CN113594406B - 一种极片 - Google Patents

Abstract

一种极片，包括：绝缘离子传导膜；设置于所述绝缘离子传导膜一侧或两侧表面的活性物质层；与所述活性物质层电连接的引流片。本发明的极片取消了传统极片结构中的金属箔材集流体，将浆料涂覆在绝缘离子传导膜上，通过取消常规的金属集流体来减小极片的厚度，从而提升电芯的能量密度。而且极片的绝缘离子传导膜同时还可以作为隔离正负极片的隔膜，有利于简化电芯的结构，使制备工艺更简单，降低生产成本。

Description

一种极片

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种聚合物锂离子二次电池的新型极片结构。

背景技术

自锂离子电池问世以来，由于具有高能量密度、长循环寿命、高能量保持率的优点，迅速成为了各种便携电器设备及动力领域的主要电源。但随着电子产品的飞速发展，客户对电池的要求也越来越高。如何能在提升能量密度的同时具有成本优势是各电池厂商面临的新挑战。极片是锂离子电池的主要元件之一，极片通常是将活性物质浆料涂覆在集流体上制成。目前的极片集流体多采用金属箔材，以负极片为例，负极片一般采用铜箔作为集流体，将负极活性物质浆料涂覆在铜箔上后形成负极物质层，制成负极片。现有的极片结构中集流体占用了一定的电极厚度，是影响电池能量密度的关键因素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的极片结构，极片厚度小，可以实现电池能量密度的提升。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种极片，包括：绝缘离子传导膜；设置于所述绝缘离子传导膜一侧或两侧表面的活性物质层；与所述活性物质层电连接的引流片。

进一步的，所述活性物质层中分布有结构增强件。

进一步的，所述结构增强件为导电薄膜片或金属箔材片。

进一步的，所述结构增强件的尺寸为1×极片宽度～电芯宽度×极片宽度。

进一步的，所述结构增强件设置于极片卷绕时的折痕处，每一个折痕处均设置所述结构增强件或者每间隔N个折痕设置所述结构增强件，N为整数。

进一步的，所述引流片为导电薄膜或金属箔材。

进一步的，所述引流片上设置有极耳连接区，所述极耳连接区用于和极耳连接，所述极耳和所述引流片为分体式结构或一体式结构。

进一步的，所述引流片设置于所述活性物质层中，位于所述活性物质层厚度方向上的任意位置。

进一步的，所述引流片沿极片的宽度方向延伸、且设置于极片的中部或位于极片的一端，所述引流片的长度等于或小于极片的宽度。

进一步的，在所述活性物质层的表面设置有绝缘隔离膜。

进一步的，所述活性物质层中具有隔断区域，所述隔断区域内不涂覆活性物质，所述隔断区域处设置有隔断材料。

进一步的，所述隔断材料为导电薄膜或金属箔材。

进一步的，所述隔断区域的深度小于或等于所述活性物质层的厚度。

由以上技术方案可知，本发明的极片取消了传统极片结构中的金属箔材集流体，将浆料涂覆在绝缘离子传导膜上，以减小极片的厚度，同时，极片上的绝缘离子传导膜还可以用作于隔离正负极片的隔膜，不仅可以简化电芯的结构，提升电芯的能量密度，而且可以使制备工艺更简单，有利于降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例1极片的结构示意图；

图2为本发明实施例1极片的引流片设置于不同位置的示意图；

图3为本发明实施例1极耳和引流片为一体式的极片的结构示意图；

图4a和图4b分别为引流片贯穿极片的两种形式的示意图；

图5a至图5d分别为引流片不贯穿极片的四种形式的示意图；

图6为本发明实施例2极片的结构示意图；

图7为本发明实施例3极片的结构示意图；

图8为本发明实施例4极片的结构示意图；

图9为本发明实施例5极片的结构示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。

传统的锂离子电池一般包括正极片、负极片以及设置于正、负极片之间的隔膜，隔膜用于将正、负极片隔开，防止正、负极片接触在一起导致短路。对于负极片来说，负极片上的活性物质本身就具有传导电子的能力，因此负极集流体可以不具备导电能力。基于此，本发明提出了一种新型极片的结构，取消极片中的集流体，将浆料涂布在绝缘离子传导膜上，该绝缘离子传导膜一方面可以作为活性物质的承载体，起到支撑的作用，另一方面也可以用作于电池中隔离正极片和负极片的隔膜，从而通过取消极片集流体来减小极片的厚度，实现提升电池能量密度的目的。

实施例1

如图1所示，本实施例的极片为一种负极片，该负极片包括绝缘离子传导膜1，在绝缘离子传导膜1的表面上涂覆负极浆料，形成负极活性物质层2。可以在绝缘离子传导膜1的一侧表面或两侧表面上涂覆浆料以形成负极活性物质层2，本实施例是在绝缘离子传导膜1的单侧表面涂覆负极浆料形成活性物质层2。负极浆料的组分和常规的锂离子电池的负极浆料的组分相同，主要包括负极活性物质、粘结剂和导电剂，负极涂布工艺也和常规锂离子电池负极的涂布工艺相同。本发明的绝缘离子传导膜1是不导电但可导锂离子的薄膜，即锂离子可以通过绝缘离子传导膜1。本实施例的绝缘离子传导膜1采用卓高公司的基材厚度为7μm、陶瓷胶厚度为3μm的PE膜，在其他的实施例中，也可以采用锂离子电池通用的其它规格型号的隔膜。完成涂布后，经过烘箱烘烤干燥，再辊压压实，得到新型结构的极片。

负极片还包括与负极活性物质层2电连接的引流片3，引流片3可以采用金属箔材或导电薄膜制成，引流片3用于引流，其与活性物质相接触。本实施例的引流片3上设置有用于焊接极耳的空箔区(极耳连接区)，在空箔区处焊接极耳4。引流片3可以在涂布负极浆料的过程中粘附在负极活性物质层2上，如，涂布一层负极活性物质层2后，将引流片3对应放置于负极活性物质层2上要设置极耳的位置，由于浆料中有粘结剂，从而可将引流片3贴在负极活性物质层2上，实现与负极活性物质层2的电连接。当负极活性物质层2采用多层涂布时，只需将引流片3放置于对应的负极活性物质层上后，继续涂布负极浆料即可。引流片3的设置位置可以根据生产需求相应变换，如本实施例将引流片3设置于负极片的中部，但也可以将引流片3设置于负极片的一端(图2)，引流片3在负极活性物质层中的位置也可以相应变化，即可根据需求设置在负极活性物质层厚度方向上的任意位置。极耳除了可以采用焊接的方式与引流片连接外，也可以和引流片一体制成，即极耳是引流片来料带上自带的，极耳和引流片连为一体，当极耳和集流片为一体式结构时，也可以认为引流片露出于极片外的部分是极耳，无需再另外焊接极耳(如图3所示)，极耳的结构以及和引流片之间的连接方式可根据使用场景灵活调整。引流片3沿极片的宽度方向延伸，其可以沿极片的宽度方向贯穿极片，即引流片的长度等于极片的宽度，如图4a和图4b所示，也可以不贯穿极片，即引流片的长度小于极片的宽度，如图5a、图5b、图5c和图5d所示。

实施例2

如图6所示，本实施例和实施例1不同的地方在于：在负极活性物质层2中分布有结构增强件5，结构增强件5可以是导电薄膜片或金属箔材片。结构增强件5分布在负极活性物质层中，可以增强极片的可塑性，即增强极片的韧性和强度。在涂布负极浆料时，可以采用多次涂布的方式，每涂布一层后，就在涂层上分布一些结构增强件5，然后再涂布另一层。结构增强件5的大小和在负极活性物质层中的分布密度可根据极片的尺寸和使用场景灵活调整，例如当极片使用在常规的3C卷芯中，结构增强件5的尺寸可以是1(尺寸单位)×极片宽度～电芯宽度×极片宽度。更具体的，结构增强件5可以设置在极片卷绕时的折痕处，例如制备卷芯时，可以在极片卷绕的每折折痕处设计一个结构增强件5，也可以每隔几个折痕在折痕处设计一个结构增强件5。极耳设置在极片的一端或设置在极片中部时，都可以在负极活性物质层2中设置结构增强件5。

实施例3

如图7所示，本实施例和实施例1不同的地方在于：负极片还包括设置于负极活性物质层2上的绝缘隔离膜6，绝缘隔离膜6可以采用和绝缘离子传导膜一样的材质制成。通过在负极活性物质层2上再覆合一层绝缘隔离膜6，在将负极片和正极片一起制备卷芯时，就可以完全取消隔膜，通过绝缘离子传导膜1和绝缘隔离膜6就可以将正负极片隔离开，不用再另外设置隔膜来隔离正负极片，从而可以简化卷绕工艺。

实施例4

如图8所示，本实施例和实施例3不同的地方在于：在负极活性物质层2中分布有结构增强件5。

实施例5

如图9所示，本实施例和实施例3不同的地方在于：本实施例的负极片的负极活性物质层2中具有隔断区域7，隔断区域7内没有活性物质层，隔断区域7处设置有隔断材料8，隔断材料8可以是导电薄膜或金属箔材，隔断区域7用于将其外围的负极活性物质层2隔开，并通过在隔断区域7内设置隔断材料8，改变隔断区域7所在位置处负极片的厚度。极片在制成卷芯时，为了更好地适应产品尺寸的需求，要求极片某些位置的厚度要薄一些，为此，本实施例通过设置隔断区域，隔断区域内不涂覆活性物质，并在隔断区域内用隔断材料进行填充，由于隔断材料的厚度小于负极活性物质层的厚度，极片压实后会得到隔断区域位置的厚度小于其它位置的厚度的极片。隔断区域的深度可以和活性物质层的厚度相等，也可以小于整个活性物质层的厚度，以灵活调整隔断区域所在位置的极片的厚度。隔断区域也可以设置在引流片所在的位置(图5a)。

本发明的极片改变了传统极片以铜箔等金属箔材作为活性物质载体的结构形式，将浆料直接涂在绝缘离子传导膜上，由于取消了传统的极片集流体，从而降低了极片的厚度，用这种结构的极片制备电芯，可以提升电芯的能量密度，同时也降低了成本。本发明的极片结构除了可以应用在负极片上，也可以应用在正极片上。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.一种负极片，其特征在于，包括：

绝缘离子传导膜；

设置于所述绝缘离子传导膜一侧或两侧表面的活性物质层；

与所述活性物质层电连接的引流片，所述活性物质层中分布有结构增强件，所述结构增强件为导电薄膜片或金属箔材片。

2.如权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述结构增强件的尺寸为1×极片宽度～电芯宽度×极片宽度；和/或，所述结构增强件设置于极片卷绕时的折痕处，每一个折痕处均设置所述结构增强件或者每间隔N个折痕设置所述结构增强件，N为整数。

3.如权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述引流片为导电薄膜或金属箔材，所述引流片上设置有极耳连接区，所述极耳连接区用于和极耳连接，所述极耳和所述引流片为分体式结构或一体式结构。

4.如权利要求1或3所述的负极片，其特征在于：所述引流片设置于所述活性物质层中，位于所述活性物质层厚度方向上的任意位置。

5.如权利要求1或3所述的负极片，其特征在于：所述引流片沿极片的宽度方向延伸、且设置于极片的中部或位于极片的一端，所述引流片的长度等于或小于极片的宽度。

6.如权利要求1所述的负极片，其特征在于：在所述活性物质层的表面设置有绝缘隔离膜。

7.如权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述活性物质层中具有隔断区域，所述隔断区域内不涂覆活性物质，所述隔断区域处设置有隔断材料。

8.如权利要求7所述的负极片，其特征在于：所述隔断材料为导电薄膜或金属箔材；和/或，所述隔断区域的深度小于或等于所述活性物质层的厚度。

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