CN220209006U - 一种辊压装置、极片、电芯和锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种辊压装置、极片、电芯和锂电池，属于锂电池生产的技术领域，其中的辊压装置为圆柱辊，所述辊压装置的外周面上设置有空箔凹槽和拐角凹槽，所述空箔凹槽和所述拐角凹槽均为长条形，并与所述辊压装置的转动轴相平行，相邻的所述空箔凹槽和/或所述拐角凹槽之间设置有间隔，在间隔处的所述辊压装置的外周面为间隔面。本实用新型的极片采用上述的辊压装置辊压制成，电芯采用上述的极片制成，锂电池采用上述的电芯制成。本实用新型通过设置具有拐角凹槽的辊压装置对极片进行辊压，使得极片拐角区处的活性涂层具有更大的孔隙率，解决了锂电池极片拐角处电解液浸润差、拐角处活性物质容易脱落的问题，从而改善了析锂问题。

Description

一种辊压装置、极片、电芯和锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池生产的技术领域，具体地，主要涉及一种辊压装置、极片、电芯和锂电池。

背景技术

锂离子电池的极片是将活性物质涂布在作为集流体的金属箔片上制得的，正负极片与隔膜经过卷绕制成电芯，电芯入壳、注入电解液，封装后制得锂离子电池。

在锂电池中，活性涂层提供电极表面的反应活性和离子的嵌入、脱嵌能力，而电解液则在正负极之间传递锂离子，并调节电池的电化学反应，两者共同协作，确保锂电池的正常运行，因此，活性涂层和电解液的品质和稳定性对锂电池的性能起着决定性的作用。

目前，授权公告号为CN211350885U的中国专利文件公开了一种卷绕式电芯及电池，其中的卷绕式电芯包括第一极片及第二极片，第一极片与第二极片彼此堆叠地共同卷绕设置；卷绕式电芯还包括第一极耳，第一极耳与第一极片电连接，第一极耳位于卷绕式电芯的最外圈；卷绕式电芯还包括第一边缘及与第一边缘相背设置的第二边缘，第一边缘与第二边缘排布于卷绕式电芯的宽度方向，且第一边缘位于第一极片卷绕的最后一个拐点，第一边缘与第二边缘之间的间距为第一距离，第一极耳与第一边缘在卷绕式电芯的宽度方向上的距离为第二距离，第二距离小于第一距离的一半。上述的卷绕式电芯解决了跌落时极耳容易拉扯保护膜的问题。

诸如上述的卷绕式电芯，存在如下的风险：在电芯的拐角处，活性物质受到的挤压应力较大，经过长期充放电循环过程后，拐角处的极片容易出现电解液浸润差、干涸的现象，且活性物质会发生膨胀，使得活性物质与集流体出现分层脱落现象；电解液浸润差、活性物质脱落均会导致循环后期拐角析锂严重、循环衰减明显，严重影响锂电池的循环稳定性。

有鉴于此，需要对现有的锂电池的相关结构进行改进。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种辊压装置、极片、电芯和锂电池，以解决锂电池极片拐角处电解液浸润差、拐角处活性物质容易脱落的问题，从而改善析锂问题、提高锂电池的循环性能。

本实用新型公开一种辊压装置，所述辊压装置为圆柱辊，所述辊压装置的外周面上设置有空箔凹槽和拐角凹槽，所述空箔凹槽和所述拐角凹槽均为长条形，并与所述辊压装置的转动轴相平行，相邻的所述空箔凹槽和/或所述拐角凹槽之间设置有间隔，在间隔处的所述辊压装置的外周面为间隔面。

优选地，以垂直于所述辊压装置转动轴的平面作为切面，所述空箔凹槽、所述拐角凹槽和所述间隔面的截面均为弧形。

优选地，所述空箔凹槽设置有一个，所述拐角凹槽设置有多个。

优选地，所述空箔凹槽的截面弧长为D0，沿顺时针或逆时针方向与所述空箔凹槽相邻的第一个至第n个所述拐角凹槽的截面弧长分别为d1、d2、……、dn，沿相同方向与所述空箔凹槽相邻的第一个至第n个所述间隔面的截面弧长分别为D1、D2、……、Dn，所述辊压装置的外周面的周长C＝D0+D1+……+Dn+d1+d2+……+dn。

本实用新型公开一种极片，所述极片采用上述任一种辊压装置辊压制成，所述极片包括集流体和活性涂层，所述活性涂层设置在所述集流体的一侧或两侧表面上。

优选地，所述集流体为具有长度的金属箔片，所述集流体的长度L＝所述辊压装置外周面的周长C。

优选地，所述集流体在设有所述活性涂层的表面上包括空箔区和涂布区，所述涂布区包括平直区和拐角区，沿所述集流体的长度方向，所述平直区和所述拐角区依次间隔设置；所述空箔区的长度为D0，所述平直区的长度依次为D1、D2、……、Dn，所述拐角区的长度依次为d1、d2、……、dn。

优选地，所述平直区的所述极片的厚度/所述拐角区的所述极片厚度，范围在70％～99％之间；所述拐角区的所述极片厚度-所述平直区的所述极片厚度＝所述拐角凹槽的深度。

本实用新型公开一种电芯，包括上述任一种极片。

本实用新型公开一种锂电池，包括上述的电芯。

本实用新型的有益效果在于：

通过设置具有拐角凹槽的辊压装置对极片进行辊压，使得极片拐角区处的活性涂层的压实密度较平直区的活性涂层的压实密度小、极片在拐角区更厚，从而极片在拐角区具有更大的孔隙率，能够容纳更多的电解液、降低活性涂层内部的挤压应力，从而有利于避免活性涂层脱落，改善了长循环后因拐角处电解液浸润差、干涸导致的拐角析锂问题，提高了锂电池的循环性能。

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为本实用新型的辊压装置的结构示意图；

图2为本实用新型的极片的结构示意图一；

图3为本实用新型的极片的结构示意图二。

附图标记说明：1、辊压装置；11、空箔凹槽；12、拐角凹槽；13、间隔面；2、极片；201、空箔区；202、涂布区；2021、平直区；2022、拐角区；21、集流体；22、活性涂层。

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件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，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。

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参照图1，为本实用新型公开的一种辊压装置，该辊压装置1为一圆柱结构的轧辊，在辊压装置1的外周面上开设有空箔凹槽11和拐角凹槽12，空箔凹槽11和拐角凹槽12均为长条形，且空箔凹槽11和拐角凹槽12均与辊压装置1的转动轴相平行。具体地，空箔凹槽11设置有一个，拐角凹槽12设置有多个，空箔凹槽11和拐角凹槽12沿着辊压装置1外周面的圆周方向排列布置，相邻的空箔凹槽11和/或拐角凹槽12之间设置有间隔，位于空箔凹槽11与拐角凹槽12间隔处的辊压装置1的外周面为间隔面13。

参照图1，以垂直于辊压装置1转动轴的平面作为切面，空箔凹槽11、拐角凹槽12和间隔面13的截面均为弧形，其中，空箔凹槽11的截面弧长为D0，沿顺时针或逆时针方向与空箔凹槽11相邻的第一个拐角凹槽12的截面弧长为d1、第二个拐角凹槽12的截面弧长为d2，……，第n个拐角凹槽12的截面弧长为dn；沿相同方向与空箔凹槽11相邻的第一个间隔面13的截面弧长为D1、第二个间隔面13的截面弧长为D2，……，第n个间隔面13的截面弧长为Dn。

参照图2和图3，本实用新型还公开一种极片，由上述的辊压装置1辊压制成，该极片2包括集流体21和活性涂层22，集流体21为具有长度的金属箔片，金属箔片的长度L与辊压装置1的外周面的周长C相等，其中辊压装置1外周面的周长C指空箔凹槽11截面弧长、所有拐角凹槽12截面弧长以及间隔面13的截面弧长之和，C＝D0+D1+……+Dn+d1+d2+……+dn。

参照图2和图3，活性涂层22涂布在集流体21的一侧或者两侧表面上，在本实施方式中，活性涂层22设置在集流体21的两侧表面上；在集流体21设有活性涂层22的表面上，沿着集流体21的长度方向均包括空箔区201和涂布区202，其中空箔区201未设置上述的活性涂层22，空箔区201与空箔凹槽11对应，空箔区201的长度为D0；涂布区202设置上述的活性涂层22，涂布区202包括平直区2021和拐角区2022，平直区2021和拐角区2022依次间隔设置，沿集流体21长度方向的所有平直区2021依次与辊压装置1上的多个间隔面13相对应，平直区2021的长度分别为D1、D2、……、Dn，沿集流体21长度方向的所有拐角区2022依次与辊压装置1上的多个拐角凹槽12相对应，拐角区2022的长度分别为d1、d2、……、dn。

参照图2和图3，由于极片2拐角区2022是辊压装置1的拐角凹槽12辊压形成，因此拐角区2022处的活性涂层22的压实密度较平直区2021的活性涂层22的压实密度小、极片2在拐角区2022更厚，从而极片2在拐角区2022具有更大的孔隙率，能够容纳更多的电解液、降低活性涂层22内部的挤压应力，从而有利于避免活性涂层22脱落，改善了长循环后因拐角处电解液浸润差、干涸导致的拐角析锂的问题；具体地，平直区2021极片2厚度/拐角区2022极片2厚度的范围在70％～99％之间，拐角区2022极片2厚度-平直区2021极片2厚度＝拐角凹槽12的深度，其中拐角凹槽12的深度指拐角凹槽12截面圆弧与辊压装置1外周面截面圆周在径向上的最大距离。

本实用新型还公开一种电芯，包括上述的极片2，还包括隔膜，极片2包括正极极片2和负极极片2，隔膜设置在正极极片2和负极极片2之间，相互叠放的正极极片2、隔膜和负极极片2经过卷绕制得上述的电芯；电芯具有平直部和拐角部，上述极片2的平直区2021均位于电芯的平直部处，上述极片2的拐角区2022均位于电芯的拐角部处。本实用新型还公开一种锂电池，包括上述的电芯。

取上述的拐角区2022厚度分别为0.115mm、0.111mm、0.108mm，平直区2021厚度均为0.105mm，其他规格均相同的三个负极极片2所制作的电芯作为实验组，以及不区分平直区2021和拐角区2022、涂布区202厚度统一为0.105mm、其他规格与上述负极极片2相同的负极极片2所制作的电芯作为对照组，在常温下进行循环测试，测试结果如表1所示。

表1拐角区厚度不同的负极极片循环测试结果

由表1可知，通过在电芯拐角处的极片设置拐角区，使拐角区的厚度较平直区大、压实密度较平直区低，能够明显改善电芯的析锂情况，提高了锂电池的性能。

因此，本实用新型的有益效果在于：

通过设置具有拐角凹槽的辊压装置对极片进行辊压，使得极片拐角区处的活性涂层的压实密度较平直区的活性涂层的压实密度小、极片在拐角区更厚，从而极片在拐角区具有更大的孔隙率，能够容纳更多的电解液、降低活性涂层内部的挤压应力，从而有利于避免活性涂层脱落，改善了长循环后因拐角处电解液浸润差、干涸导致的拐角析锂问题。

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)

1.一种辊压装置，其特征在于，所述辊压装置(1)为圆柱辊，所述辊压装置(1)的外周面上设置有空箔凹槽(11)和拐角凹槽(12)，所述空箔凹槽(11)和所述拐角凹槽(12)均为长条形，并与所述辊压装置(1)的转动轴相平行，相邻的所述空箔凹槽(11)和/或所述拐角凹槽(12)之间设置有间隔，在间隔处的所述辊压装置(1)的外周面为间隔面(13)。

2.根据权利要求1所述的辊压装置，其特征在于，以垂直于所述辊压装置(1)转动轴的平面作为切面，所述空箔凹槽(11)、所述拐角凹槽(12)和所述间隔面(13)的截面均为弧形。

3.根据权利要求2所述的辊压装置，其特征在于，所述空箔凹槽(11)设置有一个，所述拐角凹槽(12)设置有多个。

4.根据权利要求3所述的辊压装置，其特征在于，所述空箔凹槽(11)的截面弧长为D0，沿顺时针或逆时针方向与所述空箔凹槽(11)相邻的第一个至第n个所述拐角凹槽(12)的截面弧长分别为d1、d2、……、dn，沿相同方向与所述空箔凹槽(11)相邻的第一个至第n个所述间隔面(13)的截面弧长分别为D1、D2、……、Dn，所述辊压装置(1)的外周面的周长C＝D0+D1+……+Dn+d1+d2+……+dn。

5.一种极片，其特征在于，所述极片(2)采用权利要求1-4任一所述的辊压装置(1)辊压制成，所述极片(2)包括集流体(21)和活性涂层(22)，所述活性涂层(22)设置在所述集流体(21)的一侧或两侧表面上。

6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，所述集流体(21)为具有长度的金属箔片，所述集流体(21)的长度L＝所述辊压装置(1)外周面的周长C。

7.根据权利要求6所述的极片，其特征在于，所述集流体(21)在设有所述活性涂层(22)的表面上包括空箔区(201)和涂布区(202)，所述涂布区(202)包括平直区(2021)和拐角区(2022)，沿所述集流体(21)的长度方向，所述平直区(2021)和所述拐角区(2022)依次间隔设置；

所述空箔区(201)的长度为D0，所述平直区(2021)的长度依次为D1、D2、……、Dn，所述拐角区(2022)的长度依次为d1、d2、……、dn。

8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述平直区(2021)的所述极片(2)的厚度/所述拐角区(2022)的所述极片(2)厚度，范围在70％～99％之间；

所述拐角区(2022)的所述极片(2)厚度-所述平直区(2021)的所述极片(2)厚度＝所述拐角凹槽(12)的深度。

9.一种电芯，其特征在于，包括权利要求5-8任一所述的极片(2)。

10.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电芯。