CN216288511U - 负极片及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种负极片及电池。负极片包括负极集流体和覆盖于体上的多层活性物质层；每层活性物质层中包括设在活性物质层表面的水平孔道和贯穿活性物质层的至少一个层间孔道，每层活性物质层的水平孔道和层间孔道连通，其中，水平孔道呈网格状。这样，在电池充放电的过程中，可以通过水平孔道和层间孔道让电解液流通，增强了保留电解液的能力，又由于水平孔道呈网格状，因此使得流入水平孔道的电解液可以充分分散开，进而能够有效提升电解液的浸润性，并提高锂离子的液相扩散与传输，减轻电池的膨胀效应，从而延长电池的循环寿命和提高电池的功率性能。

Description

负极片及电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池领域技术领域，特别涉及一种负极片及电池。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，新能源汽车的普及程度也逐渐得到提高。对于新能源汽车来说，其电池的寿命和续航里程等问题决定着新能源汽车的性能。

目前，电池通常包括负极集流体和覆盖在负极集流体上的多层活性物质层，为使电解液从活性物质层的顶部浸润到活性物质层的底部，通常在活性物质层中开设有多个孔道，以使电解液通过孔道进行浸润。

然而，由于现有的负极片内无有序孔道，在电池放电的过程中，保留电解液的能力弱，同时容易造成局部电解液浸润困难，阻碍锂离子的传输，影响负极片底层活性物质容量的发挥，导致负极片表层出现析锂风险。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种负极片及车辆，以解决现有技术中电解液浸润困难的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型公开了一种负极片，所述负极片包括负极集流体和覆盖于所述体上的多层活性物质层；

每层所述活性物质层中包括设在所述活性物质层表面的水平孔道和贯穿所述活性物质层的至少一个层间孔道，每层所述活性物质层的所述水平孔道和所述层间孔道连通，其中，所述水平孔道呈网格状。

可选的，所述水平孔道内具有至少一个交点，所述层间孔道的数量与所述交点的数量相同，且一个所述层间孔道穿过一个所述交点。

可选的，所述层间孔道垂直所述水平孔道设置。

可选的，所述层间孔道连通相邻两层所述活性物质层中的所述水平孔道。

可选的，所述水平孔道由多个第一孔道围合形成，且每个所述第一孔道围成的图形为多边形。

可选的，所述水平孔道的直径大于或者等于所述活性物质层厚度的1/20，所述水平孔道的直径等于所述层间孔道的直径。

可选的，所述负极片还包括导电剂和粘结剂；

多层所述活性物质层通过所述导电剂和所述粘结剂覆盖在所述负极集流体上。

可选的，在所述活性物质层的层数至少包括三层的情况下，第一目标活性物质层中的所述水平孔道与相邻两层所述活性物质层中的所述水平孔道沿第一方向的投影均不重合；

与所述第一目标活性物质层相邻的两层所述活性物质层中的两个所述水平孔道沿第一方向的投影重合；

其中，第一方向为与垂直于所述活性物质层表面的方向，所述第一目标活性物质层为至少三层所述活性物质层中位于中部的所述活性物质层。

第二方面，本实用新型实施例公开了一种电池，所述电池包括第一方面任一项所述的负极片。

可选的，所述电池还包括正极片、隔膜、电解液和壳体；

所述正极片、所述负极片、所述隔膜设置在所述外壳中，所述电解液填充在所述外壳的内腔中。

从上述实施例可以看出，在本实用新型实施例中，由于每层活性物质层中包括设在活性物质层表面的水平孔道和贯穿活性物质层的至少一个层间孔道，每层活性物质层的水平孔道和层间孔道连通，因此在电池充放电的过程中，可以通过水平孔道和层间孔道让电解液流通，增强了保留电解液的能力，又由于水平孔道呈网格状，因此使得流入水平孔道的电解液可以充分分散开，进而能够有效提升电解液的浸润性，并提高锂离子的液相扩散与传输，减轻电池的膨胀效应，从而延长电池的循环寿命和提高电池的功率性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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是本实用新型实施例的负极片的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的水平孔道和层间孔道的分布位置示意图。

附图标记：

1-活性物质层；11-水平孔道；12-层间孔道；111-第一孔道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

下面将结合附图对本实用新型实施例的负极片及电池进行详细说明。

本实用新型实施例一提供了一种负极片，图1是本实用新型实施例的一种负极片的结构示意图，如图1所示，该负极片包括负极集流体和多层活性物质层1；负极集流体上覆盖有多层活性物质层1，每层活性物质层1中包括设在活性物质层1表面的水平孔道11和贯穿活性物质层的至少一个层间孔道12，每层活性物质层1的水平孔道11和层间孔道12连通，其中，水平孔道11呈网格状。

其中，负极集流体为将活性物质层1中产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出的金属箔材或者高分子复合箔材等。为使负极集流体的效果达到最佳，负极集流体应与活性物质层1充分接触，且负极集流体的内阻应保持在最小值。

可选的，负极集流体为铜箔。

需要说明的是，铜箔为阴质电解材料，由于铜箔具有低表面氧气特性，因此可以附着于各种不同的基材，且容易粘附于绝缘层，因此在负极集流体为铜箔，可以提高活性物质层1与负极集流体的粘结附着力，且可以降低负极片的制造成本，同时可以降低活性物质层1的粘结剂的比例，提高克容量，并减少极化，提高负极片的功率性能。此外，由于铜箔的性能较为稳定，可以防止负极集流极腐蚀、氧化，保护负极集流极，延长电池的使用寿命。

覆盖在负极集流体上的活性物质层1为负极活性物质层，负极活性物质层中可以为软碳、硬碳、石墨、钛酸锂、硅基材料、锗基材料、锡基材料中的一种或几种，本实用新型实施例对此不做限定。此外，需要说明的是，负极片包括的活性物质层1的层数可以为两层，也可以为三层，或者其它大于三的层数，每层活性物质层1的面密度可以为0.2g/dm2、0.3g/dm2、0.4g/dm2等，厚度可以为40μm、30μm、20μm等本实用新型实例对此也不做限定。

以活性物质层1中的活性物质为石墨，负极片包括三层活性物质层1为例，具体制备过程如下所示：

首先取石墨、羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose，CMC)、氨纶面料(spandex，SP)、丁苯橡胶(Polymerized Styrene Butadiene Rubber，SBR)和水按照100:1.6:2:1.8:128比例配成负极浆料。

之后将制备好的浆料均匀涂覆在6μm厚的铜箔上，然后烘干，完成第一活性物质层制备。第一活性物质层的面密度为0.1-0.6g/dm2，厚度为10-60μm；

再用激光在表面蚀刻水平孔道11，水平孔道11直径可以大于或者等于第一活性物质层的厚度的1/20，如水平孔道11直径为第一活性物质层的厚度的1/18、1/15、1/13等，本实用新型实施例对此不做限定。然后在水平孔道11的的交点进行垂直蚀刻，形成层间孔道12，其直径与水平孔道11一致，其深度与活性物质层1厚度一致。

继续在第一活性物质层上涂覆第二活性物质层，其面密度与厚度与第一活性物质层一致。同样地，在第二活性物质层表面蚀刻水平孔道11，其直径和边长与第一活性物质层一致；然后在水平孔道11的交点进行垂直蚀刻，形成层间孔道12，其直径与水平孔道一致，其深度与第一活性物质层的厚度一致。

重复上述步骤形成第三活性物质层，最后将第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层辊压成型。

如图2所示，通过上述方式可以形成设在活性物质层1表面的水平孔道11和贯穿活性物质层的至少一个层间孔道12。具体的，水平孔道11可以沿活性物质层1表面所在的平面开设，层间孔道12垂直于活性物质层1的的表面的方向开设，这样每个活性物质层1中的电解液均可以通过水平孔道11和层间孔道12从活性物质层1的顶部流到活性物质层1的底部，进而能够有效提升电解液的浸润性，并提高锂离子的液相扩散与传输，减轻电池的膨胀效应，从而延长循环寿命和提高功率性能。此外，还需要说明的是，由于水平孔道11呈网格状，因此可以通过网格状的水平孔道11将电解液充分扩散开，进一步提升电解液的浸润性。

从上述实施例可以看出，在本实用新型实施例中，由于每层活性物质层1中包括设在活性物质层1表面的水平孔道11和贯穿活性物质层的至少一个层间孔道12，每层活性物质层1的水平孔道11和层间孔道12连通，因此在电池充放电的过程中，可以通过水平孔道11和层间孔道12让电解液流通，增强了保留电解液的能力，又由于水平孔道11呈网格状，因此使得流入水平孔道11的电解液可以充分分散开，进而能够有效提升电解液的浸润性，并提高锂离子的液相扩散与传输，减轻电池的膨胀效应，从而延长电池的循环寿命和提高电池的功率性能。

可选的，水平孔道11内具有至少一个交点，层间孔道12的数量与交点的数量相等，且一个层间孔道12穿过一个交点。

需要说明的是，水平孔道11内的交点的数量可以由需要的层间孔道12的数量确定，如需要达到浸润效果所需的层间孔道12的数量为3个，则水平孔道11内的交点应该也为3个。这样，由于层间孔道12的数量与交点的数量相等，且一个层间孔道12穿过一个交点，因此可以通过控制交点的数量控制层间孔道12的数量，进而控制电解液的浸润效果。

可选的，层间孔道12垂直水平孔道12设置。

需要说明的是，在层间孔道12垂直水平孔道12设置的情况下，使得电解液从活性物质层1的顶部流到活性物质层1的底部所需的路径为最短距离，因此可以能够有效提升电解液的浸润速度，进一步提升能够有效提升电解液的浸润的速率。

可选的，层间孔道12连通相邻两层活性物质层1中的水平孔道11。

需要说明的是，每层间孔道12连通相邻两层活性物质层1中的水平孔道11，即每相邻两层活性物质层1中水平孔道11沿垂直于活性物质层1表面的方向的投影具有交点，层间孔道12穿过该交点，因此使得每相邻两层活性物质层1中水平孔道11可以通过层间孔道12连通，这样，可以保证电解液可以从活性物质层1的顶部流到活性物质层1的底部。

可选的，水平孔道11由多个第一孔道111围合形成，且每个第一孔道111围成的图形为多边形。

需要说明的是，由于水平孔道11由多个第一孔道111围合形成，且每个第一孔道111围成的图形为多边形，因此使得水平孔道11可以形成一个封闭型的孔道，进而在通过水平孔道11增加电解液的浸润面积的同时，可以通过多个第一孔道111增强保留电解液的能力，提升浸润效果。此外，还需要说明的是，第一孔道111的围成的图形为多边形可以为三角形、四边形、五边形、六边形等图形，本实用新型实施例对此不做限定。在本实用新型实施例中，第一孔道的边长一般要求大于或者等于0.5mm，且小于等于2mm。示例性的，在第一孔道111围成的图形为正方形的情况下，正方形孔道的边长大于或者等于0.5mm，且小于等于2mm。这样，在电解液进行流通时，可以通过正方形孔道进行流通，形成一个闭合的环形流通通道，且多个正方形孔道之间可以彼此对电解液进行引流，进而增加电解液的浸润面积和流通路径，进而进一步提升浸润效果。且在正方形孔道的边长大于或者等于0.5mm，且小于或者等于2mm的情况下，可以使得正方形孔道形成的环形流通通道的面积维持在一定量，进而使得多个活性物质层1中的浸润效果不变，有利于维持浸润效果的稳定性，且可以最大程度的增加电解液的浸润面积。

可选的，水平孔道11的直径大于或者等于活性物质层1的1/20，且层间孔道12的直径等于水平孔道11。

需要说明的是，在水平孔道11的直径大于或者等于活性物质层1的1/20时，进而使得水平孔道11的浸润效果始终维持在一定水平。当水平孔道11孔道直径过小时，辊压后的水平孔道11结构不明显，则会影响水平孔道11的浸润效果。还需要说明的是，在层间孔道12的直径等于水平孔道11的情况下，可以保证流入水平孔道11的电解液在流入层间孔道12时，流通面积不会发生变化，进而进一步增加电解液流通的顺畅性。

可选的，负极片还包括导电剂和粘结剂；多层活性物质层1通过导电剂和粘结剂覆盖在负极集流体上。

具体的，导电剂可以为支链状导电剂、一维链状导电剂、二维片状导电剂、高分子导电剂、炭黑导电剂、石墨导电剂等中的一种或多种的组合，其材料可以为超导炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、碳纤维、片状石墨、石墨烯、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等中的一种或多种的组合，本实用新型实施例对此不做限定。粘结剂可以为丁苯橡胶、聚丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、苯丙烯、丁二烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯的一类含有甲基、羧基、羰基、腈基等中的一种或多种的组合，本实用新型实施例对此也不做限定。这样，多层活性物质层1通过导电剂和粘结剂覆盖在负极集流体上，使得多层活性物质层1和负极集流体始终可以为一个整体，且使得导电性能不受影响。

可选的，在活性物质层1的层数至少包括三层的情况下，第一目标活性物质层中的水平孔道11与相邻两层活性物质层1中的水平孔道11沿第一方向的投影均不重合，与第一目标活性物质层相邻的两层活性物质层1中的两个水平孔道沿11第一方向的投影重合，其中，第一方向为与垂直于活性物质层1表面的方向，第一目标活性物质层为至少三层活性物质层1中位于中部的活性物质层1。

需要说明的是，以每个活性物质层1中包括三个水平孔道11为例，位于中间的水平孔道11两侧的两个水平孔道11沿垂直于活性物质层1表面的方向的投影重合。在水平孔道11位正方形孔道的情况下，多个正方形孔道111的交点位于活性物质层1的中心位置。这样，通过多个水平孔道11层叠设置，可以有效的增加电解液在沿活性物质层1表面的延伸方向上的浸润面积。

从上述实施例可以看出，在本实用新型实施例中，由于每层活性物质层1中包括设在活性物质层1表面的水平孔道11和贯穿活性物质层的至少一个层间孔道12，每层活性物质层1的水平孔道11和层间孔道12连通，因此在电池充放电的过程中，可以通过水平孔道11和层间孔道12让电解液流通，增强了保留电解液的能力，又由于水平孔道11呈网格状，因此使得流入水平孔道11的电解液可以充分分散开，进而能够有效提升电解液的浸润性，并提高锂离子的液相扩散与传输，减轻电池的膨胀效应，从而延长电池的循环寿命和提高电池的功率性能。

本实用新型实施例二提供了一种电池，电池包括本实用新型实施例一任一项所述的负极片。

可选的，该电池还包括正极片、隔膜、电解液和壳体；正极片、负极片、电池隔膜均设置在外壳中，电解液填充在外壳的内腔中。

需要说明的是，正极片可以是本领域各种适用于电池的正极片，具体可以为磷酸铁锂正极片、镍钴锰三元正极片、镍钴铝三元正极片、钴酸锂正极片、锰酸锂正极片中的一种或多种组合。隔离膜可以是本领域各种适用于二次电池的隔离膜，具体可以为聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚纤维材质等以及它们的多层复合膜等中的一种或多种的组合。电解液包括电解液盐以及有机溶剂，其中电解质盐和有机溶剂的具体种类及组成均不受到具体的限制，可根据实际需求进行选择。在多层活性物质层1辊压成型，可以与正极片、隔膜、电解液和壳体装配成壳体，之后出入电解液。

通过上述实施例可以看出，在本申请实施例中，由于电池包括本实用新型实施例一任一项所述的负极片，这样在电池放电的过程中，电解液均可以通过水平孔道11和层间孔道12从活性物质层1的顶部流到活性物质层1的底部，进而能够有效提升电解液的浸润性，并提高锂离子的液相扩散与传输，减轻电池的膨胀效应，从而延长电池的循环寿命、提高电池的功率性能。

本实用新型实施例提供的车辆的有益效果和上述动力一致，本实用新型实施例对此不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和覆盖于所述体上的多层活性物质层；

每层所述活性物质层中包括设在所述活性物质层表面的水平孔道和贯穿所述活性物质层的至少一个层间孔道，每层所述活性物质层的所述水平孔道和所述层间孔道连通，其中，所述水平孔道呈网格状。

2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述水平孔道内具有至少一个交点，所述层间孔道的数量与所述交点的数量相同，且一个所述层间孔道穿过一个所述交点。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述层间孔道垂直所述水平孔道设置。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述层间孔道连通相邻两层所述活性物质层中的所述水平孔道。

5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述水平孔道由多个第一孔道围合形成，且每个所述第一孔道围成的图形为多边形。

6.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述水平孔道的直径大于或者等于所述活性物质层厚度的1/20，所述水平孔道的直径等于所述层间孔道的直径。

7.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极片还包括导电剂和粘结剂；

多层所述活性物质层通过所述导电剂和所述粘结剂覆盖在所述负极集流体上。

8.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，在所述活性物质层的层数至少包括三层的情况下，第一目标活性物质层中的所述水平孔道与相邻两层所述活性物质层中的所述水平孔道沿第一方向的投影均不重合；

与所述第一目标活性物质层相邻的两层所述活性物质层中的两个所述水平孔道沿第一方向的投影重合；

其中，第一方向为与垂直于所述活性物质层表面的方向，所述第一目标活性物质层为至少三层所述活性物质层中位于中部的所述活性物质层。

9.一种电池，其特征在于，所示电池包括权利要求1-8任一项所述的负极片。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池还包括正极片、隔膜、电解液和壳体；

所述正极片、所述负极片、所述隔膜设置在所述外壳中，所述电解液填充在所述外壳的内腔中。

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