CN113555522A

CN113555522A - 极片及电池

Info

Publication number: CN113555522A
Application number: CN202110823590.8A
Authority: CN
Inventors: 贺伟
Original assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2041-07-21
Also published as: CN113555522B

Abstract

本申请提供一种极片和电池，一方面极片包括至少两片集流体，至少两片集流体包括相对设置的第一集流体和第二集流体，第一集流体和第二集流体电连接，通过使第一集流体和第二集流体电连接，可实现第一集流体和第二集流体并联，从而降低了极片电阻，提高了极片的电子电导率，进而可以提高电池的快充能力。另一方面，第一集流体的第一面设有第一涂层，第一集流体的第二面和第二集流体的第一面均设有第二涂层，第二集流体的第二面设有第三涂层，通过在两片集流体涂覆三层涂层，可以提高极片面密度，从而提高电池的能量密度。综上，本申请提供的电池能兼顾能量密度和快充能力。

Description

极片及电池

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种极片及电池。

背景技术

随着锂离子电池技术的迅速发展，锂离子电池在笔记本电脑、智能手机等便携式移动电子设备上的应用越来越广泛，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高。目前，为了增加锂离子电池的能量密度通常采用高压实活性材料作为电池的涂覆材料，但采用高压实活性材料会降低电池的快充能力。因此，目前缺少一种能兼顾电池能量密度和快充能力的电池。

发明内容

本申请实施例提供一种极片及电池，解决了提高电池能量密度的时候，电池快充能力下降的问题。

为达到上述目的，第一方面，本申请实施例提供一种极片，包括至少两片集流体；

所述至少两片集流体包括相对设置的第一集流体和第二集流体，所述第一集流体和所述第二集流体电连接；

所述第一集流体的第一面设有第一涂层，所述第一集流体的第二面和所述第二集流体的第一面均设有第二涂层，所述第二集流体的第二面设有第三涂层，其中，所述第一集流体的第二面与所述第二集流体的第一面为相对设置的面。

可选地，所述第一集流体和/或所述第二集流体上设有通孔。

可选地，所述通孔包括至少两个子通孔，所述至少两个子通孔呈阵列分布。

可选地，所述第一涂层中活性材料的中值粒径D50₁大于所述第二涂层中活性材料的中值粒径D50₂。

可选地，所述第一涂层中活性材料的粒径分布满足D50₁大于3um且小于8μm，D90₁大于12μm且小于19um；

所述第二涂层中活性材料的粒径分布满足D50₂大于14μm且小于25um，D90₂大于29μm且小于39um；

所述第三涂层中活性材料的粒径分布满足D50₃大于3um且小于8μm，D90₃大于12μm且小于19um。

可选地，所述子通孔的孔径大于14微米且小于20微米。

可选地，所述第一集流体和所述第二集流体的材质均为铜箔，或者均为铝箔。

可选地，在所述第一集流体和所述第二集流体的材质均为铜箔的情况下，所述第一集流体和所述第二集流体通过铜片电连接；

在所述第一集流体和所述第二集流体的材质均为铝箔的情况下，所述第一集流体和所述第二集流体通过铝片电连接。

可选地，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层中的活性材料均包括石墨。

第二方面，本申请实施例提供一种电池，所述电池包括如第一方面所述的极片。

本申请实施例中，一方面极片包括至少两片集流体，至少两片集流体包括相对设置的第一集流体和第二集流体，第一集流体和第二集流体电连接，通过使第一集流体和第二集流体电连接，可实现第一集流体和第二集流体并联，从而降低了极片电阻，提高了极片的电子电导率，进而可以提高电池的快充能力。另一方面，第一集流体的第一面设有第一涂层，第一集流体的第二面和第二集流体的第一面均设有第二涂层，第二集流体的第二面设有第三涂层，通过在两片集流体涂覆三层涂层，可以提高极片面密度，从而提高电池的能量密度。综上，本申请提供的电池能兼顾能量密度和快充能力。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例中的技术方案，现对说明书附图作如下说明，显而易见地，下述附图仅是本申请的实施例，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，还可以根据所列附图获得其他附图。

图1是本申请实施例提供的极片的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的极片的结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的极片中集流体的结构示意图；

图4是现有技术中极片的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本申请中的实施例的基础上，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，都属于本申请保护的范围。

参见图1，本申请实施例提供一种极片，包括至少两片集流体；

所述至少两片集流体包括相对设置的第一集流体2和第二集流体3，所述第一集流体2和所述第二集流体3电连接；

所述第一集流体2的第一面设有第一涂层4，所述第一集流体2的第二面和所述第二集流体3的第一面均设有第二涂层5，所述第二集流体3的第二面设有第三涂层6，其中，所述第一集流体2的第二面与所述第二集流体3的第一面为相对设置的面。

具体的，上述极片可以为正极片，也可以为负极片，集流体上设有极耳1。上述极片为正极片的情况下，极片包括的至少两片集流体均为正极集流体，设置在集流体上的涂层中活性物质均为正极活性物质。在上述极片为负极片的情况下，极片包括的至少两片集流体均为负极集流体，设置在集流体上的涂层中活性物质均为负极活性物质。示例性的，在上述极片为负极片的情况下，第一涂层4、第二涂层5和第三涂层6中的活性材料均包括石墨。

示例性的，在上述极片为正极片的情况下，第一集流体2和第二集流体3的材质均为铝箔。在上述极片为负极片的情况下，第一集流体2和第二集流体3的材质均为铜箔。

第一集流体2和第二集流体3可以通过具有导电性能的连接件8电连接，以实现第一集流体2和第二集流体3的并联。作为一个示例，在第一集流体2和第二集流体3的材质均为铜箔的情况下，第一集流体2和第二集流体3通过铜片电连接；在第一集流体2和第二集流体3的材质均为铝箔的情况下，第一集流体2和第二集流体3通过铝片电连接。

第一涂层4、第二涂层5和第三涂层6的厚度可以相同，也可以不相同。第一涂层4、第二涂层5和第三涂层6的长度可以相同，也可以不相同。第一涂层4、第二涂层5和第三涂层6的厚度、长度都可以根据实际情况确定。第一涂层4、第二涂层5和第三涂层6均可以沿极片长度方向涂覆。

应理解，本申请实施例提供的极片也可以包括三片、四片及以上的集流体，示例性的，参见图2，本申请实施例提供的极片包括第三集流体、第四集流体和第五集流体，这三片集流体通过具有导电性能的连接件8电连接，以实现第三集流体、第四集流体和第五集流体的并联。这三片集流体的两面均设置有涂层。

可选地，参见图3，所述第一集流体2和/或所述第二集流体3上设有通孔。

具体的，通孔的形状可以为圆形、三角形或者方形等，在此并不对通孔的具体形状作限制。通孔的个数可以为一个，也可以为多个。可以仅在第一集流体2或者第二集流体3上设有通孔，也可以在第一集流体2和第二集流体3上均设有通孔。通常集流体是不可渗透电解液的，通过设置通孔一方面可以使电解液通过通孔流动，从而均匀的分布在电池中，以提高电池的性能。另一方面，通过设置通孔可以使涂层中的活性物质通过通孔流动，从而提高极片压实密度，进而提高电池的能量密度。

通孔的设置可以根据实际情况确定，示例性的，在极片包括三片集流体的情况下，三片集流体层叠设置，可以仅在位于最上层和最下层的集流体上设通孔，位于中间的集流体可以不设通孔。

可选地，参见图3，所述通孔包括至少两个子通孔7，所述至少两个子通孔7呈阵列分布。应理解，子通孔7也可以不规则排列。

可选地，所述第一涂层4中活性材料的中值粒径D50₁大于所述第二涂层5中活性材料的中值粒径D50₂。

具体的，通过使第二涂层5的中值粒径小于第一涂层4的中值粒径，可使第二涂层5相较于第一涂层4含有更多的小粒径活性物质颗粒，第二涂层5中的小粒径活性物质颗粒通过通孔流向第一涂层4，有利于提高极片的压实密度，进而提高了电池的能量密度。

进一步地，相邻涂层中活性材料的粒径分布不相同。示例性的，第一涂层4与第二涂层5的粒径分布不同，第二涂层4与第三涂层6的粒径分布不同。不同涂层中活性材料的粒径分布存在梯度，在不同涂层中活性材料的粒径分布存在梯度，且集流体上设有通孔的情况下，涂层中的小粒径活性物质颗粒通过通孔流动，使不同涂层中活性材料将按照颗粒大小梯度分布在多层集流体中，从而提高了极片的压实密度，进而提高了电池的能量密度。

可选地，所述第一涂层4中活性材料的粒径分布满足D50₁大于3um且小于8μm，D90₁大于12μm且小于19um；

所述第二涂层5中活性材料的粒径分布满足D50₂大于14μm且小于25um，D90₂大于29μm且小于39um；

所述第三涂层6中活性材料的粒径分布满足D50₃大于3um且小于8μm，D90₃大于12μm且小于19um。

具体的，D50₁的含义为第一涂层4中活性材料的粒径分布曲线上小于该粒子直径的粒子占粒子的总颗粒数的50％对应的粒径；D90₁的含义为第一涂层4中活性材料的粒径分布曲线上小于该粒子直径的粒子占粒子的总颗粒数的90％对应的粒径。D50₂的含义为第二涂层5中活性材料的粒径分布曲线上小于该粒子直径的粒子占粒子的总颗粒数的50％对应的粒径；D90₂的含义为第二涂层5中活性材料的粒径分布曲线上小于该粒子直径的粒子占粒子的总颗粒数的90％对应的粒径。D50₃的含义为第三涂层6中活性材料的粒径分布曲线上小于该粒子直径的粒子占粒子的总颗粒数的50％对应的粒径；D90₃的含义为第三涂层6中活性材料的粒径分布曲线上小于该粒子直径的粒子占粒子的总颗粒数的90％对应的粒径。

示例性的，所述第一涂层4中活性材料的粒径分布满足D50₁＝6um，D90₁＝14um；所述第二涂层5中活性材料的粒径分布满足D50₂＝20um，D90₂＝34um；所述第三涂层6中活性材料的粒径分布满足D50₃＝6um，D90₃＝14um。

通过上述设置，可使不同涂层中活性材料的粒径分布存在梯度，配合集流体上设有通孔，可使不同涂层中活性材料将按照颗粒大小梯度分布在多层集流体中。从而可以提高压实密度，进而提高电池的能量密度。

在所述第一涂层4中活性材料的粒径分布满足D50₁＝6um，D90₁＝14um，所述第二涂层5中活性材料的粒径分布满足D50₂＝20um，D90₂＝34um，所述第三涂层6中活性材料的粒径分布满足D50₃＝6um，D90₃＝14um的情况下，所述子通孔7的孔径大于14微米且小于20微米。经过实验，在满足上述粒径分布的情况下，在子通孔7的孔径大于14微米且小于20微米时，电池的快充能力较好。

本申请实施例还提供一种电池，包括本申请实施例提供的极片，本申请实施例提供的极片的结构和工作原理可以参考上述实施例，在此不再赘述。由于本申请实施例提供的电池包括上述实施例提供的极片，因此具有上述实施例提供的极片的全部有益效果。

下面以具体实施例对本申请提供的电池进行说明。

实施例1

正极片的制备：

底层浆料的制备：将正极活性物质钴酸锂(LiCoO2)、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照重量比96:2.5:1.5:80均匀混合，得到待涂覆的正极浆料。浆料均匀涂覆在厚度为13μm的铝箔集流体上，将浆料涂覆后，涂覆完成烘干处理后得到待辊压的正极片。

负极片的制备：

负极浆料的制备：将常规石墨、导电剂、粘结剂羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶(SBR)和去离子水按照一定质量比按照步骤加入搅拌机内混合搅拌，分散均匀，得到待涂覆的负极浆料。其中石墨颗粒包括一次颗粒和二次颗粒，一次颗粒的粒径较小，一次颗粒的粒径值D50＝6um，D90＝14um；二次颗粒为细小晶粒抱团形成更大的二次颗粒，D’50＝20um,D’90＝34um。

集流体包括一层致密集流体和两层特殊集流体，其中特殊集流体在致密集流体的两侧，特殊集流体为设有通孔的集流体，如图3所示，致密集流体为不设通孔的集流体的；特殊集流体上通孔的孔径为d，其中孔径大小满足如下关系：D90＜d＜D’50；实施例1所使用的孔状集流体的孔径d为10um。

将制备好的负极浆料涂覆在特殊多层集流体上，集流体的材质为铜箔，涂覆后静置，然后进行烘干处理后得到待辊压的负极片。

成品电池的制作：取上述已经烘烤好的正负极片经过辊压分切、制片、卷绕、封装烘烤、注液、化成等步骤完成电池制作。

实施例2-5

正极片的制作和成品电池的制作与实施例1相同。

负极片的制作和实施例1相同，不同之处在于：特殊集流体上通孔的孔径d依次为15/20/25/30um，如表1所示。

	孔状集流体孔径/um
		实施例1	10
实施例2	15
		实施例3	20
实施例4	25
		实施例5	30

表1

对比例1

正极片的制作和成品电池的制作与实施例1相同。

负极浆料的制备和实施例1相同，不同之处在于负极集流体的不同，负极集流体不使用特殊集流体，仅有一层致密集流体，如图4所示。

性能测试

(1)倍率充电性能测试

对所制电池在25℃条件下进行0.2C、0.5C、1.5C、1.5C、3C不同倍率下充电，记录其充电时的恒流充入比数据；

(2)倍率放电性能测试

对所制电池充满电后在25℃条件下进行0.2C、0.5C、1.5C、1.5C、3C不同倍率下放电，记录其放电的容量和0.2C的放电容量比值；

测试结果

	0.2C	0.5C	1.5C	2C	3C
						对比例1	91.01％	84.41％	54.21％	45.31％	13.81％
实施例1	93.50％	88.08％	58.13％	49.32％	20.47％
						实施例2	94.70％	89.72％	62.58％	54.51％	27.08％
实施例3	95.05％	90.25％	63.56％	55.76％	28.48％
						实施例4	93.97％	88.62％	60.15％	50.11％	21.78％
实施例5	92.87％	87.82％	58.85％	48.75％	18.89％

表2

表3

参见表2和表3，表2为对比例和实施例1-5的倍率充电测试结果，表3为对比例和实施例1-5的倍率放电测试结果。可以看出，实施例的倍率充电和倍率放电性能较对比例有不少的提升，而且，不同实施例的倍率性能表现不一，其中，实施例2和实施例3的倍率性能即充电性能最优，即特殊集流体上通孔的孔径d分别为15um和20um时，电池的倍率性能最优，当d低于15um或者高于20um，电池的倍率性能较差，即是说特殊集流体上通孔的孔径d需要满足D90＜d＜D’50。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims

1.一种极片，其特征在于，包括至少两片集流体；

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一集流体和/或所述第二集流体上设有通孔。

3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述通孔包括至少两个子通孔，所述至少两个子通孔呈阵列分布。

4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一涂层中活性材料的中值粒径D50₁大于所述第二涂层中活性材料的中值粒径D50₂。

5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述第一涂层中活性材料的粒径分布满足D50₁大于3um且小于8μm，D90₁大于12μm且小于19um；

6.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，所述子通孔的孔径大于14微米且小于20微米。

7.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一集流体和所述第二集流体的材质均为铜箔，或者均为铝箔。

8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，在所述第一集流体和所述第二集流体的材质均为铜箔的情况下，所述第一集流体和所述第二集流体通过铜片电连接；

9.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层中的活性材料均包括石墨。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1至9中任一项所述的极片。