CN115810713A - 极片、组件、单体、电池、设备、极片制作方法及系统 - Google Patents

极片、组件、单体、电池、设备、极片制作方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种极片、组件、单体、电池、用电设备、极片制作方法及系统。所述极片，包括：集流体；膜片层，包括活性物质；绝缘保护层，覆盖在所述膜片层上，其中，所述绝缘保护层包括供所述活性物质内离子迁移且防止所述活性物质脱离的孔。

Description

极片、组件、单体、电池、设备、极片制作方法及系统
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种极片、组件、单体、电池、用电设备、极片制作方法及系统。
背景技术
近年来，随着锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。极片表面的活性物质构成的膜片层易被污染，这会导致电池绝缘失效和自放电的风险。而极片在制作的过程中，金属颗粒等粉尘的直径较小，难以清理；即便清理完全，依然存在清洁系统结构复杂及清理成本高的问题。
发明内容
本申请提供一种极片、组件、单体、电池、用电设备、极片制作方法及系统，至少能够部分减少极片的膜片层的污染程度以及因为清理导致的制作成本高的问题。
为了达到上述目的，本申请第一方面提供了一种极片包括：
集流体；
膜片层，包括活性物质；
绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖在所述膜片层上，其中，所述绝缘保护层包括供所述活性物质内离子迁移且防止所述活性物质脱离的孔。
在本申请实施例提供的极片，在膜片层上覆盖有绝缘保护层，通过绝缘保护层一方面可以防止膜片层的活性物质的颗粒及所述活性物质内掺杂的金属粒子的脱落，另一方面绝缘保护层上具有供离子通过的孔，从而可以使得极片组成的电池完成正常的充放电功能。由于绝缘保护层覆盖在膜片上，具有比压实形成的膜片层具有更光滑的外表面，因此有粉尘颗粒落入绝缘保护层表面时，能够更容易清洁也清洁的更加干净，对清洁系统的结构和复杂度要求更低，从而降低了清洁成本。且绝缘保护层的绝缘性，即便有微量的金属粉尘没有清理干净，也不会和膜片层直接接触，从而减少了及金属粉尘等导电粉尘造成的电池哦绝缘失效和自放电风险。
基于上述方案，所述绝缘保护层包含聚合物。
在本申请实施例中，该绝缘保护层包含聚合物，聚合物具有足够的强度，可以以比较薄的厚度压合到膜片层上。
基于上述方案，所述孔的孔径位于0.05μm～8μm之间。将绝缘保护层上的孔的孔径设置在该范围内，一方面可以使得锂离子或钠离子等电池充放电使用到的粒子顺利的迁移，另一方面可以很好的束缚住活性物质的颗粒，从而减少活性物质的颗粒脱离。
基于上述方案，所述绝缘保护层的厚度在1μm～10μm之间。
将绝缘保护层的厚度设置在该范围内，一方面可以有足够的强度防止活性物质的颗粒脱离，另一方面该厚度可以使得保护膜尽可能少的断裂或撕碎的状态被压合到膜片层上。
基于上述方案，所述膜片层包括：第一膜片层和第二膜片层；所述第一膜片层和所述第二膜片层位于所述集流体的相反面；
所述绝缘保护层包括：
第一绝缘保护层，覆盖在所述第一膜片层；
第二绝缘保护层，覆盖在所述第二膜片层。
这种是针对集流体上下表面均具有膜片层的极片，在极片的第一膜片层上设置第一绝缘保护层，在极片的第二膜片层上设置第二绝缘保护层，如此针对具有大充放电能力的极片的上下膜片层都比设置有绝缘保护层，更全面的保护极片。
本申请第二方面提供了一种电极组件，包括：
如上述技术方案任一项提供的极片。
该电极组件包含的极片为前述包含绝缘保护层的极片，因此同样地，通过绝缘保护层一方面可以防止膜片层的活性物质的颗粒及所述活性物质内掺杂的金属粒子的脱落，另一方面绝缘保护层上具有供离子通过的孔，从而可以使得极片组成的电池完成正常的充放电功能。由于绝缘保护层覆盖在膜片上，具有比压实形成的膜片层具有更光滑的外表面，因此有粉尘颗粒落入绝缘保护层表面时，更好清洁也清洁的更加干净，对清洁系统的结构和复杂度要求更低，从而降低了清洁成本。且绝缘保护层的绝缘性，即便有微量的金属粉尘没有清理干净，也不会和膜片层直接接触，从而减少了及金属粉尘等导电粉尘造成的电池哦绝缘失效和自放电风险。
在一个实施例中，所述电极组件包括：
正极片；
负极片；和
隔膜层，所述隔膜层位于所述正极片和所述负极片之间。
本申请实施例中电极组件的正极片和负极片的至少其中之一是包含绝缘保护层的膜片，且在正极片和负极片之间设置有隔离电子穿越隔膜层，从而在极片上引入绝缘保护层的基础上完成了电池的功能。
本申请第三方面提供一种电池单体，包括：
壳体，具有容置腔；和
前述任意技术方案提供的电极组件，所述电极组件位于所述容置腔内。
该电池单体包含的电极组件，该电极组件中的正极片和负极片的至少其中之一是包含绝缘保护层的极片，如此同样地，通过绝缘保护层一方面可以防止膜片层的活性物质的颗粒及所述活性物质内掺杂的金属粒子的脱落，另一方面绝缘保护层上具有供离子通过的孔，从而可以使得极片组成的电池完成正常的充放电功能。由于绝缘保护层覆盖在膜片上，具有比压实形成的膜片层具有更光滑的外表面，因此有粉尘颗粒落入绝缘保护层表面时，更好清洁也清洁的更加干净，对清洁系统的结构和复杂度要求更低，从而降低了清洁成本。且绝缘保护层的绝缘性，即便有微量的金属粉尘没有清理干净，也不会和膜片层直接接触，从而减少了及金属粉尘等导电粉尘造成的电池哦绝缘失效和自放电风险。
本申请第四方面提供一种电池，包括：
箱体；和
前述实施例提供的电池单体，所述电池单体容置于所述箱体内。
该电池包含前述实施例提供的电池单体，该电池单体的电极组件中的正极片和负极片的至少其中之一是包含绝缘保护层的极片，如此同样地，通过绝缘保护层一方面可以防止膜片层的活性物质的颗粒及所述活性物质内掺杂的金属粒子的脱落，另一方面绝缘保护层上具有供离子通过的孔，从而可以使得极片组成的电池完成正常的充放电功能。由于绝缘保护层覆盖在膜片上，具有比压实形成的膜片层具有更光滑的外表面，因此有粉尘颗粒落入绝缘保护层表面时，更好清洁也清洁的更加干净，对清洁系统的结构和复杂度要求更低，从而降低了清洁成本。且绝缘保护层的绝缘性，即便有微量的金属粉尘没有清理干净，也不会和膜片层直接接触，从而减少了及金属粉尘等导电粉尘造成的电池绝缘失效和自放电风险。
本申请第五方面提供一种用电设备，包括：
前述技术方案提供的电池；和
耗电组件，所述耗电组件与所述电池电连接。
该用电设备具有的电池包含的正极片和负极片的至少之一具有绝缘保护层，从而具有因粉尘污染导致的电池自失效概率和自放电风险低的特点。
本申请第六方面提供一种极片制作方法，包括：
在集流体上涂覆活性物质；
压合所述活性物质以形成膜片层，并且在所述膜片层上形成绝缘保护层，其中，所述绝缘保护层上具有供所述活性物质内离子迁移且防止述活性物质脱离的孔。
采用本申请实施例提供的极片制作的方法，在极片内引入了绝缘保护层。该绝缘保护层一方面可以防止膜片层的活性物质的颗粒脱落，另一方面绝缘保护层上具有供离子通过的孔，从而可以使得极片组成的电池完成正常的充放电功能。由于绝缘保护层覆盖在膜片上，具有比压实形成的膜片层具有更光滑的外表面，因此有粉尘颗粒落入绝缘保护层表面时，更好清洁也清洁的更加干净，对清洁系统的结构和复杂度要求更低，从而降低了清洁成本。且绝缘保护层的绝缘性，即便有微量的金属粉尘没有清理干净，也不会和膜片层直接接触，从而减少了及金属粉尘等导电粉尘造成的电池哦绝缘失效和自放电风险。
在一个实施例中，所述压合所述活性物质以形成膜片层，并且在所述膜片层上形成绝缘保护层，包括：
将涂覆有所述活性物质的集流体放置在保护膜之间，并压合所述保护膜及所述活性物质，以同步形成所述膜片层及所述绝缘保护层。
通过一次压合同时形成膜片层及所述绝缘保护层，具有制作工艺流程简单及巧妙的特点。
在一个实施例中，所述将涂覆有所述活性物质的集流体放置在保护膜之间，并压合所述保护膜及所述活性物质，以同步形成所述膜片层及所述绝缘保护层，包括：
通过传送装置，将涂覆有所述活性物质的集流体从第一位置朝第二位置传送；
通过保护膜装置从第一位置朝第二位置放送保护膜；
通过压合装置从上至下依次压合所述保护膜和所述活性物质，形成所述膜片层及覆盖在所述膜片层上的绝缘保护层。
通过放卷辊的转动可以通过压合成绝缘保护层的保护膜，同时通过一次压辊可以同步完成膜片层及绝缘保护层。
在一个实施例中，所述集流体的第一表面和第二表面均涂覆有活性物质；
所述传送装置包括：第一过辊和第二过辊，所述第一过辊提供涂覆有所述活性物质的集流体从第一位置朝所述第二位置移动，所述第二过辊提供力推动涂覆有所述活性物质的集流体从所述第一位置朝所述第二位置移动。
通过过辊进行涂覆有活性物质的集流体的传输，具有传送装置的结构简单及传送平稳等特点。
在一个实施例中，
所述压合装置包括：第一压辊和所述第二压辊；所述第二压辊位于所述第一压辊下方，且与所述第一压辊之间具有间隙；
涂覆有所述活性物质的集流体，在所述第一过辊的牵引和所述第二过辊的推动下，从所述第一压辊和所述第二压辊之间的间隙穿过。
通过压辊可以简便实现膜片层和绝缘保护层的压合。
所述保护膜装置包括：第一放卷机构和第二放卷机构；所述第一放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的上方，所述第二放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的下方；
所述第一放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第一表面的活性物质形成的第一膜片层的第一保护膜；所述第一保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第一压辊之间穿过并被压合；
所述第二放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第二表面的活性物质形成第二膜片层的第二保护膜；所述第二保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第二压辊之间穿过并被压合。
通过放卷辊可以简便实现保护膜的放卷。
在一个实施例中，所述方法还包括：
切割压合形成有所述绝缘保护层和所述膜片层的集流体，得到所述极片；
在切割时，通过负压清洁所述绝缘保护层的表面。
在切割时通过负压清洁，则缩短的极片的制作时间。
本申请第七方面提供一种极片制作系统，包括：
传送装置，所述传送装置用于将涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝所述第二位置移动；
保护膜装置，所述保护膜装置用于放卷形成绝缘保护层的保护膜；
压合装置，所述保护膜装置用于从上至下压合所述保护膜和所述活性物质，分别形成膜片层及覆盖在所述膜片层上的绝缘保护层；其中，所述绝缘保护层上具有供所述活性物质内离子迁移且防止述活性物质脱离的孔。
该制作系统可以用于简便制作前述具有绝缘保护层的极片，如此制作得到的极片组装成的电池具有电池绝缘失效及自放电风险小的特点，且具有清洁成本低的特点。
在一个实施例中，所述集流体的第一表面和第二表面均涂覆有活性物质；
所述传送装置包括：第一过辊和第二过辊，所述第一过辊提供涂覆有所述活性物质的集流体从第一位置朝所述第二位置移动，所述第二过辊提供力推动涂覆有所述活性物质的集流体从所述第一位置朝所述第二位置移动。
通过过辊进行涂覆有活性物质的集流体的传输，具有传送装置的结构简单及传送平稳等特点。
基于上述方案，所述压合装置包括：第一压辊和所述第二压辊；所述第二压辊位于所述第一压辊下方，且与所述第一压辊之间具有间隙；
涂覆有所述活性物质的集流体，在所述第一过辊的牵引和所述第二过辊的推动下，从所述第一压辊和所述第二压辊之间的间隙穿过。
通过压辊可以简便实现膜片层和绝缘保护层的压合。
基于上述方案，所述保护膜装置包括：第一放卷机构和第二放卷机构；所述第一放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的上方，所述第二放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的下方；
所述第一放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第一表面的活性物质形成的第一膜片层的第一保护膜；所述第一保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第一压辊之间穿过并被压合；
所述第二放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第二表面的活性物质形成第二膜片层的第二保护膜；所述第二保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第二压辊之间穿过并被压合。
通过放卷辊可以简便实现保护膜的放卷。
基于上述方案，所述系统还包括：
隔离板，所述隔离板位于所述第二放卷机构和所述第一过辊之间，用于防止位于所述第二放卷机构上保护膜被污染。
在第二放卷机构和第一过辊之间设置隔离板，可以通过隔离板遮挡向位于下方的保护膜上的污染物，从而保持第二放卷机构上放卷的保护膜自身的清洁度。
基于上述方案，所述系统还包括：
切割装置，所述切割装置用于切割被压合后形成有所述绝缘保护层和所述膜片层的集流体，得到极片；
吸尘装置，所述吸尘装置用于在所述切割装置切割时，产生吸取所述绝缘保护层上灰尘的负压。
通过吸尘装置的引入，在切割时同步基于负压进行灰尘吸取，从而缩短了极片的制作时长。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的一种极片的结构示意图。
图2为本申请一个实施例提供的一种极片的结构示意图。
图3为本申请一个实施例提供的一种极片组件的结构示意图。
图4为本申请一个实施例提供的一种电池单体的结构示意图。
图5为本申请一个实施例提供的一种电池单体的示意图。
图6为本申请一个实施例提供的一种用电设备的结构示意图。
图7为本申请一个实施例提供的一种极片制作方法的流程示意图。
图8为本申请一个实施例提供的一种形成膜片层和绝缘保护层的流程示意图。
图9为本申请一个实施例提供的一种极片制作系统的结构示意图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的极片结构、负极片、电极组件、电池单体和用电设备的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
如图1所示，本申请实施例提供一种极片10，包括：
集流体11；
膜片层12，包括活性物质；
绝缘保护层13，绝缘保护层13覆盖在膜片层12上，其中，绝缘保护层13包括供活性物质内离子迁移且防止活性物质脱离的孔。
集流体11可为金属片，该金属片包括但不限于铝片。
集流体11包括被膜片层12覆盖的部分和未被及膜片层12覆盖的部分，未被膜片层12覆盖的部分，可构成极耳。
本公开实施例中极片10包括：正极片和/或负极片。若该极片10为正极片，则形成膜片层12的活性物质为正极活性物质；若该极片10为负极片，则形成膜片层12的活性物质为负极活性物质。
正极活性物质可包括以下物质的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种，但不局限于上述举例。
对于负极片而言，第一类活性物质和第二类活性物质都为负极活性物质。
负极活性物质可包括碳或硅等。
在本公开实施例中，该极片还包括：绝缘保护层13，该绝缘保护层13覆盖在膜片层12上，该绝缘保护层13是由绝缘物质构成的，即覆盖在膜片层12上时，能够对膜片层12进行一定的绝缘的作用。由于绝缘保护层13覆盖在膜片层12上，也隔离的比较难清理的粉尘直接与膜片层12导致的电池绝缘失效或者自放电风险。
且该绝缘保护层13为一种直接铺设在膜片层12上的薄膜或者(以成型膜)，铺设到膜片层12之上之后，就作为极片的组成部分，不再从极片上分离。
本申请实施例中绝缘保护层13具有微米级的孔，可以供活性物质在放电或者受电时供离子穿过。该离子可包括：锂离子或者钠离子，从而极片组装成电池之后，可以完成电池的正常工作。
该绝缘保护层13是一种表面光滑的保护膜压合而成的，该保护膜被压合到膜片层12上之后，依然具有比膜片层12表面更光滑的外表面，因此，在清理落入绝缘保护层13表面上的粉尘时更容易。
与此同时，被压合在由活性物质构成的膜片层12上可以束缚活性物质，防止活性物质脱落。
在一个实施例中，绝缘保护层13可包括绝缘聚合物。绝缘聚合物具有绝缘性质，采用绝缘聚合物，聚合物具有高强度和高韧性的特点，因此，在被压合时能够减少压合导致的断裂等现象。
该绝缘聚合物包括但不限于：聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)。
PP和PE是工艺成熟的聚合物，成本低及稳定性高。
在一些实施例中，孔的孔径位于0.05μm～8μm之间。
该孔径一方面可以对离子迁移不产生负面影响，另一方面可以很好的束缚住活性物质构成的颗粒。
进一步地的，孔径可位于0.1μm～5μm之间。
在一些实施例中，绝缘保护层13的厚度在1μm～10μm之间。
绝缘保护层13(在某些地方可简称保护膜)的厚度在1μm～10μm之间，如此，对极片的整体厚度影响很小，对极片组装成电池的厚度影响也很小。与此同时，由绝缘聚合物构成的绝缘保护层13的厚度在1μm～10μm之间，可以确保足够的强度和韧性。
在一些实施例中，参考图2所示，膜片层12包括：第一膜片层121和第二膜片层122；第一膜片层121和第二膜片层122位于集流体的相反面；
绝缘保护层13包括：
第一绝缘保护层131，覆盖在第一膜片层121；
第二绝缘保护层132，覆盖在第二膜片层122。
即膜片层12包括：
第一膜片层121，位于集流体11的第一表面；
第二膜片层122，位于集流体11的第二表面，其中，第二表面为第一表面的相反面；
绝缘保护层13包括：
第一绝缘保护层131，覆盖在第一膜片层121；
第二绝缘保护层132，覆盖在第二膜片层122。
若一个集流体11的上下表面(即第一表面和第二表面)都具有活性物质，则对应的绝缘保护层13也有分别覆盖集流体11上下表面的绝缘保护层13，分别我第一膜片层121和第二膜片层122。
本申请实施例提供的技术方案，具有如下特点：
(1)在电池的极片的表面包覆一层绝缘的保护层(即绝缘保护层)。
(2)绝缘保护层选择厚度1μm～10μm且绝缘保护层可包括：孔径0.1μm～5μm聚合物材质薄膜构成。
如图3所示，本申请实施例提供一种电极组件20，包括：
如前述任意技方案提供的极片。
该电极组件可包括：正极片和负极片，正极片和负极片中的至少一个为前述任意技术方案提供的极片。前述技术方案中的极片包括防止活性物质的颗粒脱离，且提供光滑表面起到防尘和隔离的作用的绝缘保护层，从而能够减少电池的绝缘失效和自放电现象的现象，同时具有清理容易的特点。
在一些实施例中，如图3所示，极片包括：
正极片21；
负极片22；
在正极片21和负极片22之间具有隔膜层23。
即极片组件2还包括：
隔膜层23，位于正极片21和负极片22之间，且与正极片21和负极片22层叠设置。
隔膜层23，位于正极片21和负极片22之间，相对于绝缘保护层可以隔离活性物质之间的电子迁移。
该隔膜层23的密度小于绝缘保护层的密度；和/或隔膜的厚度大于绝缘保护层的厚度，隔膜层23上供离子孔的孔径大于绝缘保护层上孔的孔径，从而使得电子在这种大孔径中无法迁移，而离子可以顺利迁移。
该隔膜层23的材质也可以为PP或者PE。
该电极组件可为卷绕式组件或者层叠式组件。
在本功能开实施例中，正极片21和负极片22的膜片层相向设置。若本申请实施例中的正极片21和负极片22都为前述实施例中包含绝缘保护层的极片，则正极片21和负极片22的绝缘保护层相向设置。一个电极组件包括：N个正极片21和N个负极片22。N为任意正整数。若N为大于或等于2的正整数时，正极片21和负极片22交叉层叠设置。
如图4和图5所示，本申请实施例提供一种电池单体，包括：
壳体31，具有容置腔32；以及
如前述任意实施例提供的电极组件20，电极组件20位于容置腔32内。
该电池单体可包括一个或多个前述任意实施例提供的电极组件20。这些电极组件20位于壳体31包围形成的容置腔32内。
该电池单体可包括一个或多个电极组件20。
将该电极组件20放置到容置腔32内后，向容置腔32内注入电解质。
在注入完电解质之后密封好供电解质注入的开口，使得电极组件20和电解质在密封空间内充放电。
电解质在极片和负极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，电解质采用电解液。电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可包含：自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种，但不限于以上任意一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1，4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
电极组件20可呈圆柱体或者长方体。即壳体3141可以为圆柱形壳体31或者长方形壳体31。
该电池单体还可包括：正极端子和负极端子，该正极端子与极耳电连接，负极极耳与负极端子连接。正极端子和负极端子位于电池单体的不同位置处。方便用电模组分别与正极端子和负极端子连接。
本公开实施例提供一种电池，包括：
箱体；和
前述任意实施例提供的电池单体，电池单体容置于箱体内。
该电池单体包含前述的电极单体，该电池包括一个或多个电池单体。
构成该电池的电池单体使用的是本公开实施例提供的极片，从而具有活性物质的颗粒及活性物质内掺杂的金属粒子的脱落现象少、极片容易清洁且清洁成本低。
箱体包括上箱体和下箱体，上箱体能够盖设于下箱体，并形成用于容纳一个或多个电池单体的封闭空间。多个电池单体可以按照任意的方式排布于电池箱中。
本公开实施例提供的电池可为二次电池，二次电池可以循环充放电。
本公开实施例还提供一种用电设备，包括：
前述任意技术方案提供的电池；和
耗电组件，耗电组件与电池电连接。
该用电设备包括但不限于：电动交通工具、电动智能家居设备和/或电动智能办公设备和/或移动终端。
该电动交通工具包括但不限于：不与市电供电线路直接连接的电动汽车、电动摩托车、电动平衡车或电动独轮车等。例如，电动车辆还可分为：纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等。
图6为一种包含电池的电动汽车。
该电池与耗电组件电连接，从而可以向耗电组件进行供电。
电动智能家居设备包括但不限于：地面清洁机器人或者载物自动机器人。载物自动机器人包括但不限于：移动的自动售卖机或者运载机等。
该耗电组件包括但不限于：电充交通工具的发动机。
用电设备手机、笔记本电脑等。
在一些实施例中，用电设备还可以是：电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
如图7所示，本公开实施例提供一种极片制作方法，包括：
S110：提供涂敷有活性物质的集流体；
S120：压合活性物质以形成膜片层，并且在膜片层上形成绝缘保护层，其中，绝缘保护层上具有供活性物质内离子迁移且防止述活性物质脱离的孔。
在获取制作完成的集流体之后，在需要形成膜片层的位置涂覆活性物质，例如，利用旋涂机在需要涂覆活性物质的区域涂覆活性物质，并利用旋涂机的旋转力，使得活性物质在各处摊平，当然此处仅是举例，具体的实现方式有多种，不局限于这些举例。
在完成活性物质的涂覆之后，冷却至常温，需要压实活性物质从而形成致密的膜片层。
在本申请实施例中，不仅会形成膜片层，而且还会形成直接覆盖在膜片层上绝缘保护层。绝缘保护层直接与膜片层接触，保护绝缘层和膜片层之间可以不设置其他物质。
该绝缘保护层具有孔(微孔)，该孔可以允许锂离子迁移，且防止活性物质的颗粒脱落，且基于绝缘保护层的光滑表面，可以起到隔离尘埃(金属尘埃)的作用，从而更全面的保护膜片层，通过保护膜片减少电池绝缘失效和自放电风险，且降低清洁成本。
在一些实施例中，压合活性物质以形成膜片层，并且在膜片层上形成绝缘保护层，包括：
将涂覆有活性物质的集流体放置在保护膜之间，并压合保护膜及活性物质，以同步形成膜片层及绝缘保护层。
本公开实施例中，绝缘保护层是由保护膜形成的，该保护膜是在活性物质被压合的过程中，同步被压合到活性物质所形成的膜片层上的。因此，在极片中引入了绝缘保护层的过程中未引入额外的工序，具有与相关极片的制作工艺兼容性强的特点。
在一些实施例中，如图8所示，S120可包括：
S121：通过传送装置，将涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝第二位置传送；
S122：通过保护膜装置从第一位置朝第二位置放送保护膜；
S123：通过压合装置从上至下依次压合保护膜和活性物质，形成膜片层及覆盖在膜片层上的绝缘保护层。
此处第一位置和第二位置位于同一个平面上，或者位于同一条直线上。基于过辊的转动，可以将涂覆有活性物质的集流体从第一位置移动到第二位置，第二位置为不同于第一位置。在移动过程中，涂覆有活性物质的集流体会经过压辊位置处，压辊通过自身的重力和转动会压实活性物质，从而形成致密的膜片层。
此处的传送装置可包括：传送链条或者传送皮带等各种能够传输涂覆有活性物质的传输结构。
在本公开实施例中，另外通过保护膜装置，将卷绕的保护膜从第一位置朝第二位置放，且保护膜位于待压实的活性物质和压辊之间，因此压合装置在压合时，从上之下的压力会先作用保护膜再作用活性物质，从而通过一次压合，同时实现活性物质的压实和绝缘保护层的压合，具有工艺简单的特点。
在本公开实施例中，压合装置可为各种可向涂覆活性物质的集流体和保护膜压合的机构。
在一些实施例中，集流体的第一表面和第二表面均涂覆有活性物质；
传送装置包括：第一过辊和第二过辊，第一过辊提供涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝第二位置移动，第二过辊提供力推动涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝第二位置移动；
和/或，
压合装置包括：第一压辊和第二压辊；第二压辊位于第一压辊下方，且与第一压辊之间具有间隙；
涂覆有活性物质的集流体，在第一过辊的牵引和第二过辊的推动下，从第一压辊和第二压辊之间的间隙穿过；
和/或，
保护膜装置包括：第一放卷机构和第二放卷机构；第一放卷机构位于第一过辊和第二过辊的上方，第二放卷机构位于第一过辊和第二过辊的下方；
第一放卷机构，用于放卷覆盖在集流体的第一表面的活性物质形成的第一膜片层的第一绝缘保护层；第一绝缘保护层从涂覆有活性物质的集流体和第一压辊之间穿过并被压合；
第二放卷机构，用于放卷覆盖在集流体的第二表面的活性物质形成第二膜片层的第二绝缘保护层；第二绝缘保护层从涂覆有活性物质的集流体和第二压辊之间穿过并被压合。
集流体的上下表面均具有待压实的活性物质时，压辊可包括上下两个压辊，放卷辊也包括放卷形成第一保护层的保护膜和放卷形成第二保护层的保护膜。
在一些实施例中，方法还包括：
切割压合形成有绝缘保护层和膜片层的集流体，得到极片；
在切割时，通过负压清洁绝缘保护层的表面。
在完成压合之后，需要切割形成所需尺寸的极片。
在切割时会产生使得活性物质脱离的振动力，进而产生粉尘。这些粉尘会被绝缘保护膜隔离在膜片层之外，由于该绝缘保护层是极片的组成部分，因此也需要清理，故在切割时，还会通过负压清洁绝缘保护层的表面，使得绝缘保护层表面的孔不被堵塞，同时还能够使得极片整体上更干净，减少由于极片不干净导致的各种问题。
在一个实施例中，方法还包括：
通过调节压辊的压力，控制绝缘保护层和膜片层之间粘合的紧密程度。
总之，本申请实施例提供一种极片制作方法，在冷压工序极片辊压过程同步将薄膜压合包覆在极片表面。
在一定压力下压合极片和绝缘保护层。
通过在电芯极片的表面包覆形成绝缘保护层，此绝缘保护层可以防止膜片层本身材质(即活性物质爱)的脱落以及隔离膜片层表面的金属颗粒的污染。
绝缘保护层选择孔径0.1μm～5μm聚合物材质构成，压合后不影响电芯的化学性能和电性能。
在冷压工序，极片辊压过程同步将保护膜压合包覆在极片的表面，不用增加额外的设备和工序。该保护膜是一种薄膜。
合适厚度的保护膜与极片表面的粗糙度复合，实现在一定压力压合后整个极片的厚度没明显的变化。
极片表面包覆绝缘保护层技术方案包含压合辊及压力条件机构，保护膜，极片，保护膜放卷及张力调节装置等。
压和后的极片包括上下绝缘保护层，上下膜片层以及集流体。装置在极片压合工序，同步压制膜片层和剧院保护层。
如图9所示，本公开实施例提供一种极片制作系统，包括：
传送装置45，传送装置45用于将涂覆有活性物质的集流体41从第一位置朝第二位置移动；
保护膜装置44，保护膜装置44用于放卷形成绝缘保护层的保护膜42；
压合装置43，压合装置43用于从上至下压合保护膜和活性物质，分别形成膜片层及覆盖在膜片层上的绝缘保护层；其中，绝缘保护层上具有供活性物质内离子迁移且防止活性物质脱离的孔。
该极片制作系统可以用于制作极片。
在该极片制作系统中引入保护膜装置，该保护膜装置可以从第一位置朝第二位置放卷保护膜。示例性地的，该保护膜装置可至少包括放卷辊，该放卷辊上安装有保护膜卷，放卷辊通过自身的转动，可以将保护膜卷上的保护膜展开，并随着涂覆有活性物质的集流体移动，并在活性物质被压实的时候，同步将保护膜压合到活性物质上，并形成膜片层及被膜片层覆盖的绝缘保护膜。
放卷辊为一种保护膜放卷机构，用于将卷绕的保护膜从保护膜卷上展开。在另一些实施例中，保护膜装置还包括：张力调节机构，用于调节放出的保护膜的张力，通过适当的张力使得保护膜维持平整展开且不由于拉伸过度导致破损等。
该绝缘保护膜具有微孔，该微孔的孔径允许离子(例如，锂离子或者钠离子)通过，并防止活性物质的颗粒脱落，从而绝缘保护层的引入，可以更好的保护膜片层且不妨碍极片正常的充放电的功能实现。
在一些实施例中，集流体的第一表面和第二表面均涂覆有活性物质；
传送装置包括：第一过辊和第二过辊，第一过辊提供涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝第二位置移动，第二过辊提供力推动涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝第二位置移动；
和/或，
压合装置包括：第一压辊和第二压辊；第二压辊位于第一压辊下方，且与第一压辊之间具有间隙；
涂覆有活性物质的集流体，在第一过辊的牵引和第二过辊的推动下，从第一压辊和第二压辊之间的间隙穿过；
和/或，
保护膜装置包括：第一放卷机构和第二放卷机构；第一放卷机构位于第一过辊和第二过辊的上方，第二放卷机构位于第一过辊和第二过辊的下方；
第一放卷机构，用于放卷覆盖在集流体的第一表面的活性物质形成的第一膜片层的第一保护膜；第一保护膜从涂覆有活性物质的集流体和第一压辊之间穿过并被压合；
第二放卷机构，用于放卷覆盖在集流体的第二表面的活性物质形成第二膜片层的第二保护膜；第二保护膜从涂覆有活性物质的集流体和第二压辊之间穿过并被压合。
这种两个放卷辊的制作系统，可以用于制作上下表面都具有活性物质的集流体的膜片层的制作和绝缘保护膜的压合。
这种上下表面都设置有膜片层的极片，具有充放电能力强的特点。
在一些实施例中，系统还包括：
隔离板46，隔离板46位于第二放卷机构和第一过辊之间，用于防止位于第二放卷机构上保护膜被污染。
第二放卷机构位于第一过辊和第二过辊的下方，集流体上涂覆有活性物质的在第一过辊和第二过辊上移动时，活性物质尚未压合，有活性物质的颗粒脱离的风险，且在制作时机械设备的振动会导致灰尘脱离，而比较大的灰尘都会向下落，通过隔离板，就可以接住这些灰尘，从而保护第二放卷机构上的保护膜不受或者少受污染。
在一些实施例中，系统还包括：
切割装置，切割装置用于切割被压合后形成有绝缘保护层和膜片层的集流体，得到极片；
吸尘装置，吸尘装置用于在切割装置切割时，产生吸取绝缘保护层上灰尘的负压。
该切割装置，可以按照极片所需尺寸进行已经压制有绝缘保护层和膜片层的集流体，从而得到极片。
在切割时，还需要吸尘装置产生负压，清流落到绝缘保护保护层的灰尘，从而实现对绝缘保护层表面的清理。
该洗尘装置位于切割装置的周围，例如，位于切割装置的上方或者下方或者侧面，可以吸取不同位置的灰尘，从而达到清洁的目的。
上保护膜机构位于极片上方，放卷及张力调节机构使保护膜与极片同步进入压合机构，使保护膜层有一定的张力，同时表面平整光滑不能有折皱。
下保护膜机构位于极片的下方，在极片与保护膜之间有防护隔板防止保护膜被污染，放卷及张力调节机构使保护膜与极片同步进入压合机构，使保护膜层由一定的张力，同时表面平整光滑不能有折皱。
上下保护膜与涂覆有活性物质的极片经过压合辊后，在一定的压力下活性物质压合成的膜片层和保护膜压制成的绝缘保护层复合在一起。
绝缘保护层与极片粘合紧密经过制程过程不能分离，压合后形成的包覆极片的厚度要满足设计要求。
保护膜装置位于极片压合前，集成在压合设备中。
保护膜装置中上下保护膜与极片同步运行。
保护膜装置中上保护膜机构使保护膜在极片上方与极片同步进入压合机构。
保护膜装置中放卷及张力机构使保护膜表面平整光滑没有折皱。
保护膜装置上包覆下膜机构使保护膜在极片下方与极片同步进入压合机构保护膜装置中极片与保护膜之间有防护隔板防止保护膜被污染。
保护膜装置中上下保护膜与极片经过压合辊后形成包覆极片的膜片层的绝缘保护层。
保护膜装置中通过压辊的压力调节绝缘保护层与极片的膜片层粘合紧密，包覆极片厚度满足设计要求。
此处的保护膜装置至少可包括放卷辊。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (23)

1.一种极片，其特征在于，包括：
集流体；
膜片层，包括活性物质；
绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖在所述膜片层上，其中，所述绝缘保护层包括供所述活性物质内离子迁移且防止所述活性物质脱离的孔。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述绝缘保护层包括聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述孔的孔径位于0.05μm～8μm之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的极片，其特征在于，所述绝缘保护层的厚度位于1μm～10μm之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的极片，其特征在于，
所述膜片层包括：第一膜片层和第二膜片层；所述第一膜片层和所述第二膜片层位于所述集流体的相反面；
所述绝缘保护层包括：
第一绝缘保护层，覆盖在所述第一膜片层；
第二绝缘保护层，覆盖在所述第二膜片层。
6.一种电极组件，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项提供的极片。
7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，所述极片包括：
正极片；
负极片；
所述正极片与所述负极片之间具有隔膜层。
8.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体包括容置腔；和
如权利要求6或7所述的电极组件，所述电极组件位于所述容置腔内。
9.一种电池，其特征在于，包括：
箱体；和
如权利要求8所述的电池单体，所述电池单体容置于所述箱体内。
10.一种用电设备，其特征在于，包括：
如权利要求9所述的电池；和
耗电组件，所述耗电组件与所述电池电连接。
11.一种极片制作方法，其特征在于，包括：
提供涂敷有活性物质的集流体；
压合所述活性物质以形成膜片层，并且在所述膜片层上形成绝缘保护层，其中，所述绝缘保护层上具有供所述活性物质内离子迁移且防止述活性物质脱离的孔。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述压合所述活性物质以形成膜片层，并且在所述膜片层上形成绝缘保护层，包括：
将涂覆有所述活性物质的集流体放置在保护膜之间，并压合所述保护膜及所述活性物质，以同步形成所述膜片层及所述绝缘保护层。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述将涂覆有所述活性物质的集流体放置在保护膜之间，并压合所述保护膜及所述活性物质，以同步形成所述膜片层及所述绝缘保护层，包括：
通过传送装置，将涂覆有所述活性物质的集流体从第一位置朝第二位置传送；
通过保护膜装置从第一位置朝第二位置放送保护膜；
通过压合装置从上至下依次压合所述保护膜和所述活性物质，形成所述膜片层及覆盖在所述膜片层上的绝缘保护层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述集流体的第一表面和第二表面均涂覆有活性物质；
所述传送装置包括：第一过辊和第二过辊，所述第一过辊提供涂覆有所述活性物质的集流体从第一位置朝所述第二位置移动，所述第二过辊提供力推动涂覆有所述活性物质的集流体从所述第一位置朝所述第二位置移动。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，
所述压合装置包括：第一压辊和所述第二压辊；所述第二压辊位于所述第一压辊下方，且与所述第一压辊之间具有间隙；
涂覆有所述活性物质的集流体，在所述第一过辊的牵引和所述第二过辊的推动下，从所述第一压辊和所述第二压辊之间的间隙穿过。
16.根据权利要求13-15任一项所述的方法，其特征在于，
所述保护膜装置包括：第一放卷机构和第二放卷机构；所述第一放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的上方，所述第二放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的下方；
所述第一放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第一表面的活性物质形成的第一膜片层的第一保护膜；所述第一保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第一压辊之间穿过并被压合；
所述第二放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第二表面的活性物质形成第二膜片层的第二保护膜；所述第二保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第二压辊之间穿过并被压合。
17.根据权利要求11-16任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
切割压合形成有所述绝缘保护层和所述膜片层的集流体，得到所述极片；
在切割时，通过负压清洁所述绝缘保护层的表面。
18.一种极片制作系统，其特征在于，包括：
传送装置，所述传送装置用于将涂覆有活性物质的集流体从第一位置朝所述第二位置移动；
保护膜装置，所述保护膜装置用于放卷形成绝缘保护层的保护膜；
压合装置，所述压合装置用于从上至下压合所述保护膜和所述活性物质，分别形成膜片层及覆盖在所述膜片层上的绝缘保护层；其中，所述绝缘保护层上具有供所述活性物质内离子迁移且防止述活性物质脱离的孔。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述集流体的第一表面和第二表面均涂覆有活性物质；
所述传送装置包括：第一过辊和第二过辊，所述第一过辊提供涂覆有所述活性物质的集流体从第一位置朝所述第二位置移动，所述第二过辊提供力推动涂覆有所述活性物质的集流体从所述第一位置朝所述第二位置移动。
20.根据权利要求18或19所述的系统，其特征在于，
所述压合装置包括：第一压辊和所述第二压辊；所述第二压辊位于所述第一压辊下方，且与所述第一压辊之间具有间隙；
涂覆有所述活性物质的集流体，在所述第一过辊的牵引和所述第二过辊的推动下，从所述第一压辊和所述第二压辊之间的间隙穿过。
21.根据权利要求18-20任一项所述的系统，其特征在于，
所述保护膜装置包括：第一放卷机构和第二放卷机构；所述第一放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的上方，所述第二放卷机构位于所述第一过辊和所述第二过辊的下方；
所述第一放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第一表面的活性物质形成的第一膜片层的第一保护膜；所述第一保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第一压辊之间穿过并被压合；
所述第二放卷机构，用于放卷覆盖在所述集流体的第二表面的活性物质形成第二膜片层的第二保护膜；所述第二保护膜从涂覆有所述活性物质的集流体和所述第二压辊之间穿过并被压合。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
隔离板，所述隔离板位于所述第二放卷机构和所述第一过辊之间，用于防止位于所述第二放卷机构上保护膜被污染。
23.根据权利要求18-22任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
切割装置，所述切割装置用于切割被压合后形成有所述绝缘保护层和所述膜片层的集流体，得到极片；
吸尘装置，所述吸尘装置用于在所述切割装置切割时，产生吸取所述绝缘保护层上灰尘的负压。
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