CN113871569A - 一种极片及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极片及电池,属于电池技术领域,其中,极片包括:集流体,所述集流体相对的两侧边上设置有延伸部,所述延伸部远离所述集流体的侧边为非平面结构;电极层,涂布于所述集流体的表面上,所述电极层的外表面为非平面结构,以使所述电极层在沿垂直于所述集流体的表面的方向上具有不同的厚度。本发明提供的一种极片,通过在集流体相对的两侧边上设置延伸部,并且将延伸部远离集流体的侧边设置为非平面结构,以利用延伸部有效提高极片的散热效果;并且,将电极层的外表面设置为非平面结构,以使电极层在沿垂直于集流体的表面的方向上具有不同的厚度,因此,同时兼具了高功率密度和高能量密度。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体涉及一种极片及电池。
背景技术
涂布工艺是将一层或者多层液体活性材料涂覆在集流体上的工艺,然后涂覆的液体涂层经过烘箱干燥或者固化方式使之形成一层具有特殊功能的膜层即为电极层,电极层和集流体组合形成极片。能量密度和功率密度是锂离子电池的两个重要指标,在动力电池上既希望锂离子电池具有高的能量密度,同时也希望其具有更高的功率密度。但是在锂离子电池的设计和生产中这两个指标恰恰是相互矛盾的。一般而言为了提高能量密度需要提高电极的涂布量,提高活性物质的比例,这就导致了功率性能的下降,而为了提升功率密度则需要降低涂布量,增加导电剂的比例。因此能力密度和功率密度之间难以达到平衡。
发明内容
因此,本发明提供一种能量密度和功率密度平衡的极片。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种极片,包括:
集流体,所述集流体相对的两侧边上设置有延伸部,所述延伸部远离所述集流体的侧边为非平面结构;
电极层,涂布于所述集流体的表面上,所述电极层的外表面为非平面结构,以使所述电极层在沿垂直于所述集流体的表面的方向上具有不同的厚度。
所述延伸部远离所述集流体的一侧呈波浪形和/或锯齿形。
所述延伸部远离所述集流体的一侧呈波浪形结构和/或锯齿形结构,且波浪形结构和/或锯齿形结构的高度为所述集流体的高度的5%至10%。
所述电极层上设置有远离所述集流体的表面的凸出部和/或靠近所述集流体的表面的凹陷部。
所述凸出部的高度和所述凹陷部的深度均为所述电极层的厚度的1%至5%。
所述电极层的外表面呈波浪形,或者是所述电极层的外表面呈斜面形。
所述集流体上开设有通孔,所述通孔间隔开设有多个。
多个所述通孔呈阵列设置和/或不规则布置。
所述电极层设置于所述集流体的一面上或者是相对的两面上。
本发明还提供了一种电池,包括上述的极片。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的一种极片,通过在集流体相对的两侧边上设置延伸部,并且将延伸部远离集流体的侧边设置为非平面结构,以利用延伸部有效提高极片的散热效果;并且,将电极层的外表面设置为非平面结构,以使电极层在沿垂直于集流体的表面的方向上具有不同的厚度,因此,同时兼具了高功率密度和高能量密度。
2.本发明提供的一种极片,将远离集流体的一侧设置为波浪形或者是锯齿形,在提升散热效果的同时,延伸部的形状更加规则,便于生产制造。
3.本发明提供的一种极片,将电极层的外表面设置为波浪形、或者是斜面形,以满足电极层的外表面到集流体的表面之间具有不同的厚度,且形状规则,便于加工制造。
4.本发明提供的一种极片,通过在集流体上开设多个通孔,使得涂覆时活性材料会通过通孔将集流体两面的活性材料相连接,增加了极片的散热通道,提升散热效果,并且增强电解质在各个方向的离子传递能力,锂离子在电解液中的迁移效率提升,迁移过程可选择的路径增加,可以提高不同充电和放电速率下的充电和放电效率,进而满足电池高倍率放电以及快速充电技术需求,而且通过设置通孔还减轻了集流体的重量占比,提升了电池的能量密度,并且极片的重量也减轻,有利于锂离子电池的轻量化设计。
5.本发明提供的一种电池,包括上述的极片,该电池可以同时兼具高功率密度和高能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为本发明的实施例1提供的极片的主视图;
图2为图1中A-A的剖视图;
图3为本发明的实施例2提供的极片的主视图;
图4为图3中B-B的剖视图;
图5为本发明的实施例3提供的极片在厚度方向的剖视图;
图6为本发明的实施例4提供的极片在厚度方向的剖视图;
图7为本发明的实施例5提供的极片在厚度方向的剖视图;
附图标记说明:
10、集流体;11、通孔;12、延伸部;20、电极层;21、凸出部;22、凹陷部。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的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,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”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相连,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1和图2所示的极片的第一种具体实施方式,包括:集流体10和电极层20,电极层20涂布于集流体10的表面上,并且,集流体10相对的两侧边上设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边为非平面结构,电极层20的外表面为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度。
通过在集流体10相对的两侧边上设置延伸部12,并且将延伸部12远离集流体10的侧边设置为非平面结构,以利用延伸部12有效提高极片的散热效果;并且,将电极层20的外表面设置为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度,因此,同时兼具了高功率密度和高能量密度。
在本实施例中,如图1所示,集流体10相对的两侧边上均设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边呈波浪形。具体的,如图1所示,集流体10的上侧和下侧设置有延伸部12,延伸部12的外侧边呈波浪形。将远离集流体10的一侧设置为波浪形,在提升散热效果的同时,延伸部12的形状更加规则,便于生产制造。
在本实施例中,波浪形的延伸部12的高度为集流体10的高度的5%至10%。
需要说明的是,波浪形的延伸部12的高度为如图1所示的延伸部12的外侧至集流体10的侧边之间的距离,集流体10的高度为如图1所示的集流体10沿横向设置的两侧边之间的距离。
在本实施例中,如图2所示,集流体10相对的两面上均设置有电极层20,并且电极层20的外表面呈波浪形。具体的,如图2所示,集流体10的上下两面上设置有电极层20,位于上侧的电极层20的上表面为波浪形,位于下侧的电极层20的下表面为波浪形。将电极层20的外表面设置为波浪形,以满足电极层20的外表面到集流体10的表面之间具有不同的厚度,且形状规则,便于加工制造。
当然,电极层20可以只设置于集流体10的一面上。
在本实施例中,波浪形的电极层20上凸出部21和凹陷部22的厚度均为电极层20的厚度的1%至5%。
需要说明的是,凸出部21的厚度是指如图2所示的电极层20的最外端至集流体10的表面之间的距离,凹陷部22的厚度是指如图2所示的凸出部21的最外端至凹陷部22的底部之间的距离,集流体10的厚度是指如图2所示的集流体10的上表面至下表面之间的距离。
当然,凸出部21的厚度和凹陷部22的厚度可以相同也可以不同。
实施例2
如图3和图4所示的极片的第二种实施方式,包括:集流体10和电极层20,电极层20涂布于集流体10的表面上,并且,集流体10相对的两侧边上设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边为非平面结构,电极层20的外表面为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度。
在本实施例中,如图3和图4所示,还包括开设于集流体10上的通孔11,并且通孔11间隔开设有多个。
通过在集流体10上开设多个通孔11,使得涂覆时活性材料会通过通孔11将集流体10两面的活性材料相连接,增加了极片的散热通道,提升散热效果,并且增强电解质在各个方向的离子传递能力,锂离子在电解液中的迁移效率提升,迁移过程可选择的路径增加,可以提高不同充电和放电速率下的充电和放电效率,进而满足电池高倍率放电以及快速充电技术需求,而且通过设置通孔11还减轻了集流体10的重量占比,提升了电池的能量密度,并且极片的重量也减轻,有利于锂离子电池的轻量化设计。
具体的,在本实施例中,如图4所示,通孔11沿集流体10的厚度方向贯穿集流体10,如图3所示,多个通孔11在集流体10上呈阵列设置。
当然,通孔11在集流体10上开设的数量以及开设的位置,可以根据需要具体设置。
在本实施例中,如图3所示,集流体10相对的两侧边上均设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边呈波浪形。具体的,如图3所示,集流体10的上侧和下侧均设置有延伸部12,延伸部12的外侧边呈波浪形。
在本实施例中,波浪形的延伸部12的高度为集流体10的高度的5%至10%。
需要说明的是,波浪形的延伸部12的高度为如图3所示的延伸部12的外侧至集流体10的侧边之间的距离,集流体10的高度为如图3所示的集流体10沿横向设置的两侧边之间的距离。
在本实施例中,如图4所示,集流体10相对的两面上均设置有电极层20,并且电极层20的外表面呈波浪形。具体的,如图4所示,集流体10的上下两面上均设置有电极层20,位于上侧的电极层20的上表面为波浪形,位于下侧的电极层20的下表面为波浪形。
当然,电极层20可以只设置于集流体10的一面上。
在本实施例中,波浪形的电极层20上凸出部21和凹陷部22的厚度均为电极层20的厚度的1%至5%。
需要说明的是,凸出部21的厚度是指如图4所示的电极层20的最外端至集流体10的表面之间的距离,凹陷部22的厚度是指如图4所示的凸出部21的最外端至凹陷部22的底部之间的距离,集流体10的厚度是指如图4所示的集流体10的上表面至下表面之间的距离。
当然,凸出部21的厚度和凹陷部22的厚度可以相同也可以不同。
实施例3
如图5所示的极片的第三种具体实施方式,包括:集流体10和电极层20,电极层20涂布于集流体10的表面上,并且,集流体10相对的两侧边上设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边为非平面结构,电极层20的外表面为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度。
在本实施例中,如图5所示,电极层20上设置有远离集流体10的表面的凸出部21。
具体的,在本实施例中,如图5所示,电极层20的中部远离集流体10的表面设置,由电极层20的中部朝向电极层20的两端逐渐靠近集流体10的表面设置,即电极层20中部的厚度大于电极层20两端的厚度。
在本实施例中,电极层20上凸出部21的厚度为电极层20的厚度的1%至5%。
在本实施例中,如图5所示,电极层20设置于集流体10相对的两面上。
当然,电极层20可以只设置于集流体10的一面上。
值得说明的是,延伸部12可以根据具体需求设置为波浪形、锯齿形,或其他规则或者不规则的非平面结构。可以根据需要选择是否在集流体10上开设通孔11。
实施例4
如图6所示的极片的第四种具体实施方式,包括:集流体10和电极层20,电极层20涂布于集流体10的表面上,并且,集流体10相对的两侧边上设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边为非平面结构,电极层20的外表面为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度。
在本实施例中,如图6所示,电极层20上设置有靠近集流体10的表面设置的凹陷部22。
具体的,在本实施例中,如图6所示,电极层20的中部靠近集流体10的表面设置,由电极层20的中部朝向电极层20的两端逐渐远离集流体10的表面设置,即电极层20中部的厚度小于电极层20两端的厚度。
在本实施例中,电极层20上凹陷部22的厚度为电极层20的厚度的1%至5%。
在本实施例中,如图6所示,电极层20设置于集流体10相对的两面上。
当然,电极层20可以只设置于集流体10的一面上。
值得说明的是,延伸部12可以根据具体需求设置为波浪形、锯齿形,或其他规则或者不规则的非平面结构。可以根据需要选择是否在集流体10上开设通孔11。
实施例5
如图7所示的极片的第五种具体实施方式,包括:集流体10和电极层20,电极层20涂布于集流体10的表面上,并且,集流体10相对的两侧边上设置有延伸部12,延伸部12远离集流体10的侧边为非平面结构,电极层20的外表面为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度。
在本实施例中,如图7所示,电极层20的外表面呈斜面形。
具体的,在本实施例中,如图7所示,电极层20的左端靠近集流体10的表面设置,电极层20的右端远离集流体10的表面设置,通过斜面连接电极层20的左端和右端,即电极层20的厚度由左端至右端逐渐增大。
当然,呈斜面结构的电极层20的外表面,其倾斜方向、倾斜程度可以根据具体的需求进行设置。
在本实施例中,如图7所示,电极层20设置于集流体10的一面上。
当然,电极层20也可以设置于集流体10相对的两面上。
值得说明的是,延伸部12可以根据具体需求设置为波浪形、锯齿形,或其他规则或者不规则的非平面结构。可以根据需要选择是否在集流体10上开设通孔11。
实施例6
还提供了电池的一种具体实施方式,包括实施例1至实施例5中的任意一个所提供的极片。
本实施例中的电池,可以同时兼具高功率密度和高能量密度,散热效果好,满足电池高倍率放电以及快速充电技术需求,并且有利于电池的轻量化。
综上所述,实施例1至实施例5所提供的极片,通过在集流体10相对的两侧边上设置延伸部12,并且将延伸部12远离集流体10的侧边设置为非平面结构,以利用延伸部12有效提高极片的散热效果;并且,将电极层20的外表面设置为非平面结构,以使电极层20在沿垂直于集流体10的表面的方向上具有不同的厚度,因此,同时兼具了高功率密度和高能量密度。
需要说明的是,在图1至图6中,只是为了示出凸出部21、凹陷部22和延伸部12的形状,对于凸出部21和凹陷部22的厚度与集流体10的厚度之间的比例、延伸部12的高度与集流体10的高度之间的比例,并不能以图1至图6中显示的比例为准。
在前述各实施例中,采用涂布机在集流体10的表面上涂布电极层20,通过传动装置,将待涂布的集流体10输送通过涂布机的浆料出口,在浆料出口按照所需标准设置不同高度,控制集流体10表面涂覆的电极材料的形状与厚度。当然,还可以采用其他涂布方式在集流体10的表面上涂布电极层20。
在前述各实施例中,电极层20可以为正极活性材料,或者为负极活性材料,正极活性材料涂覆于正极集流体10上,负极活性材料涂覆于负极集流体10上,并且,集流体10可以为金属或非金属材料制成,集流体10可设置为箔片结构或网状结构或条状结构,具体的,正极集流体10由铝箔制成,负极集流体10由铜箔制成。
作为替代的实施方式,电极层20可以设置于集流体10的一面上或者相对的两面上。
作为替代的实施方式,延伸部12远离集流体10的侧边呈锯齿形,或者既包括波浪形也包括锯齿形,或者为其他规则或者不规则的非平面结构。
作为替代的实施方式,凸出部21和凹陷部22可以为半球形、水滴形、楔形,或者为其他规则或者不规则的非平面结构。
作为替代的实施方式,通孔11可以为圆形孔、方形孔、菱形孔,或者还可以为其他规则或者不规则形状。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种极片,其特征在于,包括:
集流体(10),所述集流体(10)相对的两侧边上设置有延伸部(12),所述延伸部(12)远离所述集流体(10)的侧边为非平面结构;
电极层(20),涂布于所述集流体(10)的表面上,所述电极层(20)的外表面为非平面结构,以使所述电极层(20)在沿垂直于所述集流体(10)的表面的方向上具有不同的厚度。
2.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述延伸部(12)远离所述集流体(10)的一侧呈波浪形、和/或锯齿形。
3.根据权利要求2所述的极片,其特征在于,所述延伸部(12)远离所述集流体(10)的一侧呈波浪形结构和/或锯齿形结构,且波浪形结构和/或锯齿形结构的高度为所述集流体(10)的高度的5%至10%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的极片,其特征在于,所述电极层(20)上设置有远离所述集流体(10)的表面的凸出部(21)和/或靠近所述集流体(10)的表面的凹陷部(22)。
5.根据权利要求4所述的极片,其特征在于,所述凸出部(21)的高度和所述凹陷部(22)的深度均为所述电极层(20)的厚度的1%至5%。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的极片,其特征在于,所述电极层(20)的外表面呈波浪形,或者是所述电极层(20)的外表面呈斜面形。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的极片,其特征在于,所述集流体(10)上开设有通孔(11),所述通孔(11)间隔开设有多个。
8.根据权利要求7所述的极片,其特征在于,多个所述通孔(11)呈阵列设置和/或不规则布置。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的极片,其特征在于,所述电极层(20)设置于所述集流体(10)的一面上或者是相对的两面上。
10.一种电池,其特征在于,包括权利要求1-9中任意一项所述的极片。
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