CN112216841A - 一种电池集流体及锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池集流体，包括上表面和下表面，上表面和下表面均为平面,上表面和下表面交叉或者上表面的延长面和下表面的延长面交叉，将本发明的集流体结构应用于锂电池中，锂电池极耳设于厚度较厚的一端，越靠近极耳，集流体的电阻降低，电流汇集的增加量减少，从而减少因电阻而产生的热量，实现对集流体产热的控制，进而增加锂电池的安全性能；另外，由于集流体厚度的梯度变化结构，还可以减少集流体质量，提高锂电池比能量，本发明尤其对大尺寸锂电池有较大的优势。

Description

一种电池集流体及锂电池
【技术领域】
本发明涉及电池集流体相关技术领域，具体涉及一种电池集流体及锂电池。
【背景技术】
目前，公知的锂电池正极集流体、负极集流体、正极涂层、负极涂层的厚度是均匀一致的，对于单片集流体在任意相等单位区域的电阻相等，涂层在任意相等单位区域的工作电流相等。但是由于电流的叠加效应和极耳数量的有限，导致在距离极耳较近的区域电流汇集增大，使得极耳附近因电流电阻产生的热量高于其他区域，极易引发危险。
【发明内容】
针对现有技术中存在的锂电池在集流体局部位置尤其是极耳附近容易产热的技术问题，本发明提供了一种电池集流体，该集流体的厚度存在梯度变化，可避免局部过热的问题，减少了因电阻产生的热量，实现温度均衡控制，为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电池集流体，包括上表面和下表面，所述上表面和下表面均为平面,所述上表面和下表面交叉或者上表面的延长面与下表面的延长面交叉。
进一步地，所述电池集流体为板状或网状结构。
进一步地，所述上表面和所述下表面相互靠近或交叉的一端为第一端；所述上表面和下表面相互远离的一端为第二端；所述第一端和所述第二端的厚度差为0-1mm；优选为0.1-10μm。
本发明还公开了一种锂电池，包括如上所述的电池集流体。
进一步地，所述锂电池还包括极耳，所述极耳设于所述电池集流体的第二端。
进一步地，所述电池集流体上表面和下表面分别设有涂层。
进一步地，分别加上所述涂层厚度后，所述第二端与所述第一端的厚度差≤1mm。
进一步地，所述电池集流体为正极集流体和/或负极集流体。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的技术原理在于，厚度存在梯度变化的集流体，随着厚度增加，集流体上的电阻减少，从而实现对集流体产热量的控制，因而减少集流体因电阻而产生的热量；将厚度存在梯度变化的集流体应用于锂电池中，极耳设于较厚的一端，越靠近极耳区域，集流体的电阻越小，单位长度的集流体产生的热量越少，从而增加锂电池的安全性能。
本发明从集流体的结构进行改进，从电池内部对产热量进行控制，可以增加锂电池安全性能；由于集流体存在梯度变化，还可以减少集流体质量，提高锂电池比能量，改集流体结构设计尤其对大尺寸电池具有较大的优势。
【附图说明】
图1为实施例1的电池集流体结构示意图；
图2为锂电池的结构示意图；
图3为锂电池正极结构示意图；
图4为单层集流体电阻电流变化示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种电池集流体10，包括上表面11和下表面12，上表面1和下表面2均为平面,上表面1的延长面和下表面2的延长面交叉，上表面与下表面相互靠近的一端为第一端13；上表面和下表面相互远离的一端为第二端14
作为优选的，第一端13和第二端14的厚度差为0-1mm；更为优选的，第一端13和第二端14的厚度差为0.1-10μm。
将上述结构的集流体应用于锂电池中，如图2所示，一种锂电池，包括隔膜30、正极20和负极40，正极包括正极涂层23和24、正极集流体22和正极极耳21；负极包括负极涂层、负极集流体和负极极耳41；隔膜30设于正极20和负极40之间。以正极为例作详细说明，如图3，正极集流体22上表面和下表面相互远离的一端为第二端26，相互靠近的一端为第一端25，正极极耳设于正极集流体的第二端26，正极涂层设于正极集流体的上表面和下表面。设第二端26的厚度为h3，与该第二端26相对的第一端25的厚度为h1，正极集流体上表面(或下表面)第一端25和第二端26之间任意一点X所在的与第一端26(或第二端25)所在平面平行的一面的厚度为h2，正极极耳的厚度为h4，则h1＜h2＜h3≤h4。
涂层23和24分别设于正极集流体22的上下表面，假设第二端26上方的涂层厚度为m3、第一端25上方的涂层厚度为m1、点X所在的与第一端25所在的平面平行的一面上方的涂层厚度为m2；第二端26下方涂层厚度为n3、第一端25下方的涂层厚度为n1、点X所在的与侧面26平行的一面下方的涂层厚度为n2，则与正极极耳连接的一端的总厚度为Y3＝h3+m3+n3，与其相对的另一端的总厚度为Y1＝h1+m1+n1，点X所在的与第一端25所在平面平行的面的总厚度为Y2＝h2+m2+n2，则Y1≤Y2≤Y3；优选的，Y3-Y1≤1mm。
基于正极的结构,加上涂层后,第一端25和第二端26的总厚度差≤1mm，涂层23和涂层24可分别均匀设于正极集流体22的上表面和下表面,即第一端25和第二端26上方和下方的涂层的厚度一致；或者设于第一端25上方和下方的涂层的厚度分别略大于设于第二端26上方和下方的涂层的厚度；或者第一端25上方的涂层厚度略大于第二端26上方的涂层厚度，而第一端25下方的涂层厚度与第二端26下方的涂层厚度相同；或者第一端25上方的涂层厚度与第二端26下方的涂层厚度相同，而第一端25下方的涂层厚度略大于第二端26下方的涂层厚度。
同理，正极的结构同样适用于负极。
本发明的技术原理在于：靠近极耳区域，集流体厚度变厚，单位长度的集流体电阻减少，涂层厚度逐渐变薄，单位长度的涂层所产生的电流减少，对于单层集流体及上下涂层而言，如图4，越靠近极耳区域，集流体电阻减少(R1≥R2≥R3≥R4≥R5≥R6)，电流汇集的增加量减少，相较于集流体厚度一致的传统锂电池，在极耳附近区域的集流体电阻和电流较小，从而可减少因电阻而产生的热量，实现对电池内部热量的控制。
本实施例所采用的正极集流体为板状结构，也可以为网状结构；另外，同样适用于仅正极或负极采用本发明结构的电池集流体。
需要说明的是,本发明中“第一”“第二”仅用于区别不同侧面，不具备其他特殊含义。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的专业技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电池集流体，包括上表面和下表面，其特征在于，所述上表面和下表面均为平面,所述上表面和下表面交叉或者上表面的延长面与下表面的延长面交叉。
2.根据权利要求1所述的电池集流体，其特征在于，所述电池集流体为板状或网状结构。
3.根据权利要求1或2所述的电池集流体，其特征在于，所述上表面和所述下表面相互靠近或交叉的一端为第一端；所述上表面和下表面相互远离的一端为第二端；所述第一端和所述第二端的厚度差为0-1mm。
4.根据权利要求3所述的电池集流体，其特征在于，所述第一端和所述第二端的厚度差为0.1-10μm。
5.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电池集流体。
6.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池还包括极耳，所述极耳设于所述电池集流体的所述第二端。
7.根据权利要求6所述的锂电池，其特征在于，所述电池集流体的所述上表面和所述下表面分别设有涂层。
8.根据权利要求7所述的锂电池，其特征在于，分别加上所述涂层厚度后，所述第二端与所述第一端的厚度差≤1mm。
9.根据权利要求5-8任一项所述的锂电池，其特征在于，所述电池集流体为正极集流体和/或负极集流体。
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