CN110739434A - 极耳、电芯以及电池 - Google Patents

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Abstract

根据本申请的实施例，提供了一种极耳，包括：基体；保护层，位于基体的外部；其中，保护层包括第一非金属元素和第一金属元素，并且第一非金属元素和第一金属元素之间的原子比在10％至30％的范围内。本申请的实施例还提供了电芯和电池。本申请的目的在于提供极耳、电芯以及电池，以至少实现提升电解液浸泡下的抗电解液性能。

Description

极耳、电芯以及电池
技术领域
本申请涉及电池领域，并且更具体地，涉及极耳、电芯以及电池。
背景技术
目前锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、高性能价格比等优点从而被广泛应用于各种数码产品、电动园林工具、储能系统甚至汽车动力系统中。尤其是目前的移动数码产品及小型储能系统需要小型电池，质量轻可做成薄型的软包装锂离子电池更被广泛应用。
但目前的电池中对极耳的抗电解液性能提升程度有限，无法满足极耳长期封装可靠性的需求。因此需要根据电解液浸泡极耳的失效机理(腐蚀机理)来优化其抗电解液性能。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供极耳、电芯以及电池，以至少实现提升电解液浸泡下的抗电解液性能。
根据本申请的实施例，提供了一种极耳，包括：基体；保护层，位于基体的外部；其中，保护层包括第一非金属元素和第一金属元素，并且第一非金属元素和第一金属元素之间的原子比在10％至30％的范围内。
根据本申请的实施例，进一步包括覆盖在保护层外部的钝化层。
根据本申请的实施例，保护层为设置在基体外部的镀层。
根据本申请的实施例，镀层通过电镀或化学镀设置在基体的外部。
根据本申请的实施例，基体的表面具有凹槽，保护层位于凹槽的表面。
根据本申请的实施例，凹槽深度小于2微米，保护层厚度为极耳厚度的2％至10％。
根据本申请的实施例，第一非金属元素包括磷、硫、碳、硼中的任一种。
根据本申请的实施例，第一金属元素包括铜、锌、铝、锰、镍、锡、钨、钴中的任一种。
根据本申请的实施例，第一非金属元素为磷，第一金属元素为镍。
根据本申请的实施例，第一金属元素包括稀土类金属元素。
根据本申请的实施例，极耳为正极极耳。
根据本申请的实施例，提供了一种电芯，包括：极片、以及如上任一所述的极耳，极耳与极片电连接；其中，基体包括第一部分、第二部分和第三部分，第二部分位于第一部分和第三部分之间，第二部分的外部设置有密封层，保护层位于第二部分与密封层之间。
根据本申请的实施例，第一部分和第三部分的外部不设置保护层。
根据本申请的实施例，提供了一种电池，包括：如上任一所述的电芯、以及包覆在电芯外部的封装袋。
根据本申请的实施例，第一部分位于封装袋内，第三部分位于封装袋外，并且第一部分包括弯折段。
本申请的有益效果在于：
在本申请提供的极耳、电芯以及电池中，在基体的外部设置有保护层，并且保护层包括第一非金属和金属元素，通过将第一非金属和金属元素的原子比限定在10％至30％的范围内，从而可以实现提升电解液浸泡下的抗电解液性能。
附图说明
图1A是根据本申请一个实施例的极耳的结构示意图；
图1B是沿图1A中虚线截取的极耳的截面图；
图1C是沿图1A中虚线截取的极耳的另一实施例的截面图；
图2A是根据本申请一个实施例的电芯及电池的结构示意图；
图2B是图2A所示实施例的截面侧视图；
图3是根据本申请一个实施例的第一非金属和金属元素原子比调整的框图；以及
图4是优化前和优化后的对比实施例的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请进行描述。应当理解的是，如图所示的各结构仅是本申请的示意性结构，其并不对本申请构成任何限定。本领域技术人员通过以下附图并结合以下描述，可以想到多种未在图中和文字中示出或描述的其他实施例。
如图1A和图1B所示，根据本申请的实施例，提供了一种极耳10。如图所示，该极耳10总的来说包括基体12和保护层14，其中保护层14位于基体12的外部。进一步地，保护层14包括第一非金属元素和第一金属元素，并且该第一非金属元素和第一金属元素之间的原子比在10％至30％的范围内。
在如上所述的实施例中，通过在基体12的外部设置保护层14，并且将保护层14的第一非金属和金属元素的原子比限定在10％至30％的范围内，从而可以实现提升电解液浸泡下的抗电解液性能的效果。具体效果的对比实例将在以下结合附图进行描述。
再次参照图1A和图1B，在本申请的实施例中，本申请提供的极耳10还包括覆盖在保护层14外部的钝化层16，通过在保护层14的外部设置钝化层16可以实现防腐蚀的效果。
在可选的实施例中，如上所述的保护层14可以为设置在基体12外部的镀层。进一步地，在可选的实施例中，该镀层通过电镀或化学镀设置在基体12的外部。当然应当理解，在其他实施例中，保护层14也可以通过其他方式设置在基体12的外部。这可以根据具体使用情况而定，此处仅提供保护层14的其中一种可选的实施方式，本申请并不局限于此。
在另一实施例中，如图1C所示，基体12的表面可以具有凹槽18，并且保护层14可以位于凹槽18的表面上。通过在基体12的表面设置凹槽18，并将保护层14设置在凹槽18内，可以增加保护层14与基体12的接触面积，从而进一步优化本申请的效果。
可选地，极耳10的基体12材料为铜，保护层14为磷镍，极耳10的厚度范围为100-1000微米，优选150-400微米，保护层14为1-10微米，且优选保护层14厚度占极耳10厚度的2％-10％，保护层14占极耳10厚度过多会降低极耳10的电导率，降低电池的倍率性能，保护层14占极耳10厚度过少，则保护作用不明显，凹槽18的深度小于2微米，凹槽18深度过深就会影响极耳10的强度，在极耳10厚度范围在150-400微米时，优选凹槽18的深度小于2微米。
可选地，在一个实施例中，保护层14所包括的第一非金属元素可以包括磷、硫、碳、硼中的任一种。进一步地，第一金属元素可以包括铜、锌、铝、锰、镍、锡、钨、钴中的任一种。当然应当理解，如上所述仅是本申请可选的实施例，并非对本申请进行限定，其他任何适当的非金属和金属元素均可以应用在本申请中，例如在一个实施例中，第一金属元素可以包括稀土类金属元素。在可选的实施例中，第一非金属元素为磷，第一金属元素为镍。以下以第一非金属元素为磷，并且第一金属元素为镍对本申请的各个实施例进行描述。
另一方面，本申请所提供的极耳10可以为正极极耳；而在可选的实施例中，极耳10也可以是负极极耳。
如图2A和图2B所示，本申请还提供了一种电芯100，该电芯100包括极片102以及如上所述的极耳10，其中极耳10与极片102电连接。如图所示，在一个实施例中，基体12包括第一部分122、第二部分124和第三部分126。其中，第二部分124位于第一部分122和第三部分126之间，并且第二部分124的外部设置有密封层128，如上所述的保护层14位于第二部分124与密封层128之间。另外，第一部分122和第三部分126的外部可以不设置如上所述的保护层14。
另一方面，本申请还提供了一种电池，该电池包括如上所述的电芯100、以及包覆在电芯100外部的封装袋。具体地，在一个实施例中，如图2A和图2B所示，第一部分122位于封装袋内，第三部分126位于封装袋外，并且第一部分122包括弯折段。
如图3和图4所示，通过对比实施例的方式描述本申请的效果。
实施例1(对比组)
1.样品制备：
该极耳所使用的金属结构为内部为铜基材，表面镍镀层(保护层)及最外表面的钝化层，密封胶原料为聚丙烯基高分子材料。其中镀镍层中的磷镍比例为5％，镍层的厚度为4.4μm。使用的平板热压工艺参数为180-200℃，焊接次数为1-5次。
2.测试条件：
所获得极耳进行高温电解液浸泡实验来评估其密封胶与极耳金属界面的剥离力的稳定性，测试条件为85℃下，在含有1000ppm水(H2O)的电解液中浸泡21天。
3.测试结果：
如图所示，可以得出经过改善前的极耳界面剥离力强度随时间延长明显降低，在经过了10天后剥离力快速下降，第21天时已经分层，剥离力小于0.5N/mm。
实施例2
1.样品制备：
该极耳所使用的极耳金属中镀镍层中的磷镍比例为20％，镍层的厚度为1μm。工艺及参数及密封胶原料与实施例1中相同。
2.测试条件：与实施例1中的测试条件相同。
3.测试结果：
如图所示，可以得出经过改善后的极耳界面剥离力强度随时间延长没有明显降低，浸泡21天后的剥离力始终保持在2.0N/mm左右，不会发生极耳分层
实施例3
1.样品制备：
该极耳所使用的极耳金属中镀镍层中的磷镍比例为30％，镍层的厚度为1.5um。工艺及参数及密封胶原料与实施例1中相同。
2.测试条件：与实施例1中的测试条件相同。
3.测试结果：
该极耳界面剥离力初始强度要明显高于实施例1和实施例2中的样品，同时其剥离力强度随时间延长处于相对平稳阶段，剥离力始终保持在2.0N/mm左右(如图所示)，不会发生极耳分层。
综上所述，在本申请中，针对现有的极耳不能满足锂离子电池封装用长期可靠性的需求，提供一种改善后的极耳设计，从而能够提升其电解液浸泡下的抗电解液性能，以达到提升锂离子电池在恶劣条件下的封装可靠性的效果。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种极耳，包括：
基体；
保护层，位于所述基体的外部；
其中，所述保护层包括第一非金属元素和第一金属元素，并且所述第一非金属元素和所述第一金属元素之间的原子比在10％至30％的范围内。
2.根据权利要求1所述的极耳，进一步包括覆盖在所述保护层外部的钝化层。
3.根据权利要求1所述的极耳，其中，所述保护层为设置在所述基体外部的镀层。
4.根据权利要求3所述的极耳，其中，所述镀层通过电镀或化学镀设置在所述基体的外部。
5.根据权利要求1所述的极耳，其中，所述基体的表面具有凹槽，所述保护层位于所述凹槽的表面。
6.根据权利要求5所述的极耳，其中，所述凹槽深度小于2微米，所述保护层厚度为所述极耳厚度的2％至10％。
7.根据权利要求1所述的极耳，其中，所述第一非金属元素包括磷、硫、碳、硼中的任一种。
8.根据权利要求7所述的极耳，其中，所述第一金属元素包括铜、锌、铝、锰、镍、锡、钨、钴中的任一种。
9.根据权利要求8所述的极耳，其中，所述第一非金属元素为磷，所述第一金属元素为镍。
10.根据权利要求1所述的极耳，其中，所述第一金属元素包括稀土类金属元素。
11.根据权利要求1所述的极耳，其中，所述极耳为正极极耳。
12.一种电芯，包括：极片、以及权利要求1至11中任一项所述的极耳，所述极耳与所述极片电连接；
其中，所述基体包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，所述第二部分的外部设置有密封层，所述保护层位于所述第二部分与所述密封层之间。
13.根据权利要求12所述的电芯，其中，所述第一部分和所述第三部分的外部不设置所述保护层。
14.一种电池，包括：权利要求12至13中任一项所述的电芯、以及包覆在所述电芯外部的封装袋。
15.根据权利要求14所述的电池，其中，所述第一部分位于所述封装袋内，所述第三部分位于所述封装袋外，并且所述第一部分包括弯折段。
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