CN221008981U - 极片及电池 - Google Patents
极片及电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN221008981U CN221008981U CN202322547905.8U CN202322547905U CN221008981U CN 221008981 U CN221008981 U CN 221008981U CN 202322547905 U CN202322547905 U CN 202322547905U CN 221008981 U CN221008981 U CN 221008981U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- thickness
- pole piece
- current collector
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 222
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 78
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 4
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 4
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 36
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YIWGJFPJRAEKMK-UHFFFAOYSA-N 1-(2H-benzotriazol-5-yl)-3-methyl-8-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carbonyl]-1,3,8-triazaspiro[4.5]decane-2,4-dione Chemical compound CN1C(=O)N(c2ccc3n[nH]nc3c2)C2(CCN(CC2)C(=O)c2cnc(NCc3cccc(OC(F)(F)F)c3)nc2)C1=O YIWGJFPJRAEKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N N-[2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethyl]-2-oxo-3H-1,3-benzoxazole-6-carboxamide Chemical compound C1CN(CCN1CCNC(=O)C2=CC3=C(C=C2)NC(=O)O3)C4=CN=C(N=C4)NC5CC6=CC=CC=C6C5 NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N [3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-ylmethyl)-1-oxa-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-en-8-yl]-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]methanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CC1=NOC2(C1)CCN(CC2)C(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
本实用新型涉及新能源锂电池技术领域，特别涉及一种极片及电池。所述极片包括基材层、第一粘接层、正极集流体层、第二粘接层和负极集流体层，其中，基材层具有沿厚度方向彼此相对的第一壁面以及第二壁面，第一粘接层连接于第一壁面，第一粘接层包括位于极片的拐角位置的第一拐角部，正极集流体层连接于第一粘接层背离基材层的一侧，正极集流体层包括位于极片的拐角位置的第二拐角部，第二粘接层连接于第二壁面，负极集流体层连接于第二粘接层背离基材层的一侧，第一拐角部的厚度L1与第二拐角部的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。所述电池包括应用上述所述的极片。通过本实用新型提供的极片及电池，提高了锂电池的长循环性能、稳定性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源锂电池技术领域，特别涉及一种极片及电池。
背景技术
锂电池是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。近年来，随着新能源如火如荼地发展，锂电池的应用范围越来越广泛，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源***，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。在锂电池飞速发展的时代，行业内对锂电池各工序的要求也越来越高。
锂电池中的隔膜和集流体(包括铜箔、铝箔)是电池的重要组成部分，直接影响电池的生产过程、电性能和安全性能。目前锂电池卷绕结构为正极极片、隔膜和负极极片的复合结构，由于正极极片、隔膜和负极极片都是比较薄的结构，介于微米级别，所以在压合过程中卷绕拐角处容易出现打皱的现象，严重还会导致在卷绕拐角处析锂，这种情况极大影响了电池的长循环性能，以及影响了电池的稳定性和安全性。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种极片及电池，旨在改善锂电池卷绕结构易在拐角处发生打皱、析锂的技术问题，提高锂电池的长循环性能、稳定性和安全性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种极片，包括：
基材层，所述基材层具有沿厚度方向彼此相对的第一壁面以及第二壁面；
第一粘接层，所述第一粘接层连接于所述第一壁面，所述第一粘接层包括位于所述极片的拐角位置的第一拐角部；
正极集流体层，所述正极集流体层连接于所述第一粘接层背离所述基材层的一侧，所述正极集流体层包括位于所述极片的拐角位置的第二拐角部；
第二粘接层，所述第二粘接层连接于所述第二壁面；
负极集流体层，所述负极集流体层连接于所述第二粘接层背离所述基材层的一侧；
其中，所述第一拐角部的厚度L1与所述第二拐角部的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。
在一些实施例中，所述第一拐角部的厚度L1与所述第二拐角部的厚度L2满足：25≤L2/L1≤35。
在一些实施例中，所述第一粘接层的厚度L1与所述正极集流体层的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。
在一些实施例中，所述基材层为聚乙烯层或聚丙烯层或聚酰亚胺层或芳纶层。
在一些实施例中，所述第一粘接层为纳米氧化铝层或氧化硅层，所述第二粘接层为纳米氧化铝层或氧化硅层。
在一些实施例中，所述正极集流体层为铝金属层，所述负极集流体层为铜金属层。
在一些实施例中，所述基材层的厚度L3满足：3um≤L3≤6um，所述第一粘接层的厚度L1满足：80nm≤L1≤150nm，所述正极集流体层的厚度L2满足：3um≤L2≤5um，所述第二粘接层的厚度L4满足：80nm≤L4≤150nm，所述负极集流体层的厚度L5满足：1um≤L5≤2um。
本实用新型还提供了一种电池，包括：至少两层上述所述的极片。
在一些实施例中，所述电池还包括：
隔离膜，所述隔离膜设置于相邻两层所述极片之间；
其中，所述极片和所述隔离膜卷绕形成裸电芯。
在一些实施例中，所述隔离膜为涂覆陶瓷料的塑料膜。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
在本实用新型的技术方案中，极片包括基材层、第一粘接层、第二粘接层、正极集流体层和负极集流体层。其中，沿基材层的厚度方向，正极集流体层和负极集流体层分别通过第一粘接层和第二粘接层连接于基材层的彼此相对的第一壁面和第二壁面上。第一粘接层在极片的卷绕拐角处设置有第一拐角部，正极集流体层在极片的卷绕拐角处设置有第二拐角部，第一拐角部的厚度L1与第二拐角部的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。采用这样的结构，通过第一粘接层和第二粘接层提高了正极集流体层和负极集流体层的附着结合能力，且通过改变正极集流体层和第一粘接层在极片拐角处的厚度比例关系，在极片辊压过程中，有效防止了因材料的延伸率不同而导致在极片卷绕拐角处发生形变翘曲、析锂的现象，大大提高了锂电池的长循环性能、稳定性和安全性。
应用上述极片的电池的安全性能更高，使用寿命更长，长循环稳定性能更好。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例中极片的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例中极片的结构***图；
图3为本实用新型一实施例中电池的结构示意图。
附图标号说明：
10-极片；
100-基材层；
110-第一壁面；120-第二壁面；
200-第一粘接层；
300-正极集流体层；
400-第二粘接层；
500-负极集流体层；
20-电池；
210-隔离膜。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”、“且/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
随着新能源的大力发展，锂电池的应用范围越来越广泛，例如，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源***，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。在锂电池飞速发展的时代，行业内对锂电池各工序的要求也越来越高。
锂电池中的隔膜和集流体(包括铜箔、铝箔)是电池的重要组成部分，直接影响电池的生产过程、电性能和安全性能。目前锂电池卷绕结构为正极极片、隔膜和负极极片的复合结构，由于正极极片、隔膜和负极极片都是比较薄的结构，介于微米级别，所以在压合过程中卷绕拐角处容易出现打皱的现象，严重还会导致在卷绕拐角处析锂，这种情况极大影响了电池的长循环性能，以及影响了电池的稳定性和安全性。
鉴于此，为了解决极片10在压合过程中容易在卷绕拐角处出现打皱、析锂的问题，提高极片10的连接稳定性，参照图1至图3，本实用新型一实施例提供了一种极片10，包括基材层100、第一粘接层200、第二粘接层400、正极集流体层300和负极集流体层500。其中，正极集流体层300和负极集流体层500分别通过第一粘接层200和第二粘接层400连接于基材层100相对的两侧，形成一种集正负极于一体的复合集流体。采用这种结构，能够在很大程度上降低极片10在卷绕拐角处出现“阳极包阴极”(即阳极面积比阴极面积大，且所有的阴极区都有正对着的阳极区，在电池单体最内层产生了阳极正对着阳极的情况，由于电芯都是双层涂布，即在集流体的两侧都有涂活性物质，所以在最外圈的阳极外层，和最内圈的阳极内层的阳极活性物质是没有被利用上的，这不仅仅浪费了阳极的材料，造成电池成本上升，而且也会造成电芯质量能量密度和体积能量密度的下降。)或“阴极包阳极”(即阴极面积比阳极面积大，且所有的阳极区都有正对着的阴极区，由于阴极是主要的锂离子来源，在锂离子从阴极向阳极迁移的过程中，由于电池卷绕结构的限制，在内圈拐角处的阴极包裹阳极的区域，电池的阴阳极容量比不足，阴极过多的锂离子嵌入到阳极中，而阳极没有足够的容量满足对锂离子进行嵌入，导致多余的锂离子在内圈阴极包阳极的区域进行析出，阳极析锂会严重降低电池的长循环性能)的情况。
具体地，基材层100为高分子绝缘基膜，是一种能够保证良好电绝缘性的薄膜。基材层100具有很高的电阻率(高于10Ω·cm)和击穿场强，且还具有较低的介电损耗，以实现高频绝缘。基材层100具有沿厚度方向彼此相对的第一壁面110以及第二壁面120，用于分别粘接正极集流体层300和负极集流体层500。进一步地，基材层100通过水电镀工艺，形成具有一定厚度的正负极合为一体的复合集流体，其中，水电镀的电流密度为7A/dm2，电镀时间T满足：5min≤T≤20min，示例性地，T的取值可以为5min、15min、20min等等。
进一步地，参照图1至图2，为了提高正极集流体层300和负极集流体层500在基材层100上的粘接强度，在基材层100的第一壁面110上，连接有第一粘接层200，第一粘接层200包括位于极片10的拐角位置的第一拐角部，相应地，在基材层100的第二壁面120上，连接有第二粘接层400。由于正极集流体层300和负极集流体层500的厚度很薄，介于微米级别，通过设置粘接层，在辊压极片10时可以有效避免因材料的延伸率不同而导致极片10发生形变翘曲的现象，进而降低极片10析锂的风险，提高电池20的稳定性和安全性。
进一步地，参照图1至图2，在第一粘接层200背离基材层100的一侧连接有正极集流体层300，即正极集流体层300通过第一粘接层200连接于基材层100的第一壁面110，且正极集流体层300包括位于极片10的拐角位置的第二拐角部，相应地，在第二粘接层400背离基材层100的一侧连接有负极集流体层500，即负极集流体层500通过第二粘接层400连接于基材层100的第二壁面120。这样，就形成了一种正负极合为一体的复合极片结构，这种复合极片结构可以有效避免“阳极包阴极”或者“阴极包阳极”的情况出现，有效改善了拐角析锂的现象。
另外，上述复合极片结构整体上减少了正极集流体层300和负极集流体层500的使用量，提升了能量密度。较薄的集流体层在分条或者极片10裁切时，产生的毛刺尺寸更小，内短路风险更低，在进行针刺等安全项目测试时通过率更高。
进一步地，参照图3，在极片10的拐角位置，第一拐角部的厚度L1与第二拐角部的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。即第一粘接层200在极片10拐角位置处的厚度L1与正极集流体层300在极片10拐角位置处的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。示例性地，L2/L1的取值可以为20、30、35。通过改变正极集流体层300和第一粘接层200之间的厚度比例，使其满足上述关系，可以有效避免极片10在辊压时，因材料延伸率的不同而导致极片10发生形变翘曲，进而提高电池20的稳定性和安全性。
需要说明的是，在极片10的拐角位置外的其他位置，第一粘接层200的厚度L1与正极集流体层300的厚度L2可以不满足上述关系。
本实施例提供的改进后的极片10包括基材层100、第一粘接层200、第二粘接层400、正极集流体层300和负极集流体层500。其中，沿基材层100的厚度方向，正极集流体层300和负极集流体层500分别通过第一粘接层200和第二粘接层400连接于基材层100的彼此相对的第一壁面110和第二壁面120上。第一粘接层200在极片10的卷绕拐角处设置有第一拐角部，正极集流体层300在极片10的卷绕拐角处设置有第二拐角部，第一拐角部的厚度L1与第二拐角部的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。采用这样的结构，通过第一粘接层200和第二粘接层400提高了正极集流体层300和负极集流体层500的附着结合能力，且通过改变正极集流体层300和第一粘接层200在极片10拐角处的厚度比例关系，在极片10辊压过程中，有效防止了因材料的延伸率不同而导致在极片10卷绕拐角处发生形变翘曲、析锂的现象，大大提高了锂电池的长循环性能、稳定性和安全性。
在一些实施例中，可以进一步精确正极集流体层300和第一粘接层200在极片10拐角处的厚度比例关系，保证第一拐角部的厚度L1与第二拐角部的厚度L2满足：25≤L2/L1≤35，示例性地，L2/L1可以取值为25、30、35。基于与上述相同的理由，通过改变正极集流体层300和第一粘接层200在极片10拐角处的厚度比例关系，在极片10辊压过程中，有效防止了因材料的延伸率不同而导致在极片10卷绕拐角处发生形变翘曲、析锂的现象，大大提高了锂电池的长循环性能、稳定性和安全性。
在一些实施例中，除了改变正极集流体层300和第一粘接层200在极片10的拐角处的厚度比例关系，也可以改变正极集流体层300和第一粘接层200在整个极片10中的厚度比例关系，保证第一粘接层200的厚度L1与正极集流体层300的厚度L2满足：20≤L2/L1<40，示例性地，L2/L1的取值可以为20、30、35。
在一些实施例中，基材层100可以为聚乙烯层或聚丙烯层或聚酰亚胺层或芳纶层，或者，基材层100也可以为聚乙烯层、聚丙烯层、聚酰亚胺层、芳纶层中多种的组合层，或者，基材层100还可以为其他的高分子绝缘基膜层，基材层100的材料组成并不构成单一的限定，此处不再进行赘述。
基材层100通过采用上述材料，在保证良好绝缘性的同时，降低了生产制造成本，使得电池20具有较高的经济效益。
在一些实施例中，第一粘接层200可以为纳米氧化铝层或氧化硅层，或者，第一粘接层200也可以为纳米氧化铝层和氧化硅层的组合层，或者，第一粘接层200还可以为其他的粘接剂层。同理，第二粘接层400可以为纳米氧化铝层或氧化硅层，或者，第二粘接层400也可以为纳米氧化铝层和氧化硅层的组合层，或者，第二粘接层400还可以为其他的粘接剂层。第一粘接层200和第二粘接层400的材料组成并不构成单一的限定，此处不再进行赘述。
由于正极集流体层300和负极集流体层500的厚度比较薄，介于微米级别，所以在极片10辊压卷绕过程中，正极集流体层300和负极集流体层500容易在拐角处发生形变翘曲，通过设置粘接层，使得正极集流体层300和负极集流体层500与基材层100之间的连接更加牢固，增强了正极集流体层300和负极集流体层500与基材层100之间的结合力。采用这样的结构，在极片10辊压卷绕过程中，可以降低正极集流体层300和负极集流体层500在拐角处发生形变翘曲的概率，进而提高电池20的稳定性和安全性。
在一些实施例中，正极集流体层300为铝金属层，负极集流体层500为铜金属层。由于铝金属层比铜金属层具有更大的延展率，参照上述实施例，故将极片10中集流体层和粘接层的厚度进行了改变，使其满足一定的厚度比例。采用这样的结构，有效避免了在极片10辊压时，因材料延展率的不同而导致极片10发生形变翘曲。
更优地，铝金属层和铜金属层采用磁控溅射和水电镀相结合的方式在粘接层表面上成膜，采用磁控溅射和水电镀的方法制备的金属层具有较强的附着力，有利于电池20的长期稳定性。此外，通过调整水电镀的工艺参数，可以使得金属层的厚度可控。
进一步地，在铝金属层背离第一粘接层200的一侧涂覆正极浆料作为正极面(图中未示出)，在铜金属层背离第二粘接层400的一侧涂覆负极浆料作为负极面(图中未示出)，然后冷压分条得到正负极复合极片。其中，正极浆料包括正极活性物质、导电剂乙炔黑、导电碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，并由上述组分按重量比97.8：0.6：0.4：1.2在N甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分分散制得，负极浆料包括负极活性物质、导电剂、粘结剂，并由上述组分按重量比97.6：0.8：1.6混合制得。
在一些实施例中，基材层100的厚度L3满足：3um≤L3≤6um，示例性地，L3的取值可以为3um、4.5um、6um。第一粘接层200的厚度L1满足：80nm≤L1≤150nm，示例性地，L1的取值可以为80nm、120nm、150nm。正极集流体层300的厚度L2满足：3um≤L2≤5um，示例性地，L2的取值可以为3um、4um、5um。第二粘接层400的厚度L4满足：80nm≤L4≤150nm，示例性地，L4的取值可以为80nm、120nm、150nm。负极集流体层500的厚度L5满足：1um≤L5≤2um，示例性地，L5的取值可以为1um、1.5um、2um。
需要说明的是，本实施例中所述的厚度为平均厚度，具体地，在层结构上任取三点并分别测得三点处的厚度，然后求得上述三点处的平均厚度，例如，以基材层100的厚度为例，在基材层100的一表面上任取三点，并分别测量上述三点处的各自厚度，然后再对其求平均值，作为基材层100的厚度。同理，第一粘接层200、第二粘接层400、正极集流体层300和负极集流体层500的厚度计算方法亦然。
对应地，参照图3，本实用新型另一实施例还提供一种电池20，该电池20包括至少两层上述任一实施例中的极片10。进一步地，相邻两层极片10之间设置有隔离膜210，极片10和隔离膜210卷绕形成裸电芯，而后封装注入电解液制作出成品锂离子电池。
其中，电解液的配置步骤包括：首先将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，碳酸二乙酯(DEC)、丙酸丙酯(PP)按照体积比1:1:4:4进行混合，接着将充分干燥的锂盐LiPF6按照1mol/L的比例溶解于上述混合有机溶剂中，从而得到配制好的电解液。
参照表1至表2，为了使得应用经改进后极片10的电池20的有益效果更加直观，设计了实施例组和对比组进行电池性能的对比实验，其中，实施例组采用本方案中所述的改进后的方法制备的极片10，对比组采用非本方案中所述的改进后的方法制备的极片10，且实施例组和对比组中的电池的其他制备方法和结构均相同，满足单一变量的原则。
具体地，参照表1，实施例组中包括五组实施例，对比组中包括四组对比例。其中，在五组实施例中，实施例1中基材层100的厚度为5um，正极集流体层300的厚度为3um，负极集流体层500的厚度为1um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.08um，极片10的总厚度为9um(需要说明的是，极片10的总厚度采用四舍五入的原则，下同)。实施例2中基材层100的厚度为5um，正极集流体层300的厚度为4um，负极集流体层500的厚度为1.5um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.10um，极片10的总厚度为11um。实施例3中基材层100的厚度为5um，正极集流体层300的厚度为5um，负极集流体层500的厚度为2um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.15um，极片10的总厚度为12um。实施例4中基材层100的厚度为6um，正极集流体层300的厚度为3um，负极集流体层500的厚度为1um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.08um，极片10的总厚度为10um。实施例5中基材层100的厚度为3um，正极集流体层300的厚度为3nm，负极集流体层500的厚度为1um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.08um，极片10的总厚度为7um。
在四组对比例中，对比例1中基材层100的厚度为5um，正极集流体层300的厚度为2um，负极集流体层500的厚度为0.5um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.08um，极片10的总厚度为8um。对比例2中基材层100的厚度为2um，正极集流体层300的厚度为3um，负极集流体层500的厚度为1um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.08um，极片10的总厚度为6um。对比例3中基材层100的厚度为5um，正极集流体层300的厚度为3um，负极集流体层500的厚度为1um，第一粘接层200和第二粘接层400的厚度均为0.06um，极片10的总厚度为9um。对比例4中基材层100的厚度为5um，正极集流体层300的厚度为3um，负极集流体层500的厚度为1um，不存在第一粘接层200和第二粘接层400，极片10的总厚度为9um。
| 序号 | 集流体总厚度/μm | 高分子绝缘基膜厚度/μm | 铝金属层厚度/μm | 铜金属层厚度/μm | 粘结剂层厚度/μm |
| 实施例1 | 9 | 5 | 3 | 1 | 0.08 |
| 实施例2 | 11 | 5 | 4 | 1.5 | 0.10 |
| 实施例3 | 12 | 5 | 5 | 2 | 0.15 |
| 实施例4 | 10 | 6 | 3 | 1 | 0.08 |
| 实施例5 | 7 | 3 | 3 | 1 | 0.08 |
| 对比例1 | 8 | 5 | 2 | 0.5 | 0.08 |
| 对比例2 | 6 | 2 | 3 | 1 | 0.08 |
| 对比例3 | 9 | 5 | 3 | 1 | 0.06 |
| 对比例4 | 9 | 5 | 3 | 1 | / |
表1
经试验结果表明，参照表2，实施例1中电池的K值为0.32，内阻为17.6，辊压后翘曲高度为0.47mm，实施例2中电池的K值为0.36，内阻为16.5，辊压后翘曲高度为0.51mm，实施例3中电池的K值为0.41，内阻为15.9，辊压后翘曲高度为0.38mm，实施例4中电池的K值为0.29，内阻为17.5，辊压后翘曲高度为0.50mm，实施例5中电池的K值为0.44，内阻为17.6，辊压后翘曲高度为0.49mm。
对比例1中电池的K值为0.27，内阻为20.8，辊压后翘曲高度为0.67mm，对比例2中电池的K值为0.67，内阻为17.6，辊压后翘曲高度为0.54mm，对比例3中电池的K值为0.31，内阻为17.2，辊压后翘曲高度为0.98mm，对比例4中电池的K值为0.37，内阻为15.6，辊压后翘曲高度为2.52mm。
| 序号 | K值 | 内阻 | 辊压后翘曲高度/mm |
| 实施例1 | 0.32 | 17.6 | 0.47 |
| 实施例2 | 0.36 | 16.5 | 0.51 |
| 实施例3 | 0.41 | 15.9 | 0.38 |
| 实施例4 | 0.29 | 17.5 | 0.50 |
| 实施例5 | 0.44 | 17.6 | 0.49 |
| 对比例1 | 0.27 | 20.8 | 0.67 |
| 对比例2 | 0.67 | 17.6 | 0.54 |
| 对比例3 | 0.31 | 17.2 | 0.98 |
| 对比例4 | 0.37 | 15.6 | 2.52 |
表2
其中，在锂电行业中，K值表征单位时间内的电池的电压降，通常单位用mV/d表示，是用来衡量锂电池自放电率的一种指标。在本实施例中，K值的计算方法为：分容结束后，测OCV1，之后常温静置48h，测OCV2；K值＝(OCV1-OCV2)/48。极片辊压后测试翘曲的方法为：翘曲高度取片尺寸：0.1m*1.5m，将极片平铺在水平桌面上，极片两端分别垂直悬挂100g砝码，测量极片的翘曲高度。
因此，鉴于上述试验结果，可以看出通过本方案设计的复合极片结构，较大程度上减薄了金属集流体的厚度，K值明显降低，表明毛刺尺寸减小，内短路风险得到改善，安全系数大幅度提高。复合集流体金属层的厚度减小，不利于电子的快速传输，导致内阻的增大。此外，通过本实施例制备的复合极片结构有效改善辊压后翘曲问题，提升了卷绕工序的极片优率，降本增效。同时，复合极片结构可以避免在拐角处N/P比失衡从而导致析锂的风险，影响电池稳定性和安全性。
在一些实施例中，隔离膜210为涂覆陶瓷料的塑料膜(PE膜)。通过在塑料膜上涂覆陶瓷料，能够增强隔离膜210的电绝缘性能，有效防止正负极之间接触而造成短路，提高电池20的安全性能和使用寿命。
应用上述极片10的电池20的安全性能更高，使用寿命更长，长循环稳定性能更好。
需要说明的是，本实用新型公开的极片10和电池20的其它内容可参见现有技术，此处不再赘述。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种极片，其特征在于，包括：
基材层，所述基材层具有沿厚度方向彼此相对的第一壁面以及第二壁面；
第一粘接层，所述第一粘接层连接于所述第一壁面，所述第一粘接层包括位于所述极片的拐角位置的第一拐角部；
正极集流体层，所述正极集流体层连接于所述第一粘接层背离所述基材层的一侧，所述正极集流体层包括位于所述极片的拐角位置的第二拐角部；
第二粘接层，所述第二粘接层连接于所述第二壁面；
负极集流体层，所述负极集流体层连接于所述第二粘接层背离所述基材层的一侧；
其中，所述第一拐角部的厚度L1与所述第二拐角部的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一拐角部的厚度L1与所述第二拐角部的厚度L2满足：25≤L2/L1≤35。
3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一粘接层的厚度L1与所述正极集流体层的厚度L2满足：20≤L2/L1<40。
4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述基材层为聚乙烯层或聚丙烯层或聚酰亚胺层或芳纶层。
5.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一粘接层为纳米氧化铝层或氧化硅层，所述第二粘接层为纳米氧化铝层或氧化硅层。
6.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述正极集流体层为铝金属层，所述负极集流体层为铜金属层。
7.根据权利要求1至6任一项所述的极片，其特征在于，所述基材层的厚度L3满足：3um≤L3≤6um，所述第一粘接层的厚度L1满足：80nm≤L1≤150nm，所述正极集流体层的厚度L2满足：3um≤L2≤5um，所述第二粘接层的厚度L4满足：80nm≤L4≤150nm，所述负极集流体层的厚度L5满足：1um≤L5≤2um。
8.一种电池，其特征在于，包括：
至少两层权利要求1至7任一项所述的极片。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，还包括：
隔离膜，所述隔离膜设置于相邻两层所述极片之间；
其中，所述极片和所述隔离膜卷绕形成裸电芯。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述隔离膜为涂覆陶瓷料的塑料膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322547905.8U CN221008981U (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 极片及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322547905.8U CN221008981U (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 极片及电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221008981U true CN221008981U (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=91092591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322547905.8U Active CN221008981U (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 极片及电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN221008981U (zh) |
-
2023
- 2023-09-19 CN CN202322547905.8U patent/CN221008981U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7222147B2 (ja) | 二次電池及びそれを備える装置 | |
| US8861183B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
| WO2023151400A1 (zh) | 一种复合集流体、制备方法及锂离子电池 | |
| CN111755700A (zh) | 复合集流体、应用该复合集流体的电极极片及电芯 | |
| KR20110071699A (ko) | 리튬 이온 이차 전지용 음극 및 이를 구비한 리튬 이온 이차 전지 | |
| CN112290080A (zh) | 一种可低温充电的锂离子电池 | |
| KR20130069473A (ko) | 전기 디바이스 | |
| CN113594467A (zh) | 一种复合集流体和锂离子电池 | |
| CN114759272A (zh) | 一种电极组件及包括其的电化学装置和电子装置 | |
| CN114204038A (zh) | 集流体及其应用 | |
| CN114613942A (zh) | 一种含硅负极极片及含有其的锂离子电池 | |
| CN221008981U (zh) | 极片及电池 | |
| CN116344961A (zh) | 一种无隔膜电芯及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN113097440B (zh) | 电化学装置及用电设备 | |
| CN214428670U (zh) | 一种可低温充电的锂离子电池 | |
| CN212161973U (zh) | 电极极片和二次电池 | |
| CN114024020A (zh) | 一种电极组件、电池及设备 | |
| CN115692718A (zh) | 水系电池 | |
| CN220672613U (zh) | 复合集流体、电极极片及锂电池 | |
| CN111710819A (zh) | 极片、电芯以及电池 | |
| CN219917211U (zh) | 阴极极片结构和二次电池 | |
| CN217822875U (zh) | 复合集流体、极片和电芯 | |
| CN217562627U (zh) | 一种锂离子电池的极芯结构 | |
| CN219959092U (zh) | 高倍率固态电池 | |
| CN219642868U (zh) | 一种电池集流体及锂电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |