CN114068862A - 一种基于复合集流体的电池极片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于复合集流体的电池极片及其制备方法，该电池极片包括复合集流体，所述复合集流体由露出端和涂料部组成，所述涂料部两侧表面涂布有涂布材料形成涂布层，所述露出端的上表面焊接有上层箔材，所述露出端的下表面焊接有下层箔材，所述上层箔材以及所述下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，所述上层箔材以及所述下层箔材远离涂布层的一端不对齐，且所述上层箔材的宽度大于所述下层箔材的宽度。本发明的电池极片采用复合集流体，有助于提高电池能量密度，本发明还将复合集流体尽量做薄，但还能在保证复合集流体导电性的情况下，有助于提高复合集流体的机械强度。

Description

一种基于复合集流体的电池极片及其制备方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种基于复合集流体的电池极片及其制备方法。
背景技术
储电性能是电动汽车电池的一项重要特性，高能量密度意味着同样储电能力的电池可以更小、更轻，反之，如果电池拥有高能量密度，则可以提高电池的储电能力，因此，高能量密度的电池一直是电车锂电池研究领域的一个重要研究方向。复合集流体是将高分子中间层通过真空镀等方式在其正反面附着金属镀层，基于复合集流体的电池极片还需要在复合集流体的两侧涂布有涂布材料，复合集流体高分子中间层的密度一般显著低于金属材料，有助于降低基于复合集流体的电池极片的重量，但是高分子中间层不能导电，影响复合集流体的导电性能，此外，复合集流体的厚度相对于涂布材料的厚度小很多，导致复合集流体部分的抗拉等机械强度要明显低于涂布材料，因此，急需一种能够提高复合集流体机械强度并保证其导电性的基于复合集流体的电池极片及其制备方法。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种基于复合集流体的电池极片及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种基于复合集流体的电池极片，包括复合集流体，所述复合集流体由露出端和涂料部组成，所述涂料部两侧表面涂布有涂布材料形成涂布层，所述露出端的上表面焊接有上层箔材，所述露出端的下表面焊接有下层箔材，所述上层箔材以及所述下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，该间隙的设置可保证滚动焊接后上、下层箔材不与涂布材料重叠，所述上层箔材以及所述下层箔材远离涂布层的一端不对齐，且所述上层箔材的宽度大于所述下层箔材的宽度。
优选地，所述上层箔材以及所述下层箔材与涂布层边缘之间的间隙宽度为0.8-1.2mm。
优选地，所述下层箔材与所述露出端远离涂布层的一端对齐，所述下层箔材的宽度为5-10mm，所述上层箔材的宽度为20-30mm。
优选地，所述上层箔材的厚度以及所述下层箔材的厚度与所述复合集流体的厚度一致。
优选地，所述复合集流体的厚度与涂布层的总厚度之比为0.05-0.2:1。
优选地，所述复合集流体包括PET中间层以及附着于所述PET中间层两侧的金属镀层。
优选地，所述金属镀层为铝镀层，所述上层箔材和所述下层箔材采用铝箔。
优选地，所述金属镀层为铜镀层，所述上层箔材和所述下层箔材采用铜箔。
一种基于复合集流体的电池极片的制备方法，其特征在于，将上层箔材、下层箔材分别放置在复合集流体的露出端上下两侧，上层箔材以及下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，然后通过滚焊的方式将上层箔材、复合集流体的露出端以及下层箔材焊接在一起。
优选地，焊接过程采用超声波滚焊装置，超声波滚焊装置的焊头振动频率为20kHz，振动幅度为30-70μm，滚焊的速度大于等于20m/min，焊印的宽度为3-5mm，焊印的平整度小于0.1mm。
本发明的有益效果是：
本发明在复合集流体的露出端的两侧焊接有上层箔材和下层箔材，上层箔材以及下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，上层箔材的宽度大于下层箔材的宽度，本发明的电池极片采用复合集流体，有助于提高电池能量密度，本发明将复合集流体尽量做薄，但还能在保证复合集流体导电性的情况下，有助于提高复合集流体的机械强度；本发明采用滚焊的方式将上层箔材、复合集流体的露出端以及下层箔材焊接在一起，相对于点焊的方法，焊接速度更快，有助于提高基于复合集流体的电池极片的制造效率，进而有助于提高电芯的制造效率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明基于复合集流体的电池极片的结构示意图；
图2是本发明上层箔材和下层箔材焊接位置示意图。
图中标记为：1、复合集流体；2、涂布层；3、上层箔材；4、下层箔材。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1和图2所示，一种基于复合集流体的电池极片，包括复合集流体1，复合集流体1由露出端和涂料部组成，涂料部两侧表面涂布有涂布材料形成涂布层2，涂布材料采用磷酸铁锂，复合集流体1的厚度与涂布层2的总厚度之比为0.1，复合集流体1的厚度尽量薄。
露出端的上表面焊接有上层箔材3，露出端的下表面焊接有下层箔材4，上层箔材3的厚度以及下层箔材4的厚度与复合集流体1的厚度一致，上层箔材3以及下层箔材4靠近涂布层2的一端对齐，且与涂布层2的边缘之间存在间隙，上、下层箔材在焊接过程中可能存在变形，该间隙的设置可保证滚动焊接后上、下层箔材不与涂布材料重叠，如图1和图2所示，间隙宽度记为d，d的大小为1mm，下层箔材4与露出端远离涂布层2的一端对齐，上层箔材3以及下层箔材4远离涂布层2的一端不对齐，且上层箔材3的宽度大于下层箔材4的宽度，如图1和图2所示，复合集流体1边缘与涂布层2边缘之间的距离记为D，D的大小为9mm，相应的，下层箔材4的宽度为8mm，上层箔材3的宽度为30mm。
复合集流体1包括PET中间层以及附着于PET中间层两侧的金属镀层，当金属镀层为铝镀层时，上层箔材3和下层箔材4采用铝箔，制成的基于复合集流体的电池极片为正极片，当金属镀层为铜镀层，上层箔材3和下层箔材4采用铜箔，制成的基于复合集流体的电池极片为负极片。
一种基于复合集流体的电池极片的制备方法，将上层箔材3、下层箔材4分别放置在复合集流体1的露出端上下两侧，上层箔材3以及下层箔材4靠近涂布层2的一端对齐，且与涂布层2的边缘之间存在间隙，然后通过滚焊的方式将上层箔材3、复合集流体1的露出端以及下层箔材4焊接在一起，焊接过程采用超声波滚焊装置，超声波滚焊装置的焊头振动频率为20kHz，振动幅度为30μm，滚焊的速度为20m/min，焊印的宽度为3mm，焊印的平整度小于0.1mm。本实施例采用滚焊的方式将上层箔材3、复合集流体1的露出端以及下层箔材4焊接在一起，相对于点焊的方法，焊接速度更快，有助于提高基于复合集流体的电池极片的制造效率，进而有助于提高电芯的制造效率。
按照上述制备方法制备10组基于复合集流体的电池极片作为测试组，测试组的复合集流体露出端的两侧焊接有上层箔材和下层箔材，另外选取10组未焊接有上层箔材和下层箔材的电池极片作为对照组，测试组和对照组的区别点在于是否焊接相应的上层箔材和下层箔材，分别对测试组和对照组进行拉力测试，当测试拉伸幅宽为25mm时，对照组的拉力平均值为52.1N，测试组的拉力平均值为182.5N，另外，分别对测试组和对照组中样品的复合集流体的电阻进行测试，测试结果发现，对照组样品的复合集流体为不导通状态，电阻非常大，测试组样品的复合集流板变成了导通的状态。
本发明的电池极片采用复合集流体，有助于提高电池能量密度，本发明还将复合集流体尽量做薄，但还能在保证复合集流体导电性的情况下，有助于提高复合集流体的机械强度。本发明在复合集流体的露出端的两侧焊接有上层箔材和下层箔材，上层箔材以及下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，上层箔材的宽度大于下层箔材的宽度，这种上、下层箔材一长一短的设置还为后续工艺提供了可靠的技术支持，若下层箔材的宽度与上层箔材的宽度一样时，如均为30mm，则通过后续的模切、叠片过程，终焊时候的焊接层数较多，增大了超声波焊接的负担，而本发明中上、下层箔材一长一短的设计，可以大幅减少焊接的层数，焊接的层数约为之前的一半，大大降低了终焊的难度，同时也为后续做大做厚电池提供了一定的储备能力。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，包括复合集流体，所述复合集流体由露出端和涂料部组成，所述涂料部两侧表面涂布有涂布材料形成涂布层，所述露出端的上表面焊接有上层箔材，所述露出端的下表面焊接有下层箔材，所述上层箔材以及所述下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，所述上层箔材以及所述下层箔材远离涂布层的一端不对齐，且所述上层箔材的宽度大于所述下层箔材的宽度。
2.根据权利要求1所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述上层箔材以及所述下层箔材与涂布层边缘之间的间隙宽度为0.8-1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述下层箔材与所述露出端远离涂布层的一端对齐，所述下层箔材的宽度为5-10mm，所述上层箔材的宽度20-30mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述上层箔材的厚度以及所述下层箔材的厚度与所述复合集流体的厚度一致。
5.根据权利要求1所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述复合集流体的厚度与涂布层的总厚度之比为0.05-0.2:1。
6.根据权利要求1所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述复合集流体包括PET中间层以及附着于所述PET中间层两侧的金属镀层。
7.根据权利要求6所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述金属镀层为铝镀层，所述上层箔材和所述下层箔材采用铝箔。
8.根据权利要求6所述的一种基于复合集流体的电池极片，其特征在于，所述金属镀层为铜镀层，所述上层箔材和所述下层箔材采用铜箔。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的基于复合集流体的电池极片的制备方法，其特征在于，将上层箔材、下层箔材分别放置在复合集流体的露出端上下两侧，上层箔材以及下层箔材靠近涂布层的一端对齐，且与涂布层的边缘之间存在间隙，然后通过滚焊的方式将上层箔材、复合集流体的露出端以及下层箔材焊接在一起。
10.根据权利要求9所述的一种基于复合集流体的电池极片的制备方法，其特征在于，焊接过程采用超声波滚焊装置，超声波滚焊装置的焊头振动频率为20kHz，振动幅度为30-70μm，滚焊的速度大于等于20m/min，焊印的宽度为3-5mm，焊印的平整度小于0.1mm。
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