CN112909265A - 极片及圆柱电池卷芯结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种极片及圆柱电池卷芯结构，涉及电池技术领域。极片包括复合集流体、第一极耳以及导电片；复合集流体包括第一绝缘层、在第一绝缘层相对两个表面的第一导电膜和第二导电膜；第一导电膜的表面具有第一涂层区和第一非涂层区，第一涂层区具有第一活性物质层，第二导电膜的表面具有第二涂层区和第二非涂层区，第二涂层区具有第二活性物质层；第一非涂层区和第二非涂层区沿极片的宽度方向延伸至复合集流体的相对两侧边缘；第一极耳在第一非涂层区与第一导电膜电连接；导电片在第二非涂层区与第二导电膜电连接。圆柱电池卷芯结构的正极片和负极片中的至少一者为上述极片。该极片可以改善焊接质量、保证过流能力。

Description

极片及圆柱电池卷芯结构

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种极片及圆柱电池卷芯结构。

背景技术

传统圆柱电池采用铝箔和铜箔作为正极极片和负极极片的集流体，其缺陷在于集流体厚、成本高、安全性以及能量密度较低；采用复合集流体(即金属镀层+高分子层+金属镀层)可以提高电池的安全性能，提高电池的体积能量密度和重量能量密度。采用复合集流体作为集流体的极片时，如何保证焊接质量和过流能力对电池的性能具有重要的影响。

发明内容

本申请实施例在于提供一种极片及圆柱电池卷芯结构，该电池卷芯结构采用复合集流体，能够改善电池的安全性能，减轻电池重量，提高能量密度。同时本申请实施例中的第一极耳和导电片的设置可以改善焊接质量、保证过流能力。

本申请实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种极片，其包括复合集流体、第一极耳以及导电片；

复合集流体包括第一绝缘层、在第一绝缘层相对两个表面的第一导电膜和第二导电膜；第一导电膜的表面具有第一涂层区和第一非涂层区，第一涂层区具有第一活性物质层，第二导电膜的表面具有第二涂层区和第二非涂层区，第二涂层区具有第二活性物质层；第一非涂层区和第二非涂层区沿极片的宽度方向延伸至复合集流体的相对两侧边缘；

第一极耳在第一非涂层区与第一导电膜电连接；导电片在第二非涂层区与第二导电膜电连接。

在上述技术方案中，复合集流体的第一导电膜和第二导电膜的电流可以通过第一极耳和第二极耳分别引出，极片的过流能力较好。另外，第一非涂层区和第二非涂层区沿极片的宽度方向延伸至复合集流体的相对两侧边缘，则第一非涂层区和第二非涂层区具有较大的连接区域，能够提高第一极耳和导电片的连接稳定性，同时，第一极耳和导电片将第一导电膜和第二导电膜夹在中间，因而能够提高焊接质量。

在一种可能的实施方案中，第一极耳延伸出第一非涂层区的部分与导电片延伸出第二非涂层区的部分为一体结构。

在上述技术方案中，第一极耳延伸出第一非涂层区的部分与导电片延伸出第二非涂层区的部分为一体结构，第一极耳和导电片引出电流后进行汇集，由于为一体结构，则汇集时电流更加稳定。

在一种可能的实施方案中，第一极耳的宽度小于第一非涂层区的宽度，导电片的宽度小于第二非涂层区的宽度，极片还设置有绝缘胶层，绝缘胶层设置于第一极耳和导电片表面并与第一导电膜和第二导电膜连接。

在上述技术方案中，第一极耳的宽度小于第一非涂层区的宽度，导电片的宽度小于第二非涂层区的宽度，则第一极耳未占据第一非涂层区的所有位置，导电片未占据第二非涂层区的所有位置，绝缘胶层设置于第一极耳和导电片表面并与第一导电膜和第二导电膜连接，则绝缘层的两端能够与在第一非涂层区和第二非涂层区分别与第一导电膜和第二导电膜连接，连接更加稳定。

在一种可能的实施方案中，第一极耳的厚度为10～100μm。

在上述技术方案中，上述厚度的第一极耳在与第一导电膜进行焊接时不容易焊断，厚度太薄容易焊断，厚度太厚会造成极片的厚度过厚，影响电池性能。

在一种可能的实施方案中，导电片为厚度为10～100μm的第二极耳或者厚度为5～15μm焊接片。

在一种可能的实施方案中，复合集流体为正极集流体，第一极耳和导电片的材质均为铝。

在一种可能的实施方案中，复合集流体为负极集流体，第一极耳为镍极耳。

在一种可能的实施方案中，第二极耳为镍极耳。

在一种可能的实施方案中，焊接片为铜箔。

第二方面，本申请实施例提供一种圆柱电池卷芯结构，圆柱电池卷芯结构包括正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜，正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜依次层叠并沿中心轴线卷绕为一体，正极片和负极片中的至少一者为第一方面实施例的极片。

在上述技术方案中，圆柱电池卷芯结构中的正极片和负极片中的至少一者为第一方面实施例的极片，当圆柱电池卷芯结构在受到针刺或者挤压时，电池内部短路点附近产热将复合集流体表面的第一导电膜和第二导电膜熔化，由于复合集流体相对金属箔集流体的厚度更薄，则第一导电膜和第二导电膜更容易熔化，内部短路点断开形成断路，使得圆柱电池卷芯结构不发生热失控而避免了起火和爆炸。并且，复合集流体的第一导电膜和第二导电膜的电流可以通过第一极耳和导电片分别引出，极片的过流能力较好。第一非涂层区和第二非涂层区具有较大的连接区域，能够提高第一极耳和导电片的连接稳定性，第一极耳和导电片将第一导电膜和第二导电膜夹在中间，能够提高焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例的极片的一种结构示意图；

图2为图1的极片的另一视角下的结构示意图；

图3为本申请实施例极片的另一种结构示意图；

图4为图2的极片的另一视角下的结构示意图；

图5为本申请实施例的圆柱电池卷芯结构的结构示意图；

图6为本申请实施例的一种圆柱电池卷芯结构的结构示意图；

图7为本申请实施例的另一种圆柱电池卷芯结构的结构示意图；

图8为本申请实施例的又一种圆柱电池卷芯结构的结构示意图。

图标：100-圆柱电池卷芯结构；10-极片；11-第一绝缘层；12-第一导电膜；121-第一非涂层区；13-第二导电膜；131-第二非涂层区；141-第一活性物质层；142-第二活性物质层；151-第一极耳；152-导电片；21-金属箔层；22-第三活性物质层；30-第一隔膜；50-第二隔膜。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实例提供一种极片10，请参照图1-图4，其包括复合集流体、第一极耳151以及导电片152。

其中，复合集流体包括第一绝缘层11、在第一绝缘层11相对两个表面的第一导电膜12和第二导电膜13。第一导电膜12的表面具有第一涂层区和第一非涂层区121，第一涂层区具有第一活性物质层141，第一非涂层区121未涂覆活性材料。

第二导电膜13的表面具有第二涂层区和第二非涂层区131，第二涂层区具有第二活性物质层142，第二非涂层区131未涂覆活性材料。其中，第一非涂层区121和第二非涂层区131沿极片10的宽度方向延伸至复合集流体的相对两侧边缘。

第一极耳151在第一非涂层区121与第一导电膜12电连接，导电片152在第二非涂层区131与第二导电膜13电连接。其中，可通过焊接或者铆接等方式实现第一极耳151和第一导电膜12的电连接以及导电片152与第二导电膜13的电连接。示例性地，可以采用第一极耳151与第一导电膜12焊接形成至少一个第一焊点，导电片152与第二导电膜13焊接形成至少一个第二焊点；也可以将第一极耳151、第一导电膜12、第一绝缘层11、第二导电膜13和导电片152一同焊接的方式。

本申请实施例的复合集流体的第一导电膜12和第二导电膜13的电流可以通过第一极耳151和导电片152分别引出，该极片10的过流能力较好。另外，相较于铜箔集流体和铝箔集流体，复合集流体厚度更薄，可将更多空间留给活性材料，从而能够提高电池的容量和体积能量密度并减轻电池重量，而且复合集流体的面密度更小，能够提高电池的重量能量密度。

由于第一极耳151是在第一非涂层区121与第一导电膜12电性连接，导电片152在第二非涂层区131与第二导电膜13电性连接，且第一非涂层区121和第二非涂层区131沿极片10的宽度方向延伸至复合集流体的相对边缘，则第一极耳151和第一导电膜12的连接部分可以一直延续到复合集流体的相对两侧边缘，能够提高第一极耳151和导电片152的连接稳定性。同时，第一极耳151和导电片152将第一导电膜12和第二导电膜13夹在中间，能够提高焊接质量。

需要说明的是，两个第一非涂层区121和第二非涂层区131可以是完全对位设置，也可以是在极片10的长度方向上稍微错位一点设置，只要保证第一极耳151和导电片152能够基本对位设置即可。

在一种可能的实施方案中，第一极耳151的厚度为10～100μm。

上述厚度的第一极耳151在与第一导电膜12进行焊接时不容易焊断，厚度太薄容易焊断，厚度太厚会造成极片10的厚度过厚，影响电池性能。示例性地，第一极耳151的厚度为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm和100μm中的任一者或者任意两者之间的范围。

可选地，导电片152为厚度为10～100μm的第二极耳或者厚度为5～15μm焊接片。

当导电片152为厚度为10～100μm的第二极耳时，第二极耳在与第二导电膜13进行焊接时不容易焊断。当导电片152为厚度为5～15μm焊接片时，采用第一极耳151、第一导电膜12、第一绝缘层11、第二导电膜13和导电片152一同焊接的方式时。由于第一极耳151的厚度足够，也不容易使得焊接片焊断。

示例性地，第二极耳的厚度为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm和100μm中的任一者或者任意两者之间的范围。

示例性地，焊接片的厚度为5μm、7μm、8μm、10μm、12μm、14μm和15μm中的任一者或者任意两者之间的范围。

可以理解的是，本申请实施例的极片10可以作为正极片使用，也可以作为负极片使用。当本申请实施例的极片10分别作为正极片和负极片使用时，则第一导电膜12、第二导电膜13、第一活性物质层141和第二活性物质层142可根据不同的使用场景选择不同的材料。

当本申请实施例的极片10作为正极片(参照图3)时，复合集流体则为正极集流体，第一导电膜12和第二导电膜13为铝层。示例性地，第一极耳151为铝极耳，当导电片152为第二极耳或者焊接片时，第二极耳为铝极耳，焊接片为铝焊接片。

当本申请实施例的极片10作为负极片(参照图1)时，复合集流体为负极集流体，第一导电膜12和第二导电膜13为铜层，示例性地，第一极耳151为镍极耳。当导电片152为第二极耳或者焊接片时，第二极耳为镍极耳。焊接片为铜箔。

在一种可能的实施方案中，第一极耳151延伸出第一非涂层区121的部分与导电片152延伸出第二非涂层区131的部分为一体结构。示例性地，第一极耳151和导电片152呈“人”字形，其在自身的厚度方向上进行分叉，其分叉部分分别为第一极耳151和导电片152，不分叉部分可与顶盖或壳体焊接。

第一极耳151延伸出第一非涂层区121的部分与导电片152延伸出第二非涂层区131的部分为一体结构，第一极耳151和导电片152引出电流后进行汇集，由于为一体结构，则汇集时电流更加稳定。

进一步地，在一种可能的实施方案中，第一极耳151的宽度小于第一非涂层区121的宽度，导电片152的宽度小于第二非涂层区131的宽度，极片10还设置有绝缘胶层，绝缘胶层设置于第一极耳151和导电片152表面并与第一导电膜12和第二导电膜13连接。

第一极耳151的宽度小于第一非涂层区的宽度，导电片152的宽度小于第二非涂层区131的宽度，则第一极耳151未占据第一非涂层区121的所有位置，导电片152未占据第二非涂层区131的所有位置，绝缘胶层设置于第一极耳151和导电片152表面并与第一导电膜12和第二导电膜13连接，则绝缘层的两端能够与在第一非涂层区121和第二非涂层区131分别与第一导电膜12和第二导电膜13连接，连接更加稳定。

参照图5，本申请实施例还提供一种圆柱电池卷芯结构100，圆柱电池卷芯结构100包括正极片、第一隔膜30、负极片和第二隔膜50，正极片、第一隔膜30、负极片和第二隔膜50依次层叠并沿中心轴线卷绕为一体(参照图6)，正极片和负极片中的至少一者为本申请实施例的上述极片10。

即是说，正极片和负极片都可以为本申请实施例的极片10(参照图6)，也可以是正极片为本申请实施例的极片10，负极片不是本申请实施例的极片10，或者是负极片为本申请实施例的极片10，正极片不是本申请实施例的极片10。

示例性地，当本申请实施例的极片10作为正极片时，负极片不是本申请实施例的极片10。其中，负极片的集流体可以为复合集流体，也可以为铜箔集流体。

示例性地，当本申请实施例的极片10作为负极片时，正极片不是本申请实施例的极片10。其中，正极片的集流体可以为复合集流体，也可以为铝箔集流体。

参照图7和图8，示例性地，当本申请实施例的正极片和负极片中的任一者为本申请实施例的极片10时，另一者包括金属箔层21和分别在金属箔层21两个表面的两个第三活性物质层22。

当正极片为本申请实施例的极片10时，则负极片中的金属箔层21为铜箔层。当负极片为本申请实施例的极片10时，则正极片中的金属箔层21为铝箔层。

示例性地，在卷绕形成圆柱电池卷芯结构100时，正极片在内，负极片在外，从内到外按照正极片、第一隔膜30、负极片和第二隔膜50的顺序排列，并且在卷绕起始端，沿极片10的长度方向上，第一隔膜30和第二隔膜50延伸出负极片和正极片的边缘，负极片延伸出正极片，然后在卷针上卷绕若干圈形成卷芯。其中，圆柱电池卷芯结构100的正极极耳和负极极耳可以在同一侧，也可以在不同侧。另外，圆柱电池可为锂离子电池、钠离子电池、锌离子电池等。

圆柱电池卷芯结构100中的正极片和负极片中的至少一者为第一方面实施例的极片10，当圆柱电池卷芯结构100在受到针刺或者挤压时，电池内部短路点附近产热将复合集流体表面的第一导电膜12和第二导电膜13熔化，由于复合集流体相对金属箔集流体的厚度更薄，则第一导电膜12和第二导电膜13更容易熔化，内部短路点断开形成断路，使得圆柱电池卷芯结构100不发生热失控而避免了起火和爆炸。并且，复合集流体的第一导电膜12和第二导电膜13的电流可以通过第一极耳151和导电片152分别引出，极片10的过流能力较好。并且，第一非涂层区121和第二非涂层区131沿极片10的宽度方向延伸至复合集流体的相对边缘，能够提高第一极耳151和导电片152的连接稳定性，同时，第一极耳151和导电片152将第一导电膜12和第二导电膜13夹在中间，能够提高焊接质量。

综上，本申请实施例的极片10的过流能力较好，且能够提高焊接质量。圆柱电池卷芯结构100中的正极片和负极片中的至少一者为第一方面实施例的极片10，该圆柱电池卷芯结构100的安全性能较高。

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 (10)

1.一种极片，其特征在于，其包括：

复合集流体，所述复合集流体包括第一绝缘层、在第一绝缘层相对两个表面的第一导电膜和第二导电膜；所述第一导电膜的表面具有第一涂层区和第一非涂层区，所述第一涂层区具有第一活性物质层，所述第二导电膜的表面具有第二涂层区和第二非涂层区，所述第二涂层区具有第二活性物质层；所述第一非涂层区和所述第二非涂层区沿所述极片的宽度方向延伸至所述复合集流体的相对两侧边缘；

第一极耳，所述第一极耳在所述第一非涂层区与所述第一导电膜电连接；以及

导电片，所述导电片在所述第二非涂层区与所述第二导电膜电连接。

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一极耳延伸出第一非涂层区的部分与所述导电片延伸出所述第二非涂层区的部分为一体结构。

3.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述第一极耳的宽度小于所述第一非涂层区的宽度，所述导电片的宽度小于所述第二非涂层区的宽度，所述极片还设置有绝缘胶层，所述绝缘胶层设置于所述第一极耳和所述导电片表面并与所述第一导电膜和所述第二导电膜连接。

4.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述第一极耳的厚度为10～100μm。

5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述导电片为厚度为10～100μm的第二极耳或者厚度为5～15μm焊接片。

6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，所述复合集流体为正极集流体，所述第一极耳和所述导电片的材质均为铝。

7.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，所述复合集流体为负极集流体，所述第一极耳为镍极耳。

8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述第二极耳为镍极耳。

9.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述焊接片为铜箔。

10.一种圆柱电池卷芯结构，其特征在于，所述圆柱电池卷芯结构包括正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜，所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜依次层叠并沿中心轴线卷绕为一体，所述正极片和所述负极片中的至少一者为权利要求1-4任一项所述的极片。

Images