极片及其制备方法、电池单体、电池、用电装置与流程

本技术涉及电池，特别是涉及一种极片及其制备方法、电池单体、电池、用电装置。

背景技术：

1、随着环境污染的日益加剧，新能源产业越来越受到人们的关注。在新能源产业中，电池技术是关乎其发展的一项重要因素。

2、电池技术的发展需要考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、可靠性等。电池单体中的极片的设计对于电池单体的可靠性至关重要，因此，如何提供一种极片以提高电池单体的可靠性是一项亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种极片，以提高电池单体的可靠性。

2、为了达到上述目的，本技术提供了一种极片及其制备方法、电池单体、电池、用电装置。

3、第一方面，提供了一种极片，包括集流体，活性物质层，第一绝缘层和第二绝缘层，所述集流体包括主体部和极耳，所述极耳从所述主体部的第一端延伸，所述第一端为所述主体部沿第一方向的一端；所述主体部包括涂覆区和过渡区，所述过渡区设置于所述涂覆区和所述极耳之间；所述活性物质层设置于所述涂覆区的表面；所述第一绝缘层设置于所述主体部在所述第一端处的端面；所述第二绝缘层的至少部分设置于所述过渡区的表面，所述第二绝缘层包括热塑性聚合物和有机粘结剂，所述有机粘结剂的热分解温度t≥400℃。

4、本技术实施例提供了一种极片，极片包括集流体，活性物质层，第一绝缘层和第二绝缘层。集流体包括主体部和极耳，极耳从主体部的第一端延伸，主体部的第一端为主体部沿第一方向的一端。主体部包括涂覆区和过渡区，过渡区设置于涂覆区和极耳之间，涂覆区设置有活性物质层。这样，通过过渡区的设置，在裁切极耳的过程中，裁切的工具与活性物质层具有一定的距离，可以减少活性物质层的脱落。第一绝缘层设置于主体部的在第一端处的端面，这样，第一绝缘层可以包覆第一端的端面，降低端面处的集流体裸露甚至与极性相反的电极搭接的风险；此外，第一绝缘层还可以包覆由于裁切过程产生的毛刺，降低毛刺与极性相反的电极搭接的风险。第二绝缘层的至少部分设置于过渡区的表面，第二绝缘层包括热塑性聚合物和有机粘结剂。这样，裁切线位于过渡区，在裁切极耳的过程中，过渡区表面的第二绝缘层中的热塑性聚合物受热由固态转变为流动态，流动态的热塑性聚合物流动至第一端的端面处，并冷却后在端面处固化。有机粘结剂的设置，可以使第二绝缘层中的热塑性聚合物粘结在集流体的表面，降低第二绝缘层从集流体脱落的风险。由于在裁切的过程中，会产生较高的热量辐射，通过设置有机粘结剂的热分解温度t≥400℃，有机粘结剂在裁切过程中不会发生分解，可以使第二绝缘层粘结在集流体的表面，降低第二绝缘层脱落的风险。因此，本技术实施例的技术方案可以提高电池单体的可靠性。

5、在一种可能的实现方式中，所述有机有机粘结剂包括：树脂型粘结剂、橡胶型粘结剂、复合型粘结剂中的至少一种；可选地，所述树脂型粘结剂包括：环氧树脂、聚酰亚胺、其他含氮杂环类粘结剂中的至少一种，所述橡胶型粘结剂包括：有机硅橡胶，所述复合型有机粘结剂包括：酚醛、改性酚醛中的至少一种。

6、上述有机粘结剂具有较高的热分解温度，在裁切集流体的过程中有机粘结剂不会发生分解，从而可以降低第二绝缘层从集流体脱落的风险。

7、在一种可能的实现方式中，所述热塑性聚合物的滴熔点为80℃～200℃。这样，在裁切设置有第二绝缘层的集流体的过程中，在裁切所产生的热量的作用下，热塑性聚合物由固态变为流动态，流动态的热塑性聚合物可以流动至裁切后裸露的集流体的端面以及裁切产生的毛刺处，从而便于制备第一绝缘层。可选地，所述热塑性聚合物的滴熔点为150℃～200℃，这样，可以降低在未裁切集流体的过程中，由于其他因素导致的热塑性聚合物变为流动态的风险。

8、在一种可能的实现方式中，所述热塑性聚合物包括：晶态热塑性聚合物和非晶态热塑性聚合物的至少一种；可选地，所述晶态热塑性聚合物包括：聚乙烯、聚丙烯中、聚酰胺的至少一种；可选地，所述非晶态热塑性聚合物包括：微晶蜡、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

9、上述技术方案中，通过采用上述热塑性聚合物，有利于在裁切后的裸露的集流体的端面以及毛刺处形成均匀致密的包覆。

10、在一种可能的实现方式中，所述第二绝缘层还包括绝缘的无机材料；可选地，所述绝缘的无机材料的体积粒径分布dv50为1μm～1.5μm；可选地，所述绝缘的无机材料包括勃姆石。这样，通过在第二绝缘层中加入无机的绝缘材料，有利于降低裁切过程中第二绝缘层发生收缩的风险。此外，通过合理设置无机材料的粒径，有利于阻挡第二绝缘层的收缩以及得到较为均匀的第二绝缘层。

11、在一种可能的实现方式中，设置有所述第一绝缘层的所述端面的电阻r满足：r≥100ω；可选地，设置有所述第一绝缘层的所述端面的电阻r满足：r≥2000ω。端面处的电阻满足上述条件，这样，可以降低端面与极性相反的电极搭接而导致电池单体发生短路的风险。

12、在一种可能的实现方式中，在所述第二绝缘层中，所述热塑性聚合物与所述有机粘结剂的质量比a:b为60:40～80:20；可选地，在所述第二绝缘层中，所述热塑性聚合物与所述有机粘结剂的质量比a:b为70:30～80:20。

13、上述技术方案中，通过合理设置第二绝缘层中的热塑性聚合物和有机粘结剂的质量比，有利于降低第二绝缘层脱落的风险，同时有利于在裸露的集流体的端面以及毛刺处形成均匀致密的第一绝缘层。

14、在一种可能的实现方式中，所述第一绝缘层的厚度d1为200nm～2000nm。这样，第一绝缘层可以在具有较小的厚度的前提下，包覆毛刺以及裸露的端面。可选地，所述第一绝缘层的厚度d1为200nm～500nm，这样有利于在较好地包覆毛刺以及裸露的端面的同时，进一步降低第一绝缘层的厚度。

15、在一种可能的实现方式中，所述第二绝缘层的厚度d2为20μm～50μm；可选地，所述第二绝缘层的厚度d2为20μm～30μm。

16、上述技术方案中，在第二绝缘层的厚度d2不小于20μm的情况下，在对设置有第二绝缘层的集流体进行裁切的过程中，第二绝缘层中的热塑性聚合物较多，从而较多的热塑性聚合物可以在受热后流动至毛刺以及集流体的裸露的端面处，有利于均匀致密地包覆裸露的端面以及毛刺；在第二绝缘层的厚度d2部不超过50μm的情况下，有利于减少裁切所耗费的能量，并且有利于得到厚度较为合适的第一绝缘层。可选地，第二绝缘层的厚度d2为20μm～30μm，可以在减少裁切所耗费的能量的同时，提高对裸露的端面以及毛刺的包覆效果。

17、在一种可能的实现方式中，所述第二绝缘层包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置于所述过渡区的表面，所述第二部分沿所述第一方向从所述第一部分延伸且设置于所述极耳的部分表面。这样，可以降低极耳与极性相反的电极搭接的风险。

18、在一种可能的实现方式中，沿第二方向，所述极耳的设置有所述第二部分的区域的两端的端面设置有所述第一绝缘层，所述第二方向与所述第一方向不同；可选地，所述第二方向垂直于所述第一方向。这样，第一绝缘层可以包覆由于裁切而裸露的极耳的端面，可以降低该端面与极性相反的电极搭接产生的风险。

19、在一种可能的实现方式中，所述第一绝缘层的材料与所述第二绝缘层中的所述热塑性聚合物的材料相同。这样，有利于简化极片的制备步骤，加快生产节奏。

20、在一种可能的实现方式中，所述第一绝缘层中的热塑性聚合物为膜层状，所述第二绝缘层中的热塑性聚合物包括膜层状的热塑性聚合物和颗粒状的热塑性聚合物。这样，第一绝缘层为所述第二绝缘层中的热塑性聚合物熔融再固化后形成的。这样，有利于简化极片的制备步骤，可以在裁切的同时形成第一绝缘层。

21、在一种可能的实现方式中，所述集流体包括金属箔片或复合集流体；可选地，所述金属箔片包括铝箔或铜箔；可选地，所述复合集流体包括：高分子材料基层和位于所述高分子材料基层至少一个表面上的金属层；可选地，所述集流体包括铝箔。这样，便于根据实际需要选择合适的集流体。在集流体包括铝箔的情况下，极片为正极极片，有利于降低正极极片与负极极片搭接的风险，有利于提高电池单体的可靠性。此外，有利于降低正极极片与负极极片析出的锂枝晶搭接的风险。

22、第二方面，提供了一种极片的制备方法，包括：提供集流体；在所述集流体的第一区域涂覆活性物质，以形成活性物质层；在所述集流体的第二区域涂覆绝缘浆料，以形成第二绝缘层，所述绝缘浆料中包括热塑性聚合物和有机粘结剂，所述有机粘结剂的热分解温度t≥400℃；沿裁切线裁切设置有所述第二绝缘层的集流体，至少部分所述裁切线设置于所述第二区域。

23、上述技术方案中，通过第二绝缘层的设置，可以在裁切的同时形成第一绝缘层，有利于简化第一绝缘层的制备步骤。此外，有机粘结剂的热分解温度t≥400℃，裁切集流体的过程中，有机粘结剂不会发生分解，有利于降低第二绝缘层从集流体脱落的风险。

24、在一种可能的实现方式中，所述有机有机粘结剂包括：树脂型粘结剂、橡胶型粘结剂、复合型粘结剂中的至少一种；可选地，所述树脂型粘结剂包括：环氧树脂、聚酰亚胺、其他含氮杂环类粘结剂中的至少一种，所述橡胶型粘结剂包括：有机硅橡胶，所述复合型有机粘结剂包括：酚醛、改性酚醛中的至少一种。

25、在一种可能的实现方式中，所述第二绝缘层的厚度d2为20μm～50μm；可选地，所述第二绝缘层的厚度d2为20μm～30μm。

26、在一种可能的实现方式中，所述热塑性聚合物的滴熔点为80℃～200℃；可选地，所述热塑性聚合物的滴熔点为150℃～200℃。

27、在一种可能的实现方式中，所述热塑性聚合物包括：晶态热塑性聚合物和非晶态热塑性聚合物的至少一种；可选地，所述晶态热塑性聚合物包括：聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺中的至少一种；可选地，所述非晶态热塑性聚合物包括：微晶蜡、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

28、在一种可能的实现方式中，所述绝缘浆料中还包括绝缘的无机材料；可选地，所述绝缘的无机材料的体积粒径分布dv50为1μm～1.5μm；可选地，所述绝缘的无机材料包括勃姆石。

29、在一种可能的实现方式中，在所述绝缘浆料中，所述热塑性聚合物与所述有机粘结剂的质量比a:b为60:40～80:20；可选地，在所述第二绝缘层中，所述热塑性聚合物与所述有机粘结剂的质量比a:b为70:30～80:20。

30、在一种可能的实现方式中，沿裁切线裁切设置有所述第二绝缘层的集流体，包括：控制激光加工工具，沿所述裁切线裁切设置有所述第二绝缘层的集流体。

31、上述技术方案中，通过激光对集流体进行裁切，裁切过程中可以产生较多的热量，有利于第二绝缘层中的热塑性聚合物变为流动态流动至端面处，从而便于第一绝缘层的形成。

32、第三方面，提供了一种电池单体，包括第一方面及其中任一项可能的实现方式中的极片，和/或，第二方面及其中任一项可能的实现方式中的方法制备的极片。

33、第四方面，提供了一种电池，包括第三方面所述的电池单体。

34、第五方面，提供了一种用电装置，包括第四方面所述的电池。