CN219626688U - 复合极片及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种复合极片及电池。复合极片包括复合集流体，复合集流体包括相对设置的第一表面和第二表面；还包括第一转接层、第二转接层、极耳和电极材料层，其中第一转接层和第二转接层分别设置于第一表面和第二表面，第二转接层伸出第二表面边缘外侧形成导流部，极耳包括主体部和连接部，连接部为阶梯状结构，焊接于导流部上，电极材料层分别设置于第一表面和第二表面，并分别与第一转接层和第二转接层沿X方向间隔设置，从而通过阶梯状结构的设置增加了焊线的长度，增大了导流面积。电池包括正极极片、负极极片和设置于正极极片与负极极片之间的隔膜和/或固态电解质膜，其中上述复合极片为正/负极的一种，从而降低了电池的内阻。

Description

复合极片及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及复合极片及电池。

背景技术

随着锂离子电池的大规模商业化使用，频发的安全事故引起大家的广泛重视，其中由短路等引发的热失控起火爆炸的问题更是广大电池厂商急需解决的难题。目前，研究人员尝试使用复合箔材取代传统的金属箔材来作为正负极的集流体，称为复合集流体。复合集流体通常由两层间隔设置的金属层及夹设于两层金属层之间的聚合物层组成，采用这种金属-聚合物层-金属结构的复合集流体可有效提高电池防针刺、挤压和重物冲击的性能。

由于聚合物层的存在，无法直接将由极片裁切形成的极耳与电池极片进行焊接，因此需要在金属层上拼接金属转接片进行焊接，而后根据需要在金属转接片上焊接极耳，通过焊印导通从复合集流体到极耳之间的电流。然而现有技术中的极耳尺寸较小，其焊接于金属转接片上形成的焊线长度较短，因此仅通过焊印进行电流导通，此时导流面积过小，会导致电池的内阻变大，从而使得电池的性能恶化。

因此，亟需一种复合极片及电池以解决焊线长度较短导致的导流面积过小的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合极片，能够增大焊印的导流面积。

本实用新型的目的在于提供一种电池，通过应用上述复合极片，能够防止导流面积过小造成的电池内阻变大的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

复合极片，其特征在于，包括：

复合集流体，上述复合集流体包括相对设置的第一表面和第二表面；

第一转接层，上述第一转接层贴合于上述第一表面；

第二转接层，上述第二转接层设置于上述第二表面，上述第二转接层的一端伸出上述第二表面边缘外侧形成导流部；

极耳，上述极耳包括相连接的主体部和连接部，上述连接部为阶梯状结构，上述连接部焊接于上述导流部上；

电极材料层，两个上述电极材料层分别设置于上述第一表面和上述第二表面上，并分别与上述第一转接层和上述第二转接层沿X方向间隔设置。

作为优选地，上述连接部包括至少两个沿Y方向依次连接的连接片，相邻两个上述连接片沿X方向的长度不相等；

其中，上述X方向和上述Y方向相垂直。

作为优选地，上述复合集流体包括聚合物层和设置于上述聚合物层两侧的第一金属层和第二金属层，上述第一金属层的外表面形成上述第一表面，上述第二金属层的外表面形成上述第二表面。

作为优选地，上述聚合物层的数量为多个，多个上述聚合物层沿Z方向间隔设置，至少部分相邻两个上述聚合物层之间设置有第三金属层；

其中，上述X方向和上述Z方向相垂直。

作为优选地，上述聚合物层的厚度为2～10μm。

作为优选地，上述第一转接层、上述第二转接层和上述复合集流体之间通过焊接连接。

作为优选地，上述第一转接层的长度L1与上述第二转接层的长度L2的关系为1≤L2/L1≤8。

作为优选地，上述第一转接层与位于上述第一表面的上述电极材料层之间的距离为5mm～40mm；和/或

上述第二转接层与位于上述第二表面的上述电极材料层之间的距离为5mm～40mm。

电池，包括正极极片、负极极片和设置于上述正极极片和上述负极极片之间的隔膜和/或固态电解质膜，上述正极极片和/或上述负极极片为上述任一项的复合极片。

有益效果：

本实用新型提供的复合极片，包括复合集流体、第一转接层、第二转接层、极耳和电极材料层，其中复合集流体包括相对设置的第一表面和第二表面，第一转接层贴合于第一表面，第二转接层贴合于第二表面，且第二转接层的一端伸出第二表面边缘外侧形成导流部以便于焊接极耳；极耳包括相连接的主体部和连接部，连接部焊接于导流部上且连接部为阶梯状结构，从而提高了焊线的长度，增大了导流面积。

本实用新型提供的电池，包括正极极片、负极极片和设置于正极极片和负极极片之间的隔膜和/或固态电解质膜，其中正极极片和/或负极极片为本实用新型提供的复合极片，通过使用上述极片降低了电池的内阻，提高了电池的性能。

附图说明

图1是本实用新型提供的复合极片的侧视图；

图2是本实用新型提供的复合极片的俯视图；

图3是本实用新型提供的极耳的结构示意图；

图4是本实用新型提供的另一种极耳的结构示意图。

图中：

1、复合集流体；11、聚合物层；12、第一金属层；13、第二金属层；

2、第一转接层；

3、第二转接层；31、导流部；

4、极耳；41、连接部；411、连接片；42、主体部；

5、电极材料层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1示出了本实施例所提供的复合极片的侧视图。图2示出了本实施例所提供的复合极片的俯视图。如图1至图2所示，本实施例提供一种复合极片，包括复合集流体1、极耳4和电极材料层5。其中极耳4连接于复合集流体1上，电极材料层5设置于复合集流体1在Z方向的的两个表面。其中复合集流体1能够解决电池频发的安全问题，极耳4和电极材料层5用于形成电流回路。

需要说明的是，X方向为本实施例所提供的复合极片的长度方向，Y方向为本实施例所提供的复合极片的宽度方向，Z方向为本实施例所提供的复合极片的厚度方向。

具体而言，本实施例所提供的复合集流体1包括聚合物层11和设置于聚合物层11两侧的第一金属层12和第二金属层13，第一金属层12的外表面形成第一表面，第二金属层13的外表面形成第二表面。通过设置聚合物层11能够减轻极片的重量，有利于电池能量密度的提升。另一方面，当发生针刺时，聚合物层11能够利用其自身的延展性，阻止尖锐部刺穿第一金属层12或第二金属层13或其他部分造成的短路问题。

进一步地，本实施例提供的复合集流体1可以包括多个聚合物层11，多个聚合物层11沿Z方向间隔设置于第一金属层12和第二金属层13之间，以进一步提高电池性能。在一个实施例中，部分相邻的两个聚合物层11之间设置有一个或多个第三金属层；在另一实施例中，每两个相邻的聚合物层11之间均设置有一个或多个第三金属层。

可以理解的是，如果聚合物层11过薄，当遭遇针刺或撞击时，易被戳破，不能有效地解决针刺等导致电池短路的问题，如果聚合物层过厚，将导致电池内阻增大，电池性能恶劣。因此，在本实施例中，聚合物层11的厚度为2～10μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为3～5μm。在一些实施例中，聚合物层11的材质可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对笨二甲酸丁二醇、聚对苯二甲酸亚乙酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、氟化橡胶等中的一种或多种。第一金属层12、第二金属层13和第三金属层的材质为铝、铜、不锈钢、镍、钛等中的一种或多种。其中第一金属层12、第二金属层13和第三金属层的材质可以相同或不同。可选地，第一金属层12、第二金属层13和第三金属层的厚度为100nm～30μm，其中第一金属层12、第二金属层13和第三金属层的厚度可以相同或不同，本实施例对此不作任何限制。可以理解的是，聚合物层11上金属层的厚度过高不利于电池能量密度的提升。

为了进一步地减轻复合极片的重量，提高电池的能量密度，在本实施例中，基于聚合物层11的存在造成复合集流体1无法直接与极耳4进行焊接，且第一金属层12和第二金属层13的厚度较薄，本实施例所提供的复合极片还包括第一转接层2和第二转接层3，通过将第一转接层2、第二转接层3与复合集流体同时进行焊接，再将极耳4焊接于第二转接层3上以实现电流的导通。

图3示出了本实施例提供的极耳4的结构示意图，图4示出了本实施例提供的另一种极耳4的结构示意图。第二金属层3和极耳4之间通过焊印导通从复合集流体1到极耳4之间的电流，然而焊线的长度较短，从而导流面积过小，会导致电池的内阻变大，进而使得电池的性能恶化。因此，本实施例提供的极耳4包括连接部41和主体部42，其中连接部41焊接于导流部31上，并为阶梯状结构。如图2至图4所示，连接部41包括至少两个沿Y轴方向依次连接的连接片411，且相邻两个连接片411沿X方向的长度不相等，即通过不同长度的连接片411使得连接部41呈现阶梯状结构，进而在将连接部41焊接于第二转接层3上时，通过阶梯状的结构提高了焊线的长度，从而增加了导流面积，降低了电池的内阻。进一步地，极耳4的主体部42与现有技术中的极耳的尺寸相同，从而不会影响本实施例所提供的极耳4的正常装配，进而无需改变电池现有的安装方式。在本实施例中，连接部41的阶梯状结构的边缘长度为8～15mm，与其相对的主体部42的边缘长度为1～8mm。在其他实施例中，连接部41和主体部42的尺寸可以根据实际需要进行调整，本实施例对此不作任何限制。

在一个实施例中，极耳4的数量为一个，位于复合集流体1的一侧，从而增加了复合集流体1两侧到极耳4的电流导通面积，有效地提升了本实施例提供的复合极片的过流能力，避免了依靠第二转接层3与极耳4之间焊接区域进行电流导通时由于接触面积过小而造成的内阻增加的技术问题。

在一个实施例中，极耳4的数量可以为多个，分别与导流部31进行焊接。进一步增加电流的导通面积。

在一些实施例中，极耳4的数量可以为2个，两个极耳4分别位于复合集流体1的两侧。即两个极耳4分别与第一转接层2的一端伸出第一表面的边缘外侧形成导流部、第二转接层3的一端伸出第二表面的边缘外侧形成导流部31进行焊接。

进一步地，为提高第一转接层2和第二转接层3的导流能力，第一转接层2和第二转接层3的厚度为10～16μm，例如10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm或16μm等。其中第一转接层2和第二转接层3的厚度可以相同或不同，第二转接层3与第二表面的重叠部分的宽度为3mm～6mm，例如3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm等。可选地，第二转接层3的长度L2与第一转接层2的长度L1之间的关系为1≤L2/L1≤8，在本实施例中，第二转接层3的长度L2大于第一转接层2的长度L1，从而便于焊接极耳4。

进一步地，电极材料层5的数量为两个，分别设置于第一表面和第二表面上，并分别与第一转接层2和第二转接层3沿X方向间隔设置。第一转接层2距与其同侧的电极材料层5的距离和第二转接层3距与其同侧的电极材料层5的距离为5mm～40mm，例如5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、28mm、30mm、35mm、37mm或40mm，其中第一转接层2距与其同侧的电极材料层5的距离和第二转接层3距与其同侧的电极材料层5可以相同，也可以不同。进一步地，本实施例对电极材料层5的具体种类不作限定，根据实际需要，可分为正极活性材料层和负极活性材料层。其中正极活性材料层和负极活性材料层均属于现有技术，本实施例对此不再进行过多描述。

本实施例还提供一种电池，包括正极极片、负极极片和设置于正极极片和上述负极极片之间的隔膜和/或固态电解质膜，其中正极极片和/或负极极片为本实施所提供的的复合极片。通过应用上述复合极片，提高了焊线的长度，从而增加了电流的导通面积，降低了电池的内阻，而且可有效提高导电结构的连接质量，有利于稳定工艺流程及稳定化生产。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.复合极片，其特征在于，包括：

复合集流体(1)，所述复合集流体(1)包括相对设置的第一表面和第二表面；

第一转接层(2)，所述第一转接层(2)贴合于所述第一表面；

第二转接层(3)，所述第二转接层(3)设置于所述第二表面，所述第二转接层(3)的一端伸出所述第二表面边缘外侧形成导流部(31)；

极耳(4)，所述极耳(4)包括相连接的主体部(42)和连接部(41)，所述连接部(41)为阶梯状结构，所述连接部(41)焊接于所述导流部(31)上；

电极材料层(5)，两个所述电极材料层(5)分别设置于所述第一表面和所述第二表面上，并分别与所述第一转接层(2)和所述第二转接层(3)沿X方向间隔设置。

2.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述连接部(41)包括至少两个沿Y方向依次连接的连接片(411)，相邻两个所述连接片(411)沿X方向的长度不相等；

其中，所述X方向和所述Y方向相垂直。

3.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述复合集流体(1)包括聚合物层(11)和设置于所述聚合物层(11)两侧的第一金属层(12)和第二金属层(13)，所述第一金属层(12)的外表面形成所述第一表面，所述第二金属层(13)的外表面形成所述第二表面。

4.根据权利要求3所述的复合极片，其特征在于，所述聚合物层(11)的数量为多个，多个所述聚合物层(11)沿Z方向间隔设置，至少部分相邻两个所述聚合物层(11)之间设置有第三金属层；

其中，所述X方向和所述Z方向相垂直。

5.根据权利要求3所述的复合极片，其特征在于，所述聚合物层(11)的厚度为2～10μm。

6.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述第一转接层(2)、所述第二转接层(3)和所述复合集流体(1)之间通过焊接连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的复合极片，其特征在于，所述第一转接层(2)的长度L1与所述第二转接层(3)的长度L2的关系为1≤L2/L1≤8。

8.根据权利要求1-6任一项所述的复合极片，其特征在于，所述第一转接层(2)与位于所述第一表面的所述电极材料层(5)之间的距离为5mm～40mm；和/或

所述第二转接层(3)与位于所述第二表面的所述电极材料层(5)之间的距离为5mm～40mm。

9.电池，其特征在于，所述电池包括正极极片、负极极片和设置于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜和/或固态电解质膜，所述正极极片和/或所述负极极片为权利要求1-8任一项所述的复合极片。