CN220856611U - 一种极片结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种极片结构，包括极片本体、设置于所述极片本体一侧面上的多个第一浆料层和多个第一浸润通道、以及设置于所述极片本体另一侧面上的多个第二浆料层和多个第二浸润通道；所述第一浆料层与所述第一浸润通道交替设置，所述第二浆料层与所述第二浸润通道交替设置；所述第一浸润通道和所述第二浸润通道交错设置。本申请能够有效缩短注液时间，极大地提高极片的浸润效果与保液水平，同时能够有效增加电池内残留电解液的利用率，进而有效提高电池的循环寿命；并且，能够有效提高极片的强度。采用本申请极片结构制备得到的电池具有较好的浸润效果。本申请结构简单，能够极大地缩短电池的注液时间、提高整个极片的浸润效果，而且具有较好的强度。

Description

一种极片结构

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种极片结构。

背景技术

随着科技的发展，对锂电池的性能和寿命的要求也越来越高。影响锂电池性能和寿命的因素很多，除了极片和原材料质量问题外，电解液在锂电池内部的充分浸润和均匀分散也尤为重要。

电解液是电池正负极之间起传导作用的离子导体，只有电解液充分浸润到正负极片和隔膜中，才能作为均相的锂离子传输介质；若电解液浸润不充分，离子传输路径变远，阻碍了锂离子在正负极之间的穿梭，未接触电解液的极片(局部缺少电解液)无法参与电池的电化学反应，同时电池界面的电阻增大，进行影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。

现有技术中，通过真空注液、高压浸润等方法提高电解液的浸润性能，但其生产成本和难度较高；而通过提高静置时间的方法提高电解液的浸润性的生产效率又较低。

目前，为提高锂电池的能量密度，通常会增加电池正负极的压实密度，由于正负极的压实密度增大，进一步加大了电解液浸润的难度。并且，随着单体电芯的高容量发展，极片的尺寸变大，也进一步加剧了极片中心位置电解液浸润困难的问题。

专利申请2023105018180公开了一种极片及其制备方法、应用，其在活性层中掺入导管材料，能够形成毛细管，对与极片接触的电解液产生毛细作用力。但是，在极片涂布过程中，这种方式需要将导管置入涂布区内，且保证导管之间的连接和架构，涂布工段处理复杂，而且添加导管的操作难度较大，实现难度较大。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种极片结构，旨在解决现有的锂离子电池注液速度慢、浸润时间长、浸润困难、电解液的利用率低、极片结构强度低、实现浸润的操作复杂和操作难度大等问题。

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供一种极片结构，包括极片本体、设置于所述极片本体一侧面上的多个第一浆料层和多个第一浸润通道、以及设置于所述极片本体另一侧面上的多个第二浆料层和多个第二浸润通道；

所述第一浆料层与所述第一浸润通道交替设置，所述第二浆料层与所述第二浸润通道交替设置；所述第一浸润通道和所述第二浸润通道交错设置。

作为优选的实施方式，多个所述第一浆料层相互独立设置，多个所述第二浆料层相互独立设置。

作为优选的实施方式，相邻的两个所述第一浆料层的距离与所述第一浸润通道的宽度相等；所述第一浸润通道的深度与所述第一浆料层的厚度相等。

作为优选的实施方式，相邻的两个所述第二浆料层的距离与所述第二浸润通道的宽度相等；所述第二浸润通道的深度与所述第二浆料层的厚度相等。

作为优选的实施方式，所述第一浆料层的长度与所述第一浸润通道的长度相等；所述第二浆料层的长度与所述第二浸润通道的长度相等。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道的深度与所述第一浆料层的压实密度相适配设置；所述第二浸润通道的深度与所述第二浆料层的压实密度相适配设置。

作为优选的实施方式，所述第一浆料层的厚度与所述第二浆料层的厚度相等；所述第一浆料层的长度与所述第二浆料层的长度相等；所述第一浸润通道的宽度与所述第二浸润通道的宽度相等。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道与所述极片本体形成的角度的度数为0°～180°；所述第二浸润通道与所述极片本体形成的角度的度数为0°～180°。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道和所述第二浸润通道的设置数量均为1个～10个。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道和所述第二浸润通道均为方柱形通道。

作为优选的实施方式，所述极片本体为箔材本体；所述箔材本体为正极片箔材本体；所述第一浆料层的厚度为30μm～500μm；所述第二浆料层的厚度为30μm～500μm。

在极片叠片后，相邻极片结构的浸润通道和浆料层在叠片内部形成复杂的通道。当内部电解液消耗后会形成局部真空，导致通道内部的压强小于外部压强，使得电池壳体和底部的残留电解液会被吸入到通道内，从而使叠片内部的电解液得到补充，进而增加了残留电解液的利用率和电池的循环寿命。

此外，通过设置第一浸润通道和第二浸润通道并使其交错设置，不仅极大地缩短了注液时间，提高了整个极片的浸润效果，而且它可以有效提高极片的强度，有效避免极片折损。

本申请结构的第一浸润通道和第二浸润通道可以在涂布浆料层的同时设置得到，不需要额外的工序进行设置；而且，其设置对浆料层的压实密度没有影响，能够保持浆料层涂布时的压实密度，使得本申请结构不会因为浸润通道的设置而增加浆料层的压实密度。

本申请通过在极片本体的表面设置交替设置的第一浆料层和第一浸润通道、交替设置的第二浆料层和第二浸润通道，并使第一浸润通道和第二浸润通道交错设置，能够有效缩短注液时间，使电解液快速进入正极片的中心位置，并使电解液沿浸润通道向四周扩散，达到快速浸润极片中心的效果，极大地提高极片的浸润效果与保液水平；在快速浸润极片的同时也能够快速将电池内的气体通过浸润通道快速排出，避免气体在极片中心堆积而延长浸润时间；另外，能够有效增加电池内残留电解液的利用率，进而有效提高电池的循环寿命；并且，能够有效提高极片的强度。在化成时，电芯中部所产气体可以经由浸润通道快速排出，从而使电芯完全浸润和贴合。

采用本申请极片结构制备得到的电池具有较好的浸润效果。本申请结构简单，制备工艺简单快捷，不仅能够极大地缩短电池的注液时间、提高整个极片的浸润效果，而且具有较好的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的极片结构的纵向剖面结构示意图；

图2为图1的极片结构的一侧面的正视图。

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，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。

由于正负极极片的面密度高、压实密度高，尤其在电芯浸润时正负极片发生膨胀使正负极片间间隙变小，电解液浸润的空间位阻大，浸润难度大，通常电芯中部难以浸润。通过在表面涂布区内加入导管能实现加速浸润的效果，但制程过程较为复杂，会加大生产难度。本申请以非涂布区形成的浸润通道可以实现电解液的浸润，同时，这种浸润通道还能实现化成或后续循环过程中内部气体的排出。

具体的，如图1至图2所示，本实用新型实施例提供一种极片结构，包括极片本体10、设置于所述极片本体10一侧面上的多个第一浆料层20和多个第一浸润通道30、以及设置于所述极片本体10另一侧面上的多个第二浆料层40和多个第二浸润通道50；

所述第一浆料层20与所述第一浸润通道30交替设置，所述第二浆料层40与所述第二浸润通道50交替设置；所述第一浸润通道30和所述第二浸润通道50交错设置。

由于所述第一浸润通道30和所述第二浸润通道50交错设置，因此，当裁切极片的时候，可能出现裁切位置正好位于第一浆料层20或者第二浆料层40上的时候，这时候，第一浆料层20或第二浆料层40就会被裁切成两部分，而不是完整的一个浆料层，但是，这并不影响本申请方案的实现。在本实施例中，如图1所示，在靠近极片本体两端的第二浆料层40就是被裁切成两部分的浆料层。因此，根据实际裁切的需要，就对于同一个极片本体而言，多个第一浆料层20的宽度可以不同，多个第二浆料层40的宽度也可以不同。

作为优选的实施方式，多个所述第一浆料层20相互独立设置，多个所述第二浆料层40相互独立设置。

作为优选的实施方式，相邻的两个所述第一浆料层20的距离与所述第一浸润通道30的宽度相等；所述第一浸润通道30的深度与所述第一浆料层20的厚度相等。

作为优选的实施方式，相邻的两个所述第二浆料层40的距离与所述第二浸润通道50的宽度相等；所述第二浸润通道50的深度与所述第二浆料层40的厚度相等。

作为优选的实施方式，所述第一浆料层20的长度与所述第一浸润通道30的长度相等；所述第二浆料层40的长度与所述第二浸润通道50的长度相等。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道30的深度与所述第一浆料层20的压实密度相适配设置；所述第二浸润通道50的深度与所述第二浆料层40的压实密度相适配设置。这样，能够很好的保证极片结构的稳定性。

作为优选的实施方式，所述第一浆料层20的厚度与所述第二浆料层40的厚度相等；所述第一浆料层20的长度与所述第二浆料层40的长度相等；所述第一浸润通道30的宽度与所述第二浸润通道50的宽度相等。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道30与所述极片本体10形成的角度的度数为0°～180°；所述第二浸润通道50与所述极片本体10形成的角度的度数为0°～180°。这样，在循环时能够更好的保证电池壳体和底部的残留电解液会被吸入到浸润通道内，从而使电芯内部的电解液得到补充，进而有效增加残留电解液的利用率。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道30和所述第二浸润通道50的设置数量均为1个～10个。根据实际使用的需要，所述第一浸润通道30的数量与所述第二浸润通道50的数量可以相同，也可以不同。如在本实施例中，所述第一浸润通道30的数量为3个，所述第二浸润通道50的数量为4个。

作为优选的实施方式，所述第一浸润通道30和所述第二浸润通道50均为方柱形通道。

作为优选的实施方式，所述极片本体10为箔材本体；所述箔材本体为正极片箔材本体；所述第一浆料层20的厚度为30μm～500μm；所述第二浆料层40的厚度为30μm～500μm。

据文献(参考文献：孙顺.磷酸铁锂电池循环性能衰减规律及加速寿命试验的研究[D].哈尔滨工业大学,2018.)报道，常规电池在长期循环时，负极表面的SEI膜会破损和修复，消耗电解液中的锂盐与溶剂，造成活性锂的不可逆损失，影响电池循环性能。

在本申请实施例中，在极片叠片后，相邻极片结构的浸润通道和浆料层在叠片内部形成复杂的通道。而浸润通道的存在可以使壳体内电解液通过毛细作用快速进入电芯中，进而减缓电池的循环衰减。当内部电解液消耗后会形成局部真空，导致通道内部的压强小于外部压强，使得电池壳体和底部的残留电解液会被吸入到通道内，从而使叠片内部的电解液得到补充，进而增加了残留电解液的利用率和电池的循环寿命。

此外，通过设置第一浸润通道和第二浸润通道并使其交错设置，不仅极大地缩短了注液时间，提高了整个极片的浸润效果，而且它可以有效提高极片的强度。

如果在浆料层的表面上压印浸润通道，在压印浸润通道的同时会进一步增加浆料层的压实密度，使得电解液在箔材方向的浸润效果进一步降低。本申请结构的第一浸润通道和第二浸润通道可以在涂布浆料层的同时设置得到，不需要额外的工序进行设置，制备工艺简单；而且，其设置对浆料层的压实密度没有影响，能够保持浆料层涂布时的压实密度，使得本申请结构不会因为浸润通道的设置而增加浆料层的压实密度。本申请的浸润通道能够大大加快电解液在箔材方向的扩散速度和浸润速度。

本申请通过在极片本体的表面设置交替设置的第一浆料层和第一浸润通道、交替设置的第二浆料层和第二浸润通道，并使第一浸润通道和第二浸润通道交错设置，能够有效缩短注液时间，极大地提高极片的浸润效果与保液水平，同时能够有效增加电池内残留电解液的利用率，进而有效提高电池的循环寿命；并且，能够有效提高极片的强度。采用本申请极片结构制备得到的电池具有较好的浸润效果。本申请结构简单，不仅能够极大地缩短电池的注液时间、提高整个极片的浸润效果，而且具有较好的强度。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极片结构，其特征在于，包括极片本体、设置于所述极片本体一侧面上的多个第一浆料层和多个第一浸润通道、以及设置于所述极片本体另一侧面上的多个第二浆料层和多个第二浸润通道；

所述第一浆料层与所述第一浸润通道交替设置，所述第二浆料层与所述第二浸润通道交替设置；所述第一浸润通道和所述第二浸润通道交错设置。

2.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，多个所述第一浆料层相互独立设置，多个所述第二浆料层相互独立设置。

3.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，相邻的两个所述第一浆料层的距离与所述第一浸润通道的宽度相等；所述第一浸润通道的深度与所述第一浆料层的厚度相等。

4.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，相邻的两个所述第二浆料层的距离与所述第二浸润通道的宽度相等；所述第二浸润通道的深度与所述第二浆料层的厚度相等。

5.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一浆料层的长度与所述第一浸润通道的长度相等；所述第二浆料层的长度与所述第二浸润通道的长度相等。

6.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一浸润通道的深度与所述第一浆料层的压实密度相适配设置；所述第二浸润通道的深度与所述第二浆料层的压实密度相适配设置。

7.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一浆料层的厚度与所述第二浆料层的厚度相等；所述第一浆料层的长度与所述第二浆料层的长度相等；所述第一浸润通道的宽度与所述第二浸润通道的宽度相等。

8.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一浸润通道与所述极片本体形成的角度的度数为0°～180°；所述第二浸润通道与所述极片本体形成的角度的度数为0°～180°。

9.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一浸润通道和所述第二浸润通道的设置数量均为1个～10个。

10.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一浸润通道和所述第二浸润通道均为方柱形通道；

所述极片本体为箔材本体；所述箔材本体为正极片箔材本体；所述第一浆料层的厚度为30μm～500μm；所述第二浆料层的厚度为30μm～500μm。