锂离子电池极片及包含该极片的锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池极片，极片包括集流体和设置在集流体表面的活性物质层，活性物质层上设置有若干个凸起部和凹陷部。相对于现有技术，本实用新型专利技术通过在极片的活性物质层上设置凸起部和凹陷部，从而形成一种独特的具有“起伏结构”的极片，在电池的使用过程中，当阳极极片发生体积膨胀时，由于与其相对的阴极极片基本保持原有形状不变，从而可以限制和诱导阳极极片的膨胀，从而降低阳极膨胀的程度和无规律性。因此，本实用新型专利技术的极片可以有效抑制由于阳极膨胀所导致的电池外观变形和后续电池性能恶化的问题，对于提高锂离子电池的品质和使用寿命具有重要的意义。此外，本实用新型专利技术还公开了一种包含该极片的锂离子电池。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池极片，极片包括集流体和设置在集流体表面的活性物质层，活性物质层上设置有若干个凸起部和凹陷部。相对于现有技术，本技术通过在极片的活性物质层上设置凸起部和凹陷部，从而形成一种独特的具有“起伏结构”的极片，在电池的使用过程中，当阳极极片发生体积膨胀时，由于与其相对的阴极极片基本保持原有形状不变，从而可以限制和诱导阳极极片的膨胀，从而降低阳极膨胀的程度和无规律性。因此，本技术的极片可以有效抑制由于阳极膨胀所导致的电池外观变形和后续电池性能恶化的问题，对于提高锂离子电池的品质和使用寿命具有重要的意义。此外，本技术还公开了一种包含该极片的锂离子电池。【专利说明】锂离子电池极片及包含该极片的锂离子电池
本技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池极片及包含该极片的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池充放电引起的阳极膨胀积累到一定程度后会产生电芯外观变形，在裸电芯内部形成空隙，导致电解液量不足，从而诱发电池的电化学性能的连锁性恶化，缩短锂离子电池的使用寿命。为了抑制阳极膨胀，可以采用粘结力较强的粘结剂以束缚石墨颗粒在嵌锂后的体积膨胀；或者通过在极片或隔离膜的表面涂覆具有粘接作用的涂层，将阳极极片和隔离膜牢固地粘接在一起，以增强其抵抗变形的能力。此外，还有通过采用高强度的刚性外壳来限制阳极膨胀的方法。上述方法虽然可以从一定程度上缓解阳极膨胀引起的不利影响，但是其关注点为阳极极片，对于锂离子电池卷绕结构的另一重要组成部分阴极极片没有考虑；另外，使用高粘结性粘接剂易导致极片变脆，不利于后续的卷绕工艺；在隔离膜表面增加具有粘接作用的涂层则导致成本增加。现有技术中的极片(包括阴极极片和阳极极片)的断面结构示意图如图1所示，其包括集流体10和涂覆在集流体10表面的活性物质层20，其中，活性物质层20的表面是平整光滑的，将阴极极片、隔离膜和阳极极片卷绕成裸电芯并组装成电池时，阳极极片容易发生膨胀，而与其相对的阴极极片又无法对其进行限制，最终导致整个裸电芯的膨胀。有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池极片及包含该极片的锂离子电池，该极片是基于锂离子电池裸电芯的卷绕结构的特点而设计的具有突起部和凹陷部的极片，这种结构的极片能够抑制阳极膨胀导致的电芯变形及电化学性能劣化，提高电池的循环寿命。
技术实现思路
本技术的目的之一在于:针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池极片，该极片是基于锂离子电池裸电芯的卷绕结构的特点而设计的具有突起部和凹陷部的极片，这种结构的极片能够抑制阳极膨胀导致的电芯变形及电化学性能劣化，提高电池的循环寿命O为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案:一种锂离子电池极片，所述极片包括集流体和设置在所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层上设置有若干个凸起部和凹陷部。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部和所述凹陷部间隔地分布于所述活性物质层。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部和所述凹陷部沿所述活性物质层的宽度方向间隔分布。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，相邻两个所述凸起部之间的距离与相邻两个所述凹陷部之间的距离相等。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部的高度和所述凹陷部的深度均为所述活性物质层的厚度的l/2(Tl/50。凸起部的高度和凹陷部的深度(或称之为起伏幅度)太小则不容易在阴极极片和阳极极片之间形成较为紧密的“互锁”结构，无法实现调控阳极极片膨胀所产生的应力的作用；起伏幅度太大则容易形成压实密度过大的区域，导致极片表面层的压实密度差异过大，容易在大电流充充电及低温充电时产生阳极析锂问题，影响电池的安全性能。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部的高度和所述凹陷部的深度均为所述活性物质层的厚度的l/2(Tl/30，这是优选的范围。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部的长度和所述凹陷部的长度均为所述活性物质层的宽度的1/5?1/15。凸起部和凹陷部的长度太小，则不利于卷绕时的工序控制，凸起部和凹陷部的长度太长则不利于形成紧密配合的“互锁”结构。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部的长度和所述凹陷部的长度均为所述活性物质层的宽度的1/10，这是优选的范围。作为本技术锂离子电池极片的一种改进，所述凸起部和所述凹陷部的横截面的形状均为圆形、椭圆形、长方形或菱形。相对于现有技术，本技术基于锂离子电池裸电芯的卷绕结构特点，通过在极片的活性物质层上设置凸起部和凹陷部，从而形成一种独特的具有“起伏结构”的极片(包括阴极极片和阳极极片)，当将该阴极极片和阳极极片与隔离膜卷绕成裸电芯时，阴极极片和阳极极片能够形成“互锁”结构。将该裸电芯组装成电池后，在电池的使用过程中，当阳极极片发生体积膨胀时，由于与其相对的阴极极片基本保持原有形状不变，从而可以限制和诱导阳极极片的膨胀，从而降低阳极膨胀的程度和无规律性。从结构上看，锂离子电池中整条阳极极片的宏观膨胀被化整为零地分解成若干微小的膨胀区域，每个微小的膨胀区域受到最近邻的阴极极片的“起伏结构”的限制，使得其无法从宏观上形成较大的累积作用。因此，本技术的极片可以有效抑制由于阳极膨胀所导致的电池外观变形和后续电池性能恶化的问题，对于提高锂离子电池的品质和使用寿命具有重要的意义。本技术的极片可应用于软包装锂离子电池、硬包装锂离子电池和圆柱型锂离子电池。而且，本技术的极片对于膨胀较为严重的合金阳极的商业化应用具有重要的价值。本技术的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括阴极极片、阳极极片、设置于所述阴极极片和所述阳极极片之间的隔离膜以及电解液，所述阴极极片和所述阳极极片均为本技术所述的锂离子电池极片，并且所述阴极极片的凹陷部与所述阳极极片的凸起部相对设置，所述阴极极片的凸起部与所述阳极极片的凹陷部相对设置。相对于现有技术，本技术通过均具有“起伏结构”的阴极极片和阳极极片的配合使用，充分利用阴极极片表面的“起伏结构”在电化学过程中保持原有形状基本不变的特点，对同样具有表面“起伏结构”的阳极极片的嵌锂膨胀产生牵制、调整和诱导作用。从结构上看，锂离子电池中整条阳极极片的宏观膨胀被化整为零地分解成若干微小的膨胀区域，每个微小的膨胀区域受到最近邻的阴极极片的起伏结构的限制，使得其无法从宏观上形成较大的累积作用。因此，本技术提出的表面互锁结构可以有效抑制由于阳极膨胀所导致的电池外观变形和后续电池性能恶化的问题，对于提高锂离子电池的品质和使用寿命具有重要的意义。此外，本技术的阴极极片和阳极极片上凸起部和凹陷部的设置使得极片上形成了多个宽度较窄的次级通道，在电解液注液过程中，电解液与极片的接触面积增加，有利于电解液通过毛细作用迅速填满阳极极片、阴极极片和隔离膜之间的空隙，从而可以缩短注液后的静置时间，提高注液效率和裸电芯在电解液中的浸润效果，有利于形成均匀、一致的SEI膜，提高电芯容量的一致性。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术中的锂离子电池极片的断面结构示意图。其中10-集流体，20-活性物质层。图2为本技术提供的锂离子电池极片的断面结构示意图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池极片，所述极片包括集流体和设置在所述集流体表面的活性物质层，其特征在于：所述活性物质层上设置有若干个凸起部和凹陷部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁欣，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：