CN209183628U - 二次电池及其极片 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种二次电池及其极片。极片包括集流体和活性物质层。集流体包括绝缘层以及设置于绝缘层表面的第一导电层，第一导电层具有主体部及与主体部相连的突部，主体部涂覆有活性物质层，突部未涂覆活性物质层。极片还包括第二导电层，第二导电层包括第一部分，第一部分设置于突部的远离绝缘层的表面。二次电池包括电极组件，电极组件包括所述的极片。

Description

二次电池及其极片
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池及其极片。
背景技术
二次电池的极片通常包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层。为了提高二次电池的安全性能，一些极片1选择一种多层结构的集流体11，参照图1和图2，所述集流体11包括绝缘层111以及设置到绝缘层111表面上的导电层112，而活性物质层12涂覆在导电层112的表面。导电层112包括涂覆有活性物质层12的主体部1121以及突出到活性物质层12外部的突部1122，所述突部1122用于与二次电池的电极端子电连接，并通过电极端子实现充放电。参照图1，在将活性物质层12涂覆到导电层112后，需要对极片1进行辊压，以将活性物质层12压薄，从而提高能量密度。但是，在辊压时，辊轮R直接在活性物质层12上施加作用力，而由于导电层112的突部1122未涂覆活性物质层12，因此辊轮R不对突部1122施加作用力；参照图2，由于绝缘层111的弹性模量小于导电层112的弹性模量，因此在受到辊轮R的作用力时，绝缘层111的变形量大于导电层112的变形量，从而导致主体部1121和突部1122交界处的绝缘层111发生鼓起变形；当绝缘层111发生鼓起变形时，也会使得突部1122发生鼓起变形，此时突部1122容易发生弯折并形成裂纹，从而降低突部1122的过流能力。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种二次电池及其极片，其能提高安全性能，保证极片的过流能力。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池及其极片。
极片包括集流体和活性物质层。集流体包括绝缘层以及设置于绝缘层表面的第一导电层，第一导电层具有主体部及与主体部相连的突部，主体部涂覆有活性物质层，突部未涂覆活性物质层。极片还包括第二导电层，第二导电层包括第一部分，第一部分设置于突部的远离绝缘层的表面。
第二导电层的刚度小于第一导电层的刚度。第二导电层为非金属材料，且第二导电层的至少部分嵌入第一导电层。
第一部分与活性物质层相连。
第二导电层包括第二部分，第二部分与第一部分相连且设置于主体部和活性物质层之间。
沿宽度方向，第一部分延伸到突部的两侧边缘；沿高度方向，第一部分的尺寸为0.1mm～4mm；沿厚度方向，第二导电层的尺寸为0.1μm～10μm。
极片还包括第一保护层，设置于第一部分的远离突部的一侧，且第一保护层的硬度大于第一导电层和第二导电层的硬度。
第一保护层连接于活性物质层。
沿远离活性物质层的方向，第一部分超出第一保护层。
二次电池包括电极组件，电极组件包括所述的极片。
本实用新型的有益效果如下：当异物刺穿极片时，由于第一导电层厚度较小，因此第一导电层在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜，从而避免短路，提高安全性能。即使突部在辊压的过程中产生裂纹，裂纹处的电流也能够经由第二导电层向外传输，从而实现导电网络的修复，保证极片整体的过流能力。
附图说明
图1为现有技术的极片在辊压过程中的示意图。
图2为图1的极片在辊压后的示意图。
图3为根据本实用新型的二次电池的示意图。
图4为根据本实用新型的二次电池的电极组件的示意图。
图5为根据本实用新型的极片的一示意图。
图6为根据本实用新型的极片的另一示意图。
图7为图6虚线框部分的放大图。
图8为图7沿线A-A作出的剖视图。
图9为根据本实用新型的极片的另一实施例的示意图。
图10为根据本实用新型的极片的又一实施例的示意图。
图11为根据本实用新型的极片的再一实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1极片 1A正极极片
11集流体 1B负极极片
111绝缘层 2壳体
112第一导电层 3顶盖板
1121主体部 4电极端子
1122突部 5隔膜
12活性物质层 6转接片
13第二导电层 P电引导部
131第一部分 R辊轮
132第二部分 W熔接区
14第一保护层 X宽度方向
15导电结构 Y厚度方向
16第二保护层 Z高度方向
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的二次电池及其极片。
参照图4，二次电池包括电极组件，电极组件包括正极极片1A、负极极片1B及隔膜5，隔膜5设置于正极极片1A和负极极片1B之间，且正极极片1A、隔膜5和负极极片1B顺序堆叠并卷绕成扁平状。
二次电池可为软包电池，正极极片1A、隔膜5和负极极片1B卷绕形成的电极组件直接封装在包装袋内，所述包装袋可为铝塑膜。
当然，本申请的二次电池也可为硬壳电池。具体地，参照图3，二次电池包括电极组件、壳体2、顶盖板3、电极端子4及转接片6。壳体2可具有六面体形状或其它形状。壳体2内部形成收容腔，以容纳电极组件和电解液。壳体2在一端形成开口，而电极组件可经由所述开口放置到壳体2的收容腔。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成，也可由塑胶等绝缘材料制成。
顶盖板3设置于壳体2并覆盖壳体2的开口，从而将电极组件封闭在壳体2内。电极端子4设置于顶盖板3，电极端子4的上端突出到顶盖板3上侧，下端可穿过顶盖板3并延伸到壳体2内。转接片6设置于壳体2内并固定于电极端子4。电极端子4和转接片6均为两个，正极极片1A经由一个转接片6与一个电极端子4电连接，负极极片1B经由另一个转接片6与另一个电极端子4电连接。
在二次电池中，正极极片1A和负极极片1B中的至少一个采用后述的极片1。
图5为极片1在卷绕状态下的示意图，图6为极片1在展开状态下的示意图，图7为图6虚线框部分的放大图，图8为图7沿线A-A作出的剖视图。
参照图5至图8，在一实施例中，极片1包括集流体11和活性物质层12。集流体11包括绝缘层111以及设置于绝缘层111表面的第一导电层112，第一导电层112具有主体部1121及与主体部1121相连的突部1122，主体部1121涂覆有活性物质层12，突部1122未涂覆活性物质层12。其中，活性物质层12可直接涂覆于主体部1121的表面，当然，可替代地，主体部1121和活性物质层12之间也可设置其它物质。
绝缘层111的材质可为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜或PP(聚丙烯)膜，第一导电层112的材质可为金属材料，优选为铝。
第一导电层112布满绝缘层111的两个表面。绝缘层111的厚度可为1μm～20μm，第一导电层112的厚度可为0.1μm～10μm。由于第一导电层112较薄，所以在裁切的过程中，第一导电层112产生的毛刺较小，很难刺破十几微米的隔膜5，从而避免短路，提高安全性能。
绝缘层111的与突部1122对应的部分以及突部1122共同形成电引导部P，极片1具有多个电引导部P；参照图5，当极片1卷绕为电极组件时，所述多个电引导部P层叠设置。
当异物刺穿极片1时，由于第一导电层112厚度较小，因此第一导电层112在被异物刺穿的部位产生的毛刺较小，很难刺破隔膜5，从而避免短路，提高安全性能。
参照图7和图8，极片1还包括第二导电层13，第二导电层13包括第一部分131，第一部分131设置于突部1122的远离绝缘层111的表面。
在将活性物质层12涂覆到导电层112后，需要对极片1进行辊压，以将活性物质层12压薄，从而提高能量密度。但是，在辊压时，辊轮R直接在活性物质层12上施加作用力，而由于导电层112的突部1122未涂覆活性物质层12，因此辊轮R不对突部1122施加作用力。参照图1和图2，在现有技术中，由于绝缘层111的弹性模量小于导电层112的弹性模量，因此在受到辊轮R的作用力时，绝缘层111的变形量大于导电层112的变形量，从而导致主体部1121和突部1122交界处的绝缘层111发生鼓起变形；当绝缘层111发生鼓起变形时，也会使得突部1122发生鼓起变形，此时突部1122容易发生弯折并形成裂纹，从而降低突部1122的过流能力。而在本申请的极片1中，即使突部1122在辊压的过程中产生裂纹，裂纹处的电流也能够经由第二导电层13向外传输，从而实现导电网络的修复，保证极片1整体的过流能力。
第二导电层13的刚度小于第一导电层112的刚度，也就是说，在受力时，第二导电层13更容易变形，因此，当第一导电层112变形时，第二导电层13也会随着第一导电层112变形；即使第一导电层112因变形过大而断裂，第二导电层13也不易出现断裂，从而保证电流的传输。
第二导电层13可以为金属材料，也可以为非金属材料。为了减小异物刺穿极片1时产生的毛刺，第二导电层13优选为不易产生毛刺的非金属材料。例如，在极片1的生产过程中，可将导电碳、粘结剂及溶剂制成浆料，然后将浆料涂覆到第一导电层112的表面，浆料固化后形成第二导电层13。
当突部1122上产生裂纹时，第二导电层13可以嵌入到突部1122的裂纹中。第二导电层13中的导电碳可以修复突部1122上的裂纹，改善过流能力。另外，第二导电层13嵌入到突部1122后，可以增大第一导电层112和第二导电层13的连接面积，提高连接强度。再者，由于第二导电层13嵌入到突部1122的裂纹中，因此，第二导电层13可以避免电解液经由裂纹浸入到第一导电层112和绝缘层111之间，防止第一导电层112和绝缘层111分离。
参照图8，第一部分131优选与活性物质层12相连，即第一部分131优选与活性物质层12接触，这样可以将第一部分131固定到活性物质层12，提高第一部分131在极片1上的结合力，避免第一部分131连同突部1122一起脱落。另外，辊轮R对活性物质层12上施加作用力时，突部1122的根部(也就是突部1122与主体部1121的交界处)应力集中最严重，在该处最容易产生裂纹，所以，当第一部分131与活性物质层12相连时，第一部分131能够覆盖裂纹，从而改善极片1的过流能力。
当产生的裂纹沿宽度方向X延伸时，会严重影响突部1122的过流能力。参照图7，沿宽度方向X，第一部分131延伸到突部1122的两侧边缘，这样可以使第一部分131的覆盖范围最大化，即使产生的裂纹沿宽度方向X延伸，第一部分131也能够覆盖到突部1122的裂纹，从而最大程度地减小裂纹的危害，改善极片1的过流能力。
沿高度方向Z，第一部分131的尺寸L1为0.1mm～4mm。如果第一部分131的尺寸L1小于0.1mm，则第一部分131与突部1122的结合力较小，容易脱落；同时，无法完全覆盖突部1122的裂纹，影响极片1的过流能力。如果第一部分131的尺寸L1大于4mm，会占用过多的空间。沿厚度方向Y，第二导电层13的尺寸为0.1μm～10μm。
极片1还包括导电结构15，导电结构15焊接于突部1122的未被第一部分131覆盖的区域并形成熔接区W，熔接区W与第一部分131之间留有间隙。参照图5，极片1可具有多个导电结构15，当极片1卷绕成型后，所述多个导电结构15的位置相对，并且每两个相邻的电引导部P之间具有导电结构15，所述多个导电结构15焊接在一起，以将绝缘层111两侧的第一导电层112上电流汇集在一起。参照图3，导电结构15固定到转接片6，极片1中的电流可经由转接片6和电极端子4对外输出。
参照图8，熔接区W与第一部分131之间的间隙沿高度方向Z的尺寸L2为0.05mm～1.5mm。第一部分131的涂布工艺及导电结构15的焊接工艺均存在不可避免的尺寸公差，如果不在熔接区W与第一部分131之间保留间隙，那么焊接时熔接区W可能会形成在第一部分131上。而第一部分131为非金属材料，所以会导致焊接不良，降低突部1122与导电结构15的连接强度。另外，第一部分131还可能会损伤焊接设备。
在另一实施例中，参照图9，第二导电层13包括第二部分132，第二部分132与第一部分131相连且设置于主体部1121和活性物质层12之间。活性物质层12上产生的电流可以通过第二部分132向外传输，因此，第二导电层13还可以提高极片1收集电流的能力。当主体部1121在辊压的过程中产生裂纹时，第二部分132也可以嵌入到主体部1121的裂纹中。第二部分132中的导电碳可以修复主体部1121上的裂纹，改善过流能力。
另外，第二导电层13是由浆料固化而成，当异物刺穿第二部分132时，第二导电层13不易产生毛刺；另外，由于第二导电层13的厚度较小(0.1μm～10μm)，所以即使产生毛刺，也无法穿过第一导电层112和隔膜5，从而避免短路，提高安全性能。
在另一实施例中，参照图10，极片1还包括第一保护层14，设置于第一部分131的远离突部1122的一侧；换句话说，第一部分131的至少部分区域涂覆有第一保护层14。第一保护层14包括粘结剂和绝缘材料。所述绝缘材料包括三氧化二铝和羟基氧化铝中的至少一种。粘结剂和绝缘材料混合在一起制备出浆料，所述浆料涂布在突部1122的表面，并在固化后形成第一保护层14。
其中，第一保护层14的硬度大于第一导电层112和第二导电层13的硬度。第一保护层14具有较高的强度，可以在辊压极片1的过程中为突部1122和第一部分131提供支撑力，限制突部1122和第一部分131的变形，减小突部1122产生裂纹的概率，改善极片1的过流能力。
在二次电池工作过程中，由于震动等因素可能会导致第一部分131脱落；优选地，第一保护层14连接于活性物质层12，这样可以将第一保护层14固定到活性物质层12，增大第一保护层14在极片1上的结合力，提高抗震能力，避免第一保护层14连同第一部分131一起脱落。同时，突部1122最容易在靠近活性物质层12的根部(也就是突部1122与主体部1121的交界处)产生裂纹，所以，当第一保护层14与活性物质层12相连时，可以避免突部1122开裂，从而改善极片1的过流能力。
为了减小极片1在高度方向Z上占用的空间，通常需要对电引导部P和导电结构15进行弯折。而由于第一保护层14具有较高的硬度，因此，如果第一保护层14还涂布到熔接区W与第一部分131之间的间隙，将会导致电引导部P难以弯折。因此，为了避免将第一保护层14涂布到所述间隙，优选地，沿远离活性物质层12的方向，第一部分131超出第一保护层14，这样可以避免因工艺误差而将第一保护层14涂布到所述间隙。当然，如果能够保证精度，参照图11，第一部分131也可以与第一保护层14齐平。
沿厚度方向Y，第一保护层14的远离突部1122的表面低于活性物质层12的远离主体部1121的表面，这样可以避免第一保护层14增大极片1的整体厚度，保证二次电池的能量密度。同时，在辊压活性物质层12时，可以防止辊轮R对第一保护层14施加作用力，避免辊轮R对第一保护层14造成损坏。
参照图11，极片1还包括第二保护层16，置于熔接区W的远离突部1122的表面。熔接区W的远离突部1122的表面凹凸不平，可能会刺破隔膜5，引发短路风险。而通过设置第二保护层16，可以将熔接区W的所述表面与隔膜5隔开，避免隔膜5被刺破，提高安全性能。第二保护层16可由绝缘胶固化而成。第二保护层16具有弹性，因此，即使将第二保护层16涂布到熔接区W与第一部分131之间的间隙，也不会影响电引导部P的弯折。

Claims (10)

1.一种二次电池的极片(1)，包括集流体(11)和活性物质层(12)；
集流体(11)包括绝缘层(111)以及设置于绝缘层(111)表面的第一导电层(112)，第一导电层(112)具有主体部(1121)及与主体部(1121)相连的突部(1122)，主体部(1121)涂覆有活性物质层(12)，突部(1122)未涂覆活性物质层(12)；
极片(1)还包括第二导电层(13)和导电结构(15)，第二导电层(13)包括第一部分(131)，第一部分(131)设置于突部(1122)的远离绝缘层(111)的表面；导电结构(15)焊接于突部(1122)的未被第一部分(131)覆盖的区域。
2.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，第二导电层(13)的刚度小于第一导电层(112)的刚度。
3.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，第二导电层(13)为非金属材料，且第二导电层(13)的至少部分嵌入第一导电层(112)。
4.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，第一部分(131)与活性物质层(12)相连。
5.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，第二导电层(13)包括第二部分(132)，第二部分(132)与第一部分(131)相连且设置于主体部(1121)和活性物质层(12)之间。
6.根据权利要求1所述的极片(1)，其特征在于，
沿宽度方向(X)，第一部分(131)延伸到突部(1122)的两侧边缘；
沿高度方向(Z)，第一部分(131)的尺寸为0.1mm～4mm；
沿厚度方向(Y)，第二导电层(13)的尺寸为0.1μm～10μm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的极片(1)，其特征在于，极片(1)还包括第一保护层(14)，设置于第一部分(131)的远离突部(1122)的一侧，且第一保护层(14)的硬度大于第一导电层(112)和第二导电层(13)的硬度。
8.根据权利要求7所述的极片(1)，其特征在于，第一保护层(14)连接于活性物质层(12)。
9.根据权利要求7所述的极片(1)，其特征在于，沿远离活性物质层(12)的方向，第一部分(131)超出第一保护层(14)。
10.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件，电极组件包括权利要求1-9中任一项所述的极片(1)。
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