CN107681116A - 极片及电芯 - Google Patents

极片及电芯 Download PDF

Info

Publication number
CN107681116A
CN107681116A CN201610622031.XA CN201610622031A CN107681116A CN 107681116 A CN107681116 A CN 107681116A CN 201610622031 A CN201610622031 A CN 201610622031A CN 107681116 A CN107681116 A CN 107681116A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pole piece
raised
battery core
anode
cathode
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.)
Pending
Application number
CN201610622031.XA
Other languages
English (en)
Inventor
许虎
史东洋
金海族
任苗苗
林玉春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN201610622031.XA priority Critical patent/CN107681116A/zh
Priority to PCT/CN2017/095511 priority patent/WO2018024203A1/zh
Publication of CN107681116A publication Critical patent/CN107681116A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明提供了一种极片及电芯，极片包括：集流体；以及活性物质层，涂覆在集流体的表面上。极片具有多个凸起，所有凸起均由集流体和集流体表面上的活性物质层一起沿极片的厚度方向的一侧向外凸出而成，且所有凸起形成于极片的厚度方向的同一侧。在根据本发明的极片中，由于极片具有由集流体和集流体表面上的活性物质层一起沿极片的厚度方向的一侧向外凸出而成的多个凸起，当极片应用于电芯时，多个凸起能够给不断膨胀的极片创造缓冲空间以释放极片的膨胀应力，从而提高了电芯的安全性能和循环性能。

Description

极片及电芯
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种极片及电芯。
背景技术
目前，锂离子电池作为动力电池已获得广泛应用。随着市场竞争日益激烈，各大锂离子电池公司都针对动力锂离子电池的性能和制造工艺进行了不断探索和改进。电芯作为锂离子电池的核心部件，通常采用叠片和卷绕两种方式，其中，卷绕方式因工艺简单、装配效率高、易于自动化而被广大锂离子电池制造企业采用。
在锂离子电池的应用过程中，安全性能和循环寿命至关重要。众所周知，传统的卷绕式锂离子电池，通常对极片进行压实，以提高电芯正极的填充密度，此时，辊压而成的极片会变得很脆。锂离子电池的极片在充放电过程中，会因活性物质不同的脱锂或嵌锂状态而发生体积膨胀。极片的膨胀必然导致卷绕式锂离子电池电芯层间产生内应力，如果产生的膨胀应力得不到有效释放，当循环达到一定程度时，将会导致卷绕式电芯的扭曲变形，尤其在内应力最为集中的卷绕后转弯处极片，更易发生，而极片的拉伸变形可能引发锂离子电池内短等安全隐患。此外，不断挤压的极片使得循环后期极片层间间隙锁死而导致电解液浸润性变差，而电解液的浸润不足会导致后期的循环性能恶化。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种极片及电芯，当极片应用于电芯时提高了电芯的安全性能和循环性能。
为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种极片，其包括：集流体；以及活性物质层，涂覆在集流体的表面上。极片具有多个凸起，所有凸起均由集流体和集流体表面上的活性物质层一起沿极片的厚度方向的一侧向外凸出而成，且所有凸起形成于极片的厚度方向的同一侧。
在第二方面，本发明提供了一种电芯，其包括：正极极片、负极极片以及隔离膜。
正极极片包括：正极集流体；以及正极活性物质层，涂覆在正极集流体的表面上。负极极片包括：负极集流体；以及负极活性物质层，涂覆在负极集流体的表面。隔离膜位于正极极片与负极极片之间。其中，正极极片和负极极片中的至少一个采用本发明第一方面所述的极片。
本发明的有益效果如下：
在根据本发明的极片中，由于极片具有由集流体和集流体表面上的活性物质层一起沿极片的厚度方向的一侧向外凸出而成的多个凸起，当极片应用于电芯时，多个凸起能够给不断膨胀的极片创造缓冲空间以释放极片的膨胀应力，从而提高了电芯的安全性能和循环性能。
附图说明
图1是根据本发明的极片在一实施例中的俯视图；
图2是图1的主视图；
图3是图2中圆圈部分的放大图；
图4是根据本发明的极片在另一实施例中的俯视图；
图5是图4的主视图；
图6是图5中圆圈部分的放大图；
图7是根据本发明的极片在又一实施例中的俯视图；
图8是图7的主视图；
图9是图8中方框部分的放大图；
图10是根据本发明的极片在再一实施例中的俯视图；
图11是图10的主视图；
图12是图11中方框部分的放大图；
图13是图1的变形图；
图14是图13的主视图；
图15是图14中圆圈部分的放大图；
图16是根据本发明的电芯在一实施例中的截面图；
图17是根据本发明的电芯在另一实施例中的截面图。
其中，附图标记说明如下：
P极片 12正极活性物质层
P1集流体 A1正极平面部
P2活性物质层 A2正极弯折部
S凸起集中区 2负极极片
S1凸起 21负极集流体
H厚度方向 22负极活性物质层
L长度方向 B1负极平面部
W宽度方向 B2负极弯折部
1正极极片 3隔离膜
11正极集流体
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的极片及电芯。
首先说明本发明第一方面的极片。
参照图1至图15，根据本发明的极片P包括：集流体P1；以及活性物质层P2，涂覆在集流体P1的表面上。极片P具有多个凸起S1，所有凸起S1均由集流体P1和集流体P1表面上的活性物质层P2一起沿极片P的厚度方向H的一侧向外凸出而成(此时凸起S1的内部为凹坑)，且所有凸起S1形成于极片P的厚度方向H的同一侧。
在根据本发明的极片P中，由于极片P具有由集流体P1和集流体P1表面上的活性物质层P2一起沿极片P的厚度方向H的一侧向外凸出而成的多个凸起S1，当极片P应用于电芯时，多个凸起S1能够给不断膨胀的极片P创造缓冲空间以释放极片P的膨胀应力，从而提高了电芯的安全性能和循环性能。
根据本发明的极片P，在一实施例中，参照图1、图4和图13，所有凸起S1分布于整个极片P，且所有凸起S1在极片P表面上的投影面积的总和占极片P该表面的总面积的10％-60％，这是因为所有凸起S1在极片P表面上的投影面积的总和与极片P该表面的总面积的比值若太小达不到缓解极片P的膨胀应力的作用，反之若太大，会带来较大的极片P界面浓差极化风险。
在这里补充说明的是，所有凸起S1可以有规则的均匀分布于整个极片P(此为优选的凸起S1的布置方式)，也可以无规则的随机分布于整个极片P。根据本发明的极片P，在一实施例中，参照图7和图10，所有凸起S1形成间隔开的多个凸起集中区T，且各凸起集中区T上的所有凸起S1在该凸起集中区T表面上的投影面积的总和占该凸起集中区T所述表面的总面积的10％-60％，这是因为各凸起集中区T上的所有凸起S1在该凸起集中区T表面上的投影面积的总和与该凸起集中区T所述表面的总面积的比值若太小达不到缓解极片P的膨胀应力的作用，反之若太大，会带来较大的极片P界面浓差极化风险。。
根据本发明的极片P，在一实施例中，凸起S1沿极片P的长度方向L和宽度方向W阵列分布。具体地，参照图1，所有凸起S1沿极片P的长度方向L和宽度方向W阵列分布于整个极片P；参照图7，各凸起集中区T中的所有凸起S1沿极片P的长度方向L和宽度方向W阵列分布于该凸起集中区T。在这里补充说明的是，这种阵列分布的方式适用于体积相对较小且可大致看成为点状结构的凸起S1。此外，由于凸起S1呈阵列分布，使得凸起S1与凸起S1之间存在方向性的传输通道，从而还有利于电解液传输。
在根据本发明的极片P中，各凸起S1在极片P上的投影形状可为圆形、椭圆形、或多边形。进一步地，多边形可为矩形、三角形或梯形。对应地，各凸起S1的实际立体结构可为球体的一部分、椭球体的一部分、长方体、棱柱、棱台或截锥体。
根据本发明的极片P，在一实施例中，当各凸起S1在极片P上的投影形状为圆形时，圆形的直径可为2mm～10mm。当各凸起S在极片P上的投影形状为矩形时，矩形的长度可为2mm～10mm，矩形的宽度可为2mm～10mm。
根据本发明的极片P，在一实施例中，各凸起S1沿极片P的宽度方向W延伸而横跨极片P的整个宽度，即各凸起S1宽度等于极片P的宽，而此时各凸起S1沿极片P的长度方向L上跨度可为1mm～10mm，优选地各凸起S1沿极片P的长度方向L上跨度为3mm～6mm。具体地，参照图4，所有凸起S1沿极片P的长度方向L间隔分布于整个极片P；参照图10，各凸起集中区T中的所有凸起S1沿极片P的长度方向L间隔分布于该凸起集中区T中。
在一实施例中，参照图13，各凸起S1相对极片P的宽度方向W倾斜延伸而斜跨极片P的整个宽度，此时各凸起S1沿与凸起S1的延伸方向垂直的方向上跨度可为1mm～10mm，优选地，各凸起S1沿与凸起S1的延伸方向垂直的方向上跨度为3mm～6mm。
在这里补充说明的是，对于上述不同形状的单个凸起S1的尺寸大小需要合理设置，因为凸起S1的尺寸若太小，则极片P的层间间隙小，达不到缓解极片P的膨胀应力的作用，反之若太大，压制时对极片P本身容易造成损伤。此外，上述给出的凸起S1的尺寸范围只是在实际生产中优选的尺寸大小，当然不仅限如此，可根据具体情况适当改变。
在一实施例中，参照图13，各凸起S1的延伸方向与极片P的宽度方向W的夹角ψ不大于30度。
根据本发明的极片P，在一实施例中，凸起S1在垂直于极片P表面的平面上的截面形状为弧形(如图3、图9和图15所示)或多线段构成的折线形(如图6和图12所示)。
在根据本发明的极片P中，各凸起S1的高度与极片P的厚度之比可为0.05～1.5。进一步地，各凸起S1的高度与极片P的厚度之比可为0.05～0.8，更进一步地，各凸起S1的高度与极片P的厚度之比可为0.3～0.7。在这里补充说明的是，相关附图中示意出的各凸起S1的高度与极片P的厚度之间的比例大小，不代表实际产品中的各凸起S1的高度与极片P的厚度之间的比例大小，仅仅是为了清楚地示意出各凸起S1的结构。
在根据本发明的极片P中，极片P的厚度可为90um～130um。优选地，极片P的厚度可为115um。
在根据本发明的极片P中，极片P上的各凸起S1可由压辊压制而成。
其次说明根据本发明第二方面的电芯。
参照图16和图17，根据本发明的电芯包括：正极极片1、负极极片2以及隔离膜3。
正极极片1包括：正极集流体11；以及正极活性物质层12，涂覆在正极集流体11的表面上。负极极片2包括：负极集流体21；以及负极活性物质层22，涂覆在负极集流体21的表面。隔离膜3位于正极极片1与负极极片2之间。其中，正极极片1和负极极片2中的至少一个采用本发明第一方面所述的极片P。
在根据本发明的电芯中，由于正极极片1和负极极片2中的至少一个采用本发明第一方面所述的极片P，极片P中的多个凸起S1能够给不断膨胀的电芯创造缓冲空间以释放电芯的膨胀应力，从而提高了电芯的安全性能和循环性能。
根据本发明的电芯，在一实施例中，仅正极极片1采用本发明第一方面所述的极片P。
根据本发明的电芯，在一实施例中，参照图16，仅负极极片2采用本发明第一方面所述的极片P。这是因为当正极极片1的压实密度较高时，正极极片1比较脆，在压制过程容易断裂，这时可选择将凸起S1设置在压实密度低、韧性好的负极极片2上。
根据本发明的电芯，在一实施例中，参照图17，正极极片1和负极极片2均采用本发明第一方面所述的极片P。在这里补充说明的是，由于正极极片1和负极极片2上均设置有凸起S1，则正极极片1和负极极片2上的凸起S1可一起为不断膨胀的电芯创造缓冲空间以释放电芯的膨胀应力，从而正极极片1和负极极片2上的凸起S1的高度都无需设置太高，进而减小了凸起S1在压制形成过程中对正极极片1和负极极片2的损伤。
在一实施例中，电芯可为叠片式电芯。
在一实施例中，电芯为卷绕式电芯。其中，正极极片1在卷绕时形成有正极平面部A1和正极弯折部A2(即卷绕转弯处)，负极极片2在卷绕时形成有负极平面部B1和负极弯折部B2(即卷绕转弯处)。
在一实施例中，当正极极片1采用本发明第一方面所述的极片P时，正极极片1上的凸起S1可分布于正极极片1的正极平面部A1和/或正极弯折部A2。
在一实施例中，当负极极片2采用本发明第一方面所述的极片P时，负极极片2上的凸起S1可分布于负极极片2的负极平面部B1和/或负极弯折部B2。
最后补充说明根据本发明的电芯用于锂离子电池并作为举例的实施例和对比例及测试结果。
实施例1
正极极片1的制备：将正极活性物质Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：2：1混合均匀并加入到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，制成具有一定粘度的正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干后冷压，压制过程中用特制辊在极片的卷绕转弯处压制直径为2mm的圆形凸起S1，卷绕转弯处的凸起S1呈矩阵分布(此时设置有凸起S1的卷绕转弯处为凸起集中区T，而多个凸起集中区T间歇布置)，整个极片上的所有凸起S1呈间歇矩阵分布。其凸起S1的分布密度为3个/cm2，凸起S1高度为12um，然后进行模切、分条，得到厚度为115um的待卷绕正极极片1。
负极极片2的制备：将负极活性物质石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2：1：1混合均匀并加入到溶剂水中，制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干后进行冷压、模切、分条，做成厚度为115um的锂离子电池负极极片2。
隔离膜的制备：选用聚乙烯微孔薄膜作为多孔隔离膜基材；将无机三氧化铝粉末、聚乙烯呲咯烷酮、丙酮溶剂按重量比3：1.5：5.5混合均匀制成浆料，将浆料涂布于基材的一面并烘干并分条，制成隔离膜。
电解液的制备：将六氟磷酸锂溶解于碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中(碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙酯的体积比为1：2：1)，得到所需电解液。
锂离子电池的制备：将上述设有凸起S1的正极极片1，同负极极片2以及隔离膜进行卷绕，得到电芯，然后经过封装、注液、化成、排气等工序，制得锂离子电池。
实施例2
与实施例1的不同之处：负极极片2设置有凸起S1。
正极极片1的制备：将正极活性物质Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：2：1混合均匀并加入到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，制成具有一定粘度的正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干后进行冷压、模切、分条，做成锂离子电池正极片。
负极极片2的制备：将负极活性物质石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2：1：1混合均匀并加入到溶剂水中，制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干后冷压，压制过程中用特制辊在极片的卷绕转弯处压制直径为2mm的圆形凸起S1，卷绕转弯处的凸起S1呈矩阵分布，整个极片上的所有凸起S1呈间歇矩阵分布。其凸起S1的分布密度为6个/cm2，凸起S1的高度为50um，然后进行模切、分条，得到待卷绕负极极片2。
其余的制备步骤同实施例1，这里不在赘述。
实施例3
与实施例2的不同之处：设置于负极极片2的卷绕转弯处的凸起S1的直径为2mm，其凸起S1的分布密度为12个/cm2，凸起S1的高度为80um。
实施例4
与实施例2的不同之处：设置于负极极片2的卷绕转弯处的凸起S1的直径为4mm，其凸起S1的分布密度为4个/cm2，凸起S1的高度为120um。
实施例5
与实施例2的不同之处：设置于负极极片2上的凸起S1分布于整个极片面上，即整个极片上的所有凸起S1呈连续矩阵分布，其圆形凸起S1的直径为6mm，其凸起S1的分布密度为2个/cm2，凸起S1的高度为160um。
实施例6
与实施例2的不同之处：设置于负极极片2的卷绕转弯处的凸起S1的直径为9mm，其凸起S1的分布密度为1个/cm2，凸起S1的高度为200um。
实施例7
与实施例2的不同之处：设置于负极极片2的卷绕转弯处的凸起S1的直径为2mm，其凸起S1的分布密度为12个/cm2，凸起S1的高度为120um。
实施例8
与实施例5的不同之处：设置于负极极片2上的凸起S1分布于整个极片面上，即整个极片上的所有凸起S1呈连续矩阵分布，其圆形凸起S1的直径为2mm，其凸起S1的分布密度为12个/cm2，凸起S1的高度为120um。。
实施例9
与实施例1的不同之处：在负极极片2的卷绕转弯处同样设置了凸起S1。
正极极片1的制备：将正极活性物质Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：2：1混合均匀并加入到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，制成具有一定粘度的正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干后冷压，用特制辊在正极极片1的卷绕转弯处压制直径为2mm的圆形凸起S1，卷绕转弯处的凸起S1呈矩阵分布，整个极片上的所有凸起S1呈间歇矩阵分布。其凸起S1的分布密度为12个/cm2，凸起S1高度为80um，然后进行模切、分条，得到厚度为115um的待卷绕正极极片1。
负极极片2的制备：将负极活性物质石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2：1：1混合均匀并加入到溶剂水中，制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干后冷压，压制过程中用特制辊在负极极片2的卷绕转弯处压制直径为2mm的圆形凸起S1，卷绕转弯处的凸起S1呈矩阵分布，整个极片上的所有凸起S1呈间歇矩阵分布。其凸起S1的分布密度为12个/cm2，凸起S1的高度为80um，然后进行模切、分条，得到厚度为115um的待卷绕负极极片2。
其余的制备步骤同实施例1，这里不在赘述。
实施例10
与实施例9的不同之处：在正极极片1、负极极片2的整个面上均设置了凸起S1。其中，正极极片1、负极极片2上的凸起S1均呈连续矩阵分布，且凸起S1的直径为2mm、分布密度为12个/cm2、的高度为65um。
实施例11
与实施例2的不同之处：设置于负极极片2的卷绕转弯处的凸起S1呈长条矩形分布，整个极片上的所有凸起S1呈间歇长条矩形分布。凸起S1的投影贯穿负极极片2的整个宽度且各凸起S1的延伸方向与负极极片2的宽度方向W的夹角ψ为15°，凸起S1的高度为120um，投影矩形的宽度为2mm，间隔为5mm。
实施例12
与实施例11的不同之处：设置于负极极片2整个面上的凸起S1呈长条弧形分布，整个极片上的所有凸起S1呈连续长条弧形分布。凸起S1的投影贯穿负极极片2的整个宽度且各凸起S1的延伸方向与负极极片2的宽度方向W的夹角ψ为20°，凸起S1的高度为120um，投影矩形的宽度为2mm，间隔为12mm。
实施例13
与实施例11的不同之处：在正极极片1、负极极片2的卷绕转弯处同时设置凸起S1，整个极片上的所有凸起S1呈间歇呈长条距形分布，凸起S1的投影贯穿极片的整个宽度且ψ为30°，凸起S1的高度为65um，投影矩形的宽度为4mm，间隔为10mm。
实施例14
与实施例12的不同之处：在正极极片1、负极极片2的整个面上同时设置凸起S1，整个极片上的所有凸起S1呈连续长条弧形分布，凸起S1的投影贯穿极片的整个宽度且ψ为0°，凸起S1的高度为120um，投影矩形的宽度为8mm，间隔为8mm。
对比例1
正极极片1的制备：将正极活性物质Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：2：1混合均匀并加入到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，制成具有一定粘度的正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干后冷压、模切、分条，做成厚度为115um的锂离子电池正极极片1。
负极极片2的制备：将负极活性物质石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按重量比96：2：1：1混合均匀并加入到溶剂水中制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干后进行冷压、模切、分条，直接制成厚度为115um的锂离子电池负极片。
隔离膜的制备：选用聚乙烯微孔薄膜作为多孔隔离膜基材；将三氧化铝粉末、聚乙烯呲咯烷酮、丙酮溶剂按重量比为3：1.5：5.5混合均匀制成浆料，将浆料涂布于基材的一面并烘干并分条，制得隔离膜。
电解液的制备：将六氟磷酸锂溶解于碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中(碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙酯的体积比为1：2：1)，得到所需电解液。
锂离子电池的制备：将上述正极极片1、负极极片2以及隔离膜进行卷绕，得到电芯，然后经过封装、注液、化成、排气等工序，制得锂离子电池。
性能测试
容量保有率：为了表征本发明的电芯用于锂离子电池中的正极极片1和对比例中的锂离子电池的正极极片1对电芯循环寿命和安全性能的影响，对本发明的电芯和对比例中的锂离子电池的电芯分别进行60℃、2C/3C循环800次，考察其容量保有率。在循环测试试验中，电压范围为2.8V～4.2V，以2C的倍率进行充电，以3C的倍率进行放电，循环容量保有率是第800次循环的3C放电容量相对于第2次3C放电容量的比例。
浸润速度：本发明的电芯用于锂离子电池中的正极极片1和对比例中的锂离子电池的正极极片1对电解液浸润速度的影响，通过将电芯浸泡在电解液中5小时后取出，放置在90℃下烘干时间来表征，通过判断电芯的内阻是否大于100MΩ来判断电芯是否烘干(如大于100MΩ则烘干)。
表1各实施例和对比例的检测结果
表1为各实施例和对比例的检测结果，从表1的检测结果数据可看出：
压制有凸起S1凸起的极片，无论是矩阵分布还是条纹分布，其在有效改善电解液浸润性的同时，均可显著改善电芯的循环性能。
结合以上对本发明实施例的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明的电芯用于锂离子电池时具有以下优点：
首先，极片上的凸起S1凸起能形成层间间隙，有利于增加电解液在电芯内部的渗透，有利于电芯电解液的浸润，尤其是可以有效改善膨胀力集中的电芯卷绕转弯处极片的电解液浸润性能。从而在充放电过程中保证Li+快速迁移能力，从而改善电芯的循环寿命和存储性能。
其次，极片上的凸起S1凸起能形成层间间隙，通过起伏结构在极片与隔离膜之间形成支撑骨架，使得极片与隔离膜之间存在一定缓冲间隙，给循环过程膨胀应力集中的极片创造缓冲空间，可有效释放循环过程中极片的膨胀应力，从而显著减少因极片膨胀导致的扭曲变形，防止因极片破裂造成的电池短路和引发的安全事故，提高锂离子电池的安全性能和循环寿命。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种极片(P)，包括：
集流体(P1)；以及
活性物质层(P2)，涂覆在集流体(P1)的表面上；
其特征在于，
极片(P)具有多个凸起(S1)，所有凸起(S1)均由集流体(P1)和集流体(P1)表面上的活性物质层(P2)一起沿极片(P)的厚度方向(H)的一侧向外凸出而成，且所有凸起(H)形成于极片(P)的厚度方向(H)的同一侧。
2.根据权利要求1所述的极片(P)，其特征在于，
所有凸起(S1)分布于整个极片(P)；或
所有凸起(S1)形成间隔开的多个凸起集中区(T)。
3.根据权利要求2所述的极片(P)，其特征在于，
当所有凸起(S1)分布于整个极片(P)时，所有凸起(S1)在极片(P)表面上的投影面积的总和占极片(P)该表面的总面积的10％-60％；
当所有凸起(S1)形成间隔开的多个凸起集中区(T)时，各凸起集中区(T)上的所有凸起(S1)在该凸起集中区(T)表面上的投影面积的总和占该凸起集中区(T)所述表面的总面积的10％-60％。
4.根据权利要求2所述的极片(P)，其特征在于，凸起(S1)沿极片(P)的长度方向(L)和宽度方向(W)阵列分布。
5.根据权利要求4所述的极片(P)，其特征在于，各凸起(S1)在极片(P)的厚度方向(H)上的投影形状为圆形、椭圆形或多边形。
6.根据权利要求2所述的极片(P)，其特征在于，
各凸起(S1)沿极片(P)的宽度方向(W)延伸而横跨极片(P)的整个宽度；或各凸起(S1)相对极片(P)的宽度方向(W)倾斜延伸而斜跨极片(P)的整个宽度。
7.根据权利要求1所述的极片(P)，其特征在于，凸起(S1)在垂直于极片(P)表面的平面上的截面形状为弧形或多线段构成的折线形。
8.一种电芯，包括：
正极极片(1)，包括：
正极集流体(11)；以及
正极活性物质层(12)，涂覆在正极集流体(11)的表面；
负极极片(2)，包括：
负极集流体(21)；以及
负极活性物质层(22)，涂覆在负极集流体(21)的表面；以及
隔离膜(3)，位于正极极片(1)与负极极片(2)之间；
其特征在于，正极极片(1)和负极极片(2)中的至少一个采用权利要求1-7中任一项所述的极片(P)。
9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，
仅正极极片(1)采用权利要求1-7中任一项所述的极片(P)；或
仅负极极片(2)采用权利要求1-7中任一项所述的极片(P)；或
正极极片(1)和负极极片(2)均采用权利要求1-7中任一项所述的极片(P)。
10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于，电芯为叠片式电芯或卷绕式电芯。
CN201610622031.XA 2016-08-01 2016-08-01 极片及电芯 Pending CN107681116A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610622031.XA CN107681116A (zh) 2016-08-01 2016-08-01 极片及电芯
PCT/CN2017/095511 WO2018024203A1 (zh) 2016-08-01 2017-08-01 极片及电芯

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610622031.XA CN107681116A (zh) 2016-08-01 2016-08-01 极片及电芯

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107681116A true CN107681116A (zh) 2018-02-09

Family

ID=61073204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610622031.XA Pending CN107681116A (zh) 2016-08-01 2016-08-01 极片及电芯

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107681116A (zh)
WO (1) WO2018024203A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111211357A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 宁德新能源科技有限公司 一种卷绕电芯
CN111710919A (zh) * 2020-06-30 2020-09-25 芜湖天弋能源科技有限公司 一种锂电池卷绕工艺
CN112002873A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 万向一二三股份公司 一种集流体抗弯强度高的极片
CN113871569A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 三一技术装备有限公司 一种极片及电池
CN114122321A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池
WO2024020835A1 (zh) * 2022-07-27 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流体、极片、电池、用电装置及极片的制造方法
WO2024021033A1 (zh) * 2022-07-29 2024-02-01 厦门新能安科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN117637990A (zh) * 2024-01-26 2024-03-01 宁德新能源科技有限公司 极片、电极组件及电池
CN117637990B (zh) * 2024-01-26 2024-04-26 宁德新能源科技有限公司 极片、电极组件及电池

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498136A (zh) * 2022-10-24 2022-12-20 江苏正力新能电池技术有限公司 一种极片、极片的制备方法、电芯及二次电池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101652885A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 3M创新有限公司 具有浮雕图案的电极
CN101826632A (zh) * 2009-02-19 2010-09-08 株式会社半导体能源研究所 蓄电装置
JP2011216193A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Furukawa Battery Co Ltd:The リチウム電池用負極及びこれを用いたリチウム二次電池
CN202633449U (zh) * 2012-03-06 2012-12-26 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其正极片
US20130164611A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
CN204905336U (zh) * 2015-07-02 2015-12-23 宁德新能源科技有限公司 电极极片及采用该极片的电芯

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101652885A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 3M创新有限公司 具有浮雕图案的电极
CN101826632A (zh) * 2009-02-19 2010-09-08 株式会社半导体能源研究所 蓄电装置
JP2011216193A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Furukawa Battery Co Ltd:The リチウム電池用負極及びこれを用いたリチウム二次電池
US20130164611A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
CN202633449U (zh) * 2012-03-06 2012-12-26 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其正极片
CN204905336U (zh) * 2015-07-02 2015-12-23 宁德新能源科技有限公司 电极极片及采用该极片的电芯

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111211357A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 宁德新能源科技有限公司 一种卷绕电芯
CN111211357B (zh) * 2018-11-22 2022-06-10 宁德新能源科技有限公司 一种卷绕电芯
CN112002873A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 万向一二三股份公司 一种集流体抗弯强度高的极片
CN111710919A (zh) * 2020-06-30 2020-09-25 芜湖天弋能源科技有限公司 一种锂电池卷绕工艺
CN113871569A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 三一技术装备有限公司 一种极片及电池
CN114122321A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池
WO2024020835A1 (zh) * 2022-07-27 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流体、极片、电池、用电装置及极片的制造方法
WO2024021033A1 (zh) * 2022-07-29 2024-02-01 厦门新能安科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN117637990A (zh) * 2024-01-26 2024-03-01 宁德新能源科技有限公司 极片、电极组件及电池
CN117637990B (zh) * 2024-01-26 2024-04-26 宁德新能源科技有限公司 极片、电极组件及电池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018024203A1 (zh) 2018-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107681116A (zh) 极片及电芯
CN106340616B (zh) 一种用于锂电池的具有三明治结构的锂负极及其制备方法
US9728816B2 (en) Lithium-rich electrode sheet of lithium-ion battery and preparation method thereof
CN109817473B (zh) 一种锂离子电化学储能器件的预嵌锂方法
Wang et al. A single-ion gel polymer electrolyte based on polymeric lithium tartaric acid borate and its superior battery performance
CN103413904B (zh) 一种聚合物锂离子电池用隔膜的制造方法
CN111244392B (zh) 一种可提高锂离子运输能力的厚电极片以及制备方法
CN202495548U (zh) 一种软包装锂离子电池
CN104934642A (zh) 一种锂离子电池电芯及锂离子电池
CN105958122A (zh) 三维交联网络聚合物凝胶电解质膜、制备方法及锂离子电池
CN207677000U (zh) 极片、电极组件及二次电池
CN104638213A (zh) 一种超薄二次电池及其制备方法
CN106450514B (zh) 一种准固态Na-CO2二次电池及其制备方法
CN204793030U (zh) 混合正极极片及锂离子动力电池
CN103094521A (zh) 锂离子动力电池正极片及其制造方法、激光蚀刻装置
CN110518293A (zh) 一种固态锂离子电池的制备方法
CN104577191A (zh) 一种聚合物锂离子电池及其制备方法
JP5110619B2 (ja) 非水電解質二次電池とその製造方法。
CN108701552A (zh) 电化学设备和其中使用的负极及其制造方法
CN111916638A (zh) 一种电池隔膜、制备方法和电池
CN104200999A (zh) 一种锂离子储能器件
CN107437623B (zh) 锂离子电池正极片及其制备方法
CN103560280B (zh) 锂离子电池的化成方法
CN202633449U (zh) 一种锂离子电池及其正极片
KR20180113417A (ko) 리튬 이차전지의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180209

RJ01 Rejection of invention patent application after publication