CN219393422U - 一种集流体、电极片及电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集流体、电极片及电芯，涉及电芯制备技术领域。该集流体具有一长度方向和一宽度方向，集流体包括：一主体区，沿长度方向延伸；以及至少一厚度减薄区，在宽度方向，厚度减薄区连接于主体区的一侧边，厚度减薄区的厚度小于主体区的厚度，厚度减薄区用以形成极耳。本实用新型提供的集流体能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

Description

一种集流体、电极片及电芯

技术领域

本实用新型涉及电芯制备技术领域，具体而言，涉及一种集流体、电极片及电芯。

背景技术

集流体包括主体区以及空箔区，主体区用于涂布正极或负极材料，空箔区用于裁切成型极耳。目前市面上的集流体，其主体区与空箔区的厚度一致，即空箔区裁切得到的极耳与主体区厚度一致。

由此类集流体制备得到的极片在完成叠片或卷绕的状态下，多层极耳组成的堆叠结构厚度尺寸较大，超声焊接时需要采用较大功率，能耗较高。并且大功率的超声焊接容易造成极耳附近的粉料脱落，导致电芯自放电偏大，造成极大的安全风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集流体，其能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

本实用新型的另一目的在于提供一种电极片，其能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

本实用新型的又一目的在于提供一种电芯，其具有生产成本低、安全性更高的特点。

本实用新型提供一种技术方案：

一种集流体，具有一长度方向和一宽度方向，所述集流体包括：

一主体区，沿所述长度方向延伸；以及

至少一厚度减薄区，在所述宽度方向，所述厚度减薄区连接于所述主体区的一侧边，所述厚度减薄区的厚度小于所述主体区的厚度，所述厚度减薄区用以形成极耳。

进一步地，所述集流体还包括至少一空箔区，所述空箔区沿所述长度方向延伸，且在所述宽度方向，所述空箔区连接于所述主体区的一侧边，所述厚度减薄区处于所述空箔区内。

进一步地，所述空箔区的厚度小于所述主体区的厚度。

进一步地，所述空箔区与所述主体区在厚度方向上的相对两侧分别形成台阶结构。

进一步地，所述集流体还包括至少一弧形过渡区，所述弧形过渡区沿所述长度方向延伸，且在所述宽度方向，所述弧形过渡区处于所述主体区与所述空箔区之间。

进一步地，所述弧形过渡区的宽度小于或等于5mm。

进一步地，所述厚度减薄区与所述主体区在厚度方向上的相对两侧分别形成台阶结构。

进一步地，所述厚度减薄区的厚度占所述主体区的厚度的30％至70％。

本实用新型还提供一种电极片，包括涂覆层及所述的集流体，所述集流体具有一长度方向和一宽度方向，所述集流体包括：一主体区，沿所述长度方向延伸；以及至少一厚度减薄区，在所述宽度方向，所述厚度减薄区连接于所述主体区的一侧边，所述厚度减薄区的厚度小于所述主体区的厚度，所述厚度减薄区用以形成极耳。所述涂覆层涂覆在所述主体区。

本实用新型还提供一种电芯，包括所述的电极片，所述电极片包括涂覆层及所述的集流体，所述集流体具有一长度方向和一宽度方向，所述集流体包括：一主体区，沿所述长度方向延伸；以及至少一厚度减薄区，在所述宽度方向，所述厚度减薄区连接于所述主体区的一侧边，所述厚度减薄区的厚度小于所述主体区的厚度，所述厚度减薄区用以形成极耳。所述涂覆层涂覆在所述主体区。

相比现有技术，本实用新型提供的集流体，包括主体区以及连接于主体区一侧边的厚度减薄区，厚度减薄区的厚度小于主体区的厚度，厚度减薄区用以形成极耳。因此，由于厚度减薄区能够形成厚度更薄的极耳，使得该集流体制备得到的极片在完成叠片或卷绕的状态下，由多层极耳组成的堆叠结构的厚度能够大幅降低。因此，本实用新型提供的集流体的有益效果包括：能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的一个实施例提供的集流体在第一视角下的结构示意图；

图2为图1所示的集流体在第二视角下的结构示意图；

图3为本实用新型的另一个实施例提供的集流体在第一视角下的结构示意图。

图标：100-集流体；110-主体区；120-厚度减薄区；130-空箔区。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。

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

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

实施例

请结合参阅图1及图2，图1所示为本实施例提供的集流体100在第一视角下的结构示意图，图2所示为该集流体100在第二视角下的结构示意图。

本实施例提供的集流体100，具有一长度方向和一宽度方向，该集流体100包括一主体区110，主体区110沿集流体100的长度方向延伸；该集流体100还包括至少一厚度减薄区120，在集流体100的宽度方向，厚度减薄区120连接于主体区110的一侧边，厚度减薄区120的厚度小于主体区110的厚度，厚度减薄区120用以形成极耳。

实际上，本实施例提供的集流体100呈矩形片状结构，其长度方向与宽度方向垂直，长度方向即为图1中X箭头所指方向，宽度方向即为图1中Y箭头所指方向。

主体区110处于集流体100在宽度方向上的中间位置，多个厚度减薄区120分布在主体区110在宽度方向上的两个侧边上，且对于主体区110在宽度方向上的任意一个侧边，其上分布的多个厚度减薄区120沿主体区110的长度方向排布。

可以理解的是，在依据该集流体100制备电极片时，在主体区110表面涂覆对应的电极材料，厚度减薄区120表面不涂覆，对厚度减薄区120进行裁切即可得到极耳。

由于厚度减薄区120的厚度小于主体区110的厚度，因此裁切得到的极耳的厚度也小于主体区110的厚度。从而在将制备得到的电极片进行叠片或者卷绕制得电芯时，能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

实际上，本实施例提供的集流体100还包括两个空箔区130，两个空箔区130分别连接于主体区110在宽度方向上的两个侧边，且两个空箔区130均沿长度方向延伸，多个厚度减薄区120分别处于两个空箔区130内。

本实施例中，空箔区130的厚度小于主体区110的厚度，且空箔区130的厚度与厚度减薄区120的厚度相等。可以理解的是，集流体100为整体结构，厚度减薄区120在空箔区130内的具体位置不受限制，厚度减薄区120属于空箔区130内形成极耳的区域。

在实际应用中，对空箔区130的不同位置进行裁切以成型极耳，根据实际应用需求，空箔区130上裁切的具体位置均可视为最终成型极耳的厚度减薄区120。

为了避免在对多层极耳进行超声焊接时，多层极耳朝向单一方向偏转过多尺寸。本实施例中，在厚度方向上，空箔区130大致处于主体的中间位置，即空箔区130与主体区110在厚度方向上的相对两侧分别形成台阶结构。在后续进行焊接时，无论多层极耳朝向厚度上的任一方向弯曲，弯曲程度都大致相同。

考虑到在空箔区130与主体区110连接位置存在较小拐角，存在应力集中的问题，为了解决此问题，在其他实施例中，还可以在空箔区130与主体区110的连接位置倒圆角。换句话说，在其他实施例中，集流体100还可以包括至少一弧形过渡区，弧形过渡区沿长度方向延伸，且在宽度方向，弧形过渡区处于主体区110与空箔区130之间。在此实施例中，为了避免弧形过渡区占用过多尺寸，弧形过渡区的宽度小于或等于5mm。

可以理解的是，在其他的实施例中，也可以仅降低厚度减薄区120的厚度，而对于空箔区130上其他位置的厚度则可以保持与主体区110一致。在这种情况下，裁切得到的极耳的厚度仍然小于主体区110的厚度。

例如，请结合参阅图3，图3为另一个实施例提供的集流体100在第一视角下的结构示意图。

在该实施例中，空箔区130上除厚度减薄区120之外的其他位置与主体区110的厚度相等。即，厚度减薄区120与主体区110在厚度方向上的相对两侧分别形成台阶结构，而空箔区130上除厚度减薄区120之外的其他位置的厚度方向上的两侧，与主体区110厚度方向上的两侧分别平齐。

为了避免厚度减薄区120的厚度过薄导致加工时断裂，本实施例中，作为优选的，厚度减薄区120的厚度占主体区110的厚度的30％至70％。在厚度减薄区120的厚度与空箔区130的厚度相等的情况下，空箔区130的厚度找主体区110的厚度的30％至70％。在空箔区130的厚度与主体区110的厚度相等的情况下，厚度减薄区120的厚度也占空箔区130的厚度的30％至70％。

为了验证本申请提供的前述两种集流体100结构在制备成电极片后进行超声焊接极耳时的降低功率的效果，本申请以现有集流体100结构作为对比例，分别以前述的两种集流体100结构作为第一试验例与第二试验例进行对比。

具体的，对于对比例，正极集流体采用13um铝箔，负极集流体采用6um铜箔，空箔区130厚度与主体区110厚度相同。

对于第一试验例，正极集流体100采用铝箔，主体区110厚度为13um，两边空箔区130厚度为7um，厚度减薄区120厚度为7um；负极集流体100采用铜箔，涂料区厚度为6um，两边空箔区130厚度为4um，厚度减薄区120厚度为4um。

对于第二试验例，正极集流体100采用铝箔，主体区110厚度为13um，厚度减薄区120厚度为7um，空箔区130除厚度减薄区120之外的其他位置的厚度为13um；负极集流体100采用铜箔，主体区110厚度为6um，厚度减薄区120厚度为4um，空箔区130除厚度减薄区120之外的其他位置的厚度为6um。

分别在对比例、第一试验例及第二试验例的基础上制备电极片及电芯。具体的，负极活性材料为人造石墨材料(石墨、导电剂、粘结剂的质量比为96:2:2)；正极片活性物质为NCM三元材料(NCM、导电剂、粘结剂的质量比为97:2:1)；隔膜为9um厚的PE隔膜；电解液为1mol/L的LiPF6与EC/DMC/EMC(V/V＝1:1:1)混合而成，采用叠片的方式制作成裸电芯。其中，正极片100层，负极片102层。然后采用超声焊接分别将正极片与负极片的多层极耳与相应连接片焊接在一起，密封焊接后制成设计容量75Ah的方形铝壳电芯。

分别统计对比例、第一试验例及第二试验例在超声焊接时对应的功率，并对制备得到的三种电芯进行测试，测试内容包括容量测试、IMP测试及DCR测试等，测试结果如下表：

可见，第一试验例与第二试验例在保证与对比例相当的良好焊接效果下，焊接功率大幅降低，而电芯容量、IMP及DCR与对比例基本无差异。

综上，本申请提供的集流体100，能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

本实施例还提供一种电极片，该电极片包括涂覆层及本申请提供的两种集流体100中的任意一种，涂覆层涂覆在主体区110。受益于集流体100的特性，本实施例提供的电极片同样能够缩减多层极耳的堆叠厚度，从而降低所需的超声焊接功率，降低能耗并提升安全性。

本实施例还提供一种电芯，该电芯包括本申请提供的电极片。受益于该电极片的特性，本实施例提供的电芯具有生产成本更低、安全性更高的特点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集流体，具有一长度方向和一宽度方向，其特征在于，所述集流体包括：

一主体区，沿所述长度方向延伸；以及

至少一厚度减薄区，在所述宽度方向，所述厚度减薄区连接于所述主体区的一侧边，所述厚度减薄区的厚度小于所述主体区的厚度，所述厚度减薄区用以形成极耳。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括至少一空箔区，所述空箔区沿所述长度方向延伸，且在所述宽度方向，所述空箔区连接于所述主体区的一侧边，所述厚度减薄区处于所述空箔区内。

3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述空箔区的厚度小于所述主体区的厚度。

4.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述空箔区与所述主体区在厚度方向上的相对两侧分别形成台阶结构。

5.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括至少一弧形过渡区，所述弧形过渡区沿所述长度方向延伸，且在所述宽度方向，所述弧形过渡区处于所述主体区与所述空箔区之间。

6.根据权利要求5所述的集流体，其特征在于，所述弧形过渡区的宽度小于或等于5mm。

7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述厚度减薄区与所述主体区在厚度方向上的相对两侧分别形成台阶结构。

8.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述厚度减薄区的厚度占所述主体区的厚度的30％至70％。

9.一种电极片，其特征在于，包括涂覆层及如权利要求1-8任一项所述的集流体，所述涂覆层涂覆在所述主体区。

10.一种电芯，其特征在于，包括如权利要求9所述的电极片。