CN113328064A - 一种负极片及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种负极片及电池,所述负极片包括负极集流体和负极涂层,所述负极集流体包括聚合物层;所述负极集流体包括相背对的第一侧面和第二侧面,所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有所述负极涂层。将所述聚合物层作为所述负极片的所述负极集流体,能够降低内部短路的风险,提高电池的安全性能。

Description

一种负极片及电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种负极片及电池。
背景技术
随着社会的不断发展与进步,各种功能的电子设备得到了迅猛的发展。锂电池因具有电池电压高、能量密度高、循环性能好等优点,其在各类电子设备上的应用需求也越来越大。
锂电池在不正确使用、遇到尖锐物撞击或者刺穿,通常会造成电池内部正负极接触,导致电池内部短路,严重时还有可能发生电池起火甚至爆炸,危及使用者的人身安全。可见,现有的锂电池存在短路风险较大的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种负极片及电池,解决了现有技术中短路风险较大的问题。
为了达到上述目的,第一方面,本发明实施例提供一种负极片,包括负极集流体和负极涂层,所述负极集流体包括聚合物层;所述负极集流体包括相背对的第一侧面和第二侧面,所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有所述负极涂层。
可选地,所述负极集流体还包括陶瓷涂层,所述陶瓷涂层设置于所述聚合物层的相背对的两个侧面上。
可选地,所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有所述负极涂层,所述负极集流体包括相对的第一端和第二端,所述第一侧面的负极涂层包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘靠近所述第一端,所述第二边缘靠近所述第二端;所述第二侧面的负极涂层包括相对的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘靠近所述第一端,所述第四边缘靠近所述第二端;所述第一侧面包括第一区域,所述第一区域位于所述第一边缘与所述第一端之间,所述第二侧面包括第二区域,所述第二区域位于所述第三边缘与所述第一端之间;所述第一区域与所述第二区域均未设置所述负极涂层。
可选地,所述第一区域的长度大于所述第二区域的长度。
可选地,还包括第一胶纸,所述第一胶纸贴设于所述第一区域,所述第一胶纸包括靠近所述第二端的第五边缘,所述第五边缘与所述第一边缘接触。
可选地,所述第二边缘和所述第四边缘与所述第二端齐平,所述负极片还包括第二胶纸,所述第二侧面的负极涂层包括背向所述第二侧面的第三侧面,所述第二胶纸贴设于所述第三侧面;
其中,所述第二胶纸包括靠近所述第一端的第六边缘和靠近所述第二端的第七边缘,所述第三侧面包括第三区域和第四区域,所述第三区域位于所述第六边缘和所述第三边缘之间,所述第四区域位于所述第七边缘与所述第四边缘之间,所述第三区域和所述第四区域均未贴设胶纸。
可选地,还包括负极耳,所述负极耳与所述第一区域和所述第二区域均接触;所述负极集流体还包括导电涂层,所述导电涂层设置于所述聚合物层的相背对的两个侧面上,所述负极涂层设置于所述导电涂层背向所述聚合物层的侧面上,所述导电涂层包括所述第一侧面和所述第二侧面。
可选地,所述负极耳包括第一延伸部和第二延伸部,所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的夹角小于180°;所述第一延伸部设置于所述第一区域与所述第二区域中的一者,所述第二延伸部设置于所述第一区域与所述第二区域中的另一者,所述第一延伸部与所述第二延伸部电连接。
第二方面,本发明实施例提供一种电池,包括电芯和外壳,所述电芯设置于所述外壳内,所述电芯由正极片和负极片依次层叠后卷绕而成,任意相邻的一个所述正极片和一个所述负极片之间设有隔膜片,所述负极片为本发明实施例第一方面提供的负极片。
可选地,所述外壳是导电壳体;所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有所述负极涂层,所述负极集流体包括相对的第一端和第二端;所述第一侧面的负极涂层包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘靠近所述第一端,所述第二边缘靠近所述第二端;所述第二侧面的负极涂层包括相对的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘靠近所述第一端,所述第四边缘靠近所述第二端,所述第二侧面的负极涂层包括背向所述第二侧面的第三侧面;
所述第二边缘和所述第四边缘与所述第二端齐平,所述负极片还包括第二胶纸,所述第二胶纸贴设于所述第三侧面,所述第二胶纸包括靠近所述第一端的第六边缘和靠近所述第二端的第七边缘,所述第三侧面包括第四区域,所述第四区域位于所述第七边缘和所述第四边缘之间,所述第四区域未贴设胶纸,所述第四区域与所述外壳的内壁贴合。
可选地,所述第一侧面的负极涂层包括背向所述第一侧面的第四侧面;所述第二端向第一方向弯折形成有弯折部,所述第一方向与所述电芯的卷绕方向相反,所述弯折部包括相背对的第一子区域和第二子区域,所述第四侧面包括所述第一子区域,所述第四区域包括所述第二子区域,所述第一子区域与所述外壳的内壁贴合。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
本发明实施例提供了一种负极片及电池,所述负极片区别于现有技术中以铜箔作为负极片的负极集流体,将所述聚合物层作为所述负极片的所述负极集流体。所述负极涂层本身具有导电性,且减少了负极铜箔的使用,能够降低内部短路的风险,提高电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种负极片的截面图之一;
图2为本发明实施例提供的一种负极集流体的截面图;
图3为本发明实施例提供的一种电芯的截面图之一;
图4为本发明实施例提供的一种负极片的截面图之二;
图5为本发明实施例提供的一种负极耳的结构图;
图6为本发明实施例提供的一种负极片的俯视结构图;
图7为本发明实施例提供的一种电芯的截面图之二;
图8为本发明实施例提供的一种负极片的制备方法的流程图。
具体实施方式
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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,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做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。
请参见图1至图7,本发明实施例提供了一种负极片100。
如图1和图2所示,负极片100包括负极集流体110和负极涂层120,负极集流体110包括聚合物层111;负极集流体110包括相背对的第一侧面和第二侧面,所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有所述负极涂层。
其中,所述第一侧面可以理解为如图1所示的负极集流体110的上侧面,在负极片100卷绕时,所述第一侧面为卷绕的内侧;所述第二侧面可以理解为如图1所示的负极集流体110的下侧面,在负极片100卷绕时,所述第二侧面为卷绕的外侧。
本发明实施例中,聚合物层111可以包括聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜和聚乙烯与聚丙烯多层复合膜中的一种或多种。而且,聚合物层111具有孔道,所述孔道可以导通聚合物层111的第一侧和第二侧,在所述第一侧面和所述第二侧面均设有所述负极涂层的情况下,所述第一侧面上的负极涂层中的锂离子可以通过所述孔道移动至所述第二侧面上的负极涂层中,或者,所述第二侧面上的负极涂层中的锂离子可以通过所述孔道移动至所述第一侧面上的负极涂层中,使得所述负极片整体锂离子更加均衡,降低极化,从而提高锂离子的循环寿命。
具体实现时,所述孔道可以为直通孔,也可以为曲通孔,具体可根据实际情况决定,在此不作限定。可选地,聚合物层111的孔隙率为35%至60%,其中,所述孔隙率为所述孔道的体积占整体体积的百分比。可选地,聚合物层111的拉伸率为75%至210%。
本发明实施例中,区别于现有技术中以铜箔作为负极极片的负极集流体,将聚合物层111作为负极片100的负极集流体110。一方面,负极涂层120本身具有导电性,负极片100的导电性不会受到影响。另一方面,由于减少了铜箔的使用,有效避免铜箔和正极活性材料接触,降低内部短路的风险,且基于聚合物层111的孔道结构,能够使负极片100整体的锂离子更加均衡,提高锂离子的循环寿命。此外,聚合物层111具有很好的机械强度和柔性,可以有效防止电池组装时因操作不当引起的极片弯折导致的掉粉现象。
可选地,负极集流体110还包括导电涂层,所述导电涂层设置于所述聚合物层的相背对的两个侧面上。所述导电涂层可以进一步提高负极集流体110的导电性。需要说明的是,在设置导电涂层111之后,所述孔道仍然导通所述正极集流体的第一侧和第二侧。可选地,聚合物层111涂覆有所述导电涂层后的孔隙率为30%至50%,聚合物层111涂覆有所述导电涂层后的拉伸率为90%至230%。
可选地,如图2所示,负极集流体110还包括陶瓷涂层112,陶瓷涂层112设置于聚合物层111的相背对的两个侧面上。
实际应用中,在负极涂层120的浆料涂覆于负极集流体110上后,需要在高温下对浆料进行烘干。由于负极集流体110采用聚合物层111作为基材,其遇热可能会出现收缩的情况。具体地,可选地,未涂覆陶瓷涂层112之前,聚合物层111在90℃至105℃的热收缩率为2%至5%,高于130℃时热收缩率可以达到70%至93%,在聚合物层111涂覆有所述导电涂层的情况下,其在125℃至145℃的热收缩率为10%至18%。
本实施方式中,在聚合物层111相背对的两个侧面上可以涂覆一层陶瓷涂层112,陶瓷涂层112的存在可以有效增加聚合物层111的抗热收缩性能,防止在高温烘烤过程中,聚合物层111出现热缩现象。
需要说明的是,在负极集流体110还包括所述导电涂层的情况下,所述导电涂层涂覆于陶瓷涂层112背向聚合物层111的侧面上。在陶瓷涂层112上涂覆导电浆料形成所述导电涂层时,所述导电浆料会通过陶瓷涂层112中陶瓷颗粒之间的缝隙进行渗透,使得陶瓷颗粒和导电浆料在陶瓷涂层112中相互连接呈网状编织,这样可以提高所述导电涂层和陶瓷涂层112之间的粘结性,以及陶瓷涂层112垂直方向上的导电性。可以理解的是,所述导电浆料在陶瓷涂层112中的渗透由陶瓷涂层112的表层向底层依次减少。
可选地,聚合物层112涂覆有陶瓷涂层113之后在125℃至145℃的热收缩率为3%至6%,在负极集流体110还包括所述导电涂层的情况下,所述负极集流体,即聚合物层111涂覆有陶瓷涂层112和所述导电涂层后在125℃至145℃的热收缩率为2%至7%。需要说明的是,可选地,聚合物层112涂覆陶瓷涂层113之后的孔隙率为40%至65%,在负极集流体110还包括所述导电涂层的情况下,所述负极集流体,即聚合物层111涂覆有陶瓷涂层112和所述导电涂层后的孔隙率为33%至57%。可选地,聚合物层112涂覆陶瓷涂层113之后的拉伸率为60%至130%,在负极集流体110还包括所述导电涂层的情况下,所述负极集流体,即聚合物层111涂覆有陶瓷涂层112和所述导电涂层后的拉伸率为85%至140%。
可选地,所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有负极涂层,为方便阅读,在此将所述第一侧面的负极涂层表示为负极涂层121,所述第二侧面的负极涂层表示为负极涂层122;负极集流体110包括相对的第一端和第二端,负极涂层121包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘靠近所述第一端,所述第二边缘靠近所述第二端,负极涂层122包括相对的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘靠近所述第一端,所述第四边缘靠近所述第二端;所述第一侧面包括第一区域,所述第一区域位于所述第一边缘与所述第一端之间,所述第二侧面包括第二区域,所述第二区域位于所述第三边缘与所述第一端之间;所述第一区域与所述第二区域均未设置所述负极涂层。
其中,所述第一端可以理解为如图1所示的左端,在负极片100卷绕时,所述第一端为卷绕的头部;所述第二端可以理解为如图1所示的右端,在负极片100卷绕时,所述第二端为卷绕的尾部。所述第一边缘可以理解为如图1所示的负极涂层121的左侧边缘,所述第二边缘可以理解为如图1所示的负极涂层121的右侧边缘;所述第三边缘可以理解为如图1所示的负极涂层122的左侧边缘,所述第四边缘可以理解为如图1所示的负极涂层122的右侧边缘。所述第一区域可以理解为如图1所示的上侧面左侧未涂覆负极涂层121的区域,所述第二区域可以理解为如图1所示的下侧面左侧未涂覆负极涂层122的区域。
本实施方式中,负极集流体110的上下侧面均设置有负极涂层。实际应用中,为了方便自动化机械卷绕,需要使用固定夹夹持负极片100的头部,从而在负极片100的头部,即负极片100左端的上下侧面均不设置负极涂层,以方便固定夹夹持,并且避免因固定夹与负极活性材料接触而可能出现的负面影响。具体实现时,所述第一区域和所述第二区域的长度可以为2mm至8mm,具体可根据实际情况决定,在此不作限定。
在一种实现形式中,所述第二边缘与所述第四边缘齐平。
进一步地,可选地,所述第一区域的长度大于所述第二区域的长度。
本实施例中,如图1所示,负极片100靠近所述第一端,即负极片100头部存在一仅设置有单面涂层的部分。如图3所示,在将正极片200与负极片100层叠卷绕时,正极片200与负极片100之间设置有隔膜片以便于锂离子的流动,同时起到绝缘作用。在卷绕的前半段,负极片100的头部的内侧已经不存在正极片200,若所述第一侧面长出正极片200的部分上还设置有负极涂层121,将影响卷绕后所述电芯的厚度,且这部分负极涂层121所需的负极材料将无法得到应用,将造成不必要的材料消耗,提高了所述负极片的生产成本。因而,在负极片100的头部,所述第一侧面长出正极片200的部分不设置负极涂层。
进一步地,可选地,负极片100还包括第一胶纸130,第一胶纸130贴设于所述第一区域,第一胶纸130包括靠近所述第二端的第五边缘,所述第五边缘与所述第一边缘接触。
其中,所述第五边缘可以理解为如图1所示的第一胶纸130的右侧边缘。
本实施方式中,由于负极集流体110的基材为聚合物层111,在负极片100的头部,即如图1所示的左端,负极涂层122中的锂离子可以穿透聚合物层111到达负极集流体110的上侧面。同时,如上文所述的,在负极片100卷绕的头部,负极片100的内侧不存在正极片200,穿透至负极集流体110上侧面的锂离子可能造成析锂的情况。因而,在负极集流体110的上侧面未设置负极涂层121的部分可以贴设第一胶纸130以防止锂离子析出。
具体实现时,第一胶纸130的长度可以表示为负极涂层122的长度-负极涂层121的长度±2mm,具体可根据实际情况决定,在此不作限定。
可选地,如图1所示,所述第二边缘和所述第四边缘与所述第二端齐平,负极片100还包括第二胶纸140,负极涂层122包括背向所述第二侧面的第三侧面,第二胶纸140贴设于所述第三侧面;
其中,第二胶纸140包括靠近所述第一端的第六边缘和靠近所述第二端的第七边缘,所述第三侧面包括第三区域和第四区域,所述第三区域位于所述第六边缘和所述第三边缘之间,所述第四区域位于所述第七边缘与所述第四边缘之间,所述第三区域和所述第四区域均未贴设胶纸。
其中,所述第三侧面可以理解为如图1所示的负极涂层122的下侧面,即未与负极集流体110接触的侧面;所述第六边缘可以理解为如图1所示的第二胶纸140的左侧边缘,所述第七边缘可以理解为如图1所示的第二胶纸140的右侧边缘;所述第三区域可以理解为如图1所示的负极涂层122左侧未贴设第二胶纸140的区域,所述第四区域可以理解为如图1所示的负极涂层122右侧未贴设第二胶纸140的区域。
本实施方式中,如图3所示,在卷绕的后半段,由于负极片100与电池外壳之间不存在正极片200,因而从负极涂层122析出的锂离子不能到达正极片200而可能造成析锂的情况从而通过贴设第二胶纸140以防止锂离子析出。如图3所示,第二胶纸140的长度可以大于或者等于其所在卷绕层的周长。这样,第二胶纸140可以包围其所在卷绕层的一圈,即第二胶纸140可以包围其所在卷绕层一整圈,以防止其所在卷绕层任意位置的锂离子析出。
具体实现时,第二胶纸140的所述第六边缘可以位于卷绕后离正极片200收尾处±2mm,所述第七边缘可以位于卷绕后超出正极片200收尾处±2mm,具体可根据实际情况决定,在此不作限定。
进一步地,可选地,如图4所示,还包括负极耳150,负极耳150与所述第一区域和所述第二区域均接触;所述负极集流体还包括导电涂层,所述导电涂层设置于聚合物层111的相背对的两个侧面上,负极涂层120设置于所述导电涂层背向聚合物层111的侧面上,所述导电涂层包括所述第一侧面和所述第二侧面。
本实施方式中,如图4所示,在负极片100的左端存在极耳设置区,负极耳150可以设置于所述极耳设置区。在负极片100的尾部在卷绕完成后与可导电的电池外壳的内壁接触作为电池的第一负极耳的情况下,负极耳150可以作为负极片100的第二负极耳,双极耳的设置可以提高电池的充电速度,进而提高电池的快充能力。
在设置双极耳的情况下,如图4所示,负极耳150与负极涂层121或者与负极涂层122之间均间隔一定距离,为了保证所述第一负极耳与所述第二负极耳之间的导电性,在所述聚合物层111向背对的两个侧面上需要设置所述导电涂层,所述导电涂层可以使负极耳150与负极涂层121或者与负极涂层122之间导电。
具体实现时,由于负极集流体110包括聚合物层111,其上侧面和下侧面之间并不导电,因此负极耳150需要与所述第一区域和所述第二区域均接触以保证负极片100的导电性。
本实施方式中,在一种实现形式中,如图5所示,所述负极耳150包括第一延伸部151和第二延伸部152,第一延伸部151与第二延伸部152之间的夹角小于180°;第一延伸部151设置于所述第一区域与所述第二区域中的一者,第二延伸部152设置于所述第一区域与所述第二区域中的另一者,第一延伸部151与第二延伸部152电连接。
其中,第一延伸部151包括如图5所示覆盖负极集流体110的上侧面的部分;第二延伸部152包括如图5所示覆盖负极集流体110的下侧面的部分。
本实现形式中,如图5所示,负极耳150呈“八”字夹持型极耳。可以通过焊穿负极集流体110实现第一延伸部151与第二延伸部152导电,也可以通过所述孔道,以使可导电的活性物质填充进所述孔道中,以实现第一延伸部151与第二延伸部152导电。需要说明的是,为方便封装,负极耳150未与负极集流体110接触的部分可以设置绝缘件160。进一步地,如图6所示,负极耳150未接触负极集流体110的部分的宽度与负极耳150接触负极集流体110的部分的宽度一致,可以进一步提高负极耳150与负极集流体110之间的导电性。
综上所述,本发明实施例提供的负极片,区别于现有技术中以铜箔作为负极片的负极集流体,将聚合物层作为负极片的负极集流体,能够降低内部短路的风险,提高电池的安全性能。
本发明实施例还提供了一种电池,如图3和图7所示,包括电芯和外壳300,所述电芯设置于外壳300内,所述电芯由正极片200和负极片100依次层叠后卷绕而成,任意相邻的一个正极片200和一个负极片100之间设有隔膜片(图中未示出),负极片100为本发明实施例提供的负极片100。
需要说明的是,本发明实施例中,所述电池包括本发明实施例提供的负极片100的全部技术特征,且可实现本发明实施例提供的负极片100的全部技术效果,为避免重复,在此不再赘述。
可选地,如图3所示,外壳300是导电壳体;所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有负极涂层120,负极集流体110包括相对的第一端和第二端,所述第一侧面的负极涂层包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘靠近所述第一端,所述第二边缘靠近所述第二端;所述第二侧面的负极涂层包括相对的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘靠近所述第一端,所述第四边缘靠近所述第二端,所述第二侧面的负极涂层包括背向所述第二侧面的第三侧面;所述第二边缘和所述第四边缘与所述第二端齐平,所述负极片还包括第二胶纸,所述第二胶纸贴设于所述第三侧面,所述第二胶纸包括靠近所述第一端的第六边缘和靠近所述第二端的第七边缘,所述第三侧面包括第四区域,所述第四区域位于所述第七边缘和所述第四边缘之间,所述第四区域未贴设胶纸,所述第四区域与外壳300的内壁贴合。
本实施方式中,电池结构如图3所示,负极片100的尾部的负极涂层121和负极涂层122均具有导电性,其可以在卷绕完成后与外壳300的内壁接触作为电池的负极耳,正极片200的正极耳可以与外壳300的顶盖连接作为电池的正极耳210,此时,需要保证外壳300的内壁与顶盖之间绝缘。
本实施方式中,优选地,外壳300的内壁可以设置导电涂层,以减少外壳300的内壁和负极集流体110之间的接触阻抗,进一步增强导电性。
本实施方式中,进一步地,如图3所示,所述第一侧面的负极涂层包括背向所述第一侧面的第四侧面;所述第二端向第一方向弯折形成有弯折部,所述第一方向与所述电芯的卷绕方向相反,所述弯折部包括相背对的第一子区域和第二子区域,所述第四侧面包括所述第一子区域,所述第四区域包括所述第二子区域,所述第一子区域与外壳300的内壁贴合。
其中,所述第一方向与所述电芯的卷绕方向相反,示例性地,如图3和图7所示,负极片100的卷绕方向为顺时针方向,则所述第一方向为逆时针方向。
由上述实施方式可知,所述第四区域,即负极涂层122的尾部与外壳300的内壁贴合实现导电。由于负极集流体110包括聚合物层111,其上下侧面之间并不导电,因此,为了保证负极耳的导电性,在负极涂层122的尾部与外壳300的内壁接触的前提下,如图3所示,可以将负极片100尾部向后弯折,以使负极涂层121的尾部,即所述第一子区域也与外壳300的内壁贴合实现导电。
需要说明的是,在一种实施方式中,如图7所示,负极片100还包括负极耳150,负极耳150与所述第一区域和所述第二区域均接触。
本实施方式中,电池结构如图7所示,负极片100的尾部负极涂层121和负极涂层122具有导电性,这部分负极片100可以在卷绕完成后与外壳300的内壁接触作为电池的第一负极耳,负极耳150可以与导电外壳300的底盖电连接作为电池的第二负极耳,正极片200的正极耳可以与导电外壳300的顶盖连接作为电池的正极耳210,此时,需要保证导电外壳300的内壁与底盖之间绝缘。双极耳的设置可以提高电池的充电速度,进而提高电池的快充能力。
综上所述,本发明实施例提供的电池,其包括的负极片区别于现有技术中以铜箔作为负极片的负极集流体,将聚合物层作为负极片的负极集流体,能够降低内部短路的风险,提高电池的安全性能。
请参见图8,图8是本发明实施例提供的一种负极片的制备方法的流程图。如图8所示,所述负极片的制备方法包括:
步骤801、形成负极集流体,所述负极集流体包括聚合物层;
步骤802、将负极涂层浆料涂覆于所述负极集流体的至少一个侧面上并烘干,得到负极片,所述负极涂层浆料由负极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合而成。
下面介绍本发明实施例中的所述聚合物层。
本发明实施例中,所述聚合物层形成有孔道,所述孔道的实现形式可参照上述实施例中的说明,在此不再赘述。
下面介绍本发明实施例中的所述负极涂层。
本发明实施例中,所述负极涂层的负极涂层浆料可以由负极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合而成。其中,所述负极活性材料可以为人造石墨,进一步地,所述负极涂层浆料还可以包括增稠剂。
其中,所述导电剂可以包括炭黑颗粒、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、纳米碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber,VGCF)、导电玻璃纤维中的一种或的多种。
所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯至三氟乙烯、聚偏氟乙烯至四氟乙烯、聚偏氟乙烯至六氟乙烯、聚偏氟乙烯至六氟丙烯、苯丙乳液、丙烯酸乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯至醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或多种。
所述增粘剂可以包括树脂类粘结剂,包括酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂。其中,所述环氧树脂可以包括以下任意一种:双酚A缩水甘油醚型、双酚F型环氧树脂、缩水甘油环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂肪族环氧树脂。
所述溶剂可以包括甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮NMP和水中的一种或多种。
优选地,所述导电剂可以为导电碳炭黑,所述粘结剂为丁苯橡胶,所述增稠剂可以为羧甲基纤维素钠,所述溶剂为水。
具体实现时,可以按照以下步骤制备所述负极片:
1)以人造石墨为负极活性材料,导电碳炭黑为导电剂、丁苯橡胶为粘接剂,以及羧甲基纤维素钠为增稠剂,并按照96.9:1.5:1.3:13的质量比加入到搅拌罐中,之后加入去离子水溶剂,按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌,通过150目的筛网进行过滤,配成负极浆料,负极浆料固含量为40%至45%。
2)利用涂布机将浆料涂覆到所述聚合物层上。之后在100℃温度下烘干,可以得到所述负极片。
本发明实施例提供的负极片的制备方法,区别于现有技术中以铜箔作为负极片的负极集流体,将所述聚合物层作为所述负极片的所述负极集流体。所述负极涂层本身具有导电性,且由于减少了铜箔的使用,能够避免负极铜箔与正极活性物质接触,降低内部短路的风险,提高电池的安全性能。
可选地,所述形成负极集流体,包括:
形成聚合物层;
将导电涂层浆料涂覆于所述聚合物层的相背对的两个侧面上并烘干,得到所述负极集流体,所述导电涂层浆料由导电剂和溶剂混合而成。
本实施例中,在所述负极集流体的制备中,首先在所述聚合物层相背对的两个侧面上可以涂覆一层导电涂层浆料,烘干后形成导电涂层。所述导电涂层可以进一步提高所述负极集流体的导电性。
具体实现时,所述导电涂层的导电涂层浆料可以由导电剂和溶剂混合而成。进一步地,所述导电涂层浆料还可以包括粘结剂、增粘剂、热稳定剂、固化剂、分散剂和溶剂,在此不作限定。其中,通过添加热稳定剂,可以增强导电涂层的热稳定性。
其中,所述固化剂可以包括异氰酸酯、甲基咪唑、3至氨丙基咪唑、2至乙基至4至甲基咪唑、二甲基苯胺、甲基四氢苯酐、十二烷基顺丁烯二酸酐、甲基四氢苯酐、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯基至二甲脲、2一乙基咪唑、2一苯基咪唑、二聚氰胺、三乙胺、1至氰乙基至2至乙基至4至甲基咪唑、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、308桐油酸酐、甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、间苯二胺、651低分子量聚酰胺、T31酚醛改性胺中的一种或多种。
所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯至三氟乙烯、聚偏氟乙烯至四氟乙烯、聚偏氟乙烯至六氟乙烯、聚偏氟乙烯至六氟丙烯、苯丙乳液、丙烯酸乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯至醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或多种。
所述增粘剂可以包括树脂类粘结剂,包括酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂。其中,所述环氧树脂可以包括以下任意一种:双酚A缩水甘油醚型、双酚F型环氧树脂、缩水甘油环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂肪族环氧树脂。
所述热稳定剂可以包括2,6至叔丁基至4至甲基苯酚,亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯一种或多种。
所述溶剂可以包括甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮NMP和水中的一种或多种。
本发明实施例中,可以按照预设配比将上述组分进行融合得到导电涂层浆料中的上述组分。其中,所述预设配比可以为导电剂10份至45份、分散剂1份至5份、粘结剂5份至15份、热稳定剂0.5份至3份、增粘剂30份至70份、固化剂1份至7份、溶剂100份。优选地,所述预设配比可以为导电剂10份至30份、分散剂1份至3份、粘结剂5份至10份、热稳定剂0.5份至1.5份、增粘剂40份至55份、固化剂1份至4份、溶剂100份。优选地,导电剂10份至30份、分散剂1份至3份、粘结剂5份至10份、热稳定剂0.5份至1.5份、增粘剂40份至55份、固化剂1份至4份、溶剂100份。
具体实现时,可以按照以下步骤制备所述导电涂层浆料:
1)取50%的溶剂加入导电剂、分散剂进行充分搅拌,并同时进行超声分散。之后,向上述溶液中加入粘结剂进行充分搅拌,并同时进行超声分散。之后,将上述溶液加热到30℃至60℃,得到A溶液。
2)取剩余的50%的溶剂加入增粘剂、热稳定剂,在60℃至90℃下进行充分搅拌,并同时进行超声分散。待溶液中的各组分均匀分散后,将所述溶液温度降至30℃至60℃,得到B溶液。
3)将所述A溶液加入到所述B溶液中,进行充分搅拌,并同时进行超声分散。在整个过程中,将温度保持在30℃至60℃,得到C溶液。
4)向所述C溶液中加入固化剂,随后进行充分搅拌得到所述导电涂层浆料。
具体实现时,可以按照以下步骤制备所述负极集流体:
使用挤压涂布机首先将所述导电涂层浆料涂覆在所述聚合物层相背对的两个侧面上,涂覆厚度可以为1μm至10μm,优选为1μm至5μm,之后在70℃下干燥0.5小时至3小时,制备得到所述负极集流体。
可选地,所述形成负极集流体,包括:
形成聚合物层;
将陶瓷涂层浆料涂覆于所述聚合物层的相背对的两个侧面上并烘干,得到所述负极集流体,所述陶瓷涂层浆料由陶瓷颗粒和溶剂混合而成。
本实施例中,在所述负极集流体的制备中,首先在所述聚合物层相背对的两个侧面上可以涂覆一层陶瓷涂层浆料,烘干后形成陶瓷涂层。陶瓷涂层的存在可以有效增加聚合物层的抗热收缩性能,防止在高温烘烤过程中,聚合物层出现热缩现象。
下面介绍本发明实施例中的所述陶瓷涂层。
本发明实施例中,所述陶瓷涂层的陶瓷涂层浆料可以由陶瓷颗粒、粘结剂、增稠剂、分散剂等和溶剂混合而成。其中,所述陶瓷颗粒可以包括氧化铝、氧化镁、氧化硅、、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌、硫酸钡、氮化硼、氮化铝、氮化镁、二氧化锡、氢氧化镁、勃姆石或碳酸钙中的一种或多种。所述陶瓷颗粒的中位径D50可以为0.1μm至11μm,优选为0.5μm至3μm。
所述粘结剂可以包括选自丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、苯丙乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或多种。
所述分散剂可以包括氟代烷基甲氧基醇醚、聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、多偏磷酸钠、硅酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述增稠剂可以为羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素锂。
具体实现时,可以取一定量的去离子水,加入一定量的分散剂,同时加入一定量陶瓷颗粒,配置成含陶瓷的浆料,其中,分散剂的质量占比可以为0.2%至10%,陶瓷颗粒的质量占比可以为30%至70%;之后,向上述含陶瓷的浆料中加入质量为1%至10%的粘结剂和质量为1%至10%的增稠剂,得到固含量为32.2%至60%的陶瓷浆料。
之后,可以按照以下步骤制备所述负极集流体:
使用挤压涂布机首先将所述陶瓷涂层浆料涂覆在所述聚合物层相背对的两个侧面上,涂覆厚度可以为1μm至10μm,优选为1μm至5μm,烘干,制备得到所述负极集流体。
需要说明的是,在一种可选地实施方式中,可以在所述陶瓷涂层背向所述聚合物层的侧面上再涂覆一层上述导电涂层浆料,形成一层导电涂层,所述导电涂层可以进一步提高所述负极集流体的导电性。
以下介绍本发明实施例的5种具体的实施例和1种对比例:
实施例1
步骤一、制备陶瓷涂层浆料。
具体的,取一定量的去离子水,加入一定量的聚丙烯酸钠作为分散剂,所述分散剂占比质量1%。同时,加入一定量陶瓷(氧化铝),陶瓷占比质量45%,配置成含陶瓷的浆料。之后,向上述含陶瓷的浆料中加入质量5%的聚偏氟乙烯作为粘接剂和质量8%的甲基纤维素钠作为增稠剂,得到固含量为59%的陶瓷涂层浆料。
步骤二、制备负极集流体。
具体的,使用挤压涂布机首先将步骤一中制备得到的陶瓷涂层浆料,以涂覆厚度为1μm,涂覆在聚乙烯单层基膜(厚度为5μm)相背对的两侧面上,烘干,制备得到负极集流体。
步骤三、制备负极涂层浆料。
具体的,以人造石墨为负极活性材料,导电碳炭黑为导电剂、丁苯橡胶为粘接剂、羧甲基纤维素钠为增稠剂,按照96.9:1.5:1.3:13的质量比加入到搅拌罐中,加入去离子水溶剂,按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌,通过150目的筛网进行过滤,配成负极浆料,负极浆料固含量为40%至45%。
步骤四、制备负极片。
具体的,利用涂布机将步骤四中制备得到的负极涂层浆料涂覆到步骤三中制备得到的负极集流体上。之后在100℃温度下烘干,可以得到负极片。针对单极耳负极片,如图1所示,所述单极耳负极片的上侧面的负极涂层的右侧边缘、负极集流体的右侧边缘与下侧面的负极涂层的右侧边缘齐平,且下侧面的负极涂层长于上侧面的负极涂层。所述单极耳负极片的左端存在上下侧面均未涂覆负极涂层的露出区,所述露出区方便自动化卷绕,其长度为8mm,之后是下侧面涂覆负极涂层而上侧面未涂覆负极涂层的单面涂膏区,所述单面涂膏区的长度为5mm。第一胶纸的长度为单面涂膏区的长度+2mm,多出的2mm在所述单面涂膏区的左侧。之后是上下侧面均涂覆负极涂层的双面涂膏区,第二胶纸贴设在下侧面的负极涂层上,起始位置离正极片收尾处±2mm,截止位置位超出正极片的收尾处±2mm。针对双极耳负极片,如图4所示,所述双极耳负极片的左侧上设置有空箔区,所述空箔区可以用于设置负极耳,所述空箔区的长度为8mm。之后是单面涂膏区,所述单面涂膏区的长度为5mm,第一胶纸的长度为单面涂膏区的长度+2mm,多出的2mm在所述单面涂膏区的左侧。之后是上下侧面均涂覆负极涂层的双面涂膏区,第二胶纸贴设在下侧面的负极涂层上,起始位置离正极片收尾处±2mm,截止位置位超出正极片的收尾处±2mm
步骤五、制备正极涂层浆料。
具体的,以钴酸锂为正极活性材料,导电碳纳米管为导电剂、聚偏氟乙烯为粘结剂,按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中,加入N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂,按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌,通过200目的筛网进行过滤,配成正极浆料,正极浆料固含量为70%至75%。。
步骤六、制备正极片
利用涂布机将步骤五中制备得到的正极涂层浆料涂覆到铝箔上。之后在120℃温度下烘干,可以得到正极片。所述正极片的左侧上设置有空箔区,所述空箔区可以用于设置正极耳。所述空箔区在水平方向上的长度为5mm。在正极片向右的延伸端为上下侧面均涂覆有正极涂层的双面涂膏区。
步骤七、制备导电浆料
具体的,按照预设配比分别称取各组分备用,其中,所述于设配比为导电剂(碳纳米管)30份、分散剂(聚丙烯酸钠)1.5份、粘结剂(丙烯酸乳液)5份、热稳定(2,6-叔丁基-4-甲基苯酚)剂1份、增粘剂(聚丙烯酸树脂)50份、固化剂(二苯基甲烷二异氰酸酯)1份、溶剂(丙酮)100份。
1)取50%的溶剂加入导电剂、分散剂进行充分搅拌,并同时进行超声分散。之后,向上述溶液中加入粘结剂进行充分搅拌,并同时进行超声分散。之后,将上述溶液加热到45℃,得到A溶液。
2)取剩余的50%的溶剂加入增粘剂、热稳定剂,在80℃下进行充分搅拌,并同时进行超声分散。待溶液中的各组分均匀分散后,将所述溶液温度降至45℃,得到B溶液。
3)将所述A溶液加入到所述B溶液中,进行充分搅拌,并同时进行超声分散。在整个过程中,将温度保持在45℃,得到C溶液。
4)向所述C溶液中加入固化剂,随后进行充分搅拌得到所述导电涂层浆料。所述导电涂层浆料在25℃下的粘度为4700cps,固含量为47.3%。
步骤八、组装电池。
针对单负极耳电池,其组装步骤如下:
1)取圆柱型电池金属外壳,在金属壳体的内部均匀涂覆上述步骤七制得的导电浆料,并在70℃下干燥0.5小时至3小时。
2)将步骤四中制备得到的负极片和步骤六中制备得到的正极片与隔膜片一起卷绕形成卷绕电芯。如图3所示,所述卷绕电芯的最外侧为上述负极片尾部,这部分负极片将围绕所述卷绕电芯的外围卷绕一圈半。将胶纸贴在最外圈的负极片的外侧,起始位置为就离正极片收尾处±2mm处,截至位置为超出所述正极收尾处±2mm处。在卷绕完成后,可以将尾部的负极片回折一部分。
3)将所述卷绕电芯转入上述圆柱型电池金属外壳,使得所述卷绕电芯的外圈与所述金属外壳的内壁紧密接触,以及将上述弯折的部分也与所述金属外壳的内壁紧密接触,以保证其导电性。
4)将所述正极片的正极耳与顶盖焊接,作为所述电池的正极耳。所述顶盖内部设置绝缘垫,以保证所述顶盖与所述圆柱型电池金属外壳之间绝缘,烘烤去除水分后注入电解液。所述电解液可以按照以下步骤进行制备:在碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC按照约为1:1:0.5:1的重量比混合而成的溶剂中,加入六氟磷酸锂LiPF6混合均匀,其中六氟磷酸锂LiPF6的浓度约为1mol/L,这样混合均匀可以得到电解液。
5)将底盖与所述圆柱型电池金属外壳直接焊接在一起作为负极耳,这样组装成本发明实施例提供的所述电池。
针对双负极耳电池,其组装步骤如下:
1)取圆柱型电池金属外壳,在金属壳体的内部均匀涂覆上述导电涂层浆料,并在70℃下干燥0.5小时至3小时。
2)将步骤四中制备得到的负极片和步骤六中制备得到的正极片与隔膜片一起卷绕形成卷绕电芯。如图7所示,所述卷绕电芯的最外侧为上述负极片尾部,所述尾部将围绕所述卷绕电芯的外围卷绕一圈半。将胶纸贴在最外圈的负极片的外侧,起始位置为就离正极片收尾处±2mm处,截至位置为超出所述正极收尾处±2mm处。在卷绕完成后,可以将这部分负极片回折一部分。
3)将所述卷绕电芯转入上述圆柱型电池金属外壳,使得所述卷绕电芯的外圈与所述金属外壳的内壁紧密接触,以及将上述弯折的部分也与所述金属外壳的内壁紧密接触,以保证其导电性,作为第一负极耳。
4)将所述正极片的正极耳与顶盖焊接,作为所述电池的正极耳。所述顶盖内部设置绝缘垫,以保证所述顶盖与所述圆柱型电池金属外壳之间绝缘,烘烤去除水分后注入电解液。所述电解液可以按照以下步骤进行制备:在碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC按照约为1:1:0.5:1的重量比混合而成的溶剂中,加入六氟磷酸锂LiPF6混合均匀,其中六氟磷酸锂LiPF6的浓度约为1mol/L,这样混合均匀可以得到电解液。随后将负极耳与底盖电连接,作为第二负极耳。
5)将底盖与所述圆柱型电池金属外壳直接焊接在一起作为总负极耳,这样组装成本发明实施例提供的所述电池。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于,在步骤三中,将所述陶瓷涂层的单层涂覆厚度控制为2μm,导电涂层的单层涂覆厚度控制在1μm。
其他步骤可以参考实施例1中的具体说明,为避免重复,在此不再赘述。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于,在步骤三中,将所述陶瓷涂层的单层涂覆厚度控制为3μm,导电涂层的单层涂覆厚度控制在1μm。
其他步骤可以参考实施例1中的具体说明,为避免重复,在此不再赘述。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于,在步骤三中,将所述陶瓷涂层的单层涂覆厚度控制为2μm,导电涂层的单层涂覆厚度控制在2μm。
其他步骤可以参考实施例1中的具体说明,为避免重复,在此不再赘述。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于,在步骤三中,将所述陶瓷涂层的单层涂覆厚度控制为2μm,导电涂层的单层涂覆厚度控制在3μm。
其他步骤可以参考实施例1中的具体说明,为避免重复,在此不再赘述。
对比例1
步骤一、制备正极涂层浆料及正极片。
具体的,以钴酸锂为正极活性材料,导电碳纳米管为导电剂、聚偏氟乙烯为粘接剂,按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中,加入N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂,按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌,通过200目的筛网进行过滤,配成正极浆料,正极浆料固含量为70%至75%。
利用涂布机将所述正极涂层浆料涂覆到铝箔基材上,可以得到常规正极片。所述常规正极片的左端设有空箔区,所述空箔区可以用于设置正极耳。所述空箔区在水平方向上的长度为5mm。在常规极片的延伸端显示设置有双面正极涂层。
步骤二、制备负极涂层浆料及负极片。
具体的,以人造石墨作为负极活性材料、导电碳炭黑作为导电剂、丁苯橡胶作为粘接剂以及羧甲基纤维素钠作为增稠剂,按照96.9:1.5:1.3:13的质量比加入到搅拌罐中,加入去离子水溶剂,按照现有技术的配料工艺进行充分搅拌,通过150目的筛网进行过滤,制备得到负极涂层浆料,负极浆料固含量为40%~45%。
将制备得到的负极涂层浆料,利用涂布机将浆料涂覆到铜箔上,在100℃温度下烘干,得到常规负极片。所述常规负极片的左侧上设置有空箔区,所述空箔区可以用于设置负极耳。所述空箔区的长度为8mm。之后是下侧面涂覆负极涂层而上侧面未涂覆负极涂层的单面涂膏区,所述单面涂膏区的长度为5mm,之后是上下侧面均涂覆有负极涂层的双面涂膏区。
步骤三、组装电池。
1)取圆柱型电池金属外壳,在金属壳体的内部均匀涂覆上述导电涂层浆料,并在70℃下干燥0.5小时至3小时。
2)将步骤一中制备得到的正极片和步骤二中制备得到的负极片与隔膜片一起卷绕形成卷绕电芯。
3)将所述卷绕电芯转入上述圆柱型电池金属外壳,将所述负极片的负极耳与底盖焊接,作为所述电池的负极耳,所述底盖内部设置绝缘垫保证所述底盖与所述圆柱型电池金属外壳之间绝缘,烘烤去除水分后注入电解液;将所述正极片的正极耳与圆柱锂离子电池的顶盖焊接,作为正极,所述顶盖内部设置有绝缘垫保证所述顶盖与所述圆柱型电池金属外壳之间绝缘,这样组装成本队比例中的所述电池。
所述电解液可以按照以下步骤进行制备:在碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC按照约为1:1:0.5:1的重量比混合而成的溶剂中,加入六氟磷酸锂LiPF6混合均匀,其中六氟磷酸锂LiPF6的浓度约为1mol/L,这样混合均匀可以得到电解液。
将上述实施例1至5以及对比例1的电池分别进行穿钉测试和循环寿命测试。其中,所述穿钉测试方法:将电池置于常温环境下,以1C恒流充电至电压为4.45V,然后恒压充电至电流降为0.025C,停止充电。用直径为4mm的钢钉,以30mm/s的速度垂直穿过电池的中心位置,保持300s。若电池不起火不爆炸,则可以记为通过。每次测试10只锂离子电池,以穿钉测试通过率作为评价电池安全性的指标。
所述循环寿命测试方法:将电池置于常温环境下,以1C恒流充电至电压为4.45V,然后恒压充电至电流降为0.05C,停止充电,随后1C放电至3.0V进行循环。
最后,安全测试的结果汇总如表1和表2所示,表1为单负极耳电池的测试结果,表2为双负极耳电池的测试结果。其中,相比于对比例1,实施例1-5中的针刺通过率较高,基本全部通过,明显提高了电池的安全性能。同时,循环寿命基本相当,没有衰减。此外,充电速度明显增加。
表1单负极耳电池的不同实施例对比例测试结果
样品 针刺通过率 1000T容量保持率
实施例1 4/10 83.79%
实施例2 7/10 84.51%
实施例3 8/10 83.43%
对比例1 0/15 85.21%
表2双负极耳电池不同实施例对比例测试结果
样品 针刺通过率 充电速度100%S0C 1000T容量保持率
实施例1 510 89.7min 82.79%
实施例2 6/10 88.9min 81.32%
实施例3 8/10 89.2min 80.79%
实施例4 7/10 88.7min 82.02%
实施例5 8/10 88.1min 82.71%
对比例1 0/15 96.2min 80.37%
需要说明的是,本发明实施例中介绍的多种可选地实施方式,彼此可以相互结合实现,也可以单独实现,对此本发明实施例不作限定。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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、以及特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。此外,“第一”、“第二”仅由于描述目的,且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解,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连接,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发明中的具体含义。
上述实施例是参考附图来描述的,其他不同的形式和实施例也是可行而不偏离本发明的原理,因此,本发明不应被建构成为在此所提出实施例的限制。更确切地说,这些实施例被提供以使得本发明会是完善又完整,且会将本发明范围传达给本领域技术人员。在附图中,组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定实施例目的,并无意成为限制用。术语“包含”及/或“包括”在使用于本说明书时,表示所述特征、整数、构件及/或组件的存在,但不排除一或更多其它特征、整数、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示,陈述时,一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。
以上所述的是本发明的优选实施方式,应当指出对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种负极片,其特征在于,包括负极集流体和负极涂层,所述负极集流体包括聚合物层;所述负极集流体包括相背对的第一侧面和第二侧面,所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有所述负极涂层。
2.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述负极集流体还包括陶瓷涂层,所述陶瓷涂层设置于所述聚合物层的相背对的两个侧面上。
3.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有所述负极涂层,所述负极集流体包括相对的第一端和第二端,所述第一侧面的负极涂层包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘靠近所述第一端,所述第二边缘靠近所述第二端;所述第二侧面的负极涂层包括相对的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘靠近所述第一端,所述第四边缘靠近所述第二端;所述第一侧面包括第一区域,所述第一区域位于所述第一边缘与所述第一端之间,所述第二侧面包括第二区域,所述第二区域位于所述第三边缘与所述第一端之间;所述第一区域与所述第二区域均未设置所述负极涂层。
4.根据权利要求3所述的负极片,其特征在于,所述第一区域的长度大于所述第二区域的长度。
5.根据权利要求4所述的负极片,其特征在于,还包括第一胶纸,所述第一胶纸贴设于所述第一区域,所述第一胶纸包括靠近所述第二端的第五边缘,所述第五边缘与所述第一边缘接触。
6.根据权利要求3所述的负极片,其特征在于,所述第二边缘和所述第四边缘与所述第二端齐平,所述负极片还包括第二胶纸,所述第二侧面的负极涂层包括背向所述第二侧面的第三侧面,所述第二胶纸贴设于所述第三侧面;
其中,所述第二胶纸包括靠近所述第一端的第六边缘和靠近所述第二端的第七边缘,所述第三侧面包括第三区域和第四区域,所述第三区域位于所述第六边缘和所述第三边缘之间,所述第四区域位于所述第七边缘与所述第四边缘之间,所述第三区域和所述第四区域均未贴设胶纸。
7.根据权利要求4所述的负极片,其特征在于,还包括负极耳,所述负极耳与所述第一区域和所述第二区域均接触;所述负极集流体还包括导电涂层,所述导电涂层设置于所述聚合物层的相背对的两个侧面上,所述负极涂层设置于所述导电涂层背向所述聚合物层的侧面上,所述导电涂层包括所述第一侧面和所述第二侧面。
8.根据权利要求7所述的负极片,其特征在于,所述负极耳包括第一延伸部和第二延伸部,所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的夹角小于180°;所述第一延伸部设置于所述第一区域与所述第二区域中的一者,所述第二延伸部设置于所述第一区域与所述第二区域中的另一者,所述第一延伸部与所述第二延伸部电连接。
9.一种电池,其特征在于,包括电芯和外壳,所述电芯设置于所述外壳内,所述电芯由正极片和负极片依次层叠后卷绕而成,任意相邻的一个所述正极片和一个所述负极片之间设有隔膜片,所述负极片为如权利要求1至8任一项所述的负极片。
10.根据权利要求9所述的电池,其特征在于,所述外壳是导电壳体;所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有所述负极涂层,所述负极集流体包括相对的第一端和第二端;所述第一侧面的负极涂层包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘靠近所述第一端,所述第二边缘靠近所述第二端;所述第二侧面的负极涂层包括相对的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘靠近所述第一端,所述第四边缘靠近所述第二端,所述第二侧面的负极涂层包括背向所述第二侧面的第三侧面;
所述第二边缘和所述第四边缘与所述第二端齐平,所述负极片还包括第二胶纸,所述第二胶纸贴设于所述第三侧面,所述第二胶纸包括靠近所述第一端的第六边缘和靠近所述第二端的第七边缘,所述第三侧面包括第四区域,所述第四区域位于所述第七边缘和所述第四边缘之间,所述第四区域未贴设胶纸,所述第四区域与所述外壳的内壁贴合。
11.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述第一侧面的负极涂层包括背向所述第一侧面的第四侧面;所述第二端向第一方向弯折形成有弯折部,所述第一方向与所述电芯的卷绕方向相反,所述弯折部包括相背对的第一子区域和第二子区域,所述第四侧面包括所述第一子区域,所述第四区域包括所述第二子区域,所述第一子区域与所述外壳的内壁贴合。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022253032A1 (zh) * 2021-05-31 2022-12-08 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及电池

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05290826A (ja) * 1992-04-14 1993-11-05 Sanyo Electric Co Ltd 有機電解質電池
CN1176023A (zh) * 1995-01-27 1998-03-11 旭化成工业株式会社 非水系电池
JP2000133299A (ja) * 1998-10-29 2000-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
JP2005196974A (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Hitachi Maxell Ltd 二次電池
JP2006324049A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Sony Corp 非水電解質二次電池
CN1926648A (zh) * 2005-03-31 2007-03-07 富士重工业株式会社 锂离子电容器
WO2012102220A1 (ja) * 2011-01-25 2012-08-02 シャープ株式会社 非水系二次電池
WO2014178130A1 (ja) * 2013-05-01 2014-11-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形電池及び組電池
WO2017090219A1 (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 円筒形電池
WO2017222296A1 (ko) * 2016-06-22 2017-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN108598491A (zh) * 2018-06-22 2018-09-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其极片
CN208955108U (zh) * 2018-10-11 2019-06-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其电极构件
CN110165282A (zh) * 2018-02-14 2019-08-23 三星Sdi株式会社 电极组件和包括该电极组件的二次电池
CN111180665A (zh) * 2019-06-28 2020-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
CN111180666A (zh) * 2019-06-28 2020-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
CN211045622U (zh) * 2020-01-20 2020-07-17 宁波维科电池有限公司 一种卷绕式锂离子电池电芯
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
CN212517286U (zh) * 2020-07-23 2021-02-09 珠海冠宇电池股份有限公司 卷芯、电池以及电子产品
CN212625654U (zh) * 2020-08-25 2021-02-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种极片和锂离子电池
CN112825381A (zh) * 2019-11-19 2021-05-21 深圳市海鸿新能源技术有限公司 二次电池的极片及其制备方法、二次电池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105449263B (zh) * 2014-08-22 2018-05-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子二次电池
JP7153463B2 (ja) * 2018-04-11 2022-10-14 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
CN110676461A (zh) * 2019-10-14 2020-01-10 湖北文理学院 一种具有柔性自支撑功能的高柔性锂离子电池织物及其制备方法
CN113328064B (zh) * 2021-05-31 2023-05-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及电池

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05290826A (ja) * 1992-04-14 1993-11-05 Sanyo Electric Co Ltd 有機電解質電池
CN1176023A (zh) * 1995-01-27 1998-03-11 旭化成工业株式会社 非水系电池
JP2000133299A (ja) * 1998-10-29 2000-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
JP2005196974A (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Hitachi Maxell Ltd 二次電池
CN1926648A (zh) * 2005-03-31 2007-03-07 富士重工业株式会社 锂离子电容器
JP2006324049A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Sony Corp 非水電解質二次電池
WO2012102220A1 (ja) * 2011-01-25 2012-08-02 シャープ株式会社 非水系二次電池
WO2014178130A1 (ja) * 2013-05-01 2014-11-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形電池及び組電池
WO2017090219A1 (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 円筒形電池
WO2017222296A1 (ko) * 2016-06-22 2017-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN110165282A (zh) * 2018-02-14 2019-08-23 三星Sdi株式会社 电极组件和包括该电极组件的二次电池
CN108598491A (zh) * 2018-06-22 2018-09-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其极片
CN208955108U (zh) * 2018-10-11 2019-06-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其电极构件
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
CN111180665A (zh) * 2019-06-28 2020-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
CN111180666A (zh) * 2019-06-28 2020-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
CN112825381A (zh) * 2019-11-19 2021-05-21 深圳市海鸿新能源技术有限公司 二次电池的极片及其制备方法、二次电池
CN211045622U (zh) * 2020-01-20 2020-07-17 宁波维科电池有限公司 一种卷绕式锂离子电池电芯
CN212517286U (zh) * 2020-07-23 2021-02-09 珠海冠宇电池股份有限公司 卷芯、电池以及电子产品
CN212625654U (zh) * 2020-08-25 2021-02-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种极片和锂离子电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022253032A1 (zh) * 2021-05-31 2022-12-08 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及电池

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CN113328064B (zh) 2023-05-26
WO2022253032A1 (zh) 2022-12-08

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