CN213546523U - 一种极片、电芯及二次电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种极片、电芯及二次电池，属于二次电池技术领域。极片包括复合集流体和极耳。复合集流体包括高分子膜层以及设置在高分子膜层表面的导电金属层，导电金属层具有用于涂覆活性物质层的涂覆区和极耳区。极耳与极耳区锡焊，极耳与极耳区之间的锡焊处具有锡焊料层。此极片通过锡焊的方式进行极耳与复合集流体之间的焊接，锡焊温度低，避免连接极耳的时候对复合集流体的结构造成破坏。
Description
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域，具体而言，涉及一种极片、电芯及二次电池。
背景技术
复合集流体包括高分子膜层以及设置在高分子膜层两表面的金属层，通常情况下，复合集流体中的高分子膜层本身不导电，所以，需要在复合集流体的金属层上焊接极耳，以便对集流体上的电流进行汇流。
现有技术中，复合集流体与极耳焊接以后，复合集流体的结构通常会有一定的损坏。
实用新型内容
发明人研究发现，由于复合集流体的金属层与极耳的焊接方式通常是激光焊或者超声焊，焊接温度较高，需要熔融金属层，会造成部分金属层和高分子膜层的熔融堆积，从而使复合集流体的结构发生损坏。
本申请的目的在于提供一种极片、电芯及二次电池，通过锡焊的方式进行极耳与复合集流体之间的焊接，锡焊温度低，避免连接极耳的时候对复合集流体的结构造成破坏。
第一方面，本申请提供一种极片，包括复合集流体和极耳。复合集流体包括高分子膜层以及设置在高分子膜层表面的导电金属层，导电金属层具有用于涂覆活性物质层的涂覆区和极耳区。极耳与极耳区锡焊，极耳与极耳区之间的锡焊处具有锡焊料层。
极耳与极耳区之间通过锡焊料层进行锡焊连接，其焊接温度低，不需要金属层的熔融，避免连接极耳的时候对复合集流体的结构造成破坏。
在一种可能的实施方式中，高分子膜层为绝缘高分子层，沿绝缘高分子层的厚度方向，绝缘高分子层具有第一表面和第二表面；第一表面上设置有正极金属层，正极金属层具有用于涂覆正极活性物质层的正极涂覆区和正极极耳区；第二表面上设置有负极金属层，负极金属层具有用于涂覆负极活性物质层的负极涂覆区和负极极耳区。正极极耳，正极极耳与正极极耳区锡焊，正极极耳与正极极耳区之间的锡焊处具有第一锡焊料层。负极极耳，负极极耳与负极极耳区锡焊，负极极耳与负极极耳区之间的锡焊处具有第二锡焊料层。
发明人研究发现，对于双极性集流体(绝缘高分子膜层的一表面为正极金属层，另一表面为负极金属层)，正极金属层与正极极耳之间通过现有的焊接方式(激光焊或超声焊)焊接，负极金属层与负极极耳之间通过现有的焊接方式(激光焊或超声焊)焊接，由于激光焊或超声焊的焊接温度高，焊接的时候会造成高分子膜层穿孔，从而会造成正极金属层与负极金属层的接触短路。本申请中，通过锡焊的方式进行正极极耳和负极极耳的焊接，其是低温焊接，能够在一定程度上避免绝缘高分子层穿孔，从而避免锡焊时正极金属层和负极金属层接触，避免极片的短路。
在一种可能的实施方式中，锡焊料层为低温焊锡膏层，低温焊锡膏的熔点低于高分子膜的熔点。控制锡焊的温度在低温焊锡膏的熔点与高分子膜(或绝缘膜)的熔点之间，可以避免高分子膜层(或绝缘高分子层)在锡焊的过程中穿孔。
在一种可能的实施方式中，锡焊料层的厚度为小于等于1mm。能够实现正极金属层与正极极耳的牢固连接，也能够实现负极金属层与负极极耳的牢固连接。
在一种可能的实施方式中，正极金属层为金属铝层，负极金属层为金属铜层或金属镍层。
金属铝层作为复合集流体的正极，金属铜层或金属镍层作为复合集流体的负极，可以使正负极的导流、汇流能力更好，且容易得到。
在一种可能的实施方式中，正极金属层的厚度为20-500nm，负极金属层的厚度为20-500nm。以有效保证正负极的导流。
在一种可能的实施方式中，沿复合集流体的宽度方向，正极极耳区和负极极耳区分别在复合集流体的两侧。
复合集流体两边出极耳，一侧连接正极极耳，一侧连接负极极耳，在制备电池的时候，避免正极极耳与负极极耳接触，有利于电池的制备。
在一种可能的实施方式中，沿复合集流体的宽度方向，正极极耳区和负极极耳区分别在复合集流体的同侧。
复合集流体单边出极耳，一侧的正极金属层连接正极极耳，同一侧的负极金属层连接负极极耳，实现极片的制备。
第二方面，本申请提供一种电芯，包括多个上述极片，以及多个隔膜，相邻两个极片之间设置一个隔膜。
可以避免在复合集流体上焊接极耳的时候，复合集流体的结构遭到破坏，使电芯的性能更佳。
第三方面，本申请提供一种二次电池，包括上述电芯。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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也属于本申请的保护范围。
图1为本申请提供的正极极片的结构示意图；
图2为本申请提供的负极极片的结构示意图；
图3为本申请提供的双极性极片的第一结构示意图；
图4为本申请提供的双极性极片的第二结构示意图。
图标：100-正极集流体；110-高分子膜层；111,311-第一表面；112,312-第二表面；120,320-正极金属层；121,321-正极涂覆区；122,322-正极极耳区；130,330-正极活性物质层；140,340-正极极耳；150,380-第一锡焊料层；200-负极集流体；220,350-负极金属层；221,351-负极涂覆区；222,352-负极极耳区；230,360-负极活性物质层；240,370-负极极耳；250,390-第二锡焊料层；300-双极性集流体；310-绝缘高分子层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
图1为本申请提供的正极极片的结构示意图；图2为本申请提供的负极极片的结构示意图；图3为本申请提供的双极性极片的第一结构示意图；图4为本申请提供的双极性极片的第二结构示意图。请参阅图1-图4，极片包括复合集流体、极耳和活性物质层。
其中，复合集流体包括高分子膜层110以及导电金属层。其中，沿高分子膜层110的厚度方向，高分子膜层110(绝缘高分子层310)具有第一表面111,311和第二表面112,312，导电金属层设置在第一表面111,311或/和第二表面112,312。下面以导电金属层设置在第一表面111,311和第二表面112,312为例进行说明。
导电金属层具有涂覆区和极耳区。涂覆区上涂覆有活性物质层，极耳区与极耳锡焊，极耳与极耳区之间的锡焊处具有锡焊料层。则极耳与极耳区的重叠部分的结构为三层结构，从上到下依次为极耳、锡焊料层和极耳区，极耳与极耳区之间通过锡焊料层进行锡焊连接，其焊接温度低，不需要金属层的熔融，避免连接极耳的时候对复合集流体的结构造成破坏。
本实施例中，复合集流体为正极集流体100或负极集流体200，则第一表面111上的导电金属层和第二表面112上的导电金属层均为正极金属层120；或第一表面111上的导电金属层和第二表面112上的导电金属层均为负极金属层220。
在一个实施例中，请继续参阅图1，极片为正极极片，复合集流体为正极集流体100。高分子膜层110的第一表面111上设置有正极金属层120，正极金属层120包括正极涂覆区121和正极极耳区122，正极涂覆区121上涂覆有正极活性物质层130，正极极耳区122与正极极耳140锡焊，正极极耳140与正极极耳区122之间的锡焊处具有第一锡焊料层150。则正极极耳140与正极极耳区122的重叠部分的结构为三层结构，从上到下依次为正极极耳140、第一锡焊料层150和正极极耳区122，正极极耳140与正极极耳区122之间通过第一锡焊料层150进行锡焊连接，其焊接温度低，不需要正极金属层120的熔融，避免连接正极极耳140的时候对正极集流体100的结构造成破坏。高分子膜层110的第二表面112的正极金属层120与正极极耳140和正极活性物质层130的连接方式一致，此处不再赘述。
在另一个实施例中，请继续参阅图2，极片为负极极片，复合集流体为负极集流体200。高分子膜层110的第一表面111设置有负极金属层220，负极金属层220包括负极涂覆区221和负极极耳区222，负极涂覆区221上涂覆有负极活性物质层230，负极极耳区222与负极极耳240锡焊，负极极耳240与负极极耳区222之间的锡焊处具有第二锡焊料层250。则负极极耳240与负极极耳区222的重叠部分的结构为三层结构，从上到下依次为负极极耳240、第二锡焊料层250和负极极耳区222，负极极耳240与负极极耳区222之间通过第二锡焊料层250进行锡焊连接，其焊接温度低，不需要负极金属层220的熔融，避免连接负极极耳240的时候对负极集流体200的结构造成破坏。高分子膜层110的第二表面112的负极金属层220与负极极耳240和负极活性物质层230的连接方式一致，此处不再赘述。
在其他实施例中，请继续参阅图3和图4，极片为双极性极片，复合集流体为双极性集流体300，高分子膜层为绝缘高分子层310，绝缘高分子层310的第一表面311上设置有正极金属层320，正极金属层320具有正极涂覆区321和正极极耳区322，正极涂覆区321涂覆有正极活性物质层330，正极极耳区322与正极极耳340锡焊，正极极耳340与正极极耳区322之间的锡焊处具有第一锡焊料层380。绝缘高分子层310的第二表面312上设置有负极金属层350，负极金属层350具有负极涂覆区351和负极极耳区352，负极涂覆区351涂覆有负极活性物质层360，负极极耳区352与负极极耳370锡焊，负极极耳370与负极极耳区352之间的锡焊处具有第二锡焊料层390。
其中，绝缘高分子层310不导电，例如：绝缘高分子层310为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯或聚酰亚胺等薄膜。正极金属层320和负极金属层350分别设置在绝缘高分子层310的两个表面，绝缘高分子层310不仅可以对正极金属层320和负极金属层350提供支撑，还可以使正极金属层320和负极金属层350之间绝缘，避免二者导通。
发明人研究发现，对于双极性集流体(绝缘高分子层的一表面为正极金属层，另一表面为负极金属层)，正极金属层与正极极耳之间通过现有的焊接方式(激光焊或超声焊)焊接，负极金属层与负极极耳之间通过现有的焊接方式(激光焊或超声焊)焊接，由于激光焊或超声焊的焊接温度高，焊接的时候会造成绝缘高分子层穿孔，从而会造成正极金属层与负极金属层的接触短路。本申请中，通过锡焊的方式进行正极极耳340与正极极耳区322的焊接以及负极极耳370与负极极耳区352的焊接，其是低温焊接，能够在一定程度上避免绝缘高分子层310穿孔，从而避免锡焊时正极金属层320和负极金属层350接触，避免极片的短路。
可选地，锡焊料层(第一锡焊料层150,380和第二锡焊料层250,390)为低温焊锡膏层，低温焊锡膏的熔点低于高分子膜的熔点。低温焊锡膏为现有的市面上可以购买到的低温焊锡膏，控制锡焊的温度在低温焊锡膏的熔点与高分子膜(或绝缘膜)的熔点之间，可以避免高分子膜层110(或绝缘高分子层310)在锡焊的过程中穿孔。
可选地，低温焊锡膏的熔点为138-200℃，高分子膜(或绝缘膜)的熔点大于200℃。低温焊锡膏的熔点小于高分子膜(或绝缘膜)的熔点，在锡焊的时候控制锡焊的熔温度大于或等于低温焊锡膏的熔点，并且小于高分子膜(或绝缘膜)的熔点，就能够有效避免高分子膜层110(或绝缘高分子层310)被焊穿。
在一些可能的实施方式中，低温焊锡膏的熔点为138℃，高分子膜的熔点为213℃；或低温焊锡膏的熔点为154℃，高分子膜的熔点为205℃；或低温焊锡膏的熔点为172℃，高分子膜的熔点为231℃。本申请实施例不做限定，只要能够实现锡焊连接的方案均在本申请的保护范围之内。
本申请实施例中，铝金属层的熔点为660℃左右，铜金属层的熔点为1000℃左右，使用低温焊锡膏进行锡焊的时候，金属层的结构不会遭到破坏，也不会造成高分子膜层110(或绝缘高分子层310)的溶解。
可选地，锡焊料层(第一锡焊料层150,380和第二锡焊料层250,390)的厚度为小于等于1mm。能够实现正极金属层120,320与正极极耳140,340的牢固连接，也能够实现负极金属层220,350与负极极耳240,370的牢固连接。
可选地，正极金属层120,320为金属铝层，负极金属层220,350为金属铜层或金属镍层。金属铝层作为复合集流体的正极，金属铜层或金属镍层作为复合集流体的负极，可以使正负极的导流、汇流能力更好，且容易得到。
可选地，正极金属层120,320的厚度为20-500nm，负极金属层220,350的厚度为20-500nm。以有效保证正负极的导流。在一些可能的实施方式中，正极金属层120,320的厚度为20nm，负极金属层220,350的厚度为20nm；或正极金属层120,320的厚度为500nm，负极金属层220,350的厚度为500nm；或正极金属层120,320的厚度为100nm，负极金属层220,350的厚度为100nm；或正极金属层120,320的厚度为100nm，负极金属层220,350的厚度为200nm。本申请不做限定，只要能够实现正负极金属层220,350的导流的厚度均在本申请的保护范围之内。
在一个实施例中，请继续参阅图3，沿复合集流体(双极性集流体300)的宽度方向，正极极耳区322和负极极耳区352分别在双极性集流体300的两侧。双极性集流体300两边出极耳，一侧连接正极极耳340，一侧连接负极极耳370，在制备电池的时候，避免正极极耳340与负极极耳370接触，有利于电池的制备。
在另一实施例中，请继续参阅图4，沿复合集流体(双极性集流体300)的宽度方向，正极极耳区322和负极极耳区352分别在双极性集流体300的同侧。双极性集流体300单边出极耳，一侧的正极金属层320连接正极极耳340，同一侧的负极金属层350连接负极极耳370，实现极片的制备。
在其他实施例中，正极极片和负极极片也可以是同侧出极耳或者两边出极耳，本申请不做限定。
上述的极片可以用来制备电芯，电芯包括多个上述极片，以及多个隔膜，相邻两个极片之间设置一个隔膜。
如果复合集流体为正极集流体100和负极集流体200，则电芯包括多个正极极片、多个负极极片和多个隔膜，隔膜的两侧分别设置正极极片和负极极片。
如果复合为双极性集流体300，则电芯包括多个极片和多个隔膜，隔膜的两侧分别设置极片，且隔膜的两侧分别为正极活性物质层330和负极活性物质层360。
上述电芯可以用来制备二次电池，使二次电池具有优异的性能。
本申请实施例提供的极片、电芯及二次电池的有益效果包括：
(1)、极耳与极耳区之间通过锡焊料层进行锡焊连接，其焊接温度低，不需要金属层的熔融，避免连接极耳的时候对复合集流体的结构造成破坏。
(2)、通过锡焊的方式进行正极极耳340与正极极耳区322的焊接以及负极极耳370和负极极耳区352的焊接，其是低温焊接，能够在一定程度上避免绝缘高分子层310穿孔，从而避免锡焊时正极金属层320和负极金属层350接触，避免双极性极片的短路。
以上所述仅为本申请的一部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种极片，其特征在于，包括：
复合集流体，所述复合集流体包括高分子膜层以及设置在所述高分子膜层表面的导电金属层，所述导电金属层具有用于涂覆活性物质层的涂覆区和极耳区；
极耳，所述极耳与所述极耳区锡焊，所述极耳与所述极耳区之间的锡焊处具有锡焊料层。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述高分子膜层为绝缘高分子层，沿所述绝缘高分子层的厚度方向，所述绝缘高分子层具有第一表面和第二表面；所述第一表面上设置有正极金属层，所述正极金属层具有用于涂覆正极活性物质层的正极涂覆区和正极极耳区；所述第二表面上设置有负极金属层，所述负极金属层具有用于涂覆负极活性物质层的负极涂覆区和负极极耳区；
正极极耳，所述正极极耳与所述正极极耳区锡焊，所述正极极耳与所述正极极耳区之间的锡焊处具有第一锡焊料层；
负极极耳，所述负极极耳与所述负极极耳区锡焊，所述负极极耳与所述负极极耳区之间的锡焊处具有第二锡焊料层。
3.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，所述锡焊料层为低温焊锡膏层，低温焊锡膏的熔点低于高分子膜的熔点。
4.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，所述锡焊料层的厚度为小于等于1mm。
5.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述正极金属层为金属铝层，所述负极金属层为金属铜层或金属镍层。
6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，所述正极金属层的厚度为20-500nm，所述负极金属层的厚度为20-500nm。
7.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，沿所述复合集流体的宽度方向，所述正极极耳区和所述负极极耳区分别在所述复合集流体的两侧。
8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，沿所述复合集流体的宽度方向，所述正极极耳区和所述负极极耳区分别在所述复合集流体的同侧。
9.一种电芯，其特征在于，包括多个权利要求1-8任一项所述的极片，以及多个隔膜，相邻两个所述极片之间设置一个所述隔膜。
10.一种二次电池，包括权利要求9所述的电芯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220114 Address after: 361000 201-1, complex building 5, No. 11, Butang Middle Road, torch high tech Zone (Tongxiang) industrial base, Xiamen, Fujian Patentee after: Xiamen Haichen New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 813, building 4, ideal new town, 1228 Jintian Road, Jinpai community, Buji street, Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Shenzhen Haihong New Energy Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 361000 201-1, complex building 5, No. 11, Butang Middle Road, torch high tech Zone (Tongxiang) industrial base, Xiamen, Fujian Patentee after: Xiamen Haichen Energy Storage Technology Co.,Ltd. Address before: 361000 201-1, complex building 5, No. 11, Butang Middle Road, torch high tech Zone (Tongxiang) industrial base, Xiamen, Fujian Patentee before: Xiamen Haichen New Energy Technology Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |