述活性材料层130与所述聚合物基体110之间。

可以理解的是，可以仅在所述聚合物基体110的第一侧涂布所述活性材料层130和导电涂层120，当然，也可以同时在所述聚合物基体110的第一侧和聚合物基体110的第二侧分别涂布所述活性材料层130和导电涂层120，其中，所述聚合物基体110的第一侧与聚合物基体110的第二侧相背对。

当上述聚合物基体110的第二侧未涂布所述活性材料层130和导电涂层120时，由于所述聚合物基体110的第一侧与聚合物基体110的第二侧相背对，因此，可以通过所述聚合物基体110将正极片和负极片相对隔开的作用。

相应地，也可以额外设置隔膜将正极片和负极片相对隔开。

相应的，当正极活性材料层和负极活性材料层之间没有聚合物基体110时，也需要在正极活性材料层和负极活性材料层之间设置隔膜。

相应的，当有额外隔膜设置时，聚合物基体110材料可以和隔膜材料相同，也可以和隔膜材料不同。

上述聚合物基体110材料包括基础隔膜材料，选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、芳纶(间位芳纶，PMIA；对位芳纶PPTA)中的至少一种。

上述基础隔膜材料还可以包括固态电解质，氧化物系固态电解质如PEO等，硫化物系固态电解质如Li2S-P2S5等，陶瓷系固态电解质如LLZO等，玻璃系固态电解质如LiPON等。

上述聚合物基体110还可作为基础隔膜，其表面还可以涂布经过涂层处理的复合隔膜，如在基础隔膜表面涂敷陶瓷AL2O3，在基膜表面涂敷固态电解质等。

上述导电涂层120的材料包括碳导电材料，如导电石墨、乙炔黑、super-P、碳纳米管、石墨烯，也包括金属导电层，如铜粉导电层、铝粉导电层、银粉导电层。导电涂层120的形状可以是层状结构、网状结构、线状结构等。

当上述活性材料层130为正极活性材料层时，所述正极活性材料层可以包括钴酸锂LiCoO2、三元材料Li(NiCoMn)O2、磷酸铁锂LiFePO4、富锂锰基正极材料、镍锰尖晶石、磷酸铁锰锂、锰酸锂中的一种或多种。

当上述活性材料层130为负极活性材料层时，所述负极活性材料层可以包括天然石墨、人造石墨、金属锂、锂-碳复合材料(例如Li-C)、锂基合金(例如Li-Mg、Li-Ag)、硅基合金(例如Si-Al、Si-Ag、Si-Sn、Si-Cu)、过渡金属氧化物(过渡金属M＝Fe、Co、Ni、Cu等)、硅基氧化物(例如SiO、SiO2)、纳米硅、锡基合金(例如Sn-Fe合金，Sn-Co合金，Sn-Ni合金，Sn-Zr合金)、锡基氧化物(例如SnO、SnO2)、钛酸锂、二氧化钛、氧化锡、氧化铁和氧化钴中的一种或多种的混合物。

该实施方式中，通过将聚合物基体110作为活性材料层130的涂布载体，这样，由于电极片中无需设置集流体，从而提高了电池的能量密度，同时，通过设置与活性材料层130层叠设置的导电涂层120，这样，可以提高电极片中电子的导电性，有利于大倍率充放电。

可选地，所述导电涂层120包括相邻的第一区域121和第二区域122，所述第一区域121设有所述活性材料层130，所述第二区域122背对所述聚合物基体110的一侧未设置所述活性材料层130。

具体地，所述第一区域121的轮廓形状可以与所述活性材料层130的轮廓形状相同，且所述第一区域121可以与所述活性材料层130正对设置。

可以理解的是，上述第一区域121和第二区域122应当是连续的导电涂层120的不同区域，这样，由于第二区域122背对所述聚合物基体110的一侧未设置所述活性材料层130，即第二区域122的导电涂层120显露于活性材料层130之外，因此，其他电器元件可以通过所述第二区域122的导电涂层120与电极片电连接，例如，将在所述第二区域122连接极耳。

可选地，所述第二区域122与所述聚合物基体110之间设有活性材料层130。

该实施方式中，通过在所述第二区域122与聚合物基体110之间设置活性材料层130，可以进一步提高电池的能量密度。

可选地，所述第一区域121包括第一子区域和第二子区域，所述第二区域122位于所述第一子区域和所述第二子区域之间。

具体地，所述第二区域122可以靠近所述电极片的端部，当然，所述第二区域122也可以位于所述电极片的中间位置，例如，当所述第二区域122位于所述电极片的中间位置时，所述第一区域121可以包括两个相对隔开的第一子区域和第二子区域，所述第二区域122位于所述第一子区域与第二子区域之间，且所第一子区域、所述第二区域122和所述第二子区域为连续的导电涂层120的不同区域。

可选地，请参见图2，所述活性材料层130包括第一子活性材料层131和第二子活性材料层132，所述第一子活性材料层131、所述导电涂层120和所述第二子活性材料层132层叠设置，且所述导电涂层120位于所述第一子活性材料层131和第二子活性材料层132之间。

具体地，请参见图1，在本申请一个实施例中，所述导电涂层120可以位于两层活性材料层之间，这样，可以进一步提高导电涂层120与活性材料层130之间的接触面积，从而进一步提高电极片中电子的导电性。

可选地，所述导电涂层120位于所述活性材料层130与聚合物基体110之间。

该实施方式中，通过将导电涂层120设置于活性材料层130与聚合物基体110之间，这样，可以使得活性材料层130位于电极片的最外侧，从而增强正负极片之间的活性材料之间的反应效果。

请参见图3，本申请实施例还提供了一种电池，所述电池包括第一电极片100和第二电极片200，所述第一电极片100和所述第二电极片200中的至少一者为上述实施例所述的电极片；

所述第一电极片100和所述第二电极片200分别沿同一方向卷绕形成卷绕式电芯，所述第一电极片100和所述第二电极片200中，一者为正极片，另一者为负极片。

该实施方式中，由于采用了上述实施例中所述的电极片，因此，能够实现上述实施例中，电极片的全部有益效果，为避免重复，在此不再予以赘述。

可选地，所述第一电极片100包括第一聚合物基体，所述第一聚合物基体的表面设有层叠设置的第一导电涂层和第一活性材料层；

所述第一导电涂层包括靠近所述第一电极片100的首端的第三区域，所述第三区域未设置所述第一活性材料层；

所述电池还包括内部极耳300，所述内部极耳300与所述第三区域的第一导电涂层电连接。

具体地，所述内部极耳300与位于所述第三区域的第一导电涂层之间可以通过焊接的方式连接，如点焊、激光焊、超声焊等。当然，也可以通过粘合的方式连接。

在具体实施时，所述第一电极片100的首端可以绕所述内部极耳300卷绕，以增大所述第三区域的导电涂层与内部极耳300之间的接触面积，同时，可以减小内部极耳300在工作过程中的内阻。

可选地，所述内部极耳300包括位于所述第一电极片100内的第一部分302和伸出于所述第一电极片100之外的第二部分301，所述第一部分302在目标平面内的截面积大于所述第二部分在目标平面内301的截面积，所述目标平面与所述卷绕式电芯的厚度方向垂直。

具体地，请参见图3，所述第一部分302的截面和第二部分301的截面分别呈矩形状，且第二部分301的截面的长宽分别小于第一分部的截面的长度，从而使得第一部分302的截面积小于第二部分301的截面积。这样，可以进一步增大内部极耳300与第一电极片100中的导电涂层之间的接触面积，同时，可以减小内部极耳300的内阻。

可选地，所述第二电极片200包括第二聚合物基体，所述第二聚合物基体的表面设有层叠设置的第二导电涂层和第二活性材料层；

所述第二导电涂层包括位于所述第二电极片200的最外圈外侧的第四区域，所述第四区域未设置所述第二活性材料层；

所述电池还包括外部极耳400，所述外部极耳400与所述第四区域的第二导电涂层电连接。

可以理解的是，上述第一活性材料层和第二活性材料层中，一者为正极活性材料层，另一者为负极活性材料层。

上述外部极耳400与位于所述第四区域的第二导电涂层之间可以通过焊接的方式连接，如点焊、激光焊、超声焊等。当然，也可以通过粘合的方式连接。

可以理解的是，请参见图3，所述第二电极片200的最外圈位于所述第一电极片100的最外圈的外侧，从而方便第四区域的导电涂层与外部极耳400之间的连接。

上述第一电极片100的首端可以是指在所述第一电极片100处于卷绕状态时，位于第一电极片100最内侧的一端，相应地，上述第一电极片100的末端可以是指在所述第一电极片100处于卷绕状态时，位于第一电极片100最外侧的一端；上述第二电极片200的首端可以是指在所述第二电极片200处于卷绕状态时，位于第二电极片200最内侧的一端，相应地，上述第二电极片200的末端可以是指在所述第二电极片200处于卷绕状态时，位于第二电极片200最外侧的一端。

该实施方式与上述实施方式的区别在于，将导电壳体作为电池的外部极耳400，这样，可以实现对导电壳体的复用，同时，由于无需增设外部极耳400，从而可以简化电池的结构。

可选地，所述第四区域靠近所述第二电极片200的末端，且所述第二电极片200的末端沿背向所述第一电极片100一侧翻折，以将所述第四区域显露于所述第二电极片200的外侧。

该实施方式中，通过将第二电极片200的末端向外侧翻折，以将原本位于第二电极片200最外圈的内侧的第四区域，翻折至位于第二电极片200的外侧，从而方便导电壳体400与第四区域中的第二导电涂层之间的电连接。

此外，由于所述第四区域是从第二电极片200最外圈的内侧翻折至第二电极片200的外侧所形成的区域，即第四区域与所述第二电极片200的最外圈的内侧壁位于所述第二聚合物基体的同一侧面，因此，在对第二聚合物基体的最外圈涂布第二活性材料层时，仅需对第二电极片200单面进行涂布，从而可以简化第二活性材料层的涂布过程。

可选地，所述第二聚合物基体的最外圈的外侧壁未设置所述第二活性材料层。

由于第二电极片200处于卷绕状态时，第二聚合物基体也呈逐层卷绕的卷绕状结构，所述第二聚合物基体的最外圈可以是指：第二聚合物基体形成的所述卷绕状结构的外一侧的一周。

具体地，由于所述第二聚合物基体的最外圈位于所述第二聚合物基体的最外圈的外侧，因此，第二聚合物基体的最外圈的外侧壁不存在与之相对的第一聚合物基体，因此，即便在所述第二聚合物基体的最外圈的外侧壁涂布第二活性材料层，位于第二聚合物基体最外圈的外侧壁上的第二活性材料层也无法参与反应，因此，该实施方式中，通过取消位于第二聚合物基体最外圈的外侧壁的第二活性材料层，可以减小卷绕式电芯的整体厚度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims

1.一种电极片，其特征在于，包括：聚合物基体，所述聚合物基体的第一侧的表面设有层叠设置的第一涂层和第二涂层；

2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述导电涂层包括相邻的第一区域和第二区域，所述第一区域设有所述活性材料层，所述第二区域背对所述聚合物基体的一侧未设置所述活性材料层。

3.根据权利要求2所述的电极片，其特征在于，所述第二区域与所述聚合物基体之间设有所述活性材料层。

4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述导电涂层位于所述活性材料层与聚合物基体之间。

5.一种电池，其特征在于，包括第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和所述第二电极片中的至少一者为权利要求1至4中任意一项所述的电极片；

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一电极片包括第一聚合物基体，所述第一聚合物基体的表面设有层叠设置的第一导电涂层和第一活性材料层；

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述内部极耳包括位于所述第一电极片内的第一部分和伸出于所述第一电极片之外的第二部分，所述第一部分在目标平面内的截面积大于所述第二部分在目标平面内的截面积，所述目标平面与所述卷绕式电芯的厚度方向垂直。

8.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第二电极片包括第二聚合物基体，所述第二聚合物基体的表面设有层叠设置的第二导电涂层和第二活性材料层；

9.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第二电极片包括第二聚合物基体，所述第二聚合物基体的表面设有层叠设置的第二导电涂层和第二活性材料层；

10.根据权利要求8或9所述的电池，其特征在于，所述第四区域靠近所述第二电极片的末端，且所述第二电极片的末端沿背向所述第一电极片一侧翻折，以将所述第四区域显露于所述第二电极片的外侧。