CN113314696A - 电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电极极片,复合层,包括相对的第一表面及第二表面,所述复合层上设置有贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;导电连接件,设置于所述贯通孔内;第一金属层,设置于所述复合层的所述第一表面侧;及第二金属层,设置于所述复合层的所述第二表面侧;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。本申请还提供一种电极极片的制备方法、复合集流体、电池及电子设备。
Description
技术领域
本申请涉及储能技术领域,具体涉及一种电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备。
背景技术
大量实验结果表明,电池内短路是造成锂离子电池安全隐患的根本所在。有研究表明,采用具有树脂层两面复合有金属层的多层结构的集流体,随着电池温度的上升,当达到树脂层的材料的熔点时,该集流体的树脂层熔融而使极片破损,由此切断电流,从而可以改善电池的安全问题。然而,由于复合集流体内部的复合高分子材料不导电两表面金属层电子不导通,采用传统方式焊接后,只能实现单侧电流的导通。所以针对使用目前的复合集流体的锂离子电池,业界需要一种合适的电池结构以满足电池极耳的电子导通的需要。
发明内容
针对上述问题,本申请提供一种电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备,其可以实现复合集流体两侧金属层的导通。
本申请提供了一种电极极片,复合层,包括相对的第一表面及第二表面,所述复合层上设置有贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;导电连接件,设置于所述贯通孔内;第一金属层,设置于所述复合层的所述第一表面侧;及第二金属层,设置于所述复合层的所述第二表面侧;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
本申请还提供了一种复合集流体,包括:复合层,包括相对的第一表面及第二表面,所述复合层上设置有贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;导电连接件,设置于所述贯通孔内;第一金属层,设置于所述复合层的所述第一表面侧;及第二金属层,设置于所述复合层的所述第二表面侧;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触。
本申请还提供了一种电极极片的制备方法,包括:提供复合层,所述复合层包括相对的第一表面及第二表面;在所述复合层上形成贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;在所述贯通孔内设置导电连接件;及在所述复合层的所述第一表面侧设置第一金属层及在所述复合层的所述第二表面侧设置第二金属层,得到电极极片;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
本申请还提供了一种电极极片的制备方法,包括:提供第一金属层;在所述第一金属层上设置一复合层,所述复合层包括相对的第一表面及第二表面,所述第一金属层设置于所述第一表面;在所述复合层上形成贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;在所述贯通孔内设置导电连接件;及在所述复合层的所述第二表面侧设置第二金属层,得到电极极片;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
本申请还提供一种电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液,其中,所述正极极片及负极极片为如前所述的电极极片,或,如前所述的电极极片的制备方法制备得到的电极极片。
本申请还提供一种电子设备,包括电池盖及收容于所述电池盖内的如前所述的电池。
本申请实施例的电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备中,电极极片在贯通孔设置所述复合层上形成贯通孔,并在贯通孔内设置导电连接件,且使所述复合层相对两侧的第一金属层与第二金属层均覆盖所述贯通孔的开口且均与所述导电连接件相接触,从而使复合层相对两侧的第一金属层与第二金属层相导通,从而在贯通孔焊接极耳时,只需要将极耳焊接在两侧的第一金属层与第二金属层中的一层上,即可实现极耳与第一金属层与第二金属层的同时导通;并且,所述复合层相对两侧的第一金属层与第二金属层均覆盖所述贯通孔的开口,从而,所述电极极片的外观较为平整,从而通电后电流分布较为均匀,具有较高的安全性;另外,本申请的电极极片采用复合集流体的形式设置,也具有较高的安全性。
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,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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获得其他的附图。
图1是本申请第一实施例提供的一种电极极片的俯视结构示意图。
图2是本申请第一实施例提供的一种电极极片的分解结构示意图。
图3是图1的电极极片沿III-III的剖视结构示意图。
图4是本申请第一实施例提供的另一种电极极片的俯视结构示意图。
图5是图4的电极极片沿V-V的剖视结构示意图。
图6是本申请第一实施例提供的另一种电极极片的俯视结构示意图。
图7是本申请第一实施例提供的又一种电极极片的俯视结构示意图。
图8是图7的电极极片沿VIII-VIII的剖视结构示意图。
图9是本申请第一实施例提供的又一种电极极片的俯视结构示意图。
图10是图7的电极极片沿X-X的剖视结构示意图。
图11是本申请第一实施例提供的又一种电极极片的俯视结构示意图。
图12是图7的电极极片沿XII-XII的剖视结构示意图。
图13是本申请另一实施例提供的一种电极极片的制备方法的流程示意图。
图14是本申请另一实施例提供的另一种电极极片的制备方法的流程示意图。
图15是本申请另一实施例提供的又一种电极极片的制备方法的流程示意图。
图16是本申请另一实施例提供的又一种电极极片的制备方法的流程示意图。
图17是本申请另一实施例提供的又一种电极极片的制备方法的流程示意图。
图18是本申请另一实施例提供的又一种电极极片的制备方法的流程示意图。
图19是本申请又一实施例提供的一种电池的结构示意图。
图20是本申请又一实施例提供的一种电池的电极组件的结构示意图。
图21是本申请又一实施例提供的电子设备的俯视结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,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,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
需要说明的是,为便于说明,在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。
本申请一实施例提供一种电极极片,包括:复合层,包括相对的第一表面及第二表面,所述复合层上设置有贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;导电连接件,设置于所述贯通孔内;第一金属层,设置于所述复合层的所述第一表面侧;及第二金属层,设置于所述复合层的所述第二表面侧;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
本申请实施例中的电极极片在所述复合层上设置贯通孔,并在贯通孔内设置导电连接件,且使所述复合层相对两侧的第一金属层与第二金属层分别覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧及所述第二表面侧的开口且均与所述导电连接件相接触,从而使复合层相对两侧的第一金属层与第二金属层相导通,从而在焊接极耳时,只需要将极耳焊接在复合层两侧的第一金属层与第二金属层的一层上,即可实现极耳与第一金属层与第二金属层的同时导通;并且,所述复合层相对两侧的第一金属层与第二金属层分别覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧及所述第二表面侧的开口,从而,所述电极极片的外观较为平整,从而通电后电流分布较为均匀,具有较高的安全性;另外,本申请的电极极片采用复合集流体的形式设置,也具有较高的安全性。
现有技术中有采用分叉式极耳连接两侧的金属层,即通过将极耳分成两半来分别导通极片的两边的金属层,其制作工艺较为复杂;相比于现有技术的分叉式极耳,本申请的电极极片通过复合层内部的导电连接件将第一及第二金属层导通,从而只需要在一侧的金属层焊接极耳,制作工艺相对较为简单。
下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
请参阅图1至图12,本申请第一实施例提供的一种电极极片100。
本申请中,请参阅图1至图5,所述电极极片100包括复合集流体10及活性材料层20;所述复合集流体10包括复合层11及设置于所述复合层11相对两侧的第一金属层12与第二金属层13。
在一些实施例中,所述第一金属层12与所述第二金属层13可以为压延方式形成的金属箔,也可以为通过电镀、化学镀等方式形成的沉积金属层,还可以为其他方式形成的导电金属层。
在一些实施例中,所述第一金属层12与所述第二金属层13可以为铝、铜、镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金中的至少一种。
在一些实施例中,所述第一金属层12的材质与所述第二金属层的材质可以不同,例如,所述第一金属层12的材质为铜,所述第二金属层13的材质为铝;在另一些实施例中,所述第一金属层12的材质与所述第二金属层的材质也可以相同,例如,所述第一金属层12的材质与所述第二金属层的材质均为铜或均为铝。
可选地,当所述电极极片100用作正极极片时,所述第一金属层12及所述第二金属层13可以采用金属铝或铝合金材料制成;当所述电极极片100用作负极极片时,所述第一金属层12及所述第二金属层13可以采用金属铜或铜合金材料制成。
在一些实施例中,所述复合层11包括聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯,聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯,聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜及其衍生物、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯等中的一种或多种。其中,由于所述第一金属层12及所述第二金属层13采用金属材料制成,所述复合层11以高分子材料为主制成,一般地,高分子材料的熔点低于金属材料的熔点,从而,随着电池温度的上升,当电池温度达到所述复合层11的熔点时,所述复合层11发生熔融,从而造成极片破损,由此可以切断电流,从而改善电池的安全问题,并且,当锂离子电池受到外界的物理冲击时,尤其是受到尖锐物体或者重物冲击时,复合集流体两侧的金属层发生断裂时,中间的复合层能够凭借自身的延展性,阻止断裂面刺破隔膜接触到其他地方造成短路,从而还能解决锂离子电池受到外界物理冲击后,容易造成内部短路等安全问题。可选地,所述第一金属层12及第二金属层13通过镀覆等方式形成于所述复合层11的表面,也即,所述第一金属层12与所述第二金属层13为沉积方式,如化学沉积、电镀沉积、物理气相沉积、磁控溅射沉积等,形成的沉积金属层。又可选地,所述第一金属层12及第二金属层13为金属箔,通过粘胶粘合于所述复合层11的表面。
在另一些实施例中,所述复合层11包括金属粉末及粘结剂,所述金属粉末可以为铝、铜、镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金的粉末等中的至少一种,所述粘结剂可以为聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚酰胺等中的一种或几种,其中,本实施例中,粘结剂包裹金属粉末,从而使所述复合层11也具有较好的延展性及较低的熔点,进而也能改善电池的安全问题,另外,采用包含金属粉末的复合层11还能够使所述复合集流体10的接触电阻较小进而使所述复合集流体10的功率提升;所述金属粉末与所述粘结剂的质量比可以视情况设置,一般情况下,粘结剂的量不宜过多,根据实验情况来看,粘结剂过多时,对电池的循环性能有所影响,可选地,所述金属粉与粘结剂的质量比为50-70:5-35。可选地,所述复合层11还可以包括导电剂,所述导电剂可以为碳纳米管、石墨烯、导电石墨、炭黑、碳纤维、石墨、导电陶瓷粉、复合导电材料等中的至少一种,导电剂能够提高电池的性能,其中,导电剂的量不宜过多,以避免对极片电位的影响,可选地,所述金属粉与导电剂的质量比为50-70:10-20。可选地,所述复合层11还可以包括活性物质,活性物质的加入也能够提高电池的性能,所述活性物质可以为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、氧化亚硅、氧化锡、钛酸锂等中的至少一种。可以理解,形成所述复合层11的材料可以通过涂覆等形成于所述第一金属层12或第二金属层13的表面并固化形成所述复合层11,可选地,所述第一金属层12及所述第二金属层13可以为压延、电解等方式形成的金属箔,所述复合层11可以复用作粘胶将所述第一金属层12及第二金属层13直接粘合于所述复合层11的表面,又可选地,所述第一金属层12可以为压延、电解等方式形成的金属箔,所述复合层11可以复用作粘胶将所述第一金属层12直接粘合于所述复合层11的表面,所述第二金属层13可以为沉积方式形成于所述复合层11的表面。
在一些实施例中,所述复合层11的厚度为1微米至40微米;所述第一金属层12及所述第二金属层13的厚度均为1纳米至10微米;其中,如果所述复合层11的厚度太小,则会对所述复合集流体10的支撑不够,如果所述复合层11的厚度太大,则会使所述复合集流体10太厚重,不利于电池的轻薄化;如果所述第一金属层12及所述第二金属层13的厚度太小,则导电能力不足,内阻大,如果所述第一金属层12及所述第二金属层13的厚度太大,则一方面会使所述复合集流体10太厚重,不利于电池的轻薄化,另一方面还会影响电池能量密度。
在一优选实施例中,所述复合层11的厚度为3微米至20微米;所述第一金属层12及所述第二金属层13的厚度均为100纳米至1微米。
本申请中,所述复合层11包括相对的第一表面101及第二表面102,所述复合层11上设置有贯通孔111,所述贯通孔111贯通所述第一表面101及所述第二表面102,所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置用于焊接极耳。其中,所述贯通孔111可以为矩形、圆形、椭圆形、扇形、多边形或者不规则图形等各种形状,并不限制本申请图示所示;所述贯通孔111可以设置在所述复合层11的延伸方向上的任何位置,例如,视电池的需要,如图4及图6所示,所述贯通孔111可以位于所述复合层11的延伸方向的端部,具体地,图4中的贯通孔111不贯穿所述复合层11的宽方向,图6中的贯通孔111贯穿所述复合层11的宽方向;又如图7至图10所示,所述贯通孔111也可以位于所述复合层11的延伸方向的中间位置且位于所述复合层11的宽方向的一侧边缘。另外,所述贯通孔111的数量可以为一个或多个,如图9至图10所示,所述贯通孔111的数量为多个。本申请中,可以理解,电极极片100为长片状,所述复合层11的延伸方向即为电极极片100的长方向,进而,所述复合层11的与所述第一表面101及所述第二表面102相平行且与所述延伸方向相垂直的方向为所述电极极片100的宽方向。
本申请中,请参阅图1至图3所述贯通孔111内设置有导电连接件14。所述第一金属层12覆盖所述贯通孔111于所述第一表面101侧的开口,所述第二金属层13覆盖所述贯通孔111于所述第二表面102侧的开口,且,所述第一金属层12及所述第二金属层13均与所述导电连接件14相接触。所述第一金属层12与所述贯通孔111对应的位置或所述第二金属层13与所述贯通孔111对应的位置用于焊接极耳,其中,直接在所述第一金属层12与所述贯通孔111对应的位置或所述第二金属层13与所述贯通孔111对应的位置焊接极耳,可以使所述极耳与所述第一金属层12及所述第二金属层13之间的导电性能更好,也使电池的安全性能更好。
其中,所述贯通孔111可以倾斜或垂直贯通所述复合层11;优选地,所述贯通孔111垂直贯通所述复合层11。
在一些实施例中,所述导电连接件14可以为沉积金属块,所述沉积金属块可以通过如化学沉积、电镀沉积、物理气相沉积、磁控溅射沉积等方式形成;所述导电连接件14可以填满所述贯通孔111;当所述第一金属层12及所述第二金属层13中的至少一个也通过沉积工艺形成时,所述第一金属层12及所述第二金属层13中的至少一个可以与所述导电连接件14在同一个工艺下同时形成,从而为材质相同的一体结构。
在另一些实施例中,所述导电连接件14也可以为固化的包含导电粒子的导电膏体,也即,可以通过在所述贯通孔111内填充包含导电粒子的导电膏体并固化所述导电膏体得到所述导电连接件14;所述导电连接件14可以填满所述贯通孔111。
在又一些实施例中,所述导电连接件14还可以为直接放置于所述贯通孔111内的金属片,所述金属片的形状及尺寸与所述贯通孔111的形状及尺寸大致相同或完全相同,从而所述金属片能够正好收容于所述贯通孔111内,此使所述复合集流体10的整体稳定性较好;当然,可以理解,所述金属片的形状及尺寸与所述贯通孔111的形状及尺寸大致相同或完全相同为本申请的较优实施例,但是所述金属片的形状及尺寸与所述贯通孔111的形状及尺寸不相同也属于本申请的保护范围;另外,所述金属片的材质优选与所述第一金属层12及第二金属层13的材质相同,以使所述金属片与所述第一金属层12及第二金属层13上的电流较为均匀,防止局部过热。
可以理解,一般来说,所述导电连接件14的厚度与所述复合层11的厚度相同,以使所述第一金属层12及所述第二金属层13能够与所述导电连接件14更好地接触,并使所述复合集流体10的表面较为平整;当然,可以理解,所述导电连接件14的厚度与所述复合层11的厚度相同为本申请的较优实施例,但是所述导电连接件14的厚度与所述贯通孔111的厚度略大或略小如果也能实现本申请的基本功能,也属于本申请的保护范围。
在一些实施例中,如图5、图8、图10及图12所示,所述电极极片100还包括设置于所述第一金属层12远离所述复合层11的表面侧的第一活性材料层15,及设置于所述第二金属层13远离所述复合层11的表面侧的第二活性材料层16。
其中,所述第一活性材料层15及所述第二活性材料层16的材质可以根据电极极片100的极性需要设置为正极活性材料或负极活性材料;所述第一活性材料层15及所述第二活性材料层16可以通过涂覆工艺形成;其中,正极活性材料可以包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的至少一种锂化插层化合物,例如,包括但不限于钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、磷酸铁锂、钛酸锂和富锂锰基材料中的一种或多种;负极活性材料可以包括任何能够电化学性地吸留、放出锂离子等金属离子的物质,例如,包括但不限于碳质材料、硅碳材料、合金材料或含锂金属的复合氧化物材料中的一种或多种。其中,所述正极活性材料及所述负极活性材料均还可以包括导电剂及粘结剂等材料;本发明对导电剂的种类不做限制,作为示例,导电剂为石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种;本发明对粘结剂的种类也不做限制,作为示例,粘结剂为丁苯橡胶(SBR)、水性丙烯酸树脂(water-based acrylic resin)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVA)及聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中的一种或多种。
可以理解,可以根据需要选择在所述复合集流体10上形成正极活性材料或负极活性材料,例如,如形成正极极片,则在复合集流体10上形成正极活性材料,如形成负极极片,则在复合集流体10上形成负极活性材料。
在一些实施例中,所述第一活性材料层15上与所述贯通孔111对应的位置设置第一开窗151,以使所述第一金属层12部分暴露于所述第一开窗151,所述第一金属层12暴露于所述第一开窗151的部分可以用于焊接极耳。
在一些具体实施例中,请参阅图4至图6,所述贯通孔111位于所述复合层11的延伸方向的一端,所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置用于焊接端极耳;所述第二活性材料层16上与所述贯通孔111对应的位置设置有第二开窗161,以使所述第二金属层13部分暴露于所述第二开窗161;所述第一金属层12暴露于所述第一开窗151的部分或所述第二金属层13暴露于所述第二开窗161的部分均可以用于焊接端极耳;也就是说,当所述电极极片100的与所述贯通孔111对应的位置用于焊接端极耳时,可以使所述第一活性材料层15及所述第二活性材料层16均避开所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置涂覆,如此制备工艺较为简单,另外,此种情况下,所述第一金属层12或所述第二金属层13均可以用于焊接端极耳,较为方便。
在另一些具体实施例中,请参阅图7及图8,所述贯通孔111位于所述复合层11的延伸方向的中间位置且位于所述复合层11的宽方向的一侧边缘,所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置用于焊接中极耳;所述第二活性材料层16完全覆盖所述第二金属层13;所述第一金属层12暴露于所述第一开窗151的部分可以用于焊接极耳;也就是说,当所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置用于焊接中极耳时,使所述第一活性材料层15及所述第二活性材料层16中的一层避开所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置涂覆即可,因贯通孔111位于中间位置,两侧的所述第一活性材料层15及所述第二活性材料层16均开设开窗会增加工艺流程,且并无必要,故本实施例只在所述第一活性材料层15形成开窗;其中,当所述电极极片100与所述贯通孔111对应的位置用于焊接中极耳时,所述第一开窗151可以为激光烧蚀工艺形成。
在一些具体实施例中,请参阅图9及图10,所述电极极片100可以用于焊接多个极耳,所述贯通孔111的数量为多个,所述电极极片100与每个所述贯通孔111对应的位置均用于焊接一个极耳;相应的,所述第一活性材料层15上与各所述贯通孔111对应的位置均设置第一开窗151,以使所述第一金属层12的多个部分暴露于多个所述第一开窗151,所述第一金属层12暴露于所述第一开窗151的部分用于焊接多个中极耳;可以理解,所述第二活性材料层16可以完全覆盖所述第二金属层13。
可选地,所述第一开窗151及所述第二开窗161的形状为矩形,以易于加工及便于进行后续的焊接极耳的工作;可选地,所述贯通孔111的开口形状也可以与所述第一开窗151及所述第二开窗161的形状相同,所述贯通孔111的开口尺寸也可以与所述第一开窗151及所述第二开窗161的尺寸相同,从而使所述电极极片100具有较好的导电性能。
可以理解,所述贯通孔111的开口形状也可以与所述第一开窗151及所述第二开窗161的形状不同,所述贯通孔111的开口尺寸也可以与所述第一开窗151及所述第二开窗161的尺寸不同。
在一些实施例中,如图11及图12所示,所述电极极片100还可以包括极耳17,所述极耳17焊接于所述电极极片100与每个所述贯通孔111对应的位置,具体参前所述,此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种如前所述的复合集流体10,所述复合集流体10包括:复合层11,包括相对的第一表面101及第二表面102,所述复合层11上设置有贯通孔111,所述贯通孔111贯通所述第一表面101及所述第二表面101;导电连接件14,设置于所述贯通孔111内;第一金属层12,设置于所述复合层11的所述第一表面101侧;及第二金属层13,设置于所述复合层11的所述第二表面102侧;其中,所述第一金属层12覆盖所述贯通孔111于所述第一表面01侧的开口,所述第二金属层13覆盖所述贯通孔111于所述第二表面102侧的开口,且,所述第一金属层12及所述第二金属层13均与所述导电连接件14相接触。具体参前实施例所述,此处也不再赘述。
请参阅图13,为本申请另一实施例提供的一种电极极片的制备方法的示意图;所述电极极片的制备方法包括步骤:
S201,提供复合层,所述复合层包括相对的第一表面及第二表面;
S202,并在所述复合层上形成贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;
S203,在所述贯通孔内设置导电连接件;及
S204,在所述复合层的所述第一表面侧设置第一金属层及在所述复合层的所述第二表面侧设置第二金属层,得到电极极片;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
其中,所述复合层11可以为聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯,聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯,聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜及其衍生物、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯等中的一种或多种材料制备形成的膜层。
在所述复合层上形成贯通孔的步骤可以为:通过机械加工的方式在所述复合层上形成所述贯通孔,或,通过激光烧蚀的方式在所述复合层上形成所述贯通孔。
在所述贯通孔内设置导电连接件的步骤可以为:在所述贯通孔内填充包含导电粒子的导电膏体,固化所述导电膏体得到所述导电连接件;或,在所述贯通孔内放置导电金属片;或,通过沉积金属的方式在所述贯通孔内填充所述导电连接件。
在一些实施例中,可以通过蒸镀、气相沉积、化学沉积、磁控溅射、化学镀等沉积工艺中的至少一种工艺在所述复合层的相对两侧形成所述第一金属层与第二金属层;此时,所述导电连接件与所述第一金属层和所述第二金属层中的至少一个可以为同一工艺形成,即,沉积形成所述第一金属层和所述第二金属层中的至少一个的同时在所述贯通孔内沉积形成所述导电连接件。
在另一些实施例中,所述第一金属层与第二金属层还可以为金属箔,可以直接通过粘胶将所述第一金属层与第二金属层分别粘结于所述复合层的相对两侧。
在一些实施例中,如图14所示,形成所述第二金属层之后,还包括步骤:
S205,在所述第一金属层表面形成第一活性材料层,及在所述第二金属层表面形成第二活性材料层。
在一些具体实施例中,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的一端,所述第一活性材料层及所述第二活性材料层均避开所述贯通孔形成,从而,所述第一活性材料层上与所述贯通孔对应的位置形成第一开窗,以使所述第一金属层部分暴露于所述第一开窗,所述第二活性材料层上与所述贯通孔对应的位置形成第二开窗,以使所述第二金属层部分暴露于所述第二开窗;所述第一金属层暴露于所述第一开窗的部分或所述第二金属层暴露于所述第二开窗的部分用于焊接端极耳。
在另一些具体实施例中,如图15所示,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的中间位置且位于所述复合层的宽方向的一侧边缘,在所述第一金属层表面形成第一活性材料层,及在所述第二金属层表面形成第二活性材料层之后,还包括步骤:
S206,在所述第一活性材料层表面与所述贯通孔对应的位置形成第一开窗,以使所述第一金属层部分暴露于所述第一开窗;其中,所述第一金属层暴露于所述第一开窗的部分用于焊接中极耳;其中,此实施例中,所述第二活性材料层可以完全覆盖所述第二金属层;可以通过激光烧蚀、超声去除或刀切等方式去除与所述贯通孔对应的所述第一活性材料层。
可以理解,如第一实施例所述,所述贯通孔的数量还可以为多个,对应的可以形成多个开窗,形成多个贯通孔及多个开窗的方法与前述形成贯通孔及开窗的方法相同,此处不再赘述。
在一些实施例中,所述电极极耳的制备方法还可以包含在暴露的金属层上焊接极耳的步骤。
本实施例未述及的部分与本申请第一实施例相同,可以参本申请第一实施例的描述,此处不再赘述。
请参阅图16,为本申请又一实施例提供的一种电极极片的制备方法的示意图;所述电极极片的制备方法包括步骤:
S301,提供第一金属层;
S302,在所述第一金属层上形成复合层,所述复合层包括相对的第一表面及第二表面,所述第一金属层设置于所述第一表面,在所述复合层上形成贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;
S303,在所述贯通孔内设置导电连接件;及
S304,在所述复合层的所述第二表面侧设置第二金属层,得到电极极片;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
优选地,所述第一金属层为压延、电解等方式形成的金属箔。
所述复合层可以为金属粉末及粘结剂混合后涂覆于所述第一金属层表面并固化后得到的;其中,所述金属粉末可以为铝、铜、镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金的粉末等中的至少一种,所述粘结剂可以选自聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚酰胺等中的一种或几种;所述金属粉末与所述粘结剂的质量比可以视情况设置,一般情况下,粘结剂的量不宜过多,根据实验情况来看,粘结剂过多时,对电池的循环性能有所影响,可选地,所述金属粉与粘结剂的质量比为50-70:5-35。
在一些实施例中,形成所述复合层的材料还可以包括导电剂,也即,还可以在所述金属粉末及粘结剂中混合导电剂;所述导电剂可以为碳纳米管、石墨烯、导电石墨、炭黑、碳纤维、石墨、导电陶瓷粉、复合导电材料等中的至少一种,导电剂能够提高电池的性能,其中,导电剂的量不宜过多,以避免对极片电位的影响,可选地,所述金属粉与导电剂的质量比为50-70:10-20。
在一些实施例中,形成所述复合层的材料还可以包括活性物质,也即,还可以在所述金属粉末及粘结剂中混合活性物质;所述活性物质可以为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、氧化亚硅、氧化锡、钛酸锂等中的至少一种。
在一些实施例中,在所述第一金属层上形成一复合层,在所述复合层上形成贯通孔的步骤可以为:
在所述第一金属层上设置遮蔽件,在所述第一金属层表面涂覆形成所述复合层的材料,从而使形成所述复合层的材料避开所述遮蔽件设置,之后,去除所述遮蔽件,在与所述遮蔽件对应的位置形成所述贯通孔。
其中,形成所述复合层的材料可以在去除所述遮蔽件之前固化,也可以在形成所述第二金属层之后固化。在另一些实施例中,在所述第一金属层上形成一复合层,在所述复合层上形成贯通孔的步骤可以为:
在所述第一金属层表面涂覆形成所述复合层的材料,得到复合层;及
去除部分区域的所述复合层,从而在所述复合层上形成所述贯通孔;
其中,可以通过机械方式或激光烧蚀等方式去除部分区域的所述复合层。
其中,形成所述复合层的材料可以在去除部分区域的所述复合层之前固化,也可以在形成所述第二金属层之后固化。
在所述贯通孔内设置导电连接件的步骤可以为:在所述贯通孔内填充包含导电粒子的导电膏体,固化所述导电膏体得到所述导电连接件;或,直接在所述贯通孔内放置导电金属片;或,通过沉积金属的方式在所述贯通孔内填充所述导电连接件。
在一些实施例中,可以通过蒸镀、气相沉积、化学沉积、磁控溅射、化学镀等沉积工艺中的至少一种工艺在所述复合层的相对两侧形成所述第二金属层,此时,优选形成所述复合层的材料可以在形成所述第二金属层之前固化;另外,所述导电连接件与所述第二金属层可以为同一工艺形成,即,形成所述第二金属层的同时通过沉积金属的方式在所述贯通孔内填充形成所述导电连接件。
在另一些实施例中,所述第二金属层还可以为金属箔,优选形成所述复合层的材料可以在形成所述第二金属层之后固化,形成所述复合层的材料可以兼具粘胶的作用,所述第二金属层可以铺设于形成所述复合层的材料,之后通过碾压及固化工艺使所述第一金属层及第二金属层均与所述复合层相粘结。
在又一实施例中,所述第二金属层也可以为金属箔,形成所述复合层的材料可以在形成所述第二金属层之前固化,之后,可以通过粘胶将所述第二金属层粘结于所述复合层的远离所述第一金属层的一侧。
在一些实施例中,如图17所示,形成所述第二金属层之后,还包括步骤:
S305,在所述第一金属层表面形成第一活性材料层,及在所述第二金属层表面形成第二活性材料层。
在一些具体实施例中,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的一端,所述第一活性材料层及所述第二活性材料层均避开与所述贯通孔对应的位置形成,从而,所述第一活性材料层上与所述贯通孔对应的位置形成第一开窗,以使所述第一金属层部分暴露于所述第一开窗,所述第二活性材料层上与所述贯通孔对应的位置形成第二开窗,以使所述第二金属层部分暴露于所述第二开窗;所述第一金属层暴露于所述第一开窗的部分或所述第二金属层暴露于所述第二开窗的部分用于焊接端极耳。
在另一些具体实施例中,如图18所示,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的中间位置且位于所述复合层的宽方向的一侧边缘,在所述第一金属层表面形成第一活性材料层,及在所述第二金属层表面形成第二活性材料层之后,还包括步骤:
S306,在所述第一活性材料层表面与所述贯通孔对应的位置形成第一开窗,以使所述第一金属层部分暴露于所述第一开窗;其中,所述第一金属层暴露于所述第一开窗的部分用于焊接极耳。
其中,所述第二活性材料层可以完全覆盖所述第二金属层。
在一些实施例中,可以通过激光烧蚀、超声去除或刀切等方式去除与所述贯通孔对应的所述第一活性材料层。
也就是说,本申请中,开窗可以直接在形成活性材料层时避位形成,也可以全铺活性材料层后再去除。
可以理解,如第一实施例所述,所述贯通孔的数量可以为多个,对应的可以形成多个开窗,形成多个贯通孔及多个开窗的方法与前述形成贯通孔及开窗的方法相同,此处不再赘述。
在一些实施例中,所述电极极片的制备方法还可以包含在暴露的金属层上焊接极耳的步骤。
本实施例未述及的部分与本申请第一实施例相同,可以参本申请第一实施例的描述,此处不再赘述。
请参阅图19及图20,本申请又一实施例提供一种电池400,所述电池400包括电极组件410及电解液420,电极组件410包括正极极片401、负极极片402、隔膜403,其中,所述正极极片及负极极片为本申请第一实施例所述的电极极片,或,为本申请第二实施例所述的电极极片的制备方法制备得到的电极极片。
其中,如图20所示,可以通过将所述正极极片401、负极极片402及隔膜403卷绕之后得到电极组件410。
如图21所示,本申请又一实施例还提供一种电子设备500,所述电子设备500包括电池盖501及收容于所述电池盖501中的如本申请前述实施例所述的电池400。
在一些实施例中,所述电子设备500例如为智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式、移动计算设备、可穿戴设备等。
以下结合具体实施例对本案的电极极片进行说明。
实施例1
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为复合集流体表面涂覆正极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铝层,其中,所述PET膜层延伸方向的一端形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铝片,所述PET膜层两侧的所述铝层均与所述铝片相接触从而可以电连接,所述正极活性材料暴露出贯通孔对应的沉积铝层,正极极片的极耳与所述贯通孔对应焊接;所述负极极片为金属铜表面涂覆负极活性材料形成。
对实施例1的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
实施例2
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为复合集流体表面涂覆正极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铝层,其中,所述PET膜层延伸方向的中部边缘形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铝片,所述PET膜层两侧的所述铝层均与所述铝片相接触从而可以电连接,所述正极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铝层,正极极片的极耳与所述贯通孔对应焊接;所述负极极片为金属铜表面涂覆负极活性材料形成。
对实施例2的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
实施例3
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为复合集流体表面涂覆正极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铝层,其中,所述PET膜层延伸方向的中部边缘形成有多个贯通孔,所述贯通孔内填充有铝片,所述PET膜层两侧的所述铝层均与所述铝片相接触从而可以电连接,所述正极活性材料暴露出贯通孔与的沉积铝层,每个正极极片的多个极耳与多个所述贯通孔对应焊接;所述负极极片为金属铜表面涂覆负极活性材料形成。
对实施例3的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
实施例4
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为复合集流体表面涂覆正极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铝层,其中,所述PET膜层延伸方向的一端形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铝片,所述PET膜层两侧的所述铝层均与所述铝片相接触从而可以电连接,所述正极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铝层,正极极片的极耳与所述贯通孔对应焊接;所述负极极片为复合集流体表面涂覆负极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铜层,其中,所述PET膜层延伸方向的一端形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铜片,所述PET膜层两侧的所述铜层均与所述铜片相接触从而可以电连接,所述负极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铜层,负极极片的极耳与所述贯通孔对应焊接。
对实施例4的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
实施例5
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为复合集流体表面涂覆正极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铝层,其中,所述PET膜层延伸方向的中部边缘形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铝片,所述PET膜层两侧的所述铝层均与所述铝片相接触从而可以电连接,所述正极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铝层,正极极片的极耳与所述贯通孔对应焊接;所述负极极片为复合集流体表面涂覆负极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铜层,其中,所述PET膜层延伸方向的中部边缘形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铜片,所述PET膜层两侧的所述铜层均与所述铜片相接触从而可以电连接,所述负极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铜层,负极极片的极耳与所述贯通孔对应焊接。
对实施例5的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
实施例6
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为复合集流体表面涂覆正极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铝层,其中,所述PET膜层延伸方向的中部边缘形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铝片,所述PET膜层两侧的所述铝层均与所述铝片相接触从而可以电连接,所述正极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铝层,每个正极极片的多个极耳与多个所述贯通孔对应焊接;所述负极极片为复合集流体表面涂覆负极活性材料形成,所述复合集流体的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜层两侧分别形成沉积铜层,其中,所述PET膜层延伸方向的中部边缘形成有贯通孔,所述贯通孔内填充有铜片,所述PET膜层两侧的所述铜层均与所述铜片相接触从而可以电连接,所述负极活性材料暴露出与贯通孔对应的沉积铜层,每个负极极片的多个极耳与多个所述贯通孔对应焊接。
对实施例6的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
对比例1
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为金属铝制成,所述负极极片为金属铜制成。极耳分别焊接于正极极片及负极极片的延伸方向的端部。
对对比例1的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
对比例2
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为金属铝制成,所述负极极片为金属铜制成。极耳分别焊接于正极极片及负极极片延伸方向的中部边缘。
对对比例2的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
对比例3
制备一电池,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液;其中,所述正极极片为金属铝制成,所述负极极片为金属铜制成。多个极耳分别焊接于每个正极极片及负极极片延伸方向的中部边缘。
对对比例3的电池进行重物冲击测试、针刺测试及挤压测试,并检测电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率。
其中,重物冲击测试、针刺测试、挤压测试、电池0.2C的体积能量密度及最大充电倍率的测试方法均参GB/T 18287-2000国家标准进行测试。
测试结果见下表:
表1
由上表可以看出,实施例1至实施例6的重物冲击测试、针刺测试及挤压测试均为100%通过,而对比例1至对比例3的重物冲击测试、针刺测试及挤压测试则全部未通过,也就是说,包含本申请实施例的电极极片的电池的安全系数较电极均为纯金属的电池安全系数高,本申请的电极极片可以大大提升电池的安全系数。
在本文中提及“实施例”“实施方式”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现所述短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
最后应说明的是,以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (18)
1.一种电极极片,其特征在于,包括:
复合层,包括相对的第一表面及第二表面,所述复合层上设置有贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;
导电连接件,设置于所述贯通孔内;
第一金属层,设置于所述复合层的所述第一表面侧;及
第二金属层,设置于所述复合层的所述第二表面侧;
其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
2.如权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述电极极片还包括设置于所述第一金属层远离所述复合层的表面侧的第一活性材料层,及设置于所述第二金属层远离所述复合层的表面侧的第二活性材料层;其中,所述第一活性材料层上与所述贯通孔对应的位置设置第一开窗,以使所述第一金属层部分暴露于所述第一开窗。
3.如权利要求2所述的电极极片,其特征在于,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的一端;所述第二活性材料层上与所述贯通孔对应的位置设置第二开窗,以使所述第二金属层部分暴露于所述第二开窗;
所述第一金属层暴露于所述第一开窗的部分和/或所述第二金属层暴露于所述第二开窗的部分用于焊接端极耳。
4.如权利要求2所述的电极极片,其特征在于,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的中间位置且位于所述复合层的宽方向的一侧边缘;所述第二活性材料层完全覆盖所述第二金属层;所述第一金属层暴露于所述第一开窗的部分用于焊接中极耳。
5.如权利要求2所述的电极极片,其特征在于,所述电极极片用于焊接多个极耳,所述贯通孔位于所述复合层的延伸方向的中间位置且位于所述复合层的宽方向的一侧边缘,所述贯通孔的数量为多个,所述第一活性材料层上与各所述贯通孔对应的位置均设置第一开窗,以使所述第一金属层部分暴露于多个所述第一开窗;所述第二活性材料层完全覆盖所述第二金属层;所述第一金属层暴露于多个所述第一开窗的部分用于对应焊接多个极耳。
6.如权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述导电连接件为沉积金属;所述第一金属层和所述第二金属层中的至少一个与所述导电连接件为一体结构。
7.如权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述导电连接件为固化的包含导电粒子的导电膏体,或,为金属片。
8.如权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述复合层包括聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯,聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯,聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜及其衍生物、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的电极极片,其特征在于,所述第一金属层和所述第二金属层通过沉积工艺设置于所述复合层的所述第一表面侧及所述第二表面侧,或,所述第一金属层和所述第二金属层为金属箔且通过粘胶粘结于所述复合层的所述第一表面侧及所述第二表面侧。
10.如权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述复合层包括导电剂、粘结剂、活性物质以及金属粉末;其中,所述导电剂为碳纳米管、石墨烯、导电石墨、炭黑、碳纤维、石墨、导电陶瓷粉、复合导电材料中的至少一种;所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚酰胺中的一种或几种;所述活性物质为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、氧化亚硅、氧化锡、钛酸锂中的至少一种;所述金属粉末为铝、铜、镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金的粉末中的至少一种。
11.如权利要求10所述的电极极片,其特征在于,所述复合层复用作粘胶直接与所述第一金属层和所述第二金属层相粘结。
12.如权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述复合层的厚度为1微米至40微米;所述第一金属层和所述第二金属层的厚度均为1纳米至10微米。
13.一种复合集流体,其特征在于,包括:
复合层,包括相对的第一表面及第二表面,所述复合层上设置有贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;
导电连接件,设置于所述贯通孔内;
第一金属层,设置于所述复合层的所述第一表面侧;及
第二金属层,设置于所述复合层的所述第二表面侧;
其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触。
14.一种电极极片的制备方法,其特征在于,包括:
提供复合层,所述复合层包括相对的第一表面及第二表面;
在所述复合层上形成贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;
在所述贯通孔内设置导电连接件;及
在所述复合层的所述第一表面侧设置第一金属层及在所述复合层的所述第二表面侧设置第二金属层,得到电极极片;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
15.如权利要求14所述的电极极片的制备方法,其特征在于,所述第一金属层和所述第二金属层通过蒸镀、气相沉积、化学沉积、磁控溅射、化学镀中的至少一种工艺形成于所述复合层的相对两侧表面,所述导电连接件与所述第一金属层和所述第二金属层中的至少一个为同一工艺形成;或,所述第一金属层和所述第二金属层通过胶粘剂分别粘结于所述复合层的相对两侧表面。
16.一种电极极片的制备方法,其特征在于,包括:
提供第一金属层;
在所述第一金属层上设置一复合层,所述复合层包括相对的第一表面及第二表面,所述第一金属层设置于所述第一表面;
在所述复合层上形成贯通孔,所述贯通孔贯通所述第一表面及所述第二表面;
在所述贯通孔内设置导电连接件;及
在所述复合层的所述第二表面侧设置第二金属层,得到电极极片;其中,所述第一金属层覆盖所述贯通孔于所述第一表面侧的开口,所述第二金属层覆盖所述贯通孔于所述第二表面侧的开口,且,所述第一金属层和所述第二金属层均与所述导电连接件相接触;所述第一金属层与所述贯通孔对应的位置或所述第二金属层与所述贯通孔对应的位置用于焊接极耳。
17.一种电池,其特征在于,所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液,其中,所述正极极片及负极极片为如权利要求1至12任一项所述的电极极片,或,如权利要求14至16任一项所述的电极极片的制备方法制备得到的电极极片。
18.一种电子设备,其特征在于,包括电池盖及收容于所述电池盖内的如权利要求17所述的电池。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114050229A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-15 | 惠州赣锋锂电科技有限公司 | 一种极片及其制备方法和应用 |
CN114141982A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片及电池 |
WO2022242255A1 (zh) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备 |
CN117012981A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-11-07 | 浙江柔震科技有限公司 | 复合集流体卷材、极耳焊接方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109994740A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 宁德新能源科技有限公司 | 复合集流体与包含其的复合极片及电化学装置 |
CN110247056A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-09-17 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种集流体,其极片和电化学装置 |
CN110943215A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-03-31 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 锂离子二次电池 |
CN111755700A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 宁德新能源科技有限公司 | 复合集流体、应用该复合集流体的电极极片及电芯 |
CN112038573A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-04 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | 极片及其制备方法、电芯及电池 |
CN112186193A (zh) * | 2019-07-01 | 2021-01-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 负极集流体、负极极片及电化学装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9548497B2 (en) * | 2011-06-10 | 2017-01-17 | Eaglepicher Technologies, Llc | Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same |
JP2013045984A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Nippon Zeon Co Ltd | 蓄電デバイス用電極、蓄電デバイスおよび蓄電デバイス用電極の製造方法 |
CN113314696A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-27 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备 |
-
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-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110247056A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-09-17 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种集流体,其极片和电化学装置 |
CN109994740A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 宁德新能源科技有限公司 | 复合集流体与包含其的复合极片及电化学装置 |
CN111755700A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 宁德新能源科技有限公司 | 复合集流体、应用该复合集流体的电极极片及电芯 |
CN110943215A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-03-31 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 锂离子二次电池 |
CN112186193A (zh) * | 2019-07-01 | 2021-01-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 负极集流体、负极极片及电化学装置 |
CN112038573A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-04 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | 极片及其制备方法、电芯及电池 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022242255A1 (zh) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电极极片、制备方法、复合集流体、电池及电子设备 |
CN114050229A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-15 | 惠州赣锋锂电科技有限公司 | 一种极片及其制备方法和应用 |
CN114141982A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片及电池 |
CN114141982B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-09-05 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片及电池 |
CN117012981A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-11-07 | 浙江柔震科技有限公司 | 复合集流体卷材、极耳焊接方法 |
CN117012981B (zh) * | 2023-07-26 | 2024-04-16 | 浙江柔震科技有限公司 | 复合集流体卷材、极耳焊接方法 |
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Publication number | Publication date |
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