CN117673250A - 一种电池极片结构及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池极片结构，包括极片本体、设置于所述极片本体一侧面上的第一浆料层以及设置于所述极片本体另一侧面上的第二浆料层；所述第一浆料层上设置有若干第一渗液通道，若干所述第一渗液通道相互独立设置；所述第二浆料层上设置有若干第二渗液通道，若干所述第二渗液通道相互独立设置；所述第一渗液通道与所述第二渗液通道相对设置；或，所述第一渗液通道与所述第二渗液通交错设置；每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面平行或重合。本申请还提供所述电池极片结构的应用。本申请能够保证电解液的快速浸润，具有较好的浸润效果；同时，能够有效提高极片的强度，有利于叠片或卷绕。

Description

一种电池极片结构及其应用

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种电池极片结构及其应用。

背景技术

锂离子电池具有电压高、比能量高、循环寿命长、储存时间长等优点，被广泛应用于储能电源系统(如水力、火力、风力和太阳能电站等)、电动工具、电动自行车、电动摩托车和电动汽车等多个领域。

电解液在正极与负极之间起着输送离子、传导电流的作用，是锂电池的核心物质之一。电解液对电池的循环储存、充放电性能等都有着比较大的影响。电解液浸润效果不好时，离子传输路径会变远，阻碍了锂离子在正极和负极之间的穿梭；未接触电解液的极片无法参与电池的电化学反应，同时，电池的界面电阻增大，进而影响了锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。

方形锂离子电池由于体积较大，内部空间少，极片密度大，导致注液速度慢，浸润时间长。专利CN217847990U公开了一种锂电池正极片，其通过在集流体设有渗液缝的位置设置通孔，并使通孔贯穿集流体而增加浸润效果；但是，在该结构中，其集流体的两端缺口处未有涂料，使得缺口处的极片强度不足，容易弯折；此外，集流体缺口处还有通孔，使其更加容易弯折，导致极片容易在此处断裂，而且也不利于叠片或卷绕。

发明内容

本发明实施例提供一种电池极片结构及其应用，旨在解决现有的方形锂离子电池由于体积较大，内部空间少，极片密度大，导致注液速度慢，浸润时间长，电解液的利用率低和影响电池的循环寿命等问题。

为了达到上述目的，一方面，本发明实施例提供一种电池极片结构，包括极片本体、设置于所述极片本体一侧面上的第一浆料层以及设置于所述极片本体另一侧面上的第二浆料层；

所述第一浆料层上设置有若干第一渗液通道，若干所述第一渗液通道相互独立设置；所述第二浆料层上设置有若干第二渗液通道，若干所述第二渗液通道相互独立设置；所述第一渗液通道与所述第二渗液通道相对设置；或，所述第一渗液通道与所述第二渗液通交错设置；每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面平行或重合。

作为优选的实施方式，当所述第一渗液通道的深度小于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度小于所述第二浆料层的厚度时，所述第一渗液通道与所述第二渗液通道相对设置或所述第一渗液通道与所述第二渗液通交错设置。

作为优选的实施方式，当所述第一渗液通道的深度等于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度等于所述第二浆料层的厚度时，所述第一渗液通道与所述第二渗液通道交错设置。

作为优选的实施方式，当所述第一渗液通道的深度小于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度小于所述第二浆料层的厚度时，每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面平行。

作为优选的实施方式，当所述第一渗液通道的深度等于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度等于所述第二浆料层的厚度时，每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面重合。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道的深度通过如下公式计算：h₀＝h₁/x₁-h₁/x₂，其中h₀代表所述第一渗液通道的深度，h₁代表所述第一浆料层的单面面密度，x₁代表大于所述第一浆料层的设计压实密度且小于所述第一浆料层的最大压实密度的压实密度，x₂代表所述第一浆料层的设计压实密度。

作为优选的实施方式，所述第二渗液通道的深度通过如下公式计算：h_0’＝h_1’/x_1’-h_1’/x_2’，其中h_0’代表所述第二渗液通道的深度，h_1’代表所述第二浆料层的单面面密度，x_1’代表大于所述第二浆料层的设计压实密度且小于所述第二浆料层的最大压实密度的压实密度，x_2’代表所述第二浆料层的设计压实密度。

作为优选的实施方式，若干所述第一渗液通道自所述第一浆料层的一端向另一端延伸设置；若干所述第二渗液通道自所述第二浆料层的一端向另一端延伸设置。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道的深度与所述第一浆料层的压实密度相适配设置；所述第二渗液通道的深度与所述第二浆料层的压实密度相适配设置。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道的深度小于所述第一浆料层的最大压实密度；所述第二渗液通道的深度小于所述第二浆料层的最大压实密度。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道和所述第二渗液通道相适应设置。即，第一渗液通道和所述第二渗液通道具有相同的设置，包括形状相同、走向相同、深度相同等。

作为优选的实施方式，所述极片本体为箔材本体；所述箔材本体为正极片箔材本体；所述第一浆料层的厚度与所述第二浆料层的厚度相等。

另一方面，本申请还提供所述电池极片结构的应用，所述电池极片结构可以用于锂离子电池或钠离子电池中。

本申请通过在极片本体的表面设置第一浆料层和第二浆料层，并在第一浆料层和第二浆料层上设置渗液通道，通过渗液通道能够使得电解液快速通过渗液通道与极片本体进行接触，实现引流，保证电解液的快速浸润，改善了锂电池的性能；同时，渗液通道的错位设置，在不影响浸润效果的情况下，能够有效提高极片的强度，有利于叠片或卷绕。采用本申请极片结构制备得到的电池，无论采用立放还是侧放，都具有较好的浸润效果。本申请结构简单，不仅能够极大地缩短电池的注液时间、提高整个极片的浸润效果，可以适用于电池的侧放。

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的电池极片结构的剖面结构示意图；

图2为本发明另一实施例的电池极片结构的剖面结构示意图；

图3为本发明再一实施例的电池极片结构的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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；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，除非另有明确的限定。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中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

具体的，一方面，如图1所示，本发明一实施例提供一种电池极片结构，包括极片本体10、设置于所述极片本体10一侧面上的第一浆料层20以及设置于所述极片本体10另一侧面上的第二浆料层30；

所述第一浆料层20上设置有若干第一渗液通道21，若干所述第一渗液通道21相互独立设置；所述第二浆料层30上设置有若干第二渗液通道31，若干所述第二渗液通道31相互独立设置；所述第一渗液通道21与所述第二渗液通道31相对设置；每个所述第一渗液通道21的中心、每个所述第二渗液通道31的中心分别与所述极片本体10的平面平行。

可以理解的是，在其他实施例中，如图2或图3所示，所述第一渗液通道21与所述第二渗液通31交错设置。当所述第一渗液通道21与所述第二渗液通31交错设置时，相邻的所述第一渗液通道21与所述第二渗液通31之间的距离至少大于所述第一渗液通道21(或第二渗液通31)的宽度的一半，这样，既能够满足极片的强度需求、保证极片结构的稳定性，又能够快速提高电池的浸润与保液水平，增加了残留电解液的利用率。

在本申请实施例中，所述第一渗液通道21和所述第二渗液通道31的设置密度可以根据实际需要进行设置。当所述第一渗液通道21和所述第二渗液通道31的面积大时，则其设置密度可以小一点；当所述第一渗液通道21和所述第二渗液通道31的面积较小时，则其设置密度可以大一些。

作为优选的实施方式，如图1或图2所示，在这两个实施例中，当所述第一渗液通道21的深度小于所述第一浆料层20的厚度、所述第二渗液通31的深度小于所述第二浆料层30的厚度时，所述第一渗液通道21与所述第二渗液通道31相对设置(图1)或所述第一渗液通道21与所述第二渗液通31交错设置(图2)。此时，第一渗液通道21与第二渗液通道31采用相对设置或交错设置都能够满足极片的强度需求，保证极片结构的稳定性。

作为优选的实施方式，如图3所示，在该实施例中，当所述第一渗液通道21的深度等于所述第一浆料层20的厚度、所述第二渗液通31的深度等于所述第二浆料层30的厚度时，所述第一渗液通道21与所述第二渗液通道31交错设置。此时，第一渗液通道21与第二渗液通道31只能采用交错设置才能够满足极片的强度需求，保证极片结构的稳定性。

作为优选的实施方式，如图1或图2所示，在这两个实施例中，当所述第一渗液通道21的深度小于所述第一浆料层20的厚度、所述第二渗液通31的深度小于所述第二浆料层30的厚度时，每个所述第一渗液通道21的中心、每个所述第二渗液通道31的中心分别与所述极片本体10的平面平行。这样，能够快速提高电池的浸润与保液水平，增加了残留电解液的利用率。

作为优选的实施方式，如图3所示，在该实施例中，当所述第一渗液通道21的深度等于所述第一浆料层20的厚度、所述第二渗液通31的深度等于所述第二浆料层30的厚度时，每个所述第一渗液通道21的中心、每个所述第二渗液通道31的中心分别与所述极片本体10的平面重合。这样，能够快速提高电池的浸润与保液水平，增加了残留电解液的利用率。

作为优选的实施方式，在本申请实施例中，所述第一渗液通道21的深度通过如下公式计算：h₀＝h₁/x₁-h₁/x₂，其中h₀代表所述第一渗液通道21的深度，h₁代表所述第一浆料层20的单面面密度，x₁代表大于所述第一浆料层20的设计压实密度且小于所述第一浆料层20的最大压实密度的压实密度，x₂代表所述第一浆料层20的设计压实密度。这样，能够很好的保证极片结构的强度和稳定性。

作为优选的实施方式，在本申请实施例中，所述第二渗液通道31的深度通过如下公式计算：h_0’＝h_1’/x_1’-h_1’/x_2’，其中h_0’代表所述第二渗液通道31的深度，h_1’代表所述第二浆料层30的单面面密度，x_1’代表大于所述第二浆料层30的设计压实密度且小于所述第二浆料层30的最大压实密度的压实密度，x_2’代表所述第二浆料层30的设计压实密度。这样，能够很好的保证极片结构的强度和稳定性。

作为优选的实施方式，若干所述第一渗液通道21自所述第一浆料层20的一端向另一端延伸设置；若干所述第二渗液通道31自所述第二浆料层30的一端向另一端延伸设置。这样，能够更好的保证电池壳体和底部的残留电解液会被吸入到渗液通道内，从而使叠片内部的电解液得到补充，进而有效增加残留电解液的利用率。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道21的深度与所述第一浆料层20的压实密度相适配设置；所述第二渗液通道31的深度与所述第二浆料层30的压实密度相适配设置。这样，能够很好的保证极片结构的稳定性。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道21的深度小于所述第一浆料层20的最大压实密度；所述第二渗液通道31的深度小于所述第二浆料层30的最大压实密度。这样，能够快速提高电池的浸润与保液水平，增加了残留电解液的利用率。

作为优选的实施方式，所述第一渗液通道21和所述第二渗液通道31相适应设置。即，第一渗液通道21和所述第二渗液通道31具有相同的设置，包括形状相同、走向相同、深度相同等。这样，能够快速提高电池的浸润与保液水平，增加了残留电解液的利用率。

作为优选的实施方式，所述极片本体10为箔材本体；所述箔材本体为正极片箔材本体；所述第一浆料层20的厚度与所述第二浆料层30的厚度相等。

另一方面，本申请还提供所述电池极片结构的应用，所述电池极片结构可以用于锂离子电池或钠离子电池中。

本申请通过在极片本体的表面设置第一浆料层和第二浆料层，并在第一浆料层和第二浆料层上设置渗液通道，通过渗液通道能够使得电解液快速通过渗液通道与极片本体进行接触，实现引流，保证电解液的快速浸润，改善了锂电池的性能；同时，渗液通道的错位设置，在不影响浸润效果的情况下，能够有效提高极片的强度，有利于叠片或卷绕。采用本申请极片结构制备得到的电池，无论采用立放还是侧放，都具有较好的浸润效果，有效提高了电池的循环寿命。本申请结构简单，不仅能够极大地缩短电池的注液时间、提高整个极片的浸润效果，可以适用于电池的侧放。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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)

1.一种电池极片结构，其特征在于，包括极片本体、设置于所述极片本体一侧面上的第一浆料层以及设置于所述极片本体另一侧面上的第二浆料层；

所述第一浆料层上设置有若干第一渗液通道，若干所述第一渗液通道相互独立设置；所述第二浆料层上设置有若干第二渗液通道，若干所述第二渗液通道相互独立设置；所述第一渗液通道与所述第二渗液通道相对设置；或，所述第一渗液通道与所述第二渗液通交错设置；每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面平行或重合。

2.根据权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，当所述第一渗液通道的深度小于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度小于所述第二浆料层的厚度时，所述第一渗液通道与所述第二渗液通道相对设置或所述第一渗液通道与所述第二渗液通交错设置。

3.根据权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，当所述第一渗液通道的深度等于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度等于所述第二浆料层的厚度时，所述第一渗液通道与所述第二渗液通道交错设置。

4.根据权利要求2所述的电池极片结构，其特征在于，当所述第一渗液通道的深度小于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度小于所述第二浆料层的厚度时，每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面平行。

5.根据权利要求3所述的电池极片结构，其特征在于，当所述第一渗液通道的深度等于所述第一浆料层的厚度、所述第二渗液通的深度等于所述第二浆料层的厚度时，每个所述第一渗液通道的中心、每个所述第二渗液通道的中心分别与所述极片本体的平面重合。

6.根据权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，所述第一渗液通道的深度通过如下公式计算：h₀＝h₁/x₁-h₁/x₂，其中h₀代表所述第一渗液通道的深度，h₁代表所述第一浆料层的单面面密度，x₁代表大于所述第一浆料层的设计压实密度且小于所述第一浆料层的最大压实密度的压实密度，x₂代表所述第一浆料层的设计压实密度。

7.根据权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，所述第二渗液通道的深度通过如下公式计算：h_0’＝h_1’/x_1’-h_1’/x_2’，其中h_0’代表所述第二渗液通道的深度，h_1’代表所述第二浆料层的单面面密度，x_1’代表大于所述第二浆料层的设计压实密度且小于所述第二浆料层的最大压实密度的压实密度，x_2’代表所述第二浆料层的设计压实密度。

8.根据权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，若干所述第一渗液通道自所述第一浆料层的一端向另一端延伸设置；若干所述第二渗液通道自所述第二浆料层的一端向另一端延伸设置；

所述第一渗液通道的深度与所述第一浆料层的压实密度相适配设置；所述第二渗液通道的深度与所述第二浆料层的压实密度相适配设置。

9.根据权利要求1所述的电池极片结构，其特征在于，所述第一渗液通道的深度小于所述第一浆料层的最大压实密度；所述第二渗液通道的深度小于所述第二浆料层的最大压实密度；

所述第一渗液通道和所述第二渗液通道相适应设置；

所述极片本体为箔材本体；所述箔材本体为正极片箔材本体；所述第一浆料层的厚度与所述第二浆料层的厚度相等。

10.权利要求1至9任一项所述的电池极片结构的应用，其特征在于，所述电池极片结构用于锂离子电池或钠离子电池中。