CN219457655U - 一种电极极片、电池电芯和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电极极片、电池电芯和锂离子电池，电极极片包括集流体和丙烯酸胶水层，丙烯酸胶水层设置在集流体表面，丙烯酸胶水层上设置有散热孔，散热孔中填充有陶瓷粉末层。相较于现有技术，本实用新型用于解决目前电极极片能量密度低、散热性差给锂离子电池带来安全性问题，通过将陶瓷粉末层设置在丙烯酸胶水层上的散热孔内大大降低电极极片厚度，以达到提升能量密度的，散热孔用于提供散热通道，在散热孔中填充陶瓷粉末层，可以提高电极极片的导热性。

Description

一种电极极片、电池电芯和锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及电化学技术领域，具体为一种电极极片、电池电芯和锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池在电子消费品、电动自行车、电动汽车、储能领域的广泛应用，锂离子电池的安全性受到更多、更广泛的重视。锂电池发生安全事故基本都是散热速率小于产热速率，为了提升锂离子电池的安全性，目前最常用的方法是在电池的集流体表面和/或活性物质层集流体表面涂覆陶瓷粉末，形成陶瓷涂层增强散热，来提升其安全性能，然后在陶瓷涂层表面粘接丙烯酸胶水层，最后用铝塑膜密封确保电芯跌落性能。

如附图1所示，图1为目前市面上常见电极极片的示意图。现有电极极片包括集流体1、陶瓷粉末层2和多块丙烯酸胶水层3，陶瓷粉末层2设置在集流体1上，多块丙烯酸胶水层3分散设于在陶瓷粉末层上。在制备电芯时，还需要在丙烯酸胶水层3上覆盖铝塑膜5。

由于集流体1、陶瓷粉末层2及丙烯酸胶水层3依次叠合，电极极片的整体厚度为集流体1、陶瓷粉末层2及丙烯酸胶水层3三者厚度之和，使得电极极片整体厚度较厚，一般厚度都要达到45um-55um，导致能量密度低，同时电极极片整体厚度较厚也会使电极极片散热性能受到影响。

实用新型内容

本实用新型目的之一在于：提供一种电极极片，以解决目前电极极片能量密度低、散热性差给锂离子电池带来安全性问题，本实用新型的电极极片经过结构改进，通过将陶瓷粉末层设置在丙烯酸胶水层上的散热孔内大大降低了电极极片厚度，以达到提升能量密度的同时有保证了电极极片散热性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

集流体和丙烯酸胶水层，丙烯酸胶水层贴附于电芯最外层集流体的外表面，丙烯酸胶水层上设置有散热孔，散热孔中填充有陶瓷粉末层。

进一步的，丙烯酸胶水层厚度为1um-10um。

进一步的，陶瓷粉末层填充厚度小于或等于丙烯酸胶水层厚度。

进一步的，散热孔为多个，相邻的两个散热孔之间具有间距。

进一步的，每个散热孔的横截面为圆形且内径恒定，相邻的两个散热孔中心距大于二者半径之和，且小于或等于50mm。

进一步的，沿着逐渐远离集流体的方向，散热孔的内径逐渐增大，相邻的两个散热孔中心距大于二者的最大半径之和，且小于或等于50mm。

进一步的，散热孔横截面为圆形、椭圆形、矩形、正方形、菱形、六角形中的任意一种。

进一步的，散热孔内径为0.5mm-5mm。

相对于传统的电极极片，本实用新型的电极极片改变了传统电极极片中，集流体、陶瓷粉末层及丙烯酸胶水层依次叠合的结构设置方式，在丙烯酸胶水层上开设散热孔，陶瓷粉末层填充在散热孔中，电极极片的厚度只取决于丙烯酸胶水层的厚度，使得电极极片的厚度相对传统电极极片的厚度更薄，能量密度更高。并且，由于本实用新型中电极极片的厚度相对传统电极极片的厚度更薄，散热更快，同时电极极片产生的热量，还可以经由散热孔进行导热，大部分热量会透过散热孔中的陶瓷粉末层加速散热，使得电极极片散热效率更高，散热效果更好。

本实用新型一实施例提供一种电池电芯，包括铝塑膜以及上述电极极片，铝塑膜设于电极极片表面。

本实用新型一实施例提供一种锂离子电池，包括上述电池电芯。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有电极极片的结构示意图；

图2为本实用新型电极极片的示意图；

图3为多个散热孔均为圆柱状且大小一致的示意图；

图4为多个散热孔均为圆柱状但大小不一致的示意图；

图5为每个散热孔内径逐渐增大，但每个散热孔大小一致的示意图；

图6为每个散热孔内径逐渐增大，但每个散热孔大小不一致的示意图；

图7为本实用新型电池电芯结构示意图；

其中：

1集流体；2陶瓷粉末层；3丙烯酸胶水层；4散热孔，5铝塑膜。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图2，图2为本实施例中电极极片的示意图。本实施例提供的电极极片用以以解决目前电极极片能量密度低、散热性差给锂离子电池带来安全性问题，本实施例提供的电极极片，包括：

集流体1、丙烯酸胶水层3及陶瓷粉末层2，丙烯酸胶水层3贴附于电芯最外层集流体1的外表面，使得丙烯酸胶水层3覆盖集流体1，丙烯酸胶水层3上设置有散热孔4，散热孔4中填充有陶瓷粉末层2。

本实施例通过在丙烯酸胶水层3上开设散热孔4，陶瓷粉末层2填充于散热孔4中，因而，在集流体1厚度不变的情况下，整个电极极片的厚度实际上只取决于丙烯酸胶水层3的厚度，使得电极极片的厚度相对传统三层叠合形成的电极极片厚度更薄，能量密度更高。并且，由于本实用新型中电极极片的厚度相对传统电极极片的厚度更薄，散热更快，同时电极极片产生的热量，还可以经由散热孔4进行导热，大部分热量会透过散热孔4中的陶瓷粉末层2加速散热，使得电极极片散热效率更高，散热效果更好。

另一实施例中，丙烯酸胶水层3厚度为1um-10um。由于电极极片厚度越薄，能量密度越高，因而通过合理控制丙烯酸胶水层3厚度，更有利于控制电极极片的能量密度。

陶瓷粉末层2填充厚度小于或等于丙烯酸胶水层3厚度。填充陶瓷粉末层2是为了提高电极极片的导热性能，陶瓷粉末层2填充厚度越厚，导热效果越好。

在本实施例中，为了使得电极极片的散热效果更好，在丙烯酸胶水层3上开设有多个散热孔4，每个散热孔4中均填充有陶瓷粉末层2。当开设多个散热孔4时，为了不影响集流体1与丙烯酸胶水层3的粘附效果，相邻的散热孔4间均具有间距，也就是说，任意相邻的散热孔4之间无重叠。而为了保证散热效果的均匀一致性，多个散热孔4均匀排布。

其中，散热孔4的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形、正方形、菱形、六角形中的任意一种。散热孔4横截面设计成规则形状更加有利于保证导热效果和散热效果的一致性，其中将散热孔4横截面设计成圆形时采用激光打孔更加方便，并且当周长一定时，圆形的面积最大，散热效果最好。

当多个散热孔4的横截面均为圆形时，散热孔4的内径恒定，也即散热孔4均为圆柱状通孔，相邻的两个散热孔4之间的中心距大于这两个散热孔4的半径之和，且相邻的两个散热孔4之间的中心距小于50mm。

请参阅图3，图3为多个散热孔4均为圆柱状且大小一致的示意图，当多个散热孔4均为圆柱状且大小均一致时，相邻的两个散热孔4的中心距D₁大于两个散热孔4的半径之和R₁+R₂，但小于或等于50mm，也即相邻的两个散热孔4的中心距D₁大于散热孔4的内径但小于或等于50mm。如此设置保证相邻散热孔4不重叠的同时又不能相隔太远，如果相邻散热孔4重叠或者相隔太远都会影响散热效果。

请参阅图4，图4为多个散热孔4均为圆柱状但大小不一致的示意图，当多个散热孔4均为圆柱状但大小不同时，相邻的两个散热孔4的中心距D₁大于两个散热孔4的半径之和R₁+R₂，但小于或等于50mm。

在其他实施例中，散热孔4还可以设置为其他形状，沿着逐渐远离集流体1的方向，每个散热孔4的内径逐渐增大，也就是说，散热孔4靠近集流体1一端的内径小于散热孔4远离集流体1一端的内径，比如，散热孔4为多棱台或圆台状通孔。多棱台或圆台状散热孔4的散热效果更好。热量从散热孔4靠近集流体1一端向远离集流体1一端扩散，随着散热孔4的内径逐渐增大，热量与散热孔4内的陶瓷粉末层2接触面积越多，导热效率越高，散热效果越好，此时，相邻的两个散热孔4中心距大于二者的最大半径之和且小于50mm。

请参阅图5，图5为每个散热孔4内径逐渐增大，但每个散热孔4大小一致的示意图，当每个散热孔4大小一致时，相邻的两个散热孔4的中心距D₁大于这两个散热孔4最大的半径之和R₁+R₂，但小于或等于50mm。

请参阅图6，图6为每个散热孔4内径逐渐增大，但每个散热孔4大小不一致的示意图，当每个散热孔4大小不一致时，相邻的两个散热孔4的中心距D₁同样需要大于这两个散热孔4最大的半径之和R₁+R₂，但小于或等于50mm。

另外，散热孔4的横截面还可以为椭圆形、矩形、正方形、菱形、六角形中的任意一种，具体可以根据实际情况选择，但无论散热孔4的横截面设置为何种形状，相邻的两个散热孔4之间都具有一定的间距，保证散热孔4之间无重叠。

为了保证丙烯酸胶水层3与集流体1黏附性能，同时使得散热孔4具有良好的散热性能，散热孔4的内径为0.5um-5mm。比如当散热孔4为圆柱状时，散热孔4的内径为0.5um-5mm；当散热孔4为圆台状时，散热孔4的最大内径小于或等于5mm，最小内径大于或等于0.5um。

形状规则大小合适的散热孔4嵌在丙烯酸胶水层3上既不重叠又保留一定间距的这种设计既能够降低电极极片厚度，提升电极极片能力密度同时又具有良好的导热效果。

相较于现有电极极片将多块丙烯酸胶水层3分散覆盖在陶瓷粉末层2上，常出现被丙烯酸胶水层3覆盖的陶瓷粉末层2无法将热量散发出来，而没有被丙烯酸胶水层3覆盖的陶瓷粉末层2散热效果更好，从而导致整个电极极片导热效果不一致。优选的，此时散热孔4均匀嵌在丙烯酸胶水层3还能使整个电极极片导热效果更加一致。

在本申请的另一实施例中，请参阅图7，提供一种电池电芯，包括铝塑膜5和实施例1中记载的电极极片，铝塑膜5贴附在丙烯酸胶水层3上。

在本申请的另一实施例中，提供一种锂离子电池，包括上述的电池电芯。

以上仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，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理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电极极片，其特征在于，包括：

集流体(1)和丙烯酸胶水层(3)，所述丙烯酸胶水层(3)贴附于电芯最外层所述集流体(1)的外表面，所述丙烯酸胶水层(3)上设置有散热孔(4)，所述散热孔(4)中填充有陶瓷粉末层(2)。

2.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述丙烯酸胶水层(3)厚度为1um-10um。

3.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述陶瓷粉末层(2)填充厚度小于或等于所述丙烯酸胶水层(3)厚度。

4.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述散热孔(4)为多个，相邻的两个所述散热孔之间具有间距。

5.根据权利要求4所述的电极极片，其特征在于，每个所述散热孔(4)的横截面为圆形且内径恒定，相邻的两个所述散热孔(4)中心距大于二者半径之和，且小于或等于50mm。

6.根据权利要求4所述的电极极片，其特征在于，沿着逐渐远离所述集流体的方向，所述散热孔(4)的内径逐渐增大，相邻的两个所述散热孔(4)中心距大于二者的最大半径之和，且小于或等于50mm。

7.根据权利要求4所述的电极极片，其特征在于，所述散热孔(4)横截面为圆形、椭圆形、矩形、正方形、菱形、六角形中的任意一种。

8.根据权利要求4-7任一项所述的电极极片，其特征在于，所述散热孔(4)内径为0.5mm-5mm。

9.一种电池电芯，其特征在于，包括铝塑膜(5)和权利要求1～8任一项所述的电极极片，所述铝塑膜(5)设置在丙烯酸胶水层(3)上。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电池电芯。