CN220041958U - 阳极片、电芯以及软包电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阳极片、电芯以及软包的电池，其中阳极片包括：集流体以及活性物质层。活性物质层位于集流体的表面，活性物质层内部具有的空腔，电解液能够渗透进活性物质层并进入空腔。以增大电解液与活性物质层的接触面积，从而电池阴极的氧化还原反应，从而提高电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的空腔位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，以使得阳极片的表面更加平整，防止阳极片表面析锂。一方面能够提高电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜导致阳极片与阴极片之间短路，以提高电池使用时的安全性。

Description

阳极片、电芯以及软包电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种阳极片、电芯以及软包电池。

背景技术

相关技术中，通过在阳极片上打孔方式来增大电解液与阳极片的接触面积，以提高锂离子电池充放电性能。但是，由于极片表面槽孔暴露，导致表面界面不平整容易引起电芯析锂而导致电池的使用寿命降低，甚至出现电池短路的风险。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种阳极片，能够在保证电池充放电的前提下，延长电池的使用寿命并提高电池的安全性。

本实用新型还提供了一种包括上述阳极片的电芯。

本实用新型还提供了一种包括上述电芯的软包电池。

根据本实用新型的第一方面实施例的阳极片，包括：集流体以及活性物质层。

所述活性物质层位于所述集流体的表面，所述活性物质层内部具有的空腔，电解液能够渗透进所述活性物质层并进入所述空腔内。

根据本实用新型实施例的阳极片，至少具有如下有益效果：

活性物质层内部具有空腔，当本实施例阳极片应用于电池时，电池中的电解液能够渗透进入活性物质层内，并进入空腔内，以增大电解液与活性物质层的接触面积，从而电池阴极的氧化还原反应，从而提高电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的空腔位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，以使得阳极片的表面更加平整，防止阳极片表面析锂。一方面能够提高电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜导致阳极片与阴极片之间短路，以提高电池使用时的安全性。

根据本实用性的一些实施例，所述活性物质层包括内层结构以及外层结构，所述内层结构设置于所述集流体的表面，所述内层结构的背离所述集流体的表面具有槽孔，所述外层结构设置于所述内层结构的背离所述集流体的表面，并封堵所述槽孔的开口限定出所述空腔。

根据本实用性的一些实施例，沿所述活性物质的厚度方向，所述槽孔的尺寸与所述活性物质的尺寸之间的比例为1/2至2/3。

根据本实用性的一些实施例，所述空腔具有沿所述集流体表面延伸的轮廓。

根据本实用性的一些实施例，所述空腔具有沿所述集流体长度方向延伸的轮廓。

根据本实用性的一些实施例，所述空腔具有沿所述集流体宽度方向延伸的轮廓。

根据本实用新型的第二方面实施例的电芯，包括：阴极片、正极耳、负极耳、隔膜以及第一方面实施例所述的阳极片。所述正极耳连接于所述阴极片，所述负极耳连接于所述阳极片，所述阴极片、所述阳极片以及所述隔膜层叠设置，且所述隔膜位于所述阳极片与所述阴极片之间。

根据本实用新型实施例的电芯，至少具有如下有益效果：

采用第一方面实施例的阳极片，阳极片的活性物质层内部具有空腔，当本实施例电芯应用于电池时，电池中的电解液能够渗透进入活性物质层内，并进入空腔内，以增大电解液与活性物质层的接触面积，从而电池阴极的氧化还原反应，从而提高电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的空腔位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，以使得阳极片的表面更加平整，防止阳极片表面析锂。一方面能够提高电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜导致阳极片与阴极片之间短路，以提高电池使用时的安全性。

根据本实用新型的第三方面实施例的软包电池，包括：外壳以及第二方面实施例所述的电芯，所述电芯设置于所述外壳的内部。

根据本实用新型实施例的软包电池，至少具有如下有益效果：

采用第二方面实施例的电芯，电芯阳极片的活性物质层内部具有空腔。电芯设置于外壳的内部，电解液能够渗透进入活性物质层内并进入空腔内，以增大电解液与活性物质层的接触面积。从而电池阴极的氧化还原反应，以提高电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的空腔位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，使得的阳极片的表面更加平整。防止阳极片表面析锂。一方面能够提高电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜而导致阳极片与阴极片之间短路，以提高软包电池使用时的安全性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型一种实施例的阳极片的剖面示意图；

图2为本实用新型另一种实施例的阳极片的剖面示意图；

图3为本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图；

图4为本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图；

图5为本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图；

图6本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图。

附图标记：

集流体100；

活性物质层200，空腔210，内层结构220，槽孔221，外层结构230。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、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，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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

一些现有技术中通过在阳极片上打孔方式来增大电解液与阳极片的接触面积，以提高锂离子电池充放电性能。但是，由于极片表面槽孔暴露，导致极片的表面不平整容易引起电芯析锂而导致电池的使用寿命降低，甚至出现电池短路的风险。

基于上述问题，本实用性提出了一种阳极片，参照图1，图1为本实用新型一种实施例的阳极片的剖面示意图，本实施例的阳极片包括：集流体100以及活性物质层200。

其中，集流体100可以为铝箔或者铜箔，但不限于铝箔或者铜箔。活性物质层200设置于集流体100的表面，阳极活性物质层200例如可以为天然石墨、人造石墨、硅碳材料、硅氧材料中的至少之一。活性物质层200内部具有空腔210，当本实施例阳极片应用于电池时，电池中的电解液能够渗透进入活性物质层200内，例如活性物质层200由活性物质颗粒形成，电解液能够经由颗粒之间的间隙进入活性物质层200内并进入空腔210内，以增大电解液与活性物质层200的接触面积。以增强电池阴极的氧化还原反应，从而提高电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的阳极片的空腔210位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，使得阳极片的表面更加平整，防止阳极片表面析锂。一方面能够提高电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜而导致阳极片与阴极片之间短路，以提高电池使用时的安全性。

参照图2和图3，图3为本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图，图2为本实用新型另一种实施例的阳极片的剖面示意图，在上述实施例基础上，活性物质层200包括内层结构220以及外层结构230(如图2所示)。内层结构220设置于集流体100的表面，内层结构220的背离集流体100的表面具有槽孔221。外层结构230设置于内层结构220的背离集流体100的表面，并封堵槽孔221的开口限定出空腔210。具体地，例如活性物质层200为石墨颗粒涂覆于集流体100的表面通过辊压形成。加工过程中，先在集流体100的表面涂覆石墨颗粒，再通过压辊进行辊压形成内层结构220的基底，最后通过打孔装置在基底上加工形成槽孔221，以形成带有槽孔221的内层结构220。最后在内层结构220的表面涂布石墨颗粒，并通过辊压形成外层结构230。外层结构230封堵于槽孔221的开口以限定出空腔210，以使空腔210的加工更加简单。具体而言，石墨颗粒的尺寸大于槽孔221的直径(以槽孔221为圆孔为例(如图3所示)，但不限于圆孔，例如槽孔为长条形槽，石墨颗粒的尺寸大于长条形槽的宽度)，防止石墨颗粒完全进入槽孔221而导致槽孔221被填满，从而确保空腔210的形成。

此外，空腔210还可以为长条形腔体，空腔210可以具有沿集流体100表面延伸的轮廓。以提高电解液进入空腔210的速度，从而增强空腔210内氧化还原反应的速度。具体地。由上述实施例可知，当阳极片应用于电池时，电池中的电解液能够渗透进活性物质层200并进入空腔210内，在空腔210的内壁发生氧化还原反应。即，电解液能够通过组成活性物质层200的颗粒(如石墨颗粒)之间的间隙进入空腔210。其在渗透过程中最短的路径为空腔210与活性物质层200的外表面之间的距离。因此，在活性物质层200同一区域设置空腔210时，当长条形空腔210相对于多圆孔形空腔210所对应的活性物质层200的外表面更大。以使得电解液进入空腔210的最短通道更多，从而提高电解液进入渗透进空腔210中的速度，以提高电池的充放电性能。

参照图4和图5，图4为本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图，图5为本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图，在上述实施例基础上，空腔210具有沿集流体100长度方向延伸的轮廓(如图4所示)。或者空腔210具有沿集流体100长度方向延伸的轮廓(如图5所示)。当空腔210具有长度方向的轮廓时，在加工过程中需要间隔地在活性物质层200内设置空腔210。例如将本实施例的阳极片用于制成电芯，电芯需要的阳极片的长度为S，则在加工制造阳极片的过程，在活性物质层200内部设置长度小于S的空腔210。例如活性物质层200包括内层结构220和外层结构230，则需要在内层结构220上开设长度小于S的槽孔221。以防止在裁出长度为S的阳极片以制造电芯时，空腔210在活性物质层200的端部形成开口，提高活性物质层200表面的平整度。

可以理解的是，空腔210沿集流体100的长度方向延伸，即空腔210与阳极片加工过程中集流体100输送方向相同。当活性物质层200包括内层结构220和外层结构230时，即在内层结构220上开设槽孔221与外层结构230限定出空腔210。加工过程中能够使开设槽孔221的装置(如激光头)位置固定，通过集流体100的移动，使内层结构220与激光头相对移动即可开设出槽孔221，使得加工设备更加简单，成本更低。当空腔210沿集流体100的宽度方向延伸时，对于每一条空腔210，电解液均能够经活性物质层200的沿集流体100的宽度方向的两端渗透进空腔210中，以提高电解液进入空腔210中的速度，从而进一步提高电池的充放电性能。

参照图6，图6本实用新型另一种实施例的阳极片的结构示意图，在一些实施例中，活性物质层200同时具有沿集流体100的长度方向延伸的空腔210，以及沿集流体100宽度方向的空腔210，两种空腔210交叉设置并相互连通，以增大氧化还原的面积，从而进一步提高电池的充放电性能。

在一些实施例中，沿活性物质的厚度方向，槽孔221的尺寸与内层结构220的尺寸之间的比例为1/2至2/3。即槽孔221的深度占内层结构220的厚度的比值。具体而言，槽孔221的深度与内层结构220的厚度比值越小，则在一定厚度的内层结构220内槽孔221的深度越小，即槽孔221对应的内壁越小。基于此，为了增大活性物质层200发生氧化还原反应的面积，本实施例中槽孔221的深度占内层结构220厚的比值最小为1/2。此外，可以理解的是，当槽孔221的孔深占比较大时，即槽孔221的底壁距离集流体100表面较近。因此，需要加工设备具有较高的加工精度，防止打孔的过程中造成打穿集流体100。如果在应用于电池之前被发现，则需要停机，并去除该段阳极片，导致成本浪费，且使得加工周期延长。如果在用于电池之前未被发现，当该段阳极片用于电池时会导致阳极片与阴极片之间电性连接，从而导致电池短路，此时需要将电池回收拆卸，重新填装电芯以及电解液。基于此，本实施例中的槽孔221的深度与内层结构220的厚度的最大比例为2/3，以使内层结构220具有1/3的加工余量，从而确保本实施例的阳极片的质量。

第二方面实施例的电芯，包括：阴极片、正极耳、负极耳、隔膜以及第一方面实施例的阳极片。正极耳连接于阴极片，负极耳连接于阳极片。阴极片、阳极片以及隔膜层叠设置，且隔膜位于阳极片与阴极片之间。其中阳极片的活性物质层200内部具有空腔210，当本实施例电芯应用于电池时，电池中的电解液能够渗透进入活性物质层200内并进入空腔210，以增大电解液与活性物质层200的接触面积，从而增强电池阴极的氧化还原反应，以提高电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的空腔210位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，以使得阳极片的表面更加平整，防止阳极片表面析锂。一方面能够提高电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜导致阳极片与阴极片之间短路，以提高电池使用时的安全性。

需要说明的是，由于本实施例采用了第一方面实施例的全部技术特征，因此本实施例具备第一方面实施例带来的所有有益效果，此处不再赘述。

第三方面实施例的软包电池，包括：外壳以及第二方面实施例的电芯。电芯设置于外壳的内部。电芯的阳极片的活性物质层200内部具有空腔210，外壳内的电解液能够渗透进入活性物质层200内并进入空腔210，以增大电解液与活性物质层200的接触面积。从而增强软包电池的阴极的氧化还原反应，以提高软包电池的充放电性能。在此前提下，本实施例的空腔210位于阳极片的内部，无直接暴露于阳极片的表面，以使得阳极片的表面更加平整，防止阳极片表面析锂。一方面能够提高软包电池的使用寿命。另一方面能够防止析出的锂刺破隔膜以及外壳，防止阳极片以及阴极片短路以及电解液泄露的风险。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (8)

1.阳极片，其特征在于，包括：

集流体；

活性物质层，所述活性物质层位于所述集流体的表面，所述活性物质层内部具有的空腔，电解液能够渗透进所述活性物质层并进入所述空腔内。

2.根据权利要求1所述的阳极片，其特征在于，所述活性物质层包括内层结构以及外层结构，所述内层结构设置于所述集流体的表面，所述内层结构的背离所述集流体的表面具有槽孔，所述外层结构设置于所述内层结构的背离所述集流体的表面，并封堵所述槽孔的开口限定出所述空腔。

3.根据权利要求2所述的阳极片，其特征在于，沿所述活性物质的厚度方向，所述槽孔的尺寸与所述活性物质的尺寸之间的比例为1/2至2/3。

4.根据权利要求1或2所述的阳极片，其特征在于，所述空腔具有沿所述集流体表面延伸的轮廓。

5.根据权利要求4所述的阳极片，其特征在于，所述空腔具有沿所述集流体长度方向延伸的轮廓。

6.根据权利要求4所述的阳极片，其特征在于，所述空腔具有沿所述集流体宽度方向延伸的轮廓。

7.电芯，其特征在于，包括：

权利要求1至6任一项所述的阳极片；

阴极片；

负极耳，连接于所述阳极片；

正极耳，连接于所述阴极片；

隔膜，所述阴极片、所述隔膜以及所述阳极片层叠设置，且所述隔膜位于所述阴极片和所述阳极片之间。

8.软包电池，其特征在于，包括外壳和如权利要求7所述的电芯，所述电芯容纳于所述外壳的内部。