一种极片和电池的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种极片和电池。


背景技术：

2.锂离子电池已经深入人们日常生活中的各个方面，正是由于其使用普遍性的提高，人们对锂离子电池的要求也越来越高，其中，锂离子电池的安全性和电池容量是最为关键的问题。
3.锂离子电池的安全性取决于电池内部出现短路的可能性的大小，电池内部短路，即，在带电的情况下，电池正、负极极片直接接触或者间接接触，出现大电流的放电发热，直至出现起火爆炸的情况。造成锂离子电池内部出现电池正、负极极片直接或者间接接触的一个重要因素就是极片毛刺，当电池极片存在毛刺时，裸露的毛刺会刺穿电池正、负极极片之间的隔膜，造成电池正、负极极片直接接触，引起电池出现内部短路，造成的电池电压降低或者发热，如果短路程度严重，则可能造成电池出现起火，甚至爆炸。
4.现有技术采用在负极片尾部裁切位置两侧对应的正极极片位置贴胶纸覆盖毛刺，从而防止毛刺刺穿隔膜，但两侧胶纸的位置处于正极收尾位置活性涂层和空箔区的交界处，当电芯在高温存储或者循环时，活性涂层会有膨胀，而空箔区无膨胀，而该膨胀产生的作用力会造成活性涂层和胶纸之间错位，在电解液进入该区域之后，会造成电池的鼓包或起楞现象，其不仅对电池的外观造成影响，还会影响电池的安全性能。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决现有的电池在极片的尾部贴胶纸，会造成电池的鼓包或起楞的现象，影响电芯的外观和安全性能的问题。
6.为解决上述问题，本实用新型第一方面提供了一种极片，包括集流体、活性物质层和胶体层；
7.所述集流体包括沿其长度方向依次设置的首端和尾端；
8.所述集流体的首端和所述集流体的尾端之间覆盖有所述活性物质层，所述集流体的尾端未覆盖所述活性物质层；
9.所述胶体层覆盖在所述集流体的尾端的双侧表面，且所述胶体层的一端覆盖在所述活性物质层的表面，所述胶体层的另一端包裹所述集流体的尾端。
10.进一步地，所述胶体层的尾端与所述集流体的尾端之间的间距范围为5μm至200μm。
11.进一步地，所述集流体任意一侧表面的所述胶体层的厚度范围为2μm至100μm。
12.进一步地，所述胶体层从覆盖所述活性物质层的一端至所述集流体的尾端的厚度逐渐增厚。
13.进一步地，沿所述极片的厚度方向，所述胶体层远离所述集流体的一侧表面与所述集流体之间的夹角范围大于0
°
，且小于或者等于90
°
。
14.进一步地，所述胶体层由涂敷在所述集流体双侧表面上的胶液固化而成。
15.本实用新型第二方面提供了一种电池，包括卷芯，所述卷芯包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片、所述隔膜和所述负极片依次层叠设置并从首端向尾端卷绕，形成所述卷芯，所述负极片为第一方面所述的极片。
16.进一步地，所述正极片包括沿卷绕方向依次设置的正极片双面涂敷区、正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区，所述正极片双面涂敷区和所述正极片单面涂敷区的交接处，以及所述正极片单面涂敷区和所述正极片双面空箔区的交接处，分别位于所述负极片的胶体层相对的两侧，且所述胶体层在所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述正极片双面涂敷区和所述正极片单面涂敷区的交接处，所述胶体层在所述卷芯的厚度方向的投影覆盖所述正极片单面涂敷区和所述正极片双面空箔区的交接处。
17.进一步地，所述胶体层包括覆盖负极活性物质层的第一端，以及包裹负极集流体的尾端的第二端，所述胶体层的第一端与所述正极片双面涂敷区和所述正极片单面涂敷区的交接处的间距范围为0至5μm，和/或，所述胶体层的第二端与所述正极片单面涂敷区和所述正极片双面空箔区的交接处的间距范围为0至5μm。
18.进一步地，所述正极片双面涂敷区在靠近所述正极片双面涂敷区和所述正极片单面涂敷区的交接处设置有第一减薄区，所述第一减薄区的长度范围为0.1至2mm，和/或，所述正极片单面涂敷区在靠近所述正极片单面涂敷区和所述正极片空箔区的交接处设置有第二减薄区，所述第二减薄区的长度范围为0.1至2mm。
19.进一步地，所述第一减薄区与所述正极片双面涂敷区的厚度差的范围为5μm至25μm，和/或，所述第二减薄区与所述正极片单面涂敷区的厚度差的范围为5μm至25μm。
20.本实用新型所述的极片和电池，通过在极片上设置胶体层，胶体层的一端覆盖在活性物质层的表面，胶体层的另一端包裹在集流体尾端的空箔区，能够将极片的活性物质层和空箔区交接位置的边缘，以及空箔区的边缘等几个易产生毛刺的重点部位使用胶体层完全覆盖，保证存在肉眼无法识别出的毛刺安全固定在胶体层中，使毛刺无法直接接触隔膜，大大降低了毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险，从而大幅度提升卷芯的安全性能；此外，通过在极片的尾端设置胶体层，使极片的尾端处于完全被包裹的状态，电解液难以进入胶体层中，避免了高温存储或者循环时，电解液进入活性物质层和空箔区的交接处，造成电池的鼓包或起楞现象，从而能够进一步提高电池的安全性能。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例提供的极片的侧视结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例提供的极片的正视结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例提供的极片的尾部的第一种局部放大结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例提供的极片的尾部的第二种局部放大结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例提供的极片的尾部的第三种局部放大结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例提供的卷芯的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.100-极片；101-正极片；102-负极片；110-集流体；120-活性物质层；130-胶体层；200-极耳；201-正极耳；202-负极耳。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
31.结合图1至图2所示，本实施例第一方面提供了一种极片100，包括集流体110、活性物质层120和胶体层130；集流体110包括沿其长度方向(即图1中的x轴方向)依次设置的首端和尾端；活性物质层120覆盖在集流体110的首端和集流体110的尾端之间，集流体110的尾端未覆盖活性物质层120，即集流体110的尾端为空箔区，靠近尾端的集流体110的表面覆盖有活性物质层120；胶体层130覆盖在集流体110的尾端的双侧表面，且胶体层130的一端覆盖在活性物质层120的表面，胶体层130的另一端包裹集流体110的尾端，也即，胶体层130将集流体110的尾端和靠近尾端的侧面包裹。
32.其中，极片100可以为正极片101，也可以为负极片102，正极片101和隔膜共同形成电池的卷芯。首端是指卷芯在卷绕的过程中极片100卷绕开始的一端，尾端是指卷芯在卷绕的过程中极片100卷绕收尾的一端。
33.本实施例中，通过在极片上设置胶体层，胶体层的一端覆盖在活性物质层的表面，胶体层的另一端包裹在集流体尾端的空箔区，能够将极片的活性物质层和空箔区交接位置的边缘，以及空箔区的边缘等几个易产生毛刺的重点部位使用胶体层完全覆盖，保证存在肉眼无法识别出的毛刺安全固定在胶体层中，使毛刺无法直接接触隔膜，大大降低了毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险，从而大幅度提升卷芯的安全性能；此外，通过在极片的尾端设置胶体层，使极片的尾端处于完全被包裹的状态，电解液难以进入胶体层中，避免了高温存储或者循环时，电解液进入活性物质层和空箔区的交接处，造成电池的鼓包或起楞现象，从而能够进一步提高电池的安全性能。
34.具体地，集流体110的首端和集流体110的尾端均为空箔区，集流体110首端的空箔区上设置有极耳200，极耳200的一端与集流体110的空箔区连接，极耳200的另一端沿集流体110的宽度方向(即图1中的y轴方向)延伸至集流体110的外部，集流体110的尾端的空箔区上包裹有胶体层130。
35.结合图3所示，沿集流体110的长度方向，胶体层130的尾端凸出于集流体110的尾端，胶体层130的尾端与集流体110的尾端之间的间距范围为5μm至200μm，也即，图3中l2的
尺寸范围为5μm至200μm。由此，能够保证胶体层130将集流体110的尾端的边缘完全包裹，避免集流体110尾端的毛刺露出，提升卷芯的安全性能，另一方面能够避免胶体层130的尺寸太大增加卷芯的空间体积，从而影响卷芯的能量密度。
36.沿集流体110的长度方向，胶体层130的一部分覆盖在活性物质层120的表面，本实施例中对胶体层130覆盖活性物质层120的尺寸不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，例如：胶体层130覆盖活性物质层120的首端与活性物质层120的尾端之间的间距范围大于0，且小于或者等于3mm，也即，图3中l1的尺寸范围大于0，且小于或者等于3mm，l1的尺寸可以为1mm、2mm或2.5mm等等。
37.结合图4所示，集流体110的尾端相对的两侧表面均覆盖有胶体层130，集流体110任意一侧表面的胶体层130的厚度范围为2μm至100μm，也即，w1的尺寸范围为2μm至100μm，w2的尺寸范围为2μm至100μm，w1和w2的尺寸可以相同，w1和w2的尺寸也可以不同，本实施例中对此不做进一步地限定，只要w1和w2均处于上述尺寸范围内即可，但需要说明的是，由于胶体层130可能为不规则形状，胶体层130的厚度指的是胶体层130的最大厚度。由此，能够保证胶体层130将集流体110的尾端和靠近尾端的侧边完全包裹，避免毛刺露出，提升卷芯的安全性能，另一方面能够避免胶体层130的厚度太大增加卷芯的空间体积，从而影响卷芯的能量密度。
38.结合图3至图5所示，胶体层130从覆盖活性物质层120的一端至集流体110的尾端的厚度逐渐增厚，即胶体层130的首端至胶体层130的尾端的厚度逐渐增厚，使胶体层130的截面形状大致呈“水滴状”，由此，能够较好地将集流体110的尾端包裹，避免毛刺露出，进一步提升卷芯的安全性能。
39.沿极片100的厚度方向，胶体层130远离集流体110的一侧表面与集流体110之间的夹角范围大于0
°
，且小于或者等于90
°
，也即，图5中0＜
ɑ
≤90
°
，由此，能够避免在胶体层130固化的过程中塌陷，导致胶体层130无法完全包裹集流体110的尾端和靠近尾端的侧边。
40.本实施例中的胶体层130由涂敷在集流体110双侧表面的胶液经过融合和固化后形成的，具体地，在集流体110的双侧表面涂敷胶液，涂敷后裁断集流体110，胶液在外力的挤压下，融合成一体并向集流体110的长度方向的两端延伸，且一端覆盖在活性物质层120的表面，另一端包裹集流体110裁切位置的尾端，通过加热或加压等方式进行固化后，形成固定在集流体110尾端的胶体层130。
41.本实施例中对胶液不做进一步地限定，本领域地技术人员可以根据实际情况进行选择，例如：胶液可以包括10～80重量份的主体胶，20～60重量份的固化剂，其中，主体胶可以包括丙烯酸胶类和/或聚烯烃类橡胶类，固化剂为pn-40、pn-31、pn-40j、eh-5001p、eh-3293s、eh-4360s、异氰酸酯、氮丙啶和ga240中的一种或几种的组合。
42.结合图6所示，本实施例第二方面还提供了一种卷芯，包括正极片101、负极片102和隔膜，正极片101、隔膜和负极片102依次层叠设置，并沿正极片101和负极片102的长度方向从首端向尾端卷绕在一起，形成卷芯，其中，负极片102为第一方面中提供的极片100。
43.本实施例中，通过在负极片上设置胶体层，胶体层的一端覆盖在活性物质层的表面，胶体层的另一端包裹在集流体尾端的空箔区，能够将极片的活性物质层和空箔区交接位置的边缘，以及空箔区的边缘等几个易产生毛刺的重点部位使用胶体层完全覆盖，保证存在肉眼无法识别出的毛刺安全固定在胶体层中，使毛刺无法直接接触隔膜，大大降低了
毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险，从而大幅度提升卷芯的安全性能；此外，通过在负极片的尾端设置胶体层，使负极片的尾端处于完全被包裹的状态，电解液难以进入胶体层中，避免了高温存储或者循环时，电解液进入活性物质层和空箔区的交接处，造成电池的鼓包或起楞现象，从而能够进一步提高电池的安全性能。
44.正极片101包括沿卷绕方向依次设置的正极片双面涂敷区、正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区，其中，正极片双面涂敷区是指正极集流体的相对两个表面均覆盖有正极活性物质层；正极片单面涂敷区是指正极集流体的相对两个表面中其中一个表面覆盖有正极活性物质层，另一个表面未覆盖正极活性物质层；正极片双面空箔区是指正极集流体的相对两个表面均未覆盖正极活性物质层。
45.正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处，以及正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区的交接处，分别位于负极片102的胶体层130相对的两侧，也即，正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处位于负极片102的胶体层130的上侧，正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区的交接处位于负极片102的下侧，并且，负极片102的胶体层130在卷芯的厚度方向的投影覆盖正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处，负极片102的胶体层130在卷芯的厚度方向的投影覆盖正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区的交接处。由此，负极片102的胶体层130能够替代正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处，以及正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区的交接处的胶纸，从而能够对正极活性物质层收尾位置的毛刺进行保护，降低了卷芯短路的风险，在提升卷芯的安全性能的前提下，也避免了采用胶纸，使电解液进入交接处之后造成电池的鼓包或起楞现象。
46.胶体层130包括第一端和第二端，其中，第一端为覆盖负极活性物质层的一端，第二端为包裹负极集流体的尾端的一端，第二端的厚度大于第一端的厚度，胶体层130的第一端与正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处的间距范围可以大于0，且小于或者等于5μm，胶体层130的第一端与正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区的交接处的间距范围可以大于0，且小于或者等于5μm，也即，图6中h的尺寸范围大于0，且小于或者等于5μm，由此，能够保证正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处位于胶体层130的第一端和第二端之间，正极片单面涂敷区和正极片双面空箔区的交接处位于胶体层130的第一端和第二端之间，从而能够进一步提高卷芯的安全性。
47.正极片双面涂敷区在靠近正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处设置有第一减薄区，第一减薄区的长度范围为0.1mm至2mm，也即，第一减薄区位于正极双面涂敷区，第一减薄区的尾端为正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处，第一减薄区的首端为正极片双面涂敷区靠近正极片双面涂敷区和正极片单面涂敷区的交接处的位置，第一减薄区的首端和第一减薄区的尾端之间的间距范围为0.1mm至2mm；正极片双面涂敷区的厚度大于第一减薄区的厚度，第一减薄区与正极片双面涂敷区的厚度差的范围为5μm至25μm。由此，能够避免负极片102的尾部出现正极活性物质层和负极活性物质层的量不匹配，导致析锂的现象，从而能够进一步提高电池的安全性。
48.需要说明的是，可以仅在正极片双面涂敷区靠近胶体层130的一侧表面设置第一减薄区，也可以在正极片双面涂敷区的两侧表面均设置第一减薄区。
49.正极片单面涂敷区在靠近正极片单面涂敷区和正极片空箔区的交接处设置有第二减薄区，第二减薄区的长度范围为0.1mm至2mm，也即，第二减薄区位于正极片单面涂敷
区，第二减薄区的尾端为正极片单面涂敷区和正极片空箔区的交接处，第二减薄区的首端为正极单面涂敷区靠近正极片单面涂敷区和正极片空箔区的交接处的位置，第二减薄区的首端和第二减薄区的尾端之间的间距范围为0.1mm至2mm；正极片单面涂敷区的厚度大于第二减薄区的厚度，第二减薄区与正极片单面涂敷区的厚度差的范围为5μm至25μm。由此，能够避免负极片102的尾部出现正极活性物质层和负极活性物质层的量不匹配，导致析锂的现象，从而能够进一步提高电池的安全性。
50.本实施例中，该卷芯还包括正极耳201和负极耳202，正极耳201可以设置在卷芯的内圈，且位于靠近正极片101的首端的位置，正极耳201也可以设置在卷芯的中间区域，位于正极片101的首端和尾端之间；负极耳202可以设置在卷芯的内圈，且位于靠近负极片102的首端的位置，负极耳202也可以设置在卷芯的中间区域，位于负极片102的首端和尾端之间。本实施例中对正极耳201和负极耳202的位置不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置。
51.正极耳201和负极耳202的表面均覆盖有胶纸，以对卷芯进行保护，防止析锂形成的锂枝晶刺穿隔膜导致短路现象。
52.本实施例第三方面还提供了一种电池，包括壳体、电解液和第二方面提供的卷芯，卷芯位于壳体内，电解液注入在安装有的卷芯的壳体内。示例性的，该电池可以是锂离子电池，在另一些示例中，该电池也可以是铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、镍镉电池等其他类型的电池。
53.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。