CN221327758U - 极片、电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种极片、电芯及电池。极片包括集流体和设于集流体的涂布区，涂布区包括平面段，平面段包括中心区和环绕中心区的边缘区，边缘区的涂布密度大于中心区的涂布面密度。电芯与电池包括上述的极片，根据极片形成电芯后的各个区域的电流密度和传热能力不同，调整中心区和边缘区的涂布面密度，使得卷芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电池的电性能，降低了温升，同时避免电池的中心位置由于散热差导致温升高的问题，减少了副反应的发生，改善了电池的变形，降低了膨胀力，提高了电池的使用寿命。

Description

极片、电芯及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种极片、电芯及电池。

背景技术

目前，方形锂电池分为卷绕式和叠片式结构，在电池内部不同位置的电流密度和传热能力各不相同，其中电芯的中心位置的电流密度较小，边缘位置的电流密度较大，导致电芯各位置极化不一致。而且，卷绕电芯或叠片电芯的中心位置因散热较差导致温升高、副反应增多，增大了电芯的中心位置的厚度变化量，增大了电芯的膨胀力，加剧了电芯的变形程度，容易导致电芯受损或报废，影响了电池的正常使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种极片、电芯及电池，以解决现有技术中存在的电芯的各个位置极化不一致，且电芯的中心位置变形较大，膨胀力增大的技术问题。

为达此目的，本实用新型所采用的技术方案是：

极片，包括集流体和设于所述集流体上的涂布区，所述涂布区包括平面段，所述平面段包括中心区和环绕所述中心区的边缘区，所述边缘区的涂布密度大于所述中心区的涂布面密度。

作为优选方案，所述边缘区与所述中心区的涂布面密度之比为a，且1.15≤a≤1.25。

作为优选方案，所述中心区的面积为S1，所述边缘区的面积为S2，所述中心区的面积满足：0.3≤S1/≤0.4。

作为优选方案，所述涂布区还包括弯折段，所述平面段与所述弯折段交错设置且依次相连，所述边缘区、所述弯折段与所述中心区的涂布面密度逐渐变小。

作为优选方案，所述中心区的面积为S1，所述边缘区的面积为S2，所述弯折段的面积为S3，所述中心区的面积满足：0.3≤S1/≤0.4。

作为优选方案，所述弯折段的面积沿所述极片的长度方向逐渐变大，所述弯折段的面积满足：0.1≤S3/≤0.2。

作为优选方案，所述边缘区与所述中心区的涂布面密度之比为a，且1.15≤a≤1.25。

作为优选方案，所述边缘区与所述弯折段的涂布面密度之比为b，且1.05≤b≤1.15。

电芯，包括隔膜和极性相反的两个极片，所述隔膜设于两个所述极片之间，其中，两个所述极片与所述隔膜依次层叠，至少一所述极片为上述的极片；或，两个所述极片与所述隔膜依次卷绕，至少一所述极片为上述的极片，所述弯折段形成所述电芯的R角区，所述R角区的平面展开面积沿所述电芯的内部至外部逐渐增大。

电池，其特征在于，包括上述的卷芯。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的极片的平面段包括集流体和设于集流体上的涂布区，涂布区包括平面段，平面段包括中心区和环绕中心区的边缘区。当极片组装成电芯后，中心区位于电芯的中心位置，边缘区位于电芯的边缘位置，边缘区的涂布面密度大于中心区的涂布面密度。根据极片形成卷绕电芯或叠片电芯后的各个区域的电流密度和传热能力不同，将极片的平面段划分出中心区和边缘区，调整两个区域的涂布面密度，使得两个区域的涂布面密度与对应的电流密度相匹配，以使电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电芯的电性能，降低了温升，同时避免中心区由于散热差导致温升高的问题，减少了中心区的副反应，改善了电芯中间位置的变形，降低了膨胀力，提高了电芯的使用寿命。

本实用新型提出的电芯通过隔膜与极性相反的上述的两个极片组装而成，通过调整中心区与边缘区的涂布面密度，使得两个区域的涂布面密度与对应的电流密度相匹配，从而使得电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电芯的电性能，降低了温升，同时避免中心区由于散热差导致温升高的问题，减少了中心区的副反应，改善了电芯的变形，降低了膨胀力，提高了电芯的使用寿命。

本实用新型提出的电池包括上述的电芯，电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电池的电性能，降低了温升，同时避免电池的中心位置由于散热差导致温升高的问题，减少了副反应的发生，改善了电池的变形，降低了膨胀力，提高了电池的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的集流体的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的堆叠极片的结构示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的卷绕极片的结构示意图。

图中部件名称和标号如下：

10、集流体；101、涂布区；102、留白区；1、中心区；2、边缘区；3、弯折段；20、极耳。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

在锂电池的制备过程中，将活性物质、粘结剂和导电剂等混合制备成浆料，然后涂敷在铜和铝材质的集流体的两面，经干燥后去除溶剂形成干燥极片，极片颗粒涂层经过压实致密化，再裁切或分条。然后正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕或叠片的方式组装成电池的电芯，封装后注入电解液，经过充放电激活，最后形成电池成品。上述锂电池的制备为现有技术，对于其具体制备过程不再赘述。

如图1所示，极片包括集流体10、涂层和极耳20，集流体10的侧面具有涂布区101和设置于极片边缘的留白区102。涂层(上述的浆料)涂布于涂布区101，以形成交错设置的平面段与弯折段3。留白区102的一侧间隔设置有多个极耳20，极耳20与平面段一一对应设置。具体地，极耳20焊接于留白区102，在后续的裁切工艺中，还需要将留白区102切除，以形成正极极片或负极极片。

目前，在电池内部不同位置的电流密度和传热能力各不相同，其中电芯(本实施例指叠片电芯)的中心位置的电流密度较小，边缘位置的电流密度较大，导致电芯各位置极化不一致。上述电芯的中心位置指电芯中极片宽边侧面的中心位置。而且，电芯的中心位置因散热差导致温升高、副反应增多，增大了电芯的中心位置的厚度变化量，增大了电芯的膨胀力，加剧了电芯的变形程度，容易导致电芯受损或报废，影响了电池的正常使用寿命。

为解决上述问题，如图1和图2所示，本实施例的极片的集流体10上的涂布区101包括平面段，平面段包括中心区1和环绕中心区1的边缘区2，边缘区2的涂布密度大于中心区1的涂布面密度。两个区域的涂布面密度与对应的电流密度相匹配，以使电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电芯的电性能，降低了温升，同时避免中心区由于散热差导致温升高的问题，减少了中心区的副反应，改善了电芯中间位置的变形，降低了膨胀力，提高了电芯的使用寿命。

如图1所示，在每个平面段的中心位置处具有一个中心区1，中心区1的长宽比与边缘区2的长宽比相等，即中心区1的中心点与边缘区2的中心点重合。

具体地，中心区1的面积为S1，边缘区2的面积为S2，R角区的平面展开面积为S3，0.3≤S1/(S1+S2)≤0.4。上述的S1和S2的大小可以根据实际测量的电流密度值而定，由于极片的电流密度的测量过程为现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，边缘区2与中心区1的涂布面密度之比为a，且1.15≤a≤1.25，使得中心区1和边缘区2的涂布面密度与各个区的电流密度相匹配，以提高堆叠形成叠片电芯的各个位置极化的一致性。在其他实施例中，还可以根据叠片电芯的实际情况灵活调整a与b的大小，只需保证叠片电芯的各个位置的极化的一致性即可，在此不作具体限定。

本实施例还提出了一种电芯，电芯包括隔膜和极性相反的两个极片，隔膜设于两个极片之间，两个极片与隔膜依次层叠，至少一个极片为上述的极片。本实施例的电芯为堆叠电芯，通过上述的极片叠片而成。通过调整中心区1与边缘区2的涂布面密度，使得两个区域的涂布面密度与对应的电流密度相匹配，从而使得电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电芯的电性能，降低了温升，同时避免中心区1由于散热差导致温升高的问题，减少了中心区1的副反应，改善了电芯的变形，降低了膨胀力，提高了电芯的使用寿命。

本实施例还提出了一种电池，电池包括上述的电芯，电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电池的电性能，降低了温升，同时避免电池的中心位置由于散热差导致温升高的问题，减少了副反应的发生，改善了电池的变形，降低了膨胀力，提高了电池的使用寿命。

实施例二

如图1和图3所示，本实施例提出了一种极片，本实施例的极片与实施例一中的极片基本相同，主要区别点在于：本实施例的极片的集流体10上的涂布区101还包括弯折段3，平面段与弯折段3交错设置且依次相连，弯折段3在极片形成电芯后为R角区，边缘区2、弯折段3与中心区1的涂布面密度逐渐变小。

需要说明的是，中心区1的电流密度最大，弯折段3的电流密度次之，边缘区2的电流密度最小。根据极片形成电芯(本实施例指卷绕电芯)后的各个区域的电流密度和传热能力不同，将极片划分出中心区1、边缘区2和弯折段3三个区域，调整三个区域的涂布面密度，使得三个区域的涂布面密度与对应的电流密度相匹配，以使电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电芯的电性能，降低了温升，同时避免中心区1由于散热差导致温升高的问题，减少了中心区1的副反应，改善了电芯的变形，降低了膨胀力，提高了卷芯或叠片的使用寿命。

具体地，如图3所示，中心区1的面积为S1，边缘区2的面积为S2，弯折段3的面积为S3，0.3≤S1/(S1+S2)≤0.4。弯折段3形成的R角区的平面展开面积沿电芯内部到外部逐渐变大，0.1≤S3/(S1+S2+S3)≤0.2。上述的S1、S2和S3的大小可以根据实际测量的电流密度值而定，由于极片的电流密度的测量过程为现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，边缘区2与中心区1的涂布面密度之比为a，且1.15≤a≤1.25。边缘区2与弯折段3的涂布面密度之比为b，且1.05≤b≤1.15，使得中心区1、边缘区2和弯折段3的涂布面密度与各个区的电流密度相匹配，以提高电芯各个位置极化的一致性。在其他实施例中，还可以根据电芯的实际情况灵活调整a与b的大小，只需保证电芯各个位置的极化的一致性即可，在此不作具体限定。

本实施例还提出了一种电芯，包括隔膜和极性相反的两个极片，隔膜设于两个极片之间，两个极片与隔膜依次层叠，至少一个极片为上述的极片。本实施例的电芯为卷绕电芯，电芯通过上述的极片卷绕而成。通过调整中心区1、边缘区2与弯折段3的涂布面密度，使得三个区域的涂布面密度与对应的电流密度相匹配，从而使得电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电芯的电性能，降低了温升，同时避免中心区1由于散热差导致温升高的问题，减少了中心区1的副反应，改善了电芯的变形，降低了膨胀力，提高了电芯的使用寿命。

本实施例还提出了一种电池，电池包括上述的电芯，电芯的各个区域的极化更加一致，避免出现极化不均的问题，提高了电池的电性能，降低了温升，同时避免电池的中心位置由于散热差导致温升高的问题，减少了副反应的发生，改善了电池的变形，降低了膨胀力，提高了电池的使用寿命。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.极片，其特征在于，包括集流体（10）和设于所述集流体（10）上的涂布区（101），所述涂布区（101）包括平面段，所述平面段包括中心区（1）和环绕所述中心区（1）的边缘区（2），所述边缘区（2）的涂布密度大于所述中心区（1）的涂布面密度。

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述边缘区（2）与所述中心区（1）的涂布面密度之比为a，且1.15≤a≤1.25。

3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述中心区（1）的面积为S1，所述边缘区（2）的面积为S2，所述中心区（1）的面积满足：0.3≤S1/（S1+S2）≤0.4。

4.根据权利要求1～3中任一所述的极片，其特征在于，所述涂布区（101）还包括弯折段（3），所述平面段与所述弯折段（3）交错设置且依次相连，所述边缘区（2）、所述弯折段（3）与所述中心区（1）的涂布面密度逐渐变小。

5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述中心区（1）的面积为S1，所述边缘区（2）的面积为S2，所述弯折段（3）的面积为S3，所述中心区（1）的面积满足：0.3≤S1/（S1+S2+S3）≤0.4。

6.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述弯折段（3）的面积沿所述极片的长度方向逐渐变大，所述弯折段（3）的面积满足：0.1≤S3/（S1+S2+S3）≤0.2。

7.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述边缘区（2）与所述弯折段（3）的涂布面密度之比为b，且1.05≤b≤1.15。

8.电芯，其特征在于，包括隔膜和极性相反的两个极片，所述隔膜设于两个所述极片之间，其中，两个所述极片与所述隔膜依次层叠，至少一所述极片为权利要求1～3中任一项所述的极片；或，两个所述极片与所述隔膜依次卷绕，至少一所述极片为权利要求4～7中任一项所述的极片，所述弯折段（3）形成所述电芯的R角区，所述R角区的平面展开面积沿所述电芯的内部至外部逐渐增大。

9.电池，其特征在于，包括权利要求8所述的电芯。