CN117059814A - 负极极片及其制作方法和相关装置 - Google Patents
负极极片及其制作方法和相关装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117059814A CN117059814A CN202210490199.5A CN202210490199A CN117059814A CN 117059814 A CN117059814 A CN 117059814A CN 202210490199 A CN202210490199 A CN 202210490199A CN 117059814 A CN117059814 A CN 117059814A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- region
- negative electrode
- area
- tab
- insulating material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 claims description 20
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 6
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 claims description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 6
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract description 64
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 43
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 abstract description 17
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 75
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 16
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 8
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 8
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005317 Li14Zn(GeO4)4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N carbon disulfide-14c Chemical compound S=[14C]=S QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- -1 that is Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004222 uncontrolled growth Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
本申请实施例公开了一种负极极片及其制作方法和相关装置。该负极极片包括集流体，集流体的材料为泡沫金属材料；集流体包括沿第一方向依次设置的第一区域、第二区域和第三区域，第一区域内部设置有负极活性物质，第二区域填充绝缘物质，第三区域未设置负极活性物质。本申请实施例的技术方案，可以使得在以泡沫金属为负极的电池中，极耳区域内无金属粒子沉积，避免因极耳区域金属粒子沉积过多而产生枝晶造成的电池单体短路，从而提升电池的安全性能；同时，极耳区域能够保持金属的特性，可以方便焊接和保持高过流能力。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，更为具体地，涉及一种负极极片、负极极片的制作方法、电极组件、电池单体、电池和用电设备。
背景技术
随着环境污染的日益加剧，新能源产业越来越受到人们的关注。在新能源产业中，电池技术是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中，如何提高电池的安全性能，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种负极极片、负极极片的制作方法、电极组件、电池单体、电池和用电设备，可以使得在以泡沫金属为负极的电池中，极耳区域内无金属粒子沉积，避免因极耳区域金属粒子沉积过多而产生枝晶造成的电池单体短路，从而提升电池的安全性能；同时，极耳区域能够保持金属的特性，可以方便焊接和保持高过流能力。
第一方面，提供了一种负极极片，包括：集流体，所述集流体的材料为泡沫金属材料；所述集流体包括沿第一方向依次设置的第一区域、第二区域和第三区域，第一区域内部设置有负极活性物质，第二区域填充有绝缘物质，第三区域未设置负极活性物质。
本申请实施例中，第一区域、第二区域和第三区域依次沿第一方向排列。第一区域内部设置有负极活性物质以使第一区域内部有利于金属成核生长；第二区域填充绝缘物质以使第二区域在物理上隔离第一区域和第三区域；第三区域未设置负极活性物质，以使第三区域保持金属的特性。通过将负极极片分成三个不同区域，并且使填充绝缘物质的第二区域位于第一区域和第三区域之间，隔开第一区域和第三区域，这样可以使得在以泡沫金属为负极的电池中，极耳区域内无金属粒子沉积，避免因极耳区域金属粒子沉积过多而产生枝晶造成的电池单体短路，从而提升电池的安全性能；同时，极耳区域能够保持金属的特性，可以方便焊接和保持高过流能力。
在一种可能的实施方式中，所述第一区域的表面覆盖有所述绝缘物质。
本申请实施例中，第一区域内部设置有负极活性物质以让金属粒子在其中更好的生长。在用泡沫金属作为负极的电池单体中，相较于第一区域内部，第一区域表面更容易会有金属粒子生长，并且将会导致金属粒子只在第一区域表面沉积的现象。通过在第一区域的表面覆盖绝缘物质，使金属粒子只在第一区域内部沉积，这样可以避免金属粒子在表面沉积，进而避免因第一区域表面沉积过多金属而造成的枝晶刺穿隔离膜的现象，由此提升了电池单体的安全性能。
在一种可能的实施方式中，所述绝缘物质为氧化铝或氧化锆。
本申请实施例中，为避免在第一区域表面沉积过多金属粒子形成枝晶而刺穿隔离膜的现象，在第一区域表面覆盖绝缘物质使金属粒子不在表面而在第一区域内部沉积。氧化铝和氧化锆都是绝缘性能好和各方面都很稳定的材料，在第一区域表面覆盖氧化铝和氧化锆，可以很好的避免金属粒子在第一区域表面沉积。
在一种可能的实施方式中，所述第二区域在所述第一方向上的宽度不小于所述集流体的厚度。
本申请实施例中，第二区域填充绝缘物质，隔开第一区域和第三区域，防止沉积在第一区域内部的金属粒子进入到第三区域内。如果第二区域的宽度小于集流体的厚度，金属粒子仍然有可能会在第三区域内沉积，第三区域内就仍然会有金属枝晶生长。也就是说，如果第二区域在第一方向上的宽度小于集流体的厚度，第二区域就不能起到有效隔开第一区域和第三区域的作用。将第二区域在第一方向上的宽度规定为不小于集流体的厚度，可以让第二区域更好的隔离第一区域和第三区域，以保证第三区域内无金属粒子沉积。
在一种可能的实施方式中，在所述第一方向上，所述第二区域的宽度不大于所述第一区域宽度的10％。
本申请实施例中，为了使第二区域更好的隔开第一区域和第三区域，第二区域在第一方向上的宽度不小于集流体的厚度。但是当第二区域在第一方向上的宽度过大，过多的集流体材料就会被浪费，进而导致电池单体的成本上升和能量密度的下降。因此，在第一方向上，使第二区域的宽度不大于所述第一区域宽度的10％，这样，第二区域既可以很好的隔开第一区域和第三区域以保证第三区域内无金属粒子沉积，又可以不浪费过多的集流体材料以保证电池单体较低的生产成本和较高的能量密度。
在一种可能的实施方式中，在所述第一方向上，所述第三区域的宽度不大于所述第一区域宽度的20％。
本申请实施例中，如果第三区域在第一方向上的宽度过大，过多的集流体材料就会被浪费，进而导致电池单体的成本上升和能量密度的下降。因此，在第一方向上，使第三区域的宽度不大于所述第一区域宽度的20％，这样可以不浪费过多的集流体材料以保证电池单体较低的生产成本和较高的能量密度。
在一种可能的实施方式中，所述第二区域包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第一区域形成所述极片的主体，所述第二部分和所述第三区域形成所述极片的极耳，所述第一部分在所述第一方向上的宽度不大于所述极片厚度的一半。
本申请实施例中，为了让极耳区域不发生短路、方便焊接和保持高过流能力，极耳需包括部分第二区域和第三区域。第二区域包括第一部分和第二部分，第一部分在极片的主体区域，第二部分在极片的极耳区域。若包含在主体区域的第一部分在第一方向上的宽度不大于极片厚度的一半，主体区域的第一部分就不能起到真正的保护第三区域的作用。因此，第二区域的第一部分在第一方向上的宽度不小于极片厚度的一半，这样可以使金属粒子不会在第三区域内沉积，极耳也可以方便焊接和保持高过流能力。
在一种可能的实施方式中，所述第一部分在所述第一方向上的宽度不小于6um。
本申请实施例中，内部填充绝缘材料的第二区域包括第一部分和第二部分，第一部分在极片的主体区域，第二部分在极片的极耳区域。若包含在主体区域的第一部分在第一方向上的宽度小于6um，主体区域的第一部分就不能起到真正的保护第三区域的作用。因此，第二区域的第一部分在第一方向上的宽度不小于6um，这样可以使金属粒子不会在第三区域内沉积，极耳也可以方便焊接和保持高过流能力。
在一种可能的实施方式中，在所述第一方向上，所述第一部分的宽度不大于所述第一区域宽度的5％。
本申请实施例中，为了使第一部分更好的发挥隔开第一区域和极耳的作用，第一部分在第一方向上的宽度不小于集流体的厚度，且不小于6um。但是当第一部分在第一方向上的宽度过大，过多的集流体材料就会被浪费，进而导致电池单体的成本上升和能量密度的下降。因此，在第一方向上，使第一部分的宽度不大于所述第一区域宽度的5％，第一部分既可以很好的隔开第一区域和极耳以保证金属粒子不会在第三区域内沉积，又可以不浪费过多的集流体材料以保证电池单体较低的生产成本和较高的能量密度。
在一种可能的实施方式中，所述极片包括两段所述第二区域，两段所述第二区域分布在所述第一区域的两侧。
本申请实施例中，电池单体中的正极是包住负极的，更进一步说，正极完全包住负极中的第一区域，因此正极的边缘是搭在负极的第二区域上的。为了生产过程中的方便，极片可以包括两段第二区域，两段第二区域分布在第一区域的两侧，这样负极与正极的搭配方式就不用有特别的限制，可以节省生产成本和提升生产效率。
在一种可能的实施方式中，所述泡沫金属为泡沫铜。
本申请实施例中，泡沫金属作为电池单体的负极材料。泡沫金属为泡沫铜，也就是泡沫铜作为电池单体的负极材料。当泡沫铜作为电池单体的负极材料时，可以提升电池单体的性能。
在一种可能的实施方式中，所述极片的厚度为50um至400um。
本申请实施例中，将极片的厚度维持在50um至400um之间，可以给金属粒子足够的沉积空间，进而维持电池单体良好的性能。
第二方面，提供了一种负极极片的制作方法，包括：提供集流体，所述集流体包括沿第一方向依次设置的第一区域、第二区域和第三区域，所述集流体的材料为泡沫金属材料；在所述第一区域设置第一绝缘物质，在所述第二区域内填充第二绝缘物质，在所述第三区域设置第三绝缘物质；去除所述第一区域内的所述第一绝缘物质，在所述第一区域内设置负极活性物质；去除所述第三区域的所述第三绝缘物质，得到所述第一区域内部设置有负极活性物质，所述第二区域填充有所述第二绝缘物质，所述第三区域未设置负极活性物质的负极极片。
本申请实施例中，通过在第一区域内设置负极活性物质，使第一区域内部有利于金属成核生长；通过在第二区域填充第二绝缘材料，使第二区域隔开第一区域和第三区域，以保证第三区域内没有金属粒子沉积；通过未在第三区域设置负极活性物质，使第三区域保持金属特性，方便后续焊接和保持高过流能力。
在一种可能的实施方式中，所述去除所述第一区域内的所述第一绝缘物质之前，所述方法还包括：清理所述第一区域表面的所述第一绝缘物质；在所述第一区域的表面覆盖所述第二绝缘物质。
本申请实施例中，在第一区域内填充第一绝缘物质，以防填充在第二区域的第二绝缘物质进入到第一区域，进而影响第一区域沉积金属粒子。去除第一区域内的第一绝缘物质前，通过在第一区域的表面覆盖第二绝缘物质，使第一区域成为内部导电、表面绝缘的结构，能够避免金属粒子沉积在第一区域表面，第一区域的表面长出枝晶而刺穿隔离膜，进而提高电池单体的安全性能。
在一种可能的实施方式中，所述在所述第一区域设置所述第一绝缘物质，包括：在所述第一区域内填充石蜡。
本申请实施例中，在第一区域内填充第一绝缘物质，可以防止填充在第二区域的绝缘物质进入到第一区域，影响第一区域的导电性。将石蜡作为第一绝缘物质，石蜡绝缘性好且易去除，可以保持第一区域良好的导电性。
在一种可能的实施方式中，所述去除所述第一区域内的所述第一绝缘物质，包括：加热所述第一区域，以去除所述第一区域内的所述石蜡。
本申请实施例中，在第一区域内填充石蜡而保持第一区域的导电性。通过加热的方式去除石蜡，该方法操作简单，可以在生产过程中广泛运用。
在一种可能的实施方式中，所述在所述第三区域设置所述第三绝缘物质，包括：在所述第三区域内填充石蜡。
本申请实施例中，在第三区域内填充第三绝缘物质，可以防止填充在第二区域的第二绝缘物质和填充在第一区域内部的负极活性物质进入到第三区域。将石蜡作为第三绝缘物质，石蜡绝缘性好且易去除，可以保持第三区域的金属特性。
在一种可能的实施方式中，所述在所述第一区域内设置负极活性物质，包括：通过化学镀膜方式在所述第一区域镀所述负极活性物质。
本申请实施例中，在第一区域内设置负极活性物质，使第一区域内部有利于金属粒子成核并生长。通过化学镀膜方式在第一区域镀负极活性物质，可以使负极活性物质均匀的分布在第一区域。
在一种可能的实施方式中，所述去除所述第三区域的所述第三绝缘物质，包括：加热所述第三区域，以去除所述第三区域的所述石蜡。
本申请实施例中，通过加热的方式去除第三区域的石蜡，可以保持第三区域良好的金属特性，方便后续焊接和保持高过流能力。
在一种可能的实施方式中，所述在所述第三区域设置所述第三绝缘物质，包括：在所述第三区域上包覆胶带。
本申请实施例中，在第三区域内填充第三绝缘物质，可以防止填充在第二区域的绝缘物质和填充在第一区域内部的负极活性物质进入到第三区域。在第三区域上包覆胶带，保护第三区域的效果明显，并且操作简单，成本较低。
在一种可能的实施方式中，所述在所述第一区域内设置负极活性物质，包括：通过物理镀膜方式在所述第一区域镀所述负极活性物质。
本申请实施例中，在第一区域内设置负极活性物质，使第一区域内部有利于金属粒子成核并生长。通过物理镀膜方式在第一区域镀负极活性物质，可以使负极活性物质均匀的分布在第一区域。
在一种可能的实施方式中，所述去除所述第三区域的所述第三绝缘物质，包括：去除所述第三区域上的所述胶带。
本申请实施例中，通过直接去除第三区域上的胶带，可以保持第三区域良好的金属特性，方便后续焊接和保持高过流能力。
在一种可能的实施方式中，所述在所述第二区域设置所述第二绝缘物质，包括：通过蒸镀或磁控溅射方式在所述第二区域填充所述第二绝缘物质。
本申请实施例中，第二区域设置第二绝缘物质隔开第一区域和第三区域，以保证第三区域内无金属粒子沉积，进而没有枝晶生长。通过蒸镀或磁控溅射方式在第二区域填充第二绝缘物质，可以使第二区域内的绝缘物质均匀分布，加强第二区域的隔离作用。
第三方面，提供了一种电极组件，包括上述实施例中的负极极片，正极极片以及隔离膜。
第四方面，提供了一种电池单体，包括上述实施例中的电极组件；壳体，具有开口，用于容纳所述电极组件；端盖，用于封闭所述开口。
第五方面，提供了一种电池，包括上述实施例中的电池单体。
第四方面，提供了一种用电设备，包括上述实施例中的电池，所述电池用于提供电能。
附图说明
图1是本申请一实施例的车辆的结构示意图；
图2是本申请一实施例的电池的分解结构示意图；
图3是本申请一实施例的电池单体的示意图；
图4是本申请一实施例的负极极片的示意图；
图5是本申请一实施例的负极极片的制作流程示意图；
图6是本申请另一实施例的负极极片的制作流程示意图；
图7是本申请再一实施例的负极极片的制作流程示意图；
具体实施方式中的附图标号如下：
附图标记：
车辆1，电池2，电池单体3；
控制器11，马达12，箱体20，电极组件31，外壳32，电极端子33，连接构件34，泄压机构35，集流体36；
第一箱体部201，第二箱体部202，容纳空间203，壳体321，端盖322，正电极端子331，负电极端子332，第一区域361，第二区域362，第三区域363，第一方向X。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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申请实施例中的具体含义。
本申请中，电池单体可以包括锂金属二次电池、钠金属电池或镁金属电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。以下实施例为了方便说明，以锂金属电池为例进行说明。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
在电池组装过程中，电池中的极耳弯折时会与其他电极发生短接，将导致电池的急性短路，进而影响电池的安全性能。所以在现有技术中，为了防止极耳的短路，将极耳处通过氧化或涂胶的方式进行绝缘处理，这样就可以降低极耳处短路的几率，从而提高电池的安全性能。之后再通过超声焊接的高频率震动去除氧化层，这样就不会影响极耳的过流能力。
但是在以泡沫金属为负极的电池中，震动的方式会产生一些绝缘性物质颗粒。这些绝缘性颗粒难以去除，残留在极耳内部，导致电池性能下降，并且也会产生安全问题，所以上述现有技术中通过绝缘处理极耳而提升电池的安全性能的方法并不能用于以泡沫金属为负极的电池中。
同时，在以泡沫金属为负极的电池中，极耳处也不能有活性物质(在锂金属电池中，此处的活性物质是指亲锂活性物质；纳金属电池中，此处活性物质是指亲锂活性物质，以此类推)存在。如果极耳处有活性物质存在，金属粒子就会在极耳处沉积，导致金属粒子在极耳处不受控制的生长。这样，一方面会导致活性金属的耗损，降低电池性能；另一方面，因为金属生长过多而产生的枝晶会刺穿隔膜，进而造成电池短路和产生安全问题。
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种负极极片，能够使极片上的极耳区域维持金属材料的特性，保证正常焊接、保持高过流能力的同时，也能防止金属在其中生长进而提高电池的安全性能。
本申请实施例描述的负极极片适用于电极组件、电池单体、电池以及使用电池的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。
图1为本申请一实施例提供的车辆1的结构示意图。如图1所示，车辆1的内部设置有电池2，电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电，例如，电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器11和马达12，控制器11用来控制电池2为马达12供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池2不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2为本申请一实施例提供的电池2的爆炸示意图。如图2所示，电池2包括箱体20，电池单体3，电池单体3容纳于箱体20内。
箱体20用于容纳电池单体3。箱体20可以是多种结构。在一些实施例中，箱体20可以包括第一箱体部201和第二箱体部202，第一箱体部201与第二箱体部202相互盖合，第一箱体部201和第二箱体部202共同限定出用于容纳电池单体3的容纳空间203。第二箱体部202可以是一端开口的空心结构，第一箱体部201为板状结构，第一箱体部201盖合于第二箱体部202的开口侧，以形成具有容纳空间203的箱体20；第一箱体部201和第二箱体部202也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部201的开口侧盖合于第二箱体部202的开口侧，以形成具有容纳空间203的箱体20。当然，第一箱体部201和第二箱体部202可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部201与第二箱体部202连接后的密封性，第一箱体部201与第二箱体部202之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部201盖合于第二箱体部202的顶部，第一箱体部201亦可称之为上箱盖，第二箱体部202亦可称之为下箱体。
在电池2中，电池单体3为多个。多个电池单体3之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体3中既有串联又有并联。多个电池单体3之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体3构成的整体容纳于箱体20内；当然，也可以是多个电池单体3先串联或并联或混联组成电池模块(图中未示出)，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体20内。电池模块中的多个电池单体3之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块中的多个电池单体3的并联或串联或混联。
如图3所示，为本申请一个实施例的一种电池单体3的结构示意图，电池单体3包括一个或多个电极组件31、壳体321和端盖322。壳体321和端盖322形成外壳或电池盒32。壳体321的壁以及端盖322均称为电池单体3的壁，其中对于长方体型电池单体3，壳体321的壁包括底壁和四个侧壁。壳体321根据一个或多个电极组件31组合后的形状而定，例如，壳体321可以为中空的长方体或正方体或圆柱体，且壳体321的其中一个面具有开口以便一个或多个电极组件31可以放置于壳体321内。例如，当壳体321为中空的长方体或正方体时，壳体321的其中一个平面为开口面，即该平面不具有壁体而使得壳体321内外相通。当壳体321可以为中空的圆柱体时，壳体321的端面为开口面，即该端面不具有壁体而使得壳体321内外相通。端盖322覆盖开口并且与壳体321连接，以形成放置电极组件31的封闭的腔体。壳体321内填充有电解质，例如电解液。
该电池单体3还可以包括两个电极端子33，两个电极端子33可以设置在端盖322上。端盖322通常是平板形状，两个电极端子33固定在端盖322的平板面上，两个电极端子33分别为正电极端子331和负电极端子332。每个电极端子33各对应设置一个连接构件34，或者也可以称为集流构件34，其位于端盖322与电极组件31之间，用于将电极组件31和电极端子33实现电连接。
在该电池单体3中，根据实际使用需求，电极组件31可设置为单个，或多个，如图3所示，电池单体3内设置有4个独立的电极组件31。
电池单体3上还可设置泄压机构35。泄压机构35用于电池单体3的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度。
泄压机构35可以为各种可能的泄压结构，本申请实施例对此并不限定。例如，泄压机构35可以为温敏泄压机构，温敏泄压机构被配置为在设有泄压机构35的电池单体3的内部温度达到阈值时能够熔化；和/或，泄压机构35可以为压敏泄压机构，压敏泄压机构被配置为在设有泄压机构35的电池单体3的内部气压达到阈值时能够破裂。
图4是本申请一实施例的负极极片的结构示意图。该负极极片包括集流体36，集流体36的材料为泡沫金属材料；集流体36包括沿第一方向X依次设置的第一区域361、第二区域362和第三区域363，第一区域361内部设置有负极活性物质，第二区域362填充有绝缘物质，第三区域363未设置负极活性物质。
本申请实施例中，泡沫金属是指有泡沫气孔的金属材料，泡沫金属的气孔率高、孔径尺寸较大，因此用泡沫金属制备的负极集流体可以给金属粒子提供生长空间，让金属粒子沉积在泡沫金属材料中。
本申请实施例中，负极活性物质为与金属粒子性质较亲近的材料。例如，磷化铜、镍、钛、钴、铁等金属磷化物；氧化铜、氧化铝、氧化锌、二氧化硅等氧化物；金、银、锌、硅、镁、钙等金属单质；碳纳米管、石墨烯、富勒烯、活性炭等碳材料；Mo(SxSe1-x)2、W(SxSe1-x)2等金属硫化物；Li2Sy、LiX、Li2O、Li3N等含锂物质，LiX中，X＝F,Cl,Br,I；Li2Sy中，y＝1～8；或者Li2+2xZn1-xGeO4、Li14Zn(GeO4)4等无机固态电解质等。以上物质仅是举例说明，并不代表仅为上述物质，只有是与金属电池中的金属有较亲近性质、能够帮助金属粒子沉积在负极集流体中的材料都可以为负极活性物质。
上述方案中，第一区域361、第二区域362和第三区域363依次沿第一方向X排列。第一区域361内部设置有负极活性物质以使第一区域361内部有利于金属粒子成核并生长；第二区域362填充绝缘材料以使第二区域362在物理上隔离第一区域361和第三区域363；第三区域363未设置负极活性材料，以使第三区域363保持金属的特性。通过将负极集流体36分成三个不同区域，并且使填充绝缘物质的第二区域362位于第一区域361和第三区域363之间，隔离第一区域361和第三区域363，保证第三区域363内无金属粒子沉积，这样可以使得在以泡沫金属为负极的电池单体3中，极耳区域内无金属粒子沉积，避免因极耳区域金属粒子沉积过多而产生枝晶造成的电池单体3短路，从而提升电池单体3的安全性能；同时，极耳区域能够保持金属的特性，可以方便焊接和保持高过流能力。
可选地，第一区域361的表面覆盖有绝缘物质。
第一区域361内部设置有负极活性物质以让金属粒子在其中更好的生长。在用泡沫金属作为负极的电池单体3中，相较于第一区域361内部，第一区域361的表面更容易会有金属粒子在其中生长，并且将会导致金属粒子只在第一区域361表面沉积的现象。如果在第一区域361表面沉积过多的金属粒子，过多的金属粒子就会产生枝晶，刺穿隔膜，进而导致电池单体3的短路或断路。
上述方案中，通过在第一区域361的表面覆盖绝缘物质，使金属粒子只在第一区域361内部沉积，这样可以避免金属粒子在第一区域361的表面沉积，进而避免因第一区域361表面沉积过多金属粒子而造成的枝晶刺穿隔离膜的现象，由此提升了电池单体3的安全性能。
可选地，绝缘物质为氧化铝或氧化锆。
氧化铝是一种熔点为2054℃、沸点为2980℃、高硬度、高稳定性的化合物，氧化锆是一种化学性质不活泼，具有高熔点的耐高温材料。氧化铝和氧化锆都为较佳的绝缘材料，本申请实施例中，用氧化铝或氧化锆覆盖第一区域361的表面，可以使金属粒子不在第一区域361的表面沉积。但绝缘物质也可为其他物质，本申请对此不作任何限定。
上述方案中，为避免在第一区域361的表面沉积金属形成枝晶而刺穿隔离膜，在第一区域361表面覆盖绝缘物质以使金属粒子不在第一区域361表面而在第一区域361内部沉积。氧化铝和氧化锆都是绝缘性能较好，各方面性能都很稳定的材料，在第一区域361表面覆盖氧化铝或氧化锆，可以很好的避免金属粒子在第一区域361表面沉积，使第一区域361变成表面绝缘，内部导电的结构。
可选地，第二区域362在第一方向X上的宽度不小于集流体36的厚度。
第二区域362填充绝缘物质，隔开第一区域361和第三区域363，防止金属粒子在第三区域363内沉积。如果第二区域362的在第一方向X上的宽度小于集流体36的厚度，金属粒子仍然有可能会在第三区域363内沉积，第三区域363内仍然会有金属枝晶生长。也就是说，如果第二区域362在第一方向X上的宽度小于集流体36的厚度，第二区域362就不能有效隔开第一区域361和第三区域363的作用。
上述方案中，将第二区域362在第一方向X上的宽度规定为不小于集流体36的厚度，可以让第二区域362有效隔开离第一区域361和第三区域363，以保证第三区域363内不会有金属枝晶生长的可能，保护第三区域363内无金属粒子沉积。
可选地，在第一方向X上，第二区域362的宽度不大于第一区域361宽度的10％。
如上文所述，为了使第二区域362更好的隔开第一区域361和第三区域363，第二区域362在第一方向X上的宽度需不小于集流体36的厚度。但是当第二区域362在第一方向X上的宽度过大时，虽然可以起到很好的隔开作用，但是会造成过多的集流体浪费，进而导致电池单体3的成本上升和能量密度的下降。
上述方案中，在第一方向X上，在保证第二区域362的宽度不小于集流体36的厚度的前提下，使第二区域362的宽度不大于第一区域361宽度的10％。这样，第二区域362既可以有效隔开第一区域361和第三区域363以保证第三区域363内无金属粒子沉积，又可以不浪费过多的集流体材料以保证电池单体3较低的生产成本和较高的能量密度。
可选地，在第一方向X上，第三区域363的宽度不大于第一区域361的20％。
在电池单体3中，如果第三区域363在第一方向X上的宽度过大，会造成过多的集流体浪费，进而导致电池单体3的成本上升和能量密度的下降。
上述方案中，在第一方向X上，使第三区域363的宽度不大于第一区域361宽度的20％。这样可以不浪费过多的集流体材料以保证电池单体3较低的生产成本和较高的能量密度。
可选地，第二区域362包括第一部分和第二部分，第一部分和第一区域361形成极片的主体，第二部分和第三区域363形成极片的极耳，第一部分在第一方向X上的宽度不大于极片厚度的一半。
填充绝缘材料的第二区域362包括第一部分和第二部分，第一部分在极片的主体区域，第二部分在极片的极耳区域。为了让第三区域363保持金属特性，内部无金属粒子沉积，极耳部分需要有部分的第二区域362；为了不能让极耳区域直接和第一区域361搭接而发生短路，主体区域需要有部分的第二区域362；为了让极耳区域方便焊接和保持高过流能力，所以极耳区域需包括第三区域363。
上述方案中，负极极片由主体区域和极耳区域组成，主体区域由第一区域361和第一部分组成，极耳区域由第三区域363和第二部分组成。若包含在主体区域的第一部分在第一方向X上的宽度小于极片厚度的一半，极耳区域的第二部分就不能起到真正的保护第三区域363的作用。因此，第二区域362的第一部分在第一方向X上的宽度不小于极片厚度的一半，这样可以使极耳的第三区域363保持金属特性，极耳区域也可以方便焊接和保持高过流能力。
可选地，第一部分在第一方向X上的宽度不小于6um。
内部填充绝缘材料的第二区域362包括第一部分和第二部分，第一部分在极片的主体区域，第二部分在极片的极耳区域。若包含在主体区域的第一部分在第一方向X上的宽度小于6um，主体区域的第一部分就不能起到真正的保护第三区域363的作用。
上述方案中，使第二区域362的第一部分在第一方向X上的宽度不小于6um，这样可以使极耳的第三区域363保持金属特性，也不会有金属粒子沉积在其中，极耳可以方便焊接和保持高过流能力。
可选地，在第一方向X上，第一部分的宽度不大于第一区域361宽度的5％。
为了使第一部分更好的发挥隔开第一区域361和极耳区域的作用，第一部分在第一方向X上的宽度不小于集流体36的厚度，且不小于6um。但是当第一部分在第一方向X上的宽度过大，过多的集流体材料就会被浪费，进而导致电池单体3的成本上升和能量密度的下降。
上述方案中，在第一方向X上，使第一部分的宽度不大于所述第一区域361宽度的5％，第一部分既可以很好的隔开第一区域361和极耳以保证极耳中第三区域363内无金属粒子沉积，又可以不浪费过多的集流体材料以保证电池单体3较低的生产成本和较高的能量密度。
可选地，极片包括两段第二区域362，两段第二区域362分布在第一区域361的两侧。
本申请实施例中，电池单体3中的正极是包住负极的，更进一步说，正极完全包住负极中的第一区域361，因此正极的边缘是搭在负极的第二区域362上的。在生产过程中，使正极的边缘正好搭在宽度较小第二区域362上而不是第一区域361和第三区域363，具有一定的难度。
上述方案中，为了生产过程中的方便，极片可以包括两段第二区域362，两段第二区域362分布在第一区域361的两侧，这样负极与正极的搭配方式就不用有特别的限定，因此可以节省生产成本和提升生产效率。
可选地，泡沫金属为泡沫铜。
上述方案中，泡沫金属作为电池单体3的负极材料。泡沫金属为泡沫铜，也就是泡沫铜作为电池单体3的负极材料。当泡沫铜作为电池单体3的负极材料时，可以提升电池单体3的性能。
可选地，极片的厚度为50um至400um。
上述方案中，将极片的厚度维持在50um至400um之间，可以给金属粒子足够的沉积空间，进而维持电池单体3良好的性能。
图5是本申请一实施例的负极极片的制作流程示意图，如图5所示，该制作方法包括：
S501：提供集流体36，集流体36包括沿第一方向依次设置的第一区域361、第二区域362和第三区域363，集流体36的材料为泡沫金属材料；
S502：在第一区域361设置第一绝缘物质；
S503：在第二区域362内填充第二绝缘物质；
S504：在第三区域363设置第三绝缘物质；
S505：去除第一区域361内的第一绝缘物质，在第一区域361内设置负极活性物质；
S506：去除第三区域363的第三绝缘物质，得到第一区域361内部设置有负极活性物质，第二区域362填充有第二绝缘物质，第三区域363未设置负极活性物质的负极极片。
上述方案中，通过在第一区域361内设置负极活性物质，使第一区域361内部有利于金属成核生长；通过在第二区域362填充第二绝缘材料，使第二区域362隔开第一区域361和第三区域363，第三区域363内没有金属粒子沉积；通过未在第三区域363设置负极活性物质，使第三区域363保持金属特性，方便后续焊接和保持高过流能力。
可选地，去除第一区域361内的第一绝缘物质之前，方法还包括：清理第一区域361表面的第一绝缘物质；在第一区域361的表面覆盖第二绝缘物质。
在第一区域361内填充第一绝缘物质，是为了防止填充在第二区域362的第二绝缘物质进入到第一区域361，影响第一区域361沉积金属粒子。而为了防止金属粒子沉积在第一区域361的表面，进而在第一区域361的表面生长枝晶对电池单体3的安全性能造成影响，所以要在第一区域361的表面覆盖绝缘材料，让金属粒子不在第一区域361的表面沉积。
上述方案中，通过在第一区域361的表面覆盖第二绝缘物质，使第一区域361成为内部导电、表面绝缘的结构，能够避免金属粒子沉积在第一区域361表面，在第一区域361的表面长出枝晶而刺穿隔离膜，进而提高电池单体3的安全性能。
可选地，在第一区域361设置第一绝缘物质，包括：在第一区域361内填充石蜡。
石蜡，是一种溶于汽油、二硫化碳、四氯化碳等一类非极性溶剂，熔点较低，可用于烘烤容器的涂敷料，电器元件绝缘，提高橡胶抗老化性和增加柔韧性等。
上述方案中，在第一区域361内填充第一绝缘物质，可以防止填充在第二区域362的第二绝缘物质进入到第一区域361，影响第一区域361的导电性。将石蜡作为第一绝缘物质，石蜡绝缘性好且易去除，可以保持第一区域361良好的导电性。
可选地，去除第一区域361内的第一绝缘物质，包括：加热第一区域361，以去除第一区域361内的石蜡。
在第二区域362内设置第二绝缘物质时，用石蜡填充第一区域361，以保护第一区域361不被第二绝缘物质填充。当第二区域362设置结束后，利用石蜡较低的熔点，加热去除石蜡，恢复第一区域361的原始状态。
上述方案中，在第一区域361内填充石蜡而保持第一区域361的导电性。通过加热的方式去除石蜡，该方法操作简单，可以在生产过程中广泛运用。
可选地，在第三区域363设置第三绝缘物质，包括：在第三区域363内填充石蜡。
第二区域362需设置第二绝缘物质以隔开第一区域361和第三区域362，第一区域361需设置负极活性物质以使金属粒子更易于在第一区域361内沉积。而第三区域363属于电池单体3的极耳区域，为了方便后续焊接和保持高过流能力，需要保持金属特性而不能有任何的绝缘处理或设置活性物质处理。
上述方案中，在第三区域363内填充第三绝缘物质，可以防止填充在第二区域362的第二绝缘物质和填充在第一区域361内部的负极活性物质进入到第三区域363。将石蜡作为第三绝缘物质，石蜡绝缘性好且易去除，可以保持第三区域363的金属特性。
可选地，在所述第一区域361内设置负极活性物质，包括：通过化学镀膜方式在第一区域361镀负极活性物质。
化学镀膜是利用化学方法在材料上产生或沉积薄膜的方法。例如，本申请实施例中，第一区域361可通过电镀的方式镀负极活性物质。
上述方案中，在第一区域361内设置负极活性物质，使第一区域361内部有利于金属粒子成核并生长。通过化学镀膜方式在第一区域361镀负极活性物质，可以使负极活性物质均匀的分布在第一区域361。
可选地，去除第三区域363的第三绝缘物质，包括：加热第三区域363，以去除第三区域363石蜡。
上述方案中，通过加热的方式去除第三区域363的石蜡，可以保持第三区域363良好的金属特性，方便后续焊接和保持高过流能力。
可选地，在第三区域363设置第三绝缘物质，包括：在第三区域363上包覆胶带。
本申请实施例中，胶带可为任何材质的胶带，本申请对胶带的材料没有任何限定。胶带包覆在第三区域363上，可以防止填充在第二区域362的第二绝缘物质和填充在第一区域361内部的负极活性物质进入到第三区域363。
上述方案中，在第三区域363上包覆胶带，保护第三区域363的效果明显，并且操作简单，成本较低。
可选地，在第一区域361内设置负极活性物质，包括：通过物理镀膜方式在第一区域361镀负极活性物质。
本申请实施例中，第一区域361可通过蒸镀、磁控溅射的方式镀负极活性物质。
上述方案中，在第一区域361内设置负极活性物质，使第一区域361内部有利于金属粒子成核并生长。通过物理镀膜方式在第一区域361镀负极活性物质，可以使负极活性物质均匀的分布在第一区域361。
可选地，去除第三区域363的第三绝缘物质，包括：去除第三区域363上的胶带。
上述方案中，通过直接去除第三区域363上的胶带，可以保持第三区域363良好的金属特性，方便后续焊接和保持高过流能力。
可选地，在第二区域362设置第二绝缘物质，包括：通过蒸镀或磁控溅射方式在第二区域362填充第二绝缘物质。
蒸镀，是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法，本申请实施例中，利用蒸镀在第二区域362填充第二绝缘物质具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。磁控溅射是物理气相沉积的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，本申请实施例中，利用磁控溅射在第二区域362填充第二绝缘物质具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。本申请实施例中也可选择其他方式在第二区域362内填充第二绝缘物质，本申请对此不作任何限定。
图6是申请另一实施例的负极极片的制作流程示意图，如图6所示，可通过以下步骤来制备负极极片：
S601：准备不含任何处理的泡沫金属材料的负极集流体36；
S602：在负极集流体36的第一区域361和第三区域363内填充石蜡；
S603：刮掉第一区域361表面的石蜡；
S604：通过低温蒸镀或者低温磁控溅射的方式，在负极集流体36的第二区域362填充第二绝缘材料，在第一区域361的表面覆盖第二绝缘材料；
S605：通过加热或者有机物清洗的方式，将第一区域361中的石蜡去除。
S606：通过电镀的方式，在第一区域361内部填充负极活性物质；
S607：通过加热或者有机物清洗的方式，将第三区域363中的石蜡去除。
图7是申请再一实施例的负极极片的制作流程示意图，如图7所示，还可通过以下步骤来制备负极极片：
S701：准备不含任何处理的泡沫金属材料的负极集流体36；
S702：在负极集流体36的第二区域362和第三区域363贴上绝缘胶带；
S703：通过低温蒸镀或者低温磁控溅射的方式，在第一区域361内填充负极活性物质；
S704：在第一区域361内填充石蜡；
S705：刮掉第一区域361表面的石蜡；
S706：去除第二区域362上的胶带，通过低温蒸镀或者低温磁控溅射的方式，在负极集流体36的第一区域361表面和第二区域362设置第二绝缘材料。
S707：通过加热或者有机物清洗的方式，将第一区域361中的石蜡去除；
S708：去除第三区域363上的胶带。
以上制备负极极片的步骤仅为举例说明，只要最后得到上述实施例中所述的负极极片，以上的制备步骤可以自由组合，本申请对此不做任何限定。
本申请实施例还提供了一种电极组件31，包括前述实施例中的负极极片，正极极片以及隔离膜。
本申请实施例还提供了一种电池单体3，包括前述实施例中的电池组件31；壳体321，具有开口，用于容纳电极组件31；端盖322，用于封闭开口。
本申请实施例还提供了一种电池2，包括前述实施例中的电池单体3。
本申请实施例还提供了一种用电设备，包括前述实施例中的电池2，电池2用于提供电能。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (27)
1.一种负极极片，其特征在于，包括：
集流体，所述集流体的材料为泡沫金属材料；
所述集流体包括沿第一方向依次设置的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域内部设置有负极活性物质，所述第二区域(362)填充有绝缘物质，所述第三区域未设置负极活性物质。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一区域的表面覆盖有所述绝缘物质。
3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述绝缘物质为氧化铝或氧化锆。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第二区域在所述第一方向上的宽度不小于所述集流体的厚度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的负极极片，其特征在于，在所述第一方向上，所述第二区域的宽度不大于所述第一区域宽度的10％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的负极极片，其特征在于，在所述第一方向上，所述第三区域的宽度不大于所述第一区域宽度的20％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第二区域包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第一区域形成所述极片的主体，所述第二部分和所述第三区域形成所述极片的极耳，所述第一部分在所述第一方向上的宽度不小于所述极片厚度的一半。
8.根据权利要求7所述的负极极片，其特征在于，所述第一部分在所述第一方向上的宽度不小于6um。
9.根据权利要求7或8项所述的负极极片，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一部分的宽度不大于所述第一区域宽度的5％。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述极片包括两段所述第二区域，两段所述第二区域分布在所述第一区域的两侧。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铜。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述极片的厚度为50um至400um。
13.一种负极极片的制作方法，其特征在于，包括：
提供集流体，所述集流体包括沿第一方向依次设置的第一区域、第二区域和第三区域，所述集流体的材料为泡沫金属材料；
在所述第一区域设置第一绝缘物质，在所述第二区域内填充第二绝缘物质，在所述第三区域设置第三绝缘物质；
去除所述第一区域内的所述第一绝缘物质，在所述第一区域内设置负极活性物质；
去除所述第三区域的所述第三绝缘物质，得到所述第一区域内部设置有负极活性物质，所述第二区域填充有所述第二绝缘物质，所述第三区域未设置负极活性物质的负极极片。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述去除所述第一区域内的所述第一绝缘物质之前，所述方法还包括：
清理所述第一区域表面的所述第一绝缘物质；
在所述第一区域的表面覆盖所述第二绝缘物质。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述在所述第一区域设置所述第一绝缘物质，包括：
在所述第一区域内填充石蜡。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述去除所述第一区域内的所述第一绝缘物质，包括：
加热所述第一区域，以去除所述第一区域内的所述石蜡。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述在所述第三区域设置所述第三绝缘物质，包括：
在所述第三区域内填充石蜡。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述在所述第一区域内设置负极活性物质，包括：
通过化学镀膜方式在所述第一区域镀所述负极活性物质。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述去除所述第三区域的所述第三绝缘物质，包括：
加热所述第三区域，以去除所述第三区域的所述石蜡。
20.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述在所述第三区域设置所述第三绝缘物质，包括：
在所述第三区域上包覆胶带。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述在所述第一区域内设置负极活性物质，包括：
通过物理镀膜方式在所述第一区域镀所述负极活性物质。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述去除所述第三区域的所述第三绝缘物质，包括：
去除所述第三区域上的所述胶带。
23.根据权利要求13至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述第二区域设置所述第二绝缘物质，包括：
通过蒸镀或磁控溅射方式在所述第二区域填充所述第二绝缘物质。
24.一种电极组件，其特征在于，包括：
如权利要求1-12中任一项所述的负极极片；
正极极片；以及
隔离膜。
25.一种电池单体，其特征在于，包括：
如权利要求24所述的电极组件；
壳体，具有开口，用于容纳所述电极组件；以及
端盖，用于封闭所述开口。
26.一种电池，其特征在于，包括
多个如权利要求25中任一项所述的电池单体。
27.一种用电设备，其特征在于，包括：
如权利要求26所述的电池，所述电池用于提供电能。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210490199.5A CN117059814A (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | 负极极片及其制作方法和相关装置 |
| PCT/CN2023/080687 WO2023216703A1 (zh) | 2022-05-07 | 2023-03-10 | 负极极片及其制作方法和相关装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210490199.5A CN117059814A (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | 负极极片及其制作方法和相关装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117059814A true CN117059814A (zh) | 2023-11-14 |
Family
ID=88663199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210490199.5A Pending CN117059814A (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | 负极极片及其制作方法和相关装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117059814A (zh) |
| WO (1) | WO2023216703A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0684518A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-03-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電池用電極の製造方法 |
| CN100464914C (zh) * | 2007-10-12 | 2009-03-04 | 西北有色金属研究院 | 一种金属纤维多孔材料后续加工处理方法 |
| CN103247779A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-08-14 | 谭彬 | 一种电化学活性极片的制作方法 |
| JP6983147B2 (ja) * | 2018-12-26 | 2021-12-17 | 本田技研工業株式会社 | 固体電池用電極および固体電池 |
| CN112310409A (zh) * | 2019-08-14 | 2021-02-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件和二次电池 |
-
2022
- 2022-05-07 CN CN202210490199.5A patent/CN117059814A/zh active Pending
-
2023
- 2023-03-10 WO PCT/CN2023/080687 patent/WO2023216703A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023216703A1 (zh) | 2023-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6328151B2 (ja) | 複合固体電解質を有するリチウム電池 | |
| CN213692108U (zh) | 电极组件、电池单体、电池以及用电装置 | |
| US11757161B2 (en) | Battery cell, battery and electricity consuming device | |
| US20220246992A1 (en) | Electrode assembly, battery cell, battery, and manufacturing device and method for electrode assembly | |
| WO2023240749A1 (zh) | 电极组件、电池单体、电池和用电设备 | |
| WO2023039883A1 (zh) | 电极及其制备方法、电池及用电装置 | |
| CN214588915U (zh) | 电极组件、电池单体、电池以及用电装置 | |
| WO2014087895A1 (ja) | 蓄電装置、ハイブリッド車及び電動車両 | |
| US20230123434A1 (en) | Electrode Plate, Electrode Assembly, Battery Cell, Battery, and Electric Appliance | |
| CN117059814A (zh) | 负极极片及其制作方法和相关装置 | |
| JP2024515925A (ja) | 電池セル、電池および電気装置 | |
| JP2019016494A (ja) | 積層電極体の製造方法及び蓄電素子の製造方法 | |
| JP2019016493A (ja) | 電極体のサブユニット、電極ユニット、積層電極体及び蓄電素子 | |
| WO2023216254A1 (zh) | 电极组件、电池单体、电池及用电设备 | |
| WO2023185205A1 (zh) | 电极组件、电池单体、电池和用电设备 | |
| US20230387461A1 (en) | Wettability additives for lithium ion batteries | |
| WO2023024736A1 (zh) | 电极组件、电池单体、电池以及用电装置 | |
| CN221102217U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
| US20240014368A1 (en) | Passivated current collector for a battery cell | |
| CN117199736B (zh) | 电池单体、电池以及用电装置 | |
| WO2023045490A1 (zh) | 电极组件及制造方法和系统、电池单体、电池和用电装置 | |
| WO2024021061A1 (zh) | 极片及其制备方法和相关设备 | |
| US20240006720A1 (en) | Separator coating materials for rechargeable batteries | |
| WO2024031353A1 (zh) | 极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备 | |
| EP4383438A1 (en) | Secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |