CN217562603U - 一种电池极片及电池极芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种电池极片，包括极片本体，极片本体至少具有一排印花阵列，印花阵列包括n个间隔排布的印花单元，n>1，各个印花单元从极片本体的长度方向的一端至另一端依次排布，每个印花单元至少具有一个厚度为d_i的印花，d_i沿极片本体的长度方向依次增大，其中，i表示印花阵列中的第i个印花单元，d_i为第i个印花单元中的每个印花的厚度，1≤i≤n。本实用新型能够为极片提供膨胀空间，有效地降低了极片在卷绕时所受到的拐角应力。此外，本实用新型还提供了一种电池极芯。

Description

一种电池极片及电池极芯

技术领域

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种电池极片及电池极芯。

背景技术

近年来，随着新能源汽车市场占有率逐年升高，人们对新能源汽车的各项性能也提出了更高的要求，例如在快充性能上，目前在市场上已经提出了3C甚至4C的快充能力需求，这无疑会对电芯设计的挑战也越来越大。其中，电芯还可以使用在手机、平板型终端、笔记本型个人计算机、数码相机等的电子设备中，并且，目前电池的主流结构通常设计为卷绕式方形铝壳结构。

然而，发明人发现了卷绕式的极芯结构在进行大倍率快充时，其极芯拐角会对充电倍率产生限制，并且，极芯拐角区域还可能出现析锂甚至极片断裂的风险，从而对电池的长期可靠性和安全性产生了严重的不利影响。有鉴于此，确有必要提供一种能够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：针对现有技术的不足，提供了一种电池极片，其能够为极片提供膨胀空间，有效地降低了极片在卷绕时所受到的拐角应力，保障极片不会出现析锂或断裂的风险，提高加工成品的安全性和品质。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电池极片，包括：

极片本体，所述极片本体至少具有一排印花阵列；

所述印花阵列包括n个间隔排布的印花单元，n>1，各个所述印花单元从所述极片本体的长度方向的一端至另一端依次排布；

每个所述印花单元至少具有一个厚度为d_i的印花，所述d_i沿所述极片本体的长度方向依次增大；

其中，所述i表示所述印花阵列中的第i个所述印花单元，所述d_i为第i个所述印花单元中的每个印花的厚度，1≤i≤n。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，所述d_i满足关系式：d_i＝a+b·L^c·G^e；其中，所述a为首个所述印花单元中的每个所述印花的厚度，所述L为第i个所述印花单元的中心与所述极片本体的长度方向的一端的间距，所述G为所述极片本体的单面涂布的重量，所述b、所述c、所述e均为常数。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，所述d_i的值为2μm～50μm，所述a的值为2μm～30μm，即2μm≤d_i≤50μm，2μm≤a≤30μm，所述b、所述c、所述e的值分别为0～1之间的常数，即0≤b≤1，0≤c≤1，0≤e≤1。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，所述L的值为1m～30m，即1m≤L≤30m。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，所述极片本体为阴极极片，所述G的值为5mg/cm²～25mg/cm²，即5mg/cm²≤G≤25mg/cm²。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，所述极片本体为阳极极片，所述G的值为3mg/cm²～15mg/cm²，即3mg/cm²≤G≤15mg/cm²。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，相邻的所述印花单元之间的间距为1mm～20mm，具体可以为1mm～5mm、5mm～10mm、10mm～15mm、15mm～20mm，当一排所述印花阵列中的任意一个所述印花单元具有多个所述印花时，多个所述印花间隔均匀地排列于所述印花单元。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，所述印花的直径为W，

其中，所述g为0.1～10之间的常数，即0.1≤g≤10。

作为本实用新型所述的一种电池极片的一种改进，多排所述印花阵列沿所述极片本体的宽度方向间隔分布，相邻的所述印花阵列的印花方向相同或相反。

本实用新型的目的之二在于：提供一种电池极芯，包括如上所述的电池极片。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型包括极片本体，极片本体至少具有一排印花阵列，印花阵列包括n个间隔排布的印花单元，n>1，各个印花单元从极片本体的长度方向的一端至另一端依次排布，每个印花单元至少具有一个厚度为d_i的印花，d_i沿极片本体的长度方向依次增大，其中，i表示印花阵列中的第i个印花单元，d_i为第i个印花单元中的每个印花的厚度，1≤i≤n，当极片的印花的厚度按上述这样的变化进行设置后，能够解决极片在卷绕时其拐角区存在有析锂及断裂的风险，不仅解决了拐角处出现较大的应力的问题、解决了极片所制成的极芯的大倍率循环析锂的问题，还可以有效地降低了极片的从卷绕的内圈到外圈的各个不同圈层的极片应力，从而增加了极片间的间隙，为极片提供了所需的膨胀空间，以更好地提升了电池的快充性能。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型的实施方式一的结构示意图之一。

图2为图1中的A-A方向的单个印花的剖视图。

图3为本实用新型的实施方式一的结构示意图之二。

图4为本实用新型的实施方式二的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-极片本体；

2-印花阵列；20-印花；

3-极耳；

T1-极片本体的长度方向；T2-极片本体的宽度方向；

d_i-第i个印花单元中的每个印花的厚度；

L-第i个印花单元的中心与极片本体的长度方向的一端的间距；

W-印花的直径。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在现有的电池中，当电池的极芯采用卷绕式的结构时，发明人发现了随着圈层的增加，极片所受到的应力逐渐增大，当进行大倍率充电时，极片的急剧的厚度膨胀会产生较大的应力，而该应力集中在极芯拐角区域，从而导致极芯拐角区域容易出现析锂甚至极片断裂的风险。为了有效改善电池拐角析锂情况，本实用新型设计了一种印花的厚度可变的极片，以下结合附图1～4和多个实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

一种电池极片，如图1～3所示，包括：

极片本体1，极片本体1具有多排印花阵列2，其中，每排印花阵列2均包括n个间隔排布的印花单元，n>1；

各个印花单元从极片本体1的长度方向T1的一端至另一端依次排布，每个印花单元具有一个厚度为d_i的印花20，d_i沿极片本体1的长度方向T1依次增大。

其中，i表示印花阵列2中的第i个印花单元，d_i为第i个印花单元中的每个印花20的厚度，1≤i≤n，印花20的形状包括但不限于圆形、椭圆形、圆弧过渡的矩形，在本实施方式的极片中，首个印花20靠近极片本体1的长度方向T1的一端，末个印花20靠近极片本体1的长度方向T1的另一端，印花20的厚度沿极片本体1的长度方向T1依次增大，当从极片本体1的长度方向T1的一端至另一端对极片本体1进行卷绕时，印花20的依次增大的厚度能够有效降低极片本体1的从卷绕的内圈到外圈的各个不同圈层的极片应力，并且，当极片本体1的拐角从内圈到外圈不断增大时，印花20的厚度也会适应性地从极片本体1的卷绕的内圈到外圈依次增大，从而有效地克服了极片在卷绕时其拐角区存在有析锂及断裂的风险。

优选地，d_i满足关系式：d_i＝a+b·L^c·G^e；其中，a为首个印花单元中的每个印花20的厚度，L为第i个印花单元的中心与极片本体1的长度方向T1的一端的间距，G为极片本体1的单面涂布的重量，b、c、e分别为0～1之间的常数，可见，印花20的厚度d_i和L呈非线性正相关的关系，当印花单元的中心离极片本体1的长度方向T1的一端越远时，印花20的厚度d_i会不间断地逐渐增加，从而可有效地降低了极片卷绕时的外圈层的较大的应力。

参见图3，极片本体1的长度方向T1的一端为极片的最内圈的头部位置，首个印花单元中的每个印花20的厚度为d₁，当采用d_i＝a+b·L^c·G^e的关系式表示第i个印花单元中的每个印花20的厚度时，d₁＝a+b·L^c·G^e的关系式中的常数b取0，从而使得d₁＝a，而当采用d_i＝a+b·L^c·G^e的关系式表示首个印花单元之外的其他印花单元的每个印花20的厚度时，d_i＝a+b·L^c·G^e的关系式中的常数b不为0。

优选地，d_i的值为2μm～50μm，a的值为2μm～30μm，L的值为1m～30m，其中，L的值可以为1m～5m、5m～10m、10m～15m、15m～20m、20m～30m。

优选地，极片本体1为阴极极片，G的值为5mg/cm²～25mg/cm²，印花20的厚度d_i和涂布的重量G呈非线性正相关，当极片涂布重量增加后，满充时极片膨胀所需要的空间越大，因此需要更厚的印花20，其中，印花20的厚度d_i可由卷绕机上的印花辊压力控制，印花20的厚度d_i变化可通过印花辊压力控制程序自动调节实现，同时，极片本体1的长边的边缘具有极耳3。

优选地，相邻的印花单元之间的间距为1mm～20mm，从而使得相邻的印花20之间的间距也为1mm～20mm。

优选地，参见图3，印花20的直径为W，

其中，g为0.1～10之间的常数，g的值具体可以为0.1～3、3～7.5、7.5～10，并且，从图1和图3可知，当每个印花单元具有一个厚度为d_i的印花20时，印花20的直径W沿极片本体1的长度方向T1依次增大。

优选地，多排印花阵列2沿极片本体1的宽度方向T2间隔分布，相邻的印花阵列2的印花方向相同或相反，从而能够为极片提供了足够的膨胀空间，以更好地提升了电池的快充性能。

实施方式二

与实施方式一不同的是，如图4所示，极片本体1的印花阵列2中的每个印花单元均具有多个厚度为d_i的印花20，每个印花单元的多个印花20的数量可以相等或不等，每个印花单元的多个印花20间隔均匀排布，同时，不同的印花单元的印花20的厚度d_i不相等，d_i沿极片本体1的长度方向T1依次增大，从而有效地克服了极片在卷绕时其拐角区存在有析锂及断裂的风险。

本实施方式的其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是，极片本体1为阳极极片，在d_i＝a+b·L^c·G^e的关系式中，G的值为3mg/cm²～15mg/cm²。

本实施方式的其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式四

与实施方式二不同的是，极片本体1为阳极极片，在d_i＝a+b·L^c·G^e的关系式中，G的值为3mg/cm²～15mg/cm²。

本实施方式的其他结构均与实施方式二相同，这里不再赘述。

实施方式五

一种电池极芯，其包括实施方式一至实施方式四的电池极片。并且，该电池极芯为卷芯结构，卷芯结构中的极片具有厚度按规律变化的印花20，使得电池极芯具有强大的快充性能。

此外，该电池极芯可适用于各种使用电池的装置，其中，这些装置可以是车辆、手机、便携式装置、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等。其中，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。

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)

1.一种电池极片，其特征在于，包括：

极片本体(1)，所述极片本体(1)至少具有一排印花阵列(2)；

所述印花阵列(2)包括n个间隔排布的印花单元，n>1，各个所述印花单元从所述极片本体(1)的长度方向的一端至另一端依次排布；

每个所述印花单元至少具有一个厚度为d_i的印花(20)，所述d_i沿所述极片本体(1)的长度方向依次增大；

其中，所述i表示所述印花阵列(2)中的第i个所述印花单元，所述d_i为第i个所述印花单元中的每个印花(20)的厚度，1≤i≤n。

2.如权利要求1所述的一种电池极片，其特征在于：

所述d_i满足关系式：d_i＝a+b·L^c·G^e；

其中，所述a为首个所述印花单元中的每个所述印花(20)的厚度，所述L为第i个所述印花单元的中心与所述极片本体(1)的长度方向的一端的间距，所述G为所述极片本体(1)的单面涂布的重量，所述b、所述c、所述e均为常数。

3.如权利要求2所述的一种电池极片，其特征在于：所述d_i的值为2μm～50μm，所述a的值为2μm～30μm，所述b、所述c、所述e的值分别为0～1。

4.如权利要求2所述的一种电池极片，其特征在于：所述L的值为1m～30m。

5.如权利要求2所述的一种电池极片，其特征在于：所述极片本体(1)为阴极极片，所述G的值为5mg/cm²～25mg/cm²。

6.如权利要求2所述的一种电池极片，其特征在于：所述极片本体(1)为阳极极片，所述G的值为3mg/cm²～15mg/cm²。

7.如权利要求1～6任一项所述的一种电池极片，其特征在于：相邻的所述印花单元之间的间距为1mm～20mm。

8.如权利要求1～6任一项所述的一种电池极片，其特征在于：所述印花(20)的直径为W，

其中，所述g为0.1～10之间的常数。

9.如权利要求1～6任一项所述的一种电池极片，其特征在于：多排所述印花阵列(2)沿所述极片本体(1)的宽度方向间隔分布，相邻的所述印花阵列(2)的印花方向相同或相反。

10.一种电池极芯，其特征在于：包括如权利要求1～9任一项所述电池极片。

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