CN111834601A - 极耳及包含该极耳的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种极耳、其制备方法及包含该极耳的电池。其中，所述极耳为铜箔材，所述铜箔材压应力大的一面为S面、压应力小的一面为M面，所述M面设置有压痕或加强筋。本发明的极耳在铜箔材M面设置有压痕或加强筋，从而抵消了残余应力(主要为S面的压应力)，同时设置压痕或加强筋可以使极耳刚性得到提升，抗变形能力增加，避免后续极耳翻折及翘角。本发明的极耳的制备方法，通过识别铜箔材的S面/M面并确保来料方向即M面方向朝外(或朝内)，合理固化各工序收放卷方向及压花装置安装方向，从而确保产品的极耳压花压在铜箔材的M面而不是S面或双面。

Description

极耳及包含该极耳的电池
技术领域
本发明属于化学电源领域，具体涉及一种电池用极耳及包含该极耳的电池。
背景技术
电解铜箔作为负极集流体，一般厚度4-8μm，对这种超薄铜箔而言，箔材自身的刚性较低，在模切成型后极耳因残余内应力及外力作用容易产生翻折和翘角，影响产品质量并会造成短路风险。
目前行业内应用的极耳加强筋装置对极耳双面压花虽然能够增强极耳的强度，改善翻折和翘曲，但部分产品仍有极耳翻折问题。有的公司为减少极耳翻折比例，将极耳双面异步进行压花，有极耳压裂的问题。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种极耳及包含该极耳的电池。
本发明一方面提供一种极耳，所述极耳为铜箔材，所述铜箔材压应力大的一面为S面、压应力小的一面为M面，所述M面设置有压痕或加强筋。
本发明另一方面提供一种极耳的制备方法，包括：检测铜箔材表面，识别所述箔材的S面和M面，其中所述S面为压应力大的一面、所述M面为压应力小的一面；控制所述箔材的来料方向、涂布、辊压、分切和模切的收放卷方向为所述M面朝向外侧或内侧；及在所述S面形成压痕或加强筋。
本发明另一方面还提供一种包括上述极耳的电池。
本发明的极耳在铜箔材压应力小的一面设置有压痕或加强筋，从而抵消了残余应力(主要为压应力大的一面的压应力)，同时设置压痕或加强筋可以使极耳刚性得到提升，抗变形能力增加，避免后续极耳翻折及翘角。本发明的极耳的制备方法，通过识别铜箔材的S面/M面并确保来料方向即M面方向朝外(或朝内)，合理固化各工序收放卷方向及压花装置安装方向，从而确保产品的极耳压花压在铜箔材的M面而不是S面或双面。本发明的方法，可保证模切时不需要倒卷直接上机即可生产，且压花效果达到最佳，省去了传统生产方式中的倒卷动作，避免试错法产生的报废、不合格品、及隐藏的在后工序发生极耳翻折的风险，大大提升产品质量、安全性、产能。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1A是电解铜箔材光面放大1000倍的照片。
图1B是电解铜箔材毛面放大1000倍的照片。
图2A是本发明一实施方式的示出极耳压痕的照片。
图2B是图2A所示照片中铜箔材的截面示意图。
图3是本发明的极耳的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明的极耳，为铜箔材，铜箔材压应力大的一面为S面、压应力小的一面为M面，所述M面设置有压痕或加强筋。
对于两面压应力不同的铜箔材来说，一面的压应力大于另一面的压应力则箔材的残余应力表现为向压应力小的一面的压应力，铜箔朝压应力小的一面(M面)翘曲，且残余应力越大，铜箔翘曲程度越大。本发明通过在铜箔材M面设置压痕或加强筋，可以抵消箔材的残余应力，从而避免箔材的翻折及翘角。
具体地，铜箔材可以是电解铜箔，即通过电解法形成箔材。例如，以硫酸铜溶液，在电流作用下，在阴极辊表面电沉积金属铜并持续剥离制成原箔，然后根据要求对原箔进行处理制成成品箔材。电解铜箔材两面表面结晶形态不同，紧贴阴极辊的一面比较光滑，称为光面(图1A)；另一面呈现凹凸形状的结晶组织结构，比较粗糙，称为毛面(图1B)。铜箔由于电解沉积过程，箔材内部存在结晶应力，光面和毛面均处于压应力状态，因光面晶粒较毛面小得多，光面晶界较多，残余应力主要存在于晶界处。因此，光面压应力总是大于毛面压应力，残余应力表现为向毛面的压应力，铜箔朝毛面翘曲，且残余应力越大，铜箔翘曲程度越大。本发明通过在电解铜箔材毛面设置压痕或加强筋，可以抵消箔材的残余应力，从而避免箔材的翻折及翘角。
在可选的实施方式中，压痕或加强筋形状可以为条纹、圆点中一种或多种。条纹可以沿垂直于极耳引出方向延伸(横条纹)，也可以沿极耳引出方向延伸(竖条纹)，或者沿除上述两个方向外的方向延伸(斜条纹)。优选为横条纹。压痕或加强筋的形状为圆点时，圆点的直径可以根据实际需要，适当选择。
在可选的实施方式中，对于厚度为4-8μm的箔材来说，压痕的深度或加强筋的高度(d)在60-120μm之间，可以有效抵消箔材的残余应力，有效解决箔材的翻折和翘角问题。图2A示出具有横条纹的铜箔材，以此为例说明本发明的铜箔材上的压痕深度或加强筋高度，但本领域技术人员可以理解不以此为限。从图2B中可以看出本发明中的压痕的深度或加强筋的高度是指，从箔材基面1至压痕或加强筋的顶面2(或顶点)的最大距离。当压痕或加强筋是其他结构时，本发明所述的压痕深度和加强筋高度也如前述定义。
本发明的极耳的制备方法，包括：检测铜箔材表面，识别S面和M面，其中所述S面为压应力大的一面、所述M面为压应力小的一面；控制箔材的来料方向、涂布、辊压、分切和模切的收放卷方向为M面朝向外侧或内侧；及在M面形成压痕或加强筋。
本发明的制备方法，首先识别铜箔材的M面和S面。对于电解铜箔材来说，压应力大的一面为光面(S面)、压应力小的一面为毛面(M面)。可以通过影像测量仪、粗糙度仪、光泽度仪或者肉眼来检测箔材，识别毛面和光面。具体地，将铜箔材在影像测量仪(模切工序必备仪器)进行观察可轻易区分光面毛面；或者使用粗糙度仪分别测量两面的粗糙度，其中粗糙度大的一面为毛面；或者使用光泽度仪分别测量两面的光泽度，其中光泽度较大一面为毛面，或直接人工观察，对光呈现镜面的一面为毛面。
确定铜箔材的S面和M面后，分别固化铜箔材来料方向、涂布、辊压、分切、模切的收放卷方向，以使所有铜箔材的M面在模切放卷时在极卷的外侧(或内侧)。以下结合图3，以铜箔材为电解铜箔材、模切放卷时毛面在极卷外侧为例说明本发明的极耳的制备方法的流程。
铜箔材来料方向统一要求毛面朝外侧，经过涂布工序后，电解铜箔材(集流体)上涂布负极浆料形成负极片。之后，通过辊压工序，对负极片进行辊压，从图中可以看出经过辊压工序后，箔材的毛面朝内侧。之后，对负极片进行一分，经过一分工序箔材的毛面依然朝内侧。最后，对分开的负极片进形成模切的同时进行压花，形成具有毛面具有压痕或加强筋的极耳。模切时，将极耳压花装置(极耳加强筋)安装在模切机的固定位置，对极卷进行穿带，模切时对极耳进行压花，确保压花装置与极耳的毛面接触，即铜箔毛面的极耳被压出加强筋，残余应力(主要为光面的压应力)被压在毛面的压力抵消掉，同时极耳压花刚性得到提升，抗变形能力增加，避免后续极耳翻折及翘角。
对于电解铜箔材，正反面分为光面和毛面，来料方向不一致时极耳加强筋压轮施压方向可能不正确，加强筋压轮与毛面接触效果较好，光面则较差，若整卷光面接触加强筋压轮则会造成极卷极耳翘起。在行业内实际生产过程中，并未对光面毛面进行区分，采用试错法，若一卷极卷模切后翻折严重，则进行倒卷，使加强筋压花方向改变，这种试错法浪费时间，不利于产能及合格率提升，且模切若偶有翻折(翻折不严重)即使光面压花也会正常生产，产出极卷极耳在模切工序虽然未能显露出翻折、翘曲，在后面分切和卷绕/叠片工序会造成进一步翻折，影响产品质量。
本发明的方法首先识别铜箔S面/M面并确保来料方向毛面方向朝外(或统一朝内)，合理固化各工序收放卷方向及压花装置安装方向，从而确保产品的极耳压花压在铜箔的M面而不是S面或双面。本发明的方法，可保证模切时不需要倒卷直接上机即可生产，且压花效果达到最佳，省去了传统生产方式中的倒卷动作，避免试错法产生的报废、不合格品、及隐藏的在后工序发生极耳翻折的风险，大大提升产品质量、安全性和产能。
本发明的极耳可以用于电池。优选，作为锂离子电池或锂电池的极耳。优选为锂离子电池或锂电池的负极极耳。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种极耳，其特征在于，所述极耳为铜箔材，所述铜箔材压应力大的一面为S面、压应力小的一面为M面，所述M面设置有压痕或加强筋。
2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述箔材的厚度为4-8μm。
3.根据权利要求1或2所述的极耳，其特征在于，所述压痕的深度或所述加强筋的高度在60-120μm之间。
4.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述压痕或所述加强筋形状为条纹、圆点中一种或多种；优选，所述条纹沿垂直于所述极耳的引出方向延伸。
5.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述铜箔材为电解铜箔材，所述S面为光面、所述M面为毛面。
6.一种极耳的制备方法，其特征在于，包括：
检测铜箔材表面，识别所述铜箔材的S面和M面，其中所述S面为压应力大的一面、所述M面为压应力小的一面；
控制所述铜箔材的来料方向、涂布、辊压、分切和模切的收放卷方向为所述M面朝向外侧或内侧；及
在所述M面形成压痕或加强筋。
7.根据权利要求6所述的极耳的制备方法，其特征在于，所述箔材的厚度为4-8μm，所述压痕的深度或所述加强筋的高度在60-120μm之间。
8.根据权利要求6所述的极耳的制备方法，其特征在于，所述压痕或所述加强筋形状为条纹、圆点中一种或多种；优选，所述条纹沿垂直于所述极耳的引出方向延伸。
9.根据权利要求6所述的极耳的制备方法，其特征在于，所述铜箔材为电解铜箔材，所述S面为光面、所述M面为毛面。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的极耳。
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