CN218482273U

CN218482273U - 一种集流体、电极及其电池

Info

Publication number: CN218482273U
Application number: CN202222324494.1U
Authority: CN
Inventors: 韩晓辉; 曾进; 戈崇永; 姜玉林; 胡大林; 廖兴群
Original assignee: Huizhou Highpower Technology Co Ltd
Current assignee: Huizhou Highpower Technology Co Ltd
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2032-08-30

Abstract

本实用新型公开了一种集流体、电极及其电池，集流体包括极耳和本体，极耳与本体的一端连接；本体用于承载电极浆料，极耳用于电连接；本体的厚度自靠近极耳的一端至远离极耳的一端变小。本实用新型的集流体的本体的厚度自靠近极耳的一端至远离极耳的一端变小，所以更靠近极耳的区域，阻抗更低，即产热最多的位置阻抗低，从而降低靠近极耳区域的发热，减小大倍率充电和放电过程中的温升。

Description

一种集流体、电极及其电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种集流体、电极及其电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池的电极片是其重要的零部件之一。电极片对电池的容量、内阻、循环寿命和安全性有重要影响。目前的电极片在大倍率充电和放电过程中存在温升大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集流体、电极及其电池，大倍率充电和放电过程中的温升小。

本实用新型公开了一种集流体，包括极耳和本体，极耳与本体的一端连接；本体用于承载电极浆料，极耳用于电连接；本体的厚度自靠近极耳的一端至远离极耳的一端变小。

可选地，本体的厚度自靠近极耳的一端至远离极耳的一端呈阶梯式变小。

可选地，本体包括至少两个子本体；相邻两个本体中，靠近极耳的子本体的厚度大于远离极耳的子本体的厚度。

可选地，本体包括四个子本体。

可选地，按照由厚到薄的顺序，四个子本体的厚度依次为a、a-b、a-2b、a-3b，其中，16μm≤a≤100μm，3μm≤b≤25μm，a-3b＞3μm；或

四个所述子本体的长度皆为a，16μm≤a≤100μm。

可选地，本体的厚度自靠近极耳的一端至远离极耳的一端逐渐变小。

可选地，本体靠近极耳的一端的的厚度为W1；所述本体远离所述极耳的一端的厚度为W2；其中3μm≤W2≤W1≤100μm。

可选地，相邻子本体之间的连接处设置有倾斜坡面。

本实用新型还公开了一种电极，包括如上述的集流体。

本实用新型还公开了一种电池，其特征在于，包括如上述的电极。

本实用新型的集流体的本体的厚度自靠近极耳的一端至远离极耳的一端变小，所以更靠近极耳的区域，阻抗更低，即产热最多的位置阻抗低，从而降低靠近极耳区域的发热，减小大倍率充电和放电过程中的温升。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施方式，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本实用新型实施例集流体的主视图；

图2是本实用新型实施例集流体的侧视图；

图3是本实用新型实施例集流体的另一侧视图；

图4是本实用新型实施例集流体的另一侧视图。

其中，1、极耳；2、本体；21、子本体；22、倾斜坡面。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本实用新型可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

下面参考附图和可选的实施例对本实用新型作详细说明。

如图1和图2所示，作为本实用新型的一实施例，公开了一种集流体，包括极耳1和本体2，极耳1与本体2的一端连接；本体2用于承载电极浆料，极耳1用于电连接；本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端变小。

在电极片的充放电过程中，尤其是大倍率充电和放电过程中，越靠近极耳1的本体2区域，其电流密度高，产热越多。本实用新型的集流体的本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端变小，所以更靠近极耳1的区域，阻抗更低，即产热最多的位置阻抗低，从而降低靠近极耳1区域的发热，减小大倍率充电和放电过程中的温升。

具体地，根据阻值公式R＝ρL/S，ρ表示电阻率，L是长度，S是横切面积，可以知道本实用新型的集流体靠近极耳1区域电阻率越小，阻抗越低。

对于本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端变小的具体实施方式，在其中一个实施例中，如图2所示，本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端呈阶梯式变小。在本方案中，本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端呈阶梯式变小，靠近极耳1的区域阻抗降低大，温升的减小效果更好。同时，可以增大本体2的表面积，增大与电池电解液的接触面积，提高电池的电导率。

可选地，如图2所示，本体2包括至少两个子本体21；相邻两个子本体21中，靠近极耳1的子本体21的厚度大于远离极耳1的子本体21的厚度。具体地，本体2包括四个子本体21。当然，子本体21也可以设置更多个。具体地，如图3所示，相邻子本体21之间的连接处设置有倾斜坡面22，以增强相邻子本体21的连接强度，防止本体2破裂。

具体地，如图2所示，按照由厚到薄的顺序，四个子本体21的厚度依次为a、a-b、a-2b、a-3b，其中，16μm≤a≤100μm，3μm≤b≤25μm，a-3b＞3μm；或四个所述子本体的长度皆为a，16μm≤a≤100μm。

对于本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端变小的具体实施方式，在另一个实施例中，如图3所示，本体2的厚度自靠近极耳1的一端至远离极耳1的一端逐渐变小。在本方案中，本体2厚度逐渐变小，便于本体2的涂覆加工，降低生产难度。

可选地，如图3所示，本体2靠近极耳1的一端的厚度为W1；所述本体远离所述极耳的一端的厚度为W2；其中3μm≤W2≤W1≤100μm。

作为本实用新型的另一实施例，公开了一种电极，包括如上述的集流体。

作为本实用新型的另一实施例，公开了一种电池，包括如上述的电极。

下面通过具体实施例和对比例说明。

实施例1：

正负极集流体(正极铝箔、负极铜箔)按照如图2所示设计，具体设计为：

从集流体侧视图上看，本体可分为4个区域，其中长度均为L，而子本体的厚度不一致，其中4个子本体的厚度从靠近极耳至远离极耳依次减小；

正极浆料的制备：将正极活性物质钴酸锂(LiCoO₂)、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照重量比95.5:2.5:2:80均匀混合，得到待涂覆的正极浆料：

正极片的制备：正极浆料涂覆在集流体上，涂覆完成烘干处理后得到待辊压的正极。

负极浆料的制备：将石墨、导电剂、粘结剂羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose，CMC)和丁苯橡胶(Polymerized Styrene utadiene Rubber，SBR)和去离子水按照，按照步骤加入搅拌机内混合搅拌，分散均匀得到待涂覆的负极浆料；

负极片的制备：将浆料均匀涂覆集流体上，涂覆完成烘干处理后得到待辊压的负极片。

成品电池的制作：取上述涂覆好的正负极片烘烤之后通过辊压分切、制片、卷绕、封装烘烤、注液、化成等步骤制备而成。

实施例2

正负极浆料的制备和实施例1一致，正负极集流体(正极铝箔、负极铜箔)按照如图4所示设计，即靠近极耳位置的本体的厚度更厚。具体设计为：从电极片的侧视图上看，本体的长度与实施例1一致，区别在于本体的厚度变化，本体靠近极耳的左侧厚度W1大于远离极耳的最右侧厚度W2；

成品电池的制作和实施例1也一致；

对比例1

正负极浆料的制备和实施例1一致；正负极集流体(正极铝箔、负极铜箔)使用常规的设计，即集流体的本体的各区域厚度分布均匀，且其本体的厚度为(W1+W2)/2。

成品电池的制作和实施例1也一致。对上述实施例1～2和对比例1进行如下性能测试。

电芯容量、厚度、体积能量密度测试；①对所制电池在25℃条件下恒流恒压充满电，然后0.2C放电到3.0V，所放出的容量记为电池容量；②对所制电池在25℃条件下充电到50％SOC，使用500gPPG测试电池厚度；③计算体积能量密度＝电池容量*平台电压/电池的长/宽/厚度，对于4.45V体系，统一认为平台电压为3.87V。

充电温升测试：对所制电池在25℃条件下进行1.5C充满，0.05C截止，监测充电过程中的温升。

放电温升测试：对所制电池在25℃条件下进行0.7C充满，0.05C截止，然后用1.5C放电，监测放电过程中的温升。

测试结果如表1、表2：

表1

	电池容量/mAh	电池厚度/mm	能量密度/Wh/L
				对比例1	3605	3.880	702.69
实施例1	3608	3.876	704.00
				实施例2	3605	3.874	703.78

表2

	1.5C充电温升/℃	1.5C放电温升/℃
			对比例1	13.5	31.5
实施例1	11.5(14.8％)	28.4(9.8％)
			实施例2	10.7(20.7％)	27.8(11.7％)

由表1可知，实施例1～2的容量较对比例1相当，同时厚度较对比例1略有降低，因此能量密度的变化不大。

由表2可知，实施例1～2的充电和放电温升较对比例1有一定的改善，其中，实施例1、实施例2充电温升降低14.8％、20.7％，放电温升降低9.8％、11.7％。

以上内容是结合具体的可选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种集流体，其特征在于，包括极耳和本体，所述极耳与所述本体的一端连接；所述本体用于承载电极浆料，所述极耳用于电连接；所述本体的厚度自靠近所述极耳的一端至远离所述极耳的一端变小。

2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述本体的厚度自靠近所述极耳的一端至远离所述极耳的一端呈阶梯式变小。

3.如权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述本体包括至少两个子本体；相邻两个所述本体中，靠近所述极耳的所述子本体的厚度大于远离所述极耳的所述子本体的厚度。

4.如权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述本体包括四个所述子本体。

5.如权利要求4所述的集流体，其特征在于，按照由厚到薄的顺序，四个所述子本体的厚度依次为a、a-b、a-2b、a-3b，其中，16μm≤a≤100μm，3μm≤b≤25μm，a-3b＞3μm；或

四个所述子本体的长度皆为a，16μm≤a≤100μm。

6.如权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述本体的厚度自靠近所述极耳的一端至远离所述极耳的一端逐渐变小。

7.如权利要求6所述的集流体，其特征在于，所述本体靠近所述极耳的一端的厚度为W1；所述本体远离所述极耳的一端的厚度为W2；其中3μm≤W2≤W1≤100μm。

8.如权利要求4所述的集流体，其特征在于，相邻所述子本体之间的连接处设置有倾斜坡面。

9.一种电极，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的集流体。

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的电极。