CN117239144A - 集流体、极片和电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集流体、极片和电池。该集流体包括支撑层和导电结构,该导电结构包括:电极引出构件,包括位置相对的第一侧面和第二侧面,第一侧面覆盖支撑层的部分侧面且与其固定连接,第二侧面位于电极引出构件背离支撑层的一侧;导电层,包括第一导电区和第二导电区,第一导电区覆盖支撑层除与电极引出构件连接区域外的至少部分区域,第二导电区覆盖电极引出构件的第二侧面的至少部分区域;第一导电区、第二导电区和电极引出构件电连接。本发明通过将支撑层和导电层分别设置在电极引出构件两侧的方式,使电极引出构件与支撑层和导电层分别连接,从而无需焊接也可实现电流导出,能够避免焊接导致的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,特别涉及一种集流体,还提供了一种极片和电池。
背景技术
锂离子电池在发生电化学反应时,正负极集流体收集并导出电流。为了提升锂离子电池的安全性能与能量密度,一种中间为支撑层(绝缘基体,例如高分子绝缘基体)、两侧为导电层的复合集流体被提出。复合集流体的自重小,能量密度高,且该结构能够有效避免锂离子电池在遇到碰撞、挤压、穿刺等异常情况时因内部短路而发生起火、爆炸等,因而被用于替换纯金属集流体。
然而,在现有的复合集流体中,两侧的金属导电层被绝缘基体隔开使得其电流导通受阻,导致复合集流体本身的内阻过大,装载有该复合集流体的电芯的阻抗过大,影响电芯的性能发挥;而且,还会使得复合集流体难以和极耳进行良好的电连接,甚至在焊接过程中经常会出现虚焊的情况,从而容易导致极耳脱落。因此,焊接带来的问题严重影响了复合集流体的进一步发展与应用。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种集流体,以及一种极片和电池,能够有效降低集流体本身的内阻,提高装载有该集流体的电芯的电学性能。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种集流体,包括支撑层和导电结构,所述导电结构包括:
电极引出构件,所述支撑层的至少一个侧面设置有所述电极引出构件,所述电极引出构件包括位置相对的第一侧面和第二侧面,所述第一侧面覆盖所述支撑层的部分侧面且与其固定连接,所述第二侧面位于所述电极引出构件背离所述支撑层的一侧;
导电层,包括第一导电区和第二导电区,所述第一导电区覆盖所述支撑层除与所述电极引出构件连接区域外的至少部分区域,所述第二导电区覆盖所述电极引出构件的所述第二侧面的至少部分区域;
所述第一导电区、所述第二导电区和所述电极引出构件电连接。
可选地,在上述集流体中,所述支撑层的一个侧面设置有所述导电结构,或者,所述支撑层的两侧分别设置有所述导电结构。
可选地,在上述集流体中,所述电极引出构件与所述支撑层粘接。
可选地,在上述集流体中,所述电极引出构件与所述支撑层之间通过粘接剂粘接,
所述粘接剂包括酸改性聚烯烃、环氧化合物、环状烷烃化合物、多官能异氰酸酯化合物、相溶性弹性体、磷酸改性化合物、含有聚氨酯甲基丙烯酸酯和磷酸基甲基丙烯酸酯和环氧基丙烯酸酯的组合物、聚氨基甲酸酯多元醇和饱和脂肪族的反应物、聚氨基甲酸酯多元醇和脂环式多异氰酸酯的反应物、异氰酸酯化合物和皂化乙烯乙酸乙烯酯的组合物中的任一种或多种组合。
可选地,在上述集流体中,所述电极引出构件与所述支撑层之间的结合力F1≥ 2N/mm;和/或,所述导电层与所述支撑层之间的结合力F2≥10 N/mm;和/或,所述导电层与所述电极引出构件之间的结合力F3≥10 N/mm。
可选地,在上述集流体中,在所述集流体的宽度方向上,所述电极引出构件与所述支撑层的连接区尺寸为1~10mm。
可选地,在上述集流体中,所述支撑层的厚度为1μm~20μm;和/或,所述的电极引出构件的单层厚度为1μm~20μm;和/或,所述的导电层的单层厚度为0.2μm~5μm。
一种极片,包括:
上文中所述的集流体;
涂膏层,至少覆盖所述集流体的所述导电层的所述第一导电区的外侧面。
可选地,在上述极片中,所述涂膏层还覆盖所述集流体的所述导电层的所述第二导电区的外侧面的至少部分区域;和/或,所述涂膏层还覆盖所述电极引出构件的所述第二侧面的至少部分区域。
可选地,在上述极片中,还包括绝缘层,所述绝缘层设置于所述集流体的所述导电层的外侧面,且与所述涂膏层的边缘相邻;
和/或,所述绝缘层覆盖所述电极引出构件的所述第二侧面的部分区域。
可选地,在上述极片中,在所述集流体的宽度方向上,所述绝缘层的宽度尺寸为0~5mm。
可选地,在上述极片中,在所述集流体的厚度方向上,所述绝缘层的厚度尺寸为0~20μm。
一种电池,包括间隔排布的正极片和负极片片;
所述负极片为上文中所述的不带绝缘层的极片;
所述正极片为上文中所述的带绝缘层的极片;
所述正极片中的所述绝缘层在极片厚度方向上的投影位于所述负极片所在区域内。
本发明提供的集流体中,支撑层用于起到安全支撑的作用,电极引出构件位于支撑层和导电层之间。由于导电层一般通过真空蒸镀法或溅射法等非焊接方式覆盖在支撑层和电极引出构件的表面,因此可与电极引出构件直接实现电连接,无需焊接。而支撑层和电极引出构件不涉及电连接,因此其连接方式可以采用除焊接方式外的其他任意方式。(而现有技术中,由于电极引出构件位于导电层的外侧,为了保证二者之间的电连接,一般采用焊接固连的方式实现二者之间的固定连接。但焊接容易导致焊点穿孔、焊点凸起等问题)
可见,本发明提供的集流体中,通过将支撑层和导电层分别设置在电极引出构件两侧的方式,使电极引出构件与支撑层、导电层分别连接,能够实现集流体电流的导出,可有效降低集流体本身的内阻,减小装载有该集流体的电芯的阻抗,提高电芯的电化学性能,而且,该集流体无需对电极引出构件进行焊接,从而能够有效简化集流体以及以集流体为基材的电极和电芯的制备工艺,同时能够避免焊接工艺中存在的焊接穿孔导致连接强度不高、焊接凸起导致刺穿隔膜等问题。
本发明提供的极片和电池由于采用了上述集流体,因此能够具备上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种单侧设置导电层的集流体的截面结构示意图。
图2为一种双侧设置导电层的集流体的截面结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种集流体的截面结构示意图,其单侧设置导电层和电极引出构件。
图4为本发明实施例提供的一种集流体的截面结构示意图,其两侧均设置导电层和电极引出构件。
图5为本发明实施例提供的一种正极片的结构示意图。
图6至图9为本发明实施例提供的四种具有不同结构的正极片的截面结构示意图。
图10为本发明实施例提供的一种负极片的结构示意图。
图11至图14为本发明实施例提供的四种具有不同结构的负极片的截面结构示意图。
图15为本发明实施例提供的经过模切的多极耳正极片的结构示意图(其侧面设置有绝缘层)。
图16为本发明实施例提供的经过模切的多极耳负极片的结构示意图(其侧面无绝缘层)。
图17为本发明实施例提供的一种适用于叠片电池的正极片结构示意图。
图18为本发明实施例提供的一种适用于叠片电池的负极片结构示意图。
图19为本发明实施例提供的一种电芯截面结构示意图。
其中:
1-支撑层,2-导电层,3-电极引出构件,4-绝缘层,5-涂膏层,
21-第一导电区,22-第二导电区,
31-第一侧面,32-第二侧面,
51-主体涂膏区,52-消薄涂膏区,
100-正极片,200-负极片,300-隔膜,400-硬极耳,500-极耳胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2,在现有的复合集流体中,两侧的金属导电层被绝缘基体隔开使得其电流导通受阻,导致复合集流体本身的内阻过大,装载有该复合集流体的电芯的阻抗过大,影响电芯的性能发挥。同时,现有技术采用的侧面(单面/双面)焊接金属电极引出构件3的方式导通导电层2的电流。这也使得复合集流体的导电性能和电池的安全性能极大程度地依赖于焊接效果。而复合集流体与电极引出构件3焊接的制程难度大、稳定性不佳,且实际操作中常出现诸如焊点穿孔、焊点凸起过高等引发电芯失效的焊接效果。一方面,焊点穿孔会降低焊接连接强度及导电性能,影响电池正常工作;另一方面,焊点凸起过高会增加隔膜被刺穿的风险,使电池安全性能受到威胁。
请参阅图3至图19,本发明实施例提供了一种集流体,以及一种设置有该集流体的极片和电池。
首先,本发明实施例提供的集流体的生产工艺包括:
在支撑层1的表面边缘区域固定连接电极引出构件3,构成组合构件,此时电极引出构件3包括与支撑层1固定连接的第一侧面31,以及位于第一侧面31对面的第二侧面32;(具体可参见图3和图4)
在上述组合构件的表面设置导电层2,导电层2覆盖电极引出构件3的第二侧面32的至少部分区域,以及支撑层1除与电极引出构件3连接区域外的至少部分区域。(具体可参见图3和图4)
具体实施时,优选采用胶粘或机械辊轧的方式在支撑层1的表面设置电极引出构件3,构成组合构件,能够保证组合构件的表面平整。
具体地,电极引出构件3与支撑层1连接的方式采用胶粘时,其形成条件可以是:对经过表面清洁处理的支撑层1的表面涂布粘结胶,随后将导电箔片(即电极引出构件3)粘结于支撑层1的表面,并于100℃下烘干。
具体地,电极引出构件3与支撑层1的连接方式采用机械辊轧的方式时,其形成条件可以是:将导电箔片(即电极引出构件3)与经过表面清洁处理的支撑层1置于机械辊中,通过施加30t至80t的压力使两者紧密结合。该方式可以认为是通过机械辊轧实现的粘接。
通过上述方式,电极引出构件3与支撑层1之间的结合力F1≥ 2 N/mm,电极引出构件3与支撑层1之间能够形成更加稳固的结合,使支撑层1能够起到更好的支撑作用。
具体实施时,在支撑层1及电极引出构件3上形成导电层2的方式可通过真空蒸镀法、溅射法中的至少一种,即导电层2可以通过蒸镀或溅射的方式覆盖于支撑层1的侧面以及电极引出构件3的第二侧面32上,能够保证导电层2和电极引出构件3之间的电连接。例如,导电层2覆盖支撑层1除了被电极引出构件3覆盖的连接位置之外的全部侧面,且覆盖电极引出构件3的第二侧面32的部分或全部。
其中,溅射法优选磁控溅射法。而且,导电层2与支撑层1之间的结合力F2≥10 N/mm,导电层2与电极引出构件3之间的结合力F3≥10 N/mm,使得导电层2与支撑层1/电极引出构件3之间形成更加稳固的结合。
此外,具体实施时,导电层2的电阻率满足:R≤1.0×10-1 Ω且R≥2.0×10-3 Ω。
请参见图3和图4,本发明实施例提供的集流体,包括支撑层1和一种新型导电结构,该导电结构包括电极引出构件3和导电层2。其中:
支撑层1的至少一个侧面设置有电极引出构件3;
电极引出构件3包括位置相对的第一侧面31和第二侧面32,第一侧面31覆盖支撑层1的部分侧面且与其固定连接,第二侧面32位于第一侧面31的对侧,即电极引出构件3背离支撑层1的一侧;
导电层2包括第一导电区21和第二导电区22,第一导电区21覆盖支撑层1除与电极引出构件3连接区域外的至少部分区域,第二导电区22覆盖电极引出构件3的第二侧面32的至少部分区域,而且,第一导电区21、第二导电区22和电极引出构件3电连接。
该集流体中,支撑层1用于起到安全支撑的作用,电极引出构件3位于支撑层1和导电层2之间。由于导电层2一般通过真空蒸镀法或溅射法覆盖在支撑层1和电极引出构件3的表面,因此可与电极引出构件直接实现电连接,无需焊接,从而集流体本身内阻较低。而支撑层1和电极引出构件3不涉及电连接,因此其连接方式可以有多种选择,为了保证表面平整,优选采用胶粘或机械辊轧的方式。(而现有技术中,由于电极引出构件3位于导电层2的外侧,为了保证二者之间的电连接,一般采用焊接固连的方式实现二者之间的固定连接。但焊接容易导致焊点穿孔、焊点凸起等问题)
可见,本发明实施例提供的集流体中,支撑层1和导电层2分别位于电极引出构件3的两侧,分别与电极引出构件3连接,该结构能够实现集流体电流的导出,无需对电极引出构件3进行焊接,从而能够有效降低集流体本身的内阻,提高装载有该集流体的电芯的电学性能,而且能够有效简化集流体以及以集流体为基材的电极和电芯的制备工艺,同时能够避免焊接工艺中存在的焊接穿孔导致连接强度不高、焊接凸起导致刺穿隔膜等问题。
具体实施时,可以如图3中所示,在支撑层1的一个侧面设置导电结构(即电极引出构件3和导电层2);也可以如图4中所示,在支撑层1的两个侧面分别设置导电结构。
具体实施时,在集流体的宽度方向上,电极引出构件3与支撑层1的连接区尺寸优选为1~10mm。具体可参见图3,电极引出构件3设置在支撑层1的边缘,覆盖支撑层1的区域宽度范围为1~10mm,即图3中的连接区尺寸a的取值范围在1~10mm。
具体实施时,支撑层1的厚度优选为1μm~20μm;电极引出构件3的单层厚度优选为1μm~20μm;导电层2的单层厚度优选为0.2μm~5μm。
请参见图6至图14,本发明实施例提供的极片包括上文中所述的集流体,以及涂膏层5。进一步还包括绝缘层4。
该实施例的极片通过侧面(单面/双面)引出金属电极引出构件3,金属电极引出构件3和极耳连接从而实现复合集流体和极耳的电连接,在保证复合集流体和极耳的良好电连接的同时,实现复合集流体的上下两侧面导通,还可以降低复合集流体和电极引出构件3的连接的制程难度,提高极耳的稳定性,防止极耳掉落,避免现有技术中复合集流体和电极引出构件常出现的焊接连接强度及导电性能较弱的问题以及降低隔膜被刺穿的风险。
具体地,请参见图6、图7、图11和图12,涂膏层5至少覆盖集流体的导电层2的第一导电区21的外侧面。因此,涂膏层5在极片厚度方向上的投影与电极引出构件3极片厚度方向上的投影几乎相接,二者之间的间隙仅为导电层2的第一导电区21和第二导电区22在过渡处的宽度尺寸。
具体地,请参见图8、图9、图13、图14,涂膏层5还覆盖集流体的导电层2的第二导电区22的外侧面的至少部分区域;和/或,涂膏层5还覆盖电极引出构件3的第二侧面32的至少部分区域。因此,涂膏层5在极片厚度方向上的投影与电极引出构件3在极片厚度方向上的投影至少部分重叠。
具体实施时,若支撑层1的单个侧面设置有导电层2,则极片的单个侧面设置有涂膏层5;若支撑层1的两侧面分别设置有导电层2,则极片的两侧面分别设置有涂膏层5。当导电层2完全覆盖集流体侧面时,涂膏层5可以完全能覆盖集流体侧面(即完全覆盖导电层2的外侧面),也可以不完全覆盖。例如,如图6和图7中所示,涂膏层5可以仅覆盖导电层2的第一导电区21;或者,如图8和图9中所示,涂膏层5还可以进一步覆盖到第二导电区22.
具体实施时,在极片完成涂膏后,涂膏层5一般会形成主体涂膏区51和位于边缘的消薄涂膏区52,消薄涂膏区52的厚度逐渐减薄。
在极片的边缘处通过模切方式形成软极耳时,导电层2和支撑层1容易在模切位置(具体可参见图15中的曲线区域)产生融珠、毛刺等凸起结构,从容该凸起结构容易刺穿隔膜后与相邻极片接触导致电池短路。一般情况下,负极片相对正极片更大,所以正极软极耳的模切过程产生的融珠、毛刺等有可能刺穿隔膜与负极片接触,导致电池短路。因此,作为正极的极片表面还设置有绝缘层4。
具体请参见图5至图9,该集流体中,绝缘层4设置于集流体的导电层2的外侧面,且与涂膏层5的边缘相邻,即紧邻消薄涂膏区52。由于涂膏层5的边缘基本靠近或覆盖到了电极引出构件3所在的区域,因此,绝缘层4在极片厚度方向上的投影位于电极引出构件3在相同方向上的投影区域内,而且,导电层2覆盖电极引出构件3的区域在极片厚度方向上的投影,与绝缘层4在极片厚度方向上的投影相邻但并不重叠。从而,在极片的边缘处通过模切方式形成软极耳时,通过绝缘层4能够避免模切产生的融珠、毛刺等刺穿隔膜后与相邻极片接触导致电池短路的问题。
具体地,绝缘层4的材质包括陶瓷。而且,在集流体的宽度方向上,绝缘层4的宽度尺寸为0~5mm;在集流体的厚度方向上,绝缘层4的厚度尺寸为0~20μm。具体可参见图5至图9,绝缘层4设置在涂膏层5的边缘,可以起到有效防毛刺的作用。
具体实施时,本发明提供的极片可以适用于多极耳结构或叠片结构。例如,图15中所示的多极耳结构电芯的正极片、图16中所示的多极耳结构电芯的负极片、图17中所示的叠片结构电芯的正极片、图18中所示的叠片结构电芯的负极片。
请参见图19,本发明实施例提供的电池包括间隔排布的正极片100和负极片200片,以及隔膜300、电解液、硬极耳400、极耳胶500。其电芯结构和极片结构可参见图15至图19。
其中:正极片包括上述集流体,以及设置于该集流体上的涂膏层5和绝缘层4(具体可参见图5至图9,以及图15和图17);负极片包括上述集流体和设置于集流体上的涂膏层5(具体可参见图10至图4,以及图16和图18);而且,正极片100中的绝缘层4在极片厚度方向上的投影位于负极片200所在区域内。
具体实施时,该电池的电芯结构可以是常规结构、CTP结构(即电容屏结构)、多极耳结构以及叠片结构中的任一种。该多极耳结构包括隔膜外包多极耳结构和铝箔外包多极耳结构。
综上,本发明提供的集流体和极片的具体实施过程基本包括:在支撑层1上设置电极引出构件3,随后在支撑层1及电极引出构件3上形成导电层2。其中:支撑层1用于承载电极引出构件3及导电层2,电极引出构件3用于实现与导电层2的电连接,导电层2用于承载涂膏。
具体地,电极引出构件3设置于支撑层1的至少一个表面上,一般设置在支撑层1的边缘。并且,电极引出构件3在集流体厚度方向上的投影和支撑层1的边界边缘的投影重叠,电极引出构件3覆盖支撑层1的宽度范围为1~10mm。
具体地,导电层2位于支撑层1及电极引出构件3的至少一个表面上,覆盖支撑层1除与电极引出构件3连接外的全部表面,且覆盖电极引出构件3的部分表面或全部表面。
具体地,支撑层1的厚度为1 μm~20 μm,电极引出构件的3厚度为1 μm~20 μm,导电层2的厚度为0.2 μm~5 μm。
具体实施时:
支撑层1的材料选自有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的至少一种;其中,有机聚合物绝缘材料选自聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯中的至少一种;无机绝缘材料选自氧化铝、碳化硅、二氧化硅中的至少一种;复合材料选自环氧树脂玻璃纤维增强复合材料、聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料中的至少一种;
电极引出构件3的材料选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种;其中,金属导电材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种,所述碳基导电材料选自石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种;
导电层2的材料选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种;其中,金属导电材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种,所述碳基导电材料选自石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种;
将支撑层1与电极引出构件3粘结的粘结剂选用酸改性聚烯烃,任选的配合环氧化合物、环状烷烃化合物、多官能异氰酸酯化合物、相溶性弹性体、磷酸改性化合物等物质,含有聚氨酯甲基丙烯酸酯、磷酸基甲基丙烯酸酯和环氧基丙烯酸酯的组合物,或者聚氨基甲酸酯多元醇和饱和脂肪族和/或脂环式多异氰酸酯的反应物,或者异氰酸酯化合物和皂化乙烯乙酸乙烯酯的组合物;
电极引出构件3与支撑层1之间的结合力F≥ 2 N/mm,电极引出构件3与支撑层1之间形成更加稳固的结合,从而使支撑层1能够起到更好的支撑作用;
导电层2可通过真空蒸镀法、溅射法中的至少一种方式设置在支撑层1和电极引出构件3的表面;溅射法优选磁控溅射法;
导电层2与支撑层1之间的结合力以及导电层2与电极引出构件3之间的结合力F≥10 N/mm,使得导电层2与支撑层1/电极引出构件3之间形成更加稳固的结合;
导电层2的电阻率满足:R≤1.0×10-1 Ω且R≥2.0×10-3 Ω。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种集流体,其特征在于,包括支撑层(1)和导电结构,所述导电结构包括:
电极引出构件(3),所述支撑层(1)的至少一个侧面设置有所述电极引出构件(3),所述电极引出构件(3)包括位置相对的第一侧面(31)和第二侧面(32),所述第一侧面(31)覆盖所述支撑层(1)的部分侧面且与其固定连接,所述第二侧面(32)位于所述电极引出构件(3)背离所述支撑层(1)的一侧;
导电层(2),包括第一导电区(21)和第二导电区(22),所述第一导电区(21)覆盖所述支撑层(1)除与所述电极引出构件(3)连接区域外的至少部分区域,所述第二导电区(22)覆盖所述电极引出构件(3)的所述第二侧面(32)的至少部分区域;
所述第一导电区(21)、所述第二导电区(22)和所述电极引出构件(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的集流体,其特征在于,所述支撑层(1)的一个侧面设置有所述导电结构,或者,所述支撑层(1)的两侧分别设置有所述导电结构。
3.根据权利要求1所述的集流体,其特征在于,所述电极引出构件(3)与所述支撑层(1)粘接。
4.根据权利要求3所述的集流体,其特征在于,所述电极引出构件(3)与所述支撑层(1)之间通过粘结剂粘接,
所述粘接剂包括酸改性聚烯烃、环氧化合物、环状烷烃化合物、多官能异氰酸酯化合物、相溶性弹性体、磷酸改性化合物、含有聚氨酯甲基丙烯酸酯和磷酸基甲基丙烯酸酯和环氧基丙烯酸酯的组合物、聚氨基甲酸酯多元醇和饱和脂肪族的反应物、聚氨基甲酸酯多元醇和脂环式多异氰酸酯的反应物、异氰酸酯化合物和皂化乙烯乙酸乙烯酯的组合物中的任一种或多种组合。
5. 根据权利要求1所述的集流体,其特征在于,所述电极引出构件(3)与所述支撑层(1)之间的结合力F1≥ 2 N/mm;和/或
所述导电层(2)与所述支撑层(1)之间的结合力F2≥10 N/mm;和/或
所述导电层(2)与所述电极引出构件(3)之间的结合力F3≥10 N/mm。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的集流体,其特征在于,在所述集流体的宽度方向上,所述电极引出构件(3)与所述支撑层(1)的连接区尺寸为1~10mm。
7. 根据权利要求1至5任一项所述的集流体,其特征在于,所述支撑层(1)的厚度为1μm~20μm;和/或
所述的电极引出构件(3)的单层厚度为1μm~20μm;和/或
所述的导电层(2)的单层厚度为0.2μm~5μm。
8.一种极片,其特征在于,包括:
如权利要求1至7任一项所述的集流体;
涂膏层(5),至少覆盖所述集流体的所述导电层(2)的所述第一导电区(21)的外侧面。
9.根据权利要求8所述的极片,其特征在于,所述涂膏层(5)还覆盖所述集流体的所述导电层(2)的所述第二导电区(22)的外侧面的至少部分区域;
和/或,所述涂膏层(5)还覆盖所述电极引出构件(3)的所述第二侧面(32)的至少部分区域。
10.根据权利要求8或9所述的极片,其特征在于,还包括绝缘层(4):
所述绝缘层(4)设置于所述集流体的所述导电层(2)的外侧面,且与所述涂膏层(5)的边缘相邻;
和/或,所述绝缘层(4)覆盖所述电极引出构件(3)的所述第二侧面(32)的部分区域。
11.根据权利要求10所述的极片,其特征在于,在所述集流体的宽度方向上,所述绝缘层(4)的宽度尺寸为0~5mm;
和/或,在所述集流体的厚度方向上,所述绝缘层(4)的厚度尺寸为0~20μm。
12.一种电池,其特征在于,包括间隔排布的正极片(100)和负极片(200)片;
所述负极片(200)为权利要求8或9所述的极片;
所述正极片(100)为权利要求10或11所述的极片;
所述正极片(100)中的所述绝缘层(4)在极片厚度方向上的投影位于所述负极片(200)所在区域内。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110828775A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-21 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | 一种集流体电极结构、二次电池及其制备方法 |
CN114335407A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片及电池 |
CN216624341U (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-27 | 厦门海辰新能源科技有限公司 | 集流体、极片和动力电池 |
CN114583178A (zh) * | 2020-11-30 | 2022-06-03 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电池集流体及锂离子电池 |
CN217062175U (zh) * | 2022-01-27 | 2022-07-26 | 上海兰钧新能源科技有限公司 | 集流体和电池 |
CN219180539U (zh) * | 2022-12-19 | 2023-06-13 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片、电芯及电池 |
CN219497877U (zh) * | 2022-11-11 | 2023-08-08 | 东莞市朗泰通科技股份有限公司 | 多极耳电芯及多极耳电池 |
CN116885398A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-10-13 | 宁德新能源科技有限公司 | 电极组件及电池单体 |
-
2023
- 2023-11-15 CN CN202311515480.0A patent/CN117239144A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110828775A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-21 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | 一种集流体电极结构、二次电池及其制备方法 |
CN114583178A (zh) * | 2020-11-30 | 2022-06-03 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电池集流体及锂离子电池 |
CN216624341U (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-27 | 厦门海辰新能源科技有限公司 | 集流体、极片和动力电池 |
CN114335407A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片及电池 |
CN217062175U (zh) * | 2022-01-27 | 2022-07-26 | 上海兰钧新能源科技有限公司 | 集流体和电池 |
CN219497877U (zh) * | 2022-11-11 | 2023-08-08 | 东莞市朗泰通科技股份有限公司 | 多极耳电芯及多极耳电池 |
CN219180539U (zh) * | 2022-12-19 | 2023-06-13 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种极片、电芯及电池 |
CN116885398A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-10-13 | 宁德新能源科技有限公司 | 电极组件及电池单体 |
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