极片、极片制备方法及制备设备、电池单体及用电装置与流程

本技术涉及电池制造，特别是涉及极片、极片制备方法及制备设备、电池单体及用电装置。

背景技术：

1、电芯在充放电过程中产生的电流需高效、稳定地引出至外部电路，通常设置专用导电连接件实现电流导出，该关键部件即为极耳。加工极片极耳时，极耳边缘容易出现毛刺等不良加工结构，降低电池可靠性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对极耳边缘容易出现毛刺等不良结构，降低电池可靠性等问题，提供一种极片、极片制备方法及制备设备、电池单体及用电装置。

2、第一方面，本技术提出一种极片，包括：

3、主体，包括第一涂层区；和

4、极耳，沿主体的宽度方向凸设于所述主体的一侧，包括第二涂层区和空箔区，所述第一涂层区、所述第二涂层区和所述空箔区沿所述宽度方向依次邻接；

5、所述极耳包括顶缘、以及沿相交于所述主体的延伸方向布置于所述顶缘两侧的侧缘，所述顶缘和所述主体布置于所述侧缘在所述宽度方向上的相背两侧；所述顶缘包括中间段、以及沿所述延伸方向相交连接于所述中间段两侧的端部段，所述端部段与所述侧缘于所述空箔区相交；

6、其中，所述顶缘存在热影响区，所述热影响区位于所述端部段，且位于所述中间段的范围之外。

7、在一些实施例中，所述中间段为直边。

8、在一些实施例中，所述主体包括与侧缘连接的端缘，所述端缘为平行所述中间段的直边。

9、在一些实施例中，所述极耳沿垂直所述延伸方向的平面对称设置。

10、在一些实施例中，每一所述端部段包括与所述中间段连接的第一弧边，同一所述顶缘的两个所述第一弧边相背弯曲。

11、在一些实施例中，所述中间段与所述第一弧边非相切设置；

12、所述中间段与所述第一弧边在连接处的切线夹角为θ4，θ4∈（0°,70°]。

13、在一些实施例中，每一所述端部段还包括第一斜边，所述第一斜边与所述第一弧边相切连接，每一所述极耳中，所述第一斜边沿背离所述主体的方向朝向另一所述端部段倾斜；

14、所述第一斜边与所述侧缘相交。

15、在一些实施例中，每一所述侧缘包括第二弧边，同一极耳的两个侧缘的第二弧边相向弯曲，所述第二弧边与所述主体的端缘相切连接。

16、在一些实施例中，所述侧缘(22)仅包括所述第二弧边(22d)，所述第一斜边(b2)与所述第二弧边(22d)非相切连接；或者，

17、每一所述侧缘还包括第二斜边，各个所述侧缘的第二斜边沿背离主体的方向均朝向另一侧缘倾斜延伸，且与所述第二弧边相切连接，并与所述第一斜边相交连接，所述第二斜边的倾斜角度为θ1，所述第一斜边的倾斜角度为θ2，θ1＜θ2。

18、在一些实施例中，所述第二弧边和所述第二斜边于所述空箔区相衔接。

19、在一些实施例中，所述侧缘包括所述第二弧边和所述第二斜边；

20、所述中间段与所述第一弧边相交于p位置，所述第一斜边与所述第一弧边相切于a位置，所述第二斜边与所述第一斜边相交于b位置，所述第二斜边与所述第二弧边相切于c位置，所述第二弧边与所述端缘相切于d位置，所述第二涂层区与所述空箔区之间的交界线为第一界线，所述第二弧边为半径为r的圆弧边，所述中间段沿所述延伸方向的尺寸为d5，第一斜边相对于第二斜边的倾斜角度为θ3；

21、同一所述端部段中，所述p位置和所述a位置沿所述宽度方向和所述延伸方向的尺寸分别为h1和d4，所述a位置和所述b位置沿所述宽度方向的间距为h2；

22、同一所述侧缘中，所述b位置和所述c位置沿所述宽度方向的间距为h9，所述c位置和所述d位置沿所述延伸方向的间距为d1；所述c位置与所述第一界线沿所述宽度方向的间距为h6；

23、所述中间段与所述端缘沿所述宽度方向的间距为h，所述第一界线(i1)与所述端缘沿所述宽度方向的间距为h8；

24、两个所述侧缘的所述d位置沿所述延伸方向的间距为d，两个所述侧缘的所述c位置沿所述延伸方向的间距为d3，两个所述侧缘的所述b位置沿所述延伸方向的间距为d2；

25、所述极片满足以下条件中至少一者：

26、h∈[15mm,60mm]；

27、h1∈[2mm，8mm]；

28、d4∈[1mm，5mm]；

29、h2＞h9；

30、h6∈（-4mm，3mm），当h6＞0时，所述c位置位于所述空箔区，当h6＜0时，所述c位置位于所述第二涂层区；

31、h8∈[1mm,5mm]；

32、d∈[10mm，300mm]，d1=r∈（2mm，8mm），d3=d-2d1，d2=d3-2(h9*tanθ1）；

33、d5/d3∈[1/4，7/8]；

34、θ1∈（0°，30°]；和

35、θ3∈（0°，80°]。

36、在一些实施例中，所述极片包括绝缘部，所述绝缘部设于所述空箔区，且位于所述侧缘所界定的范围内。

37、在一些实施例中，所述侧缘包括相切于c位置的第二斜边和第二弧边，所述第二斜边与所述端部段的第一斜边相交于b位置，所述c位置位于所述空箔区，所述空箔区和所述第二涂层区之间的交界线为第一界线；

38、所述b位置与所述绝缘部沿所述宽度方向的间距为h3，所述绝缘部沿所述宽度方向的尺寸为h4，所述c位置和所述绝缘部沿所述宽度方向的间距为h5，所述绝缘部与所述第一界线沿所述宽度方向的间距为h7，所述极片满足以下条件中至少一者：

39、h3∈（0mm,10mm]；

40、h4∈[1.5mm，5mm]；

41、h5∈（0，8mm]；和

42、h7∈（0.2mm，3mm]。

43、在一些实施例中，所述第一涂层区和所述第二涂层区为材质相同的电极材料涂层区；或者，

44、所述第一涂层区包括沿所述宽度方向相邻设置的第一子区和第二子区，所述第一子区为电极材料涂层区，所述第二子区和所述第二涂层区邻接且均为材质相同的绝缘材料涂层区。

45、第二方面，本技术提出一种极片制备方法，包括：

46、调用激光切割装置沿设定轨迹对位于其作业平面内的裸极片执行切极耳操作，以将所述裸极片加工为具有极耳的极片；

47、其中，所述设定轨迹位于由所述作业平面确定的x-y平面坐标系内，所述裸极片包括沿y轴相邻设置的涂层区和箔材区，所述箔材区和所述涂层区沿x轴纵长设置，所述箔材区包括背离所述涂层区设置的外边沿；

48、所述设定轨迹包括第一轨迹和第二轨迹，所述第一轨迹包括沿所述x轴间隔设置的两个端部轨迹、以及衔接于两个所述端部轨迹之间的空跑轨迹，所述端部轨迹途经所述箔材区并延伸至所述外边沿以形成所述极片的顶缘的端部段，所述空跑轨迹位于所述裸极片的范围之外，以使位于两个所述端部轨迹之间的所述外边沿形成所述顶缘的中间段；所述第二轨迹途经所述箔材区和所述涂层区，用于形成所述极片的侧缘。

49、在一些实施例中，将所述外边沿在所述x-y平面坐标系的投影作为第一参照线；

50、每一所述端部轨迹包括位于所述箔材区的第一弧形轨迹段，所述第一弧形轨迹段途经所述箔材区并延伸至所述第一参照线，两个所述端部轨迹的所述第一弧形轨迹段在x向上相背弯曲；

51、所述空跑轨迹和所述第一弧形轨迹段设置于所述第一参照线的两侧，且彼此衔接。

52、在一些实施例中，所述第一弧形轨迹段与所述第一参照线非相切设置。

53、在一些实施例中，所述第一弧形轨迹段与所述第一参照线在连接处的切线夹角为θ4’，θ4’∈（0°，70°]。

54、在一些实施例中，每一所述端部轨迹还包括第一倾斜轨迹段，所述第一倾斜轨迹段与所述第一弧形轨迹段相切衔接，且与所述第二轨迹于所述箔材区相交；

55、所述激光切割装置沿所述设定轨迹朝向x轴的正向所在一侧行进切割；每一所述第一倾斜轨迹段沿所述切割行进方向朝向x轴的正向倾斜延伸。

56、在一些实施例中，每一所述第二轨迹包括两个分轨迹；

57、每一所述分轨迹包括端缘轨迹和侧缘轨迹，两者于所述涂层区相衔接；所述端缘轨迹位于所述涂层区，用于形成所述极片的端缘，所述侧缘轨迹途经所述涂层区和所述箔材区，用于形成所述侧缘；

58、每一所述第一轨迹与两个所述分轨迹的所述侧缘轨迹相交，且该两个分轨迹沿x轴间断设置。

59、在一些实施例中，每一所述侧缘轨迹包括第二倾斜轨迹段，所述第二倾斜轨迹段与所述端缘轨迹于所述箔材区相交，且沿所述激光切割装置的切割行进方向朝向x轴的正向倾斜延伸。

60、在一些实施例中，每一所述侧缘轨迹包括第二弧形轨迹段，同一所述分轨迹中，所述端缘轨迹和所述第二弧形轨迹段相切衔接，与同一所述第一轨迹相交的两个所述侧缘轨迹的所述第二弧形轨迹段相向弯曲。

61、在一些实施例中，每一所述侧缘轨迹仅包括第二弧形轨迹段，所述第二弧形轨迹段与所述第一倾斜轨迹段于所述箔材区非相切衔接；或者，

62、每一所述侧缘轨迹还包括第二倾斜轨迹段，所述第二倾斜轨迹段与所述第二弧形轨迹段相切衔接，且与所述第一倾斜轨迹段于所述箔材区相交，所述第二倾斜轨迹段沿所述激光切割装置的切割行进方向朝向x轴的正向倾斜延伸，所述第一倾斜轨迹段的倾斜角度θ2’大于所述第二倾斜轨迹段的倾斜角度θ1’。

63、在一些实施例中，所述第二弧形轨迹段和所述第二倾斜轨迹段于所述箔材区相衔接。

64、在一些实施例中，所述第一倾斜轨迹段相对于所相交的第二倾斜轨迹段的倾斜角度为θ3’，满足：θ1’∈（0°，30°]，θ3’∈（0°，80°]。

65、在一些实施例中，调用激光切割装置沿设定轨迹对位于其作业平面内的裸极片执行切极耳操作，包括：

66、调用第一激光切割器沿所述第一轨迹朝向x轴的正向一侧行进切割所述裸极片，调用第二激光切割器沿所述第二轨迹朝向所述x轴的正向一侧行进切割所述裸极片，以在所述裸极片上切割出极耳。

67、在一些实施例中，所述涂层区包括沿y轴相邻设置电极材料涂层区和绝缘材料涂层区，所述绝缘材料涂层区和所述箔材区邻接；所述第二轨迹位于所述电极材料涂层区的范围之外，且途经所述绝缘材料涂层区；或者，

68、所述涂层区为所述电极材料涂层区，所述第二轨迹途经所述电极材料涂层区。

69、在一些实施例中，将所述涂层区和所述箔材区的交界线在所述x-y平面直角坐标系中的投影作为第二参照线；

70、所述第二轨迹包括途经所述涂层区的端缘轨迹，所述端缘轨迹为直线轨迹，且与所述第二参照线的距离为h8’，h8’∈[1mm,5mm]。

71、在一些实施例中，调用激光切割装置沿设定轨迹对位于其作业平面内的裸极片执行切极耳操作，以将所述裸极片加工为具有极耳的极片，包括：

72、调用激光切割装置沿设定轨迹对位于其作业平面内的裸极片执行切极耳操作，得到具有极耳的预极片；

73、于所述预极片的极耳的箔材区设置绝缘部，所述绝缘部位于所述极耳的侧缘范围内，得到所述极片。

74、第三方面，本技术提出了一种极片制备设备，包括：

75、激光切割装置；及

76、控制装置，与所述激光切割装置连接，用于根据如第二方面所述的极片制备方法控制所述激光切割装置工作。

77、第四方面，本技术提出了一种电池单体，其特征在于，包括如第一方面所述的极片。

78、第五方面，本技术提出了一种用电装置，其特征在于，包括如第四方面所述的电池单体。

79、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：

80、上述极片、极片制备方法及制备设备、电池单体及用电装置，实际应用时，利用激光切割的方式在裸极片上切割出极耳时，激光切割轨迹存在一段空跑轨迹（即不经过裸极片的轨迹），空跑轨迹对应的裸极片外边沿区域形成中间段。由于空跑轨迹不经过裸极片，其轨迹形状、轨迹速度等不会对极耳切割产生影响，不仅可简化设计，还能将空跑轨迹的行进速度设计较快或者行程设计较短，加快极耳的切割速度，提高极片的制备效率。同时，由于中间段不由激光切割形成，能可以减少因激光切割所产生的金属熔珠，减少不良结构的产生。

81、此外，顶缘和侧缘于空箔区相交，空箔区未涂覆涂层，顶缘和侧缘连接处不会形成“台阶”结构，也不易出现因涂层崩塌形成的毛刺，减少了极耳边缘不良结构的产生，提高了极耳的加工质量，有助于提升电池的可靠性。