CN216145643U - 一种电极极片、二次电池及其用电装置 - Google Patents

一种电极极片、二次电池及其用电装置 Download PDF

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安建
李思
陈杰
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Abstract

本实用新型提供一种电极极片、二次电池及其用电装置，包括集流体、活性物质层；集流体设置有极耳槽位；活性物质层涂覆于所述集流体的至少一表面；其中，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层；所述极耳槽位边缘的活性物质层沿所述极耳槽位中心方向包括依次交替设置的减缓区和平缓区。相比于现有技术，本实用新型提供的电极极片结构，将极耳槽位边缘的活性物质层依次交替设置有减缓区和平缓区，通过减缓区和平缓区来大大减缓激光清洗后极耳槽位突变的厚度差，由此解决了在化成成型后因该厚度差而出现的界面贴合不紧密，造成析锂的问题。

Description

一种电极极片、二次电池及其用电装置
技术领域
本实用新型涉及二次电池领域，具体涉及一种电极极片及其应用。
背景技术
目前3C产品均朝快充方向发展，快充项目基本都使用极耳中置项目。而极耳的中置槽位需要使用激光清洗，常规的激光清洗后槽位边缘的空箔区和料区存在突变的厚度差，如图1所示，而该厚度差位置在化成成型后容易出现界面贴合不紧密的问题，在大倍率充放电的情况下，在厚度差区域以及其相邻几层极片区域均容易出现析锂的问题。
有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于：提供一种电极极片，以解决目前极耳中置的电极极片在极耳槽位存在突变的厚度差问题，进而造成该位置界面贴合不紧密，致使析锂问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电极极片，包括：
集流体，设置有极耳槽位；
活性物质层，涂覆于所述集流体的至少一表面；
其中，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层；所述极耳槽位边缘的活性物质层沿所述极耳槽位中心方向包括依次交替设置的减缓区和平缓区。
优选的，所述减缓区和所述平缓区依次交替设置若干个。
优选的，所述减缓区和所述平缓区呈阶梯状设置。
优选的，所述减缓区和所述平缓区形成的阶梯至少为2个。
优选的，所述减缓区和所述平缓区形成的阶梯至少为2～6个。
优选的，平行于所述活性物质层的方向，所述减缓区的长度小于所述平缓区的长度。
优选的，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层1/5～4/5的位置。
优选的，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层的中部位置。
优选的，该电极极片还包括胶纸，覆盖于所述极耳槽位的边缘。
本实用新型的目的之二在于，提供一种二次电池，包括正极极片、隔离膜和负极极片，所述正极极片和/或所述负极极片为上述任一项所述的电极极片。
本实用新型的目的之三在于，提供一种用电装置，包括上述所述的二次电池。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种电极极片，包括集流体、活性物质层；集流体设置有极耳槽位；活性物质层涂覆于所述集流体的至少一表面；其中，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层；所述极耳槽位边缘的活性物质层沿所述极耳槽位中心方向包括依次交替设置的减缓区和平缓区。相比于现有技术，本实用新型提供的电极极片结构，将极耳槽位边缘的活性物质层依次交替设置有减缓区和平缓区，通过减缓区和平缓区来大大减缓激光清洗后极耳槽位突变的厚度差，由此解决了在化成成型后因该厚度差而出现的界面贴合不紧密，造成析锂的问题。
附图说明
图1为常规的电极极片结构示意图。
图2为本实用新型电极极片结构示意图之一。
图3为本实用新型电极极片结构示意图之二。
图4为本实用新型电极极片结构示意图之三。
图中：1-集流体；11-极耳槽位；2-活性物质层；21-减缓区；22-平缓区。
具体实施方式
为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本实用新型及其有益效果作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
本实用新型提供一种用电装置，该用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。
该用电装置包括二次电池，该二次电池包括正极极片、隔离膜和负极极片，隔离膜介于正极极片和负极极片之间；正极极片、隔离膜和负极极片可卷绕或叠片制成电芯。而该正极极片和/或负极极片的结构为以下电极极片的结构。
如图2～4所示，一种电极极片，包括集流体1、活性物质层2；集流体1设置有极耳槽位11；活性物质层2涂覆于所述集流体1的至少一表面；其中，所述极耳槽位11夹设于所述活性物质层2；所述极耳槽位11边缘的活性物质层2 沿所述极耳槽位11中心方向包括依次交替设置的减缓区21和平缓区22。其中，极耳槽位11边缘涉及的长度为0.2～25mm，宽度则是与电极极片的宽度相同。
在所述集流体1的至少一表面涂覆活性物质层2后，可采用激光清洗的方法清除一部分活性物质，以露出一部分空箔区作为极耳槽位11，在极耳槽位11 的边缘继续采用激光清洗+擦除方式，以将极耳槽位11边缘的活性物质层2设置成沿所述极耳槽位11中心方向依次交替设置的减缓区21和平缓区22。该减缓区21可为垂直于电极极片设置，也可为与电极极片呈一定的夹角设置。而该平缓区22基本为平行于电极极片设置，同一平缓区22的高度波动小于0.01mm。
具体的，当该电极极片为正极极片时，则集流体1为铝箔，极耳槽位11则是清除活性物质后露出的铝箔，而极耳槽位11上焊接的极耳同样为铝材质制成的铝极耳；活性物质层2上采用的活性物质可以是包括但不限于化学式如 LiaNixCoyMzO2-bNb(其中0.95≤a≤1.2，x>0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1,0≤b≤1，M选自Mn，Al中的一种或多种的组合，N选自F,P,S中的一种或多种的组合)所示的化合物中的一种或多种的组合，所述正极活性物质还可以是包括但不限于 LiCoO2、LiNiO2、LiVO2、LiCrO2、LiMn2O4、LiCoMnO4、Li2NiMn3O8、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFePO4、LiNiPO4、LiCoFSO4、CuS2、FeS2、 MoS2、NiS、TiS2等中的一种或多种的组合。所述正极活性物质还可以经过改性处理，对正极活性物质进行改性处理的方法对于本领域技术人员来说应该是己知的，例如，可以采用包覆、掺杂等方法对正极活性物质进行改性，改性处理所使用的材料可以是包括但不限于Al，B，P、Zr、Si、Ti、Ge、Sn、Mg、Ce、 W等中的一种或多种的组合。
当该电极极片为负极极片时，则集流体1为铜箔，极耳槽位11则是清除活性物质后露出的铜箔，而极耳槽位11上焊接的极耳为铜极耳或铜转镍极耳；活性物质层2上采用的活性物质可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中，所述石墨可选自人造石墨、天然石墨以及改性石墨中的一种或几种；所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种；所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。
进一步地，所述减缓区21和所述平缓区22依次交替设置若干个。通过多个减缓区21和平缓区22的设置，更加有利于缓解极耳槽位11激光清洗后的突变厚度差。
进一步地，所述减缓区21和所述平缓区22呈阶梯状设置。将减缓区21和平缓区22组合设计成阶梯状，一方面激光清洗可更利于清洗成阶梯状，对于减缓区21的高度、长度和宽度也更易控制，同样的对于平缓区22的长度和宽度也更容易控制；另一方面阶梯状的设计在化成时可适应硅胶垫的形变，相比于全程斜坡式的减缓，硅胶垫可更好的填补阶梯状的厚度差，使得该极耳槽位11区域贴合的更加紧密，在大倍率循环后，不会因贴合不紧密而出现的析锂问题。
当减缓区21为垂直于电极极片设置，而平缓区22为平行于电极极片设置，则在激光清除活性物质过程中，确定好减缓区21的高度，以及平缓区22的长度后，可直接在活性物质层2上清除与减缓区21相同高度的活性物质，即可得到平缓区22以及减缓区21。
进一步地，所述减缓区21和所述平缓区22形成的阶梯至少为2个。进一步优选的，所述减缓区21和所述平缓区22形成的阶梯至少为2～6个。具体的，减缓区21和平缓区22组成的阶梯可为2、3、4、5、6个。一般而言，形成的阶梯越多，极耳槽位11边缘的厚度差异越小，但出于整体边缘面积等的考虑，形成的阶梯更优选的为2～4个。
进一步地，平行于所述活性物质层2的方向，所述减缓区21的长度小于所述平缓区22的长度。减缓区21的长度方向即是与极片平行的方向，长度可为 0～1mm，当长度为0时，即是减缓区21垂直于电极极片时。将减缓区21的长度设置小于平缓区22的长度，可更加匹配化成时硅胶垫的形变。
进一步地，所述极耳槽位11夹设于所述活性物质层21/5～4/5的位置。进一步优选的，所述极耳槽位11夹设于所述活性物质层2的中部位置。
进一步地，该电极极片还包括胶纸，覆盖于所述极耳槽位11的边缘。该胶纸为常规的绝缘胶纸。
本电极极片的制备方法为：在集流体1的至少一表面涂覆活性物质，形成活性物质层2，设计好极耳的位置及大小后，采用激光清洗清除出极耳槽位11，接着在极耳槽位11的边缘继续采用激光清洗+擦除的方式清除一部分活性物质，可通过改变激光设备功率来达到清洗不同量的活性物质，以形成减缓区21和平缓区22，完成电极极片的制备。
本实用新型提供的二次电池，优选的正极极片和负极极片均采用上述的电极极片结构，特别是对于负极极片，交替设置多个减缓区和平缓区，更利于优化因厚度差带来的析锂问题。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电极极片，其特征在于，包括：
集流体，设置有极耳槽位；
活性物质层，涂覆于所述集流体的至少一表面；
其中，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层；所述极耳槽位边缘的活性物质层沿所述极耳槽位中心方向包括依次交替设置的减缓区和平缓区。
2.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述减缓区和所述平缓区依次交替设置若干个。
3.根据权利要求2所述的电极极片，其特征在于，所述减缓区和所述平缓区呈阶梯状设置。
4.根据权利要求3所述的电极极片，其特征在于，所述减缓区和所述平缓区形成的阶梯至少为2个。
5.根据权利要求4所述的电极极片，其特征在于，所述减缓区和所述平缓区形成的阶梯至少为2～6个。
6.根据权利要求1～5任一项所述的电极极片，其特征在于，平行于所述活性物质层的方向，所述减缓区的长度小于所述平缓区的长度。
7.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述极耳槽位夹设于所述活性物质层1/5～4/5的位置。
8.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，还包括胶纸，覆盖于所述极耳槽位的边缘。
9.一种二次电池，包括正极极片、隔离膜和负极极片，其特征在于，所述正极极片和/或所述负极极片为权利要求1～8任一项所述的电极极片。
10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的二次电池。
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WO2024066655A1 (zh) * 2022-09-30 2024-04-04 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电池极片及其制备方法

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