CN218632097U - 极片、电池和用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种极片、电池和用电设备，极片包括集流体及设置在集流体至少一个表面的涂层，至少一个涂层上开设有极耳槽，沿极片的厚度方向，极耳槽贯穿涂层并暴露出集流体，极耳槽在开口处的面积大于极耳槽底壁的面积，即在极耳槽的开口与底壁之间形成了涂层的厚度减薄区，可大大缓解辊压导致的极耳槽周缘起皱的现象。

Description

极片、电池和用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种极片、电池和用电设备。

背景技术

现有电池中的极耳槽往往通过激光清洗去除极片上的涂层形成，但是，在极片辊压时，涂覆有涂层的集流体与未涂覆涂层的集流体的延展性不同，从而会使极耳槽边缘处起皱，影响后续极耳焊接效果。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种极片、电池和用电设备，用于提高极耳槽边缘处的平整性，保证极耳的焊接效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型第一方面实施例的极片，包括集流体及设置在所述集流体至少一个表面的涂层，至少一个所述涂层上开设有极耳槽，沿所述极片的厚度方向，所述极耳槽贯穿所述涂层并暴露出所述集流体，所述极耳槽在开口处的面积大于所述极耳槽底壁的面积。

根据本实用新型实施例的极片，所述极耳槽在开口处的面积大于所述极耳槽底壁的面积，即在所述极耳槽的开口与底壁之间形成了涂层的厚度减薄区，可大大缓解辊压导致的极耳槽周缘起皱的现象。

根据本实用新型的一些实施例，所述极耳槽包括相互连通的第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽开设于所述第一凹槽的底壁，所述第二凹糟的底壁为所述集流体，所述第一凹槽垂直于所述极片厚度方向的最小截面积大于或等于所述第二凹槽垂直于所述极片厚度方向的最大截面积。

根据本实用新型的一些实施例，沿朝向所述集流体的方向，所述第一凹槽的截面积逐渐减小，所述第二凹槽的截面积保持不变，所述第一凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H1，所述第二凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H2，0.2H1≤(H1+H2)/2≤0.9H1。

根据本实用新型的一些实施例，沿朝向所述集流体的方向，所述第一凹槽的截面积和所述第二凹槽的截面积均保持不变，所述第一凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H1，所述第二凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H2， 0.2H1≤H2≤0.9H1。

根据本实用新型的一些实施例，所述极耳槽的开口处在所述集流体上的投影与所述极耳槽的底壁之间的间距为W1，0.5mm≤W1≤2mm，0.5mm≤W1≤2mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述极片具有沿第一方向相对设置的第一侧面和第二侧面，所述极耳槽靠近所述第一侧面设置，所述极耳槽与所述第一侧面的距离为L1，L1≤3mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一侧面上开设有缺口，所述缺口贯穿所述极片沿厚度方向相对的两个表面并与所述极耳槽连通，所述缺口在开口处沿第二方向的尺寸L2与所述极耳槽的底壁沿第二方向的尺寸L3满足：0.6L3≤L2≤1.2L3，所述第二方向垂直于所述第一方向。

根据本实用新型的一些实施例，所述缺口相邻的两个内壁面之间具有圆角结构，所述圆角的半径为R1，1mm≤R1≤5mm。

根据本实用新型第二方面实施例的电池，包括壳体以及设置在所述壳体内的电芯，所述电芯包括上述的极片。

根据本实用新型第三方面实施例的用电设备，包括上述的电池。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例极片的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例设有缺口的极片的结构示意图；

图3是图2中的局部示意图A；

图4是根据本实用新型实施例极片和极耳的结构示意图；

图5是根据本实用新型一实施例中极片的局部截面图；

图6是根据本实用新型另一实施例中极片的局部截面图；

图7是根据本实用新型又一实施例中极片的局部截面图；

图8是根据本实用新型实施例极片的结构侧视图。

附图标记：

100、极片；101、第一侧面

110、集流体；120、涂层；130、极耳槽；131、第一凹槽；132、第二凹槽；140、缺口；

200、极耳。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

目前，随着手机、汽车等科技产品不断发展，电池的应用越来越广泛，其市场的需求量也在不断地扩增。

本申请人发现，现有电池中的极耳槽往往通过激光清洗去除极片上的涂层形成，但是，在极片辊压时，涂覆有涂层的集流体与未涂覆涂层的集流体的延展性不同，从而会使极耳槽边缘处起皱，影响后续极耳焊接效果。

基于以上考虑，为了解决极耳槽边缘起皱的问题，本实用新型实施例设计了一种极片，通过将极耳槽在开口处的面积大于极耳槽底壁的面积，即在极耳槽的开口与底壁之间形成了涂层的厚度减薄区，可大大缓解辊压导致的极耳槽周缘起皱的现象。

本实用新型提供了一种极片，一种具有上述极片的电池，以及，进一步地提出了一种具有上述电池的用电设备。

本实用新型提供一种用电设备，该用电设备包括用于提供电能的电池，本实用新型实施例中的用电设备适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等，当然，本实用新型实施例描述的电池不仅局限适用于上述所提到的装置。

电池可以包括锂离子电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本实用新型实施例对此并不限定。电池的形状可以为圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本实用新型实施例对此也不限定。电池可以包括壳体以及设在壳体内的电芯。壳体为内部具有容纳腔的空心结构，电池可以为硬壳电池，即壳体为钢壳或铝壳，电池也可以为软包电池，相应的壳体为铝塑膜或者钢塑膜。电芯封装在壳体的容纳腔内，包括电极组件和用于浸润电极组件的电解液，其中，电极组件可以通过正极片和负极片卷绕或者叠片形成，通常在正极片与负极片之间还设有隔膜以将正极片和负极片绝缘隔离。

下面将详细介绍极片100的结构，极片100可以为前面提到的正极片或负极片。

请参照图1，图1为本实用新型一些实施例提供的极片100示意图。极片100大致呈长条带状结构，第一方向为极片100的宽度方向，第二方向为极片100的长度方向，第一方向垂直于第二方向。

极片100包括集流体110及设置在集流体110表面的涂层120。

本实用新型实施例提供的极片100可以是正极片也可以是负极片。当极片100为正极片时，集流体可以采用铝箔、镍箔、碳纤维薄膜或其它现有的正极集流体，涂层120 的材料可以使用磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰锂或其它现有的正极活性材料；当极片100 为负极片时，负极片的集流体可以采用铜箔、镍箔、碳纤维薄膜或其它现有的负极集流体材料，涂层的材料可以使用石墨、钛酸盐、硅基材料或其它现有的负极活性材料。

为了实现电极组件的充放电功能，通常需要在极片100上开设用于容置极耳200的极耳槽130，具体地，在涂层120上开设有极耳槽130，若集流体110一侧设置有涂层 120，则极耳槽130开设在具有涂层120的一侧，若集流体110双侧表面均设置有涂层 120，则极耳槽130开设在任意一侧的涂层120上或者同时开设在两侧的涂层120上，沿极片100厚度方向，极耳槽130贯穿涂层120并暴露出集流体110，即极耳槽130的周侧为涂层120而底部为集流体110，这样可以便于极耳200与集流体110电连接，实现电极组件的充放电功能。其中，极耳槽130可以通过激光清洗、机械清洗或者发泡胶清洗等方式在极片100上去除部分涂层120后形成。

如图4所示，极耳200至少部分设置在极耳槽130中，具体地，极耳200可以与极耳槽130底部露出的集流体110连接，可以是焊接连接，也可以是导电胶粘接，本实用新型实施例对此也不限定。

如图5-图8所示，极耳槽130在开口处的面积大于极耳槽130底壁的面积，一般在极片100成型的过程中，需要对极片100进行辊压，以将涂层120压薄提高压实密度，可以理解的，由于在极片100辊压时涂覆有涂层120的集流体110与未涂覆涂层120的集流体110的延展性不同，极耳槽130的边缘处容易起皱，影响后续极耳200焊接效果，而本实用新型通过将极耳槽130在开口处的面积设置为大于极耳槽130底壁的面积，即在极耳槽130的周缘形成了涂层120的厚度减薄区，可以大大缓解辊压导致的极耳槽130 周缘起皱的现象，从而提高极耳200与极片100之间的电连接性能。

如图1-图4所示，沿极片100的宽度方向，也就是图1中第一方向，极片100具有平行且相对设置的第一侧面101和第二侧面(未示出)，其中，极耳槽130靠近第一侧面101设置，即极耳槽130并非位于极片100沿宽度方向的中心位置上，如此设计可减少涂层120的损耗，同时可以缩短极耳200在第一方向上的尺寸，降低极耳200的电阻和成本，提高电极组件的充放电效率。在制备极片100时，一般通过切割极片母板以形成多个极片100，为了避免在分切过程中由于机械设备的波动导致切刀切到极耳槽130，提高极片100的一致性，并减少涂层120材料的损失，提高电池的能量密度，极耳槽130 与第一侧面101的距离L1≤3mm，可以理解的，这里的L1是指极耳槽130靠近第一侧面101的边缘与第一侧面101之间的最小距离。

如图1-图4所示，极耳槽130为方形槽，当然本实用新型实施例对极耳槽130的形状不做进一步的限定，只要可起到连接极耳200的作用即可。极耳槽130靠近第一侧面 101的一侧还可以开设有端口，端口延伸至第一侧面101上，从而使极耳槽130的底壁与第一侧面101连通，且极片100在极耳槽130与第一侧面101之间无保留的涂层120。如此设置，可方便极耳200与集流体110的电连接，避免极耳200在极片100的边缘凸起，提高极片100的平整度。

如图1-图8所示，为了便于加工，极耳槽130设置为相互连通的第一凹槽131和第二凹槽132，第二凹槽132开设于第一凹槽131的底壁，第二凹糟132的底壁为集流体110，第一凹槽131垂直于极片100厚度方向的最小截面积大于或等于第二凹槽132垂直于极片100厚度方向的最大截面积，即第一凹槽131的开口与第二凹槽132的底壁之间形成了厚度减薄区，从而可进一步缓解辊压导致的极耳槽130周缘起皱的现象。为了进一步保证极耳槽130周缘的平整性，第一凹槽131和第二凹槽132的中心线可以重合。

在一些可选地实施例中，沿朝向集流体110的方向，第一凹槽131的截面积逐渐减小，第二凹槽132的截面积保持不变，即涂层120在第一凹槽131处的厚度从远离集流体110的一侧到朝向集流体110的一侧的厚度变化较缓，避免了极耳槽130周缘处的涂层120在厚度变化处出现锐利的尖角，防止应力在尖角处集中，一般情况，第二凹槽122 与第一凹槽121在连接处的截面积一致，以便于形成平滑过渡。可以理解的，在不同的实施方式中，沿朝向集流体110的方向，第一凹槽131的截面积既可以如图6所示那样呈梯度降低，也可以如图7所示那样呈变化率不同的弧形段降低。进一步地，第一凹槽 131开口处与第二凹槽132底壁之间的距离为H1，第二凹槽132开口处与第二凹槽132 底壁之间的距离为H2，可以理解的，在辊压时，为了使集流体110的延展率更均匀，减轻集流体110打皱现象，同时避免损耗太多的涂层120，H1与H2之间满足0.2H1≤(H1+H2)/2≤0.9H1，第一凹槽131的开口与第二凹槽132的底壁之间形成了厚度减薄区，(H1+H2)/2即为厚度减薄区的平均厚度，这里的平均厚度是指厚度减薄区最大厚度与最小厚度的平均值，如图6-图7所示，厚度减薄区的最大厚度为H1，最小厚度为H2。

在一些可选地实施例中，如图5所示，第一凹槽131和第二凹槽132在连接处形成台阶结构，即沿朝向集流体110的方向，第一凹槽131的横截面处处相等，第二凹槽132 的横截面也处处相等，由于第二凹槽132的横截面小于第一凹槽121的横截面，两者之间在连接处形成了台阶结构，由此设置，加工工艺简单，提高了加工的便利性。进一步地，第一凹槽131开口处与第二凹槽132底壁之间的距离为H1，第二凹槽132开口处与第二凹槽132底壁之间的距离为H2，可以理解的，在辊压时，为了使集流体110的延展率更均匀，减轻集流体110打皱现象，同时避免损耗太多的涂层120，H1与H2之间满足0.2H1≤H2≤0.9H1，这里H2即为厚度减薄区的平均厚度。

进一步地，极耳槽130的开口处在集流体110上的投影与极耳槽130的底壁之间的间距为W1，在本实用新型实施例中，极耳槽130为方形槽，W1即为极耳槽130周缘处形成的涂层120厚度减薄区的宽度，具体可为0.5mm-2mm之间的任意数值，包括 0.5mm、2mm两个端值，可选为0.75-1.5mm之间的任意数值，进一步可选为1mm，从而可更有效的减缓极耳槽130边缘处的起皱现象，同时保证电池较高的能量密度。

如图2-3所示，第一侧面101还上开设有缺口140，缺口140贯穿所述极片100沿厚度方向相对的两个表面并暴露出集流体110，缺口140与极耳槽130连通。当将极耳 200电连接在极耳槽130内时，极耳200的一端可以通过缺口140延伸至极片100的外部，从而避免极耳200在极片100边缘引起的厚度增加，保证电极组件的厚度均一性。当极耳槽130靠近第一侧面101的一侧开设有端口时，缺口140通过端口与极耳槽130 连通。

沿极片100的长度方向，也就是图1中所示的第二方向，缺口140在开口处的尺寸L2与极耳槽130底壁的尺寸L3满足0.6L3≤L2≤1.2L3，如此设置，可兼顾极耳200与极片100之间的电连接性能与电池的能量密度。

在一些可选地实施例中，缺口140在第二方向上的开口尺寸L2可以与极耳槽130底壁在第二方向上的尺寸L3相等，从而使得缺口140便于加工。

在一些可选地实施例中，缺口140在第二方向上的开口尺寸L2可以大于或者小于极耳槽130底壁在第二方向上的尺寸L3，在实际加工过程中，通常通过模切的方式在极片100边缘开设缺口140，由于设备波动，很难严格地保证缺口140的尺寸与极耳槽130的尺寸完全相等，将缺口140的长度与极耳槽130的长度设置的不同，可以降低加工难度，更加便于加工实现。

进一步地，缺口140相邻的两个内壁面之间具有圆角结构，可以避免在两个内壁面连接处发生应力集中，防止产生毛刺或在受到挤压时尖锐部损伤隔膜，降低了电极组件在工作过程中发生短路的风险，而且能提高缺口140结构的强度，避免极片100在分切过程中发生断带。为了保证圆角处受力均匀，圆角的半径R1具体可以为1mm-5mm之间的任意数值，包括1mm、5mm两个端值，可选为2mm至4mm至之间的任意数值，进一步可选为3mm。

综上所述，本实用新型技术方案通过将极耳槽130在开口处的面积设置为大于极耳槽底壁的面积，从而在极耳槽130的开口与底壁之间形成了涂层120的厚度减薄区，大大缓解了辊压导致的极耳槽130周缘起皱的现象。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“内”、“外”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。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一些实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。上述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种极片，其特征在于，包括集流体及设置在所述集流体至少一个表面的涂层，至少一个所述涂层上开设有极耳槽，沿所述极片的厚度方向，所述极耳槽贯穿所述涂层并暴露出所述集流体，所述极耳槽在开口处的面积大于所述极耳槽底壁的面积。

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极耳槽包括相互连通的第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽开设于所述第一凹槽的底壁，所述第二凹糟的底壁为所述集流体，所述第一凹槽垂直于所述极片厚度方向的最小截面积大于或等于所述第二凹槽垂直于所述极片厚度方向的最大截面积。

3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，沿朝向所述集流体的方向，所述第一凹槽的截面积逐渐减小，所述第二凹槽的截面积保持不变，所述第一凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H1，所述第二凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H2，0.2H1≤(H1+H2)/2≤0.9H1。

4.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，沿朝向所述集流体的方向，所述第一凹槽的截面积和所述第二凹槽的截面积均保持不变，所述第一凹槽和第二凹槽在连接处形成台阶结构，所述第一凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H1，所述第二凹槽的开口与所述第二凹槽底壁之间的距离为H2，0.2H1≤H2≤0.9H1。

5.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极耳槽的开口处在所述集流体上的投影与所述极耳槽的底壁之间的间距为W1，0.5mm≤W1≤2mm。

6.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片具有沿第一方向相对设置的第一侧面和第二侧面，所述极耳槽靠近所述第一侧面设置，所述极耳槽与所述第一侧面的距离为L1，L1≤3mm。

7.根据权利要求6所述的极片，其特征在于，所述第一侧面上开设有缺口，所述缺口贯穿所述极片沿厚度方向相对的两个表面并与所述极耳槽连通，所述缺口在开口处沿第二方向的尺寸L2与所述极耳槽的底壁沿所述第二方向的尺寸L3满足：0.6L3≤L2≤1.2L3，所述第二方向垂直于所述第一方向。

8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述缺口相邻的两个内壁面之间具有圆角结构，所述圆角的半径为R1，1mm≤R1≤5mm。

9.一种电池，其特征在于，包括壳体以及设置在所述壳体内的电芯，所述电芯包括如权利要求1-8任一项所述的极片。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。

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