CN113178543A - 负极片及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种负极片及锂离子电池，该负极片包括集流体、第一涂层、第二涂层和第三涂层；集流体的一侧设有极耳，集流体的至少一表面设有第一涂覆区域和第二涂覆区域，第一涂覆区域靠近极耳设置；第一涂层覆盖第一涂覆区域，第二涂层覆盖第二涂覆区域，且第一涂层的厚度大于第二涂层的厚度；在第一涂层远离集流体的一面以及第二涂层远离集流体的一面设有第三涂层。本申请实施例中，通过增加位于集流体表面边缘区域的底涂层的厚度，消除底涂层的厚度波动，使得底涂层厚度稳定，从而降低因负极片与隔膜的接触区域存在的界面差导致的负极片析锂风险，提高电池的安全性。

Description

负极片及锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种负极片及锂离子电池。
背景技术
在负极片的集流体表面涂覆涂料时，由于涂料是具有流动性的固液混合物，因此集流体表面涂覆的涂料会沿着垂直于加工方向的边缘流动，该边缘区域为集流体表面靠近极耳的区域，这会导致边缘区域的涂层厚度小于集流体中间区域的涂层厚度。在电芯卷绕后，负极片与隔膜的接触区域存在厚度差异，导致负极片与隔膜的接触区域会存在界面粘接问题，，使得负极片存在较大的析锂风险。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种负极片及锂离子电池，旨在解决因负极片与隔膜的接触区域存在界面粘接问题，导致负极片存在较大的析锂风险的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种负极片，所述负极片包括集流体、第一涂层、第二涂层和第三涂层；
所述集流体的一侧设有极耳，所述集流体的至少一表面设有第一涂覆区域和第二涂覆区域，所述第一涂覆区域靠近所述极耳设置；
所述第一涂层覆盖所述第一涂覆区域，所述第二涂层覆盖所述第二涂覆区域，且所述第一涂层的厚度大于所述第二涂层的厚度；
在所述第一涂层远离所述集流体的一面以及所述第二涂层远离所述集流体的一面设有所述第三涂层。
可选地，所述第一涂层远离所述第二涂层一面的厚度，大于所述第一涂层靠近所述第二涂层一面的厚度。
可选地，所述第一涂层远离所述第二涂层一面的厚度，与所述第一涂层靠近所述第二涂层一面的厚度之间的厚度差值范围为3至5微米。
可选地，所述第一涂覆区域在所述集流体一面的宽度为2至8毫米。
可选地，所述第一涂层包括第一子涂层和第二子涂层；
所述第一子涂层覆盖所述第一涂覆区域，所述第二子涂层设于所述第一子涂层远离所述集流体的一面，所述第二子涂层沿所述集流体第一方向上的横截面呈三角形或梯形。
可选地，在所述第一涂层远离所述集流体的一面设有第三涂覆区域，在所述第二涂层远离所述集流体的一面设有第四涂覆区域，且所述第三涂覆区域和所述第四涂覆区域设有第三涂层。
可选地，设于所述第三涂覆区域的第三涂层的厚度，小于设于所述第四涂覆区域的第三涂层的厚度。
可选地，所述第一涂层和所述第二涂层包括导电剂，所述导电剂包括炭黑导电剂、气相生长炭纤维、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、导电石墨和石墨烯中的至少一种；
所述第三涂层包括活性物质，所述活性物质包括石墨、硬碳、硅氧和硅碳中的至少一种。
可选地，所述集流体具有沿第一方向延伸至涂覆区域之外的延伸部，所述延伸部形成所述极耳，且所述极耳的数量为1个或两个以上。
本发明实施例还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上所述的负极片。
本申请提供了一种负极片，该负极片包括集流体、第一涂层、第二涂层和第三涂层；集流体的一端设有极耳，集流体的至少一侧设有第一涂覆区域和第二涂覆区域，第一涂覆区域靠近极耳设置；第一涂层覆盖第一涂覆区域，第二涂层覆盖第二涂覆区域，且第一涂层的厚度大于第二涂层的厚度；在第一涂层远离集流体的一面以及第二涂层远离集流体的一面设有第三涂层。本申请实施例中，通过设置覆盖第一涂覆区域的第一涂层的厚度大于覆盖第二涂覆区域的第二涂层的厚度，以此增加位于集流体表面边缘区域的底涂层的厚度，消除底涂层的厚度波动，使得底涂层厚度稳定，从而降低因负极片与隔膜的接触区域存在的界面差导致的负极片析锂风险，提高电池的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的负极片的结构示意图之一；
图2为本发明提供的负极片的结构示意图之二；
图3为本发明提供的负极片的结构示意图之三。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标记说明：
10、集流体；20、第一涂层；30、第二涂层；40、第三涂层。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现有技术中，负极片包括集流体10，集流体10的一侧设有极耳，根据极耳的位置，可以将集流体10的表面划分为顶部区域、中部区域和底部区域，上述顶部区域为集流体10表面距离极耳最近的区域，又称边缘区域；上述底部区域为集流体10表面距离极耳最远的区域，上述中部区域位于顶部区域和底部区域之间。
在制作负极片的过程中，需要在集流体10的至少一表面涂覆涂料层，上述涂料层包括底涂层和顶涂层，其中，底涂层设于集流体10一表面，顶涂层设于底涂层远离集流体10的一表面。
然而，由于涂料层包括具有流动性的固液混合物，上述固液混合物又可称为浆料。因此在集流体10表面涂覆浆料时，集流体10表面涂覆的浆料会向集流体10的顶部区域流动，进而导致集流体10顶部区域的涂层厚度小于集流体10非顶部区域的涂层厚度，使得集流体表面的底涂层厚度产生波动。例如图1中所示出的负极片结构，其中，图1中的填充部分可以理解为上述底涂层，非填充部分可以理解为上述顶涂层。
这样，在电芯卷绕后，负极片由于存在厚度差异与隔膜接触区域会存在界面粘接问题，使得负极片存在较大的析锂风险。
为了解决因集流体10表面涂布不均匀，导致负极片存在较大的析锂风险的技术问题，本申请实施例提供了一种负极片结构，请参阅图2和图3，本申请提供的负极片包括集流体10、第一涂层20、第二涂层30和第三涂层40；
所述集流体10的一侧设有极耳，所述集流体10的至少一表面设有第一涂覆区域和第二涂覆区域，所述第一涂覆区域靠近所述极耳设置；
所述第一涂层20覆盖所述第一涂覆区域，所述第二涂层30覆盖所述第二涂覆区域，且所述第一涂层20的厚度大于所述第二涂层30的厚度；
在所述第一涂层20远离所述集流体10的一面以及所述第二涂层30远离所述集流体20的一面设有所述第三涂层40。
本实施例中，集流体10的至少一表面设有第一涂覆区域和第二涂覆区域，应理解，上述第一涂覆区域和第二涂覆设于集流体10的外表面。
其中，第一涂覆区域靠近极耳设置，且第一涂覆区域且位于极耳和第二涂覆区域之间。可选地，如图2和图3所示，可以在集流体10的相对设置的两个表面均设有第一涂覆区域和第二涂覆区域。
上述第一涂覆区域和第二涂覆区域覆盖该集流体10的一表面，其中，第一涂层20覆盖第一涂覆区域，第二涂层30覆盖第二涂覆区域，第三涂层40设在第一涂层20远离集流体10的一侧以及第二涂层30远离集流体10的一侧。
其中，可以第一涂层20和第二涂层30可以理解为上述底涂层，第三涂层40可以理解为上述顶涂层；可以将第一涂覆区域理解为集流体10的顶部区域；可以将第二涂覆区域理解为集流体10的非顶部区域。
本申请实施例中，通过设置覆盖第一涂覆区域的第一涂层20的厚度大于覆盖第二涂覆区域的第二涂层30的厚度，以此增加位于集流体10表面边缘区域的底涂层的厚度，消除底涂层的厚度波动，使得底涂层厚度稳定，从而降低因负极片与隔膜的接触区域存在的界面差导致的负极片析锂风险，提高电池的安全性。
可选地，所述第一涂层20远离所述第二涂层30一面的厚度，大于所述第一涂层20靠近所述第二涂层30一面的厚度。
可选地，所述第一涂层20远离所述第二涂层30一面的厚度，与所述第一涂层20靠近所述第二涂层30一面的厚度之间的厚度差值范围为3至5微米。
可选地，所述第一涂覆区域在所述集流体10一面的宽度为2至8毫米。
可选地，所述第一涂层20和所述第二涂层30包括导电剂，所述导电剂包括炭黑导电剂、气相生长炭纤维、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、导电石墨和石墨烯中的至少一种。
本实施例中，由于集流体10表面涂覆的浆料会向集流体10靠近极耳的一侧流动，因此可以设置第一涂层20远离第二涂层30一面的厚度，大于第一涂层20靠近第二涂层30一面的厚度。示例性的，如图2和图3所示，第一涂层20远离第二涂层30一面的厚度较厚，以使得集流体10表面涂层厚度均匀，从而改善负极片与隔膜之间的界面粘接，降低负极片的析锂风险，提高电池的安全性。
可选地实施方式为，第一涂层20和第二涂层30可以由导电剂和辅料组成，上述辅料可以为增稠剂或者粘结剂，或者两者皆有。
本实施例中，第一涂层20远离第二涂层30一面的厚度可以理解为是第一涂层20具备的最大厚度；第一涂层20靠近第二涂层30一面的厚度可以理解为是第一涂层20具备的最小厚度，可选地，最大厚度与上述最小厚度的差值范围为3至5微米。优选的，第二涂层30的厚度为1至5微米。优选的，第一涂层20和第二涂层30的组成物质相同。
可选的，第二涂层30的厚度小于第三涂层40的厚度。这样，底涂层厚度小，厚度波动小，在底涂层设置厚度较高的第一涂层更加稳定。顶涂层厚度大，厚度范围波动也较大。
可选地，所述第一涂层20包括第一子涂层和第二子涂层；
所述第一子涂层覆盖所述第一涂覆区域，所述第二子涂层设于所述第一子涂层远离所述集流体10的一面，所述第二子涂层沿所述集流体10第一方向上的横截面呈三角形或梯形。
本实施例中，请参阅图2和图3，可以将第一涂层20划分为第一子涂层和第二子涂层，第一子涂层覆盖所述第一涂覆区域，第二子涂层设于第一子涂层远离集流体10的一面，其中，第一子涂层的涂层厚度与第二涂层30的涂层厚度相同。
本实施例中，若负极片为叠片电池中的负极片，则第一方向可以是负极片的长度方向或者负极片的宽度方向；若负极片为卷绕电池中的负极片，则第一方向优选为负极片的宽度方向。
如图2所示，第二子涂层沿集流体10宽度方向上的横截面呈直角三角形。
如图3所示，第二子涂层沿集流体10宽度方向上的横截面呈直角梯形。
应理解，第二子涂层沿集流体10第一方向上的横截面形状还可以为其他形状的三角形或梯形，或者，上述横截面积也可以是其他形状。其中，上述三角形中至少一个角的角度处于预设角度范围，上述梯形中至少一个角的角度处于预设角度范围，上述预设角度范围可以是65度至115度。
本实施例仅给出两种示例，在此不对横截面形状做具体限定。
可选地，在所述第一涂层20远离所述集流体10的一面设有第三涂覆区域，在所述第二涂层30远离所述集流体10的一面设有第四涂覆区域，且所述第三涂覆区域和所述第四涂覆区域设有第三涂层40。优选的，第三涂层40的厚度为15至60微米。
可选地，上述第三涂层40包括活性物质，所述活性物质包括石墨、硬碳、硅氧和硅碳中的至少一种。
如上所述，可以将第一涂层20和第二涂层30理解为底涂层，需要说明的是，底涂层包括但不限于导电剂、分散剂和粘结剂，其中，导电剂的质量百分比为70～99％，分散剂的质量百分比为0～10％，粘结剂的质量百分比为10～40％。
如上所述，可以将第三涂层40理解为顶涂层，需要说明的是，顶涂层包括但不限于活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂，其中，活性物质的质量百分比为70～99％，分散剂的质量百分比为0.5～10％，粘结剂的质量百分比为0.5～10％，导电剂的质量百分比为0.5～10％。
其中，粘结剂是有助于活性材料与导电材料之间的粘附强度和与集电器的粘结的成分，并且例如可以为但不限于选自由如下构成的组中的至少一种：聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-聚六氟丙烯共聚物(PVdF/HFP)、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、磺化EPDM橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、含氟橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素和其混合物
上述分散剂包括但不限于选自由如下构成的组中的至少一种：羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、自由甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、纤维素醚、聚环氧乙烷、改性聚丙烯腈橡胶等
可选地，设于所述第三涂覆区域的第三涂层40的厚度，小于设于所述第四涂覆区域的第三涂层40的厚度。
本实施例中，第三涂层40可以划分为2个部分，即一部分第三涂层40设于第三涂覆区域，另一部分第三涂层40设于第四涂覆区域，本实施例中，为了避免在电芯卷绕后，负极片与正极片接触区域的涂布精度相差较大，如图2和图3所示，设置设于第三涂覆区域的第三涂层40的厚度小于设于第四涂覆区域的第三涂层40的厚度，以此确保集流体10表面的涂层厚度均匀，降低负极片的析锂风险。
可选地，所述集流体10具有沿第一方向延伸至涂覆区域之外的延伸部，所述延伸部形成所述极耳，且所述极耳的数量为1个或多个。
本实施例中，上述延伸部可以经过机械加工后形成极耳，也可以经过激光模切后形成极耳，也可以弯折后形成极耳，也可以直接形成极耳。其中，一个集流体10可以形成1个极耳或多个极耳，在此不做具体限定。
本发明实施例还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述的负极片，该负极片的结构可以参照上述实施例，具体在此不再赘述。由于在本实施例中，采用了上述实施例中的负极片，因此本发明实施例提供的锂离子电池具有与上述实施例中负极片相同的有益效果。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种负极片，其特征在于，包括集流体、第一涂层、第二涂层和第三涂层；
所述集流体的一侧设有极耳，所述集流体的至少一表面设有第一涂覆区域和第二涂覆区域，所述第一涂覆区域靠近所述极耳设置；
所述第一涂层覆盖所述第一涂覆区域，所述第二涂层覆盖所述第二涂覆区域，且所述第一涂层的厚度大于所述第二涂层的厚度；
在所述第一涂层远离所述集流体的一面以及所述第二涂层远离所述集流体的一面设有所述第三涂层。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层远离所述第二涂层一面的厚度，大于所述第一涂层靠近所述第二涂层一面的厚度。
3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层远离所述第二涂层一面的厚度，与所述第一涂层靠近所述第二涂层一面的厚度之间的厚度差值范围为3至5微米。
4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂覆区域在所述集流体一面的宽度为2至8毫米。
5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层包括第一子涂层和第二子涂层；
所述第一子涂层覆盖所述第一涂覆区域，所述第二子涂层设于所述第一子涂层远离所述集流体的一面，所述第二子涂层沿所述集流体第一方向上的横截面呈三角形或梯形。
6.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，在所述第一涂层远离所述集流体的一面设有第三涂覆区域，在所述第二涂层远离所述集流体的一面设有第四涂覆区域，且所述第三涂覆区域和所述第四涂覆区域设有第三涂层。
7.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，设于所述第三涂覆区域的第三涂层的厚度，小于设于所述第四涂覆区域的第三涂层的厚度。
8.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层和所述第二涂层包括导电剂，所述导电剂包括炭黑导电剂、气相生长炭纤维、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、导电石墨和石墨烯中的至少一种；
所述第三涂层包括活性物质，所述活性物质包括石墨、硬碳、硅氧和硅碳中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述集流体具有沿第一方向延伸至涂覆区域之外的延伸部，所述延伸部形成所述极耳，且所述极耳的数量为1个或两个以上。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-9中任一项所述的负极片。
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