CN207530041U - 电极片、电池电芯和电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了电极片、电池电芯和电池，该电极片包括电极片本体、极耳和隔断部，其中，所述电极片本体具有相连的第一区域和第二区域，所述第一区域由所述隔断部分割成第一子区域和第二子区域，所述第一子区域与所述极耳直接导通，所述第二子区域通过所述第二区域与所述第一子区域导通。发明人发现，采用该电极片的电池放电时，不同位置处的电子的传递路径不是从该位置处直接传递向极耳，特别是第二子区域处，电子需要依次经过第二区域、第一子区域才传递到极耳，使得电流密度分布均匀，电池活性材料能够得到充分利用，在大电流放电时放电平台较高，且电池倍率性能较佳。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体的，涉及电极片、电池电芯和电池。
背景技术
目前的叠片电池的极芯由板片结构的正、负极片及隔离膜交替堆叠而成。锂离子电池放电时，放电时电子的传递路径为：锂离子从石墨脱嵌后，负极发生氧化反应，失去一个电子，电子从活性颗粒表面传递到导电剂网格，再从导电剂网格传递到集流体，从集流体到负极极耳，经外电路迁移到正极极耳，从正极极耳到正极集流体，再传递到正极颗粒表面。电极片上不同位置的电子的传递路径参照图1，以位置①②③处发生的反应为例，放电时电子的路径示意图为箭头所示，可知离极耳位置越近处，电子传输路径较短，所以极耳附近的电流密度大于远离极耳位置处，由此放电过程中各处的电流密度分布不均，在大电流放电时尤其如此。这种电流密度分布不均造成的结果是电池活性材料不能得到充分利用，在大电流放电时放电平台变低，影响电池倍率性能。
因而，目前的电池仍有待改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种使得电池放电时电流密度均匀、放电平台较高或者电池倍率性能较好的手段。
在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种电极片。根据本实用新型的实施例，该电极片包括电极片本体、极耳和隔断部，其中，所述电极片本体具有相连的第一区域和第二区域，所述第一区域由所述隔断部分割成第一子区域和第二子区域，所述第一子区域与所述极耳直接导通，所述第二子区域通过所述第二区域与所述第一子区域导通。发明人发现，采用该电极片的电池放电时，不同位置处的电子的传递路径不是从该位置处直接传递向极耳，特别是第二子区域处，电子需要依次第二区域、第一子区域才传递到极耳，使得电流密度分布均匀，电池活性材料能够得到充分利用，在大电流放电时放电平台较高，且电池倍率性能较佳。
在本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种电池电芯。根据本实用新型的实施例，该电池电芯包括前面所述的电极片。该电池电芯具有前面所述的电极片的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
在本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种电池。根据本实用新型的实施例，该电池包括：外壳；设置于所述外壳中的电解液；设置于所述外壳中的、前面所述的电池电芯；其中，所述电池电芯中的隔断部用于隔断所述电解液。发明人发现，在该电池中，放电过程中不同位置的电流密度分布均匀，电池活性材料能够得到充分利用，在大电流放电时放电平台较高，且电池倍率性能较佳。
附图说明
图1是现有锂离子电池的结构示意图。
图2是本实用新型一个实施例的电极片的结构示意图。
图3是根据本实用新型一个实施例的电池的结构示意图。
图4是本实用新型实施例1中正极片的结构示意图。
图5是本实用新型实施例1中负极片的结构示意图。
图6是本实用新型实施例2中正极片的结构示意图。
图7是本实用新型实施例2中负极片的结构示意图。
图8是本实用新型对比例1中正极片的结构示意图。
图9是本实用新型对比例1中负极片的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种电极片。根据本实用新型的实施例，参照图2，该电极片包括电极片本体10、极耳20和隔断部30，其中，所述电极片本体10具有相连的第一区域11和第二区域12，所述第一区域1由所述隔断部30分割成第一子区域111和第二子区域112，所述第一子区域111与所述极耳20直接导通，所述第二子区域112通过所述第二区域12与所述第一子区域111导通。发明人发现，采用该电极片的电池放电时，不同位置处的电子的传递路径不是从该位置处直接传递向极耳，特别是第二子区域处的电子需要依次经过第二区域、第一子区域才能够传递到极耳，由此使得电流密度分布均匀，电池极化小，高倍率放电性能显著提高，电池活性材料能够得到充分利用，在大电流放电时放电平台较高，且电池倍率性能较佳。
根据本实用新型的实施例，参照图2，由于设置了隔断部30，以位置①，②处为例，位置①处由于极片隔断，电子路径增长，电流密度相对于图1中的位置①处明显减少，由此。整个电极片方向上电流密度更均匀，因此电池极化变小，有利于电池大电流放电性能。而且，对于高宽比越大的电池，此类中间隔断部的电池优势越明显。特别是当多个电极片交替叠加使用时，一个电极片的第一子区域和第二子区域分别和与其相邻的另一电极片的第二子区域和第一子区域对应设置，参照图2，可以将图2中电流密度大的第一子区域111的电流转到与其相邻的另一电极片中电流密度小的第二子区域112上；同时，上述另一片电极片中电流密度大的第一子区域111的电流转到图2电极片电流密度小的第二子区域112上，有效使得同一极片的位置①处与②处电流密度差值减小。
根据本实用新型的实施例，所述电极片本体的具体结构没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，该电极片本体包括集流体和活性材料，其中，活性材料设置在所述集流体的至少一个表面上。在本实用新型的一些优选实施例中，活性材料设置在所述集流体的两个相对的表面上。由此，电池的使用性能更佳。
根据本实用新型的实施例，形成集流体的材料没有特别限制，例如包括但不限于铝箔、铜箔等；活性材料的具体种类也没有特别限制，可以为本领域任何适于用作电池活性材料的材料，例如包括但不限于：LixNi1-yCoO2(其中0.9≤x≤1，0≤y≤1.0)、Li1+aMbMn2-bO4(
其中-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1，M为锂、硼、镁、铝、钛、铬、铁、钴、镍、铜、锌、镓、钇、氟、碘、硫)、LimMn2-nBnO2(其中，B为过渡金属，0.9≤x≤1.1，0≤n≤1)中的一种或几种正极活性材料，或者天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、硅合金中的一种或几种负极活性材料。由此，电池的使用性能更佳。
根据本实用新型的实施例，为了更好的将活性材料设置在集流体上，活性材料是以浆料的形式涂覆在集流体上的，该浆料中还可以包括导电剂和粘结剂等成分。具体的，导电剂和粘结剂的具体种类没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，如导电剂可以为乙炔黑、导电炭黑和导电石墨中的至少一种，粘结剂可以为含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。由此，使得电极片具有良好的导电性能，有利于提高电池的使用性能，且粘结剂具有合适的粘度，可以较牢固的将活性材料和导电剂涂覆在电极片本体的表面。
根据本实用新型的实施例，在浆料中，上述活性材料、导电剂和粘结剂的具体配比也没有特别限制，只要满足电池的使用需求，本领域技术人员可以灵活调整。在本实用新型的一些实施例中，正极浆料中正极活性物质：粘结剂：导电剂的质量比可以为100:(0.4-2):(0.5-3)，负极浆料中负极活性物质：粘结剂：导电剂的质量比可以为100:(0.5-3):(0-3)。由此，用于正极或负极的电极片具有更佳的使用性能。
根据本实用新型的实施例，制备电极片本体的方法没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，可以将适量的粘结剂溶解在溶剂中制得粘结剂溶液，然后将活性物质和导电剂加入上述溶液中，充分搅拌混合均匀制得浆料。用拉浆机将该浆料涂覆到充当集流体的两面，经过真空加热干燥后，经模切机裁切成电极片中轴处做隔断的成品电极片本体。由此，操作步骤简单，方便，易于控制和实施，利于规模化生产。
根据本实用新型的实施例，电极片本体的具体形状也没有特别限制，本领域技术人员可以根据电池的实际需要灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，所述电极片本体呈矩形。具体的，电极片本体的整体外形轮廓呈矩形，由于其一端被隔断部分割呈第一子区域和第二子区域，也可以将电极片本体看做为U形。由此，制备方便，良率较高，且适用范围广泛。
根据本实用新型的实施例，形成所述极耳的具体材料、极耳的具体形状、设置位置等均没有特别限制，本领域技术人员可以根据常规电池对极耳的使用要求灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，参照图2，当电极片本体10呈矩形时，极耳20设置于所述电极片本体10的第一短边13上。由此，结构简单，易于制作，且能很好的满足使用要求。
根据本实用新型的实施例，隔断部的具体形状、设置方式等也没有特别限制，只要能够延长电子的传递路径，使得电池放电时电极片上各位置的电流密度分布更均匀，本领域技术人员可以灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，参照图2，隔断部30可以呈条形，从所述第一短边13沿着所述电极片本体的长度方向延伸。由此，通过隔断部可以将电极片本体的第一区域分割成第一子区域和第二子区域，两者通过第二区域相导通，可以有效延长电子的传递路径，提高放电时电池中的电流密度分布均匀性，使得电池具有较高的放电平台和较佳的倍率性能。根据本实用新型的实施例，隔断部的具体种类也没有特别限制，只要在使用时可以隔断电子的传递即可，例如可以为狭缝，也可以为绝缘件等。
根据本实用新型的实施例，隔断部在电极片本体上的具体位置没有特别限制，只要能够有效发挥隔断电子传递的功能，且不会对电池的使用性能产生负面影响，本领域技术人员可以根据实际条件灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，所述隔断部的一个端点位于所述第一短边13的中点处，或者说，在宽度方向上，隔断部位于电极片本体的中轴线上。在本实用新型的另一些实施例中，所述隔断部的长度大于所述电极片本体宽度的二分之一。具体的，本实用新型优选的技术方案为在满足工艺技术的条件下，隔断部长度尽可能长，则电池大电流放电性能越好。由此，可以使得电极片上的电流密度更均匀，更有利于提高采用该电极片的电池的倍率性能、大电流放电时的放电平台等。
在本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种电池电芯。根据本实用新型的实施例，该电池电芯包括前面所述的电极片。该电池电芯具有前面所述的电极片的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本实用新型的实施例，该电池电芯包括多个层叠设置的所述电极片，且每个所述电极片中的隔离部对应设置。具体的，一个电极片的第一子区域和第二子区域分别和与其相邻的另一电极片的第二子区域和第一子区域对应设置，参照图2，可以将图2中电流密度大的第一子区域111的电流转到与其相邻的另一电极片中电流密度小的第二子区域112上；同时，上述另一片电极片中电流密度大的第一子区域111的电流转到图2电极片电流密度小的第二子区域112上，有效使得同一极片的位置①处与②处电流密度差值减小，可以有效提高电池极化变小，有利于提高电池大电流放电性能，活性材料能够得到充分利用，放电平台较高，且倍率性能较佳。
根据本实用新型的实施例，该电池电芯还包括隔离膜，所述隔离膜与所述电极片交替层叠设置。具体的，电池电芯包括隔离膜、负极片、隔离膜、正极片、隔离膜、负极片、分离膜…交替层叠设置的结构，由此能够获得较佳的使用性能。
根据本实用新型的实施例，可以采用的隔离膜的具体种类也没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，采用的隔离膜可以为PE/PP隔离膜。由此，使用性能较佳，成本较低。
在本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种电池。根据本实用新型的实施例，参照图3，该电池包括：外壳100；设置于所述外壳100中的电解液(图中未示出)；设置于所述外壳100中的、前面所述的电池电芯200；其中，所述电池电芯200中的隔断部用于隔断所述电解液。发明人发现，在该电池中，电池极化较小，大电流放电性能较佳，且放电过程中不同位置的电流密度分布均匀，电池活性材料能够得到充分利用，在大电流放电时放电平台较高，且电池倍率性能较佳。
下面详细描述本实用新型的实施例。
实施例1
根据电池大小，设计电池正极片(结构示意图见图4)尺寸为宽度38.5mm×长度87mm，负极片(结构示意图见图5)尺寸为宽度39.5mm×长度89mm。在正极片宽度的中线处，即在19.25mm处，从极耳方向往底部方向做长度等于21.75mm(四分之一正极片长度)的隔断部。在负极片宽度的中线处，即在19.75mm处，从极耳方向往底部方向做长度等于22.25mm(四分之一负极片长度)的隔断部。
把PE/PP隔膜、经过隔断的正极片和负极片按隔膜/负极片/隔膜/正极片/隔膜/负极片/隔膜/负极片/隔膜的层叠方式制作电芯，然后装入由高分子薄膜和金属箔构成的具有NY尼龙/AL铝箔/CPP流涎聚丙烯多层结构的软包装复合膜冲压成的外壳。接着注入由电解质盐LiPF6(六氟磷酸锂)和非水溶剂EC(二甲基碳酸酯)、DEC(碳酸己烯酯)和DMC(碳酸二烯酯)构成的浓度为1M的非水电解液。最后经过化成、分容、二次封装等工序，得到叠片式软包装锂离子电池。电池进行不同电流放电测试，测试方法为：常温下，电池以0.5C恒流恒压充满电，截止电流0.02C；再分别以1C/3C/5C/8C/10C放电至3.0V，测试结果见表1和表2。
实施例2
根据电池大小，设计电池正极片(结构示意图见图6)尺寸为宽度38.5mm×长度87mm，负极片(结构示意图见图7)尺寸为宽度39.5mm×长度89mm。在正极片宽度的中线处，即在19.25mm处，从极耳方向往底部方向做长度等于43.5mm(二分之一正极片长度)的隔断。在负极片宽度的中线处，即在19.75mm处，从极耳方向往底部方向做长度等于44.5mm(二分之一负极片长度)的隔断。
把PE/PP隔膜、经过隔断的正极片和负极片按隔膜/负极片/隔膜/正极片/隔膜/负极片/隔膜/负极片/隔膜的层叠方式制作极芯，然后装入由高分子薄膜和金属箔构成的具有NY尼龙/AL铝箔/CPP流涎聚丙烯多层结构的软包装复合膜冲压成的外壳。接着注入由电解质盐LiPF6(六氟磷酸锂)和非水溶剂EC(二甲基碳酸酯)、DEC(碳酸己烯酯)和DMC(碳酸二烯酯)构成的浓度为1M的非水电解液。最后经过化成、分容、二次封装等工序，得到叠片式软包装锂离子电池。电池进行不同电流放电测试，测试方法为：常温下，电池以0.5C恒流恒压充满电，截止电流0.02C；再分别以1C/3C/5C/8C/10C放电至3.0V，测试结果见表1和表2。
对比例1
根据电池大小，设计电池正极片(结构示意图见图8)尺寸为宽度38.5mm×长度87mm，负极片(结构示意图见图9)尺寸为宽度39.5mm×长度89mm。正极片和负极片为完整的板状结构，不做任何隔断。
把PE/PP隔膜、正极片和负极片按隔膜/负极片/隔膜/正极片/隔膜/负极片/隔膜/负极片/隔膜的层叠方式制作极芯，然后装入由高分子薄膜和金属箔构成的具有NY尼龙/AL铝箔/CPP流涎聚丙烯多层结构的软包装复合膜冲压成的外壳。接着注入由电解质盐LiPF6(六氟磷酸锂)和非水溶剂EC(二甲基碳酸酯)、DEC(碳酸己烯酯)和DMC(碳酸二烯酯)构成的浓度为1M的非水电解液。最后经过化成、分容、二次封装等工序，得到叠片式软包装锂离子电池。电池进行不同电流放电测试，测试方法为：常温下，电池以0.5C恒流恒压充满电，截止电流0.02C；再分别以1C/3C/5C/8C/10C放电至3.0V，测试结果见表1和表2。
表1
表2
由上表1和表2的数据可知，在高倍率放电时，实施例1和实施例2的电池的容量、放电率和放电平台，明显高于对比例1的电池，说明本实用新型的电池具有优异的大电流放电性能。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，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。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实用新型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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电极片，其特征在于，包括电极片本体、极耳和隔断部，
其中，所述电极片本体具有相连的第一区域和第二区域，所述第一区域由所述隔断部分割成第一子区域和第二子区域，所述第一子区域与所述极耳直接导通，所述第二子区域通过所述第二区域与所述第一子区域导通。
2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述电极片本体呈矩形，所述极耳设置于所述电极片的第一短边上，所述隔断部从所述第一短边沿着所述电极片本体的长度方向延伸。
3.根据权利要求2所述的电极片，其特征在于，所述隔断部的一个端点位于所述第一短边的中点处。
4.根据权利要求2所述的电极片，其特征在于，所述隔断部的长度大于所述电极片本体宽度的二分之一。
5.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述隔断部为狭缝或绝缘件。
6.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述电极片本体包括集流体和活性材料，其中，所述活性材料为正极活性材料或负极活性材料，设置于所述集流体的至少一个表面上。
7.一种电池电芯，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的电极片。
8.根据权利要求7所述电池电芯，其特征在于，包括多个所述电极片，且每个所述电极片中的隔离部对应设置。
9.根据权利要求8所述电池电芯，其特征在于，还包括隔离膜，所述隔离膜与所述电极片交替层叠设置。
10.一种电池，其特征在于，包括：
外壳；
电解液，设置于所述外壳中；
权利要求7-9中任一项所述的电池电芯，设置于所述外壳中；
其中，所述电池电芯中的隔断部用于隔断所述电解液。
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| CN115555852A (zh) * | 2021-06-30 | 2023-01-03 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片成型方法及设备 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |