一种集流体、极片、电池及极片的制作方法

摘要

本发明涉及动力电池技术领域，公开了一种集流体、极片、电池及极片的制作方法。集流体包括集流基体，集流基体包括高分子层和金属层，金属层设置在高分子层两侧，集流基体折弯成型为本体部和折弯部，折弯部与本体部之间的夹角小于90°。本发明的集流基体由高分子层和金属层组成，质量轻，能提高电池的能量密度；折弯部的设置使便于集流体两侧的金属层均与外部端子电连接，结构简单、成本低，操作方便、效率高。本发明的极片通过设置上述集流体，制作方便，且能提高电池的能量密度。本发明的电池通过设置上述集流体，能量密度高，结构简单、成本低。本发明极片的制作方法法制作的极片质量轻且便于与其他部件进行电连接。

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种集流体、极片、电池及极片的制作方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，无记忆效应等特性，在3C电子产品、储能、电动汽车等领域有广泛应用。随着锂电池的广泛应用，人们对锂电池的能量密度提出了更高的要求。

目前锂离子电池的集流体为铝箔(正极)和铜箔(负极)，约占电池重量的8％，受到上游铝箔和铜箔加工工艺的影响，集流体的厚度已慢慢达到极限，不能满足电池减重的进一步要求。现有技术中，有一种集流体，包括PET层(Polyethylene terephthalate，热塑性聚酯)，PET层的两侧分别镀设有金属层，这种集流体的整体重量较轻，能够提高电池的能量密度，但是动力电池生产中，需要将电池集流体和外端子焊接在一起，而该集流体由于中间存在不导电的PET层，难以保证集流体的两侧金属层均能够与外端子实现电连接，即在将集流体和外端子焊接时，存在极大的困难。为解决此问题，专利CN108336357A公开了一种超轻锂离子电池集流体及制备方法，其通过在集流体的边缘设置U型金属片，先通过U型金属片实现PET层两侧金属层的电连接，进而解决集流体与外端子焊接困难的问题。但是，由于集流体厚度尺寸非常薄，适当尺寸的U型金属片加工难度大，且将U型金属片分别与PET层两侧金属的连接的步骤复杂，从而导致集流体生产成本高、生产效率低。

因此，亟需一种集流体、极片、电池及极片的制作方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种集流体，其整体质量小，且结构简单、加工方便、成本低，便于实现与其他部件进行电连接。

本发明的第二个目的在于提出一种极片，其通过设置上述的集流体，加工方便，能够提高电池的能量密度。

本发明的第三个目的在于提出一种电池，其通过设置上述的极片，组装方便、效率高，且能量密度高。

本发明的第四个目的在于提出一种极片的制作方法，该方法制作的极片质量轻且便于与其他部件进行电连接。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种集流体，包括集流基体，所述集流基体包括高分子层和金属层，所述金属层设置在所述高分子层的两侧，所述集流基体折弯成型为本体部和折弯部，所述折弯部与所述本体部之间的夹角小于90°。

可选地，所述折弯部包括：

第一折弯部，其一端与所述本体部连接；

第二折弯部，其由所述第一折弯部远离所述本体部的一端处折弯成型，所述第二折弯部夹设在所述第一折弯部和所述本体部之间。

可选地，所述折弯部与所述本体部贴合设置且粘接连接。

可选地，所述金属层为铜层或铝层。

可选地，所述高分子层由PET和/或PP和/或PVC和/或PP和/或PEN和/或PA挤压成型。

可选地，所述高分子层的厚度为3.5～4.5μm；所述金属层的厚度为1～2μm。

一种极片，包括所述的集流体，所述本体部背离所述折弯部的一侧局部涂布形成有浆料层；或所述本体部的两侧均局部涂布形成有浆料层。

一种电池，包括所述的极片。

一种极片的制作方法，包括：

在高分子层的两侧镀设金属层，以形成集流基体；

将所述集流基体的边缘进行折弯，以使所述集流基体形成本体部和折弯部，所述折弯部与所述本体部的夹角小于90°。

可选地，所述极片的制作方法还包括：

制作料带，在料带的一侧的预设区域涂布浆料层；将料带模切为集流基体，所述浆料层覆盖所述激流基体的局部位置；将所述集流基体未覆盖所述浆料层区域的部分朝背离所述浆料层的一侧折弯，以形成所述本体部和所述折弯部；或

在所述本体部背离所述折弯部的一侧局部涂布浆料层。

本发明的集流体的集流基体由高分子层和金属层组成，从而使集流体的重量得以减轻，进而有利于提高电池的能量密度；折弯部的设置使得背离折弯部一侧的金属层至少部分与靠近折弯部的金属层位于本体部的同一侧，从而在将集流体与外部端子或者其他结构进行焊接时，便于实现集流体两侧的金属层均与外部端子电连接，且结构简单、成型方便、成本低，操作方便、效率高。

本发明的极片，通过设置上述的集流体，制作方便，且能够提高电池的能量密度。

本发明的电池，其通过设置上述极片，能量密度高，结构简单、成本低，且实现外部端子与集流体电连接的操作方便、效率高。

本发明极片的制作方法制作的极片质量轻且便于与其他部件进行电连接。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的集流基体的主视图；

图2是本发明实施例一提供的集流基体的侧视图；

图3是本发明实施例一提供的集流体的主视图；

图4是本发明实施例一提供的第一种集流体的侧视图；

图5是本发明实施例一提供的第二种集流体的侧视图；

图6是本发明实施例一提供的第一种极片的侧视图；

图7是本发明实施例一提供的第二种极片的侧视图；

图8是本发明实施例二提供的集流基体的主视图；

图9是本发明实施例二提供的集流基体一侧全部涂布有浆料的侧视图；

图10是本发明实施例二提供的去除集流基体边缘处浆料后的侧视图；

图11是本发明实施例二提供的极片的主视图；

图12是图11中的A-A剖视图。

图中：

1-集流基体；11-高分子层；12-金属层；

21-本体部；22-折弯部；221-第一折弯部；222-第二折弯部；

3-浆料层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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”、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发明的限制。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。

实施例一

本实施例提供了一种集流体、极片及电池，电池包括极片，极片包括集流体和涂布在集流体一侧的浆料层。本实施例以电池为软包电池，集流体为软包电池的集流体为例进行说明，集流体包括集流基体1，如图1所示，从外形上看，集流基体1包括本体区域和凸出于本体区域的极耳区域，其中本体区域、极耳区域与本体区域连接的一端属于本体部21，极耳区域远离本体区域的一端属于折弯部22，如图1-图5所示，集流基体1包括高分子层11和金属层12，金属层12设置在高分子层11的两侧，集流基体1折弯成型为本体部21和折弯部22，折弯部22与本体部21之间的夹角小于90°。

本实施例集流基体1由高分子层11和金属层12组成，从而使集流体的重量得以减轻，进而有利于提高电池的能量密度；折弯部22的设置使得背离折弯部22一侧的金属层12至少部分与靠近折弯部22的金属层12位于本体部21的同一侧，从而在将集流体与外部端子(或其他相邻结构)进行焊接时，便于实现集流体两侧的金属层12均与外部端子(或其他相邻结构)电连接，且结构简单、成本低，操作方便、效率高。本实施例的极片通过设置上述的集流体，通过采用上述的集流体，质量轻、制作方便，便于与其他结构进行连接。本实施例的电池通过设置上述的极片，能量密度高，结构简单、成本低，且实现外部端子(或其他相邻结构)与集流体电连接的操作方便、效率高。

需要说明的是，“折弯部22和本体部21之间的夹角”是指在折弯成型后，折弯部22所延伸的平面与本体部21所延伸的平面之间的相对夹角。应当理解的是，受折弯过程中集流基体1被弯折的角度的影响，折弯部22与本体部21的折弯处(即相连接处)，其实际形态可以为标准的角“∠”型，也可以为弧形(图4所示)，还可以为Π形等。当折弯处为弧形时，夹角可以理解为本体部21的延伸方向与折弯部22的延伸方向的相对夹角；当折弯位置处为Π形时，夹角应当理解为Π形两侧的折弯部22与本体部21的延伸方向的夹角。应当理解的是，其上均应囊入本申请的保护范围。

本实施例中，高分子层11可以是由PET、PP、PVC、PP、PEN、PA材料中的一种或者多种挤压成型，成型方便且质量轻、成本低。

可选地，金属层12为铜层或铝层。当金属层12为铜层时，集流体用于制作电池的负极极片，当金属层12位铝层时，集流体可用于制作电池的正极极片。优选地，金属层12通过蒸镀工艺成型在高分子层11上，保证金属层12分布均匀，且厚度较薄，以便于进一步提高电池的能量密度。蒸镀工艺的具体步骤及参数在此不再赘述。

优选地，高分子层11的厚度为3.5～4.5μm，金属层12的厚度为1～2μm。使整体集流体的厚度较薄、质量较轻，进一步提高电池的能量密度。当然，高分子层11和金属层12的厚度也不限于此。

优选地，折弯部22与本体部21之间的夹角小于45°，成型方便，且避免折弯部22翘起本体部21太高而影响集流体后续的制作步骤。本实施例中，如图4所示，折弯部22与本体部21之间的夹角为0°，即折弯部22与本体部21贴合设置，使整个集流体的结构较为平整，从而进一步提高在将集流体与外部端子(或其他相邻结构)进行焊接时的便利性。

在其他实施例中，如图5所示，折弯部22包括第一折弯部221和第二折弯部222，第一折弯部221的一端与本体部21连接，第二折弯部222由第一折弯部221远离本体部21的一端处折弯成型，第二折弯部222夹设在第一折弯部221和本体部21之间，从而使得不导电的高分子层11的端面被卷在第一折弯部221和本体部21之间，故能够提高集流体与外部端子(或其他相邻结构)电连接的可靠性。在另外的实施例中，折弯部22的具体结构不做限定，只要保证背离折弯部22一侧的金属层12至少部分被折弯至与靠近折弯部22的金属层12位于本体部21同一侧即可。可选地，折弯部22的宽度可以设置在2mm～27mm之间，具体宽度可以根据集流体的整体尺寸相应设置，在此不做具体限定。

进一步地，折弯部22与本体部21贴合设置且粘接连接，粘接后能避免折弯部22发生翘曲或者回弹，保证折弯结构的可靠性，且进一步提高将集流体与外部端子进行焊接时的便利性。可选地，折弯部22和本体部21可以通过尼龙系粘合剂进行粘合。需要说明的是，当折弯部22包括第一折弯部221和第二折弯部222时，在一个实施例中，粘合剂只设置在本体部21与第二折弯部222朝向本体部21的一侧之间，保证整个折弯部22不会发生翘起和回弹即可。在另一个实施例中，粘合剂即设置在第一折弯部221与第二折弯部222之间，又设置在本体部21与第二折弯部222朝向本体部21的一侧，故既能保证折弯部22整体与本体部21的贴合，且保证折弯部22本身结构的紧凑性。

优选地，极片包括集流体，在一个实施例中，如图6所示，当折弯部22直接与本体部21贴合设置时，集流体的本体部21背离折弯部22的一侧局部涂布形成有浆料层3。浆料层3可以起到提高集流基体1反应深度与利用率等的作用，而局部涂布浆料层3使本体部21背离折弯部22的一侧有部分区域的金属层12处于露出状态，从而便于极片背离折弯部22的一侧与其他结构(如另外一个集流体)进行电连接。在另一个实施例中，如图7所示，当折弯部22包括第一折弯部221和第二折弯部222时，集流体的本体部21的两侧可均局部涂布形成有浆料层3。当第二折弯部222夹在第一折弯部221和本体部21之间时，高分子层11两侧的金属层12相互导通，当多个极片堆叠设置时，两侧的金属层12均可以传输电子，从而能够提高电池的能量密度。需要说明的是，若金属层12为铜层，则本体部21上涂布的浆料层3为负极浆料，以形成负极极片。若金属层12为铝层，则本体部21上涂布的浆料层3为正极浆料，以形成正极极片。正极浆料和负极浆料的具体成分可参照现有技术，在此不做具体限定。

本实施例还提供了一种极片的制作方法，包括步骤：

在高分子层11的两侧镀设金属层12，以形成集流基体1；

将集流基体1的边缘进行折弯，以使集流基体1形成本体部21和折弯部22，折弯部22与本体部21的夹角小于90°。

本实施例极片的制作方法制作的极片质量轻、制作方便，且便于与外部端子或者其他相邻结构实现电连接。

具体地，极片的制作方法包括步骤：

制作料带，料带包括高分子层11，高分子层11的两侧镀设有金属层12；

涂布浆料层3，在料带的一侧的预设区域涂布浆料层3；

模切，将料带进行模切，形成如图1所示的集流基体1的形状，且保证浆料层3仅覆盖在集流基体1的本体区域；(极耳区域不涂布浆料层3是为了保证极片背离折弯部22的一侧能够与其他结构如相邻的极片进行电连接)；

折弯，将集流基体1的折弯部22向背离浆料层3的一侧折弯，以使折弯部22与本体部21贴合，形成极片。

在其他实施例中，若不需要批量生产极片，可以在集流基体1折弯之后，再在本体部21背离折弯部22的一侧局部涂布浆料层3，以形成极片(这种方式中，极耳区域仍然不需要涂布浆料层3)。

实施例二

本实施例与实施例一的发明构思相同，其不同之处在于：

如图8-图11所示，极片为圆形，其可以用于纽扣电池中。

本实施例的极片的制作方法包括：

制作料带，料带包括高分子层11，高分子层11的两侧镀设有金属层12；

涂布浆料，在料带的一侧的全部面积涂布浆料，(提高操作的便利性)；

冲片，如图8和图9所示，从料带上冲切下圆形的集流基体1；

压片，如图10所示，对集流基体1进行压片处理，以将集流基体1边缘处的浆料去除，形成浆料层3；(此时，集流基体1一侧的中间的圆形区域涂布有浆料层3，靠近边缘的环形区域未涂布浆料，且未涂布浆料区域的面积大于折弯部22的面积)；

折弯，如图11和图12所示，将集流基体1未涂布浆料层3的区域局部向背离浆料层3的一侧折弯，以形成折弯部22和本体部21，极片成型。(此时，极片背离折弯部22的一侧仍保留局部未涂部浆料层3的区域，即仍有局部的金属层12处于露出状态，以便于与其他结构如相邻的极片进行电连接。)

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。