CN218123446U - 一种电池的极片结构及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种电池的极片结构及锂离子电池，极片本体，所述极片本体包括集流体及涂覆在所述集流体的至少一部分表面的涂层，所述涂层包括磷酸铁锂层和钴酸锂层；所述磷酸铁锂层涂覆在所述集流体的表面；所述钴酸锂层涂覆在所述磷酸铁锂层的表面；其中，所述极片本体的一面具有空白区和膜片区，所述集流体暴露于所述极片本体的空白区表面，所述钴酸锂层暴露于所述极片本体的膜片区表面。本实用新型通过优化极片的结构，能够提高电芯的热稳定性能，有助于提高电池的安全性。

Description

一种电池的极片结构及锂离子电池

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种电池的极片结构及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、无环境污染、无记忆效应等特点，被广泛应用于3C数码设备、新能源交通，储能电站等多个领域。但随着锂离子电池的能量密度不断提升，安全问题同样是巨大的挑战。许多高能量密度的电芯面临难以通过某些安全测试的风险，比如针刺和重物冲击安全测试。

现有是通过双面未涂覆的阴阳极集流体形成的外马甲区，或者通过在阴极集流体表面涂覆一层热稳定材料，但是，电芯中马甲结构所在空间中不能填充活性物质，导致电芯部分能量密度损失，另外，电芯对重物冲击安全性较低。

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，提供一种电池的极片结构，通过优化极片的结构，能够提高电芯的热稳定性能，有助于提高电池的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电池的极片结构，包括极片本体，所述极片本体包括集流体及涂覆在所述集流体的至少一部分表面的涂层，所述涂层包括磷酸铁锂层和钴酸锂层；所述磷酸铁锂层涂覆在所述集流体的表面；所述钴酸锂层涂覆在所述磷酸铁锂层的表面；其中，所述极片本体的一面具有空白区和膜片区，所述集流体暴露于所述极片本体的空白区表面，所述钴酸锂层暴露于所述极片本体的膜片区表面。

优选的，所述极片本体的两面均设置所述空白区和所述膜片区，所述空白区和所述膜片区沿所述极片本体的长度方向设置。

优选的，所述极片本体一面的空白区的投影，与所述极片本体另一面的膜片区的投影部分重叠。

优选的，所述极片本体一面的膜片区端部，与所述极片本体另一面的膜片区端部重合。

优选的，所述钴酸锂层覆盖所述磷酸铁锂层，所述钴酸锂层的面积大于所述磷酸铁锂层的面积。

优选的，所述钴酸锂层的厚度大于等于所述磷酸铁锂层的厚度。

本实用新型的目的之二在于提供一种锂离子电池，包括：第一极片、隔膜和第二极片，所述第一极片或所述第二极片为前文所述的极片结构，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片依次叠置并卷绕构成卷芯。

优选的，所述第一极片的集流体位于所述卷芯的最外圈并包裹所述卷芯，位于所述卷芯的次外圈的所述隔膜，间隔所述第一极片的集流体和所述第二极片的一面的空白区。

优选的，所述隔膜位于所述卷芯的最内圈，所述第一极片位于所述卷芯的次内圈，所述第一极片的一面的空白区朝向所述卷芯的内部。

优选的，位于所述卷芯的外圈的所述第一极片的卷绕圈数为1～2圈，位于所述卷芯的次外圈的所述隔膜围绕所述卷芯的卷绕圈数为1～2圈，位于所述卷芯的最内圈的所述隔膜的卷绕圈数为0.5～2圈。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型在集流体的表面涂覆热稳定性较好的磷酸铁锂层，能够在针刺或重物冲击测试时，可降低阳极石墨和铝箔接触的概率，有助于提高电池的安全性，同时，在磷酸铁锂层的表面涂覆钴酸锂层，钴酸锂作为较成熟的3C类正极材料，可保证电池的能量密度损失较小，通过采用双层结构，在大幅度提高电池安全性能的同时又可确保电池的能量密度足够满足开发需求。

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为本实用新型的第一极片的结构示意图。

图2为本实用新型的第二极片的结构示意图。

图3为本实用新型的卷芯的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

11-集流体；121-磷酸铁锂层；122-钴酸锂层；

3-空白区；

4-膜片区；

5-第一极片；

6-隔膜；

7-第二极片；

8-卷芯。

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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

以下结合附图1～3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

电池的极片结构，包括极片本体，极片本体包括集流体11及涂覆在集流体 11的至少一部分表面的涂层，涂层包括磷酸铁锂层121和钴酸锂层122；磷酸铁锂层121涂覆在集流体11的表面；钴酸锂层122涂覆在磷酸铁锂层121的表面；其中，极片本体的一面具有空白区3和膜片区4，集流体11暴露于极片本体的空白区3表面，钴酸锂层122暴露于极片本体的膜片区4表面。

由于电芯中马甲结构所在空间中不能填充活性物质，导致电芯部分能量密度损失，另外，电芯对重物冲击安全性较低，因此，在集流体11的表面涂覆热稳定性较好的磷酸铁锂层121，能够在针刺或重物冲击测试时，可降低阳极石墨和铝箔接触的概率，有助于提高电池的安全性，同时，在磷酸铁锂层121的表面涂覆钴酸锂层122，钴酸锂作为较成熟的3C类正极材料，可保证电池的能量密度损失较小，通过采用双层结构，在大幅度提高电池安全性能的同时又可确保电池的能量密度足够满足开发需求。

于本实施方式中，空白区3的位置包括但不限于设在极片本体的两端或中央，也可以在极片本体的任意位置，极片本体的两面空白区3或膜片区4的位置可以相同，也可以不相同，满足电池正常使用即可。

在根据本实用新型的电池的极片结构中，极片本体的两面均设置空白区3和膜片区4，空白区3和膜片区4沿极片本体的长度方向设置。在一些实施方式中，极片本体的其中一段的两面均为空白区3，极片本体的另一段的两面均有膜片区 4，或者，极片本体的某一段的一面为空白区3，极片本体的某一段的另一面为膜片区4。

本实用新型的工作原理是：

在集流体11的表面涂覆热稳定性较好的磷酸铁锂层121，能够在针刺或重物冲击测试时，可降低阳极石墨和铝箔接触的概率，有助于提高电池的安全性，同时，在磷酸铁锂层121的表面涂覆钴酸锂层122，钴酸锂作为较成熟的3C类正极材料，可保证电池的能量密度损失较小，通过采用双层结构，在大幅度提高电池安全性能的同时又可确保电池的能量密度足够满足开发需求。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的极片本体一面的空白区3的投影，与极片本体另一面的膜片区4的投影部分重叠，具体的，这种结构可对应负极片的一部分结构，即该部分的负极片为单面膜片区4或单面空白区3结构，在卷绕成卷芯8时，空白的集流体面可与隔膜6接触，通过隔膜6与正极片的集流体11相对设置，在被锐物刺破铝塑膜后，正极集流体和负极集流体优先短路，释放电池能量，而且造成的短路点在电芯外层，有利电池向外释放热量，避免热量在电池内部的聚集，此外，极片本体一面的膜片区4端部，与极片本体另一面的膜片区4端部重合，即极片本体的两面均为膜片区4，两面的膜片区4大致为对称结构，满足电化学反应中提供锂离子。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的钴酸锂层122覆盖磷酸铁锂层121，钴酸锂层122的面积大于磷酸铁锂层121的面积，避免磷酸铁锂层121裸露在外，降低磷酸铁锂层121发生脱落的概率，钴酸锂层122的厚度大于等于磷酸铁锂层 121的厚度，但本实用新型不以此为限，两者厚度可根据实际生产需求进行调整。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

一种锂离子电池

本实用新型包括实施方式一～三的电池的极片结构。

具体的，包括第一极片5、隔膜6和第二极片7，第一极片5或第二极片7为前文所述的极片结构，第一极片5、隔膜6和第二极片7依次叠置并卷绕构成卷芯8。其中，第一极片5和第二极片7的极性相反，且第一极片5和第二极片7相互叠设，第一极片5可以为正极片，第二极片7为负极片，或者，第一极片 5可以为负极片，第二极片7可以是正极片，此处不做限制。第一极片5可为多个，第二极片7可为多个，多个第一极片5和多个第二极片7沿同一方向依次交错层叠设置，且每相邻的第一极片5和第二极片7之间设置有隔膜6，以使第一极片5和第二极片7之间电性绝缘。其中，第二极片7也具有空白区3和膜片区4，第二极片7的膜片区4为负极浆料涂覆形成，第二极片7的空白区3为裸露的负极集流体，参见图2所示。

在根据本实用新型的锂离子电池中，第一极片5的集流体11位于卷芯8的最外圈并包裹卷芯8，位于卷芯8的次外圈的隔膜6，间隔第一极片5的集流体11和第二极片7的一面的空白区3，即形成一圈正极空白的集流体和负极单面膜片区的空白的集流体面，通过隔膜6重叠在一起的相对的结构，在被锐物刺破铝塑膜后，正极集流体和负极集流体优先短路，释放电池能量，而且造成的短路点在电芯外层，有利电池向外释放热量，避免热量在电池内部的聚集，从而提升电池的安全性能，其中，负极单面膜片区的空白的集流体面可朝向卷芯8的外侧收尾。

在根据本实用新型的锂离子电池中，隔膜6位于卷芯8的最内圈，第一极片5 位于卷芯8的次内圈，第一极片5的一面的空白区3朝向卷芯8的内部。

在根据本实用新型的锂离子电池中，位于卷芯8的外圈的第一极片5的卷绕圈数为1～2圈，位于卷芯8的次外圈的隔膜6围绕卷芯8的卷绕圈数为1～2圈，位于卷芯8的最内圈的隔膜6的卷绕圈数为0.5～2圈，但本实用新型不以此为限，极片和隔膜6的实际卷绕圈数可根据实际生产需求进行调整。

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)

1.一种电池的极片结构，其特征在于，包括极片本体，所述极片本体包括集流体(11)及涂覆在所述集流体(11)的至少一部分表面的涂层，所述涂层包括磷酸铁锂层(121)和钴酸锂层(122)；

所述磷酸铁锂层(121)涂覆在所述集流体(11)的表面；

所述钴酸锂层(122)涂覆在所述磷酸铁锂层(121)的表面；

其中，所述极片本体的一面具有空白区(3)和膜片区(4)，所述集流体(11)暴露于所述极片本体的空白区(3)表面，所述钴酸锂层(122)暴露于所述极片本体的膜片区(4)表面。

2.如权利要求1所述的一种电池的极片结构，其特征在于：所述极片本体的两面均设置所述空白区(3)和所述膜片区(4)，所述空白区(3)和所述膜片区(4)沿所述极片本体的长度方向设置。

3.如权利要求2所述的一种电池的极片结构，其特征在于：所述极片本体一面的空白区(3)的投影，与所述极片本体另一面的膜片区(4)的投影部分重叠。

4.如权利要求2所述的一种电池的极片结构，其特征在于：所述极片本体一面的膜片区(4)端部，与所述极片本体另一面的膜片区(4)端部重合。

5.如权利要求1所述的一种电池的极片结构，其特征在于：所述钴酸锂层(122)覆盖所述磷酸铁锂层(121)，所述钴酸锂层(122)的面积大于所述磷酸铁锂层(121)的面积。

6.如权利要求1所述的一种电池的极片结构，其特征在于：所述钴酸锂层(122)的厚度大于等于所述磷酸铁锂层(121)的厚度。

7.一种锂离子电池，其特征在于，包括：第一极片(5)、隔膜(6)和第二极片(7)，所述第一极片(5)或所述第二极片(7)为权利要求1-6任意一项所述的极片结构，所述第一极片(5)、所述隔膜(6)和所述第二极片(7)依次叠置并卷绕构成卷芯(8)。

8.如权利要求7所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述第一极片(5)的集流体(11)位于所述卷芯(8)的最外圈并包裹所述卷芯(8)，位于所述卷芯(8)的次外圈的所述隔膜(6)，间隔所述第一极片(5)的集流体(11)和所述第二极片(7)的一面的空白区(3)。

9.如权利要求8所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述隔膜(6)位于所述卷芯(8)的最内圈，所述第一极片(5)位于所述卷芯(8)的次内圈，所述第一极片(5)的一面的空白区(3)朝向所述卷芯(8)的内部。

10.如权利要求9所述的一种锂离子电池，其特征在于：位于所述卷芯(8)的外圈的所述第一极片(5)的卷绕圈数为1～2圈，位于所述卷芯(8)的次外圈的所述隔膜(6)围绕所述卷芯(8)的卷绕圈数为1～2圈，位于所述卷芯(8)的最内圈的所述隔膜(6)的卷绕圈数为0.5～2圈。

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