CN117080687A - 一种极片结构、电芯和电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极片结构、电芯和电池，涉及锂电池技术领域。极片结构具体包括：导电基层，沿所述导电基层长度方向的两侧设置有第一涂料区和第二涂料区，沿所述导电基层长度方向在所述第一涂料区和第二涂料区之间设置有至少一个切槽，以在所述切槽两侧形成极耳，所述切槽的长度依次增大。旨在缩短单卷芯电池极片长度并降低其制作难度。

Description

一种极片结构、电芯和电池

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种极片结构、电芯和电池。

背景技术

传统方形电池极片分为单侧敷料区与未敷料箔材区，通过切割箔材区形成单个极耳，极耳在卷针上卷绕后重叠形成极耳组，极耳组与连接片连接后，再与电芯外壳的盖板连接，将电流导出。

目前方形电池常用的电芯为单卷芯，单卷芯的结构相对简单，可以根据需要进行柔性设计和排列，方便适应不同尺寸、不同形状的电池包装。但单卷芯极片的长度长，制作难度大，报废率高，成品电芯R角积压变形更严重，掉粉析锂风险大。

因此，如何缩短单卷芯电池极片长度并降低其制作难度，成为了亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种极片结构、电芯和电池，旨在缩短单卷芯电池极片长度并降低其制作难度。

为了实现上述目的，本发明提出一种极片结构，包括：

导电基层，沿所述导电基层长度方向的两侧设置有第一涂料区和第二涂料区，沿所述导电基层长度方向在所述第一涂料区和第二涂料区之间设置有至少一个切槽，以在所述切槽两侧形成极耳，所述切槽的长度依次增大。

在本申请的一实施例中，当极片被卷绕时，极片上的极耳均重叠，形成极耳组。

在本申请的一实施例中，所述第一涂料区和所述第二涂料区关于所述导电基层宽度的中心线对称。

在本申请的一实施例中，任意相邻切槽之间的宽度均相等。

在本申请的一实施例中，所述切槽的宽度和长度的连接处设置有弧形倒角，所述弧形的弧心角为90°。

在本申请的一实施例中，当所述导电基层为铝箔时，所述第一涂料区与切槽之间和第二涂料区与切槽之间设置有陶瓷涂层或涂胶层。

本申请还公开了一种电芯，包括采用如上任意一项所述的极片结构的正极片、采用如上任意一项所述的极片结构的负极片、第一隔膜、以及第二隔膜；

所述第一隔膜设置在正极片第一涂料区和负极片第一涂料区之间，所述第二隔膜设置在正极片的第二涂料区和负极片的第二涂料区之间，所述正极片与所述负极片的尺寸相同，所述负极片的第一涂料区的宽度大于正极片的第一涂料区的宽度。

在本申请的一实施例中，所述负极片的涂料区与所述正极片的涂料区之间的差值为A，3mm≥A≥1mm。

本申请还公开了一种电池，包括如上所述的电芯。

采用上述技术方案，通过在导电基层的长度方向的两侧设置第一涂料区和第二涂料区，沿着导电基层长度方向在第一涂料区和第二涂料区之间设置切槽，形成极耳，在极耳进行卷绕时，第一涂料区和第二涂料区同步完成卷绕，完成卷绕之后，将极片进行折叠，从而缩短了单卷芯的极片长度，由于在卷绕位随着极片不断入卷，卷径不断增加，所以为了保证成型卷芯极耳重合无错位，因此需要使切槽的长度依次增加。通过增加切槽的长度，可以使得位于切槽两边的极耳之间的距离增加。

附图说明

下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细的说明，其中：

图1为本发明第一种实施例的结构示意图；

图2为图1卷绕之后的结构示意图；

图3为图2对折之后形成的电池结构示意图；

10、第一涂料区；20、第二涂料区；30、极耳；40、切槽；50、弧形倒角。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

如图1所示，为了实现上述目的，本发明提出一种极片结构，包括：

导电基层，沿所述导电基层长度方向的两侧设置有第一涂料区10和第二涂料区20，沿所述导电基层长度方向在所述第一涂料区10和第二涂料区20之间设置有至少一个切槽40，以在所述切槽40两侧形成极耳30，所述切槽40的长度依次增大。

具体的，导电基层是一个具有导电性质的基材，当极片为负极极片时，其采用铜箔制成。当极片为正极极片时，其采用铝箔制成。它的主要作用是提供电流的导电路径，将电流从一个部分传输到另一个部分。

第一涂料区10和第二涂料区20位于导电基层的两侧，第一涂料区10和第二涂料区20沿着长度方向设置。第一涂料区10和第二涂料区20上可以采用正极涂料，也可以采用负极涂料。当采用正极涂料时，由正极活性材料(如氧化钴、氧化镍等)、导电剂(如碳黑)和聚合物粘结剂组成。它的主要功能是提供正极活性材料的电化学反应界面，并提供电子传导路径和结构稳定性。当采用负极涂料时，由石墨或硅等负极活性材料、导电剂和聚合物粘结剂组成。其主要功能是提供负极活性材料的电化学反应界面，并提供电子传导路径和结构稳定性

切槽40是沿导电基层的长度方向，在第一涂料区10和第二涂料区20之间设置至少一个切槽40，并且这些切槽40的长度依次增大。切槽40的作用是在切槽40两侧形成极耳30。通过设置至少一个切槽40，可以保证在第一涂料区10和第二涂料区20之间形成两个极耳30，减小内阻。

极耳30是切槽40两侧形成的凸起或突出部分。用于连接其他电池组件，例如电极或电池外部电路。

采用上述技术方案，通过在导电基层的长度方向的两侧设置第一涂料区10和第二涂料区20，沿着导电基层长度方向在第一涂料区10和第二涂料区20之间设置切槽40，形成极耳30，在极耳30进行卷绕时，第一涂料区10和第二涂料区20同步完成卷绕，完成卷绕之后，将极片进行折叠，从而缩短了单卷芯的极片长度，由于在卷绕位随着极片不断入卷，卷径不断增加，所以为了保证成型卷芯极耳30重合无错位，因此需要使切槽40的长度依次增加。通过增加切槽40的长度，可以使得位于切槽40两边的极耳30之间的距离增加。

在本申请的一实施例中，当极片被卷绕时，极片上的极耳30均重叠，形成极耳30组。

具体的，当极片被卷绕时，此时极片先进行卷绕，卷绕之后，位于极片之间的极耳30依次堆叠重合，在极耳30完成重叠之后，将极片进行折叠。

采用上述技术方案，极片上的极耳30均重叠，形成极耳30组，无需使用连接片进行连接，降低了极片的加工难度。极耳30组设计可以简化电池的制造和组装过程。减少组装中的材料和工艺要求。这有助于提高生产效率和降低制造成本

在本申请的一实施例中，所述第一涂料区10和所述第二涂料区20关于所述导电基层宽度的中心线对称。

具体的，通过将第一涂料区10和第二涂料区20对称地放置在导电基层的两侧，可以实现结构的对称性。这种对称性有助于提高电池的整体平衡性和稳定性，减少不对称性带来的潜在问题。对称的涂料区设计有助于实现更均衡的电流分布。当电流通过导电基层时，对称涂料区的存在可以减少电流的偏向性，使电池内部电流分布更加均匀，从而提高电池的性能和效率。通过在导电基层两侧对称地设置涂料区，可以增加电池的机械稳定性。对称设计可以平衡电池内部的应力和压力分布，减少因机械变形或位移引起的电池结构不稳定性。对称涂料区的设计可以简化电池的制造工艺。由于涂料区在导电基层上的布置相对对称，制造过程中的涂料施加和涂布操作可以更加均匀和一致，提高生产效率和一致性。

在本申请的一实施例中，任意相邻切槽40之间的宽度均相等。

具体的，相邻切槽40之间宽度相等可以实现均匀的应力分布。当电池经历膨胀或收缩时，均匀的切槽40宽度可以减少应力集中的发生，从而降低由于应力集中引起的电池结构破裂或失效的风险。等宽切槽40设计可以简化电池的制造工艺。由于切槽40的宽度保持一致，制造过程中的切割、加工和装配操作更加统一和一致，有利于提高生产效率和产品一致性。

在本申请的一实施例中，所述切槽40的宽度和长度的连接处设置有弧形倒角50，所述弧形的弧心角为90°。

具体的，弧形倒角50可以减少应力集中的发生。在切槽40连接处设置弧形倒角50可以平滑过渡切槽40的形状，避免了尖锐的边缘或角落，从而减少应力集中的可能性。弧形倒角50可以增加切槽40连接处的强度和耐久性。通过减少应力集中，弧形倒角50有助于提升切槽40连接处的结构强度，减少因应力集中引起的破裂或损伤。弧形倒角50的设计还可以简化电池的制造工艺。相比于锐利的边缘或角落，弧形倒角50更容易进行切割、加工和装配，有利于提高工艺的可行性和一致性。

在本申请的一实施例中，当所述导电基层为铝箔时，所述第一涂料区10与切槽40之间和第二涂料区20与切槽40之间设置有陶瓷涂层或涂胶层。

具体的，陶瓷涂层或涂胶层可以提供良好的绝缘保护。铝箔作为导电基层，在电池中承担电流传导的功能，其在加工过程中容易产生毛刺。通过在涂料区与切槽40之间添加绝缘层，可以防止导电基层与相邻部分发生电路短路，提高电池的安全性和稳定性。陶瓷涂层或涂胶层可以减少电解液的损耗。

如图2所示，本申请还公开了一种电芯，包括采用如上任意一项所述的极片结构的正极片、采用如上任意一项所述的极片结构的负极片、第一隔膜、以及第二隔膜；

所述第一隔膜设置在正极片第一涂料区10和负极片第一涂料区10之间，所述第二隔膜设置在正极片的第二涂料区20和负极片的第二涂料区20之间，所述正极片与所述负极片的尺寸相同，所述负极片的第一涂料区10的宽度大于正极片的第一涂料区10的宽度。

具体的，一种电芯，包括正极片、负极片、第一隔膜、以及第二隔膜，正极片为在极片结构上的第一涂料区10和第二涂料区20涂覆正极活性材料，负极片为在极片结构上的第一涂料区10和第二涂料区20上涂覆负极活性材料。

第一隔膜设置在正极片的第一涂料区10和负极片的第一涂料区10之间；第二隔膜设置在正极的第二涂料区20和负极的第二涂料区20，所述正极片与所述负极片的尺寸相同，所述负极片的第一涂料区10的宽度大于正极片的第一涂料区10的宽度。

采用上述技术方案，通过使用不同宽度的涂料区和设置两个隔膜层，可以实现电池内部电化学反应的平衡。负极片的第一涂料区10较宽可以提供更大的反应面积，增加负极反应的容量和功率输出。同时，通过第一隔膜将正极和负极隔离开来，防止直接电路短路，并确保正负极之间的电荷平衡。

在本申请的一实施例中，所述负极片的涂料区与所述正极片的涂料区之间的差值为A，3mm≥A≥1mm。

具体的，将负极片的涂料区与所述正极片的涂料区之间的差值设置在3mm至1mm之间，可以实现更均匀的电流分布。正负极片之间的差值可以影响电池内部的电流密度分布。较大的涂料区差值可以降低正负极之间的电流密度梯度，使得电池内部的电流分布更加均匀，从而减少局部反应的差异性，提高电池的性能和循环寿命。

如图3所示，本申请还公开了一种电池，包括如上所述的电芯。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种极片结构，其特征在于，包括：

导电基层，沿所述导电基层长度方向的两侧设置有第一涂料区和第二涂料区，沿所述导电基层长度方向在所述第一涂料区和第二涂料区之间设置有至少一个切槽，以在所述切槽两侧形成极耳，所述切槽的长度依次增大。

2.如权利要求1所述的极片结构，其特征在于，当极片被卷绕时，极片上的极耳均重叠，形成极耳组。

3.如权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一涂料区和所述第二涂料区关于所述导电基层宽度的中心线对称。

4.如权利要求1所述的极片结构，其特征在于，任意相邻切槽之间的宽度均相等。

5.如权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述切槽的宽度和长度的连接处设置有弧形倒角，所述弧形的弧心角为90°。

6.如权利要求1所述的极片结构，其特征在于，当所述导电基层为铝箔时，所述第一涂料区与切槽之间和第二涂料区与切槽之间设置有陶瓷涂层或涂胶层。

7.一种电芯，其特征在于，包括采用权利要求1至6中任意一项所述的极片结构的正极片、采用权利要求1至6中任意一项所述的极片结构的负极片、第一隔膜、以及第二隔膜；

所述第一隔膜设置在正极片第一涂料区和负极片第一涂料区之间，所述第二隔膜设置在正极片的第二涂料区和负极片的第二涂料区之间，所述正极片与所述负极片的尺寸相同，所述负极片的第一涂料区的宽度大于正极片的第一涂料区的宽度。

8.如权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述负极片的涂料区与所述正极片的涂料区之间的差值为A，3mm≥A≥1mm。

9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的电芯。