CN113193204A - 电极片及其制备方法、电芯结构、电池装置 - Google Patents

电极片及其制备方法、电芯结构、电池装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电极片及其制备方法、电芯结构、电池装置，属于电池技术领域，其可至少部分解决现有的电芯结构的能量密度低、成本高、原材料的浪费的问题。本发明的一种电极片，包括：集流体，具有相对的第一表面和第二表面；绝缘层，至少部分位于所述集流体的第一表面；导电层，至少部分位于所述集流体的第二表面。

Description

电极片及其制备方法、电芯结构、电池装置
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电极片及其制备方法、电芯结构、电池装置。
背景技术
随着市场对新能源汽车行业续航里程、电池能量密度等要求的逐步提升，需要进一步提高新能源汽车的电池装置的性能。
现有技术的一种电池装置的电芯结构包括：正极片、负极片间隔交替叠加(正极片集流体采用铝箔，负极片集流体采用铜箔)，且相邻正极片、负极片间使用隔膜片隔开；最外层(前后端)的两电极片均为负极片，即负极片往往比正极片多出一个，从而导致该电芯结构前后两端的两个电极片中单面(朝外的一面)的导电层无法参与锂离子得失反应，因此对电芯结构而言会造成能量密度的降低、成本的增加、原材料的浪费等问题。
发明内容
本发明至少部分解决现有的电芯结构的能量密度的降低、成本的增加、原材料的浪费的问题，提供一种能量密度的较高、可节约成本的电极片。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种电极片，包括：集流体，具有相对的第一表面和第二表面；绝缘层，至少部分位于所述集流体的第一表面；导电层，至少部分位于所述集流体的第二表面。
进一步优选的是，所述集流体包括多个通孔，所述绝缘层的至少部分和所述导电层的至少部分在所述通孔处连接。
进一步优选的是，所述通孔的孔径为20微米至80微米，孔间距为0.1毫米至0.8毫米，孔隙率为35％至45％。
进一步优选的是，所述绝缘层的形成材料包括勃母石、氧化铝和氧化镁中的任意一种。
进一步优选的是，所述电极片为负极片。
进一步优选的是，所述导电层的形成材料包括负极主材、导电剂；所述负极主材包括石墨、硅碳、硅氧中的至少一种；所述导电剂包括炭黑、炭纤维、石墨烯中的至少一种。
进一步优选的是，所述集流体的形成材料包括铜箔。
进一步优选的是，该电极片还包括：导电极耳位，与所述集流体的部分边缘连接。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种电芯结构，包括：多个依次排列的电极片，多个所述电极片中的负极片和正极片交替设置，且前后两端的所述电极片的为上述的电极片，前后两端的所述电极片的第二表面相对设置。
进一步优选的是，该电芯结构还包括：所述前后两端的所述电极片均为负极片。
进一步优选的是，任意相邻所述正极片和负极片之间设有隔膜片。
进一步优选的是，所有所述负极片的集流体上均具有多个通孔。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种电池装置，包括上述中任意一项所述的电芯结构。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种电极片的制备方法，其特征在于，基于上述的电极片，所述制备方法包括：
在集流体上形成绝缘层和导电层，以形成所述电极片。
进一步优选的是，所述在集流体上形成绝缘层和导电层包括：在所述集流体的第一表面上形成绝缘层；
在所述集流体的第二表面上形成导电层；
或者，所述在集流体上形成绝缘层和导电层包括：
在所述集流体的第二表面上形成导电层；
在所述集流体的第一表面上形成绝缘层。
进一步优选的是，所述在所述集流体的第一表面上形成绝缘层包括：在所述集流体的第一表面上的所述绝缘层的面密度为0.084g/100cm2至0.810g/100cm2。
进一步优选的是，所述在所述集流体的第二表面上形成导电层包括：所述在所述集流体的第二表面上的所述导电层的面密度为0.8至1.2g/100cm2。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的实施例的电极片的结构示意图；
图2为本发明的实施例的一种电芯结构的结构示意图；
图3为本发明的实施例的一种电芯结构位于中间的负极片的结构示意图；
图4为不同电芯结构的性能对比列表；
图5为不同电芯结构的电极片的剥离强度的对比列表；
图6为本发明的实施例的一种电极片的制备流程图；
图7为本发明的实施例的一种电芯结构的制备流程图。
其中，附图标记为：10、电极片；1、集流体；11、第一表面；12、第二表面；13、通孔；2、导电极耳位；3、绝缘层；4、导电层；5、正极片；6、隔膜片；7、负极片。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
实施例1：
如图1至图7所示，本实施例提供一种电极片10，包括：集流体1、绝缘层3和导电层4。其中，集流体1，具有相对的第一表面11和第二表面12；绝缘层3，至少部分位于集流体1的第一表面11；导电层4，至少部分位于集流体1的第二表面12。
其中，也就是说绝缘层3和导电层4分别设置于集流体1的不同的两个表面上，从而电极片10一侧为可参与电极反应的导电层4，另一侧则是不反应的绝缘层3。
其中，集流体1的第一表面11和第二表面12应当分别“涂满”绝缘层3和导电层4。
具体的，对于该电极片10，可仅在其集流体1的第二表面12对应的位置才设置有另一个极性相反的电极片，因此，只有集流体1的第二表面12上的导电层4才会参与电极反应；而集流体1的第一表面11对应的位置不必设置其他电极片，故也没有参与电极反应的必要，因此该侧可设置绝缘层3。
其中，导电层4可为能进行反应的活性导电层。
需要说明的是，一些相关技术中的一种电芯结构中包括多个负极片和多个正极片，且交替间隔分布，各个电极片的两侧均有导电层。但其中前后两端的电极片的远离其它电极片的表面(朝外的表面)不对应电极片，故该两个表面的导电层不参与电极反应。这样就会造成导电层材料浪费、增加成本、能量密度降低等问题。
本实施例的电极片10中，第一方面，通过在集流体1的第二表面12设置绝缘层3，可使该绝缘层3位于电极片10的不参与电极反应的表面，从而绝缘层3的设置不仅能够节约反应材料(如导电层4的材料)，减低电极片10的制备成本，还可以提高能量密度。
第二方面，本实施例的电极片10两侧都有层结构(导电层4和绝缘层3)，从而两侧的结构相对均匀。因此，绝缘层3的设置可以保证电极片10两侧的均匀性，提高电极片10整体的平整度，避免因电极片10两侧应力不同而导致卷曲、脱粉，从而保证电极片10的性能。
第三方面，由于绝缘层3涂覆的重量相对较轻，故集流体1的一侧设置绝缘层3可减小整个电极片10的重量。
第四方面，绝缘层3的设置可增加电极片10的散热速度，从而大大提高电极片10形成的电芯结构的安全性能。
优选的，集流体1包括多个通孔13，绝缘层3的至少部分和导电层4的至少部分在通孔13处连接。
其中，也就是说为了使得位于集流体1的第一表面11的绝缘层3和位于集流体1的第二表面12的导电层4能够紧紧的附着在集流体1上，则在集流体1上设置多个通孔13。
这样绝缘层3和导电层4的部分材料都可“进入”通孔13，并可在通孔13处相互连接，从而可增大导电层4、在集流体1上的附着力，更好的避免电极片10卷曲脱粉的现象，可保证电极片10结构的稳定性，进而使得电极片10的性能稳定、使用寿命延长。
进一步的，具有多个通孔13的集流体1能够增加导电层4与集流体1的接触面积，从而进一步提高电极片10的能量密度。
另外，电极片10在制备时，同样需要进行辊压，在此过程中集流体1会发生形变而产生的应力集中现象，而集流体1中的通孔13可释放应力，减少应力集中，从而避免在对辊制备工艺过程中集流体1发生变形。
优选的，通孔13的孔径为20微米至80微米，孔间距为0.1毫米至0.8毫米，孔隙率为35％至45％，孔隙率优选为37.2％。
例如，通孔13的孔径为20微米至30微米，或30微米至40微米，或40微米至50微米，或50微米至60微米，或60微米至70微米，或70微米至80微米等；孔间距为0.1毫米至0.2毫米，或0.2毫米至0.3毫米，或0.3毫米至0.4毫米，或0.4毫米至0.5毫米，或0.5毫米至0.6毫米，或0.6毫米至0.7毫米，或0.7毫米至0.8毫米；孔隙率为35％至38％，或38％至41％，或41％至45％。
其中，也就是说当集流体1的通孔13符合上述尺寸时，可保证电极片10的性能在最佳状态。
优选的，绝缘层3的形成材料包括勃母石、氧化铝和氧化镁中的至少任意一种，也就是说绝缘层3可用勃母石、氧化铝或者氧化镁中的一种，或其混合物作为实际的绝缘材料。
当然，用于形成绝缘层3的材料还可包括粘结剂、增稠剂等。
优选的，所述电极片10为负极片。
本实施例的电极片10优选为负极片7，从而其上的导电层4当然也是负极导电层(如负极活性导电层)。
优选的，负极片7的导电层4的形成材料包括负极主材、导电剂；负极主材包括石墨、硅碳、硅氧中的至少一种；导电剂包括炭黑、炭纤维、石墨烯中的至少一种。
以上所述负极的导电层4中的主要材料可包括负极主材和导电剂，其中负极主材选自石墨、硅碳、硅氧的一种或多种，导电剂选自炭黑、炭纤维、石墨烯的一种或多种。
当然，用于形成负极片的导电层4(负极导电层)的材料还可包括粘结剂、增稠剂等。
优选的，本实施的电极片10还包括：导电极耳位2，与集流体1的部分边缘连接。
其中，电极片10的集流体1和导电极耳位2可以是一体成型的。例如，集流体1和导电极耳位2可为一个整体的铜箔，但在对应集流体1的位置有通孔13。
实施例2：
如图1至图7所示，本实施例提供一种电极片10的制备方法，基于实施例1中的电极片10，制备方法包括：
S11、在集流体1上形成绝缘层3和导电层4。
具体的，在集流体1上形成绝缘层3和导电层4包括：
在集流体1的第一表面11上形成绝缘层3；
在集流体1的第二表面12上形成导电层4。
或者，在集流体1上形成绝缘层3和导电层4包括：
在集流体1的第二表面12上形成导电层4；
在集流体1的第一表面11上形成绝缘层3。
其中，也就是说集流体1上形成绝缘层3和导电层4的顺序可根据实际情况来定。
优选的，在集流体1的第一表面11上的绝缘层3的面密度为0.084g/100cm2至0.810g/100cm2，绝缘层的面密度优选为0.167g/100cm2、0.084g/100cm2和0.810g/100cm2中的任意一种。在所述集流体的第二表面上的导电层4的面密度为0.8g/100cm2至1.2g/100cm2。
其中，也就是说当绝缘层3的面密度小于0.8g/100cm2时，绝缘层3的厚度远远小于导电层4的厚度，一方面可使得电极片10的整体结构比较薄，另一方面可节约绝缘层的制备材料，从而降低制备成本。
例如，绝缘层3的面密度为0.084g/100cm2至0.100g/100cm2，或0.100g/100cm2至0.210g/100cm2，或0.210g/100cm2至0.320g/100cm2，或0.320g/100cm2至0.400g/100cm2，或0.400g/100cm2至0.510g/100cm2，或0.510g/100cm2至0.620g/100cm2，或0.620g/100cm2至0.720g/100cm2，或0.720g/100cm2至0.810g/100cm2；导电层4的面密度为0.8g/100cm2至0.9g/100cm2，或0.9g/100cm2至1.0g/100cm2，或1.0g/100cm2至1.1g/100cm2，或1.1g/100cm2至1.2g/100cm2。
优选的，绝缘层3、导电层4和集流体1如实施例1中所列举的。
需要说明的是，绝缘层3、导电层4可以是通过将绝缘浆料、电极导电浆料涂布在集流体1上，之后再固化形成的。
其中，配制绝缘浆料的过程可为：先将增稠剂投入去离子水中先进行分散处理(首先低速搅拌：搅拌速度为8-10rpm、时间为10min；其次中速搅拌：搅拌速度分别为15-20rpm、1000-1500rpm，时间为20-40min；最后高速搅拌：搅拌速度分别为30-35rpm、1800-2500rpm，时间为90-150min)。再将绝缘材料投入上述混合液重复上述分散处理，再加入粘结剂进行分散处理(中速搅拌：搅拌速度分别为15-20rpm、1000-1500rpm，时间为20-60min)，调整绝缘浆料的粘度、细度、固含量后抽真空待用。需要说明的是，“重复上述分散处理”优选表示重复上述分散处理，但也不排除重复多次上述分散处理，根据实际情况而定，以下所述的“重复上述分散处理”同理。
其中，绝缘材料∶粘结剂的干粉质量比为(85～95)∶(5～15)。其中，若粘结剂为丁苯橡胶，其固含量为50％。绝缘材料可为以上所述勃母石(γ-AlOOH)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)等不与电解液反应的材料中一种或多种，优选勃母石。
其中，绝缘材料的BET测试的参数为：3.0-9.0m2/g、D50≤1.5μm、含水量≤250PPm、其他杂质≤0.03％、真密度2.5-3.3g/cm3。
其中，粘结剂可为羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)中一种或多种；优选羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶。
其中，增稠剂可为羧甲基纤维素钠(CMC)。
其中，绝缘浆料粘度为2000-4000mpa.s，细度为40-80μm，温度为20-30℃，固含量为30％-40％。
其中，对于负电极，配制负极导电浆料的过程可为：先将增稠剂投入去离子水中先进行分散处理(首先低速搅拌：搅拌速度为8-10rpm、时间为10min；其次中速搅拌：搅拌速度分别为15-20rpm、1000-1500rpm、时间为20-40min；最后高速搅拌：搅拌速度分别为30-35rpm、1800-2500rpm，时间为90-150min)。再加入导电剂重复上述步骤；再加入负极主材重复上述步骤；最后将粘结剂加入上述混合液中进行分散处理(中速搅拌：搅拌速度分别为15-20rpm、1000-1500rpm，搅拌时间为20-60min)。随后重复上述分散处理步骤，调整粘度、细度、固含量后真空保存待用。
其中，负极主材可为以上所述石墨、硅碳、硅氧等一种或多种，优选石墨。
其中，粘结剂可为羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)中一种或多种；优选羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶。
其中，导电剂可为以上所述炭黑、炭纤维、石墨烯中一种或多种，优选炭黑。
其中，负极主材、导电剂、粘结剂的干粉质量比为(90～98.5)：(0.5～10)：(1～10)，其中，若粘结剂为丁苯橡胶，其固含量为50％。
其中，负极导电浆料粘度为3000-5000mpa.s、细度要求为40-80μm、温度为20-30℃、固含量为43％-52％。
之后，将绝缘浆料和电极导电浆料(以负极导电浆料为例)涂布在集流体1上。
其中，增稠剂可为羧甲基纤维素钠。
其中，绝缘浆料涂布包括：将制备得到的绝缘浆料以0.084g/100cm2-0.810g/100cm2面密度均匀涂覆在集流体1(微孔铜箔)的第一表面11上，再烘干。
其中，集流体1的厚度可为6-8μm、孔径可为20-80μm、孔间距可为0.1mm-0.8mm、孔隙率可为35％-45％，拉伸强度≥200Mpa、延伸率≥2％。
其中，负极导电浆料涂布包括：将制备得到的负极导电浆料以0.8g/100cm2-1.2g/100cm2面密度均匀涂覆在集流体1(微孔铜箔)的第二表面12上，再烘干。
S12、对集流体1进行辊压、冲片处理，以形成电极片10。
其中，对涂覆有绝缘浆料和负极导电浆料的集流体1进行辊压、冲片等处理。
具体的，将该集流体1按1.1g/cm3至1.5g/cm3压实密度进行辊压。
例如，本实施例的一种电极片10的制备方法具体包括如下步骤：
a、配置绝缘浆料。
具体的，先将0.92kg羧甲基纤维素钠(CMC)增稠剂投入33.71kg去离子水中进行分散处理(首先低速搅拌：搅拌速度为8rpm、时间为10min；其次中速搅拌：搅拌速度分别为16rpm、11000rpm，时间为30min；最后高速搅拌：搅拌速度分别为32rpm、2100rpm，时间为120min)。再将17.8kg的绝缘材料勃母石投入去上述混合液中进行上述分散处理。再向处理后的液体加入1.28kg丁苯橡胶粘结剂，进行中速搅拌分散处理(搅拌速度分别为16rpm、1100rpm、时间为60min)，得到粘度为2570mpa.s、细度为55μm、固含量为35.43％的绝缘浆料。将配置好的绝缘浆料抽真空保存。
需要说明的是，可使用17.8kg氧化铝(Al2O3)代替17.8kg的勃母石投入33.71kg的上述加入增稠剂的混合液中进行处理，即绝缘材料的选择可根据实际情况确定。
b、配制负极导电浆料。
具体的，先将0.35kg羧甲基纤维素钠(CMC)增稠剂投入19.29kg去离子水中进行分散处理(首先低速搅拌：搅拌速度为8rpm，时间为10min；其次中速搅拌：搅拌速度分别为16rpm、1100rpm，时间为30min；最后高速搅拌：搅拌速度分别为32rpm、2100rpm，时间为120min)。将0.22kg炭黑(Li250)导电剂加入上述混合液中进行上述分散处理。在处理后的材料中加入26kg石墨负极主材，并重复上述分散处理步骤，后再加入1.25kg丁苯橡胶粘结剂进行中速搅拌分散处理(搅拌速度分别为16rpm、1100rpm，时间为60min)，得到粘度为4060mpa.s、细度为60μm、固含量为43.8％的负极导电浆料。将配制好的负极导电浆料真空保存。
c、将上述步骤a中所得绝缘浆料以0.167g/100cm2的面密度均匀涂覆在6μm、孔径50μm、孔间距0.5mm、孔隙率37.2％的集流体1(微孔铜箔)的第一表面11上，并烘干，以形成绝缘层3。
需要说明的是，还可以0.084g/100cm2或者0.810g/100cm2面密度将绝缘浆料涂覆在集流体1的第一表面11上，可根据不同情况进行选择。
d、将上述步骤b中所得负极导电浆料以0.810g/100cm2的面密度均匀涂覆在步骤c中集流体1的第二表面12上，并烘干，以形成导电层4。
需要说明的是，步骤c和步骤d的顺序可以相互调换，即，也可先进行步骤d(将上述步骤b中所得负极导电浆料以0.810g/100cm2面密度均匀涂覆在集流体1的第二表面12上，并烘干)，再进行步骤c(将上述步骤a中所得绝缘浆料以0.167g/100cm2面密度均匀涂覆在集流体1的第一表面11上，并烘干)。总之，电极的导电浆料和绝缘浆料的涂覆顺序可根据实际情况进行选择。
e、将上述步骤d所得的极片按1.39g/cm3压实密度进行辊压。
f、将上述步骤e所得的极片按12.3*5.7cm尺寸进行冲片，得到电极片10(负极片)。
实施例3：
如图1至图7所示，本实施例提供一种电芯结构，包括：多个依次排列的电极片10，多个电极片10中的负极片7和正极片5交替设置，且前后两端的电极片10的为实施例1中的电极片10，前后两端的电极片10的第二表面12相对设置。
即本实施例的电芯结构包括交替设置的正极片5和负极片7，且其中前后端(即最外)的两个电极片为以上实施例1的电极片10，且电极片10具有绝缘层3的一侧朝外，有导电层4的一侧朝内。
优选的，前后两端的电极片10均为负极片7。
其中，也就是说电芯结构最外侧的两个电极片10优选都是负极片7。
优选的，任意相邻正极片5和负极片7之间设有隔膜片6。
其中，也就是说电芯结构中的相邻正极片5和负极片7还可通过隔膜片6隔开。
其中，如图2所示，也就是说电芯结构包括多个正极片5、多个隔膜片6和多个负极片7，其排列顺序为负极片7、隔膜片6、正极片5、隔膜片6、负极片7……正极片5、隔膜片6、负极片7。而第一个负极片7和最后一个负极片7可为实施例1中的电极片10。除去第一个负极片7和最后一个负极片7的其他负极片7的集流体1的两个表面上均有导电层4，如图3所示。隔膜片6可为陶瓷隔膜片。
优选的，所有负极片7的集流体1上均具有多个通孔13。
其中，也就是说电芯结构中位于中间的负极片7的集流体1上也具有多个通孔13，从而使得这些负极片7的集流体1两面的导电层4在通孔13中接相互连接，可避免这些负极片7卷曲脱粉的现象，可进一步保证负极片7结构的稳定性，进而使得负极片7的性能稳定、使用寿命延长。
此外，具有多个通孔13的集流体1能够增加导电层4与集流体1的接触面积，从而进一步提高负极片7的能量密度。
本实施例中，还对不同的电芯结构的性能参数进行了测试，具体如图4和图5所示。
其中，A至F电芯结构中，前后端的电极片10均为本发明实施例限定的、集流体1具有多个通孔13的电极片10。具体的，A电芯结构前后端的电极片(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成，其中绝缘浆料的面密度为0.167g/100cm2，绝缘浆料为勃母石，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑，集流体1具有多个通孔13；B电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成，其中绝缘浆料的面密度为0.084g/100cm2，绝缘浆料为勃母石，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑，集流体1具有多个通孔13；C电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成，其中绝缘浆料的面密度为0.810g/100cm2，绝缘浆料为勃母石，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑，集流体1具有多个通孔13；D电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成的，其中绝缘浆料的面密度为0.167g/100cm2，绝缘浆料为勃母石，负极导电浆料的负极主材为硅碳，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑，集流体1具有多个通孔13；E电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成，其中绝缘浆料的面密度为0.167g/100cm2，绝缘浆料使用的材料为氧化铝，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑，集流体1具有多个通孔13。F电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成的，其中绝缘浆料的面密度为0.167g/100cm2，绝缘浆料为勃母石，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑，集流体1具有多个通孔13，在集流体1上先涂覆负极导电层4再涂覆绝缘层3。
其中，G电芯结构中，前后端的电极片10为本发明实施例限定的、集流体1无通孔的电极片10。具体的，G电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成的电芯结构，但集流体1无通孔13，其中绝缘浆料的面密度为0.810g/100cm2，绝缘浆料为勃母石，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑；
H电芯结构中，前后端的电极片10为不符合本发明实施例限定的电极片10。具体的，H电芯结构前后端的电极片10(负极片7)基于实施例2中所列出的电极片10的制备方法形成，但电极片10的两个表面均覆导电层4，而不存在绝缘层，且集流体1无通孔13，其中两侧负极导电浆料的面密度均为0.810g/100cm2，负极导电浆料的负极主材为石墨，负极导电浆料使用的导电剂为炭黑。
在A至H电芯结构中，除了前后端的电极片10外，其它电极片10的个数、结构、材料等均相同。
由图4和图5可以看出集流体1具有通孔13的电极片10的剥离强度远远大于集流体1不具有通孔的电极片10的剥离强度，同时，集流体1具有通孔13的电极片10的能量密度远远大于集流体1不具有通孔13的电极片10的能量密度。
由图4可以看出，在集流体1同样没有通孔电极片10中，一侧为导电层4、一侧为绝缘层3的电极片10的成本、厚度，均低于两侧为导电层4的电极片10。
本实施例还提供一种电池装置，包括上述的电芯结构。
实施例4：
如图1至图7所示，本实施例提供一种电芯结构的制备方法，包括：
S21、制备集流体1的第一表面11和第二表面12都涂覆导电层4的负极片7。
具体的，将负极导电浆料以双面共1.620g/cm2面密度均匀涂覆在集流体1(微孔铜箔)两侧，并烘干；将上述步骤所得极片按1.39g/cm3压实密度进行辊压，最终得到负极片7。
S22、制备多个正极片5和隔膜片6。
S23、将多个正极片5、多个隔膜片6和多个负极片7按照负极片7、隔膜片6、正极片5、隔膜片6、负极片7……正极片5、隔膜片6、负极片7的顺序叠置排列。焊接后经铝塑膜封装后注入重量为8.5g±1g的电解液，得到注液的电芯结构。
其中，第一个负极片7和最后一个负极片7可为实施例1中的电极片10，且该电极片10的具有导电层4的面朝向正极片5。
优选的，正极片5的层数为6个、负极片7的层数为7个。正极材料的导电层4正极主材为镍锰酸锂，隔膜片厚度12μm。
S24、将上述步骤S23所得注液电芯结构置于25℃环境中加压5N.m静置36h后，以0.02C电流充至4.0V，再以0.05C电流充至4.55V，再以0.1C电流恒流恒压充电至4.65V，0.01C截止。再于45℃下老化48h后切除气袋，随后以0.1C电流恒流恒压充至4.9V，0.01C截止。最后以0.33C电流放电至3.2V完成电芯结构的制备。
本实施例的电芯结构的制备中，由于第一个负极片7和最后一个负极片7的电极片10，一侧涂覆有导电层4，另一侧涂覆有绝缘层3，在保证电芯结构的性能的前提下可减小电芯结构质量、提高负极片的剥离强度、能量密度。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些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例。显然，根据以上描述，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利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (17)

1.一种电极片，其特征在于，包括：
集流体，具有相对的第一表面和第二表面；
绝缘层，至少部分位于所述集流体的第一表面；
导电层，至少部分位于所述集流体的第二表面。
2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述集流体包括多个通孔，所述绝缘层的至少部分和所述导电层的至少部分在所述通孔处连接。
3.根据权利要求2所述的电极片，其特征在于，所述通孔的孔径为20微米至80微米，孔间距为0.1毫米至0.8毫米，所述集流体的孔隙率为35％至45％。
4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述绝缘层的形成材料包括勃母石、氧化铝和氧化镁中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述电极片为负极片。
6.根据权利要求5所述的电极片，其特征在于，所述导电层的形成材料包括负极主材、导电剂；所述负极主材包括石墨、硅碳、硅氧中的至少一种；所述导电剂包括炭黑、炭纤维、石墨烯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述集流体的形成材料包括铜箔。
8.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，还包括：导电极耳位，与所述集流体的部分边缘连接。
9.一种电芯结构，其特征在于，包括：多个依次排列的电极片，多个所述电极片中的负极片和正极片交替设置，且前后两端的所述电极片的为权利要求1至8中任意一项所述的电极片，前后两端的所述电极片的第二表面相对设置。
10.根据权利要求9所述的电芯结构，其特征在于，所述前后两端的所述电极片均为负极片。
11.根据权利要求9所述的电芯结构，其特征在于，任意相邻所述正极片和负极片之间设有隔膜片。
12.根据权利要求9所述的电芯结构，其特征在于，所有所述负极片的集流体上均具有多个通孔。
13.一种电池装置，其特征在于，包括权利要求9至12中任意一项所述的电芯结构。
14.一种电极片的制备方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任意一项所述的电极片，所述制备方法包括：
在集流体上形成绝缘层和导电层，以形成所述电极片。
15.根据权利要求14所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述在集流体上形成绝缘层和导电层包括：
在所述集流体的第一表面上形成绝缘层；
在所述集流体的第二表面上形成导电层；
或者，所述在集流体上形成绝缘层和导电层包括：
在所述集流体的第二表面上形成导电层；
在所述集流体的第一表面上形成绝缘层。
16.根据权利要求15所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述在所述集流体的第一表面上形成绝缘层包括：
在所述集流体的第一表面上的所述绝缘层的面密度为0.084g/100cm2至0.810g/100cm2。
17.根据权利要求15所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述在所述集流体的第二表面上形成导电层包括：
所述在所述集流体的第二表面上的所述导电层的面密度为0.8g/100cm2至1.2g/100cm2。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117334916A (zh) * 2023-12-01 2024-01-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及其制备方法、电池和用电设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140255778A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-11 Lg Chem, Ltd. Cathode including insulation layer on cathode tab and secondary battery including the cathode
CN104466097A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 东莞新能源科技有限公司 一种电极片及含有该电极片的锂离子电池
CN105186006A (zh) * 2014-06-17 2015-12-23 北京好风光储能技术有限公司 一种复合多孔集流体及其制备方法与应用
CN106450156A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种电极片及其制作方法
WO2017096258A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 California Institute Of Technology Three-dimensional ion transport networks and current collectors for electrochemical cells
CN112310407A (zh) * 2018-09-30 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流体、极片、电化学装置、电动汽车和电子产品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140255778A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-11 Lg Chem, Ltd. Cathode including insulation layer on cathode tab and secondary battery including the cathode
CN105186006A (zh) * 2014-06-17 2015-12-23 北京好风光储能技术有限公司 一种复合多孔集流体及其制备方法与应用
CN104466097A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 东莞新能源科技有限公司 一种电极片及含有该电极片的锂离子电池
WO2017096258A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 California Institute Of Technology Three-dimensional ion transport networks and current collectors for electrochemical cells
CN106450156A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种电极片及其制作方法
CN112310407A (zh) * 2018-09-30 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流体、极片、电化学装置、电动汽车和电子产品

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117334916A (zh) * 2023-12-01 2024-01-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及其制备方法、电池和用电设备

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