CN212874548U - 锂电池及其正极片、辊压结构及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种锂电池及其正极片、辊压结构及装置。上述的锂电池的正极片包括正极铝箔基材层、正极浆料填充部、多个正极活性颗粒体和多个石墨导电颗粒体。本实用新型所提供的锂电池的正极片中设有多个石墨导电颗粒体，至少一个石墨导电颗粒体还与锂电池的正极片中的正极活性颗粒抵接，其中石墨导电颗粒体的粒径小于正极活性颗粒体的粒径，石墨导电颗粒分担了一部分来自压辊的压力，有效地减缓了正极片所受到的应力，使得经过辊压后的正极片中的正极活性颗粒之间的间隙增大，避免正极活性颗粒体与正极浆料填充部相互粘结的压实密度过大而导致正极片硬脆，从而提升了正极片的柔韧性。

Description

锂电池及其正极片、辊压结构及装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂电池及其正极片、辊压结构及装置。

背景技术

目前，锂离子电池是由正极、负极、隔膜、电解液等组分组成，通过匀浆、涂布、碾压、分切、卷绕、注液、装配、化成等工艺流程，完成电芯制作。电芯能量密度的提升可通过各组分材料克容量、厚度等角度解决。正极方面，能量密度可通过引入高克容量正极材料、提升正极面密度、提升正极压实来达到能量密度需求。

但是，随着正极片面密度、压实密度的提升，现有辊压工艺下，正极片柔韧性下降，极片变脆，导致卷绕时极片褶皱严重，影响电芯卷绕后圆度，并可能造成正极片断片；同时褶皱严重位置活性物质从集流体表面剥落，影响后期容量发挥和电芯循环性能。产生上述问题的原因在于，在压实追求克容量过程中，冷压的压实工艺会使得正极活性颗粒体之间的间隙过小，正极活性颗粒体与正极浆料填充部相互粘结的压实密度过大，导致硬脆，柔韧性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种锂电池及其正极片、辊压结构及装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锂电池的正极片，包括：

正极铝箔基材层，所述正极铝箔基材层表面涂覆正极浆料；

正极浆料填充部，所述正极浆料填充部粘结于所述正极铝箔基材层上；

多个正极活性颗粒体，各所述正极活性颗粒体均包覆于所述正极浆料填充部内，并且至少一个所述正极活性颗粒体还与所述正极铝箔基材层抵接；

多个石墨导电颗粒体，所述石墨导电颗粒体的粒径小于所述正极活性颗粒体的粒径，各所述石墨导电颗粒体均包覆于所述正极浆料填充部内，至少一个所述石墨导电颗粒体还与所述正极活性颗粒体抵接。

在其中一个实施例中，所述正极铝箔基材层的厚度为11μm～17μm。

在其中一个实施例中，所述正极活性颗粒体的粒径为20μm～25μm。

在其中一个实施例中，所述石墨导电颗粒体的粒径为16μm～18μm。

在其中一个实施例中，所述正极浆料填充部的面密度为80㎎/㎝²～90㎎/㎝²。

在其中一个实施例中，所述正极铝箔基材层设有用于与正极极耳相对接的极耳对接部。

在其中一个实施例中，所述锂电池的正极片还包括聚甲基丙烯酸甲酯层。

一种锂电池，包括如上任一实施例所述的锂电池的正极片，还包括锂电池负极片、隔膜、正极耳、负极耳和封装包，所述正极耳焊接在所述锂电池的正极片上，所述负极耳焊接在所述锂电池负极片上，所述锂电池的正极片、所述隔膜与所述锂电池负极片层叠卷绕在一起，形成电芯，所述电芯封装于所述封装包内，所述封装包内还填充有电解液。

一种锂电池的正极片辊压结构，包括如上任一实施例所述的锂电池的正极片，包括压辊，所述压辊的辊面用于与所述锂电池的正极片接触。

一种辊压装置，包括上述的锂电池的正极片辊压结构，还包括承压辊，所述承压辊与所述压辊共同夹持并压实所述锂电池的正极片，并且所述承压辊用于与所述锂电池的正极片的所述正极铝箔基材层接触，所述承压辊的转动方向与所述压辊的转动方向相异设置。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型所提供的锂电池的正极片中设有多个石墨导电颗粒体，至少一个石墨导电颗粒体还与锂电池的正极片中的正极活性颗粒抵接，其中石墨导电颗粒体的粒径小于正极活性颗粒体的粒径，在锂电池的正极片辊压过程中，石墨导电颗粒分担了一部分来自压辊的压力，有效地减缓了正极片所受到的应力，使得经过辊压后的正极片中的正极活性颗粒之间的间隙增大，避免正极活性颗粒体与正极浆料填充部相互粘结的压实密度过大而导致正极片硬脆，从而提升了正极片的柔韧性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一实施例中锂电池的正极片的结构示意图；

图2为一实施例中锂电池的正极片在辊压工艺过程中的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种锂电池的正极片。在其中一个实施例中，锂电池的正极片包括正极铝箔基材层、正极浆料填充部、多个正极活性颗粒体和多个石墨导电颗粒体。正极铝箔基材层表面涂覆正极浆料；正极浆料填充部粘结于正极铝箔基材层上；各正极活性颗粒体均包覆于正极浆料填充部内，并且至少一个正极活性颗粒体还与正极铝箔基材层抵接；所述石墨导电颗粒体的粒径小于正极活性颗粒体的粒径，各石墨导电颗粒体均包覆于正极浆料填充部内，至少一个石墨导电颗粒体还与正极活性颗粒体抵接。

请参阅图1，其为本实用新型一实施例的锂电池的正极片的结构示意图

一实施例的锂电池的正极片包括正极铝箔基材层100、正极浆料填充部200、多个正极活性颗粒体300和多个石墨导电颗粒体400。正极铝箔基材层100表面涂覆正极浆料；正极浆料填充部200粘结于正极铝箔基材层100上；各正极活性颗粒体300均包覆于正极浆料填充部200内，并且至少一个正极活性颗粒体300还与正极铝箔基材层100抵接；石墨导电颗粒体400的粒径小于正极活性颗粒体300的粒径，各石墨导电颗粒体400均包覆于正极浆料填充部200内，至少一个石墨导电颗粒体400还与正极活性颗粒体300抵接。

在本实施例中，锂电池的正极片中设有多个石墨导电颗粒体400，至少一个石墨导电颗粒体400还与锂电池的正极片中的正极活性颗粒300抵接，其中石墨导电颗粒体400的粒径小于正极活性颗粒体300的粒径，在锂电池的正极片辊压过程中，石墨导电颗粒400分担了一部分来自压辊500的压力，有效地减缓了正极片所受到的应力，使得经过辊压后的正极片中的正极活性颗粒300之间的间隙增大，避免正极活性颗粒体300与正极浆料填充部200相互粘结的压实密度过大而导致正极片硬脆，从而提升了正极片的柔韧性。

在其中一个实施例中，请一并参阅图1和图2，正极铝箔基材层100的厚度为11μm～17μm。在本实施例中，正极铝箔基材层100的作用是将正极材料填充部200在电池充放电时反应所产生的电流导出，正极铝箔基材层100不参与电池反应，在电池反应中保持惰性。

在其中一个实施例中，正极活性颗粒体300的粒径为20μm～25μm。在本实施例中，正极活性颗粒体300为镍钴锰酸锂，镍钴锰酸锂具有容量高、热稳定性能好、充放电压宽等优良的电化学性能。

在其中一个实施例中，石墨导电颗粒体400的粒径为16μm～18μm。石墨导电颗粒体400的粒径小于正极活性颗粒体300的粒径，在锂电池的正极片辊压过程中，石墨导电颗粒400分担了一部分来自压辊的压力，有效地减缓了正极片所受到的应力，使得经过辊压后的正极片中的正极活性颗粒300之间的间隙增大，避免正极活性颗粒体300与正极浆料填充部200相互粘结的压实密度过大而导致正极片硬脆，从而提升了正极片的柔韧性。

进一步地，石墨导电颗粒体400为KS-15、KS-10、KS-6、SFG-6和SFG-15中的至少一种。

在其中一个实施例中，正极浆料填充部200的面密度为80㎎/㎝²～90㎎/㎝²。在本实施例中，通过增加了单位面积的正极浆料敷料量，减少电芯内部其他材料如隔膜、集流体等的使用体积，从而增加电池内部的正负极片的有效比重，提升倍率放电性能与高能量密度性能。

在其中一个实施例中，锂电池的正极片还包括聚甲基丙烯酸甲酯层。在本实施例中，聚甲基丙烯酸甲酯层覆盖于正极片集流体的两侧，使正极片集流体处于聚甲基丙烯酸甲酯层的保护下，从而可以有效避免负极活性物质与正极片集流体之间的接触或者正负极集流体之间的接触，进而避免电池短路所带来的问题。

在其中一个实施例中，正极浆料填充部200还设有导电剂和增韧剂。在本实施例中，导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、乙炔黑、科琴黑、气相生长碳纤维和碳纳米管中的至少一种。导电胶能够形成与正极片活性材料协同作用的电子传导网络，使得电极活性颗粒得以良好的电子连接，碳纳米管导电胶与其他导电胶相比，可以更易充分混合于胶液中，减少搅拌的时间，还可以提高电池正极的克比容量，间接提高电芯的内部空间，提高电芯的能量密度。导电石墨也具有较好的导电性，其本身颗粒较接近活物质颗粒粒径，颗粒与颗粒之间呈点接触的形式，可以构成一定规模的导电网络结构，提高导电速率的同时用于负极时更可提高负极容量。导电碳纤维具有线性结构，在电极中容易形成良好的导电网络，表现出较好的导电性，因而减轻电极极化，降低电池内阻及改善电池性能。在碳纤维作为导电剂的电池内部，活物质与导电剂接触形式为点线接触，相比于导电炭黑与导电石墨的点点接触形式，不仅有利于提高电极导电性，更能降低导电剂用量，提高电池容量。石墨烯作为新型导电剂，由于其独特的片状结构，即二维结构，与活性物质的接触为点-面接触而不是常规的点点接触形式，这样可以最大化的发挥导电剂等作用，减少导电剂的用量，从而可以多使用活性物质，提升锂电池容量。所述增韧剂为线性结构的SEBS增韧剂，线性结构的SEBS在石墨颗粒中的分散尺寸小且比较均匀，线型SEBS的加入能够有效提高共混体系的断裂伸长率，体现出较好的增韧效果。

在其中一个实施例中，正极铝箔基材层100设有用于与正极极耳相对接的极耳对接部。通过用于与正极极耳相对接的极耳对接部将正极耳焊接在锂电池的正极片上。

本实用新型还提供一种锂电池，包括如上任一所述的锂电池的正极片，还包括锂电池负极片、隔膜、正极耳、负极耳和封装包，正极耳焊接在锂电池的正极片上，负极耳焊接在锂电池负极片上，锂电池的正极片、隔膜与锂电池负极片层叠卷绕在一起，形成电芯，电芯封装于所述封装包内，封装包内还填充有电解液。

本实用新型还提供一种锂电池的正极片辊压结构，包括如上任一所述的锂电池的正极片，包括压辊，压辊的辊面用于与所述锂电池的正极片接触。

本实用新型还提供一种辊压装置，包括的锂电池的正极片辊压结构，还包括承压辊，承压辊与压辊共同夹持并压实所述锂电池的正极片，并且承压辊用于与锂电池的正极片的正极铝箔基材层接触，承压辊的转动方向与压辊的转动方向相异设置。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂电池的正极片，其特征在于，包括：

正极铝箔基材层，所述正极铝箔基材层表面涂覆正极浆料；

正极浆料填充部，所述正极浆料填充部粘结于所述正极铝箔基材层上；

多个正极活性颗粒体，各所述正极活性颗粒体均包覆于所述正极浆料填充部内，并且至少一个所述正极活性颗粒体还与所述正极铝箔基材层抵接；

多个石墨导电颗粒体，所述石墨导电颗粒体的粒径小于所述正极活性颗粒体的粒径，各所述石墨导电颗粒体均包覆于所述正极浆料填充部内，至少一个所述石墨导电颗粒体还与所述正极活性颗粒体抵接。

2.根据权利要求1所述的锂电池的正极片，其特征在于，所述正极铝箔基材层的厚度为11μm～17μm。

3.根据权利要求1所述的锂电池的正极片，其特征在于，所述正极活性颗粒体的粒径为20μm～25μm。

4.根据权利要求1所述的锂电池的正极片，其特征在于，所述石墨导电颗粒体的粒径为16μm～18μm。

5.根据权利要求1所述的锂电池的正极片，其特征在于，所述正极浆料填充部的面密度为80㎎/㎝²～90㎎/㎝²。

6.根据权利要求1所述的锂电池的正极片，其特征在于，所述正极铝箔基材层设有用于与正极极耳相对接的极耳对接部。

7.根据权利要求6所述的锂电池的正极片，其特征在于，所述锂电池的正极片还包括聚甲基丙烯酸甲酯层。

8.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1至7中任一所述的锂电池的正极片，还包括锂电池负极片、隔膜、正极耳、负极耳和封装包，所述正极耳焊接在所述锂电池的正极片上，所述负极耳焊接在所述锂电池负极片上，所述锂电池的正极片、所述隔膜与所述锂电池负极片层叠卷绕在一起，形成电芯，所述电芯封装于所述封装包内，所述封装包内还填充有电解液。

9.一种锂电池的正极片的辊压结构，其特征在于，包括权利要求1至7中任一所述锂电池的正极片，包括压辊，所述压辊的辊面用于与所述锂电池的正极片接触。

10.一种辊压装置，其特征在于，包括权利要求9所述的锂电池的正极片辊压结构，还包括承压辊，所述承压辊与所述压辊共同夹持并压实所述锂电池的正极片，并且所述承压辊用于与所述锂电池的正极片的所述正极铝箔基材层接触，所述承压辊的转动方向与所述压辊的转动方向相异设置。

Images