CN220829980U - 复合极片、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合极片、电池及用电设备，包括集流体，所述集流体设置有活性物质区和留白区，所述留白区位于所述集流体的边缘与所述活性物质区之间，且所述留白区至少设置于所述集流体的相对两端；所述复合极片还包括隔膜，所述隔膜的至少相对两端分别与所述集流体至少相对两端的留白区的表面相固定。该复合极片通过在集流体上设置留白区，隔膜与留白区的表面相固定，从而使隔膜与集流体相固定，进而减少隔膜起皱，且不会造成隔膜阻塞，从而改善电池性能，同时能够提高叠片电芯的制作效率。本实用新型还提供一种电池及用电设备。

Description

复合极片、电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种复合极片、电池及用电设备。

背景技术

锂离子电池的电芯主要有卷绕电芯和叠片电芯两种，其中叠片电芯具有电解液浸润快、散热能力强、极片合格率高等优点。

传统的叠片电芯的制作工艺中经常出现隔膜起皱的现象。为了减少隔膜起皱，目前叠片工艺中常使用制袋工艺(即隔膜为袋状结构的隔膜袋，极片设置于隔膜袋内)和/或热复合工艺(即极片与隔膜之间设置粘接剂后通过热压粘合)使隔膜与极片尽可能贴合固定。但是制袋工艺中的极片与隔膜袋并不固定，极片会在隔膜袋中出现晃动，导致锂离子的传输途径出现偏差；热复合工艺由于在极片上的活性材料与隔膜之间设置有粘接剂，粘接剂会造成隔膜阻塞，从而影响锂离子的传输，降低电池性能。

如何使极片与隔膜固定，同时避免隔膜阻塞，保证隔膜正常传输锂离子的功能，并尽量提高叠片效率，是本领域技术人员需要考虑的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种复合极片，通过在集流体上设置留白区，隔膜与留白区的表面相固定，从而使隔膜与集流体相固定，进而减少隔膜起皱，且不会造成隔膜阻塞，从而改善电池性能，同时能够提高叠片电芯的制作效率。

本实用新型的一种实施例提供一种复合极片，包括集流体，所述集流体设置有活性物质区和留白区，所述留白区位于所述集流体的边缘与所述活性物质区之间，且所述留白区至少设置于所述集流体的相对两端；所述复合极片还包括隔膜，所述隔膜的至少相对两端分别与所述集流体至少相对两端的留白区的表面相固定。

在一种可实现的方式中，所述留白区的表面上与所述隔膜相固定的位置形成有复合痕迹，所述复合痕迹为连续结构或者不连续结构。

在一种可实现的方式中，沿所述集流体的厚度方向上，所述隔膜设置于所述集流体的相对两侧，且所述隔膜覆盖所述集流体相对两侧的表面。

在一种可实现的方式中，所述隔膜为片状结构；沿所述集流体的厚度方向上，所述隔膜设置于所述集流体的相对两侧并与所述集流体层叠设置。

在一种可实现的方式中，所述隔膜为袋状结构的隔膜袋，所述集流体位于所述隔膜袋内。

在一种可实现的方式中，所述复合极片还包括极耳，所述隔膜未覆盖所述极耳。

在一种可实现的方式中，所述留白区的宽度为D1，D1的范围为0.5mm～5mm，或者为0.5mm～2mm。

在一种可实现的方式中，所述留白区的表面上与所述隔膜相固定的位置形成有复合痕迹，所述复合痕迹的宽度为D2，0.5mm≤D2≤D1。

在一种可实现的方式中，所述留白区的表面上与所述隔膜相固定的位置形成有复合痕迹，所述复合痕迹与所述活性物质区之间具有间隙。

在一种可实现的方式中，所述集流体为矩形结构，所述集流体具有长度方向和宽度方向，所述留白区设置于所述集流体沿所述宽度方向上的相对两端；

或者，所述留白区设置于所述集流体沿所述长度方上的相对两端；

或者，所述留白区设置于所述集流体沿所述长度方向上的相对两端以及沿所述宽度方向上的一端；

或者，所述留白区设置于所述集流体沿所述宽度方向上的相对两端以及沿所述长度方向上的相对两端，所述留白区环绕所述活性物质区的外围一圈设置。

在一种可实现的方式中，所述复合极片为正极片和/或负极片。

本实用新型的另一种实施例还提供一种电池，包括多个正极片和多个负极片，多个所述正极片和多个所述负极片依次交替叠加设置，所述正极片和/或所述负极片为上述的复合极片。

本实用新型的另一种实施例还提供一种用电设备，包括上述的电池。

本实用新型提供的复合极片，通过在集流体的至少相对两端设置留白区，留白区的表面上未设置活性物质层，隔膜的至少相对两端分别与集流体至少相对两端的留白区的表面相固定，使得隔膜能够与集流体贴合固定，进而减少隔膜起皱，且不会造成隔膜阻塞，从而改善电池性能。同时，由于复合极片中隔膜与集流体预先复合在一起，故在将复合极片叠加形成叠片电芯时，无需再与隔膜进行叠加，直接将复合极片与跟其极性相反的极片进行叠加即可，从而提高叠片电芯的制作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中复合极片的平面结构示意图。

图2为图1沿A-A位置处的截面示意图。

图3为图1的爆炸结构示意图。

图4为图3中集流体的平面结构示意图。

图5为本实用新型另一实施例中集流体的平面结构示意图。

图6为本实用新型另一实施例中集流体的平面结构示意图。

图7为本实用新型另一实施例中集流体的平面结构示意图。

图8为本实用新型另一实施例中复合极片的截面示意图。

图9为本实用新型另一实施例中复合极片的截面示意图。

图10为图9中复合极片的另一截面示意图。

图11为本实用新型另一实施例中集流体的平面结构示意图。

图12a至图12c为本实用新型实施例中复合极片的制作过程示意图。

图13a至图13c为本实用新型另一实施例中复合极片的制作过程示意图。

图中：1-集流体，11-活性物质区，12-留白区，120-复合痕迹，13-极耳，2-活性物质层，20-间隙，200-活性物质，3-隔膜，4-箔材，40-箔材单体，41-涂覆区，42-空箔区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本实用新型请求保护的范围。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的复合极片，包括集流体1，集流体1上设置有活性物质区11和留白区12。留白区12位于集流体1的边缘(即集流体1的侧边)与活性物质区11之间，即留白区12设置于集流体1的边缘位置，且留白区12至少设置于集流体1的相对两端(即留白区12至少设置于集流体1相对两侧的边缘与活性物质区11之间)。沿集流体1的厚度方向T上，活性物质区11的表面上设有活性物质层2，留白区12的表面上未设置活性物质层2。复合极片还包括隔膜3，隔膜3与集流体1的表面相贴合，且隔膜3的至少相对两端分别与集流体1至少相对两端的留白区12的表面相固定。

具体地，本实施例提供的复合极片，通过在集流体1的至少相对两端设置留白区12，留白区12的表面上未设置活性物质层2，隔膜3的至少相对两端分别与集流体1至少相对两端的留白区12的表面相固定，使得隔膜3能够与集流体1贴合固定，进而减少隔膜3起皱，且不会造成隔膜3阻塞，从而改善电池性能。同时，由于复合极片中隔膜3与集流体1预先复合在一起，故在将复合极片叠加形成叠片电芯时，无需再与隔膜进行叠加，直接将复合极片与跟其极性相反的极片进行叠加即可，从而提高叠片电芯的制作效率。

如图1至图3所示，作为一种实施方式，隔膜3为片状结构(即隔膜3为隔膜片)；沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1的至少一侧并与集流体1层叠设置。

如图1至图3所示，作为一种实施方式，隔膜3至少设置于集流体1设有活性物质层2的一侧，从而使得隔膜3不仅能够起到良好的绝缘阻隔效果，而且能够对活性物质层2起到保护作用，减少或避免集流体1上的活性物质层2发生脱落。

如图2所示，作为一种实施方式，活性物质区11一侧的表面上设有活性物质层2，沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1设有活性物质层2的一侧。作为另一种实施方式，活性物质区11一侧的表面上设有活性物质层2，沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1的相对两侧(即集流体1未设置活性物质层2的一侧也设有隔膜3)，该相对两侧的隔膜3分别与留白区12相对两侧的表面相固定。

作为另一种实施方式，活性物质区11相对两侧的表面上均设有活性物质层2，沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1的一侧(任意一侧)。

如图8所示，作为另一种实施方式，活性物质区11相对两侧的表面上均设有活性物质层2，沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1的相对两侧，该相对两侧的隔膜3分别与留白区12相对两侧的表面相固定。

如图9及图10所示，作为另一种实施方式，隔膜3为袋状结构的隔膜袋，集流体1位于隔膜袋内(即集流体1被隔膜袋包裹)，隔膜袋可由隔膜通过制袋工艺得到；隔膜袋的内壁与留白区12的表面相固定。

如图1至图4所示，作为一种实施方式，复合极片还包括极耳13，极耳13与留白区12相连(具体地，极耳13与留白区12可为一体结构；当然，极耳13也可以与活性物质区11相连)；沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1的一侧，隔膜3完全覆盖集流体1一侧的表面，且隔膜3未覆盖极耳13(即极耳13伸出至隔膜3的覆盖范围外)。作为另一种实施方式，沿集流体1的厚度方向T上，隔膜3设置于集流体1的相对两侧，隔膜3完全覆盖集流体1相对两侧的表面，且隔膜3未覆盖极耳13。

具体地，当隔膜3为图1所示的片状结构时，隔膜3的长宽尺寸可分别大于或等于集流体1的长宽尺寸，此时隔膜3能够完全覆盖集流体1的表面(当隔膜3设置于集流体1的一侧时，隔膜3覆盖集流体1一侧的表面；当隔膜3设置于集流体1的相对两侧时，隔膜3覆盖集流体1相对两侧的表面)，且隔膜3未覆盖极耳13。当隔膜3为图9所示的袋状结构时，集流体1位于隔膜袋内，此时隔膜袋覆盖集流体1相对两侧的表面，且极耳13伸出至隔膜袋外。

如图3及图4所示，作为一种实施方式，集流体1和隔膜3均为矩形结构，集流体1具有长度方向L和宽度方向W。留白区12设置于集流体1沿宽度方向W上的相对两端以及沿长度方向L上的相对两端，留白区12环绕活性物质区11的外围一圈设置，即留白区12设置于集流体1的四周边缘位置，极耳13与其中一端的留白区12相连；此时隔膜3的四周边缘位置可分别与集流体1四周边缘的留白区12相固定。当然，也可以是隔膜3的相对两端分别与集流体1相对两端的留白区12相固定，或者是隔膜3的相邻三端位置分别与集流体1相邻三端的留白区12相固定。

如图5所示，作为另一种实施方式，留白区12设置于集流体1沿长度方向L上的相对两端以及沿宽度方向W上的一端(即留白区12设置于集流体1的相邻三端)，极耳13与集流体1沿宽度方向W上的一端的留白区12相连；此时隔膜3的相邻三端位置分别与集流体1相邻三端的留白区12相固定。当然，也可以是隔膜3的相对两端分别与集流体1相对两端的留白区12相固定。

如图6所示，作为另一种实施方式，留白区12设置于集流体1沿宽度方向W上的相对两端，极耳13与其中一端的留白区12相连，隔膜3的相对两端分别与集流体1相对两端的留白区12相固定。

如图7所示，作为另一种实施方式，留白区12设置于集流体1沿长度方向L上的相对两端，极耳13与其中一端的留白区12相连，隔膜3的相对两端分别与集流体1相对两端的留白区12相固定。

如图2至图4所示，作为一种实施方式，隔膜3与留白区12的表面可以通过粘结剂粘接(例如在常温下，在隔膜3与留白区12表面之间涂胶粘合)、热压粘合(即在隔膜3与留白区12表面之间涂胶后加热粘合)、热熔粘合(即隔膜3在加热后融化并与留白区12的表面粘合)、超声波焊接等方式复合进行固定，留白区12的表面上与隔膜3相固定的位置形成有复合痕迹120(即留白区12的表面上与隔膜3在固定时，会在留白区12的表面上形成痕迹(类似于焊印)；根据复合方式的不同，该痕迹可以为胶迹等)，该复合痕迹120与活性物质区11之间具有间隙20(也即留白区12和隔膜3的连接位置与活性物质区11之间具有间隙)，从而避免在复合时触碰到活性物质层2而造成活性物质的脱落。

如图4所示，作为一种实施方式，复合痕迹120为连续结构(即连续不断的结构)。当然，如图11所示，作为另一种实施方式，复合痕迹120也可以为不连续结构(即间断式结构)。

如图4所示，作为一种实施方式，留白区12的宽度为D1，D1的范围为0.5mm～5mm；或者为0.5mm～3mm；或者为0.5mm～2mm；或者为0.5mm～1.5mm；或者为0.8mm～1.3mm；或者为1mm。

如图4所示，作为一种实施方式，复合痕迹120的宽度为D2，0.5mm≤D2≤D1。

作为一种实施方式，上述复合极片为正极片(即复合正极片)和/或负极片(即复合负极片)。

如图4及图12a至图12c所示，本实用新型实施例还提供一种复合极片的制作方法，包括以下步骤：

S1：提供箔材单体40，箔材单体40包括涂覆区41和空箔区42，涂覆区41的表面上涂覆有活性物质200；

S2：将箔材单体40的空箔区42与隔膜3进行复合；

S3：对箔材单体40的空箔区42以及隔膜3进行裁切，得到复合极片；其中，箔材单体40的空箔区42在裁切后形成集流体1的留白区12，箔材单体40的涂覆区41即为集流体1的活性物质区11，涂覆区41表面上的活性物质200即为活性物质区11表面上的活性物质层2。

作为一种实施方式，上述S1步骤中，箔材单体40为铜箔或铝箔。

作为一种实施方式，上述S1步骤中，箔材单体40上通过裁切预先形成有极耳，故S3步骤中无需再对箔材单体40进行裁切形成极耳。

如图12a至图12c所示，作为一种实施方式，上述S1步骤具体包括：

S11：如图12a所示，提供长条形的箔材4，箔材4上设有多个沿其长度方向间隔设置的涂覆区41，空箔区42位于每个涂覆区41的四周位置(即空箔区42位于相邻的涂覆区41之间以及涂覆区41与箔材4的两侧边之间)；

S12：如图12b所示，在箔材4的各个涂覆区41表面上涂布活性物质200，然后对箔材4的空箔区42进行裁切(即沿图12b中的切割线S1进行裁切)，得到多个如图12c所示的箔材单体40，该箔材单体40的涂覆区41的四周均形成有空箔区42。

然后对箔材单体40进行S2步骤的隔膜复合及S3步骤的裁切。通过该方式，可制作得到具有如图4所示的集流体1的复合极片。

当然，在其它实施例中，在上述S12步骤中，也可对箔材4的空箔区42进行其他方式的裁切，得到多个箔材单体40，该箔材单体40的涂覆区41的三侧位置处均形成有空箔区42(即空箔区42设置于箔材单体40的相邻三端)；然后对箔材单体40进行S2步骤的隔膜复合及S3步骤的裁切。通过该方式，可制作得到具有如图5所示的集流体1的复合极片。

上述两种方式，由于是对箔材4的空箔区42进行裁切，能够避免切到活性物质200，从而减少活性物质200脱落带来的粉尘。

如图13a至图13c所示，作为另一种实施方式，上述S1步骤具体包括：

S11：如图13a所示，提供长条形的箔材4，箔材4上设有一个沿其长度方向连续设置的涂覆区41，空箔区42位于涂覆区41的两侧位置(即空箔区42位于涂覆区41与箔材4的两侧边之间)；

S12：如图13b所示，在箔材4的涂覆区41的表面上涂布活性物质200，然后对箔材4的涂覆区41及空箔区42进行裁切(即沿图13b中的切割线S2进行裁切)，得到多个如图13c所示的箔材单体40，该箔材单体40的涂覆区41的相对两侧均形成有空箔区42。

然后对箔材单体40进行S2步骤的隔膜复合及S3步骤的裁切。通过该方式，可制作得到具有如图6或图7所示的集流体1的复合极片。由于该方式需要对涂覆区41进行裁切，故会切到活性物质200，造成部分活性物质200脱落。

作为一种实施方式，上述S2步骤中，箔材单体40的空箔区42与隔膜3可通过粘结剂粘接、热压粘合、热熔粘合、超声波焊接等方式进行复合。

本实用新型实施例还提供一种电池，具体是一种叠片电池，包括多个正极片和多个负极片，多个正极片和多个负极片依次交替叠加设置，正极片和/或负极片为上述的复合极片。

本实用新型实施例还提供一种用电设备，例如电动车辆、储能设备等，包括上述的电池。

本实用新型实施例提供的复合极片，通过在集流体1的至少相对两端设置留白区12，留白区12的表面上未设置活性物质层2，隔膜3的至少相对两端分别与集流体1至少相对两端的留白区12的表面相固定，使得隔膜3能够与集流体1贴合固定，进而减少隔膜3起皱，且不会造成隔膜3阻塞，从而改善电池性能。同时，由于复合极片中隔膜3与集流体1预先复合在一起，故在将复合极片叠加形成叠片电芯时，无需再与隔膜进行叠加，直接将复合极片与跟其极性相反的极片进行叠加即可，从而提高叠片电芯的制作效率。

实施例

制备复合负极片：在铜箔上划定涂布区和留白区，留白区位于涂布区的四周与铜箔边缘之间，留白区的宽度为1mm；在铜箔的涂布区表面上涂布负极活性材料，形成活性物质层。将铜箔的留白区与隔膜进行复合，然后对铜箔的留白区和隔膜进行裁切，使隔膜的边缘与铜箔的边缘对齐，此时隔膜完全覆盖铜箔，得到复合负极片。

其中，铜箔的留白区与隔膜的复合方式可以为：

隔膜复合方式一：在留白区远离活性物质层的四周，涂0.5mm宽的粘接剂，将展平的隔膜与留白区通过粘接剂粘结固定。

隔膜复合方式二：在留白区远离活性物质层的四周，通过加热烫头将展平的隔膜与铜箔的留白区进行热熔复合，复合痕迹为0.5mm。

隔膜复合方式三：在留白区远离活性物质层的四周，通过超声波焊头将展平的隔膜与铜箔的留白区进行复合，复合痕迹为0.5mm。

将上述制得的复合负极片与正极片(正极片的极耳涂有陶瓷层)通过堆叠的方式叠片，得到极片组；然后将叠好的极片组用PET膜包裹起来进行封装，注液后得到叠片电芯。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种复合极片，包括集流体(1)，其特征在于，所述集流体(1)设置有活性物质区(11)和留白区(12)，所述留白区(12)位于所述集流体(1)的边缘与所述活性物质区(11)之间，且所述留白区(12)至少设置于所述集流体(1)的相对两端；所述复合极片还包括隔膜(3)，所述隔膜(3)的至少相对两端分别与所述集流体(1)至少相对两端的留白区(12)的表面相固定。

2.如权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述留白区(12)的表面上与所述隔膜(3)相固定的位置形成有复合痕迹(120)，所述复合痕迹(120)为连续结构或者不连续结构。

3.如权利要求1所述的复合极片，其特征在于，沿所述集流体(1)的厚度方向(T)上，所述隔膜(3)设置于所述集流体(1)的相对两侧，且所述隔膜(3)覆盖所述集流体(1)相对两侧的表面。

4.如权利要求3所述的复合极片，其特征在于，所述隔膜(3)为片状结构；沿所述集流体(1)的厚度方向(T)上，所述隔膜(3)设置于所述集流体(1)的相对两侧并与所述集流体(1)层叠设置。

5.如权利要求3所述的复合极片，其特征在于，所述隔膜(3)为袋状结构的隔膜袋，所述集流体(1)位于所述隔膜袋内。

6.如权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述复合极片还包括极耳(13)，所述隔膜(3)未覆盖所述极耳(13)。

7.如权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述留白区(12)的宽度为D1，D1的范围为0.5mm～5mm。

8.如权利要求7所述的复合极片，其特征在于，所述留白区(12)的表面上与所述隔膜(3)相固定的位置形成有复合痕迹(120)，所述复合痕迹(120)的宽度为D2，0.5mm≤D2≤D1。

9.如权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述留白区(12)的表面上与所述隔膜(3)相固定的位置形成有复合痕迹(120)，所述复合痕迹(120)与所述活性物质区(11)之间具有间隙(20)。

10.如权利要求1-9中任一项所述的复合极片，其特征在于，所述集流体(1)为矩形结构，所述集流体(1)具有长度方向(L)和宽度方向(W)，所述留白区(12)设置于所述集流体(1)沿所述宽度方向(W)上的相对两端；

或者，所述留白区(12)设置于所述集流体(1)沿所述长度方向(L)上的相对两端；

或者，所述留白区(12)设置于所述集流体(1)沿所述长度方向(L)上的相对两端以及沿所述宽度方向(W)上的一端；

或者，所述留白区(12)设置于所述集流体(1)沿所述宽度方向(W)上的相对两端以及沿所述长度方向(L)上的相对两端，所述留白区(12)环绕所述活性物质区(11)的外围一圈设置。

11.如权利要求1-9中任一项所述的复合极片，其特征在于，所述复合极片为正极片和/或负极片。

12.一种电池，包括多个正极片和多个负极片，多个所述正极片和多个所述负极片依次交替叠加设置，其特征在于，所述正极片和/或所述负极片为如权利要求1-11中任一项所述的复合极片。

13.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求12所述的电池。