一种负极片及电芯的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及一种负极片及电芯。


背景技术：

2.锂离子电池制造包括配料、涂布、卷绕、封装、化成、成型、分容和老化等工序。其中，化成是电池注液后对电池的首次充电，同时对电池施加一定压力，使锂离子电池活化。与此同时，电解液在负极发生副反应，生成固态电解质界面(sei)膜。sei膜的致密性对锂电池的循环寿命、初始容量损失、倍率性能等有着很大影响。
3.相关技术中，电池由正极片、负极片和隔膜组成。其中，正极片和负极片的头部为双面空箔，负极片涂层由单面涂层和双面涂层组成。负极极耳焊接在负极片头部，如图1所示，电芯结构如图2所示，由于极耳的存在，极耳区域卷芯厚度比非极耳区域要大，使电池表面不平整，电池化成时，非极耳区域负极片受压小于极耳区域负极片，导致非极耳区域的负极涂层sei膜的致密性小于极耳区域的负极片。在电池长循环过程中，低致密性的sei膜更容易析锂；如果增大化成压力，那么极耳区域负极片可能受压过大，会降低极耳区域极片的电解液量，也会使该区域负极片在长循环过程中，因电解液过早被消耗而导致电解液量不足，也容易出现析锂状况，加快电池容量衰减。由上可知，极耳带来的厚度差异，会使化成压力难以给到合适的值，容易导致化成后电池非极耳区域低致密性sei膜或者极耳区域低电解液量，从而导致电池在长循环过程中，容易出现析锂状况，缩短电池使用寿命。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种负极片结构及电芯，消除极耳带来的电芯在不同区域厚度差异，提高电芯表面平整度，既可以防止化成压力不足导致的非极耳区域出现低致密性的sei膜，也可以防止化成压力过大导致极耳区域出现较低地电解液量。一定程度上避免电芯在长循环过程的析锂问题，提高电芯的使用寿命。
5.为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：
6.一种负极片，包括负极集流体、设置于所述负极集流体上的负极涂层，其特征还在于：所述负极涂层包括涂覆于所述负极集流体的长面第一负极涂层、及涂覆于所述负极集流体的短面第二负极涂层，所述负极集流体的短面未涂覆第二负极涂层处为空箔位置，所述空箔位置的所述负极集流体上涂有第三负极涂层；所述第三负极涂层至少间隔设置有两个极耳凹槽，所述极耳凹槽用于容纳位于正极片上的正极极耳和用于容纳位于负极片上的负极极耳。
7.优选地，所述空箔位置包括第一折弯位置和第二折弯位置，所述第一折弯位置宽度为负极片折弯宽度；所述第一折弯位置远离所述第二负极涂层，所述第二折弯位置靠近所述第二负极涂层。
8.优选地，负极片还包括负极极耳，当所述负极极耳位于所述第一负极涂层侧的所述负极集流体上时，所述第三负极涂层涂覆于所述第二折弯位置，所述第三负极涂层与所
述第二负极涂层相连。
9.优选地，两次折叠后所述负极极耳设置于对应的所述极耳凹槽内。
10.优选地，负极片还包括负极极耳，当所述负极极耳位于所述第二负极涂层侧的所述负极集流体上时，所述第三负极涂层涂覆于所述第一折弯位置，所述第三负极涂层与所述第二负极涂层间隔一折弯宽度。
11.优选地，一次折叠后所述负极极耳设置于对应的所述极耳凹槽内。
12.优选地，所述极耳凹槽宽度大于所述负极极耳宽度为a，所述a的范围为0.5mm≤a≤4mm；所述极耳凹槽长度大于所述负极极耳长度为b，所述b的范围为0.5mm≤b≤4mm。
13.一种电芯，采用上述技术方案中任一项的负极片、隔膜及正极片层叠卷绕形成。
14.本实用新型的有益效果为：
15.(1)本实用新型的负极片中新增第三负极涂层，同时，在第三负极涂层部分分别设置与正极极耳、负极极耳相对应的容置凹槽，使得电芯表面更加平整。
16.(2)采用本实用新型的负极片，在提高电芯表面平整度的同时，还可以防止因极耳厚度差异带来的电芯的低致密性sei膜或者低保液量状况。本实用新型的电芯在长循环过程中，负极片更不易析锂，延缓了电芯容量衰减，提高了电芯循环使用寿命。而且，第三负极涂层，由于在电芯充放电时，不会参与嵌锂和脱锂反应，即使在循环过程中，新增第三负极涂层也不会增加电芯厚度。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1示出了现有技术中负极片的结构示意图；
20.图2示出了现有技术中电芯的结构示意图；
21.图3示出了本实用新型的实施例的负极片的结构示意图；
22.图4示出了本实用新型的实施例的正极片的结构示意图；
23.图5示出了本实用新型的实施例的电芯的结构示意图；
24.图6示出了本实用新型的实施例的另一种负极片的结构示意图；
25.图7示出了本实用新型实施例另一种的正极片的结构示意图；
26.图8示出了本实用新型实施例另一种的电芯结构示意图，
27.其中，图1至图8中附图标记与部件之间的对应关系为：
28.102负极集流体，104正极集流体，106正极极耳，108负极极耳，110第一负极涂层，112第二负极涂层，114极耳凹槽，116第一正极涂层，118第二正极涂层，122第三负极涂层，124隔膜。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例
仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.如图3至图8所示，根据本实用新型的实施例的电池负极片结构包括：负极集流体102、涂覆在负极集流体102的长面第一负极涂层110、涂覆在负极集流体102的短面第二负极涂层112，第一负极涂层110长度大于第二负极涂层112长度。负极极耳106焊接在负极集流体102双面空箔。负极集流体102涂覆第一负极涂层110，但未涂覆第二负极涂层112位置为单面涂层，该位置只有一侧表面具有涂层。对应的，负极集流体102两侧表面都有涂层的是负极片的双面涂层。负极集流体102的短面未涂覆第二负极涂层112处为空箔位置，空箔位置的负极集流体上涂有第三负极涂层122，也即第三负极涂层122涂覆于负极片单面涂层。第三负极涂层122设置有极耳凹槽114，第三负极涂层122至少间隔设置有两个极耳凹槽114，极耳凹槽114用于容纳位于正极片上的正极极耳106和用于容纳位于负极片上的负极极耳108。正极极耳106、负极极耳108可以在卷绕时，放置到第三负极涂层122的极耳凹槽114内，如图5所示，负极片、隔膜及正极片层叠卷绕形成电芯后，第三负极涂层122的存在，可以消除极耳带来的厚度差异。
31.本实用新型的负极集流体102可以采用铜箔，负极涂层中的活性物质可以为石墨、硬碳和硅等。正极集流体104可采用铝箔，正极涂层中的活性物质可为licoo2、linicomno2和limn2o4等。
32.下面以一具体实施例对本实用新型进行详细说明。
33.将钴酸锂、碳纳米管、聚偏氟乙烯(pvdf)及氮甲基吡咯烷酮(nmp)加入搅拌罐中，然后将搅拌罐中的物料充分搅拌，得到均匀分散的正极浆料；将正极浆料涂覆于铝箔后烘干，经辊压、分切以及制片，得到一定长度和宽度的正极片。如图4所示，正极片包括正极集流体104、涂覆于正极集流体104两侧表面上的第一正极涂层116和第二正极涂层118，第一正极涂层116的长度大于第二正极涂层118的长度。正极极耳106焊接于正极集流体104的双面空箔，与第二正极涂层处于同侧。
34.将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶加入搅拌罐中，然后将搅拌罐中的物料充分搅拌，得到均匀分散负极浆料；将负极浆料涂覆于铜箔烘干后，经辊压、分切、激光清洗、制片得到一定长度和宽度的负极片。如图3所示，负极片包括负极集流体102、分别涂覆于负极集流体102两侧表面上的第一负极涂层110、第二负极涂层112和第三负极涂层122。在第三负极涂层122上清洗出极耳凹槽114。负极集流体102的短面未涂覆第二负极涂层112处为空箔位置，空箔位置的负极集流体102上涂有第三负极涂层122；第三负极涂层122间隔设置有两个极耳凹槽114，极耳凹槽114用于容纳位于正极片上的正极极耳106和用于容纳位于负极片上的负极极耳108。
35.将制备好的正极片、负极片与隔膜124一起卷绕形成电芯，如图5所示，将电芯密封于铝塑膜中，向铝塑膜中注入电解液(环状碳酸酯、链状碳酸酯等组成的非水溶剂及溶解于其中电解质形成的电解液)后，经封口、化成和二封等工序制备得到锂离子电池。
36.如图3和图5所示，空箔位置包括第一折弯位置和第二折弯位置；第一折弯位置远离第二负极涂层112，第二折弯位置靠近第二负极涂层112。负极极耳108位于第一负极涂层110侧的负极集流体102上，第三负极涂层122涂覆于第二折弯位置，第三负极涂层122与第
二负极涂层112相连。两次折叠后负极极耳108设置于对应的极耳凹槽114内。
37.由于负极片的第三负极涂层122上设置有极耳凹槽114，正极片上的正极极耳106和负极片上的负极极耳108可以容纳于极耳凹槽114，可以消去极耳带来的厚度差异，并且第三负极涂层122在充放电过程中，不会参与嵌锂和脱锂反应，即使在循环过程中，第三负极涂层122也不会增加电池厚度。此外，由于提高电池表面平整度，可以防止电池化成非极耳区域负极片出现的低致密性sei膜或者极耳区域出现的低保液量，进而减少电池长循环过程中出现的析锂状况，提高电池循环寿命。
38.本实用新型的隔膜124为常规的锂电池隔膜，其包含基材和涂覆层，其中基材可为聚乙烯(pe)单层膜、或聚丙烯(pp)单层膜膜，涂覆层可为多孔三氧化二铝、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
39.作为本实用新型负极片的另一种实施方式，如图6所示，第三负极涂层122涂覆于负极片单面涂层，与负极双面空箔相连。第三负极涂层122设置有极耳凹槽114。负极极耳108位于第二负极涂层112侧的负极集流体102上，第三负极涂层122涂覆于第一折弯位置，第三负极涂层122与第二负极涂层112间隔一折弯宽度。一次折叠后负极极耳108设置于对应的极耳凹槽114内。图7是本实用新型正极片的另一种实施方式，正极片包括正极集流体104、涂覆于正极集流体104两侧表面上的第一正极涂层116和第二正极涂层118，第一正极涂层116的长度大于第二正极涂层118的长度。正极极耳106焊接于正极集流体104的双面空箔，与第一正极涂层处于同侧，与图6中的负极片配合使用。将如图6所示负极片、如图7所示正极片和隔膜124卷绕形成的另外一种电芯，如图8所示。如图8所示的电芯，同样地，可以消除极耳带来的厚度差异，提高电池的循环寿命。
40.进一步地，极耳凹槽114宽度大于负极极耳108宽度为a，a的范围为0.5mm≤a≤4mm；极耳凹槽114长度大于负极极耳108长度为b，b的范围为0.5mm≤b≤4mm。从而，使得正极极耳106和负极极耳108能够放入到极耳凹槽114中，同时，能保障其原有作用和性能。
41.对比例
42.将钴酸锂、碳纳米管、聚偏氟乙烯(pvdf)及氮甲基吡咯烷酮(nmp)加入搅拌罐中，然后将搅拌罐中的物料充分搅拌，得到均匀分散正极浆料；将正极浆料涂覆于铝箔烘干后，经辊压、分切以及制片，得到一定长度和宽度的正极片，如图4所示，正极片包括正极集流体104、涂覆于正极集流体104两侧表面上的第一正极涂层116和第二正极涂层118，第一正极涂层116的长度大于第二正极涂层118的长度。正极极耳106焊接于正极集流体104的双面空箔，与第二正极涂层处于同侧。
43.将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶加入搅拌罐中，然后将搅拌罐中的物料充分搅拌，得到均匀分散负极浆料；将负极浆料涂覆于铜箔烘干后，经辊压、分切、制片得到一定长度和宽度的负极片，如图1所示，负极片包括负极集流体102、涂覆于负极集流体102两侧的第一负极涂层110和第二负极涂层112，第一负极涂层110的长度大于第二负极涂层112的长度。负极极耳108焊接于负极集流体102的双面空箔，与第二负极涂层处于同侧。
44.将制备好的正极片、负极片与隔膜124一起卷绕形成电芯，如图2所示，并密封于铝塑膜中。向铝塑膜中注入电解液(环状碳酸酯、链状碳酸酯组成的非水溶剂及溶解电解质而形成的电解液)后，经封口、化成和二封等工序制备得到锂离子电池。由于极耳的存在，极耳区域卷芯厚度比非极耳区域要大，使电池表面不平整。容易导致化成后电池非极耳区域低
致密性sei膜或者极耳区域低电解液量，从而导致电池在长循环过程中，容易出现析锂状况，缩短电池使用寿命。
45.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种负极片，包括负极集流体、设置于所述负极集流体上的负极涂层，其特征还在于：所述负极涂层包括涂覆于所述负极集流体的长面第一负极涂层、及涂覆于所述负极集流体的短面第二负极涂层，所述负极集流体的短面未涂覆第二负极涂层处为空箔位置，所述空箔位置的所述负极集流体上涂有第三负极涂层；所述第三负极涂层至少间隔设置有两个极耳凹槽，所述极耳凹槽用于容纳位于正极片上的正极极耳和用于容纳位于负极片上的负极极耳。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述空箔位置包括第一折弯位置和第二折弯位置，所述第一折弯位置宽度为负极片折弯宽度；所述第一折弯位置远离所述第二负极涂层，所述第二折弯位置靠近所述第二负极涂层。3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，还包括负极极耳，当所述负极极耳位于所述第一负极涂层侧的所述负极集流体上时，所述第三负极涂层涂覆于所述第二折弯位置，所述第三负极涂层与所述第二负极涂层相连。4.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，两次折叠后所述负极极耳设置于对应的所述极耳凹槽内。5.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，还包括负极极耳，当所述负极极耳位于所述第二负极涂层侧的所述负极集流体上时，所述第三负极涂层涂覆于所述第一折弯位置，所述第三负极涂层与所述第二负极涂层间隔一折弯宽度。6.根据权利要求5所述的负极片，其特征在于：一次折叠后所述负极极耳设置于对应的所述极耳凹槽内。7.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述极耳凹槽宽度大于所述负极极耳宽度为a，所述a的范围为0.5mm≤a≤4mm；所述极耳凹槽长度大于所述负极极耳长度为b，所述b的范围为0.5mm≤b≤4mm。8.一种电芯，其特征在于，采用上述权利要求1至7中任一项所述的负极片、隔膜及正极片层叠卷绕形成。

技术总结
本实用新型涉及锂电池技术领域，公开了一种负极片及电芯，包括负极集流体、设置于负极集流体上的负极涂层，负极涂层包括涂覆于负极集流体的长面第一负极涂层、及涂覆于负极集流体的短面第二负极涂层，负极集流体的短面未涂覆第二负极涂层处为空箔位置，空箔位置的负极集流体上涂有第三负极涂层；第三负极涂层至少间隔设置有两个极耳凹槽，极耳凹槽用于容纳位于正极片上的正极极耳和用于容纳位于负极片上的负极极耳。通过本实用新型的技术方案，可以消除因极耳带来的电池在不同区域厚度差异，提高电池表面平整度，防止因极耳厚度差异带来的电池的低致密性SEI膜或者低保液量状况，一定程度上避免电池在长循环过程的析锂问题，提高电池的使用寿命。高电池的使用寿命。高电池的使用寿命。


技术研发人员：钟剑剑 陈智坚 李伟 杜晨树
受保护的技术使用者：东莞维科电池有限公司
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/7/28