CN115084429A - 一种正极片及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种正极片，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。本发明实施例提供的一种正极片，通过将绝缘层的长度进行削减，使得绝缘层的长度小于或者等于涂膏层的长度，实现了减小锂电池体积和提高锂电池能量密度的效果。

Description

一种正极片及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术，尤其涉及一种正极片及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池重量轻、安全性能好等优点，故在蓝牙耳机、手机、笔记本电脑、平板电脑、摄像机等移动电子设备以及便携式移动电源等领域的应用已处在垄断地位。如果再采用单一极耳形式，电池的内阻会很大，电池放电时极化严重，影响了电池的使用寿命和安全性能，因此，多极耳电池的应用越来越广泛。多极耳结构相比于单极耳结构，在涂布过程中需要采用斑马条纹涂布，为了防止在进行极耳模切时出现毛刺及空箔层域，造成内部短路，通产在正极浆料边缘涂覆一条绝缘层，该绝缘层覆盖整个涂膏层域，导致电池能量密度较低的问题。
发明内容
本发明实施例提供的一种正极片及锂离子电池，解决了现有技术中电池能量密度较低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种正极片，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；
所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。
可选的，所述涂膏层和所述绝缘层层叠设置形成一层叠面，设置在所述集流体上的所述胶纸延伸覆盖所述层叠面。
可选的，所述胶纸与所述绝缘层相接且不重叠地设置在所述集流体上。
可选的，所述正极片还包括设置在所述绝缘层上的多个极耳，所述多个极耳依次排布。
可选的，所述集流体包括空箔区，所述胶纸覆盖在所述空箔区与所述涂膏层之间。
可选的，所述空箔层在垂直所述集流体的第一方向上的宽度小于或等于所述胶纸在垂直所述集流体的第一方向上层的宽度。
可选的，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述涂膏层包括分别设置在所述集流体相对两面的第一涂膏层和第二涂膏层，所述第一涂膏层与所述第一绝缘层相邻设置，所述第二涂膏层与所述第二绝缘层相邻设置；
所述第一绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述第一涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度；
所述第二绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述第二涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。
可选的，在所述绝缘层的长度小于所述涂膏层的长度的情况下，所述绝缘层的长度小于所述涂膏绝缘层长度的范围在3-5mm之间。
可选的，所述涂膏层包括多个第一涂膏层，所述多个第一涂膏层间隔设置，所述多个第一涂膏层在所述集流体的第一方向上的总长度小于所述集流体的第一方向上的长度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第一方面中所述的任一项正极片。
本发明实施例提供一种正极片，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述涂膏层上设置有绝缘层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。本发明实施例提供的一种正极片，通过将绝缘层的长度进行削减，使得绝缘层的长度小于或者等于涂膏层的长度，实现了减小锂电池体积和提高锂电池能量密度的效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种正极片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的现有技术的涂布方式的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的的涂布方式的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种正极片的结构示意图。
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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而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。由此，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更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
图1为本发明实施例提供的一种正极片的结构示意图，本发明实施例提供的一种正极片，包括：胶纸5、集流体2以及设置在所述集流体2上的涂膏层4，所述绝缘层3与所述涂膏层4平铺设置在所述集流体2上，所述涂膏层4与所述绝缘层3相邻设置；
所述绝缘层3在所述集流体2的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层4在所述集流体2的第一方向上的长度。
所述正极片还包括设置在所述绝缘层3上的多个极耳1，所述多个极耳1依次排布。所述集流体2包括空箔区，所述胶纸5覆盖所述空箔区。
在本实施例中，随着锂离子电池技术的快速发展，人们对于锂离子电池的能量密度和倍率放电以及放电温升都提出了更高的要求，电池的厚度随之增大，电池的正、负极的片长增加，如果再采用单一极耳形式，电池的内阻会很大，电池放电时极化严重，影响了电池的使用寿命和安全性能，因此，多极耳电池的应用越来越广泛。在多极耳结构中，相邻极耳之间的距离可以相同也可以不相同，可以根据实际情况进行选择和设置。多极耳结构相比于单极耳结构，在涂布过程中需要采用斑马条纹涂布，为了防止在进行极耳1模切时出现毛刺及空箔区域，造成内部短路，通产在正极浆料边缘涂覆一条绝缘层3。
在本实施例中，集流体2上先覆盖有一层涂膏层4，在涂膏层4上还设置有一层绝缘层3，该绝缘层3是为了防止正极片在模切时毛刺较大刺穿隔膜，或正负极覆盖较小，正极箔材与负极接触，导致电芯短路。需要进行说明的是，涂膏层4和绝缘层3是相邻关系，可以有部分交叉，但绝缘层3不是完全涂覆在涂膏层4上，也可以是左右相邻设置。如图所示，第一方向为图1中箭头所示方向，即集流体的平行方向。
因此，在正极片在进行涂布时，在极片边缘涂覆一层绝缘层3来实现以上目的。绝缘层3在集流体2的第一方向上的长度小于或等于涂膏层4在所述集流体2的第一方向上的长度，将空箔区的绝缘层3取消，可以减少因空箔区绝缘层3带来的厚度，减小电池的厚度，提升能量密度。在卷芯结构中，单面区共两折，光箔区一折，所以可以减少电池的厚度为4*绝缘层3厚度，一般绝缘层3厚度30-50μm，电池能量密度的提升为4*绝缘层3厚度/电池厚度。以4mm厚度的电池为例，该电池的能量密度可提升3％-5％。本发明实施例提供一种正极片，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。本发明实施例提供的一种正极片，通过将绝缘层的长度进行削减，使得绝缘层的长度小于或者等于涂膏层的长度，实现了减小锂电池体积和提高锂电池能量密度的效果。
可选的，所述涂膏层和所述绝缘层层叠设置形成一层叠面，设置在所述集流体上的所述胶纸延伸覆盖所述层叠面。
在本实施例中，涂膏层和绝缘层上下层叠并设置在集流体上，胶纸的一端粘贴覆盖所述层叠面，胶纸的另一端粘贴覆盖在集流体上，从而达到胶纸覆盖整个层叠面的的效果。
在另一个实施例中，所述胶纸与所述绝缘层相接且不重叠地设置在所述集流体上。
具体地，胶纸和所述绝缘层没有重叠设置的区域，而是胶纸的一端与绝缘层的一端进行相接并一同设置在集流体上，通过这种结构可以实现胶纸不覆盖到绝缘层，但可以将绝缘层与集流体进行粘接，从而减少了电池的整体厚度，提升电池的能量密度。
在另一个实施例中，在生产过程中，为了方便，常采用正极浆料间隙涂布，绝缘层连续涂布的方式进行生产，可选的，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述涂膏层包括分别设置在所述集流体相对两面的第一涂膏层和第二涂膏层，所述第一涂膏层与所述第一绝缘层相邻设置，所述第二涂膏层与所述第二绝缘层相邻设置。所述第一绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述第一涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度；所述第二绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述第二涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。需要进行说明的是，第一或第二涂膏层和第一或第二绝缘层是相邻关系，可以有部分交叉，但第一或第二绝缘层不是完全涂覆在第一或第二涂膏层上，也可以是左右相邻设置。如图2所示，图2现有技术中正极片进行斑马涂布的结构示意图，在图2中，斑马涂布在空箔区仍有绝缘浆料进行涂布形成绝缘层1；在绝缘层与箔材2之间为涂膏层3，其中，绝缘层1的长度覆盖整个箔材2，在这种结构中，绝缘层1连续涂布，空箔区的绝缘层1不仅对电池无贡献，还会因其厚度增加电池的厚度，降低电池的能量密度。
因此，需要对该绝缘层进行切割，切割后的结构如图3所示，此时，绝缘层1的长度小于涂膏层3的长度。具体地，在本实施例中通常使用模切的形式进行切割，例如，在进行极耳模切时，同时将空箔区中的绝缘浆料进行模切，该模切形状不做要求，只要将绝缘层模切掉即可。所述绝缘层通过点胶或者涂布的形式设置在所述涂膏层上。切割掉后的正极片结构如图4所示，所述集流体2包括空箔，所述胶纸5覆盖在所述空箔区2与所述涂膏层4之间。如图所示，第一方向为图4中箭头所示方向，即集流体的平行方向。具体地，所述绝缘层3通过点胶或者涂布的形式与所述涂膏层4相邻设置。在进行斑马涂布时，采用点胶方式或者通过涂布阀组(控制浆料的进出情况)将绝缘浆料根据需求进行间隙涂布，其中绝缘层3的长度≤涂膏层4的长度，该长度差异在涂布尾部体现。在收尾处为了防止负极与铝箔接触，通常采用贴胶的方式进行解决，在该结构中，进行尾部贴胶时，胶纸需要覆盖到绝缘层3尾部，防止有空箔与负极接触的风险。在所述绝缘层的长度小于所述涂膏层的长度的情况下，所述绝缘层的长度小于所述涂膏绝缘层长度的范围在3-5mm之间。一般情况下，涂膏层4与绝缘层3的长度之差为3-5mm。在其他实施例中，该长度也可以根据实际情况进行适应性调整，不做具体限定。
所述涂膏层4包括多个第一涂膏层，所述多个第一涂膏层间隔设置，所述多个第一涂膏层在所述集流体的第一方向上的总长度小于所述集流体的第一方向上的长度。具体地，涂膏层4未完全覆盖集流体，据此可以实现对正极片进行模切切割。
本发明实施例提供一种正极片，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。本发明实施例提供的一种正极片，通过将绝缘层的长度进行削减，使得绝缘层的长度小于或者等于涂膏层的长度，实现了减小锂电池体积和提高锂电池能量密度的效果。
本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述实施例中的任一项正极片，并具有相应的有益效果，具体地，锂离子电池包括正极片、负极片和隔膜，正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极集流体的材质包括但不限于铝箔，正极活性物质层的具体种类不受到具体限制，可根据需求进行选择。
在一些实施例中，正极活性物质层包括正极极活性物质，正极活性物质包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物。在一些实施例中，正极活性物质可以包括复合氧化物，复合氧化物含有锂以及从钴、锰和镍中选择的至少一种元素。在又一些实施例中，正极活性物质选自钴酸锂(LiCoO2)、锂镍锰钴三元材料、锰酸锂(LiMn 2O 4)、镍锰酸锂(LiNi0.5 Mn1.5O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)中的一种或几种。
在一些实施例中，正极活性物质层还包含正极粘合剂，粘合剂用于提高正极活性物质颗粒彼此间的结合，并且还提高正极活性物质与极片主体的结合。正极粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。
在一些实施例中，正极活性物质层还包括正极导电剂，从而赋予电极导电性。正极导电剂可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如，金属粉、金属纤维等，包括例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。
在本实施例中，负极片包括负极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一表面的负极活性物质层，负极集流体的材质包括但不限于铜箔，负极活性物质层的具体种类不受到具体限制，可根据需求进行选择。
在一些实施例中，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、中间相微碳球(简称为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化TiO 2-Li 4Ti 5O12、Li-Al合金中的一种或几种。
在一些实施例中，负极活性物质层可以包括负极粘结剂，负极粘合剂用于提高负极活性物质颗粒彼此间的结合和负极活性物质与集流体的结合。粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。
在一些实施例中，负极活性物质层还包括用于赋予电极导电性的负极导电剂。负极导电剂可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。负极导电剂的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如，金属粉、金属纤维等，例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。
在本实施例中，隔膜500可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或几种的组合。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料选自聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
本发明实施例提供一种正极片，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。本发明实施例提供的一种正极片，通过将绝缘层的长度进行削减，使得绝缘层的长度小于或者等于涂膏层的长度，实现了减小锂电池体积和提高锂电池能量密度的效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种正极片，其特征在于，包括：胶纸、集流体以及设置在所述集流体上的涂膏层，所述绝缘层与所述涂膏层平铺设置在所述集流体上，所述涂膏层与所述绝缘层相邻设置；
所述绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。
2.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，所述涂膏层和所述绝缘层层叠设置形成一层叠面，设置在所述集流体上的所述胶纸延伸覆盖所述层叠面。
3.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，所述胶纸与所述绝缘层相接且不重叠地设置在所述集流体上。
4.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，所述正极片还包括设置在所述绝缘层上的多个极耳，所述多个极耳依次排布。
5.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，所述集流体包括空箔区，所述胶纸覆盖在所述空箔区与所述涂膏层之间。
6.根据权利要求5中所述的正极片，其特征在于，所述空箔层在垂直所述集流体的第一方向上的宽度小于或等于所述胶纸在垂直所述集流体的第一方向上层的宽度。
7.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述涂膏层包括分别设置在所述集流体相对两面的第一涂膏层和第二涂膏层，所述第一涂膏层与所述第一绝缘层相邻设置，所述第二涂膏层与所述第二绝缘层相邻设置；所述第一绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述第一涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度；
所述第二绝缘层在所述集流体的第一方向上的长度小于或等于所述第二涂膏层在所述集流体的第一方向上的长度。
8.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，在所述绝缘层的长度小于所述涂膏层的长度的情况下，所述绝缘层的长度小于所述涂膏绝缘层长度的范围在3-5mm之间。
9.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，所述涂膏层包括多个第一涂膏层，所述多个第一涂膏层间隔设置，所述多个第一涂膏层在所述集流体的第一方向上的总长度小于所述集流体的第一方向上的长度。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-9中所述的任一项正极片。
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