CN211980772U - 极片、卷绕式电池电芯和电池 - Google Patents

极片、卷绕式电池电芯和电池 Download PDF

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Abstract

一种极片、卷绕式电池电芯和电池，极片包括集流体和涂覆在集流体表面的第一活性物质层，第一活性物质层包括互相连接的主体部和第一缓冲部，主体部包括相背的第一内表面和外表面，第一内表面与集流体贴合，外表面与第一内表面平行，外表面与第一内表面的垂直距离为第一厚度；第一缓冲部开设有第一凹槽，第一缓冲部包括围合第一凹槽的内壁面、第二内表面和缓冲面，第二内表面与第一内表面重合，缓冲面的一端连接外表面，缓冲面的另一端连接内壁面，缓冲面与内壁面连接的交线到第二内表面的垂直距离为第二厚度，第二厚度小于所述第一厚度。通过设置缓冲面减小辊压时第一缓冲部的压力，减小集流体的延伸率，进而减轻集流体打皱程度。

Description

极片、卷绕式电池电芯和电池
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种极片、卷绕式电池电芯和电池。
背景技术
电池极片包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质，集流体一般为铝箔或者铜箔。在当前的电池极片生产过程中，为了获得符合设计参数的极片，必须对极片进行辊压。然而在进行辊压工序的过程中，需要对活性物质进行压实，同时活性物质会对箔片产生挤压，最终导致箔片产生一定的延展性。由于没有涂覆活性物质层的位置没有发生延展，因此在有活性物质和没有活性物质的位置会因为延展性不一在外观上形成箔材边缘波浪，严重时甚至产生褶皱，极片凹槽处打皱会影响极耳焊接强度，导致焊接不良或者增大了电池的电阻，电池充放电过程中发热快，循环寿命衰减加快。凹槽与活性物质相接处，活性物质也更容易脱落，造成极片露箔，对于负极片露箔的地方，由于极化小，更容易发生析锂现象。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种极片、卷绕式电池电芯和电池，可解决极片辊压过程中由于集流体打皱引起的电池极片露箔、电芯循环使用寿命短和电池发热快等问题。
为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了如下的技术方案：
第一方面，本实用新型提供了一种极片，包括集流体和涂覆在所述集流体表面的第一活性物质层，所述第一活性物质层包括互相连接的主体部和第一缓冲部，所述主体部包括相背的第一内表面和外表面，所述第一内表面与所述集流体贴合，所述外表面与所述第一内表面平行，所述外表面与所述第一内表面的垂直距离为第一厚度，第一厚度设置范围为50～200μm；所述第一缓冲部开设有第一凹槽，用于设置极耳，所述第一缓冲部包括第二内表面、缓冲面和围合所述第一凹槽的内壁面，所述第二内表面与所述第一内表面重合，所述缓冲面的一端连接所述外表面，所述缓冲面的另一端连接所述内壁面，所述缓冲面与所述内壁面连接的交线到所述第二内表面的垂直距离为第二厚度，所述第二厚度小于所述第一厚度，第二厚度设置范围可以为20～180μm。
一种实施方式中，所述缓冲面包括曲面、斜面、阶梯状表面、曲面与斜面的组合、曲面与阶梯面的组合、斜面与阶梯面的组合以及曲面与阶梯面与斜面三种面型的组合的任意一种。
一种实施方式中，所述缓冲面上的任意一点到所述第二内表面的垂直距离小于所述第一厚度。
一种实施方式中，所述第一缓冲部的内壁面包括第一壁面、第二壁面和第三壁面，所述第一壁面与所述第二壁面相对，所述第三壁面连接所述第一壁面和所述第二壁面，在所述第一壁面、所述第二壁面和所述第三壁面的至少一个面的对应位置设有所述缓冲面。
一种实施方式中，所述缓冲部和所述主体部为一体式结构。
一种实施方式中，所述极片还包括第二活性物质层，所述第二活性物质层设置于所述集流体的与所述第一活性物质层相背的另一面，所述第二活性物质层设有第二缓冲部，所述第二缓冲部开设有第二凹槽，所述第二缓冲部的结构与所述第一缓冲部的结构相同。
一种实施方式中，所述第一缓冲部与所述第二缓冲部正对或交错设置。
一种实施方式中，所述集流体包括相对的第一侧边和第二侧边，所述第一凹槽自所述第一侧边向所述第二侧边的方向延伸；所述第二凹槽自所述第一侧边向所述第二侧边的方向延伸，或，所述第二凹槽自所述第二侧边向所述第一侧边的方向延伸。
第二方面，本实用新型还提供了一种卷绕式电池电芯，包括隔离膜和第一方面各种实施例中任一项所述的极片，两片所述极片之间设有所述隔离膜。
第三方面，本实用新型提供了一种电池，包括如第二方面所述的卷绕式电池电芯。
通过设置缓冲面，减小辊压工序中第一缓冲部所受的压力，第一缓冲部作用于集流体的压力变小，集流体的延伸率减小，实现集流体打皱程度减轻甚至无褶皱的效果，集流体打皱现象的减轻可以降低活性物质脱落最终造成露箔的风险，提高电芯的循环实用寿命，减慢电池的发热速度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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是一种实施例的电池结构示意图；
图2是一种实施例的卷绕式电池电芯结构示意图；
图3是一种实施例的极片正视结构示意图；
图4是一种实施例的极片正视结构示意图；
图5是一种实施例的极片正视结构示意图；
图6是一种实施例的极片正视结构示意图；
图7是一种实施例的极片正视结构示意图；
图8是一种实施例的极片正视结构示意图；
图9是一种实施例的极片正视结构示意图；
图10是一种实施例的极片正视结构示意图；
图11是一种实施例的极片正视结构示意图；
图12是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图13是一种实施例的极片正视结构示意图；
图14是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图15是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图16是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图17是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图18是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图19是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图20是一种实施例的极片俯视结构示意图；
图21是一种实施例的极片正视结构示意图；
图22是一种实施例的极片正视结构示意图；
图23是一种实施例的极片俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参考图1，本实用新型实施例提供了一种电池，该电池包括电池外壳K、放置于外壳内的卷绕式电池电芯J和电池上盖G。其中，卷绕式电池电芯J为本实用新型实施例所提供，具体结构在后续说明。电池外壳K可以是一上端开口的圆筒，圆筒内壁底部与卷绕式电池电芯J的负极片集流板电连接，外底部中间设有凸台T1，用以将电池负极与外接器件相连。电池上盖G是与电池外壳K相匹配的圆盘状盖，其下部设有向下突出的平面，与正极集流板电连接，正极集流板与电池外壳之间装有绝缘密封圈，电池上盖上部中间设有向上凸起的圆柱形凸台T2，用以将电池正极与外接器件连接。电池上盖设有电解液注入口D，通过注入电解液实现正负极之间电子的传导，电解液注入后用密封钉密封。此种结构的电池充放电过程中发热较小，循环利用衰减速度慢，能使得电池使用寿命更长。通过使用本实用新型提供的卷绕式电池电芯，极片的打皱现象减少，甚至无皱褶，能减小电池电阻，使得电池发热变慢，同时也能减少极片活性物质层脱落造成集流体裸露现象的发生，延长电池的使用寿命。
请参考图2，本实用新型实施例提供了一种卷绕式电池电芯，该卷绕式电池电芯包括隔离膜3和本实用新型实施例提供的极片1和极片2，极片1和极片2可以为正极片和负极片，隔离膜3通常是具有纳米级微孔的高分子材料，设置在极片1和极片2之间，将两个极片隔离开，既能避免因正负极接触而导致的短路问题，同时又能使电解质离子通过。极片1、隔离膜3和极片2层叠设置，由专用卷绕机卷绕制成卷绕式电池电芯。通过使用本实用新型提供的极片，极片的打皱现象减小，甚至无皱褶，能减少极片活性物质层脱落，降低电芯循环利用的衰减速度。
请参考图3，本实用新型实施例提供了一种极片，包括集流体10和涂覆在集流体表面的第一活性物质层11。集流体10通常为铝箔或者铜箔，第一活性物质层11，主要包括活性物质、导电剂以及粘结剂等成分。第一活性物质层11包括互相连接的主体部U和第一缓冲部V1，主体部U包括相背的第一内表面N1和外表面W，第一内表面N1与集流体10贴合，外表面W与第一内表面N1平行，外表面W与第一内表面N1的垂直距离为第一厚度H1。第一厚度H1设置范围为50～200μm。
请参考图3和图4，第一缓冲部开设有第一凹槽C1，第一缓冲部包括第二内表面N2、缓冲面S和围合第一凹槽的内壁面B，第二内表面N2与第一内表面N1重合，缓冲面S的一端连接所述外表面W，缓冲面S的另一端连接内壁面，缓冲面S与内壁面连接的交线到第二内表面的垂直距离为第二厚度H2，第二厚度H2小于第一厚度H1。第二厚度设置范围可以为20～180μm。
通过设置缓冲面S，在辊压过程中，极片经过压辊Y时，第一缓冲部V1所受的压力变小，第一缓冲部V1作用于集流体10的压力变小，集流10的延伸率减小，实现集流体10打皱程度减轻甚至无褶皱的效果，集流体10打皱现象的减轻可以降低活性物质脱落最终造成露箔的风险，提高电芯的循环实用寿命，减慢电池的发热速度。
一种实施例中，请参考图3，第一缓冲部V1与主体部U为一体成型工艺制作的一体式结构，工艺简单，便于制作。其他实施例中，第一缓冲部V1和主体部U也可以分别制作再连接在一起。
一种实施例中，请参考图3和图4，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为曲面，辊压时，压辊Y从集流体10外表面W经由缓冲面S过渡到内壁面B，到达第一凹槽C1周边的压力减小，集流体10在此处受到的压力减小，延伸率相应变小，打皱程度减轻。
另一种实施例中，请参考图4和图5，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为斜面，缓冲面S设置为斜面可以使得辊压过程中压辊Y与第一缓冲部V1之间的接触面积匀速变化，集流体10的受力变化均匀，进一步降低了集流体10产生褶皱的可能性。
另一种实施例中，请参考图4和图6，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为阶梯状表面，通过缓冲面S的缓冲作用，使得压辊Y经过第一缓冲部V1时集流体10受到的压力减小，集流体10的延伸率相应减小，达到减少打皱现象的发生的目的。
另一种实施例中，请参考图7，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为曲面和斜面的组合。
另一种实施例中，请参考图8，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为曲面和阶梯状表面的组合。
另一种实施例中，请参考图9，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为斜面和阶梯状表面的组合。
另一种实施例中，请参考图10，外表面W与内壁面B之间的缓冲面S为曲面与斜面与阶梯状表面三种面型的组合，通过将缓冲面S设置为不同面型的组合可以获得较好的缓冲程度，实现更好的减少集流体10褶皱的效果。
一种实施例中，请参考图3，缓冲面S上任意一点到第二内表面N2的垂直距离小于第一厚度H1，通过设置整个缓冲面S距离集流体10的高度都比外表面W的低，可以保证缓冲面S正对的集流体10的每一处受到的压力都更小，使得辊压之后集流体10表面褶皱更少。
第一缓冲部V1的内壁面B包括第一壁面B1、第二壁面B2和第三壁面B3，第一壁面B1与第二壁面B2相对，第三壁面B3连接第一壁面B1和第二壁面B2，在第一壁面B1、第二壁面B2和第三壁面B3的至少一个面的对应位置设有缓冲面S。
一种实施例中，请参考图11和图12，第一壁面B1设置有缓冲面S，第二壁面B2与第三壁面B3没有设置缓冲面。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。
另一种实施例中，请参考图13和图14，第二壁面B2设置有缓冲面S，第一壁面B1与第三壁面B3没有设置缓冲面。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。
另一种实施例中，请参考图15和图16，第三壁面B3中设置有缓冲面S，第一壁面B1和第二壁面B2没有设置缓冲面。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。
另一种实施例中，请参考图17，第一壁面B1和第二壁面B2设置有缓冲面S，第三壁面B3不设置缓冲面。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。
另一种实施例中，请参考图18，第一壁面B1和第三壁面B3设置有缓冲面S，第二壁面B2不设置缓冲面。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。
另一种实施例中，请参考图19，第二壁面B2和第三壁面B3设置有缓冲面S，第一壁面B1不设置缓冲面。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。
另一种实施例中，请参考图20，第一壁面B1、第二壁面B2和第三壁面B3同时设置缓冲面S。本实施例中，缓冲面S为阶梯状表面，其他实施例中，缓冲面S也可以为前述的其他类型的表面。可以根据选取不同的内壁面设置缓冲面S来得到最佳方案，实现最大程度地减少集流体10褶皱。
请参考图21，极片还包括第二活性物质层12，第二活性物质层12设置于集流体10的与第一活性物质层11相背的另一面，第二活性物质层12设有第二缓冲部V2，第二缓冲部V2开设有第二凹槽C2，所述第二缓冲部V2的结构与第一缓冲部V1的结构相同。
一种实施例中，请参考图21，第一缓冲部V1和第二缓冲部V2正对设置。
另一种实施例中，请参考图22，第一缓冲部V1和第二缓冲部V2交错设置。
请参考图12和图23，集流体10包括相对的第一侧边5和第二侧边6。
一种实施例中，请参考图12，第一凹槽C1由第一侧边5向第二侧6边延伸，同样地，第二凹槽C2也由第一侧边5向第二侧边6延伸。
另一种实施例中，请参考图23，第一凹槽C1由第一侧边5向第二侧边6延伸，相反地，第二凹槽C2由第二侧边6向第一侧边5的方向延伸。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，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，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种极片，其特征在于，包括集流体和涂覆在所述集流体表面的第一活性物质层，所述第一活性物质层包括互相连接的主体部和第一缓冲部，所述主体部包括相背的第一内表面和外表面，所述第一内表面与所述集流体贴合，所述外表面与所述第一内表面平行，所述外表面与所述第一内表面的垂直距离为第一厚度；所述第一缓冲部开设有第一凹槽，所述第一缓冲部包括第二内表面、缓冲面和围合所述第一凹槽的内壁面，所述第二内表面与所述第一内表面重合，所述缓冲面的一端连接所述外表面，所述缓冲面的另一端连接所述内壁面，所述缓冲面与所述内壁面连接的交线到所述第二内表面的垂直距离为第二厚度，所述第二厚度小于所述第一厚度。
2.如权利要求1所述的极片，其特征在于，所述缓冲面包括曲面、斜面、阶梯状表面、曲面与斜面的组合、曲面与阶梯面的组合、斜面与阶梯面的组合以及曲面与阶梯面与斜面三种面型的组合的任意一种。
3.如权利要求2所述的极片，其特征在于，所述缓冲面上的任意一点到所述第二内表面的垂直距离小于所述第一厚度。
4.如权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一缓冲部的内壁面包括第一壁面、第二壁面和第三壁面，所述第一壁面与所述第二壁面相对，所述第三壁面连接所述第一壁面和所述第二壁面，在所述第一壁面、所述第二壁面和所述第三壁面的至少一个面的对应位置设有所述缓冲面。
5.如权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一缓冲部和所述主体部为一体式结构。
6.如权利要求1至5任一项所述的极片，其特征在于，所述极片还包括第二活性物质层，所述第二活性物质层设置于所述集流体的与所述第一活性物质层相背的另一面，所述第二活性物质层设有第二缓冲部，所述第二缓冲部开设有第二凹槽，所述第二缓冲部的结构与所述第一缓冲部的结构相同。
7.如权利要求6所述的极片，其特征在于，所述第一缓冲部与所述第二缓冲部正对或交错设置。
8.如权利要求6所述的极片，其特征在于，所述集流体包括相对的第一侧边和第二侧边，所述第一凹槽自所述第一侧边向所述第二侧边的方向延伸；所述第二凹槽自所述第一侧边向所述第二侧边的方向延伸，或，所述第二凹槽自所述第二侧边向所述第一侧边的方向延伸。
9.一种卷绕式电池电芯，其特征在于，包括隔离膜和如权利要求1-8任一项所述的极片，两片所述极片之间设有所述隔离膜。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的卷绕式电池电芯。
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