CN117293264A - 一种电池极片、制备方法及电池 - Google Patents

一种电池极片、制备方法及电池 Download PDF

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Abstract

为克服现有技术中极片制备工艺繁琐、模切污染极片及生产效率低的问题，提供一种电池极片，包括集流体以及活性物质层，活性物质层设置于集流体的表面，沿集流体宽度延伸方向间隔设有未设置活性物质层的极耳容置区和空白区，极耳容置区包括第一区域和第二区域，第二区域位于集流体表面以形成集流体空箔区，第一区域为镂空设置，且第一区域的一端连接第二区域的一端，第一区域的另一端延伸至集流体的一侧边缘；空白区为镂空设置，空白区的另一端延伸至集流体的另一侧边缘。本发明提供的电池极片，可改善极片模切过程活性物质层脱落对极片的污染；另外，所述空白区无集流体和活性物质层，避免卷绕时集流体对应负极材料产生的短路问题。

Description

一种电池极片、制备方法及电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电池极片、制备方法及电池。
背景技术
随着锂离子电池快充、快放的需求，与传统的极片设计相比，将极耳内嵌到极片中间的设计，即在极片上预留焊接极耳的极耳容置区，可以降低极耳的厚度提高电池能量密度，另外，极耳从头部设计到极片料区中间，减少了电子传输路径，有利于降低放电阻抗，提升锂离子电池快充、快放性能，因此极耳内嵌到极片中间的设计被广泛应用；制备极片时，通常先在集流体上涂覆活性物质层，然后进行分切，极片分切包括单条分切和多条分切，单条切割效率低，多条分切工艺制片时，需增加极耳容置区成型模切工艺，对生产设备要求高，另外极耳容置区成型是对极片小卷单条分切的处理，生产效率低且易影响极耳容置区成型良率，且二次极片模切时，模切下的活性物质层粉料和集流体碎屑存在二次污染极片的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中极片制备工艺繁琐、模切污染极片及生产效率低的问题，提供一种电池极片、制备方法及电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种电池极片，包括集流体以及活性物质层，所述活性物质层设置于所述集流体的表面，沿所述集流体宽度延伸方向间隔设有未设置活性物质层的极耳容置区和空白区，所述极耳容置区位于所述集流体的一侧，所述空白区位于所述集流体的另一侧，所述极耳容置区包括第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述集流体表面以形成集流体空箔区，所述第一区域为镂空设置，且所述第一区域的一端连接所述第二区域的一端，所述第一区域的另一端延伸至所述集流体的一侧边缘；所述空白区为镂空设置，所述空白区的一端与所述第二区域的一端间隔设置，所述空白区的另一端延伸至所述集流体的另一侧边缘。
可选的，所述第一区域、所述第二区域和所述空白区均为矩形区域，所述第一区域沿所述集流体宽度延伸方向的长度为2～6mm，所述第二区域沿所述集流体宽度延伸方向的长度为10～30mm，所述第一区域的宽度为4～12mm，所述第一区域宽度与所述第二区域宽度一致。
一方面本发明提供一种电池极片制备方法，包括以下操作步骤：
提供极片母片，所述极片母片包括集流体以及涂覆于所述集流体上的活性物质层；
沿所述极片母片的宽度方向的间隔区域清洗去除活性物质层并选择性地去除部分集流体，以形成多个沿极片母片的宽度方向间隔设置的处理区，所述处理区包括沿极片母片的宽度方向延伸的第二区域和镂空区，其中，第二区域去除活性物质层保留集流体，镂空区同时去除活性物质层和集流体；
沿所述极片母片长度方向设置多条分切线，沿多条所述分切线分切极片母片，多条所述分切线一一对应穿过多个所述镂空区，以将单个所述镂空区分切成位于两个不同电池极片上的所述第一区域和空白区。
可选的，所述极片母片的分切操作通过设置多切刀设备进行分切，所述多切刀设备上间隔设置有多个切刀。
可选的，所述清洗方式包括激光清洗、发泡胶清洗、机械清洗、溶剂擦除和干法擦除中的一种或多种。
另一方面，本发明提供一种电池，包括正极片、负极片、隔膜以及极耳，所述正极片和/或所述负极片为所述的电池极片，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间。
可选的，所述极耳容置区的宽度大于所述极耳的宽度，所述极耳宽度为2～10mm。
可选的，所述极耳与所述极耳容置区电连接，所述极耳的电连接方式包括焊接和/或导电胶粘接。
本发明提供的电池极片，在所述集流体上开设所述极耳容置区，所述极耳容置区可直接用于与极耳焊接，降低其厚度的叠加，有利于提高电芯性能；所述极耳容置区位置不涂覆活性物质层，有利于改善极片模切过程由活性物质层脱落掉粉产生的极片污染情况；另外，在所述集流体的另一侧边缘处设置空白区，所述空白区无集流体和活性物质层，可避免极片卷绕时集流体对应负极材料产生的短路问题，即本申请提供的电池极片在不进二次模切清洗的条件下，可直接进行电芯卷绕操作，简化了工艺制备流程，极大地提高了电池极片的生产效率。
附图说明
图1是本发明提供的电池极片结构示意图；
图2是本发明提供的极片与极耳装配结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的极片母片分切示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、集流体；2、活性物质层；3、极耳容置区；31、第一区域；32、第二区域；4、空白区；5、极耳；6、极片母片；7、镂空区；8、分切线。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1～2，本发明实施例提供了一种电池极片，包括集流体1以及活性物质层2，所述活性物质层2设置于所述集流体1的表面，沿所述集流体1宽度延伸方向间隔设有未设置活性物质层2的极耳容置区3和空白区4，所述极耳容置区3位于所述集流体1的一侧，所述空白区4位于所述集流体1的另一侧，所述极耳容置区3包括第一区域31和第二区域32，所述第二区域32位于所述集流体1表面以形成集流体空箔区，所述第一区域31为镂空设置，且所述第一区域31的一端连接所述第二区域32的一端，所述第一区域31的另一端延伸至所述集流体1的一侧边缘；所述空白区4为镂空设置，所述空白区4的一端与所述第二区域32的一端间隔设置，所述空白区4的另一端延伸至所述集流体1的另一侧边缘。
具体的，在所述集流体1上开设所述极耳容置区3，所述极耳容置区3可直接用于与极耳焊接，降低其厚度的叠加，有利于提高电芯性能；所述极耳容置区3位置不涂覆活性物质层2，有利于改善极片模切过程由活性物质层2脱落掉粉产生的极片污染情况；另外，在所述集流体1的另一侧边缘处设置空白区4，所述空白区4无集流体1和活性物质层2，可避免极片卷绕时集流体1对应负极材料产生的短路问题，即本申请提供的电池极片在不进二次模切清洗的条件下，可直接进行电芯卷绕操作，简化了工艺制备流程，极大地提高了电池极片的生产效率。
在一些实施例中，所述集流体1的两侧均设置有所述活性物质层2，所述第一区域31和所述空白区4贯穿所述电池极片，所述集流体1的单侧或双侧设置有所述第二区域32。
需要说明的是，现有技术在制备电池极片时，一般在靠近极耳容置区3的边缘处进行分切，使得极耳容置区3边缘处残留有活性物质层2，需要对残留活性物质层2进行冲切，该过程会导致极耳容置区3的容纳区减小，影响电性能；
具体的，所述集流体1的两侧均设置有所述活性物质层2，所述第一区域31上不包括集流体1和活性物质层2，因此在进行分切制备极耳容置区3时，不会出现活性物质层2脱落掉粉污染极片的情况；所述第二区域32开设在所述集流体1上，便于与极耳5连接；所述空白区4的另一端延伸至所述集流体1的另一侧边缘，且空白区4无集流体1和活性物质层2，卷绕时可避免集流体1对应负极石墨材料产生的短路问题，进而在不进二次模切清洗的条件下，可直接进行电芯卷绕操作，制备工艺简便，有利于提升生产效率。
在一些实施例中，所述第一区域31、所述第二区域32和所述空白区4均为矩形区域，所述第一区域31沿所述集流体1宽度延伸方向的长度为2～6mm，所述第二区域32沿所述集流体1宽度延伸方向的长度为10～30mm，所述第一区域31的宽度为4～12mm，所述第一区域31宽度与所述第二区域32宽度一致。
在一些实施例中，所述空白区4的宽度等于所述极耳容置区3的宽度。
参照图3，本发明一实施例提供一种电池极片制备方法，包括以下操作步骤：
提供极片母片6，所述极片母片6包括集流体1以及涂覆于所述集流体1上的活性物质层；
沿所述极片母片6的宽度方向的间隔区域清洗去除活性物质层2并选择性地去除部分集流体1，以形成多个沿极片母片6的宽度方向间隔设置的处理区，所述处理区包括沿极片母片6的宽度方向延伸的第二区域32和镂空区7，其中，第二区域32去除活性物质层2保留集流体1，镂空区7同时去除活性物质层2和集流体1；
沿所述极片母片6长度方向设置多条分切线8，沿多条所述分切线8分切极片母片6，多条所述分切线8一一对应穿过多个所述镂空区7，以将单个所述镂空区7分切成位于两个不同电池极片上的所述第一区域31和空白区4。
需要说明的是，在锂电池极片设计中，正极铝箔和负极石墨的短路是最危险的一种短路方式，因此，在多条分切工艺分条时需要分切到极耳容置区3上方的活性物质层2，以保证分条时极耳容置区3的集流体1不会被分切到相邻极片上，进而避免相邻极耳5卷绕时出现铝箔对着负极石墨区产生短路；
本申请的电池极片制备方法中所述极耳容置区3位置无多余活性物质层2粉料，可以直接与极耳5焊接，无需进行二次模切工艺；清洗去除所述空白区4对应的集流体1和活性物质层2，因此在卷绕时，可避免集流体1对着负极石墨区造成的短路，无需进行再次贴胶或二次模切，也可以直接进行生产，有利于提高极片生产效率，也避免了制备过程污染极片的问题。
在一些实施例中，所述极片母片6的分切操作通过设置多切刀设备进行分切，所述多切刀设备上间隔设置有多个切刀。
具体的，通过设置多个切刀可实现一次性分切得到多个极片的目的，在一次分切的过程中，相邻两个切刀之间分切形成单个极片，不需要进行多次分切，有效提高了生产效率。
在一些实施例中，所述清洗方式包括激光清洗、发泡胶清洗、机械清洗、溶剂清洗和干法擦除中的一种或多种。
所述激光清洗是通过大功率的镭射激光对所述极片母版上活性物质层2进行烧蚀去除；
发泡胶清洗是在进行活性物质层2涂覆之前就先通过发泡胶贴附于极片母版上，在涂覆活性物质层2后，对活性物质层2干燥前或干燥后，使所述发泡胶进行发泡，从而将该位置的活性物质层2顶起去除，去除所述发泡胶即得到无活性物质层2的集流体空箔区；
机械清洗是通过刮刀、粘结辊等方式直接对集流体空箔区的活性物质层2进行去除操作；
溶剂清洗是在集流体空箔区位置施加溶剂，以使所述集流体空箔区的活性物质层2软化，再通过刮刀等方式去除。
本申请另一实施例提供一种电池，包括正极片、负极片、隔膜以及极耳5，所述正极片和/或所述负极片为所述的电池极片，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间。
本申请所述的电池包括上述电池极片，在制备过程可以缓解或避免活性物质层2脱落掉粉污染极片的情况及避免二次清洗模切占用极耳容置区3空间，另外，上述极片的极耳容置区3在中间位置，制成电芯后缩短了电子传输路径降低内阻。
在一些实施例中，所述极耳容置区3的宽度大于所述极耳5的宽度，所述极耳5宽度为2～10mm。
具体的，将所述极耳容置区3的宽度设置成大于所述极耳5的宽度，可减小加工设备误差导致的对位不准的问题，提高了产品良率；另一方面，所述极耳容置区3的宽度大于所述极耳5的宽度，使得极耳容置区3处具有较大容纳空间，从而增加极耳5与集流体1的接触面积，提升电性能。
在一些实施例中，所述极耳5与所述极耳容置区3电连接，所述极耳5的电连接方式包括焊接和/或导电胶粘接。
具体的，在本申请的不同实施例中，所述极耳5与极耳容置区3的焊接连接方式为连续焊接或间隙焊接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池极片，其特征在于，包括集流体以及活性物质层，所述活性物质层设置于所述集流体的表面，沿所述集流体宽度延伸方向间隔设有未设置活性物质层的极耳容置区和空白区，所述极耳容置区位于所述集流体的一侧，所述空白区位于所述集流体的另一侧，所述极耳容置区包括第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述集流体表面以形成集流体空箔区，所述第一区域为镂空设置，且所述第一区域的一端连接所述第二区域的一端，所述第一区域的另一端延伸至所述集流体的一侧边缘；所述空白区为镂空设置，所述空白区的一端与所述第二区域的一端间隔设置，所述空白区的另一端延伸至所述集流体的另一侧边缘。
2.根据权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于，所述集流体的两侧均设置有所述活性物质层，所述第一区域和所述空白区贯穿所述电池极片，所述集流体的单侧或双侧设置有所述第二区域。
3.根据权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于，所述第一区域、所述第二区域和所述空白区均为矩形区域，所述第一区域沿所述集流体宽度延伸方向的长度为2～6mm，所述第二区域沿所述集流体宽度延伸方向的长度为10～30mm，所述第一区域的宽度为4～12mm，所述第一区域宽度与所述第二区域宽度一致。
4.根据权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于，所述空白区的宽度等于所述极耳容置区的宽度。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种电池极片制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
提供极片母片，所述极片母片包括集流体以及涂覆于所述集流体上的活性物质层；
沿所述极片母片的宽度方向的间隔区域清洗去除活性物质层并选择性地去除部分集流体，以形成多个沿极片母片的宽度方向间隔设置的处理区，所述处理区包括沿极片母片的宽度方向延伸的第二区域和镂空区，其中，第二区域去除活性物质层保留集流体，镂空区同时去除活性物质层和集流体；
沿所述极片母片长度方向设置多条分切线，沿多条所述分切线分切极片母片，多条所述分切线一一对应穿过多个所述镂空区，以将单个所述镂空区分切成位于两个不同电池极片上的所述第一区域和空白区。
6.根据权利要求5所述的一种电池极片制备方法，其特征在于，所述极片母片的分切操作通过设置多切刀设备进行分切，所述多切刀设备上间隔设置有多个切刀。
7.根据权利要求5所述的一种电池极片制备方法，其特征在于，所述清洗方式包括激光清洗、发泡胶清洗、机械清洗、溶剂擦除和干法擦除中的一种或多种。
8.一种电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜以及极耳，所述正极片和/或所述负极片为权利要求1～4任意一项所述的电池极片，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间。
9.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述极耳容置区的宽度大于所述极耳的宽度，所述极耳宽度为2～10mm。
10.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述极耳与所述极耳容置区电连接，所述极耳的电连接方式包括焊接和/或导电胶粘接。
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