CN219832703U - 一种涂层集流体、极片及锂电池 - Google Patents
一种涂层集流体、极片及锂电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219832703U CN219832703U CN202321156641.7U CN202321156641U CN219832703U CN 219832703 U CN219832703 U CN 219832703U CN 202321156641 U CN202321156641 U CN 202321156641U CN 219832703 U CN219832703 U CN 219832703U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating
- conductive
- current collector
- region
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 203
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 195
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 30
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 30
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 15
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 8
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 5
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 5
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical group CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- PPPKZBCCLMQHSN-UHFFFAOYSA-N [Co++].[Ni++].[O-][Mn]([O-])(=O)=O.[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Co++].[Ni++].[O-][Mn]([O-])(=O)=O.[O-][Mn]([O-])(=O)=O PPPKZBCCLMQHSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 description 1
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- -1 lithium cobaltate Chemical class 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
为了克服现有极片削薄区的面密度低,引起极片析锂的问题,本申请提供一种涂层集流体、极片及锂电池。涂层集流体包括集流体,所述集流体包括活性涂层区、导电区和极耳连接区,所述活性涂层区的一端设置所述导电区,所述极耳连接区设置在所述导电区远离所述活性涂层区的一端,和/或所述极耳连接区设置在所述活性涂层区远离所述导电区的一端;至少一个导电区远离活性涂层区的一端设置极耳连接区;所述导电区设置有导电涂层。导电涂层对极片削薄区起到支撑作用,涂层集流体能够消除锂离子电池的削薄区瓶颈,改善锂离子电池循环寿命、改善电池低温循环削薄区析锂问题,避免由于削薄区析锂可能导致的安全风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域,尤其涉及一种涂层集流体、极片及锂电池。
背景技术
锂离子电池中极片是用含有活性物质、导电剂、粘结剂等的浆料在集流体表面涂覆,经烘烤、辊压制成。目前普遍使用的正极集流体一般为均匀厚度的铝箔或表面涂覆有均匀厚度导电涂层的涂层集流体,负极集流体一般为均匀厚度的铜箔或表面涂覆有均匀厚度导电涂层的涂层集流体,在不采取其他措施的情况下涂布出的膜片在浆料表面张力的驱使下会出现厚边的现象,从而导致辊压爆边。为改善此问题,目前普遍是在涂布工序采用垫片增加倒角的措施,对涂膜边缘进行削薄处理;但这种设备和工艺会导致膜片边缘厚度和面密度低于中间,在本领域内被称为削薄区,具体如图1所示,在均匀厚度集流体1的表面涂覆有浆料,在中间区域为正常涂布区2,在两端为削薄区3,削薄区3的面密度低于正常涂布区2的面密度。
目前普遍使用均匀厚度集流体与改善厚边问题的倒角垫片结合使用,会在极片边缘形成厚度和面密度均低于中间区域的削薄区3,会导致两个问题:一是削薄区3面密度低于中间区域,可能会导致削薄区3位置NP比低于设计值,从而出现边缘析锂风险;二是削薄区3厚度低于中间区域,会导致极片贴合不均匀(如图2所示),削薄区3极片与隔膜6贴合不紧密,正极片4和负极片5之间间隙增大,会导致热压后削薄区3极片固定失效,在充电极片膨胀后出现极片波浪,极片波浪会加剧正极片4和负极片5间隙的不一致性,削薄区3位置局部间隙过大,锂离子传输距离增大,导致削薄区3整体条状析锂或波浪凹陷处析锂问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题:现有极片削薄区的面密度低,引起极片波浪、析锂的问题,本申请提供一种涂层集流体、极片及锂电池。
本实用新型提供了一种涂层集流体,包括集流体,所述集流体包括活性涂层区、导电区和极耳连接区,所述活性涂层区的一端设置所述导电区,所述极耳连接区设置在所述导电区远离所述活性涂层区的一端,和/或所述极耳连接区设置在所述活性涂层区远离所述导电区的一端;
或所述活性涂层区的两端分别设置所述导电区,至少一个所述导电区远离所述活性涂层区的一端设置所述极耳连接区;
所述导电区设置有导电涂层。
优选的,所述导电涂层包括第一支撑部,所述第一支撑部的厚度自所述导电区与所述活性涂层区连接的边缘向远离所述活性涂层区的方向逐渐增加。
优选的,所述导电涂层还包括第二支撑部,所述第一支撑部远离所述活性涂层区的一端设置所述第二支撑,所述第二支撑部的厚度沿远离所述第一支撑部的方向逐渐减小,所述第一支撑部的最大厚度处设置有垂直于所述集流体方向的第一截面,所述第二支撑部的最大厚度处设置有垂直于所述集流体方向的第二截面,所述第一截面和所述第二截面相贴合。
优选的,所述第一支撑部包括第一斜面,所述第二支撑部包括第二斜面,所述第一斜面和所述第二斜面相交,所述第一斜面与所述导电区的夹角小于所述第二斜面与所述导电区的夹角。
优选的,所述第一斜面和所述第二斜面为圆滑过渡的弧面或平面。
优选的,所述第一支撑部的最小厚度为0,和/或所述第二支撑部的最小厚度为0,所述第一支撑部的最大厚度为2-20μm;所述第二支撑部的最大厚度为2-20μm。
优选的,所述导电涂层的宽度为10mm~40mm。
第二方面,本申请提供一种极片,包括上述所述的涂层集流体和活性物质层,所述导电涂层背离所述集流体的一侧和所述活性涂层区表面均设置有所述活性物质层。
优选的,所述导电涂层还包括第一支撑部,所述第一支撑部背离所述集流体的一侧设置所述活性物质层。
第三方面,本申请提供一种锂电池,所述锂电池包括上述所述的极片。
有益效果:
与现有技术相比,本申请提供的涂层集流体,在导电区设置导电涂层,能够在涂布过程中对边缘削薄区流平的浆料起到支撑作用,垫起削薄区敷料厚度,制备得到的极片整体厚度均匀、面密度均匀,有效解决厚边和辊压爆边问题,同时制备得到的电芯,厚度均匀的正极片和负极片与隔膜之间贴合紧密,正负极片距离整体均匀,在电芯热压时极片与隔膜更好的紧密贴合固定,避免极片充电膨胀形成波浪,缩短锂离子传输距离,防止削薄区出现整体条状析锂或波浪凹陷处析锂的现象发生,还能够消除锂离子电池的削薄区瓶颈,改善锂离子电池循环寿命、改善电池低温循环削薄区析锂问题,避免由于削薄区析锂可能导致的安全风险。
附图说明
图1是现有锂电池-带有削薄区的极片结构示意图;
图2是现有锂电池-削薄区正负极片隔膜贴合结构示意图;
图3是本实用新型一实施例提供的涂层集流体俯视图;
图4是本实用新型一实施例提供的涂层集流体侧视图;
图5是本实用新型一实施例提供的极片俯视图;
图6是本实用新型另一实施例提供的涂层集流体侧视图;
图7是本实用新型另一实施例提供的极片侧视图;
图8是本实用新型提供的锂电池-极芯正负极片隔膜贴合结构示意图。
1、集流体;101、活性涂层区;102、导电涂层;1021、第一斜面;1022、第二斜面;103、极耳连接区;2、正常涂布区;3、削薄区;4、正极片;5、负极片;6、隔膜;7、活性物质层。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
为了说明本实用新型的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
如图3-图5所示,本实用新型一实施例提供的涂层集流体,包括集流体1,集流体1包括活性涂层区101、导电区和极耳连接区103,活性涂层区101的一端设置所述导电区,极耳连接区103设置在导电区远离活性涂层区101的一端,和/或极耳连接区103设置在活性涂层区101远离导电区的一端;
或活性涂层区101的两端分别设置导电区,至少一个所述导电区远离所述活性涂层区101的一端设置所述极耳连接区103;
导电区设置有导电涂层102。
具体的,集流体1是指厚度均匀的集流体1,如集流体1材质可以为铝箔、铜箔、复合铜箔、镍等具有导电性能的金属或金属合金。涂层集流体上设置有活性涂层区101、导电区和极耳连接区103,导电区对应现有极片的削薄区3,在削薄区3设置导电涂层102。在涂层集流体用于制备锂电池极片时,活性涂层区101用于正极浆料或负极浆料的涂覆;极耳连接区103可以焊接极耳或者是直接用作极耳,为电池通过电子的导电通路;导电涂层102的远离集流体1的一面也涂覆有正极浆料和/或负极浆料。
需要说明的是,集流体1包括活性涂层区101、导电区和极耳连接区103,活性涂层区101的至少一端设置所述导电区,即在活性涂层区101的一端设置导电区,或者在活性涂层区101的两端分别设置导电区。导电区远离活性涂层区101的一端设置所述极耳连接区103,和/或极耳连接区103设置在活性涂层区101远离导电区的一端,即为极耳连接区103可以与导电区的一端紧邻,极耳连接区103还可以与活性涂层区101的一端紧邻。导电涂层102的涂覆可以采用狭缝涂布、刮刀涂布、喷涂、微凹版涂布等涂布方式实现,该结构的涂层集流体可以结合带有倒角设置的垫片结合使用,导电涂层102能够在涂布过程中对边缘削薄区3流平的浆料起到支撑作用,垫起削薄区3的敷料厚度,从而在使用具有倒角设置的垫片对涂层集流体表面进行正极浆料或负极浆料涂覆,制备得到的极片整体厚度均匀、面密度均匀,解决厚边和辊压爆边问题,同时厚度均匀的正极片4、负极片5和隔膜6之间贴合紧密,正极片4、负极片5距离整体均匀,能够解决因极片削薄区3厚度低于中间区域,导致的极片贴合不均匀,削薄区3极片与隔膜6贴合不紧密,正极片4、负极片5之间间隙增大,从而导致热压后削薄区3极片固定失效,在充电极片膨胀后出现极片波浪,极片波浪会加剧正负极片5间隙的不一致性,削薄区3位置局部间隙过大,锂离子传输距离增大,导致削薄区3整体条状析锂或波浪凹陷处析锂等一系列问题。
活性涂层区101的一端设置所述导电区,极耳连接区103设置在导电区远离活性涂层区101的一端,和/或极耳连接区103设置在活性涂层区101远离导电区的一端,至少包括以下四种情况,一是涂层集流体从左到右分别为极耳连接区103、导电区和活性涂层区101;二是涂层集流体从左到右分别为活性涂层区101、导电区和极耳连接区103;三是涂层集流体从左到右分别为极耳连接区103、活性涂层区101和导电区,四是涂层集流体从左到右分别为极耳连接区103、活性涂层区101、导电区和极耳连接区103。
活性涂层区101的两端分别设置导电区,至少一个所述导电区远离所述活性涂层区101的一端设置所述极耳连接区103;,包括以下至少三种情况:一是涂层集流体从左到右分别为极耳连接区103、导电区、活性涂层区101、导电区和极耳连接区103;二是涂层集流体从左到右分别为极耳连接区103、导电区、活性涂层区101、导电区;三是涂层集流体从左到右分别为极耳连接区103、导电区、活性涂层区101、导电区、极耳连接区103。
与现有技术相比,本申请提供的涂层集流体,在导电区设置导电涂层102,能够在涂布过程中对边缘削薄区3流平的浆料起到支撑作用,垫起削薄区3敷料厚度,制备得到的极片整体厚度均匀、面密度均匀,有效解决厚边和辊压爆边问题,同时制备得到的电芯,厚度均匀的正极片4和负极片5与隔膜6之间贴合紧密,正极片4、负极片5距离整体均匀,在电芯热压时极片与隔膜6更好的固定,避免极片充电膨胀形成波浪,缩短锂离子传输距离,防止削薄区3出现整体条状析锂或波浪凹陷处析锂的现象发生,还能够消除锂离子电池的削薄区3瓶颈,改善锂离子电池循环寿命、改善电池低温循环削薄区3析锂问题,避免由于削薄区3析锂可能导致的安全风险。
如图4所示,所述导电涂层102包括第一支撑部,所述第一支撑部的厚度自所述导电区与所述活性涂层区101连接的边缘向远离所述活性涂层区101的方向逐渐增加,能够在涂布过程中对边缘削薄区3流平的浆料起到支撑作用,垫起削薄区3敷料厚度,制备得到的极片整体厚度均匀、面密度均匀,有效解决厚边和辊压爆边问题,同时制备得到的电芯,厚度均匀的正极片4和负极片5与隔膜6之间贴合紧密,正极片4、负极片5距离整体均匀,在电芯热压时极片与隔膜6更好的固定,避免极片充电膨胀形成波浪,缩短锂离子传输距离,防止削薄区3出现整体条状析锂或波浪凹陷处析锂的现象发生,还能够消除锂离子电池的削薄区3瓶颈,改善锂离子电池循环寿命、改善电池低温循环削薄区3析锂问题,避免由于削薄区3析锂可能导致的安全风险。如图3、6-7所示,本申请提供另一实施例的涂层集流体,与上述一实施例的不同之处在于,导电涂层102还包括第二支撑部,第一支撑部远离活性涂层区101的一端设置第二支撑,第二支撑部的厚度沿远离第一支撑部的方向逐渐减小,第一支撑部的最大厚度处设置有垂直于集流体1方向的第一截面,第二支撑部的最大厚度处设置有垂直于集流体1方向的第二截面,第一截面和第二截面相贴合。
导电涂层102的厚度先增加后减小的渐变趋势,厚度逐渐增加的第一支撑部对涂覆的正极敷料或负极敷料起到支撑作用,使得导电区敷料与导电涂层102的整体厚度与活性涂层区101涂覆的敷料的厚度基本相同,使得极片整体厚度均匀、面密度均匀。厚度逐渐减小的第二支撑部,在极片进入辊压工序进行辊压时,起到对第一支撑部的支撑作用。
在另一实施例中,第一支撑部包括第一斜面1021,所述第二支撑部包括第二斜面1022,所述第一斜面1021和所述第二斜面1022相交,第一斜面1021与导电区的夹角小于第二斜面1022与导电区的夹角。
如图3所示,导电涂层102的厚度自活性涂层区101外缘向靠近极耳连接区103的方向先上升后下降,导电涂层102的厚度的上升速率小于下降速率,从而在集流体1表面形成具有第一斜面1021的第一支撑部和第二斜面1022的第二支撑部,且第一斜面1021与集流体1的导电区夹角小于第二斜面1022与导电区的夹角。
具体的,设置第一斜面1021与集流体1中导电区的夹角小于第二斜面1022与集流体1中导电区的夹角,涂层集流体第一斜面1021在涂布过程中对边缘削薄区3流平浆料起到支撑作用,有助于涂覆形成厚度均匀的极片,从而解决厚边、辊压爆边问题和极片削薄区3偏薄的问题。第二斜面1022位置优选不涂覆浆料,在极片辊压时,凸出的第二斜面1022能够对第一支撑部起到支撑作用。
在另一实施例中,第一斜面1021和第二斜面1022为圆滑过渡的弧面或平面。即第一斜面1021和第二斜面1022可以为平面,还可以是弧面。
在另一实施例中,第一斜面1021和第二斜面1022连接处圆滑过渡。
在另一实施例中,第一支撑部的最小厚度为0,和/或第二支撑部的最小厚度为0,第一支撑部的最大厚度为2-20μm;第二支撑部的最大厚度为2-20μm。
具体的,第一支撑部的最小厚度为0和第二支撑部的最小厚度为0时,导电涂层102的厚度从0先上升后下降至降为0,在涂层集流体涂覆过程中有助于涂覆形成厚度均匀,面密度均匀的极片。需要说明的是,第一支撑部的厚度还可以大于0,或者是第二支撑部厚度大于0,具体可以根据实际情况设定导电涂层102第一支撑部、第二支撑部的最小厚度。
在一实施例和另一实施例中,导电涂层102的厚度都为0~20μm。
导电涂层102的厚度在0~20μm,能够在不影响正极片4面密度或负极片5面密度的条件下,能够形成厚度均匀的极片,有效解决辊压爆边的问题。若导电涂层102的厚度高于20μm,若得到同样厚度的极片,会影响正极片4或负极片5的导电区的面密度,降低电池容量。
在一实施例和另一实施例中,导电涂层102的宽度都为10mm~40mm。
导电区对应现有极片的削薄区3,导电涂层102浆料涂覆在导电区干燥形成导电涂层102,导电涂层102的宽度在10~40mm,有利于形成整体厚度均匀的正极片4或负极片5,厚度均匀的极片组成的电芯,正负极片5与隔膜6之间贴合紧密,正负极片5间距整体均匀,能够解决因极片削薄区3厚度低于中间区域,导致的极片贴合不均匀,削薄区3极片与隔膜6贴合不紧密,正负极片5之间间隙增大,从而导致热压后削薄区3极片固定失效,在充电极片膨胀后出现极片波浪,极片波浪会加剧正负极片5间隙的不一致性,削薄区3位置局部间隙过大,锂离子传输距离增大,导致削薄区3整体条状析锂或波浪凹陷处析锂等一系列问题。
在一实施例和另一实施例中,导电涂层102材质相同,都包括导电剂,导电剂包括炭黑、乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、碳纤维、石墨烯中至少一种。
导电涂层102含有导电剂和粘结剂,导电涂层102能供应极佳的静态导电性能,收集活性物质的微电流,从而降低正极活性材料或负极活性材料之间的接触电阻,并能提高正极活性物质层或负极活性物质层与集流之间的附着力;故在涂层集流体表面的导电涂层102不仅能够起到垫起削薄区3厚度的同时,还能够保持或改善涂层集流体与正极活性物质层或负极活性物质层之间的粘结性和导电性。
导电涂层102是由导电浆料涂覆于集流体1的导电区表面经过干燥形成,导电浆料中含有导电剂、粘结剂、增稠剂和分散剂,将导电剂、粘结剂、增稠剂、分散剂与溶剂混合搅拌得到。粘结剂如可以是聚偏二氟乙烯,分散剂PVP、增粘剂CMC,溶剂为去离子水,需要说明书的是粘结剂、分散剂、增粘剂是现有技术,本申请不做限定。
第二方面,如图5、8所示,本申请提供一种极片,包括上述所述的涂层集流体和活性物质层7,导电涂层102背离集流体1的一侧和活性涂层区101的表面均设置有活性物质层7。
本申请提供的极片,可以在用带倒角垫片结合使用涂布得到,解决极片厚边和辊压爆边问题的同时,解决由此带来的极片存在削薄区3的问题,使极片整体厚度均匀、面密度均匀,从而解决了因极片削薄区3厚度低于中间区域,导致的极片贴合不均匀,削薄区3极片与隔膜6贴合不紧密,正负极片5之间间隙增大,热压后削薄区3极片固定失效,在充电极片膨胀后出现极片波浪,极片波浪会加剧正负极片5间隙的不一致性,削薄区3位置锂离子传输距离增大,可能导致削薄区3整体条状析锂或波浪凹陷处析锂等一系列问题。本申请提供的极片,厚度均匀、面密度均匀,能够消除锂离子电池的削薄区3瓶颈,改善锂离子电池循环寿命、改善电池低温循环削薄区3析锂问题,避免由于削薄区3析锂可能导致的安全风险。
在一些优选的实施例中,极片为正极片4,活性物质层7为正极活性物质层,导电涂层102背离集流体1的一侧和活性涂层区101的表面均设置有正极活性物质层;
或极片为负极片5,活性物质层7为负极活性物质层,导电涂层102背离集流体1的一侧和活性涂层区101的表面均设置有负极活性物质层。需要说明的是,设置方式包括但不限于涂覆。
具体的,极片包括正极片4和负极片5,如图7所示,正极片4使用涂层集流体,在涂层集流体的活性涂层区101和导电区均涂覆有正极浆料,干燥得到正极活性物质层。负极片5使用涂层集流体,在涂层集流体的活性涂层区101和导电区涂覆有负极浆料,干燥得到负极活性物质层。涂层集流体可以结合带有倒角设置的垫片结合使用,正极浆料的涂覆或者是负极浆料的涂覆也可以采用狭缝涂布、刮刀涂布、喷涂、微凹版涂布等涂布方式制备得到正极片4、负极片5。
需要说明的是,正极浆料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂、正极溶剂,负极浆料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂、负极溶剂,正极浆料、负极浆料中包含的物质都为现有技术,本申请不做限定。如正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸、磷酸铁锂等含锂的化合物,负极活性物质包括石墨、硅/碳复合材料等。正极导电剂和负极导电剂包括炭黑、乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、碳纤维、石墨烯等。正极粘结剂包括聚偏氟二乙烯等。负极粘结剂包括CMC、丁苯橡胶等。正极溶剂为N-甲基吡咯烷酮,负极溶剂为去离子水。
在一些实施例中,所述涂层集流体还包括第一支撑部,可以理解的是此处的第一支撑部为上述所述涂层集流体中的第一支撑部,所述第一支撑部背离所述集流体1的一侧设置所述活性物质层7。包括至少两种情况,一是第一支撑部背离集流体1的一侧和活性涂层区101的表面均设置有活性物质层7。二是在第一支撑部背离集流体1的一侧、第二支撑部背离集流体1的一侧和活性涂层区101的表面均设置有活性物质层7;可以理解的是此处的第二支撑部为上述所述涂层集流体中的第二支撑部。活性物质层7可以是正极活性物质层,还可以是负极活性物质层。在第三方面,本申请提供一种锂电池,锂电池包括上述所述的极片。
本申请提供的锂电池,如图7所示,正极片4、负极片5与隔膜6紧密贴合,且正极片4和负极片5的厚度均匀,避免电池充电后极片出现波浪情况,缩短锂离子的传输距离,能够消除锂离子电池的削薄区3瓶颈,改善锂离子电池循环寿命、改善电池低温循环削薄区3析锂问题,避免由于削薄区3析锂可能导致的安全风险。
以下通过实施例对本实用新型进行进一步的说明。
实施例1
(1)涂层集流体制备:采用炭黑作为主材,将炭黑与粘结剂、分散剂PVP、增粘剂CMC和溶剂去离子水按100:73.2:2.1:2.0:572.1搅拌混合均匀,按照图6所示的涂层集流体涂布在涂层集流体的导电区,涂布宽度20mm,涂布最厚位置5μm,最薄位置1μm。
(2)正极片4制备:将镍钴锰三元材料、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮按照重量比100:1:1.5:40搅拌混合均匀,得到正极浆料,并将正极浆料采用带倒角的垫片涂布在上述涂层集流体的活性涂层区101和导电涂层102背离集流体1的一侧,干燥得到正极片4。
(3)负极片5制备:将负极活性物质人造石墨、负极导电剂炭黑、负极粘结剂丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠及溶剂水按照重量比100:1.0:1.9:1.2:101混合搅拌得到负极浆料。同理将负极浆料采用带倒角的垫片涂布在上述涂层集流体的活性涂层区101和导电涂层102背离集流体1的一侧,干燥得到负极片5。
(4)锂离子电池制备:将上述制备得到的正极片4、负极片5和隔膜6采用辊压、制片、叠片工艺制成极芯,搭配电解液,壳体组件进行装配、焊接、烘烤、注液、陈化、化成等工序得到锂离子电池。
实施例2-5
实施例2-5与实施例1的区别在于,正极片4中涂层集流体中导电涂层102的宽度、厚度不同,负极片5中涂层集流体导电涂层102的宽度、厚度不同,具体见表1。
对比例1-2
对比例1-2与实施例1的区别在于,正极片4中涂层集流体中导电涂层102的宽度、厚度不同,负极片5中涂层集流体中导电涂层102的宽度、厚度不同,具体见表1。
性能测试:
将实施例1-6和对比例1-2制备得到的锂离子电池进行如下电性能测试。
低温循环性能测试
将锂离子电池在-20℃条件下,0.1C恒流充电至3.85V,之后采用3A恒流充电至4.0V,之后采用0.5C放电至2.15V,测试第一次放电容量C0。按照上述方法如此循环100次,得到第100次放电容量C1,得到电池循环100周的容量保持率,计算公式如下:
循环100周的容量保持率=C1/C0×100%。
将循环100周后的电池进行拆解,观察负极片5的析锂情况。
测试结果见表1。
表1各实施例和对比例涂层集流体参数和电性能数据表
通过表1可知,实施例1与对比例1-2对比,实施例1制备得到的电池在-20℃循环100周后,拆解电池发现负极无析锂或减轻负极边缘析锂情况,实对比例1中无导电涂层102,极片具有条状析锂;实施例1和对比例2对比,对比例2中导电区表面的导电涂层102厚度均匀,制备得到的电池与对比例1相比析锂宽度减小但负极片5仍然轻微析锂;说明采用本申请提供的涂层集流体结构,无论是沿靠近极耳连接区103导电涂层102厚度先逐渐增加形成第一支撑部后逐渐减小形成第二支撑部的变化趋势的结构,导电涂层102能够在涂布过程中对边缘削薄区3流平的浆料起到支撑作用,垫起削薄区3敷料厚度,制备得到的极片整体厚度均匀、面密度均匀,可以有效解决正极片4、负极片5正常生产过程中存在削薄区3的问题,从而减小或消除原削薄区3位置的极片间隙,降低此处锂离子传输路径,从而改善低温循环削薄区3析锂的问题、改善电池循环寿命。
实施例2和实施例3对比可以看出,仅正极片4采用涂层集流体,也可对削薄区3析锂有一定改善效果,但仅对负极片5采用涂层集流体,对削薄区3析锂的改善效果不明显,猜测可能是由于负极片5宽度方向包覆正极片4,所以负极片5削薄区3最薄的位置并没有对应正极敷料,此时对正极片4采用涂层集流体可以更有效的减小原削薄区3位置极片间隙,降低此处锂离子传输路径,从而改善低温循环削薄区3析锂的问题。实施例1与实施例4、实施例5对比,改变涂层集流体中导电涂层102涂覆的宽度、导电涂层102最后的厚度,只要导电涂层102的宽度在10~40mm内,导电涂层102的厚度在0~20μm范围内,制备得到的锂离子电池都具有改善极片削薄区3析锂问题,具有较好的工艺兼容性。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种涂层集流体,其特征在于,包括集流体,所述集流体包括活性涂层区、导电区和极耳连接区,所述活性涂层区的一端设置所述导电区,所述极耳连接区设置在所述导电区远离所述活性涂层区的一端,和/或所述极耳连接区设置在所述活性涂层区远离所述导电区的一端;
或所述活性涂层区的两端分别设置所述导电区,至少一个所述导电区远离所述活性涂层区的一端设置所述极耳连接区;
所述导电区设置有导电涂层。
2.根据权利要求1所述的涂层集流体,其特征在于,所述导电涂层包括第一支撑部,所述第一支撑部的厚度自所述导电区与所述活性涂层区连接的边缘向远离所述活性涂层区的方向逐渐增加。
3.根据权利要求2所述的涂层集流体,其特征在于,所述导电涂层还包括第二支撑部,所述第一支撑部远离所述活性涂层区的一端设置所述第二支撑,所述第二支撑部的厚度沿远离所述第一支撑部的方向逐渐减小,所述第一支撑部的最大厚度处设置有垂直于所述集流体方向的第一截面,所述第二支撑部的最大厚度处设置有垂直于所述集流体方向的第二截面,所述第一截面和所述第二截面相贴合。
4.根据权利要求3所述的涂层集流体,其特征在于,所述第一支撑部包括第一斜面,所述第二支撑部包括第二斜面,所述第一斜面和所述第二斜面相交,所述第一斜面与所述导电区的夹角小于所述第二斜面与所述导电区的夹角。
5.根据权利要求4所述的涂层集流体,其特征在于,所述第一斜面和所述第二斜面为圆滑过渡的弧面或平面。
6.根据权利要求3所述的涂层集流体,其特征在于,所述第一支撑部的最小厚度为0,和/或所述第二支撑部的最小厚度为0,
所述第一支撑部的最大厚度为2-20μm;所述第二支撑部的最大厚度为2-20μm。
7.根据权利要求1所述的涂层集流体,其特征在于,所述导电涂层的宽度为10mm~40mm。
8.一种极片,其特征在于,包括上述权利要求1-7任意一项所述的涂层集流体和活性物质层,所述导电涂层背离所述集流体的一侧和所述活性涂层区表面均设置有所述活性物质层。
9.根据权利要求8所述的极片,其特征在于,所述导电涂层还包括第一支撑部,所述第一支撑部背离所述集流体的一侧设置所述活性物质层。
10.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池包括上述权利要求8或9所述的极片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202321156641.7U CN219832703U (zh) | 2023-05-12 | 2023-05-12 | 一种涂层集流体、极片及锂电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202321156641.7U CN219832703U (zh) | 2023-05-12 | 2023-05-12 | 一种涂层集流体、极片及锂电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN219832703U true CN219832703U (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=88280005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202321156641.7U Active CN219832703U (zh) | 2023-05-12 | 2023-05-12 | 一种涂层集流体、极片及锂电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN219832703U (zh) |
-
2023
- 2023-05-12 CN CN202321156641.7U patent/CN219832703U/zh active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11749793B2 (en) | All-solid-state battery and preparation method therefor | |
CN111540880B (zh) | 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池 | |
WO2021233366A1 (zh) | 极片、电芯及电池 | |
US11271196B2 (en) | Electrochemical cells having improved ionic conductivity | |
CN112713258A (zh) | 一种锂离子电池 | |
CN111816856A (zh) | 复合材料及其制备方法和负极 | |
CN112290080A (zh) | 一种可低温充电的锂离子电池 | |
CN114068857A (zh) | 一种电极片的制备方法及其应用 | |
CN113675365A (zh) | 一种负极片及锂离子电池 | |
CN114204038B (zh) | 集流体及其应用 | |
CN116093247A (zh) | 一种极片及锂离子电池 | |
CN115394961A (zh) | 一种磷酸铁锂厚电极及其制备方法和应用 | |
CN219832703U (zh) | 一种涂层集流体、极片及锂电池 | |
CN217507387U (zh) | 一种电芯和电池 | |
CN115810715A (zh) | 一种不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池 | |
CN216250793U (zh) | 一种正极片和锂离子电池 | |
CN111834626B (zh) | 一种全固态电池 | |
CN214428670U (zh) | 一种可低温充电的锂离子电池 | |
CN114597415A (zh) | 一种负极片和锂离子电池 | |
CN115692718A (zh) | 水系电池 | |
CN219642868U (zh) | 一种电池集流体及锂电池 | |
CN219303700U (zh) | 电池极片和充电电池 | |
CN221125988U (zh) | 一种负极片、电极组件以及电池 | |
CN111710904B (zh) | 一种全固态锂离子电池 | |
CN117637989B (zh) | 极片、电极组件及电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |