CN218827241U - 一种集流体、正极片及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集流体、正极片及电池，沿所述集流体的长度方向，所述集流体包括交替设置的第一区域和第二区域，每一所述第二区域两侧均具有所述第一区域，所述第一区域具有孔隙结构。通过在集流体的第一区域设置孔隙结构，使得涂覆在集流体的活性物质可以嵌设在孔隙结构的空隙中，从而增加第一区域单位面积的活性物质的含量，这样，在极片厚度不变的情况下，提升了活性物质的含量，进而提升了电池的能量密度。

Description

一种集流体、正极片及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种集流体、正极片及电池。

背景技术

随着锂离子电池技术的发展，消费者对电池充电速度、放电功率、续航时间的要求越来越高，导致电池在设计时需要具备更高的能量密度。

现有技术中，涉及有对活性物质材料的改进，例如，改变活性材料的粒径、导电性能、嵌锂能力等，以提升锂离子在正极片和负极片之间的脱嵌速度，从而提高充放电倍率。这种方式，在一定程度上增强了电池的性能，但是面对日益提高的能量需求，仍然存在电池能量密度较低的问题。

可见，现有技术中电池存在能量密度较低的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种集流体、正极片及电池，以解决现有技术中电池安全性较低的问题。

本实用新型实施例提供了一种集流体，沿所述集流体的长度方向，所述集流体包括交替设置的第一区域和第二区域，每一所述第二区域两侧均具有所述第一区域，所述第一区域具有孔隙结构。

可选地，沿所述集流体的长度方向，所述第一区域的尺寸大于所述第二区域的尺寸。

可选地，沿所述集流体的长度方向，所述第二区域的尺寸逐渐增大。

可选地，沿所述集流体的长度方向，所述第一区域的尺寸相等，或者，所述第一区域的尺寸逐渐增大。

可选地，所述集流体包括相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和所述第二表面中的一表面，所述第一区域具有所述孔隙结构。

可选地，在所述集流体的整个厚度方向上，所述第一区域具有所述孔隙结构。

可选地，所述第一区域的孔隙率为1％至70％。

本实用新型实施例还提供了一种正极片，包括上述的集流体，所述集流体的表面设置有活性物质层，在所述第一区域的所述孔隙结构的空隙中还嵌有活性物质。

本实用新型实施例还提供了一种电池，包括由上述的正极片卷绕形成的卷芯，所述卷芯的平直区为所述集流体的第一区域。

可选地，所述第一区域的所述孔隙结构位于所述集流体的靠近所述卷芯中心的一侧表面。

本实用新型实施例中，通过在集流体的第一区域设置孔隙结构，使得涂覆在集流体的活性物质可以嵌设在孔隙结构的空隙中，从而增加第一区域单位面积的活性物质的含量，这样，在极片厚度不变的情况下，提升了活性物质的含量，进而提升了电池的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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性的前提下，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提供的集流体的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的包括图1集流体的卷芯的结构示意图之一；

图3是本实用新型实施例提供的包括图1集流体的卷芯的结构示意图之二。

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作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。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换，以便本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。

本实用新型实施例提供了一种集流体10，如图1至图3所示，沿集流体10的长度方向，集流体10包括交替设置的第一区域和第二区域，每一所述第二区域两侧均具有所述第一区域，所述第一区域具有孔隙结构。

本实施方式中，通过在集流体10的第一区域设置孔隙结构，使得涂覆在集流体10的活性物质可以嵌设在孔隙结构的空隙中，从而增加第一区域单位面积的活性物质的含量，这样，在极片厚度不变的情况下，提升了活性物质的含量，进而提升了电池的能量密度。

其中，集流体10可以是正极集流体，例如铝箔、铝合金箔或复合集流体等。电池在充电过程中，电位较低部位(例如，负极片)容易发生析锂的情况，通过增加第一区域单位面积的正极活性物质的含量，提升了涂覆在集流体10上的活性物质(例如钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸钴锂、锰酸锂、磷酸锰锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、镍钴锰铝四元材料、富锂锰基等)的含量，从而提升了负极材料与集流体10第一区域的正极材料的比例(NP值)，换言之，通过增加NP值中的正极材料P值，以达到提升NP值的目的，减少了与集流体10相对设置的负极集流体上出现析锂的情况，同时减少了电池能量密度的损失。

并且，集流体10的第二区域可以是卷芯的弯折区，集流体10的第二区域不设置孔隙结构，相对于集流体10的第一区域，减少了第二区域单位面积的活性物质的含量，从而减少卷芯的弯折区出现析锂的情况。

其中，孔隙结构可以是在集流体10的第一区域进行蚀刻或冲孔等工艺形成的。孔隙结构可以是多孔结构和泡沫结构中的至少一种。

可选地，沿集流体10的长度方向，所述第一区域的尺寸大于所述第二区域的尺寸。

本实施方式中，第一区域和第二区域交替设置，且第一区域和第二区域均涂覆有活性物质，每一第二区域两侧均可以具有第一区域，将位于第二区域的集流体进行弯折，使得与第二区域相邻的第一区域的集流体相对设置，即对集流体10进行卷绕，形成卷芯20；第一区域可以是卷芯20的平直区，第二区域可以是卷芯20的弯折区，第一区域的尺寸大于第二区域的尺寸，以减少集流体10卷绕的厚度，提升卷绕结构软包电池的循环性能，并且集流体10的第一区域设置有孔隙结构，增加了第一区域单位面积的活性物质的含量，在极片厚度不变的情况下，提升了电池的能量密度。

在一些可选地实施方式中，沿集流体10的长度方向，所述第二区域的尺寸逐渐增大。第二区域的长度可以记为W₂，沿集流体10的长度方向W₂的数值逐渐增加，以便于对集流体10的卷绕、弯折，使得卷绕、弯折后集流体10的第二区域为卷芯20的弯折区，W₂的最大数值可以是卷芯20的厚度。

在一些可选地实施方式中，第一区域的长度可以记为W₁，根据卷芯20的设计要求，可以对集流体10的第一区域的尺寸进行调整。例如，在一示例中，当卷芯20的宽度具有固定尺寸的要求时，沿集流体10的长度方向，第一区域的长度W₁可以相等；或者，当卷芯20的厚度具有固定尺寸的要求时，第一区域的长度W₁逐渐增大。

可选地，集流体10包括相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和所述第二表面中的一表面，所述第一区域具有所述孔隙结构。

本实施方式中，根据电池容量设计的需求，孔隙结构可以设置在位于第一区域的集流体的任一侧表面，通过将活性物质嵌设在孔隙结构的空隙中，增加了第一区域单位面积的活性物质的含量，这样，在极片厚度不变的情况下，提升了活性物质的含量，从而提升了电池的能量密度。

在一些可选地实施方式中，孔隙结构也可设置为对应卷芯结构凹面的部分厚度维度上，以增加凹面单位面积的活性物质的含量，提升了集流体10凹面负极材料与正极材料的比值(NP值)，如图2所示。

在另一些可选地实施方式中，在集流体10的整个厚度方向上，所述第一区域具有所述孔隙结构。孔隙结构可以是设置在集流体10的整个厚度方向上，例如，孔隙结构可以是在集流体10的整个厚度方向上贯通的通孔结构，或者，孔隙结构可以是在集流体10的整个厚度方向上错位连通的多孔结构。这样，涂覆在集流体10的活性物质可以嵌设在孔隙结构的空隙中，从而，进一步增加了第一区域单位面积的活性物质的含量；并且提升了集流体10第一区域负极材料与正极材料的比值(NP值)，如图3所示。

其中，所述第一区域的孔隙率可以是1％至70％，通过调整孔隙率，以不同程度的增加第一区域单位面积的活性物质的含量，从而满足电池的能量密度需求。

本实用新型实施例还提供了一种正极片，包括上述的集流体10，集流体10的表面设置有活性物质层，在所述第一区域的所述孔隙结构的空隙中还嵌有活性物质。

在正极片厚度均匀的情况下，通过在集流体10的第一区域设置孔隙结构，使得涂覆在集流体10的活性物质可以嵌设在孔隙结构的空隙中，从而增加第一区域单位面积的活性物质的含量，提升了电池的能量密度；并且通过增加正极材料的含量P值，以达到提升NP值的目的，减少了与集流体10相对设置的负极集流体上出现析锂的情况。

需要说明的是，上述集流体的实施例的实现方式同样适应于该正极片的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

本实用新型实施例还提供了一种电池，包括由上述的正极片卷绕形成的卷芯20，卷芯20的平直区为所述集流体的第一区域。

可选地，所述第一区域的所述孔隙结构位于所述集流体的靠近所述卷芯中心的一侧表面。

需要说明的是，上述集流体的实施例的实现方式同样适应于该电池的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

下面将结合实施例1至实施例3，以及对比例1，对本实用新型做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。

实施例1：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，该正极集流体的第一区域孔隙率P可以是5％，在正极集流体的厚度方向上，第一区域的孔隙结构未贯穿整个正极集流体，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。卷绕后负极集流体的第二区域所处位置可以是卷芯圆弧处，且在正极片的凹面方向。

实施例2：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，该正极集流体的第一区域孔隙率P可以是15％，在正极集流体的厚度方向上，第一区域的孔隙结构贯穿整个正极集流体，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。卷绕后负极集流体第二区域所处位置在卷芯圆弧处，且在正极片的凹面方向。

实施例3：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，该正极集流体的第一区域孔隙率P可以是35％，在正极集流体的厚度方向上，第一区域的孔隙结构贯穿整个正极集流体，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。卷绕后负极集流体第二区域所处位置在卷芯圆弧处，且在正极片的凹面方向。

对比例1：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。

对实施例1至实施例3及对比例1制备的电池以上实施例及对比例制备的电芯以3C充满电，1C放电循环50T解剖看圆弧位置是否有析锂现象。

对实施例1至实施例3及对比例1制备的电池以2.5C充满电，1C放电循环500T解剖看电芯膨胀及外观是否异常。

其测试结果如下表1所示：

表1

以上对实施例1至实施例3以及对比例1的测试结果显示，按照本实用新型制备的实施例1至实施例3相对于常规方式对比例1解决了卷芯圆弧析锂的问题，改善了循环后电池出现膨胀的情况。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本实用新型实施方式中的方法和装置的范围不限于按所讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种集流体，其特征在于，所述集流体为正极集流体，沿所述集流体的长度方向，所述集流体包括交替设置的第一区域和第二区域，每一所述第二区域两侧均具有所述第一区域，所述第一区域具有孔隙结构，沿所述集流体的长度方向，所述第一区域的尺寸大于所述第二区域的尺寸，沿所述集流体的长度方向，所述第二区域的尺寸逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，沿所述集流体的长度方向，所述第一区域的尺寸相等，或者，所述第一区域的尺寸逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体包括相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和所述第二表面中的一表面，所述第一区域具有所述孔隙结构。

4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，在所述集流体的整个厚度方向上，所述第一区域具有所述孔隙结构。

5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一区域的孔隙率为1％至70％。

6.一种正极片，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的集流体，所述集流体的表面设置有活性物质层，在所述第一区域的所述孔隙结构的空隙中还嵌有活性物质。

7.一种电池，其特征在于，包括由权利要求6所述的正极片卷绕形成的卷芯，所述卷芯的平直区为所述集流体的第一区域。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第一区域的所述孔隙结构位于所述集流体的靠近所述卷芯中心的一侧表面。

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