CN117642876A - 极片、电池单体、电池、用电设备及极片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种极片、电池单体、电池、用电设备及极片的制造方法。极片包括多孔集流体，所述多孔集流体包括一体成型的主体部和端部，所述端部的单位面积重量大于所述主体部的单位面积重量，所述端部的厚度小于所述主体部的厚度，所述端部的厚度为D1，满足5μm≤D1≤100μm。该极片，制造工艺较为简单，便于加工。

Description

极片、电池单体、电池、用电设备及极片的制造方法 技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种极片、电池单体、电池、用电设备及极片的制造方法。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

极片是电池单体的重要组成部分。极片包括集流体，集流体采用多孔集流体时，由于多孔集流体的多孔结构，并且多孔集流体的机械强度较弱，导致多孔集流体无法焊接其他部件。

发明内容

本申请的目的在于提供一种极片、电池单体、电池、用电设备及极片的制造方法。该极片，端部具有较高的机械强度，能够与其他部件焊接。

本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本申请提供了一种极片，包括多孔集流体，所述多孔集流体包括一体成型的主体部和端部，所述端部的单位面积重量大于所述主体部的单位面积重量，所述端部的厚度小于所述主体部的厚度，所述端部的厚度为D1，满足5μm≤D1≤100μm。

根据本申请实施例提供的极片，端部的单位面积重量大于主体部的单位面积重量、且端部的厚度小于主体部的厚度，端部可以为多孔集流体的压缩部位，机械强度高，能够作为极片的极耳，以便于与其他部件焊接；同时，端部的厚度满足上述范围，一方面，符合模切需求，便于加工，另一方面，端部的电流分布集中，循环性能较佳。

根据本申请的一些实施例，满足5μm≤D1≤50μm。

根据本申请的一些实施例，满足10μm≤D1≤20μm。

根据本申请的一些实施例，所述主体部的厚度为D2，满足10％≤D1/D2≤15％。

在上述方案中，在主体部的厚度一致的情况下，端部的厚度与主体部的厚度满足上述关系，端部具有较好的加工性能，并且保证端部的电流分布集中。

根据本申请的一些实施例，所述端部和所述主体部沿第一方向排列，所述端部在所述第一方向上的尺寸为B，满足5mm≤B≤20mm。

在上述方案中，端部在第一方向上的尺寸满足上述范围，使得端部能够与其他部件具有较大的连接面积。

根据本申请的一些实施例，满足6mm≤B≤9mm。

根据本申请的一些实施例，所述端部和所述主体部沿第一方向排列，所述多孔集流体在所述第一方向上的尺寸为A，所述端部在所述第一方向上的尺寸为B，满足5％≤B/A≤20％。

在上述方案中，在多孔集流体在第一方向上的尺寸恒定的情况下，端部在第一方向上的尺寸与多孔集流体在第一方向上的尺寸满足上述关系，一方面，端部与其他部件具有较大的连接面积，另一方面，保证主体部在第一方向上具有较大的尺寸，以使得多孔集流体具有较多的金属离子沉积位点。

根据本申请的一些实施例，满足5％≤B/A≤10％。

根据本申请的一些实施例，所述端部的孔隙率为50-80％。

根据本申请的一些实施例，所述端部的孔隙率为62.5-75％。

根据本申请的一些实施例，所述端部的面密度为300-500g/m ²。

在上述方案中，端部的面密度满足上述范围，使得端部的结构致密，提高端部的强度和切割性能。

根据本申请的一些实施例，所述端部的面密度为350-450g/m ²。

根据本申请的一些实施例，沿所述多孔集流体的厚度方向，所述主体部具有相对设置的第一表面和第三表面，所述端部具有相对设置的第二表面和第四表面，所述第二表面和所述第四表面均位于所述第一表面所在的平面和所述第三表面所在的平面之间。

在上述方案中，沿厚度方向，端部位于第一表面和第三表面之间，能够减少端部与主体部的过渡处的应力集中，减少端部断裂的概率。

根据本申请的一些实施例，所述多孔集流体还包括过渡部，所述过渡部连接所述主体部和所述端部，所述过渡部的厚度由连接所述主体部的一侧向连接所述端部的一侧逐渐减小。

在上述方案中，过渡部连接主体部和端部，便于加工成型，降低加工难度。

根据本申请的一些实施例，所述主体部具有第一表面，所述端部具有第二表面，所述过渡部具有第一过渡面，所述第一过渡面连接所述第一表面和所述第二表面，所述第一过渡面为与所述第二表面相切的弧面。

在上述方案中，第一过渡面与第二表面相切，使得加工模具结构简单，便于极片的制备。

根据本申请的一些实施例，所述第一过渡面的曲率半径为R，满足15mm≤R≤25mm。

在上述方案中，第一过渡面的曲率半径满足上述范围，便于极片的加工。

根据本申请的一些实施例，所述主体部具有与所述第一表面相对设置的第三表面，所述端部具有与所述第二表面相对设置的第四表面，所述过渡部具有与所述第一过渡面相对设置的第二过渡面，所述第二过渡面连接所述第三表面和所述第四表面，所述第二过渡面为与所述第四表面相切的弧面。

在上述方案中，第二过渡面连接第三表面和第四表面、且第二过渡面与第四表 面相切，便于实现极片的制造。

根据本申请的一些实施例，所述第二过渡面与所述第一过渡面对称设置。

在上述方案中，端部由多孔集流体在相对的两侧挤压成型，便于实现极片加工，保证端部的电流分布集中。

根据本申请的一些实施例，所述端部、所述过渡部和所述主体部沿第一方向排列，所述过渡部在所述第一方向上的尺寸为C，满足0.5mm≤C≤2mm。

在上述方案中，过渡部在第一方向上的尺寸满足上述范围，便于实现端部的加工成型。

根据本申请的一些实施例，所述极片还包括活性物质层，所述活性物质层设置于所述主体部的表面。

在上述方案中，活性物质层设置于主体部的表面，以使极片具有较多的活性物质容量。

根据本申请的一些实施例，所述多孔集流体为泡沫金属。

在上述方案中，泡沫金属具有较好的机械性能。

第二方面，本申请提供了一种电池单体，包括：壳体组件，包括电极引出部；电极组件，容纳于所述壳体组件内，所述电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片中至少一者为上述实施例提供的极片，所述端部与所述电极引出部电连接。

根据本申请实施例的电池单体，第一极片和第二极片中至少一者为上述的极片，极片的端部具有较高的机械强度，以便于实现电极组件与电极引出部的电连接。

第三方面，本申请提供了一种电池，包括箱体和多个上述实施例提供的电池单体，多个所述电池单体容纳于所述箱体内。

第四方面，本申请提供了一种用电设备，包括上述实施例提供的电池单体，所述电池单体用于提供电能。

第五方面，本申请提供了一种极片的制造方法，包括：提供多孔集流体；从所述多孔集流体厚度方向上的两侧对所述多孔集流体的端部进行挤压，使所述端部的厚度被压缩至5-100μm。

根据本申请实施例的极片的制造方法，制备工艺简单，制备的极片的端部具有较高的机械强度，满足模切需求，便于加工，同时，端部的电流分布集中，循环性能较佳。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图；

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图；

图4为本申请一些实施例提供的极片的立体图；

图5为本申请一些实施例提供的极片的结构示意图；

图6为本申请一些实施例提供的多孔集流体的结构示意图；

图7为本申请另一些实施例提供的多孔集流体的结构示意图；

图8为本申请另一些实施例提供的极片的结构示意图；

图9示出了本申请一些实施例提供的极片的制造方法的示意性流程图；

图10为本申请一些实施例提供的极片的制造设备的简要示意图；

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：100-电池；10-箱体；11-第一部分；12-第二部分；20-电池单体；21-端盖；21a-电极端子；22-壳体；23-电极组件；23a-极耳；30-极片；31-多孔集流体；311-主体部；3111-第一表面；3112-第三表面；312-端部；3121-第二表面；3122-第四表面；313-过渡部；3131-第一过渡面；3132-第二过渡面；32-活性物质层；200-控制器；300-马达；1000-车辆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存 在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请中，所提及的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提及的电池可以包括电池模块或电池包等。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。一些实施例中，负极极片包括负极集流体，负极集流体的材料可以为铜，负极集流体不涂覆活性物质。一些实施例中，负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

现有技术中，集流体可以为多孔集流体，例如泡沫金属；多孔集流体具有较高的孔隙率，具有较多的金属离子沉积位点，尤其是在锂离子电池中，能够有效地抑制锂枝晶的生长和缓解体积变化，使其显著改善金属锂的沉积行为和电化学性能。但是，由于多孔集流体孔隙率较大，机械强度较低，不能直接将其他部件(例如，电极端子、壳体和转接件等)焊接到多孔集流体上。

鉴于此，本申请提供了一种极片，将多孔集流体的端部压缩后形成极耳，机械强度高，。同时，端部的厚度压缩至5μm≤D1≤100μm，一方面，符合模切需求，便于加工，另一方面，端部的电流分布集中，循环性能较佳。

本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电设备的电源***。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电设备为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源，用于车辆1000的电路***，例如用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。

车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。

在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。

其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体20包括有壳体组件、电极组件 23以及其他的功能性部件。壳体组件包括端盖21和壳体22，端盖21和壳体22中至少一者设置有电极引出部。

端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有电极引出部(电极端子21a)，电极端子21a可以用于与电极组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。

壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。壳体22上可以设置有电极引出部，电极引出部用于与极耳电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。

电极组件23是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23主要由正极极片和负极极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔离膜，隔离膜用于分隔正极极片和负极极片，以避免正极极片和负极极片内接短路。正极极片和负极极片的端部各自伸出极耳23a。正极极耳和负极极耳可以共同位于电极组件23的一端或是分别位于电极组件23的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳23a通过转接件24连接电极引出部以形成电流回路。

根据本申请的一些实施例，参照图4和图5，图4为本申请一些实施例提供的极片30的立体图，图5为本申请一些实施例提供的极片30的结构示意图。本申请提供了一种极片30。极片30包括多孔集流体31，多孔集流体31包括一体成型的主体部311和端部312，端部312的单位面积重量大于主体部311的单位面积重量，端部312的厚度小于主体部311的厚度，端部312的厚度为D1，满足5μm≤D1≤100μm。

多孔集流体31可以是金属导体，多孔集流体31为多孔结构，其可以是材质本身具有空隙形成的多孔结构，也可以是通过加工成型形成的多孔结构。

图中，字母Z所指示的方向为多孔集流体31的厚度方向，端部312的厚度D1 为端部312在厚度方向Z上的尺寸，主体部的厚度为主体部在厚度方向Z上的尺寸。

主体部311和端部312为多孔集流体31的组成部分，端部312为多孔集流体31的厚度较小的部位。

对于正极极片来说，主体部311是正极极片用于涂覆正极活性物质的部分。对于负极极片来说，主体部311是与正极极片的主体部311相对的部分；具体来说，在负极极片表面不涂活性物质时，主体部311是用于接收正极活性物质的金属离子的部分，在负极极片表面涂活性物质时，主体部311是负极极片用于涂覆负极活性物质的部分。

端部312位于主体部311的一端，例如，端部312和主体部311可以沿预设方向排列。

端部312的单位面积重量大于主体部311的单位面积重量、且端部312的厚度小于主体部311的厚度。端部312可以由多孔集流体31被压缩形成。

端部312的厚度D1满足5μm≤D1≤100μm时，端部312的厚度D1可以为5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、75μm、80μm、90μm、100μm等

当端部312的厚度D1小于5μm时，端部312由多孔集流体31压缩形成时，端部312容易撕裂，使得端部312不符合模切需求，端部312无法作为极耳23a；当端部312的厚度D1大于100μm时，端部312的电流分布分散，循环性能较差。

根据本申请实施例的极片30，端部312可以为多孔集流体31的压缩部位，端部312具有较高的机械强度，端部312能够作为极片30的极耳23a，以便于与其他部件(如电极端子21a、壳体22或转接件24等)焊接实现电能输出；同时，端部312的厚度满足上述范围，一方面，符合模切需求，便于加工，另一方面，端部312的电流分布集中，循环性能较佳。

需要指出的是，端部312作为极片30的极耳23a，可以直接连接电极端子21a、壳体22或转接件24。

根据本申请的一些实施例，满足5μm≤D1≤50μm。

可选地，端部312的厚度D1可以为5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、50μm等。

相对于端部312的厚度D1满足50μm＜D1≤100μm，端部312的厚度D1满足5μm≤D1≤50μm时，端部312的单位面积重量较大，机械强度较高。

根据本申请的一些实施例，满足10μm≤D1≤20μm。

相对于端部312的厚度D1满足5μm≤D1＜10μm，端部312的厚度D1满足10μm≤D1≤20μm时，端部312的单位面积重量较大，机械强度较高。

可选地，端部312的厚度D1可以为10μm、12μm、15μm、18μm、20μm等。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，主体部311的厚度为D2，满足10％≤D1/D2≤15％。

如果D1/D2小于10％，则端部312的厚度D1较小，端部312的加工难度较大，端部312容易产生裂纹；如果D1/D2大于15％，则端部312的厚度D1较大，端 部312的电流分布较为分散，循环性能较差。

在上述方案中，在主体部311的厚度D1恒定的情况下，端部312的厚度与主体部311的厚度满足10％≤D1/D2≤15％，端部312具有较好的加工性能，并且保证端部312的电流分布集中。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，端部312和主体部311沿第一方向X排列，端部312在第一方向X上的尺寸为B，满足5mm≤B≤20mm。

第一方向X与厚度方向Z垂直。

“端部312和主体部311沿第一方向X排列”是指，端部312位于主体部311在第一方向X的一侧。

如果端部312在第一方向X上的尺寸B小于5mm，则端部312与其他部件之间具有较小的连接面积，不利于端部312与其他部件的连接；如果端部312在第一方向X上的尺寸B大于20mm，在第一方向X上，端部312占有较大的尺寸，导致主体部311的尺寸较小，多孔集流体31具有较少的金属离子沉积点位，并且，主体部311作为活性物质的附着部位，主体部311的尺寸较小，使得极片30的活性物质容量较少，使得电池单体的能量密度较低。

在上述方案中，端部312在第一方向X上的尺寸B满足5mm≤B≤20mm，使得端部312能够与其他部件具有较大的连接面积，并且保证极片30能够具有较高的承载活性物质容量。

根据本申请的一些实施例，满足6mm≤B≤9mm。

相对于端部312在第一方向X上的尺寸B满足5mm≤B≤20m，端部312在第一方向X上的尺寸B满足6mm≤B≤9mm，既能保证端部312与其他部件具有较大的连接面积，还能够保证主体部311在第一方向X上具有较大的尺寸，保证极片30能够具有较高的活性物质容量。

可选地，第一方向X上的尺寸B可以为6mm、7mm、8mm、9mm等。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，端部312和主体部311沿第一方向X排列，多孔集流体31在第一方向X上的尺寸为A，端部312在第一方向X上的尺寸为B，满足5％≤B/A≤20％。

在多孔集流体31在第一方向X上的尺寸A恒定的情况下，如果B/A小于5％，则端部312在第一方向X上的尺寸较小，端部312与其他部件的连接面积较小；如果B/A大于20％，则端部312在第一方向X的尺寸较大，对应地，主体部311在第一方向X上的尺寸较小，而主体部311为极片30的设置活性物质的部分，使得极片30的活性物质的容量减小，影响电池单体20的能量密度。

在上述方案中，端部312在第一方向X上的尺寸B与多孔集流体31在第一方向X上的尺寸A满足5％≤B/A≤20％，一方面，端部312与其他部件具有较大的连接面积，另一方面，保证主体部311在第一方向X上具有较大的尺寸，以使得多孔集流体31具有较多的金属离子沉积位点，同时主体部311能够附着较多的活性物质，极片30能够具有较多的活性物质容量，电池单体20的能量密度较高。

根据本申请的一些实施例，满足5％≤B/A≤10％。

相对于5％≤B/A≤20％，端部312在第一方向X上的尺寸B与多孔集流体31在第一方向X上的尺寸A满足5％≤B/A≤10％，端部312在第一方向X上的尺寸较小，使得主体部311在第一方向X上的尺寸较大，以使极片30能够具有较多的活性物质容量。

根据本申请的一些实施例，端部312的孔隙率小于主体部311的孔隙率，主体部311的孔隙率为95％。

根据本申请的一些实施例，端部312的孔隙率为50-80％。

孔隙率＝(1-(多孔材料的质量[g]/(多孔材料的体积[cm ³]×材料密度)))×100[％]。

根据本申请的一些实施例，端部312的孔隙率为62.5-75％。

可选地，端部312的孔隙率可以为62.5％、65％、70％、75％等。

根据本申请的一些实施例，端部312的面密度为300-500g/m ²。

面密度ρ _A可以由公式ρ _A＝ρ _V L＝mL/V得知，其中，ρ _V为材料的体积密度，L为材料长度，m为材料质量，V为材料体积。

在上述方案中，端部312的面密度满足上述范围，使得端部312的结构致密，提高端部312的强度和切割性能。

根据本申请的一些实施例，端部312的面密度为350-450g/m ²。

可选地，端部312的面密度可以为350g/m ²、375g/m ²、400g/m ²、425g/m ²、450g/m ²等。

请参照图6和图7，图6为本申请一些实施例提供的多孔集流体31的结构示意图，图7为本申请另一些实施例提供的多孔集流体31的结构示意图。根据本申请的一些实施例，沿多孔集流体31的厚度方向Z，主体部311具有相对设置的第一表面3111和第三表面3112，端部312具有相对设置的第二表面3121和第四表面3122，第二表面3121和第四表面3122均位于第一表面3111所在的平面和第三表面3112所在的平面之间。

主体部311和端部312一体成型，在厚度方向Z上，第二表面3121和第四表面3122均位于第一表面3111所在的平面和第三表面3112所在的平面之间，换句话说，从多孔集流体31的厚度方向Z的两侧压缩多孔集流体31形成端部312，能够减少端部312与主体部311的过渡处的应力集中，减少端部312断裂的概率。

在一些实施例中，如图6所示，第四表面3122可以与第三表面3112共面，也即，从多孔集流体31的一侧辊压多孔集流体31形成端部312。

根据本申请的一些实施例，如图6和图7所示，多孔集流体31还包括过渡部313，过渡部313连接主体部311和端部312，过渡部313的厚度由连接主体部311的一侧向连接端部312的一侧逐渐减小。

过渡部313为多孔集流体31的用于连接主体部311和端部312的部位，以便于端部312由多孔集流体31辊压成型。

在上述方案中，过渡部313连接主体部311和端部312，便于极片30加工成型，降低加工难度。

根据本申请的一些实施例，如图6和图7所示，主体部311具有第一表面3111，端部312具有第二表面3121，过渡部313具有第一过渡面3131，第一过渡面3131连接第一表面3111和第二表面3121，第一过渡面3131为与第二表面3121相切的弧面。

第一过渡面3131为与第二表面3121相切的弧面，在多孔集流体31辊压成型端部312时，辊压多孔集流体31的模具可以压辊。

在上述方案中，第一过渡面3131与第二表面3121相切，使得加工模具结构简单，便于极片30的制备。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，第一过渡面3131的曲率半径为R，满足15mm≤R≤25mm。

第一过渡面3131的沿厚度方向Z的截面为弧面，第一过渡面3131的曲率半径R是指该弧面的半径。

在上述方案中，第一过渡面3131的曲率半径满足上述范围，便于极片30的加工。

根据本申请的一些实施例，如图7所示，主体部311具有与第一表面3111相对设置的第三表面3112，端部312具有与第二表面3121相对设置的第四表面3122，过渡部313具有与第一过渡面3131相对设置的第二过渡面3132，第二过渡面3132连接第三表面3112和第四表面3122，第二过渡面3132为与第四表面3122相切的弧面。

第二过渡面3132为与第四表面3122相切的弧面，在多孔集流体31辊压成型端部312时，可以从多孔集流体31的厚度方向Z的两侧对多孔集流体31辊压。

在上述方案中，第二过渡面3132连接第三表面3112和第四表面3122、且第二过渡面3132与第四表面3122相切，便于实现极片30的制造。

根据本申请的一些实施例，如图7所示，第二过渡面3132与第一过渡面3131对称设置。

第二过渡面3132与第一过渡面3131对称设置，换句话说，沿厚度方向Z，端部312位于主体部311的中部。在多孔集流体31辊压成型端部312时，可以使用两个相同的压辊在多孔集流体31的厚度方向Z的两侧辊压多孔集流体31，保证多孔集流体31受力均衡，便于端部312的成型。

在上述方案中，端部312可以由多孔集流体31在相对的两侧挤压成型，便于实现极片30加工，保证端部312的电流分布集中。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，端部312、过渡部313和主体部311沿第一方向X排列，过渡部313在第一方向X上的尺寸为C，满足0.5mm≤C≤2mm。

端部312、过渡部313和主体部311沿第一方向X排列，在多孔集流体31成型端部312时，在多孔集流体31的第一方向X的一端辊压多孔集流体31。

在上述方案中，过渡部313在第一方向X上的尺寸满足上述范围，便于实现端部312的加工成型。

请参照图8，图8为本申请另一些实施例提供的极片30的结构示意图。根据 本申请的一些实施例，极片30还包括活性物质层32，活性物质层32设置于主体部311的表面。

活性物质层32设置于主体部311的表面，是指活性物质层32设置于主体部311的厚度方向Z的一侧或两侧。

在上述方案中，活性物质层32设置于主体部311的表面，以使极片30具有较多的活性物质容量。

根据本申请的一些实施例，多孔集流体31为泡沫金属、金属网。

泡沫金属可以为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍、泡沫铜锡合金等。金属网可以为铜网、铝网、不锈钢网等。

可选地，泡沫金属可以为泡沫镍或泡沫铜，具有较高的电子电导率，密度较小。

在上述方案中，泡沫金属具有较好的机械性能。

使用泡沫金属作为集流体的锂电池可以为锂离子电池，此时，泡沫金属的表面需涂布活性物质，如负极集流体使用泡沫铜时，活性物质可以为石墨、硅等。同时，泡沫金属集流体还可以运用于锂金属电池，如泡沫铜集流体作为锂金属电池的负极集流体，此时，泡沫铜集流体的表面可以涂布活性物质，也可以泡沫铜集流体直接作为负极使用。

根据本申请的一些实施例，请参照图3，本申请提供了一种电池单体20，该电池单体20包括壳体组件和电极组件23，壳体组件包括电极引出部；电极组件23容纳于壳体组件内，电极组件23包括极性相反的第一极片和第二极片，第一极片和第二极片中至少一者为上述任意方案提供的极片30，端部312与电极引出部电连接。

壳体组件包括端盖21和壳体22，端盖21和壳体22中至少一者设置有电极引出部。端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件23、电解液以及其他部件。

电极引出部为电池单体20的用于将电能引出的部位，用于实现该电池单体20与其他部件(如汇流构件、电池单体)的电连接。

电极引出部可以为电极端子21a，端部312可以通过转接件24与电极端子21a电连接，端部312也可以直接与电极端子21a电连接。电极引出部也可以为壳体22，端部312可以直接与壳体22电连接，端部312也可以通过中间件与壳体22连接。

根据本申请实施例的电池单体20，第一极片和第二极片中至少一者为上述的极片30，极片30的端部312具有较高的机械强度，以便于实现电极组件与电极引出部的电连接。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种电池，该电池包括箱体和多个上述实施例提供的电池单体20，多个电池单体20容纳于箱体内。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种用电设备，该用电设备包括上述实施例提供的电池单体20，电池单体20用于提供电能。

用电设备可以为上述任一应用电池单体20的设备或***。

根据本申请的一些实施例，参见图4至图8，本申请提供了一种极片30，该极片30包括多孔集流体31，多孔集流体31包括一体成型的主体部311、过渡部313和端部312，端部312的单位面积重量大于主体部311的单位面积重量，端部312的厚度小于主体部311的厚度，过渡部313连接主体部311和端部312，过渡部313的厚度由连接主体部311的一侧向连接端部312的一侧逐渐减小，端部312的厚度为D1，满足5μm≤D1≤100μm。

根据本申请实施例的极片30，多孔集流体31的端部312被压缩，端部具有较高的机械强度，端部312能够作为极片30的极耳23a，以便于与其他部件(如电极端子21a、壳体22或转接件24)焊接；同时，端部312的厚度满足上述范围，一方面，符合模切需求，便于加工，另一方面，端部312的电流分布集中，循环性能较佳。

图9示出了本申请一些实施例提供的极片的制造方法400的示意性流程图。如图9所示，该极片的制造方法400可以包括：

401，提供多孔集流体31；

402，从多孔集流体31厚度方向Z上的两侧对多孔集流体31的端部312进行挤压，使端部312的厚度被压缩至5-100μm。

需要指出的是，端部312位于主体部311的厚度方向的中间，以使多孔集流体31在辊压时厚度方向Z的两侧受力均衡。

根据本申请实施例的极片的制造方法400，制备工艺简单，制备的极片30满足模切需求，便于加工，同时，端部312的电流分布集中，循环性能较佳。

请参见图10，图10为本申请一些实施例提供的极片的制造设备500的简要示意图。根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种极片的制造设备500，该极片的制造设备500包括至少一对压辊50，每对压辊50之间形成辊压空间，多孔集流体31被容纳于辊压空间内。每对压辊50用于在多孔集流体31的厚度方向Z的两侧辊压多孔集流体31的端部312，以使端部312的厚度D1满足5μm≤D1≤100μm。

如图10所示，多孔集流体31辊压后，端部312位于主体部311的厚度方向的中间，以使多孔集流体31在辊压时厚度方向Z的两侧受力均衡。

根据本申请的一些实施例，极片的制造方法还包括模切工序，对压缩后的多孔集流体31的端部312进行模切，切出厚度、宽度一致性较好的极耳23a。

接下来参照下面的示例更详细地描述一个或多个实施例。当然，这些示例并不限制一个或多个实施例的范围。

实施例1

以泡沫铜金属集流体为例进行介绍，将长度为200mm，宽度为100mm的泡沫铜原材料预压至120μm厚的泡沫铜。以上述极片的制造方法将泡沫铜集流体的端部312辊压至5μm厚，且压缩区域长度为8mm，压缩之后，将端部312进行模切，切出极耳23a，即得泡沫金属极片。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，端部312被压缩至10μm厚。

实施例3

实施3与实施例1的区别在于，端部312被压缩至20μm厚。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于，端部312被压缩至50μm厚。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于，端部312被压缩至75μm厚。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于，端部312被压缩至100μm厚。

对比例1

将长度为200mm，宽度为100mm的泡沫铜原材料预压至120μm厚的泡沫铜，然后直接模切出极耳23a，不对端部312进行辊压，极耳23a的宽度和长度与实施例6相同。

对比例2

将长度为200mm，宽度为100mm的泡沫铜原材料预压至120μm厚的泡沫铜箔。以上述极片的制造方法将泡沫铜集流体的端部的厚度压至3μm，且压缩区域长度为8mm，压缩之后极耳23a易破裂，难以得到数据。

测试方法

拉伸测量：将实施例1-6和对比例1制备得到的样品通过拉力试验机进行测量，将极片的与极耳23a相对的一端固定，对极耳23a进行拉伸，得到拉断时显示拉力数值。

焊接拉力测试：测试实施例1-6和对比例1制备得到的样品的极耳23a与转接件24焊接强度，测试方法为：将实施例1-6及对比文件1的极耳23a与铝带(转接件24)进行焊接，利用拉力试验机测试铝带与极耳23a间的焊接拉力。

其中，实施例1至实施例6以及对比例1所涉及实验参数及测试结果请参见表1。

表1

序号	端部厚度/μm	拉力/N	焊接拉力/N
实施例1	5	17	20
实施例2	10	21	25
实施例3	20	19	18
实施例4	50	16	17
实施例5	75	14	16
实施例6	100	11	13
对比例1	120	8	10

由表1可知，通过辊压方式形成的极耳23a相比泡沫金属直接模切出的极耳的抗拉强度更高，与转接件24焊接后其强度也得到相应改善。当端部的厚度小于5μ m时，端部容易撕裂，机械强度低，无法作为极耳23a；当端部的厚度大于100μm时，端部的抗拉强度较低，与转接件24焊接后其强度也较低。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (25)

1. 一种极片，包括多孔集流体，所述多孔集流体包括一体成型的主体部和端部，所述端部的单位体积重量大于所述主体部的单位体积重量，所述端部的厚度小于所述主体部的厚度，所述端部的厚度为D1，满足5μm≤D1≤100μm。
2. 根据权利要求1所述的极片，其中，满足5μm≤D1≤50μm。
3. 根据权利要求1或2所述的极片，其中，满足10μm≤D1≤20μm。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的极片，其中，所述主体部的厚度为D2，满足10％≤D1/D2≤15％。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的极片，其中，所述端部和所述主体部沿第一方向排列，所述端部在所述第一方向上的尺寸为B，满足5mm≤B≤20mm。
6. 根据权利要求5所述的极片，其中，满足6mm≤B≤9mm。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的极片，其中，所述端部和所述主体部沿第一方向排列，所述多孔集流体在所述第一方向上的尺寸为A，所述端部在所述第一方向上的尺寸为B，满足5％≤B/A≤20％。
8. 根据权利要求7所述的极片，其中，满足5％≤B/A≤10％。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的极片，其中，所述端部的孔隙率为50-80％。
10. 根据权利要求9所述的极片，其中，所述端部的孔隙率为62.5-75％。
11. 根据权利要求1-10中任一项所述的极片，其中，所述端部的面密度为300-500g/m ²。
12. 根据权利要求11所述的极片，其中，所述端部的面密度为350-450g/m ²。
13. 根据权利要求1-12中任一项所述的极片，其中，沿所述多孔集流体的厚度方向，所述主体部具有相对设置的第一表面和第三表面，所述端部具有相对设置的第二表面和第四表面，所述第二表面和所述第四表面均位于所述第一表面所在的平面和所述第三表面所在的平面之间。
14. 根据权利要求1-13中任一项所述的极片，其中，所述多孔集流体还包括过渡部，所述过渡部连接所述主体部和所述端部，所述过渡部的厚度由连接所述主体部的一侧向连接所述端部的一侧逐渐减小。
15. 根据权利要求14所述的极片，其中，所述主体部具有第一表面，所述端部具有第二表面，所述过渡部具有第一过渡面，所述第一过渡面连接所述第一表面和所述第二表面，所述第一过渡面为与所述第二表面相切的弧面。
16. 根据权利要求15所述的极片，其中，所述第一过渡面的曲率半径为R，满足15mm≤R≤25mm。
17. 根据权利要求15或16所述的极片，其中，所述主体部具有与所述第一表面相对设置的第三表面，所述端部具有与所述第二表面相对设置的第四表面，所述过渡部具有与所述第一过渡面相对设置的第二过渡面，所述第二过渡面连接所述第三表面和所述第四表面，所述第二过渡面为与所述第四表面相切的弧面。
18. 根据权利要求17所述的极片，其中，所述第二过渡面与所述第一过渡面对称设置。
19. 根据权利要求14所述的极片，其中，所述端部、所述过渡部和所述主体部沿第一方向排列，所述过渡部在所述第一方向上的尺寸为C，满足0.5mm≤C≤2mm。
20. 根据权利要求1-19中任一项所述的极片，其中，所述极片还包括活性物质层，所述活性物质层设置于所述主体部的表面。
21. 根据权利要求1-20中任一项所述的极片，其中，所述多孔集流体为泡沫金属。
22. 一种电池单体，包括：

    壳体组件，包括电极引出部；

    电极组件，容纳于所述壳体组件内，所述电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片中至少一者为如权利要求1-21中任一项所述的极片，所述端部与所述电极引出部电连接。
23. 一种电池，包括箱体和多个如权利要求22所述的电池单体，多个所述电池单体容纳于所述箱体内。
24. 一种用电设备，包括如权利要求22所述的电池单体，所述电池单体用于提供电能。
25. 一种极片的制造方法，包括：

    提供多孔集流体；

    从所述多孔集流体厚度方向上的两侧对所述多孔集流体的端部进行挤压，使所述端部的厚度被压缩至5～100μm。