CN112713259B 一种极片和锂离子电池（珠海冠宇电池股份有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利H01M50/536(2021.01)(72)发明人孙雷明张健张双虎彭冲有限公司11205专利代理师朱颖臧建明第一方面提供了一种极片，所述极片包括集流二活性层分为设置于所述第一凹槽内的第一部分和设置于第一活性层远离集流体表面的第二耳设置于所述第二凹槽处并与所述集流体电连2性层设置于集流体的表面，并设置有第一凹槽，所述第一凹槽内未设置有所述第一活性层，所述第二活性层分为设置于所述第一凹槽内的第一部分和设置于第一活性层远离集流体表面的第二部分；其中，所述第一部分上设置有第二凹槽，极耳设置于所述第二凹槽处并与所述集流体电连接，第二活性层的第一部分的厚度小于第一活性层和第二活性层的第二部分的总厚所述极片为正极片或负极片；所述极片为正极片时，所述正极片的正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴少一种；所述极片为负极片时，所述负极片的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、改性石墨中的至少一种。2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二活性层的厚度大于所述第一活性层的厚度；和/或，所述第二活性层的第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度。3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一凹槽的宽度与所述集流体的宽度相同。4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二凹槽在所述集流体上的竖直投影面积为所述第一凹槽在所述集流体上的竖直投影面积的1%-50%。5.根据权利要求1-4任一项所述的极片，其特征在于，所述极片为负极片，第二活性层中负极活性物质的平均粒径为5-20μm,石墨化度为90%-98%。6.根据权利要求1-4任一项所述的极片，其特征在于，所述极片为正极片，所述第一活性层中粘接剂的分子量为800000-2000000,所述粘接剂的质量为所述第一活性层总质量的7.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第一活性层的厚度为所述第一活性层和所述第二活性层的第二部分总厚度的5%-80%。8.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，沿集流体宽度方向，所述第二凹槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度。9.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二凹槽的宽度为极耳连接区宽度的1-2倍，所述第二凹槽的长度为极耳连接区长度的1-2倍。10.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二凹槽在所述集流体上竖直投影的中心位于所述第一凹槽内。11.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二部分靠近所述第一部分的一侧形成有斜坡。12.一种锂离子电池，其特征在于，包括上述权利要求1-11任一项所述的极片。3一种极片和锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及一种极片和锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域。背景技术[0002]随着5G时代的到来，锂离子电池的地位显得愈发重要。目前锂离子电池向着能量密度高，快充能倍率大的方向不断发展。目前，采用将极耳的连接位置从极片边缘调整到极片侧面中间位置的方式，以降低锂离子电池的阻抗。[0003]但是，当极耳的位置发生改变后，会使极耳周围电流密度增加，并且随着锂离子电池的循环，会析出锂离子，导致锂离子电池的循环性能变差。因此，如何解决由该种极耳连接方式导致的锂离子电池循环性能变差的问题受到了越来越多的关注。发明内容[0004]本发明提供了一种极片，用于解决由于该种极耳连接方式导致的锂离子电池循环性能变差的问题。[0005]本发明第一方面提供了一种极片，所述极片包括集流体、第一活性层、第二活性层，所述第一活性层设置于集流体的表面，并设置有第一凹槽，所述第二活性层分为设置于所述第一凹槽内的第一部分和设置于第一活性层远离集流体表面的第二部分；[0006]其中，所述第一部分上设置有第二凹槽，极耳设置于所述第二凹槽处并与所述集流体电连接，第二活性层的第一部分的厚度小于第一活性层和第二活性层的第二部分的总厚度。[0007]目前，现有技术中使用的极片通常包括集流体和设置在集流体表面的活性层，且活性层侧面中间位置开设有凹槽，该凹槽在集流体上的对应区域内连接有极耳，为了解决由该种极耳连接方式导致的锂离子电池循环性能变差的问题，本发明将极耳所在位置四周的活性层厚度降低，具体地，图1a为本发明一实施例提供的极片的主视图，图1b为本发明一实施例提供的极片的俯视图，图1c为本发明一实施例提供的极片的左视图，如图1a-1c所示，极片包括集流体1、第一活性层2、第二活性层3和极耳4,其中，第一活性层2设置于集流体1表面，并且第一活性层2上设置有第一凹槽，第二活性层中第一部分设置于该第一凹槽内与集流体1的表面接触，第二活性层中第二部分设置于第一活性层2远离集流体1的上表面，第二活性层的第一部分侧面中间设置有第二凹槽，用于连接极耳4,第二活性层的第一部分的厚度小于第一活性层和第二活性层的第二部分的总厚度，使得靠近极耳周围的活性层厚度低于远离极耳区域的活性层厚度；其中，本申请对极片厚度的定义与现有技术相同，即极片中的最长边为极片的长，最短边为极片的高，介于最长边和最短边的边为极片的宽，即图1a中较长边为极片的长，较短边为极片的高，图1b中较短边为极片的宽，长边的值即为极片的长度，高边的值即为极片的厚度，宽边的值即为极片的宽度，并且，第一凹槽和第二凹槽与极片的长度、宽度和厚度方向相同。本发明提供的极片，通过降低极耳周围活性层的总厚度，一定程度上改善了极耳连接位置的充电风险，提高了锂离子电池的循环性能。4[0008]在一种具体实施方式中，为了进一步提高锂离子电池的循环性能，应适当降低第一活性层的厚度，即所述第二活性层的厚度大于所述第一活性层的厚度。此外，由于第二活性层的第一部分设置在第一凹槽内，在后续极片辊压过程中受力较小，导致第二活性层第一部分和第二部分的厚度出现差异，具体地，所述第二活性层的第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度。[0009]根据图1a-1c所示的极片结构，需要对现有的涂布设备进行改进，才能保证第一凹槽的位置和面积，不仅会增加制备成本，而且也不利于其他极片结构的制备，因此，可将第一凹槽的宽度变大，使其与集流体的宽度相同，即第一凹槽将第一活性层分为独立的两个[0010]图2a为本发明又一实施例提供的极片的主视图，图2b为本发明又一实施例提供的极片的俯视图，如图2a-2b所示，极片包括集流体1、第一活性层2、第二活性层3和极耳4,第一活性层2设置有第一凹槽，且第一凹槽的宽度与集流体1的宽度相同，即第一凹槽将第一活性层2分为左右两个部分，第二活性层3的第一部分设置在该第一凹槽内，且第二活性层3的第二部分设置在于第一活性层2远离集流体1的上表面，由于第一凹槽的宽度与集流体的宽度相同，第二活性层3的第二部分也被分为左右两个独立地部分。[0011]可以理解的是，以第二凹槽在集流体上竖直投影区域的对角线的交点为中心，所述第二凹槽在所述集流体上竖直投影的中心位于所述第一凹槽内。[0012]继续参考图1b或2b可知，所述第二凹槽在所述集流体上竖直投影的中心位于所述第一凹槽内，为了进一步提高锂离子电池的循环性能，可尽量将第二凹槽设置于第一凹槽的中心，使得极耳两侧活性层的厚度相同。[0013]经申请人研究发现，第一凹槽和第二凹槽在长度方向上的截面的面积比对锂离子电池的性能影响较大，具体地，所述第二凹槽在所述集流体上的竖直投影面积为所述第一凹槽在所述集流体上的竖直投影面积的1%-50%。在具体制备过程中，本领域技术人员可确定第一凹槽和第二凹槽的宽度，通过调节二者的长度范围调节二者的面积比。[0014]参考附图2a,第二部分靠近第一部分的一侧形成有斜坡。[0015]为了提高锂离子电池的快充性能，当极片为负极片时，第二活性层中活性物质的平均粒径为5-20μm,石墨化度为90%-98%。[0016]本发明提供的极片同样适用于正极片，并且当极片为正极片时，第一活性层的材料通常使用高粘性物质以提高锂离子电池的安全性能，但是由于该物质的粘度较大，当对第一活性层中第一凹槽所在区域进行清洗时，高粘性物质无法彻底清洗干净，使得第一凹槽对应区域内存在高粘性物质残留，影响极耳与集流体的连接，导致极耳无法连接在集流体侧面的中间位置。因此，使用本发明提供的极片结构可有效避免该问题，即第一活性层使用高粘性物质，并且后续仅需对第二活性层进行清洗，无需清洗第一活性层，具体地，高粘性物质是指活性层材料中包括分子量为800000-2000000的粘接剂，且所述粘接剂的质量为所述第一活性层总质量的3%-40%。[0017]此外，极片中第一活性层和第二活性层的厚度对锂离子电池性能影响较大，经本申请发明人研究发现，当第一活性层的厚度比例增大时，锂离子电池的循环性能会适度的下降，因此，所述第一活性层的厚度为所述第一活性层和所述第二活性层的第二部分的总厚度的5%-80%。5[0018]当极片为正极片时，应适当降低第一活性层的厚度，例如，图3为本发明一实施例提供的正极片的主视图，如图3所示，当极片为正极片时，第二活性层的第一部分的厚度要高于第一活性层的厚度。[0019]在本发明提供的极片结构的基础上，本领域技术人员可结合现有的极片制备方法进行，具体地，首先制备得到第一活性层浆液和第二活性层浆液；其次，将制备得到的第一活性层浆液涂布在集流体表面，并在第一凹槽所对应的区域进行空白涂布，得到设置有第一凹槽的第一活性层，接着按照常规的极片涂布工艺涂布第二活性层浆液，其中，部分第二活性层浆液在重力的作用下填充第一凹槽，得到第二活性层的第一部分，其余部分的第二活性层浆液得到第二活性层的第二部分，最后，清洗位于第一凹槽内第一部分中部分区域的活性层，得到第二凹槽，并将极耳设置在第二凹槽内与集流体电连接后得到该极片。[0020]本领域技术人员可结合现有技术选择正极片和负极片的材料，例如，当极片为正[0021]当极片为负极片时，集流体可以为铜箔，负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、改性石墨中的至少一种；[0022]正极片和负极片所使用的粘接剂和导电剂相同，具体地，粘结剂可以包括聚偏氟胶(SBR)中的至少一种；导电剂可以包括导电炭黑、碳纳米管、导电石种；负极片中还可以包括增稠剂，增稠剂可以为羧甲基纤维素钠。[0023]可以理解的是，第二凹槽用于连接极耳，因此，沿集流体宽度方向，所述第二凹槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度。[0024]在实际制备过程中，为了方便极耳与集流体的连接，可将第二凹槽在集流体上的竖直投影面积变大，使第二凹槽在集流体上的竖直投影面积大于集流体上极耳连接区的面[0025]图4为本发明再一实施例提供的极耳的俯视图，如图4所示，第一凹槽的长度、宽度均大于集流体上极耳连接区的面积，以便于极耳4与集流体1的连接。[0026]进一步地，所述第二凹槽的宽度为所述极耳连接区宽度的1-2倍，所述第二凹槽的长度为所述极耳连接区长度的1-2倍。[0027]综上，本发明提供了一种极片，通过降低极耳附近的活性层的厚度，在一定程度上改善了极耳连接位置的充电风险，提高了锂离子电池的循环性能。[0028]本发明第二方面提供了一种锂离子电池，包括上述任一一种极片。[0029]本发明提供了一种极片，本领域技术人员在本发明提供的极片的基础上，结合现有技术制备得到锂离子电池。本发明提供的锂离子电池具备较好的循环性能。[0031]1、本发明提供的极片，通过降低极耳附近活性层的厚度，在一定程度上改善了极耳连接位置的充电风险，提高了锂离子电池的循环性能。[0032]2、本发明提供的极片对于正极片或负极片均可适用。[0033]3、当极片为正极片时，本发明提供的极片结构可避免由于第一活性层中高粘性物6质的存在导致无法将极耳连接在集流体侧面中心的问题。[0034]4、本发明提供的锂离子电池，具有较好的循环性能。附图说明[0035]图1a为本发明一实施例提供的极片的主视图；[0036]图1b为本发明一实施例提供的极片的俯视图；[0037]图1c为本发明一实施例提供的极片的左视图；[0038]图2a为本发明又一实施例提供的极片的主视图；[0039]图2b为本发明又一实施例提供的极片的俯视图；[0040]图3为本发明再一实施例提供的极片的主视图；[0041]图4为本发明再一实施例提供的极片的俯视图。[0042]附图标记说明：[0043]1:集流体；[0044]2:第一活性层；[0045]3:第二活性层；[0046]4:极耳。具体实施方式[0047]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。[0048]实施例1[0049]本实施例提供的极片为正极片，其结构的主视图如图3所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0050]集流体为铝箔，宽度为79mm;[0051]第一凹槽的宽度为79mm,长度为15mm;[0052]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0053]第一活性层的厚度为10μm,第二活性层的厚度为80μm;[0054]第一活性层所使用的材料为高粘性物质，包括钴酸锂、导电碳以及聚偏氟乙烯，其中，聚偏氟乙烯的分子量为800000,聚偏氟乙烯的质量为第一活性层总质量的20%。[0055]实施例2[0056]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图2a所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0057]集流体为铜箔，宽度为81mm;[0058]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0059]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0060]第一活性层的厚度为50μm,第二活性层的厚度为50μm;[0061]第二活性层所使用的活性物质为石墨，石墨的平均粒径为15μm,石墨化度为94%。7[0062]实施例3[0063]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图3所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0064]集流体为铜箔，宽度为81mm;[0065]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0066]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0067]第一活性层的厚度为30μm,第二活性层的厚度为70μm;[0068]第二活性层所使用的活性物质为石墨，石墨的平均粒径为15μm,石墨化度为94%。[0069]实施例4[0070]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图3所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0071]集流体为铜箔，宽度为81mm;[0072]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0073]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0074]第一活性层的厚度为40μm,第二活性层的厚度为60μm;[0075]第二活性层所使用的活性物质为石墨，石墨的平均粒径为15μm,石墨化度为94%。[0076]实施例5[0077]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图2a所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0078]集流体为铜箔，宽度为81mm;[0079]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0080]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0081]第一活性层的厚度为50μm,第二活性层的厚度为50μm;[0082]第二活性层所使用的活性物质为石墨，石墨的平均粒径为10μm,石墨化度为92%。[0083]实施例6[0084]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图2a所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0085]集流体为铜箔，宽度为81mm;[0086]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0087]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0088]第一活性层的厚度为50μm,第二活性层的厚度为50μm;[0089]第二活性层所使用的活性物质为石墨，石墨的平均粒径为10μm,石墨化度为95%。[0090]实施例7[0091]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图2a所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0092]集流体为铜箔，宽度为81mm;[0093]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0094]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0095]第一活性层的厚度为50μm,第二活性层的厚度为50μm;8[0096]第二活性层所使用的活性物质为[0098]本实施例提供的极片为负极片，其结构主视图如图2a所示，俯视图如图4所示，左视图如图1c所示，其中：[0100]第一凹槽的宽度为81mm,长度为50mm;[0101]第二凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0103]第二活性层所使用的活性物质为石墨，石墨的平均粒径为15μm,石墨化度为95%。[0104]对比例1[0105]本对比例提供的极片为正极片，包括集流体和设置在集流体表面的活性层，极耳连接在集流体最边缘一侧，其中：[0108]对比例2[0109]本对比例提供的极片为负极片，包括集流体和设置在集流体表面的第一活性层和第二活性层，第一活性层和第二活性层侧面中间设置有凹槽，极耳连接在该凹槽内，其中：[0111]凹槽的宽度为25mm,长度为10mm;[0113]在本发明实施例1-8以及对比例1-2提供的极片的基础上，搭配结构相同的负极片/正极片、隔膜和电解液制备得到锂离子电池，例如，实负极片的结构与正极片结构相同，实施例2-8和对比例2为负极片，则相应正极片的结构与负