极片、电极组件、电池单体、电池、设备和制造方法与流程

allin2025-04-07  33


本发明涉及电池,尤其涉及一种极片、电芯、电池单体、电池、用电设备和极片的制造方法。


背景技术:

1、极片一般包括集流体和活性物质层。集流体包括相对的两个表面,其中至少一者设置有活性物质层。集流体包括超出活性物质层的空箔区,在相关技术中,极片的极耳成型可以采用激光对极片进行切割,在切割过程中,可能导致集流体产生毛刺,毛刺会穿透覆盖集流体的隔膜,从而导致电池单体内部发生短路的问题。


技术实现思路

1、本发明提供一种极片、电芯、电池单体、电池、用电设备和极片的制造方法,能够解决激光切割的过程中,集流体产生毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

2、本发明实施方式的极片包括:

3、集流体,所述集流体具有切割边;

4、吸能层,设置于至少部分的所述切割边处。

5、在本发明实施方式的极片中,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。另外,吸能层可以降低切割过程中激光的能量损失,无需增加激光器的功率,降低生产成本。激光器的发射能量不需要调大,使得集流体吸收的能量合适,熔化的程度低,集流体变形的程度小,毛刺产生的概率降低。

6、在某些实施方式中,所述吸能层的能量吸收率大于所述集流体的能量吸收率。

7、如此,吸能层对光能和热能的吸收能量强,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

8、在某些实施方式中,所述吸能层的灰度值范围为0-192;或,所述吸能层的灰度值范围为0-128;或,所述吸能层的灰度值范围为0-51。

9、如此,吸能层的颜色为灰色或者黑色,吸能层更加容易吸收光能和热能,从而使得吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

10、在某些实施方式中,所述吸能层的材料包括导电碳、石墨、炭黑中的至少一种。

11、如此,吸能层的颜色较深,吸能层对激光的反射和散射等现象减少。

12、在某些实施方式中,所述集流体的两侧均设置有所述吸能层。

13、如此,在极片生产的过程中,由于集流体的两侧均设置有吸能层,因此从集流体的任意一侧进行切割,吸能层都可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

14、在某些实施方式中,所述集流体包括本体和与所述本体连接的极耳,所述吸能层设置于所述本体靠近所述极耳的至少部分的切割边处。

15、一般地,本体靠近极耳的切割边更加容易在切割过程中产生毛刺,因此,将吸能层设置于所述本体靠近极耳的至少部分的切割边处,以降低本体的靠近极耳的切割边产生毛刺的概率。

16、在某些实施方式中,所述极片包括涂覆层,所述涂覆层设置于所述集流体的至少一侧,所述吸能层与所述涂覆层沿所述集流体的厚度方向层叠设置;和/或,沿第一方向,所述吸能层与所述涂覆层并列设置,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

17、如此,在涂覆层区域,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

18、在某些实施方式中,所述涂覆层包括活性物质层,所述活性物质层设置于所述集流体的至少一侧;所述吸能层与所述活性物质层沿所述集流体的厚度方向层叠设置,或,沿第一方向,至少部分所述吸能层位于所述活性物质层的一侧,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

19、如此,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

20、在某些实施方式中,沿第一方向,至少部分所述吸能层位于所述活性物质层的一侧,至少部分所述吸能层连接所述活性物质层在所述第一方向上的边缘。如此,在极片生产过程中,活性物质层靠近吸能层的一侧无需形成切割边,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题;另外,活性物质层被切割的量较少,减少废料的产生,降低生产成本。

21、在某些实施方式中,所述涂覆层包括活性物质层和绝缘层,沿第一方向,至少部分所述绝缘层设置于所述活性物质层的一侧,所述吸能层与所述绝缘层连接,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

22、如此,绝缘层设置在集流体上时,可以降低集流体与绝缘层贴合区域的变形程度,从而抑制毛刺的产生;另外,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

23、在某些实施方式中,所述吸能层与所述绝缘层沿集流体的厚度方向层叠设置。由于吸能层和绝缘层一般通过涂设、喷涂等工艺形成,将吸能层与绝缘层沿集流体的厚度方向层叠设置,使得极片更加容易制造。

24、在某些实施方式中,所述吸能层和所述绝缘层各为一层;

25、所述绝缘层设置在所述吸能层和所述集流体之间;或,所述吸能层设置在所述绝缘层和所述集流体之间。

26、如此,在绝缘层设置在吸能层和集流体之间的情况下,在激光切割过程中,吸能层相对于绝缘层先接触激光;在吸能层设置在绝缘层和集流体之间的情况下,吸能层更靠近集流体;吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。另外,吸能层和绝缘层的数量较少,可以降低极片的生产成本。

27、在某些实施方式中,所述绝缘层和所述吸能层的总层数为至少3层,所述绝缘层和所述吸能层交替布置。

28、如此,绝缘层和吸能层的总层数为至少3层,绝缘层和吸能层需要经过多次工序形成,这样可以使得绝缘层和/或吸能层与集流体的结合力更强,可以有效地抑制切割边产生的毛刺或者,减小毛刺刺穿隔膜的概率。

29、在某些实施方式中,所述吸能层设置在所述绝缘层和所述集流体之间,并且所述吸能层部分位于所述活性物质层和所述集流体之间。

30、如此,吸能层与集流体的连接面积较大,吸能层与集流体结合等更加稳定,并且吸能层相对于绝缘层更靠近集流体,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

31、在某些实施方式中,所述吸能层具有导电性,所述吸能层连接所述活性物质层和所述集流体。

32、如此,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题,并且可以作为活性物质层与集流体之间的导电介质,从而提升极片的性能。

33、在某些实施方式中,所述吸能层和所述绝缘层沿所述第一方向并列设置,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

34、如此,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题;另外,集流体的切割边与活性物质层的边缘距离较远,活性物质层被切割的量较少,减少废料的产生,降低生产成本。

35、在某些实施方式中,所述吸能层和所述绝缘层各为一层,所述绝缘层设置在所述吸能层和所述活性物质层之间。

36、如此,在激光切割过程中,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题;吸能层和绝缘层设置的数量较少,可以降低极片的生产成本。

37、在某些实施方式中,所述绝缘层和所述吸能层的总层数为至少3层,沿第一方向,所述绝缘层和所述吸能层交替布置,远离所述活性物质层的一层为所述吸能层。

38、如此,激光可以在吸能层上切割,激光切割时可以避免切除活性物质层和绝缘层,从而降低激光切割时的损耗。

39、本发明实施方式的电极组件包括以上任一实施方式所述的极片。

40、如此,吸能层的设置减少了在使用激光对极片进行切割时毛刺的产生,从而减少了因毛刺导致的电极组件内部产生短路。

41、在某些实施方式中,所述吸能层的能量吸收率大于绝缘层的能量吸收率。

42、如此,相比于绝缘层,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

43、在某些实施方式中,所述吸能层的能量吸收率大于所述涂覆层的能量吸收率。如此,相比于涂覆层,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

44、本发明实施方式的电池单体包括:

45、外壳;

46、上述实施方式所述的电极组件,所述电极组件设置在所述外壳中。

47、如此,吸能层的设置减少了在使用激光对极片进行切割时毛刺的产生,从而减少了因毛刺导致的电极组件内部产生短路。

48、在某些实施方式中,所述集流体包括本体和与所述本体连接的极耳,所述外壳上设置有电极端子,所述电极端子与所述极耳电连接。

49、如此,电极端子与极耳电连接,从而使得集流体内部形成电流回路。

50、本发明实施方式的电池包括上述实施方式所述的电池单体。

51、如此,吸能层的设置减少了在使用激光对极片进行切割时毛刺的产生,从而减少了因毛刺导致的电池内部产生短路。

52、本发明实施方式的用电设备包括上述实施方式所述的电池,或上述实施方式所述的电池单体。

53、如此,吸能层的设置减少了在使用激光对极片进行切割时毛刺的产生,从而减少了因毛刺导致的用电设备内部产生短路。

54、本发明实施方式的极片的制造方法包括:

55、提供导电片;

56、在所述导电片上设置吸能材料;

57、利用激光沿预定路径切割所述导电片和所述吸能材料,以使所述导电片形成集流体,并使所述吸能材料形成吸能层,所述吸能层位于所述集流体的至少部分的切割边处。

58、如此,在极片的制造过程中,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺,进而减少了由毛刺引起的电池单体内部发生短路的问题。

59、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。


技术特征:

1.一种极片,其中,包括:

2.根据权利要求1所述的极片,其中,所述吸能层的能量吸收率大于所述集流体的能量吸收率;和/或,

3.根据权利要求1-2任一项所述的极片,其中,所述吸能层的材料包括导电碳、石墨、炭黑中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的极片,其中,所述集流体的两侧均设置有所述吸能层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的极片,其中,所述集流体包括本体和与所述本体连接的极耳,所述吸能层设置于所述本体靠近所述极耳的至少部分的切割边处。

6.根据权利要求1-5任一项所述的极片,其中,所述极片包括涂覆层,所述涂覆层设置于所述集流体的至少一侧;所述吸能层与所述涂覆层沿所述集流体的厚度方向层叠设置;和/或,沿第一方向,所述吸能层与所述涂覆层并列设置,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

7.根据权利要求6所述的极片,其中,所述涂覆层包括活性物质层,所述活性物质层设置于所述集流体的至少一侧;所述吸能层与所述活性物质层沿所述集流体的厚度方向层叠设置,和/或,沿第一方向,至少部分所述吸能层位于所述活性物质层的一侧,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

8.根据权利要求7所述的极片,其中,沿第一方向,至少部分所述吸能层位于所述活性物质层的一侧,至少部分所述吸能层连接所述活性物质层在所述第一方向上的边缘。

9.根据权利要求6所述的极片,其中,所述涂覆层包括活性物质层和绝缘层,沿第一方向,至少部分所述绝缘层设置于所述活性物质层的一侧,所述吸能层与所述绝缘层连接,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

10.根据权利要求9所述的极片,其中,所述吸能层与所述绝缘层沿集流体的厚度方向层叠设置。

11.根据权利要求10所述的极片,其中,所述吸能层和所述绝缘层各为一层;

12.根据权利要求10或11所述的极片,其中,所述绝缘层和所述吸能层的总层数为至少3层,所述绝缘层和所述吸能层交替布置。

13.根据权利要求10所述的极片,其中,所述吸能层设置在所述绝缘层和所述集流体之间,并且所述吸能层部分位于所述活性物质层和所述集流体之间。

14.根据权利要求13所述的极片,其中,所述吸能层具有导电性,所述吸能层连接所述活性物质层和所述集流体。

15.根据权利要求9所述的极片,其中,所述吸能层和所述绝缘层沿所述第一方向并列设置,所述第一方向垂直于所述集流体的厚度方向。

16.根据权利要求15所述的极片,其中,所述吸能层和所述绝缘层各为一层,所述绝缘层设置在所述吸能层和所述活性物质层之间。

17.根据权利要求15所述的极片,其中,所述绝缘层和所述吸能层的总层数为至少3层,沿第一方向,所述绝缘层和所述吸能层交替布置,远离所述活性物质层的一层为所述吸能层。

18.根据权利要求9-17任一项所述的极片,其中,所述吸能层的能量吸收率大于绝缘层的能量吸收率。

19.根据权利要求6-18任一项所述的极片,其中,所述吸能层的能量吸收率大于所述涂覆层的能量吸收率。

20.一种电极组件,其中,包括权利要求1-19任一项所述的极片。

21.一种电池单体,其中,包括:

22.根据权利要求21所述的电池单体,其中,所述集流体包括本体和与所述本体连接的极耳,所述外壳上设置有电极端子,所述电极端子与所述极耳电连接。

23.一种电池,其中,所述电池包括权利要求21或22所述的电池单体。

24.一种用电设备,其中,所述电池设备包括权利要求23所述的电池,或权利要求21至22任一项所述的电池单体。

25.一种极片的制造方法,其中,包括:


技术总结
本发明公开了一种极片、电极组件、电池单体、电池、用电设备和极片的制造方法。本发明实施方式的极片包括集流体和吸能层。集流体具有切割边;吸能层设置于至少部分的切割边处。在本发明实施方式的极片中,吸能层可以减少对激光的反射和散射等现象,使得激光能量更加集中,从而使得集流体更加容易被切断,进而使得切割边更加不易产生毛刺。另外,吸能层可以降低切割过程中激光的能量损失,无需增加激光器的功率,降低生产成本。激光器的发射能量不需要调大,使得集流体吸收的能量合适,熔化的程度低,集流体变形的程度小,毛刺产生的概率降低。

技术研发人员:郑远添,陈威,容键鋆,车欢,李世松
受保护的技术使用者:宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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