CN118231784A - 极芯及其制作方法、叠片电池 - Google Patents

Abstract

一种极芯及其制作方法、叠片电池，极芯的制作方法包括如下步骤：制作一种叠片结构，叠片结构包括位于最外侧的第一极片，第一极片包括第一基片和设置在第一基片相背两侧的第一活性物质层和去除层，去除层朝向叠片结构的外部；将去除层剥离，得到极芯。通过在叠片结构最外侧的第一极片上设置去除层，使第一极片包括第一基片和设置在第一基片相背两侧的第一活性物质层和去除层，使得在极片的辊压工序中，第一基片两侧的应力均衡，避免第一极片发生打卷现象；同时，将去除层设于叠片结构的外侧，并且通过去除层剥离的步骤可以将用于保护的去除层去除，使得最终得到的极芯不会增加去除层的厚度，以此确保极芯的厚度不增加。

Description

极芯及其制作方法、叠片电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种极芯及其制作方法、叠片电池。

背景技术

近年来，新能源汽车越来越受到广大群众追捧，而且新能源汽车的技术也得到了相应的发展。动力电池作为电动汽车的关键部件，是新能源汽车产业能得以发展的重要因素。

叠片电池即是动力电池的主要呈现结构之一，叠片电池的主要特点就是包括正极片、负极片和隔膜。通过将正极片和负极片依次间隔层叠，并在二者中间设置有隔膜，从而可以形成极芯的叠片结构。通常该结构位于最外侧的两张极片均只涂单面，而在后续的极片辊压工序加工时，由于集流体两侧的应力不同，导致单面敷料的极片会出现打卷现象，从而影响电池的组装效率。

针对上述极片打卷问题，现有的极芯制作工艺不得不在极片的双面涂上相同配方，相同重量，相同厚度的材料，在辊压时，集流体两侧的延展产生的应力相互抵消，不会发生打卷现象。但是，现有的方法，虽然能够克服极片打卷现象，但是也相应增加了极芯的厚度。

发明内容

本申请的目的是提供一种极芯及其制作方法、叠片电池，上述极芯的制作方法可以确保最外侧极片不出现打卷现象，同时不增加极芯的厚度。

为实现本申请的目的，本申请提供了如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种极芯的制作方法，包括：制作一种叠片结构，所述叠片结构包括位于最外侧的第一极片，所述第一极片包括第一基片和设置在所述第一基片相背两侧的第一活性物质层和去除层，所述去除层朝向所述叠片结构的外部；将所述去除层剥离，得到所述极芯。

一种实施方式中，制作一种所述叠片结构，包括：制作所述第一极片；在所述第一极片上层叠设置第二极片，所述第二极片位于所述第一活性物质层背向所述第一基片的一侧；在所述第二极片上层叠设置第三极片，所述第三极片与所述第一极片相同或相异。

一种实施方式中，制作所述第一极片，包括：在所述第一基片上制作所述第一活性物质层，使得所述第一活性物质层和所述第一基片层叠设置；在所述极片背向所述第一活性物质层的一侧制作所述去除层。

一种实施方式中，将所述去除层剥离之前，还包括：热压所述叠片结构，以使所述去除层边缘翘起。

一种实施方式中，将所述去除层剥离，包括：通过剥离设备处理所述叠片结构，以使所述去除层解粘而失去粘接性，将所述去除层自所述叠片结构上剥离。

一种实施方式中，所述去除层为热敏性材料、光敏材料、压敏材料中的一种或多种。

一种实施方式中，所述去除层在所述第一基片上的投影面积大于所述第一活性物质层在所述第一基片上的投影面积。

一种实施方式中，所述去除层的厚度为20μm～70μm。

一种实施方式中，所述第二极片为正极片和/或负极片。

第二方面，本申请还提供一种极芯，所述极芯由第一方面各项实施方式中的任一项所述的极芯的制作方法制备。

第三方面，本申请还提供一种叠片电池，所述叠片电池包括第二方面所述的极芯。

本申请通过在叠片结构最外侧的第一极片上设置去除层，使第一极片包括第一基片和设置在第一基片相背两侧的第一活性物质层和去除层，使得在极片的辊压工序中，第一基片两侧的应力均衡，避免第一极片发生打卷现象；同时，将去除层设于叠片结构的外侧，并且通过去除层剥离的步骤可以将用于保护的去除层去除，使得最终得到的极芯不会增加去除层的厚度，以此确保极芯的厚度不增加。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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是一种实施方式的极芯的制作流程示意图；

图2是一种实施方式的叠片结构的制作流程示意图；

图3是一种实施方式的第一极片的制作流程示意图；

图4是一种实施方式的第一极片的截面示意图；

图5是一种实施方式的叠片结构的截面示意图；

图6是一种实施方式的极芯的截面示意图；

图7是一种实施方式的第一极片的俯视图；

图8是一种实施方式的第一极片的仰视图；

图9是一种实施方式的去除层边缘翘起的示意图；

图10是另一种实施方式的第一极片的截面示意图。

附图标记说明：100-叠片结构，200-极芯，10-第一极片，11-第一基片，12-第一活性物质层，13-去除层，131-粘接件，20-第二极片，21-第二活性物质层，22-第二基片，30-第三极片，40-隔膜，50-极耳。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本申请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。在本申请的说明书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。本申请所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

极芯是现在锂电池主要的呈现结构之一，主要特点就是包括正极片、负极片和隔膜。正极片的结构是在正极集流体两侧均涂覆正极材料，负极片的结构是在负极集流体的两侧均涂覆负极材料，然后再将正极片和负极片依次层叠，二者中间设置有隔膜，从而形成极芯结构。通常该结构位于最外侧的两张极片均只涂单面，在后续的极片辊压工序加工时，由于集流体两侧的应力不同，导致单面敷料的极片会出现打卷现象，从而影响电池的组装效率。具体打卷现象的展现形式为，极片的两侧向背离另一张极片的方向弯曲，这是因为单面涂料的极片两侧产生的应力不均导致的。针对上述极片打卷问题，现有的极芯制作工艺不得不在极片的双面涂上相同配方，相同重量，相同厚度的材料，在辊压时，集流体两侧的延展产生的应力相互抵消，不会发生打卷现象。但是，现有的方法，虽然能够克服极片打卷现象，但是也相应增加了极芯的厚度。

本申请的目的在于提供一种极芯的制作方法，通过该方法的制备的极芯能够避免两侧极片打卷的现象。请参考图1、图4至图6，具体步骤如下：

步骤S1，制作一种叠片结构100，叠片结构100包括位于最外侧的第一极片10，第一极片10包括第一基片11和设置在第一基片11相背两侧的第一活性物质层12和去除层13，去除层13朝向叠片结构100的外部。

具体地，叠片结构100可以为上述极芯200的初始组装结构，即将包括正极片、负极片、隔膜40和两端极片叠设后的结构。第一极片10即为叠片结构100的两端极片。第一基片11可以为一种金属箔，具体包括但不限于为铝箔或铜箔。

第一活性物质层12可以为负极材料或正极材料通过涂覆所形成的。一种实施方式中，第一活性物质层12可以包括负极材料，和/或粘结剂，和/或导电剂。其中，负极材料包括石墨、钛酸锂、硅基材料、硬碳、锡基材料、石墨烯、碳纳米中的一种或多种。比如，负极材料可以为石墨。粘结剂可以包括：聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、石墨导电剂、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。一种实施方式中，第一活性物质层12可以包括正极材料，和/或粘结剂，和/或导电剂。其中，正极活性物质包括镍钴锰三元材料、磷酸铁锂材料、钴酸锂材料、锰酸锂材料、镍酸锂材料、富锂锰基材料、活性炭的至少一种。比如，正极材料可以为镍钴锰三元材料。

去除层13可以为一种高分子聚合物胶体，具体包括但不限于丙烯酸类聚合物或树脂型聚合物等。可以理解地，第一极片10的第一活性物质层12具体为正极材料或负极材料可以根据与其距离最近的极片而决定。举例而言，当距离第一极片10最近的极片为正极片时，第一极片10的第一活性物质层12可以为负极材料。并且，从结构上看，去除层13应该位于叠片结构100的最外侧，即朝向外部空间。由于第一极片10包括第一基片11和设置在第一基片11相背两侧的第一活性物质层12和去除层13，在第一极片10经过辊压工序时，第一基片11两侧的应力均衡，可以避免第一极片10出现打卷现象。

步骤S2，将去除层13剥离，得到极芯200。具体地，去除层13可以为上述中的材料制成，并通过粘胶或其自身的粘接性连接在第一基片11上。叠片结构100通过热压后，去除层13可以直接被剥离，或再通过解粘设备去除。

本申请通过在叠片结构100最外侧的第一极片10上设置去除层13，使第一极片10包括第一基片11和设置在第一基片11相背两侧的第一活性物质层12和去除层13，使得在极片的辊压工序中，第一基片11两侧的应力均衡，避免第一极片10发生打卷现象；同时，将去除层13设于叠片结构100的外侧，并且通过去除层13剥离的步骤可以将用于保护的去除层13去除，使得最终得到的极芯200不会增加去除层13的厚度，以此确保极芯200的厚度不增加。

一种实施方式中，请参考图2，制作一种叠片结构100，具体包括如下步骤：

步骤S11，制作第一极片10。具体地，所制作的第一极片10可以为一张具有较大尺寸的极片，然后通过裁切的方式在制作成多张第一极片10，以此节约工序，提高生产效率。

一种实施方式中，请参考图3，制作第一极片10，具体包括如下步骤：

步骤S111，在第一基片11上制作第一活性物质层12，使得第一活性物质层12和第一基片11层叠设置。

具体地，在第一基片11的一面上预先划分出敷料区和未敷料区，将搅拌均匀的第一活性材料涂覆在第一基片11的敷料区上，并将未敷料区空出。将上述敷料后的第一基片11经过烘干后，制成单面膜片，以形成第一活性物质层12。第一活性物质层12位于敷料区，留出未敷料区是为了后续步骤在极片上切出极耳50。举例而言，该步骤的具体方式可以为，将负极材料石墨、粘结剂和导电剂混合，经高速搅拌得到分散均匀制成含有负极材料的混合物。使用去离子水做溶剂，制成负极材料浆料。将该浆料均匀地涂在铜箔的一面，具体位置是敷料区，经过干燥后待用。

步骤S112，在第一基片11背向第一活性物质层12的一侧制作去除层13。

具体地，在第一基片11相背离第一活性物质层12的一面涂覆可去除材料，可去除材料的涂覆范围在第一基片11上的投影应该与第一活性物质层12在第一基片11上的投影至少有部分重合。可以理解地，上述可去除材料可以为具有流动性的胶体，并且在烘干后固化成型为去除层13，并具有一定的厚度。

在其他实施方式中，请参考图10，去除层13还可以制作在粘接件131上。举例而言，粘接件131可以为一种粘接剂，通过薄涂的方式涂覆在第一基片11表面，并在其未完全固化前，覆盖上去除层13。去除层13的材质可以为上述中的聚合物胶体。该方式制作的去除层13，可以预先将去除层13制作成型，等待使用，然后通过粘接剂粘接去除层13和第一基片11。该步骤后无需等待去除层13干燥成型，即可进行下一步骤，节约时间。

一种实施方式中，制作第一极片10还包括辊压。具体地，将上述步骤制作的第一极片10经过高精度辊压机进行辊压，确保第一活性物质内的颗粒接触得更好。同时，由于第一极片10包括第一基片11和设置在第一基片11相背两侧的第一活性物质层12和去除层13，在第一极片10经过辊压工序时，第一基片11两侧的应力均衡，可以避免第一极片10出现打卷现象。

一种实施方式中，请参考图2和图5，制作一种叠片结构100，还包括：

步骤S12，在第一极片10上层叠设置隔膜40和第二极片20，第二极片20位于第一活性物质层12背向第一基片11的一侧，第二极片20包括第一基片11和设置在第一基片11相背两侧的第二活性物质层21。

具体地，第二极片20的制作方式可以为，在第二基片22的一面上涂覆第二活性材料，并在其干燥后得到第二活性物质层21。然后在第二基片22的另一面上通过相同的方式涂覆第二活性材料，并待其干燥后得到第二基片22两面均具有第二活性物质层21的第二极片20。其中，第二活性材料为负极材料时，可以认为第二极片20为负极片；第二活性材料为正极材料时，可以认为第二极片20为正极片，具体第二活性材料可以参照上述实施方式中的第一活性物质层12所用的材料。然后将制作好的第二极片20叠设在隔膜40上。一种实施方式中，第一极片10上可以依次叠设有多个第二极片20，并且第二极片20的极片性质不全相同。可以理解地，为了使得极芯200的改成能量密度更高。可以将极芯200设计为多个极片层叠设置的形式。举例而言，当第一极片10的第一活性物质层12为负极时，叠设于其上的第一张第二极片20可以为正极片，并在该正极片上再次叠设隔膜40和负极片。可以理解地，本申请中所述的第二极片20即可以为正极片也可以为负极片，不做具体限制。

进一步地，请参考图7和图8，第二活性材料的涂覆方式可以参照第一极片10的制作方式。可以在第一基片11上预先划分出敷料区和未敷料区，将搅拌均匀的第二活性材料涂覆在第一基片11的敷料区上，并将未敷料区空出。以便于后续步骤在极片上切出极耳50。

请参考图5，步骤S13，在第二极片20上层叠设置隔膜40和第三极片30，第三极片30与第一极片10相同或相异。具体地，第三极片30可以为上述实施方式中通过第一极片10裁切出的极片，即第三极片30与第一极片10相同。在其他实施方式中，第三极片30上可以制作第二活性物质层21和去除层13。所以，第三极片30和第一极片10为相异。

一种实施方式中，去除层13在第一基片11上的投影面积大于第一活性物质层12在第一基片11上的投影面积。具体地，由于去除层13在最后需要被去除，所以去除层13在第一基片11上所涂覆的尺寸不作具体限制。所以相对于第一活性物质层12，去除层13可以被涂覆到未敷料区。可以理解地，当去除层13的尺寸越大时，在热压叠片结构100时，其所收到的压强分散越均匀，能够更好的保护叠片结构100的内部。

一种实施方式中，请参考图9，将去除层13剥离之前，还包括：热压叠片结构100，以使去除层13边缘翘起。具体地，为了使得叠片结构100中的各张极片和隔膜之间能够更加贴合，所以可以通过热压的方式使得叠片结构100形成上述中的极芯200。同时，当去除层13使用的材料为热敏材料时，热压的过程中可以通过控制热压温度，使得在热压叠片结构100的同时使去除层13失去粘接性，以使去除层13边缘翘曲，便于直接将去除层13剥离。

一种实施方式中，将去除层13剥离，包括：通过剥离设备处理叠片结构100，以使去除层13解粘而失去粘接性，将去除层13自叠片结构100上剥离。具体地，剥离设备可以为烘箱、UV灯、压辊等设备。可以理解地，剥离设备的具体设置可以根据去除层13的材料属性而确定。举例而言，当去除层13的材料为热敏性材料时，剥离设备可以为烘箱，将叠片结构100放置在烘箱中，设置在指定的温度下烘烤，使得去除层13失去粘接性即可。

一种实施方式中，去除层13为热敏性材料、光敏材料、压敏材料中的一种或多种。

一种实施方式中，去除层13是温度敏感型胶纸。具体地，温度敏感型胶纸在常规状态下具有较好的粘结性能，能够牢固地贴合在被粘贴物上；而在特定的温度环境下，胶纸的粘性会降低或者失去粘性，易于将胶纸从被粘贴物上剥离，并不会对被粘贴物造成损伤。具体剥离步骤可以为，将上述中的叠片结构100放置在特定的加热环境中，加热温度为45℃-120℃，加热时间为50s-180s。在去除层13粘性降低或者失去粘性后，去除层13的边缘会翘起，再利用机械设备将温度敏感型胶纸去除，具体方式可以是：先将叠片结构100固定，然后用毛刷将起卷的胶纸剥离或者利用机械抓手去除。温度敏感型胶纸从叠片结构100上剥离后不会在叠片结构100表面出现残胶且该去除方式也不会对最终极芯200的电化学性能造成影响。

一种实施方式中，去除层13是光敏感型胶纸。具体地，光敏感型胶纸在特定光照射前具有较强的粘性，但是在特定光照之后会降低粘性或者失去粘性。举例而言，可以将叠片结构100放置在紫外灯下照射10s-60s，再利用毛刷或者机械抓手将胶纸从叠片结构100上剥离。

一种实施方式中，去除层13的厚度为20μm～70μm。具体地，当控制去除层13的厚度在这个范围内时，在第一极片10经过辊压工序时，第一基片11两侧的应力均衡，可以避免第一极片10出现打卷现象。当去除层13的厚度小于20μm时，由于去除层13的厚度较薄，去除层13对其所在第一基片11的那一面的应力改善不明显，导致第一极片10在经过辊压工序后还是会产生打卷现象。当去除层13的厚度大于70μm时，不仅浪费材料，而且去除层13过厚，也会导致第一极片10往反方向打卷，即第一极片10的中部向去除层13远离第一基片11的方向凸起。

一种实施方式中，当第一活性物质层12的材料为负极材料时，第一极片10的尺寸可以大于第二极片20的尺寸。具体地，由于电池在使用的过程中，是通过正极片中的富锂材料脱出锂离子，锂离子通过隔膜40后嵌入负极片中。所以为了确保正极片中的锂离子能够完全嵌入负极片，所以可以设计第一极片10的尺寸大于第二极片20，以此第二极片20为正极片时，其所脱出的锂离子能够全部嵌入第一极片10中的第一活性物质层12。

在上述实施方式的基础上，本申请还提供一种极芯200，极芯200由上述实施方式提供的极芯200的制作方法制备。

本申请还提供一种叠片电池，叠片电池包括上述实施方式所提供的极芯。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指标的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原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的限制。

以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利要求范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种极芯的制作方法，其特征在于，包括：

制作一种叠片结构，所述叠片结构包括位于最外侧的第一极片，所述第一极片包括第一基片和设置在所述第一基片相背两侧的第一活性物质层和去除层，所述去除层朝向所述叠片结构的外部；

将所述去除层剥离，得到所述极芯。

2.根据权利要求1所述极芯的制作方法，其特征在于，制作一种所述叠片结构，包括：

制作所述第一极片；

在所述第一极片上层叠设置第二极片，所述第二极片位于所述第一活性物质层背向所述第一基片的一侧；

在所述第二极片上层叠设置第三极片，所述第三极片与所述第一极片相同或相异。

3.根据权利要求2所述极芯的制作方法，其特征在于，制作所述第一极片，包括：

在所述第一基片上制作所述第一活性物质层，使得所述第一活性物质层和所述第一基片层叠设置；

在所述第一基片背向所述第一活性物质层的一侧制作所述去除层。

4.根据权利要求1所述极芯的制作方法，其特征在于，将所述去除层剥离之前，还包括：热压所述叠片结构，以使所述去除层边缘翘起。

5.根据权利要求1所述极芯的制作方法，其特征在于，将所述去除层剥离，包括：通过剥离设备处理所述叠片结构，以使所述去除层解粘而失去粘接性，将所述去除层自所述叠片结构上剥离。

6.根据权利要求1所述极芯的制作方法，其特征在于，所述去除层为热敏性材料、光敏材料、压敏材料中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述极芯的制作方法，其特征在于，所述去除层在所述第一基片上的投影面积大于所述第一活性物质层在所述第一基片上的投影面积。

8.根据权利要求1所述极芯的制作方法，其特征在于，所述去除层的厚度为20μm～70μm。

9.根据权利要求2所述极芯的制作方法，其特征在于，所述第二极片为正极片和/或负极片。

10.一种极芯，其特征在于，所述极芯由权利要求1-9任一项所述的极芯的制作方法制备。

11.一种叠片电池，其特征在于，所述叠片电池包括如权利要求10所述的极芯。