CN115566131A - 一种电池极片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种电池极片，包括极片本体和极耳；所述极片本体，包括集流体及涂覆在所述集流体表面的涂层，所述极片本体的表面具有槽位区和减薄区；其中，所述集流体暴露于所述极片本体的槽位区表面，且与所述极耳的端部焊接；所述涂层暴露于所述极片本体的减薄区表面，且贴近所述极耳。本发明通过优化极片结构，能够简化生产工序，避免电池产生安全问题，有助于提高电池的质量。此外，本发明还公开了一种电池极片的制备方法。

Description

一种电池极片及其制备方法
技术领域
本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种电池极片及其制备方法。
背景技术
当前手机消费市场，要想能在市场中占据一定份额并具备足够产品竞争力，主流方向为快充，高能量密度，高安全性能，及高长循环。
针对结构方面，主流的是采用极耳中置结构，针对现有中置结构，现有技术主要是通过在分切前预设置焊接极耳的槽位，分切后在卷绕工序通过模切将槽位焊接极耳朝向的边料模切，但增加了模切工位设备，增加了设备成本，过程断带频率增加、降低卷绕效率，同时还引入了模切产生的极粉，极粉掉入电芯影响K值等性能等一系列问题；另一种为分切时在槽位区域分切，使之部分槽位预留在相邻极片极耳朝向对侧位置，但需要对分切非焊接区域的槽位进行处理，避免该区域槽位铝箔正对负极，当隔膜刺破时阳极与铝箔直接接触造成短路安全风险。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电池极片，通过优化极片结构，能够简化生产工序，避免电池产生安全问题，有助于提高电池的质量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电池极片，包括极片本体和极耳；所述极片本体，包括集流体及涂覆在所述集流体表面的涂层，所述极片本体的表面具有槽位区和减薄区；其中，所述集流体暴露于所述极片本体的槽位区表面，且与所述极耳的端部焊接；所述涂层暴露于所述极片本体的减薄区表面，且贴近所述极耳。
优选的，所述极片本体的减薄区位于所述槽位区边缘和所述极片本体边缘之间。
优选的，在所述极片本体的宽度方向Y上，所述槽位区边缘和所述极片本体边缘之间的距离W小于所述减薄区的宽度L，其中，0＜W≤8mm。
优选的，位于减薄区的所述涂层形成有减薄部，所述极耳贴近所述减薄部，所述减薄部的厚度h为10～50um。
优选的，位于减薄区所述涂层在减薄前的厚度H为20～100um。
优选的，位于减薄区所述涂层的减薄厚度h为10～80um。
优选的，所述涂层为单层结构或多层结构。
优选的，所述涂层在其厚度方向包括活性物质层、安全涂层、涂炭涂层及绝缘涂层中的至少一种。
优选的，位于槽位区的所述涂层形成有槽位，所述槽位包括底部和侧壁，所述侧壁从所述底部向上延伸，所述底部为暴露于所述极片本体表面的集流体，所述涂层围成所述侧壁。
本发明的目的之二在于提供一种电池极片的制备方法，包括：
将涂层的浆料涂覆在集流体上；
将槽位区的涂层刮出或激光清洗，形成槽位；
将减薄区的涂层进行减薄，形成减薄部；
将极片依次经过清洁、辊压和分切；
将极耳的端部焊接在槽位，使得极耳部分贴近减薄部。
本发明的有益效果在于，本发明通过对极片本体的减薄区位置的涂层进行减薄处理，即通过极耳朝向位置的涂层进行减薄处理，省去了分切后需模切槽位或需分切到槽位区域，不仅简化生产工序，还避免上述工序产生电池安全问题，从而提升电池的制造效率和良品率，此外，在极片本体的表面设有槽位区，可将极耳的端部焊接在暴露于槽位区表面的集流体上，且极耳贴近减薄区的涂层顶面，避免影响电芯整体厚度。本发明通过优化极片结构，能够简化生产工序，避免电池产生安全问题，有助于提高电池的质量。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本发明的极片本体的结构示意图之一。
图2为本发明的极片本体在减薄前的示意图之一。
图3为本发明的极片本体的结构示意图之二。
图4为本发明的极片本体在减薄前的示意图之二。
图5为本发明的宽幅极片的示意图。
图6为本发明的宽幅极片分切后的示意图。
图7为本发明的极片激光清洗的示意图。
图8为本发明的激光发射器的工作示意图。
图9为本发明的刮刀处理的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-极片本体；11-集流体；12-涂层；
2-极耳；
3-槽位区；
4-减薄区；
5-减薄部；
6-槽位；
7-激光发射器；
8-振镜；
9-场镜；
10-平台；
101-刮刀；
102-风机；
103-空负压除尘装置；
104-载台；
Y-宽度方向。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。
以下结合附图1～9对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施方式一
电池极片，包括极片本体1和极耳2；极片本体1，包括集流体11及涂覆在集流体11表面的涂层12，极片本体1的表面具有槽位区3和减薄区4；其中，集流体11暴露于极片本体1的槽位区3表面，且与极耳2的端部焊接；涂层12暴露于极片本体1的减薄区4表面，且贴近极耳2。
由于现有结构需要增加了模切工位设备，增加了设备成本，过程断带频率增加、降低卷绕效率，同时还引入了模切产生的极粉，极粉掉入电芯影响K值等性能等一系列问题；需对分切非焊接区域的槽位进行处理，当隔膜刺破时阳极与铝箔直接接触造成短路安全风险，因此，通过对极片本体1的减薄区4位置的涂层12进行减薄处理，即通过极耳2朝向位置的涂层12进行减薄处理，省去了分切后需模切槽位或需分切到槽位区域，不仅简化生产工序，还避免上述工序产生电池安全问题，从而提升电池的制造效率和良品率，此外，在极片本体1的表面设有槽位区3，可将极耳2的端部焊接在暴露于槽位区3表面的集流体11上，且极耳2贴近减薄区4的涂层12顶面，避免影响电芯整体厚度。
在根据本发明的电池极片中，极片本体1的减薄区4位于槽位区3边缘和极片本体1边缘之间。具体的，槽位区3的形状为方形，槽位区3靠近极片本体1的宽度方向Y的一侧边缘，槽位区3和极片本体1边缘之间的区域作为减薄区4，可以理解为极耳2探出方向的槽位边料，即位于减薄区4的涂层12。需要说明的是：极耳的探出方向与极片本体1的宽度方向Y相同。
在根据本发明的电池极片中，在极片本体1的宽度方向Y上，槽位区3边缘和极片本体1边缘之间的距离W小于减薄区4的宽度L，其中，0＜W≤8mm，具体的，减薄区4的宽度L可以理解为极耳2探出方向的槽位边料减薄长度，槽位区3边缘和极片本体1边缘之间的距离W可以理解为极耳2朝向的边料宽度，W≤L，确保削薄的涂层12在分切后不需模切槽位边缘残留涂料，且不影响电芯整体厚度，从而提升电池制造过程的效率、优率及品质。
在根据本发明的电池极片中，位于减薄区4的涂层12形成有减薄部5，极耳2贴近减薄部5，减薄部5的厚度h为10～50um，控制薄部5的厚度h，可以理解为将极耳2探出方向的槽位边料减薄后厚度，例如，减薄后厚度为10um、20um、30um、40um、50um等，可与极耳2相匹配，避免影响电芯整体厚度。
在根据本发明的电池极片中，位于减薄区4涂层12在减薄前的厚度H为20～100um，可以理解为控制极耳2探出方向的槽位边料减薄前厚度，例如，减薄前厚度为20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um等，该厚度与其他区域的涂层2的厚度可以相同，也可以不相同，这里不作限定。
在根据本发明的电池极片中，位于减薄区4涂层12的减薄厚度h1为10～80um，可以理解为控制极耳2探出方向的槽位边料减薄厚度，例如，减薄厚度为10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um等，减薄厚度可与极耳2的厚度相匹配，避免影响电芯整体厚度。
锂离子电池包括电芯，该电芯可以包括至少两个相互叠设且极性相反的极片，极性相反的极片分别为电池的正极极片和电池的负极极片。为了避免正负极极片之间短路，每相邻两个极片之间设置有隔膜，极性相反的极片通过隔膜电性隔离。至少其中一个极片可以为上述电池极片。
至少两个极片可以包括第一极片和第二极片，第一极片和第二极片的极性相反，且第一极片和第二极片相互叠设。
具体的，第一极片可以为正极极片，采用上述实施例1～8的正极极片结构，第二极片可以是负极极片；或者，第一极片可以为负极极片，第二极片可以是正极极片，此处不做限制。
在一些示例中，电芯可以为卷绕式的电芯。其中，第一极片和第二极片均为一个，依次叠设的第一极片、隔膜和第二极片绕卷绕中心卷绕，并形成卷绕结构。
在另一些示例中，电芯可以为叠片式的电芯。其中，第一极片为多个，第二极片为多个，多个第一极片和多个第二极片沿同一方向依次交错层叠设置，且每相邻的第一极片和第二极片之间设置有隔膜，以使第一极片和第二极片之间电性绝缘。
本发明的工作原理是：
通过对极片本体1的减薄区4位置的涂层12进行减薄处理，即通过极耳2朝向位置的涂层12进行减薄处理，省去了分切后需模切槽位或需分切到槽位区域，不仅简化生产工序，还避免上述工序产生电池安全问题，从而提升电池的制造效率和良品率，此外，在极片本体1的表面设有槽位区3，可将极耳2的端部焊接在暴露于槽位区3表面的集流体11上，且极耳2贴近减薄区4的涂层12顶面，避免影响电芯整体厚度。
实施方式二
与实施方式一不同的是：本实施方式的涂层12为单层结构或多层结构，涂层12在其厚度方向包括活性物质层、安全涂层、涂炭涂层及绝缘涂层中的至少一种。具体的，涂层12的厚度可以包括一种涂层厚度，也可以为两种或两种以上涂层厚度组成。其中，一种涂层时为活性物质涂层；在两种涂层时，可以是活性物质涂层和含导电性极强的涂炭涂层组合，也可以是活性物质涂层和安全涂层组合，安全涂层为热稳定性高，也可以包含化学性能稳定的磷酸铁锂等涂层；也可以是活性物质涂层和具有孔隙的绝缘涂层，如陶瓷涂层等；在三种或三种以上涂层时，可以为上述的任意涂层的组合涂层。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式三
与实施方式一不同的是：本实施方式的位于槽位区3的涂层12形成有槽位6，槽位6包括底部和侧壁，侧壁从底部向上延伸，底部为暴露于极片本体1表面的集流体11，涂层12围成侧壁。其中，槽位6具有四个侧壁，四个侧壁和底部围成槽位6，底部为暴露在外的集流体11，极耳2和该处集流体11焊接。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
电池极片的制备方法
电池极片的制备方法，包括：
将涂层12的浆料涂覆在集流体11上；
将槽位区3的涂层12刮出或激光清洗，形成槽位6；
将减薄区4的涂层12进行减薄，形成减薄部5；
将极片依次经过清洁、辊压和分切，使宽幅的极片分切成多个极片本体1；
将极耳2的端部焊接在槽位6，使得极耳2部分贴近减薄部5。
需要说明的是：通过涂布机，将活性物质浆料涂覆在集流体11上，两面都涂覆，然后经过烘烤干燥后收卷；
参见图5所示，宽幅极片通过激光清洗出槽位6，或通过刮刀方式刮出槽位6，或其他方式形成供极耳2焊接的槽位6；
在制作出槽位6的过程时，可通过激光产生的能量激光聚焦，将集流体11上的涂层物质进行清洗，在清洗出槽位6后，再在槽位6边缘的涂层12上进行再次清洗或刮刀将表层涂层12减薄处理，其中，在激光清洗或刮刀处理的同时增加真空负压除尘装置103，将产生的极片极粉清除掉，对槽位6边缘的涂层12上进行再次清洗的激光功率小于槽位6清洗的激光功率；
其中，参见图7～图8所示，激光清洗的装置包括但不限于从上到下依次设置的激光发射器7、振镜8、场镜9和平台10，激光发射器7内平行设置有全反射镜和输出反射镜，激光依次经过全反射镜和输出反射镜，后经过隔离器射出，隔离器起到保护作用，在工作过程中隔离反射回去的激光，保证光路安全，振镜8对激光反射，可折射不同角度，场镜9控制激光焦距，可控制打标面积，平台10位于最下方，可输送极片到预设位置进行激光清洗。
参见图9所示，刮刀处理包括但不限于刮刀101、风机102、空负压除尘装置103及载台104，刮刀101和载台104可采用钨钢或其他金属制成，极片固定在载台104上，刮刀101垂直于极片，通过来回往复运动刮去涂层12，风机102和空负压除尘装置103位于刮刀101两侧，能够将产生的极片极粉清除掉。
参见图1～图4所示，进行削薄的涂层12可以是极耳2焊接面涂层，也可以是双面涂层，根据实际情况，采用激光清洗或刮刀方式得到的槽位6和减薄处理的涂层12，需经过毛刷再次物理清洁，将表面松动浮尘再次清洗，在经过无尘纸擦拭工位，将表面粉尘擦掉，避免减薄区涂层12在后工序加工过程掉粉，其中，每个极耳2探出方向的槽位边料减薄长度L：W≤L，每个极耳2探出方向的槽位边料减薄前厚度H控制在20～100um，每个极耳2探出方向的槽位边料减薄厚度h1控制在10～80um，每个极耳2探出方向的槽位边料减薄后厚度h控制在10～50um；可以为极耳2接触面涂层12减薄，也可以为两面涂层12减薄；
参见图5和图6所示，在将极片经过辊压以及分切工序，分切工序将宽幅极片分切成小片极片。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电池极片，其特征在于，包括极片本体(1)和极耳(2)；
所述极片本体(1)，包括集流体(11)及涂覆在所述集流体(11)表面的涂层(12)，所述极片本体(1)的表面具有槽位区(3)和减薄区(4)；
其中，所述集流体(11)暴露于所述极片本体(1)的槽位区(3)表面，且与所述极耳(2)的端部焊接；
所述涂层(12)暴露于所述极片本体(1)的减薄区(4)表面，且贴近所述极耳(2)。
2.如权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于：所述极片本体(1)的减薄区(4)位于所述槽位区(3)边缘和所述极片本体(1)边缘之间。
3.如权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于：在所述极片本体(1)的宽度方向(Y)上，所述槽位区(3)边缘和所述极片本体(1)边缘之间的距离W小于所述减薄区(4)的宽度L，其中，0＜W≤8mm。
4.如权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于：位于减薄区(4)的所述涂层(12)形成有减薄部(5)，所述极耳(2)贴近所述减薄部(5)，所述减薄部(5)的厚度h为10～50um。
5.如权利要求4所述的一种电池极片，其特征在于：位于减薄区(4)所述涂层(12)在减薄前的厚度H为20～100um。
6.如权利要求4所述的一种电池极片，其特征在于：位于减薄区(4)所述涂层(12)的减薄厚度h1为10～80um。
7.如权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于：所述涂层(12)为单层结构或多层结构。
8.如权利要求7所述的一种电池极片，其特征在于：所述涂层(12)在其厚度方向包括活性物质层、安全涂层、涂炭涂层及绝缘涂层中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于：位于槽位区(3)的所述涂层(12)形成有槽位(6)，所述槽位(6)包括底部和侧壁，所述侧壁从所述底部向上延伸，所述底部为暴露于所述极片本体(1)表面的集流体(11)，所述涂层(12)围成所述侧壁。
10.一种电池极片的制备方法，其特征在于，包括：
将涂层(12)的浆料涂覆在集流体(11)上；
将槽位区(3)的涂层(12)刮出或激光清洗，形成槽位(6)；
将减薄区(4)的涂层(12)进行减薄，形成减薄部(5)；
将极片依次经过清洁、辊压和分切；
将极耳(2)的端部焊接在槽位(6)，使得极耳(2)部分贴近减薄部(5)。
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