极片、叠片电芯及用电设备的制作方法

专利2025-12-19  18


本技术涉及电池,具体而言,涉及一种极片、叠片电芯及用电设备。


背景技术:

1、随着新能源技术的快速发展,电芯已经被广泛应用于电子设备、电动汽车、电动两轮车、电动工具等领域。随着电芯的应用越来越广泛,对电芯的质量提出了更高的要求。


技术实现思路

1、本技术实施例提供一种极片、叠片电芯及用电设备,以提高电芯的质量。

2、第一方面,本技术实施例提供了一种极片,包括集流体、活性物质层和支撑层;所述集流体包括单面区,沿所述集流体的厚度方向,所述活性物质层设置于所述单面区的一侧;所述支撑层设置于所述单面区背离所述活性物质层的一侧,以减弱单面区沿厚度方向两侧的应力差。

3、在以上一个或多个可选的实施方式中,集流体的单面区沿其厚度方向仅一侧设置有活性物质层,通过在集流体的单面区背离活性物质层的一侧设置支撑层,支撑层能增强极片的强度,减弱因集流体仅单面设置活性物质层产生的两侧应力差,降低极片出现卷曲的风险,从而提高具备该极片的电芯的质量。此外,在极片的翘曲率相同的情况下,相对通过增加集流体的厚度以使极片降低翘曲率的方案,通过本方案的极片制造形成的电芯具有更高的能量密度。

4、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向观察,所述活性物质层的投影和所述支撑层的投影至少部分重叠。

5、在以上一个或多个可选的实施方式中,沿集流体的厚度方向观察,活性物质层的投影和支撑层的投影至少部分重叠,以使支撑层能够在活性物质层对应的区域时减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片卷曲的风险,从而提高具备该极片的电芯的质量。

6、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向观察,所述支撑层的投影覆盖所述活性物质层的投影的面积与所述单面区的所述活性物质层的面积的比值大于或等于0.75且小于或者等于1。

7、在以上一个或多个可选的实施方式中,沿集流体的厚度方向观察,支撑层的投影覆盖活性物质层的投影的面积与单面区的活性物质层的面积的比值大于或等于0.75,支撑层覆盖活性物质层的面积足够大,有利于支撑层在活性物质层对应的区域减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片卷曲的风险,从而提高电芯的质量。沿集流体的厚度方向观察,支撑层的投影覆盖活性物质层的投影的面积与单面区的活性物质层的面积的比值小于或等于1,能够减少材料浪费。

8、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向观察,所述支撑层的投影覆盖所述活性物质层的投影的面积与所述单面区的所述活性物质层的面积的比值大于或等于0.95。

9、在以上一个或多个可选的实施方式中,沿集流体的厚度方向观察,支撑层的投影覆盖所述活性物质层的投影的面积与单面区的活性物质层的面积的比值大于或等于0.95,支撑层覆盖活性物质层的面积更大,有利于支撑层在活性物质层对应的区域减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,进一步降低极片卷曲的风险,从而进一步提高电芯的质量。

10、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向观察,所述支撑层的投影完全覆盖所述单面区的所述活性物质层的投影。

11、在以上一个或多个可选的实施方式中,集流体的厚度方向观察,支撑层的投影完全覆盖单面区的活性物质层的投影,以使支撑层能够最大限度的减弱单面区沿厚度方向两侧的应力差,降低极片卷曲的风险,从而提高具备该极片的电芯的质量。

12、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层的莫氏硬度大于所述活性物质层的莫氏硬度。

13、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层的莫氏硬度大于活性物质层的莫氏硬度,以使支撑层具有更好的力学性能,从而使得支撑层能够在活性物质层对应的区域减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片卷曲的风险,从而提高具备该极片的电芯的质量。

14、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层的莫氏硬度大于6.5。

15、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层的莫氏硬度大于6.5,以使支撑层具有更好的力学性能,从而使得支撑层能够在活性物质层对应的区域减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片卷曲的风险,从而提高具备该极片的电芯的质量。

16、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层的材质为绝缘材质。

17、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层的材质为绝缘材质,降低集流体未涂覆活性物质层的区域导致短路的风险,从而提高具备该极片的电芯的安全性能。

18、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层包括陶瓷。

19、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层包括陶瓷,陶瓷具有较好的强度和绝缘性能。

20、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层的材质还包括粘接剂,所述陶瓷的重量百分含量大于90%,所述粘接剂的重量百分含量大于0.5%且小于5%。

21、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层中的陶瓷的重量百分含量大于90%,支撑层中的粘接剂的重量百分含量大于0%且小于5%,以使支撑层具有较好硬度和强度,能够更好的减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片卷曲的风险。

22、在本技术第一方面的一些实施例中,所述粘接剂包括聚丙烯酸酯类粘接剂。

23、在以上一个或多个可选的实施方式中,粘接剂包括聚丙烯酸酯类粘接剂,聚丙烯酸酯类粘接剂具有环保、多功能、高粘接、高剪切强度等优势。

24、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层的材质还包括非白色染色剂。

25、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层的材质还包括非白色染色剂,以方便区分极片和隔离膜。

26、在本技术第一方面的一些实施例中,所述染色剂的重量百分含量大于0%且小于5%。

27、在以上一个或多个可选的实施方式中,染色剂的重量百分含量大于0%且小于5%,使得染色剂重量占比较小,降低染色剂对支撑层强度的影响。

28、在本技术第一方面的一些实施例中,所述支撑层的厚度为2μm~20μm。

29、在以上一个或多个可选的实施方式中,支撑层的厚度大于或等于2μm,以使支撑层具有较好的强度,能够更好的减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片卷曲的风险。支撑层的厚度小于或等于20μm,避免支撑层厚度过大导致电芯的能量密度降低。

30、在本技术第一方面的一些实施例中,所述集流体包括绝缘层和两个导电层,沿所述集流体的厚度方向,两个所述导电层分别设置于所述绝缘层的两侧,所述活性物质层设置于两个所述导电层中的一者背离所述绝缘层的一侧,所述支撑层设置于两个所述导电层的另一者背离所述绝缘层的一侧。

31、在以上一个或多个可选的实施方式中,集流体包括绝缘层和两个导电层,使用绝缘层作为集流体的力学性能支撑骨架,从而能够减少具备该极片的电芯在机械损伤时带来的金属毛刺,从而有利于提高具备该极片的电芯的安全性能。

32、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向,所述绝缘层的尺寸为w1,3.4μm≤w1≤12μm。

33、在以上一个或多个可选的实施方式中,绝缘层沿集流体的厚度方向的尺寸大于或等于3.4μm,能够起到很好力学支撑作用,从而能够减少具备该极片的电芯在机械损伤时带来的金属毛刺,从而有利于提高具备该极片的电芯的安全性能。绝缘层沿集流体的厚度方向的尺寸小于或等于12μm,有利于集流体的重量较轻。

34、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向,所述导电层的尺寸为w2,0.5μm≤w2≤3μm。

35、在以上一个或多个可选的实施方式中,沿集流体的厚度方向,导电层的尺寸大于或等于0.5μm,有利于集流体具有较好的导电性能。沿集流体的厚度方向,导电层尺寸小于或等于3μm,能够减少具备该极片的电芯在机械损伤时带来的金属毛刺,从而有利于提高具备该极片的电芯的安全性能。由于集流体中导电层越薄,卷曲的问题就越大,因为本技术的设计,能够将金属层做得更薄,因此能够将w2限定到小于或者等于3μm。

36、在本技术第一方面的一些实施例中,所述集流体为金属层。

37、在以上一个或多个可选的实施方式中,集流体为金属层,使得集流体具有更好的强度和过流能力。

38、在本技术第一方面的一些实施例中,沿所述集流体的厚度方向,所述集流体的厚度为w3,8μm≤w3≤20μm。

39、在以上一个或多个可选的实施方式中,沿集流体的厚度方向,集流体的尺寸大于或等于8μm,有利于集流体具有较好的导电性能。沿集流体的厚度方向,集流体的尺寸小于或等于20μm,能够减少具备该极片的电芯在机械损伤时带来的金属毛刺,从而有利于提高具备该极片的电芯的安全性能。

40、第二方面,本技术实施例提供了一种叠片电芯,包括多个内层极片和最外层极片,所述多个内层极片和所述最外层极片层叠设置,沿所述层叠方向,所述最外层极片为第一方面任一项所述的极片。

41、在以上一个或多个可选的实施方式中,叠片电芯的最外层的极片为第一方面中任意实施例提供的极片,最外层极片通过在集流体背离活性物质层的一侧设置支撑层,支撑层能增强极片的强度,减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片出现卷曲的风险,从而提高叠片电芯的质量。

42、第二方面,申请实施例提供了一种用电设备,包括第二方面实施例提供的叠片电芯。

43、在以上一个或多个可选的实施方式中,第二方面实施例提供的叠片电芯的质量较好,有利于提高通过该叠片电芯供电的用电设备的用电可靠性和用电安全。


技术特征:

1.一种极片,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向观察,所述活性物质层的投影和所述支撑层的投影至少部分重叠。

3.根据权利要求2所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向观察,所述支撑层的投影覆盖所述活性物质层的投影的面积与所述单面区的所述活性物质层的面积的比值大于或等于0.75且小于或者等于1。

4.根据权利要求3所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向观察,所述支撑层的投影覆盖所述活性物质层的投影的面积与所述单面区的所述活性物质层的面积的比值大于或等于0.95。

5.根据权利要求3所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向观察,所述支撑层的投影完全覆盖所述单面区的所述活性物质层的投影。

6.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述支撑层的莫氏硬度大于所述活性物质层的莫氏硬度。

7.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述支撑层的莫氏硬度大于6.5。

8.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述支撑层的材质为绝缘材质。

9.根据权利要求8所述的极片,其特征在于,所述支撑层包括陶瓷。

10.根据权利要求9所述的极片,其特征在于,所述支撑层还包括粘接剂,所述陶瓷的重量百分含量大于90%,所述粘接剂的重量百分含量大于0.5%且小于5%。

11.根据权利要求10所述的极片,其特征在于,所述粘接剂包括聚丙烯酸酯类粘接剂。

12.根据权利要求10所述的极片,其特征在于,所述支撑层还包括非白色染色剂。

13.根据权利要求12所述的极片,其特征在于,所述染色剂的重量百分含量大于0%,且小于5%。

14.根据权利要求1-13任一项所述的极片,其特征在于,所述支撑层的厚度为2μm~20μm。

15.根据权利要求1-13任一项所述的极片,其特征在于,所述集流体包括绝缘层和两个导电层,沿所述集流体的厚度方向,两个所述导电层分别设置于所述绝缘层的两侧,所述活性物质层设置于两个所述导电层中的一者背离所述绝缘层的一侧,所述支撑层设置于两个所述导电层的另一者背离所述绝缘层的一侧。

16.根据权利要求15所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向,所述绝缘层的尺寸为w1,3.4μm≤w1≤12μm。

17.根据权利要求15所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向,所述导电层的尺寸为w2,0.5μm≤w2≤3μm。

18.根据权利要求1-14任一项所述的极片,其特征在于,所述集流体为金属层。

19.根据权利要求18所述的极片,其特征在于,沿所述集流体的厚度方向,所述集流体的厚度为w3,8μm≤w3≤20μm。

20.一种叠片电芯,其特征在于,包括多个内层极片和最外层极片,所述多个内层极片和所述最外层极片层叠设置,沿所述层叠方向,所述最外层极片为根据权利要求1-19任一项所述的极片。

21.一种用电设备,其特征在于,包括根据权利要求20所述的叠片电芯。


技术总结
本申请提供了一种极片、叠片电芯及用电设备,极片包括集流体、活性物质层和支撑层;集流体包括单面区,沿集流体的厚度方向,活性物质层设置于单面区的一侧;支撑层设置于单面区背离活性物质层的一侧,以减弱单面区沿厚度方向两侧的应力差。通过在集流体的单面区背离活性物质层的一侧设置支撑层,支撑层能增强极片的强度,减弱因集流体单侧设置活性物质层产生的应力差,降低极片出现卷曲的风险,从而提高具备该极片的电芯的质量,在极片的翘曲率相同的情况下,相对通过增加集流体的厚度以使极片降低翘曲率的方案,通过本方案的极片制造形成的电芯具有更高的能量密度。

技术研发人员:闫家肖
受保护的技术使用者:宁德新能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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