CN210349967U - 一种电池极片及含有其的锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电池极片及含有其的锂离子电池。该电池极片包括集流体底层和电极涂层，电极涂层的长度方向与集流体底层的长度方向一致，电极涂层垂直于长度方向的截面为梯形，梯形的上底长度为下底长度的70％‑95％。本实用新型的电池极片的边缘区域的厚度呈梯度减薄，在电池极片具有较高能量密度的前提下，可以极大的减少极片辊压时因应力不均导致的边缘裂纹，能够减少或避免极片在辊压和后续加工过程中的断带或无法加工的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池极片及含有其的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
随着人们对电动汽车续航里程越来越高的要求，对动力锂离子电池能量密度的要求越来越高。能量密度包括质量能量密度和体积能量密度，对两者的提升都有助于提高电动汽车的续航里程。除了从正负极材料本身克容量提升来提升电池能量密度外，更紧凑的电池设计和更轻质、更薄集流体的使用，都能够有效的提升电池空间利用率和减重，从而变相提升电池的容量和能量密度。
目前，能量型电池设计已经和前期有很大的不同，比如前期薄电极设计过渡到现在厚电极的设计、材料压实密度要求越来越高和更薄材质铜/铝集流体的使用等等。但是，当上述设计综合在一起时会面临极片加工的问题，主要表现在极片辊压及后续分切卷绕时出现断带和无法加工的问题。主要是由于极片厚电极的设计，在辊压时会使得敷料边缘和集流体露白交界处受力极度不均已，在高压实所需的高辊压压力下，交界处不可避免的出现微裂纹，在辊压及后续加工过程中很小的收卷或卷绕张力就能使得极片撕裂。此外，即使箔材可以承受这种不均匀受力，由于辊压时极片延展的作用，敷料会在极片边缘聚集，导致边缘过压而丧失脱嵌锂活性。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种可以极大的减少辊压时应力不均匀造成断带、无法加工或极片边缘过压的问题，能够满足现在厚电极及更薄箔材的加工需求的电池极片结构。
为了实现上述技术目的，本实用新型首先提供了一种电池极片，该电池极片包括该锂离子电池极片包括集流体底层和电极涂层，其中，电极涂层的长度方向与集流体底层的长度方向一致，电极涂层垂直于长度方向的截面为梯形，梯形的上底长度为下底长度的70％-95％。
本实用新型的电池极片的电极涂层平铺在集流体底层上，并且电极涂层的厚度从中部至边缘区呈梯度减薄。具有这种结构的电池极片可以很好的避免在辊压时因电极涂层与集流体底层的交接处受力不均而出现断裂的情况。
在本实用新型一具体实施方式中，梯形的两个底角的角度分别为5°-30°。
本实用新型的锂离子电池极片，梯形的两个底角的角度可以相同或不同。在本实用新型一具体实施方式中，梯形的两个底角的角度相同。
在本实用新型一具体实施方式中，梯形的高为50μm-200μm。
在本实用新型一具体实施方式中，电极涂层垂直于长度方向的截面为等腰梯形。
在本实用新型一具体实施方式中，该锂离子电池极片可以为锂离子电池的正极片；包括但不限于由磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或磷酸铁锰锂材料为主料制备得到的电池正极片。
在本实用新型一具体实施方式中，该锂离子电池极片可以为锂离子电池的负极片；包括但不限于由人造石墨、天然石墨、人造天然复合石墨或硅-碳类材料制备得到的电池负极片。
在本实用新型一具体实施方式中，正极片的集流体底层为铝箔集流体底层。
在本实用新型一具体实施方式中，负极片的集流体底层为铜箔集流体底层。
本实用新型还提供了一种电池极片的涂布方法，该涂布方法包括在集流体底层上制备电极涂层的步骤。
在本实用新型的涂布方法中，该涂布方法通过在涂布机的第一节烘箱前增加刮料设备实现。
本实用新型的电池极片的涂布方法在涂布机的第一节烘箱前端增加刮料设备实现具有侧边梯度变化的电池极片的涂布，可以确保经过梯形刮刀定型后的涂料在第一时间得到烘烤干燥，可以防止浆料流动降低梯度减薄的效果。
在本实用新型的涂布方法中，对采用的刮料设备没有特殊的限定，只要可以实现厚度均一层和平缓过渡层的涂布即可。
具体地，采用的刮料设备包括梯形刮刀。其中，梯形刮刀是为了实现电极涂层的厚度的梯度变化。
进一步优选地，采用的刮料设备还包括刮刀前限宽粘辊；限宽粘辊可以在保障极片宽度均一的情况下粘去多余的涂料。
本实用新型还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的正极片和/或负极片具有本实用新型的上述电池极片。
本实用新型的电池极片中电极涂层的厚度在边缘区域梯度减薄，在电池极片具有较高能量密度的前提下，可以极大的减少极片辊压时因应力不均导致的边缘裂纹，能够减少或避免极片在辊压和后续加工过程中的断带、无法加工或过压的问题。
本实用新型的电池极片的涂布方法可以防止涂料流动降低梯度减薄的效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中的一种侧边梯度减薄的锂离子电池极片的俯视图。
图2为本实用新型实施例1中的一种侧边梯度减薄的锂离子电池极片的剖面图。
图3为本实用新型实施例中的涂布方法中刮刀示意图和未经刮刀减薄的涂布极片示意图。
图4为本实用新型实施例中的涂布方法中经过刮刀减薄的涂布极片示意图。
图5为本实用新型实施例2中负极极片辊压后效果对比图。
主要附图符号说明
01集流体地层 02侧边 03上底 04梯形刮刀 L1上底的二分之一长度 L2侧边投影在下底的长度
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种侧边梯度减薄的锂离子电池磷酸铁锂正极极片：
采用的原料为：磷酸铁锂、SP、复合导电剂和PVDF(聚偏氟乙烯)的质量比为96.5:0.5:1:2。
将上述原料溶解分散在一定量的NMP(N-甲基吡咯烷酮)中，得到固含量为56％左右，粘度为4300mpa·s的正极浆料。
涂布方法包括以下步骤：
涂布采用的集流体为10微米的涂炭铝箔。设定涂布宽度为247mm，涂布单面面密度为180g/mm2，涂布走速为20m/min，得到如图3所示的未经刮刀减薄的涂布极片。在涂布烘烤的第一节烘箱紧邻的前端设置一个梯形刮刀04(如图4所示)，梯形刮刀04的上边长和下边长比值为0.6。经过刮刀减薄的涂布正极极片进入涂布第一节烘箱进行烘烤，烘烤温度为100℃。待通过涂布10节烘箱烘烤后，即得到如图1和图2所示侧边梯度减薄的锂离子电池磷酸铁锂正极极片。
锂离子电池磷酸铁锂正极极片结构包括：层叠的集流体底层01和电极涂层，电极涂层垂直于长度方向的截面为等边梯形，等边梯形包括侧边02和上底03。其中，L1为上底03的二分之一长度，L2为侧边的02投影在下底的长度，L1：L2＝4:6。
实施例2
本实施例提供了一种侧边梯度减薄的锂离子电池纯人造负极极片：
采用的原料为：人造石墨、SP、CMC(羧甲基纤维素)和SBR(丁苯橡胶)的质量比为96.5:0.5：1.2:1.8。
将上述原料溶解分散在一定量的水中，得到固含量为48％左右，粘度为2100mpa.s的负极浆料。
涂布方法包括以下步骤：
用集流体为6微米的铜箔。设定总涂布宽度为253mm，涂布单面面密度为83g/mm2，涂布走速为15m/min。在涂布烘烤的第一节烘箱紧邻的前端设置一个梯形刮刀04，梯形刮刀04的上边长和下边长比值为0.7。经过刮刀减薄的涂布负极极片当即进入涂布第一节烘箱进行烘烤，烘烤温度为70℃。待通过涂布10节烘箱烘烤后，即得到侧边梯度减薄的锂离子电池石墨负极极片，其中，L1：L2＝3:7。
图5为本实施例负极极片在1.7g/cm3的辊压压实下的效果对比图。图5中的图片a和图片b为未经梯度减薄极片辊压后的效果图和界面形貌图，可以看出未经减薄的极片边缘明显过压和粘辊掉料，负极颗粒间已无孔隙；图5中的图片c和图片d为本实施例经过减薄的极片辊压后的的效果图和界面形貌图，极片外观良好，截面SEM照片显示负极颗粒间有一定孔隙。
Claims (10)
1.一种锂离子电池极片，该锂离子电池极片包括集流体底层和电极涂层，其中，所述电极涂层的长度方向与所述集流体底层的长度方向一致，其特征在于，电极涂层垂直于长度方向的截面为梯形，所述梯形的上底长度为下底长度的70％-95％。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，所述梯形的两个底角的角度分别为5°-30°。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池极片，其特征在于，所述梯形的两个底角的角度相同。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，所述梯形的高为50μm-200μm。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，所述梯形的下底长度与集流体底层的宽度一致。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，该锂离子电池极片为正极片，所述正极片是由磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或磷酸铁锰锂制备得到的电池正极片。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，该锂离子电池极片为负极片，所述负极片是由人造石墨、天然石墨、人造天然复合石墨或硅-碳类材料制备得到的电池负极片。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，正极片的集流体底层为铝箔集流体底层。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于，负极片的集流体底层为铜箔集流体底层。
10.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池的正极片和负极片具有权利要求1-9任一项所述的电池极片的结构。
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