CN212625666U - 集流体、电极片、电芯和电池 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种集流体、电极片、电芯和电池。集流体用于承载活性层，集流体包括相对设置的第一板面和第二板面，第一板面和第二板面中的至少一者设有向外凸出的多个凸起，凸起与活性层接触。包括该结构的集流体的电芯和电池能够加快充电速度和降低发热量，还可以在相同充电时间的前提下，在集流体上做厚活性层，利于提升电芯和电池的能量密度。

Description

集流体、电极片、电芯和电池

技术领域

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种集流体、电极片、电芯和电池。

背景技术

目前，电子设备多采用可充电的电池作为供电源，比如，锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑和笔记本电脑等电子设备中。随着人们对电池快充技术的研究发现，电池的能量密度越大，其充电速度越慢，比如电极片的活性层越厚时，电池的能量密度越大，但充电速度越慢。基于此，提供一种既能保证能量密度，又能加快充电速度的电池产品尤为重要。

实用新型内容

本公开提供了一种改进的集流体、电极片、电芯和电池。

本公开的一个方面提供一种集流体，所述集流体用于承载活性层，所述集流体包括相对设置的第一板面和第二板面，所述第一板面和所述第二板面中的至少一者设有向外凸出的多个凸起，所述凸起与所述活性层接触。

可选地，多个所述凸起包括由所述第一板面背向所述第二板面向外凸出的多个第一凸起，所述第一凸起与所述第一凸起之间呈平面结构。

可选地，所述第一凸起的壁的厚度与所述平面结构的壁的厚度相等。

可选地，多个所述凸起包括多个第二凸起和多个第三凸起，所述第二凸起由所述第一板面背离所述第二板面向外凸出，所述第三凸起由所述第二板面背离所述第一板面向外凸出，所述第二凸起和所述第三凸起相对或相互错开。

可选地，所述第二凸起和所述第三凸起的结构相同。

可选地，所述第二凸起的壁的厚度、所述第三凸起的壁的厚度与所述集流体未设置所述凸起区域的壁的厚度相等。

可选地，所述凸起呈长条状结构，多个凸起平行布设；和/或

所述凸起呈块状结构，多个所述凸起均匀布设。

本公开的另一个方面提供一种电极片，所述电极片包括：

活性层；以及

上述提及的任一种所述的集流体，所述集流体的第一板面和第二板面中的至少一者承载所述活性层。

本公开的另一个方面提供一种电芯，所述电芯包括上述提及的所述的电极片。

本公开的另一个方面提供一种电池，所述电池包括上述提及的所述的电芯。

本公开提供的技术方案至少具有以下有益效果：

基于集流体的第一板面和第二板面中的至少一者设有向外凸出的多个凸起，且凸起与活性层接触，这样，相对于集流体为板状结构而言，减少了电子和离子在活性层中的扩散距离，使电子和离子能够快速结合，降低阻抗，利于加快电芯和电池的充电速度和降低发热量。而且，可以在相同充电时间的前提下，在该集流体上做厚活性层，利于提升电芯和电池的能量密度。

附图说明

图1所示为相关技术提供的电极片的侧视图；

图2所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体的侧视图；

图3所示为本公开根据一示例性实施例示出的电极片的侧视图；

图4所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体的侧视图；

图5所示为本公开根据一示例性实施例示出的电极片的侧视图；

图6所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体的侧视图；

图7所示为本公开根据一示例性实施例示出的电极片的侧视图；

图8所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体的结构示意图；

图9所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本公开说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1所示为相关技术提供的电极片的侧视图。参考图1，电极片包括：呈板状结构的集流体110和覆盖于集流体110的两个板面的活性层120。为了追求电芯的高能量密度，可以将活性层120做厚，但是，这使电子和离子在活性层120中的扩散距离较长，不利于电芯快速充电。倘若将活性层120做薄，可以缩短电子和离子的扩散距离，利于快速充电，但不利于提升电芯的能量密度。

基于上述，本公开实施例提供了一种集流体、电极片、电芯和电池，以下结合附图进行详细阐述：

图2所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体的侧视图，图3所示为本公开根据一示例性实施例示出的电极片的侧视图。参考图2和图3，本公开实施例提供的集流体200用于承载活性层300，集流体200包括相对设置的第一板面210和第二板面220，第一板面210和第二板面220中的至少一者设有向外凸出的多个凸起230，凸起230与活性层300接触。换言之，设有凸起230的第一板面210和第二板面220中的至少一者承载活性层300。

为了清楚地理解该集流体200的结构如何减小电子和离子的扩散距离，以下结合图3进行解释：在图3中，相邻两个凸起230之间的距离相等，为2c，且每个凸起230的结构和高度相等，凸起230的高度为b。活性层300的最大厚度为a，那么凸起230与活性层300的表面之间的距离为a-b。电子由集流体200的凸起230向活性层300的表面扩散的最远距离为[c²+(a-b)²]^1/2，最近距离可以为a-b。同样地，离子由活性层300的表面向集流体200的凸起230传输的最远距离也可以为[c²+(a-b)²]^1/2，最近距离可以为a-b。而相关技术中，集流体呈平板结构，电子和离子扩散的最大距离为活性层300的厚度a，这样，本公开实施例通过调整b和c，可以使扩散距离小于a，进而使离子和电子能够快速结合，实现快速充电。示例性地，离子可以为锂离子。

在与相关技术提供的电芯相同充电时间的前提下，可以调整b和c，以使离子和电子最大的传输距离为a，这样可以加厚活性层，进而利于提升电芯和电池的能量密度。

本公开实施例提供的集流体200，基于集流体200的第一板面210和第二板面220中的至少一者设有向外凸出的多个凸起230，且凸起230与活性层300接触，这样，相对于集流体200为板状结构而言，减少了电子和离子在活性层300中的扩散距离，使电子和离子能够快速结合，降低阻抗，这利于加快电芯的充电速度和降低发热量。而且，可以在相同充电时间的前提下，在该集流体200上做厚活性层300，比如使最大传输距离为a，利于提升包括该集流体200的电芯和电池的能量密度。

以下对本公开关于集流体200的第一板面210和第二板面220中至少一者承载活性层300给出详细阐述：

在第一类实施例中，继续参考图2或图3，多个凸起230包括由第一板面210背向第二板面220向外凸出的多个第一凸起231，第一凸起231与第一凸起231之间呈平面结构234。这样，基于设置第一凸起231，利于减小电子和离子在活性层300中的扩散距离，使电子和离子能够快速结合，以实现快速充电，通过平面结构234方便承载活性层300。

在一些实施例中，继续参考图2或图3，第一凸起231的壁的厚度与平面结构234的壁的厚度相等。需要说明的是，第一凸起231的壁的厚度和平面结构234的壁的厚度均为：第一板面210指向第二板面220方向的厚度。示例性地，通过对金属板辊压成型得到图2中集流体200的结构。这样，不仅方便集流体200的生产制造，还利于减轻集流体200的重量。

关于集流体200的第二板面220承载活性层300的方式与第一板面210承载活性层300的方式相同，此处不再赘述。

图4所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体200的侧视图，图5所示为本公开根据一示例性实施例示出的电极片的侧视图，图6所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体200的侧视图，图7所示为本公开根据一示例性实施例示出的电极片的侧视图。在第二类实施例中，结合参考图4至图7，多个凸起230包括多个第二凸起232和多个第三凸起233，第二凸起232由第一板面210背离第二板面220向外凸出，第三凸起233由第二板面220背离第一板面210向外凸出，第二凸起232和第三凸起233相对或相互错开。这样，通过在集流体200的第一板面210和第二板面220分别设置第二凸起232和第三凸起233，以及在第一板面210和第二板面220分别覆盖活性层300，不仅减少电子和离子在活性层300中的扩散距离，利于电子和离子快速结合，以减少阻抗，实现快速充电且降低发热问题，还利于提升包括该集流体的电芯和电池的能量密度。

在一些实施例中，第二凸起232和第三凸起233的结构相同，以方便集流体200生产制造。在一些实施例中，继续参考图4或图6，第二凸起232的壁的厚度、第三凸起233的壁的厚度与集流体200未设置凸起230区域的壁的厚度相等。需要说明的是，前述各种厚度均为第一板面210指向第二板面220方向的厚度。示例性地，通过对金属板辊压成型得到图4或图6中集流体200的结构。这样，不仅方便集流体200的生产制造，还利于减轻集流体200的重量。

图8所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体200的结构示意图。在一些实施例中，参考图8，凸起230呈长条状结构，多个凸起230平行布设。示例性地，多个凸起230均匀地平行布设。这样，可以通过具有长条状的模具以辊压成型的方式制造得到集流体200。示例性地，长条状结构的凸起230的截面可以呈锯齿状、树状或正弦波状等规则或不规则结构。

图9所示为本公开根据一示例性实施例示出的集流体200的结构示意图。在一些实施例中，参考图9，凸起230呈块状结构，多个凸起230均匀布设。同样地，可以通过具有块状结构的模具以辊压成型的方式制造得到集流体200。示例性地，块状结构的凸起230可以呈圆形、多边形或三角形等规则或不规则的结构。示例性地，块状结构的凸起230的截面可以呈锯齿状、树状或正弦波状等规则或不规则结构，本公开对此不作具体限定。

本公开一些实施例还提供了一种电极片，参考图3、图5或图7，电极片包括活性层300和上述提及的任一种集流体200，集流体200包括相对设置的第一板面210和第二板面220，集流体200的第一板面210和第二板面220中的至少一者承载活性层300。其中，集流体200可为正极集流体，也可为负极集流体，相应地，活性层300为正极活性层或负极活性层。正极集流体可以为铝箔，负极集流体可以为铜箔。正极活性层的材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元等活性锂材料。负极活性层的材料包括石墨和钛酸锂等负极活性材料。示例性地，活性层300可以通过混浆将活性材料、溶剂、导电剂、粘结剂等物质制备成浆料，通过涂布工艺将浆料涂布在集流体200表面，经过烘烤浆料中粘结剂与集流体粘合到一起而形成。

本公开一些实施例还提供了一种电芯，电芯包括上述提及的电极片。其中，电极片可为正极电极片，也可为负极电极片。通过将正极电极片、隔膜和负极电极片叠层、缠绕制成电芯。

本公开一些实施例还提供了一种电池，电池包括上述提及的电芯。

本公开实施例提供的集流体200、电极片、电芯和电池，基于集流体200的第一板面210和第二板面220中的至少一者设有向外凸出的多个凸起230，且凸起230与活性层300接触，这样，相对于集流体200为板状结构而言，减少了电子和离子在活性层300中的扩散距离，使电子和离子能够快速结合，降低阻抗，这利于加快电芯和电池的充电速度和降低发热量。而且，可以在相同充电时间的前提下，在该集流体200上做厚活性层300，利于提升电芯的能量密度。

本公开上述各个实施例，在不产生冲突的情况下，可以互为补充。

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种集流体，其特征在于，所述集流体用于承载活性层，所述集流体包括相对设置的第一板面和第二板面，所述第一板面和所述第二板面中的至少一者设有向外凸出的多个凸起，所述凸起与所述活性层接触。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，多个所述凸起包括由所述第一板面背向所述第二板面向外凸出的多个第一凸起，所述第一凸起与所述第一凸起之间呈平面结构。

3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述第一凸起的壁的厚度与所述平面结构的壁的厚度相等。

4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，多个所述凸起包括多个第二凸起和多个第三凸起，所述第二凸起由所述第一板面背离所述第二板面向外凸出，所述第三凸起由所述第二板面背离所述第一板面向外凸出，所述第二凸起和所述第三凸起相对或相互错开。

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述第二凸起和所述第三凸起的结构相同。

6.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述第二凸起的壁的厚度、所述第三凸起的壁的厚度与所述集流体未设置所述凸起区域的壁的厚度相等。

7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述凸起呈长条状结构，多个所述凸起平行布设；和/或

所述凸起呈块状结构，多个所述凸起均匀布设。

8.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括：

活性层；以及

权利要求1～7任一项所述的集流体，所述集流体的第一板面和第二板面中的至少一者承载所述活性层。

9.一种电芯，其特征在于，所述电芯包括权利要求8所述的电极片。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求9所述的电芯。

Images