CN116137315A - 电芯极片、卷绕电芯及电池 - Google Patents

电芯极片、卷绕电芯及电池 Download PDF

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Abstract

本公开是关于电芯极片、卷绕电芯及电池，其中，电芯极片包括极片本体，极片本体的第一表面设置有第一保护区域，第二表面设置有第二保护区域；极耳，设置于极片本体的预设部位；涂层，涂覆于第一表面的除第一保护区域之外的区域，以及第二表面的除第二保护区域之外的区域；保护层，包括覆盖于第一保护区域的第一保护层以及覆盖于第二保护区域的第二保护层，保护层的表面与对应位置的涂层的表面相平；其中，在电芯极片卷绕状态下，电芯极片的第一保护层和第二保护层，分别位于另一电芯极片的极耳的两侧。本公开中，在极片本体上预留保护区域，并在保护区域设置保护层。电芯极片在卷绕状态下，极耳两侧具有相对的保护层，有效改善析锂问题。

Description

电芯极片、卷绕电芯及电池
技术领域
本公开涉及电池领域，尤其涉及一种电芯极片、卷绕电芯及电池。
背景技术
锂离子电池在电子产品中应用广泛，随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池的快充与大容量性能在电子产品中至关重要，有利于提升电子产品的充电速度或续航能力。但受限于电子产品的体积，锂离子电池需要在有限的空间内充分发挥作用，提升能量密度。
为提升锂离子电池的能量密度，锂离子电池的电压不断提高，此外在快充技术中锂离子电池的充电电流也不断增大，电压和电流增大导致锂离子电池析锂问题严重。相关技术中，缺少有效改善析锂问题的方法。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种电芯极片、卷绕电芯及电池。
根据本公开实施例的第一方面，提出了一种电芯极片，包括：
极片本体，所述极片本体包括第一表面和第二表面，所述第一表面设置有第一保护区域，所述第二表面设置有第二保护区域；
极耳，设置于所述极片本体的预设部位；
涂层，涂覆于所述第一表面的除所述第一保护区域之外的区域，以及所述第二表面的除所述第二保护区域之外的区域；
保护层，包括覆盖于所述第一保护区域的第一保护层以及覆盖于所述第二保护区域的第二保护层，所述保护层的表面与对应位置的所述涂层的表面相平；
其中，在电芯极片卷绕状态下，电芯极片的第一保护层和第二保护层，分别位于另一电芯极片的极耳的两侧。
在一些实施方式中，所述第一保护层的面积不小于所述第一保护区域的面积；和/或，所述第二保护层的面积不小于所述第二保护区域的面积。
在一些实施方式中，所述第一保护层的边缘覆盖至所述第一保护区域边缘的涂层达预设长度；和/或，所述第二保护层的边缘覆盖至所述第二保护区域边缘的涂层达预设长度。
在一些实施方式中，所述预设长度为0.2mm-2mm。
在一些实施方式中，所述第一保护区域与所述第一保护层之间还设置有：第一绝缘层；和/或，所述第二保护区域与所述第二保护层之间还设置有：第二绝缘层。
在一些实施方式中，所述保护层的厚度与所述涂层的厚度的厚度差在预设范围内。
在一些实施方式中，所述第一表面还预留有第一连接区域，所述第二表面还预留有第二连接区域；所述第一连接区域与所述第二连接区域的位置相对；
所述极耳设置于所述第一连接区域或所述第二连接区域，所述第一连接区域处和所述第二连接区域分别通过所述保护层覆盖。
在一些实施方式中，所述涂层通过间隙涂布的方式涂布获得。
在一些实施方式中，所述电芯极片包括正极电芯极片和负极电芯极片；
所述正极电芯极片的极片本体为正极极片本体，极耳为正极极耳；所述负极电芯极片的极片本体为负极极片本体，极耳为负极极耳。
根据本公开实施例的第二方面，提出了一种卷绕电芯，包括上述任一项所述的电芯极片。
在一些实施方式中，卷绕电芯还包括：隔膜；
所述电芯极片包括：正极电芯极片和负极电芯极片，所述正极电芯极片、所述隔膜及所述负极电芯极片依次层叠后卷绕。
根据本公开实施例的第三方面，提出了一种电池，包括上述任一项所述的卷绕电芯。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开的电芯极片中，在极片本体上预留保护区域，并在保护区域设置保护层。从而电芯极片在卷绕状态下，极耳两侧具有相对的保护层，有效改善析锂问题。并且，保护层的表面与周围的涂层可保持持平，有效保证电芯极片整体的平整性和厚度一致性，避免因电芯极片不平整导致的安全问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的电芯极片的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的正极电芯极片的结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的负极电芯极片的结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的负极电芯卷绕电芯的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
锂离子电池在充电过程中，锂离子会从正极脱嵌并嵌入负极。当从正极脱嵌的锂离子无法嵌入负极，就会在正负极平衡较小的区域析出、形成一层灰色的物质，产生析锂。当锂离子电池的电压或电流增大，正极析出的锂离子浓度会更高，析锂更严重。
相关技术中为改善析锂问题，在卷绕过程中，对于与极耳两侧面相对的电芯极片，在该电芯极片的涂层上增加一层胶纸，通过胶纸阻止正负极之间锂离子脱出和嵌入，从而改善析锂问题。
相关技术的方法中至少存在如下问题：
第一、在电芯极片的涂层上贴胶纸导致极耳附近的电芯厚度增加，且电芯的整体厚度不均，加剧了电芯整体的不平整性。
第二、电芯的不平整性减小了卷绕电芯在厚度方向的空间利用率，电芯的能量密度产生损失。
第三，随着电池电芯循环次数的增加，电芯不平整性问题会更加凸显，易引发电池局部膨胀。
第四，被胶纸遮盖住的涂层占据空间却不能发挥容量作用，若胶纸发生偏移，可能造成更为严重的析锂问题。
本公开实施例提出了一种电芯极片，包括：极片本体，极片本体包括第一表面和第二表面，第一表面设置有第一保护区域，第二表面设置有第二保护区域。极耳，设置于极片本体的预设部位。涂层，涂覆于第一表面的除第一保护区域之外的区域，以及第二表面的除第二保护区域之外的区域。保护层，包括覆盖于第一保护区域的第一保护层以及覆盖于第二保护区域的第二保护层，保护层的表面与对应位置的涂层的表面相平。其中，在电芯极片卷绕状态下，电芯极片的第一保护层和第二保护层，分别位于另一电芯极片的极耳的两侧。本公开的电芯极片中，在极片本体上预留保护区域，并在保护区域设置保护层。从而电芯极片在卷绕状态下，极耳两侧具有相对的保护层，有效改善析锂问题。并且，保护层的表面与周围的涂层可保持持平，有效保证电芯极片整体的平整性和厚度一致性，避免因电芯极片不平整导致的安全问题。
在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，本实施例中的电芯极片100，包括：极片本体10、极耳20、涂层30以及保护层40。
极片本体10包括第一表面11和第二表面12，第一表面11设置有第一保护区域1101，第二表面12设置有第二保护区域1201。极耳20设置于极片本体10的预设部位。
涂层30涂覆于第一表面11的除第一保护区域1101之外的区域，以及第二表面12的除第二保护区域1201之外的区域。保护层40包括覆盖于第一保护区域1101的第一保护层41以及覆盖于第二保护区域1201的第二保护层42，保护层40的表面与对应位置的涂层40的表面相平。
其中，在电芯极片100卷绕状态下，电芯极片100的第一保护层41和第二保护层42，分别位于另一电芯极片100的极耳20的两侧。
本实施例中，极片本体10可以采用铜箔或铝箔。例如，电芯极片100为正极电芯极片101，极片本体10此时为正极极片本体，正极极片本体采用铝箔。再例如，电芯极片100位负极电芯极片102，极片本体此时为负极极片本体，负极极片本体采用铜箔。
极耳20可以采用中置极耳结构，此时预设部位为极片本体10的中间部位，而非极片本体10的端部。极耳20与极片本体10非整体结构，极耳20可以通过焊接的方式与极片本体10连接。
本实施例中，涂层30是涂覆于极片本体10表面的活性物质涂料。第一保护区域1101和第二保护区域1201为空箔区域、不含有涂层30，通过设置的保护层40覆盖。
在一个示例中，采用间隙涂布的方式制备涂层30。本示例中，在第一表面11涂布活性物质涂料时，预留第一保护区域1101、而涂布第一保护区域1101之外的区域。在第二表面12涂布活性物质涂料时，预留第二保护区域1201、而涂布第二保护区域1201之外的区域。
在另一个示例中，采用激光清洗或刮刀工艺的方式制备涂层30。本示例中，在第一表面11和第二表面12正常整面涂布活性物质涂料。在涂布后，利用激光清洗或刮刀工艺清理掉第一保护区域1101处的涂层、以及第二保护区域1201处的涂层，形成空箔区域。
本实施例中，保护层40可采用绝缘耐高温的胶纸或胶带，位于极耳20的两侧可有效防护极耳20，并防止极耳20的毛刺破坏卷绕过程中卷绕电芯的隔膜200，减少正极锂离子向负极转移，从而改善析锂问题。
保护层40与涂层30可保持持平。在一个示例中，保护层40的厚度与涂层30的厚度的厚度差在预设范围内。本示例中，保护层40的厚度与涂层30的厚度可以相等或相近，从而保证二者的表面可以持平。
本公开实施例中，在保证电芯极片100整体厚度一致性、平整性的基础上，能够有效改善析锂问题，保持电芯极片100的安全性及使用寿命。进而卷绕后的电芯使用寿命更长使用更安全。
在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，第一保护层41的面积不小于第一保护区域1101的面积；和/或，第二保护层42的面积不小于第二保护区域1201的面积。
本实施例中，第一保护层41的面积可大于或等于第一保护区域1101的面积，从而可以完整的覆盖第一保护区域1101，以保证在电芯极片100卷绕之后第一保护区域1101不会有空箔区域漏出。第二保护层42大于或等于第二保护区域1201的面积，以完整的覆盖第二保护区域1201，保证在电芯极片100卷绕之后第二保护区域1201不会有空箔区域漏出。从而更进一步改善析锂问题。
在一个示例性的实施例中，如图1所示，第一保护层41的边缘覆盖至第一保护区域1101边缘的涂层30达预设长度；和/或，第二保护层42的边缘覆盖至第二保护区域1201边缘的涂层30达预设长度。
本实施例中，第一保护层41的面积大于第一保护区域1101，例如第一保护层41的长度大于第一保护区域1101的长度、第一保护层41的宽度大于第一保护区域1101的宽度。第二保护层42的面积也可以大于第二保护区域1201。从而，第一保护层41可以更好的覆盖第一保护区域1101、第二保护层42可以更好的覆盖第二保护区域1201。
结合图1至图3所示，在设置第一保护层41时，可将第一保护区域1101边缘的涂层30制备成台阶状，从而将第一保护层41嵌入至涂层30的台阶状边缘，在不增加电芯极片100整体厚度的基础上，实现更好的覆盖效果。设置第二保护层42的方式可参照第一保护层42。
本实施例中，预设长度为0.2mm-2mm。此预设长度为第一保护层41或第二保护层42覆盖对应位置涂层30的长度，也可以表征涂层30边缘设置台阶状结构的长度。
在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，第一保护区域1101与第一保护层41之间还设置有：第一绝缘层(图中未示出)；和/或，第二保护区域1201与第二保护层42之间还设置有：第二绝缘层(图中未示出)。
本实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层可以采用绝缘陶瓷。在设置保护层40之前，先在第一保护区域1101和第二保护区域1201分别涂一层绝缘陶瓷，再进行贴附保护层40。本实施例中可以更好的防止空箔区域外露，更有效避免析锂问题。
在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，本实施例中的电芯极片100，第一表面11还预留有第一连接区域1102，第二表面12还预留有第二连接区域1202；第一连接区域1102与第二连接区域1202的位置相对。极耳20设置于第一连接区域1102或第二连接区域1202，第一连接区域1102处和第二连接区域1202分别通过保护层覆盖。
本实施例中，第一连接区域1102与第二连接区域1202可作为极耳20的焊接区、为空箔区域。在制备涂层30过程中，可预留第一连接区域1102与第二连接区域1202；或者在制备涂层30之后，清理掉第一连接区域1102和第二连接区域1202处的涂层，形成空箔区域。
在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，电芯极片100包括正极电芯极片101和负极电芯极片102。两种电芯极片100的结构相同。
如图2所示为正极电芯极片101示意图，正极电芯极片101的极片本体10为正极极片本体，极耳20为正极极耳。如图3所示为负极电芯极片102示意图，负极电芯极片102的极片本体10为负极极片本体，极耳20为负极极耳。
在一个示例性的实施例中，本公开实施例还提出了一种卷绕电芯，包括前述实施例中的电芯极片。
在一个示例性的实施例中，如图4所示，卷绕电芯1还包括：隔膜200。电芯极片100包括：正极电芯极片101和负极电芯极片102，正极电芯极片101、隔膜200及负极电芯极片102依次层叠后卷绕。
结合图1至图4所示，卷绕之后的电芯中：负极电芯极片102的第一保护层41位于正极电芯极片101的极耳21的一侧，负极电芯极片102的第二保护层42位于正极电芯极片101的极耳21的另一侧。正极电芯极片101的第一保护层41位于负极电芯极片102的极耳22的一侧，正极电芯极片101的第二保护层42位于负极电芯极片102的极耳22的另一侧。
在一个示例性的实施例中，本公开还提出了一种电池，包括前述实施例中的卷绕电芯。
本实施例中的电池可以应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备等终端设备中。本实施例中的电池结构整体厚度一致性好，并且能够有效改善析锂问题。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种电芯极片，其特征在于，包括：
极片本体，所述极片本体包括第一表面和第二表面，所述第一表面设置有第一保护区域，所述第二表面设置有第二保护区域；
极耳，设置于所述极片本体的预设部位；
涂层，涂覆于所述第一表面的除所述第一保护区域之外的区域，以及所述第二表面的除所述第二保护区域之外的区域；
保护层，包括覆盖于所述第一保护区域的第一保护层以及覆盖于所述第二保护区域的第二保护层，所述保护层的表面与对应位置的所述涂层的表面相平；
其中，在电芯极片卷绕状态下，电芯极片的第一保护层和第二保护层，分别位于另一电芯极片的极耳的两侧。
2.根据权利要求1所述的电芯极片，其特征在于，所述第一保护层的面积不小于所述第一保护区域的面积；和/或，所述第二保护层的面积不小于所述第二保护区域的面积。
3.根据权利要求2所述的电芯极片，其特征在于，所述第一保护层的边缘覆盖至所述第一保护区域边缘的涂层达预设长度；和/或，所述第二保护层的边缘覆盖至所述第二保护区域边缘的涂层达预设长度。
4.根据权利要求3所述的电芯极片，其特征在于，所述预设长度为0.2mm-2mm。
5.根据权利要求1所述的电芯极片，其特征在于，所述第一保护区域与所述第一保护层之间还设置有：第一绝缘层；和/或，所述第二保护区域与所述第二保护层之间还设置有：第二绝缘层。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电芯极片，其特征在于，所述保护层的厚度与所述涂层的厚度的厚度差在预设范围内。
7.根据权利要求1至5任一项所述的电芯极片，其特征在于，所述第一表面还预留有第一连接区域，所述第二表面还预留有第二连接区域；所述第一连接区域与所述第二连接区域的位置相对；
所述极耳设置于所述第一连接区域或所述第二连接区域，所述第一连接区域处和所述第二连接区域分别通过所述保护层覆盖。
8.根据权利要求1至5任一项所述的电芯极片，其特征在于，所述涂层通过间隙涂布的方式涂布获得。
9.根据权利要求1至5任一项所述的电芯极片，其特征在于，所述电芯极片包括正极电芯极片和负极电芯极片；
所述正极电芯极片的极片本体为正极极片本体，极耳为正极极耳；所述负极电芯极片的极片本体为负极极片本体，极耳为负极极耳。
10.一种卷绕电芯，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的电芯极片。
11.根据权利要求10所述的卷绕电芯，其特征在于，卷绕电芯还包括：隔膜；
所述电芯极片包括：正极电芯极片和负极电芯极片，所述正极电芯极片、所述隔膜及所述负极电芯极片依次层叠后卷绕。
12.一种电池，其特征在于，包括权利要求10至11任一项所述的卷绕电芯。
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