CN220627849U - 一种极片及电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种极片及电池；该极片包括集流体和涂覆于集流体表面的活性涂层；沿极片的宽度方向，极片包括第一区域和第二区域；第二区域的厚度小于第一区域的厚度；第一区域的活性涂层上形成有间隔排布的若干个第一凹处；第二区域的的活性涂层上形成有间隔排布的第二凹处。第一凹处和第二凹处改善了活性涂层表面的压实密度，提升了电解液由极片的边缘向极片的中心渗透和扩散的效果，有效保证了制成的电芯的中心区域的浸润效果；并且，第一凹处和第二凹处还能够存储电解液，使制成的电芯在循环使用过程中有足够的电解液进行补充，保证了电芯的电解液浸润性。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，更具体地说涉及一种极片，还涉及一种包括上述极片的电池。
背景技术
电芯在循环过程中，电芯的中心区域会出现电解液浸润性不足的问题，导致锂离子传输受阻，传输速率减慢；锂离子传输速率减慢容易引起析锂，影响电池的安全性能，同时还降低了电池的循环寿命，降低了电池的放电容量。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供了一种极片，还提供了一种具有上述极片的电池，其有效解决了电芯出现电解液浸润不足的问题。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种极片，包括集流体和涂覆于所述集流体表面的活性涂层；
沿极片的宽度方向，所述极片包括第一区域和位于所述第一区域边缘的第二区域；所述第二区域的厚度小于所述第一区域的厚度；
所述第一区域的至少一侧面上的活性涂层上形成有间隔排布的若干个第一凹处；
所述第二区域的至少一侧面上的活性涂层上形成有间隔排布的若干个第二凹处。
可选的，上述极片中，沿所述极片的厚度方向，所述第一凹处具有第一投影；所述第二凹处具有第二投影；
所有所述第一投影的面积总和为第一面积；
所有所述第二投影的面积总和为第二面积；
所述第一面积大于所述第二面积。
可选的，上述极片中，所述第二面积与所述第一面积的比值为1/50-1/3。
可选的，上述极片中，
所述第一面积为7800mm2-21000 mm2；和/或，
所述第二面积为400mm2-2400mm2。
可选的，上述极片中，所述第一投影的面积小于所述第二投影的面积。
可选的，上述极片中，
所述第一投影的面积为0.008mm2-0.02mm2；和/或，
所述第二投影的面积为0.01mm2-0.04mm2。
可选的，上述极片中，
所述第一投影的孔径范围为50μm-80μm；和/或，
所述第二投影的孔径范围为60μm-110μm。
可选的，上述极片中，
所述第一区域的活性涂层的面积为第三面积；
所述第二区域的活性涂层的面积为第四面积；
所述第一面积与所述第三面积的比值小于所述第二面积与所述第四面积的比值。
可选的，上述极片中，
所述第一面积与所述第三面积的比值为1％-6％；和/或，
所述第二面积与所述第四面积的比值为3％-15％。
可选的，上述极片中，所述第一凹处的孔深小于所述第二凹处的孔深。
可选的，上述极片中，
所述第一凹处的孔深为11μm-22μm；和/或，
所述第二凹处的孔深为15μm-32μm。
可选的，上述极片中，所述第一凹处具有第一底点；所述第二凹处具有第二底点；所述第一凹处的第一底点与相邻所述第二凹处的第二底点的连线为第一线；
所述第一线与所述极片的长轴方向具有夹角；所述夹角为5°-30°。
可选的，上述极片中，相邻所述第一凹处的孔距小于相邻所述第二凹处的孔距。
可选的，上述极片中，
相邻所述第一凹处的孔距为170μm-220μm；和/或，
相邻所述第二凹处的孔距为190μm-240μm。
可选的，上述极片中，所有所述第二凹处的数量与所有所述第一凹处的数量的比值为1/30-1/10。
一种电池，包括上文所述的极片。
本申请提供的极片及电池中，在第一区域的活性涂层和第二区域的活性涂层上进行了打孔设置，得到了具有第一凹处和第二凹处的极片；第一凹处和第二凹处改善了活性涂层表面的压实密度，提升了电解液沿极片的渗透和扩散的效果，使游离的电解液能够快速补充至极片，进而保证了极片的浸润性；并且，第一凹处和第二凹处还能够存储电解液，使制成的电芯在循环使用过程中有足够的电解液进行补充，保证了电芯的电解液浸润性，极大避免了电芯的中心存在浸润不足的问题，改善了极片起析锂的现象，提升了电池的安全性能，延长了电池的循环寿命，保证了电池的放电容量；另外，通过在第一区域和第二区域打孔，可以改善电池内部的热量分布，提高散热效果，减少热点的产生，有助于提高电池的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请极片的结构示意图；
图2为本申请第一凹处和第二凹处的截面图。
图1-图2中：
1、第一区域；2、第二区域；3、第一凹处；4、第二凹处；5、极耳区。
具体实施方式
本申请提供了一种极片，还提供了一种包括上述极片的电池。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1-图2所示，一种极片，包括集流体和涂覆于集流体表面的活性涂层；沿极片的宽度方向，极片包括第一区域1和位于第一区域1边缘的第二区域2；第二区域2的厚度小于第一区域1的厚度。第一区域1的至少一侧面上的活性涂层上间隔开设有若干个第一凹处3。第二区域2的至少一侧面上的活性涂层上间隔开设有若干个第二凹处4。
其中需要说明的是，极片的宽度方向即极耳相对极片向外延伸的方向；第二区域2位于靠近极耳的一侧。
第一区域1为非削薄区，第二区域2为削薄区。
第一凹处3可以为开设在第一区域1的活性涂层上的孔；孔可以为锥形孔，也可以为柱形孔；第一凹处3也可以是开设在第一区域1的活性涂层上的具有延伸长度的凹槽；第一凹处3的截面形状可以为圆形、三角形、矩形、多边形或不规则图形中的任一种，在此不再一一赘述。第二凹处4可以为开设在第二区域2的活性涂层上的的孔，孔可以为锥形孔，也可以为柱形孔；第二凹处4也可以是开设在第二区域2的活性涂层上的具有延伸长度的凹槽；第二凹处4的截面形状可以为圆形、三角形、矩形、多边形或不规则图形中的任一种，在此不再一一赘述。
本申请的极片在第一区域1的活性涂层和第二区域2的活性涂层上进行了打孔设置，得到了具有第一凹处3和第二凹处4的极片；第一凹处3和第二凹处4处改善了活性涂层表面的压实密度，提升了电解液沿极片的渗透和扩散的效果，使游离的电解液能够快速补充至极片，进而保证了极片的浸润性。并且，第一凹处3和第二凹处4还能够存储电解液，使制成的电芯在循环使用过程中有足够的电解液进行补充，保证了电芯的电解液浸润性，极大避免了电芯的中心存在浸润不足的问题，改善了极片起析锂的现象，提升了电池的安全性能，延长了电池的循环寿命，保证了电池的放电容量。另外，通过在第一区域和第二区域打孔，可以改善电池内部的热量分布，提高散热效果，减少热点的产生，有助于提高电池的安全性。
在本申请的某些实施例中，沿极片的厚度方向，第一凹处3具有第一投影；第二凹处4具有第二投影。所有第一投影的面积总和为第一面积；所有第二投影的面积总和为第二面积。第一面积大于第二面积。
由于制成的极片的第一区域1的尺寸会明显大于第二区域2的尺寸，使在第一区域1开设的所有第一凹处3的面积大于在第二区域2开设的所有第二凹处4的面积，有效保证了第一区域1的活性涂层与第二区域2的活性涂层的压实密度改善效果的协调性，使游离的电解液能够向极片快速渗透和扩散；第一区域1与电芯的中心区域对正，保证了第一区域1的所有第一凹处3具有更佳的储液存储能力，即电芯的中心区域存储了足够的电解液，在电芯的循环过程中，保证电芯的中心区域的电解液的浸润性。同时，减小第二区域2的所有第二凹处4的面积，防止第二区域2的活性物质层过薄容易导致容量损失的问题，例如由于活性物质的剥离或结构变化。
在本申请的某些实施例中，第二面积与第一面积的比值为1/50-1/3。
若第二面积与第一面积的比值小于1/50，则会造成第二区域2相对第一区域1打孔时处理的活性涂层的表面积较小，第二区域2的表面压实密度的改善效果不佳，导致电解液由极片的两侧边缘向极片的中心区域快速渗透和扩散的改善效果不明显；若第二面积与第一面积的比值大于1/3，则会造成第二区域2打孔时去除的活性涂层过多，导致剩余的活性涂层的嵌锂容量不足，造成极片边缘析锂。第二面积与第一面积的比值限定在上述范围内，不仅能够在电芯在循环过程中有效保证电芯中心区域的浸润效果，而且不会造成析锂。
进一步的，第一面积为7800mm2-21000 mm2；第二面积为400mm2-2400mm2。
根据不同规格型号的电芯，在第一区域1和第二区域2选择合适的第一凹处3的打孔总面积和第二凹处4的打孔总面积。
在本申请的某些实施例中，第一投影的面积小于第二投影的面积。
如上设置，一方面，第二区域2比第一区域1的表面压实密度的改善效果更明显，游离状态的电解液能够快速渗透和扩散至第二区域2，使第二区域2有足够的电解液向第一区域1渗透和扩散，进而有效保证了电芯的电解液浸润效果；另一方面，第二区域的活性物质层相对较薄，通过增大第二区域孔的面积，可以增加活性物质的暴露表面积，提高其利用率，这样可以增加电池的能量密度，使得电池在相同体积或重量下具有更高的储能能力。
在本申请的某些实施例中，第一投影的面积为0.008mm2-0.02mm2；第二投影的面积为0.01mm2-0.04mm2。
根据不同规格型号的电芯，在第一区域1和第二区域2选择合适的打孔的单孔面积。
进一步的，第一凹处3和第二凹处4的截面形状均为圆形，第一投影的孔径范围为50μm-80μm；第二投影的孔径范围为60μm-110μm。
截面形状为圆形的第一凹处3和第二凹处4更便于生产加工。根据不同规格型号的电芯，在第一区域1和第二区域2选择合适的打孔的孔径值。
在本申请的某些实施例中，第一区域1的活性涂层的面积为第三面积；第二区域2的活性涂层的面积为第四面积。第一面积与第三面积的比值小于第二面积与第四面积的比值。
由于第二区域2相对第一区域1更容易析锂，析锂窗口更小，可以通过提高第二区域2的打孔面积的占比，从而扩大析锂窗口，防止第二区域2析锂。
在本申请的某些实施例中，第一面积与第三面积的比值为1％-6％；第二面积与第四面积的比值为3％-15％。
根据不同规格型号的电芯，在第一区域1和第二区域2选择合适的打孔面积的占比。
在本申请的某些实施例中，第一凹处3的孔深小于第二凹处4的孔深。
由于第二区域2相对第一区域1更容易析锂，析锂窗口更小，可以通过增加第二凹处4的孔深，从而扩大第二区域2的析锂窗口，防止第二区域2析锂。
进一步的，第一凹处3的孔深为11μm-22μm；第二凹处4的孔深为15μm-32μm。
其中需要说明的是，第一区域1的厚度存在差异；第二凹处4的孔深指的是，沿极片的厚度方向，由第二凹处4的开口最高点到第二凹处4的底部最低点之间的距离。
根据不同规格型号的电芯，在第一区域1和第二区域2选择合适的打孔孔深。
进一步的，第一凹处3具有第一底点；第二凹处4具有第二底点；第一凹处3的第一底点与相邻第二凹处4的第二底点的连线为第一线。第一线与极片的长轴方向具有夹角；夹角为5°-30°。
其中需要说明的是，夹角的取值范围取决于第一凹处3的第一底点和第二凹处4的第二底点的高度差。
通过上述夹角的设置，可以使第一凹处3和第二凹处4之间形成一定倾斜角度的电解液通道，不但增加了锂离子的反应位点，而且由于电解液通道的倾斜度，可以在大量产热的时候作为安全通道，提高电芯安全性。
在本申请的某些实施例中，相邻第一凹处3的孔距小于相邻第二凹处4的孔距。
其中需要说明的是，相邻第一凹处3的孔距指的是，相邻两个第一凹处3的竖直中心轴线之间的距离。相邻第二凹处4的孔距指的是，相邻两个第二凹处4的竖直中心轴线之间的距离。
由于第二区域2的第二凹处4的第二投影的孔径大于第一区域1的第一凹处3的第一投影的孔径，将第二凹处4的孔距设置为大于第一凹处3的孔距。如上，可以管控第二区域2打孔的数量，进而管控第二区域2打孔时去除的活性涂层的量，在改善第一区域1和第二区域2的表面压实密度、及存储电解液的能力的同时，保证第二区域2的剩余的活性涂层的嵌锂容量，避免极片边缘析锂。
进一步的，相邻第一凹处3的孔距为170μm-220μm；相邻第二凹处4的孔距为190μm-240μm。
根据不同规格型号的电芯，在第一区域1和第二区域2选择合适的打孔的孔距值。
在本申请的某些实施例中，所有第二凹处4的数量与所有第一凹处3的数量的比值为1/30-1/10。
若上述数值小于1/30，则会造成第二区域2相对第一区域1的打孔的数量较少，第二区域2的表面压实密度的改善效果不佳，导致电解液由极片的边缘向极片的中心区域快速渗透和扩散的改善效果不明显；若上述比值大于1/10，则会造成第二区域2的打孔数量较多，导致剩余的活性涂层的嵌锂容量不足，造成极片边缘析锂。第二凹处4的数量与第一凹处3的数量的比值限定在上述范围内，不仅能够在电芯在循环过程中有效保证电芯中心区域的浸润效果，而且不会造成析锂。
其中需要说明的是，第二区域2的第二凹处4的褶皱程度大于第一区域1的第一凹处3的褶皱程度；第二区域2相比于第一区域1为光面，第一区域1相比于第二区域2哑光面，且第二区域2和第一区域1存在明显的交界线。
第一凹处3和第二凹处4采用激光打孔或者机械打孔的方式实现。
其中需要进一步说明的是，沿极片的宽度方向，极片的第二区域2远离第一区域1的一侧为极耳区5。
极片与极耳的制成工艺：
①极片辊压：通过压辊对涂布活性涂层后的极片进行辊压，压到符合工艺要求的厚度和压实密度；
②极片造孔：通过激光方式，控制激光功率，速度，填充间距，频率等参数，在极片上的非削薄区形成目标孔径，孔深，孔距的第一孔；在极片上的削薄区形成目标孔径，孔深，孔距的第二孔；其中，除了使用激光方式造孔外，也可以通过其他物理机械方式实现；
③激光清洗：对极片的极耳区5进行激光清洗，得到软极耳区；
④极片模切：沿软极耳区的边缘进行模切，以得到与集流体一体连接的极耳；极耳的宽度与软极耳区的清洗槽的宽度匹配，极耳的长度根据电芯的规格需求设置。
综上，本申请还提供了一种电池，电池包括上文所述的极片。
由于本申请的电池具有上文所述的极片；因此本申请的电池由极片带来的有益效果请参见上文，在此不再赘述。
本申请中涉及的部件、装置仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照附图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些部件、装置。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种极片，其特征在于，包括集流体和涂覆于所述集流体表面的活性涂层；
沿所述极片的宽度方向，所述极片包括第一区域(1)和位于所述第一区域(1)边缘的第二区域(2)；所述第二区域(2)的厚度小于所述第一区域(1)的厚度；
所述第一区域(1)的至少一侧面上的活性涂层上形成有间隔排布的若干个第一凹处(3)；
所述第二区域(2)的至少一侧面上的活性涂层上形成有间隔排布的若干个第二凹处(4)。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，沿所述极片的厚度方向，所述第一凹处(3)具有第一投影；所述第二凹处(4)具有第二投影；
所有所述第一投影的面积总和为第一面积；
所有所述第二投影的面积总和为第二面积；
所述第一面积大于所述第二面积。
3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述第二面积与所述第一面积的比值为1/50-1/3。
4.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，
所述第一面积为7800mm2-21000 mm2；和/或
所述第二面积为400mm2-2400mm2。
5.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述第一投影的面积小于所述第二投影的面积。
6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，
所述第一投影的面积为0.008mm2-0.02mm2；和/或
所述第二投影的面积为0.01mm2-0.04mm2。
7.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，
所述第一投影的孔径范围为50μm-80μm；和/或
所述第二投影的孔径范围为60μm-110μm。
8.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，
所述第一区域(1)的活性涂层的面积为第三面积；
所述第二区域(2)的活性涂层的面积为第四面积；
所述第一面积与所述第三面积的比值小于所述第二面积与所述第四面积的比值。
9.根据权利要求8所述的极片，其特征在于，
所述第一面积与所述第三面积的比值为1％-6％；和/或
所述第二面积与所述第四面积的比值为3％-15％。
10.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一凹处(3)的孔深小于所述第二凹处(4)的孔深。
11.根据权利要求10所述的极片，其特征在于，
所述第一凹处(3)的孔深为11μm-22μm；和/或
所述第二凹处(4)的孔深为15μm-32μm。
12.根据权利要求10所述的极片，其特征在于，所述第一凹处(3)具有第一底点；所述第二凹处(4)具有第二底点；所述第一凹处(3)的第一底点与相邻所述第二凹处(4)的第二底点的连线为第一线；
所述第一线与所述极片的长轴方向具有夹角；所述夹角为5°-30°。
13.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，相邻所述第一凹处(3)的孔距小于相邻所述第二凹处(4)的孔距。
14.根据权利要求13所述的极片，其特征在于，
相邻所述第一凹处(3)的孔距为170μm-220μm；和/或
相邻所述第二凹处(4)的孔距为190μm-240μm。
15.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所有所述第二凹处(4)的数量与所有所述第一凹处(3)的数量的比值为1/30-1/10。
16.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-15中任一项所述的极片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322316830.2U CN220627849U (zh) | 2023-08-28 | 2023-08-28 | 一种极片及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202322316830.2U CN220627849U (zh) | 2023-08-28 | 2023-08-28 | 一种极片及电池 |
Publications (1)
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| CN220627849U true CN220627849U (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=90224104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202322316830.2U Active CN220627849U (zh) | 2023-08-28 | 2023-08-28 | 一种极片及电池 |
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| CN (1) | CN220627849U (zh) |
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2023
- 2023-08-28 CN CN202322316830.2U patent/CN220627849U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |