负极片及具有其的电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池的技术领域，具体而言涉及一种负极片及具有其的电池。


背景技术：

2.通常电池包括正极片、负极片、隔膜片和外壳，正极片、负极片和隔膜片能够以卷绕或叠片方式置于外壳内。并且需要电解液填充整个电池。电解液是锂电池的四大关键材料之一，是锂电池的“血液”，目前电池制造过程，注液的生产效率一直是瓶颈工序，尤其是高能量密度的趋势下，要求极片具有较高的压实密度，由于电解液仅凭借内部材料的吸水性能被逐渐吸收，使得电解液注液困难，注液的下液速度会进一步降低，从而效率低下，而且极片各区域的浸润一致性较差。
3.因此，需要一种负极片及具有其的电池，以至少部分地解决以上问题。


技术实现要素：

4.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.为至少部分地解决上述问题，本实用新型提供了一种负极片，用于电池，所述负极片具有在厚度方向上相反的第一侧面和第二侧面以及在与所述厚度方向垂直的第一方向上相反的第一端面和第二端面，所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一个设置有多个凹凸部，所述凹凸部在所述第一方向上从所述第一端面延伸至所述第二端面，所述第一方向对应于所述电池的高度方向，所述凹凸部通过辊压形成。
6.可选地，所述凹凸部包括相连的凹部和凸部，所述凹部的凹点到所述凸部的凸点在所述厚度方向上的距离为5μm～20μm。
7.可选地，所述凹部在与所述第一方向垂直的第二方向上具有第一尺寸，所述凸部在所述第二方向上具有第二尺寸，所述第一尺寸与所述第二尺寸相同或不同。
8.可选地，所述第一尺寸为2mm～10mm；并且/或者所述第二尺寸为2mm～10mm。
9.所述负极片的厚度为80μm～150μm。
10.可选地，所述凹凸部在与所述第一方向垂直的第二方向上连续布置。
11.可选地，所述第一侧面和所述第二侧面均设置有凹凸部，所述凹凸部相对于所述厚度方向的中心平面对称。
12.根据本实用新型的另一方面提供了一种电池，所述电池包括正极片、上述任一方面所述的负极片和隔膜片，所述隔膜片位于所述正极片和所述负极片之间，所述负极片的凹凸部与所述隔膜片抵接并形成用于电解液流通的通道。
13.可选地，所述正极片、所述负极片和所述隔膜片以卷绕方式布置成电芯，所述凹凸部沿与卷绕方向垂直且与所述电池的高度方向平行的轴向方向延伸。
14.可选地，所述正极片、所述负极片和所述隔膜片以叠片方式布置成电芯，所述凹凸部沿与叠片方向垂直的所述电池的高度方向延伸。
15.可选地，所述通道的在所述负极片的厚度方向上的截面尺寸小于3μm。
16.根据本实用新型的再一方面提供了一种用于上述任一方面所述的电池的制备方法，其包括如下步骤：
17.使用具有凹凸结构的辊对负极片原料进行辊压，形成具有凹凸部的负极片；
18.将所述负极片与隔膜片、正极片以卷绕或叠片方式布置，形成具有用于电解液流通的通道的电芯；
19.将所述电芯置于外壳内，并使所述凹凸部沿所述外壳的高度方向延伸；以及
20.将电解液从所述电芯在所述高度方向的上侧注入所述电芯，以使所述电解液经由所述通道流通。
21.根据本实用新型的提供的负极片，通过设置凹凸部可以在负极片的侧面形成凹凸条纹，这使得借助于凹凸条纹的负极片，在电池装配后负极片与隔膜片之间可以形成用于电解液流通的通道，获得高效下液的电池结构，以改善注液困难效率低的问题。负极片与隔膜片之间的通道有利于在注液过程中电解液的快速下液。当注入电解液时，电解液可以经由通道流通，并快速地填充整个电池。由此，能够提高生产效率，保证了正极片和负极片的充分浸润，利于电池的性能发挥。
22.凹凸部通过辊压形成，使得负极片在凹部处具有较大的压实密度，在凸部处具有较小的压实密度；在负极片润湿后，负极片在凹部处可以产生较大的溶胀，在凸部处可以产生较小的溶胀，使得负极片的凹凸结构的尺寸相应减小。
23.并且由于设置了凹凸部，能够满足电池活性物质在充放电过程中的体积变化，为负极片在充放电过程中因膨胀产生的反弹提供反弹空间，降低电芯变形的风险；负极片在压实密度大的凹部处会产生较大反弹，在压实密度小的凸部处会产生较小反弹，使得负极片的凹凸结构的尺寸进一步相应减小。
附图说明
24.本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。
25.附图中：
26.图1为根据本实用新型的优选实施方式的负极片的结构示意图；
27.图2为图1中所示的a部分的放大示意图；
28.图3为根据本实用新型的一个实施方式的电池的结构示意图，其中电芯以卷绕方式布置；
29.图4为根据本实用新型的另一个实施方式的电池的电芯的结构示意图，其中电芯以叠片方式布置；
30.图5为根据本实用新型的优选实施方式的负极片的制备工艺的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.110：负极片
33.111：凹凸部
34.112：凹部
35.113：凸部
36.114：外凸面
37.115：内凹面
38.121：正极片
39.122：隔膜片
40.123：外壳
41.p：通道
42.10：负极片原料
43.11：上辊
44.12：下辊
具体实施方式
45.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
46.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的描述。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
47.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
48.本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
49.需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。
50.现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。
51.本实用新型提供了一种负极片110，用于电池。电池可以是圆柱电池、方形电池、扣式电池等任何合适形状的电池。
52.负极片110是具有一定厚度的长条形。具体地，如图1所示，负极片110可以具有彼此垂直的厚度方向d
厚度
、第一方向d1和第二方向d2。第一方向d1是垂直于纸面的方向，用圆点表示。负极片110可以具有在厚度方向d
厚度
上相反的第一侧面和第二侧面以及在与厚度方
向d
厚度
垂直的第一方向d1上相反的第一端面和第二端面。
53.第一侧面和第二侧面中的至少一个可以设置有凹凸部113。凹凸部113能够在第一方向d1上从第一端面延伸至第二端面，也就是说，凹凸部113能够在第一方向d1上贯通负极片110。由此，可以在负极片110上形成凹凸条纹。第一方向d1能够对应于电池的高度方向d
高度
(图3和图4)，也就是说，位于电池中的负极片110，其凹凸部113能够沿电池的高度方向d
高度
延伸。需要说明的是，电池的高度方向d
高度
是相对于处于正常放置状态的电池，进一步说，当未封装的电池处于正常放置状态时，电解液从未封装的电池在高度方向d
高度
的上侧注入。
54.在图示实施方式中，第一侧面和第二侧面均设置有凹凸部113。凹凸部113相对于厚度方向d
厚度
的中心平面可以对称。也就是说，负极片110两个侧面的凹凸纹布置的位置对应。
55.凹凸部113可以包括相连的凹部112和凸部113。可以理解，凹部112和凸部113是相对而言的，凹部112相对于凸部113是凹陷的，凸部113相对于凹部112是凸出的。在图示实施方式中，如图2所示，凸部113可以具有外凸面114，凹部112相对于凸部113从外凸面114向内凹陷。或者进一步说，凹部112可以具有内凹面115，凸部113相对于凹部112从内凹面115向外凸出。
56.负极片110的厚度t可以为80μm～150μm。例如，厚度t可以为80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm等。凹凸部113在厚度方向d
厚度
上的尺寸可以为5μm～20μm。进一步地，凹部112的凹点到凸部113的凸点在厚度方向d
厚度
上的距离d可以为5μm～20μm。例如，距离d可以为5μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm等。在图示实施方式中，距离d等同于凹部112的凹陷深度。
57.凹部112在与第一方向d1垂直的第二方向d2上可以具有第一尺寸l1。凸部113在第二方向d2上可以具有第二尺寸l2，第一尺寸l1与第二尺寸l2可以相同或不同。第一尺寸l1可以为2mm～10mm。例如，第一尺寸l1可以为2mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm等。第二尺寸l2可以为2mm～10mm。例如，第二尺寸l2可以为2mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm等。在图示实施方式中，第一尺寸l1与第二尺寸l2相同。
58.需要说明的是，图示实施方式仅是示意性示出的负极片110的各个尺寸，图示的尺寸比例不意指负极片110的实际尺寸比例。
59.多个凹凸部113能够在与第一方向d1垂直的第二方向d2上连续布置，以在负极片110的侧面形成周期性的凹凸纹。
60.如图3所示，电池可以包括正极片121、负极片110和隔膜片122。正极片121和隔膜片122均具有平的侧面。负极片110具有凹凸部113。隔膜片122位于正极片121和负极片110之间，负极片110的凹凸部113能够与隔膜片122抵接并形成用于电解液流通的通道p。通道p的在负极片110的厚度方向d
厚度
上的截面尺寸小于3μm，使得对电池后续的循环性能基本无影响。
61.电池可以是卷绕电池。具体地，正极片121、负极片110和隔膜片122以卷绕方式布置成电芯。此处需要说明的是，图3仅是示意性地示出正极片121、负极片110和隔膜片122内外卷绕的顺序，并非每层都构造成圆形；实际上正极片121、负极片110和隔膜片122整体地卷绕成若干层。
62.凹凸部113能够沿与卷绕方向垂直且与电池的高度方向d
高度
平行的轴向方向d
轴向
延伸。也就是说，在该实施方式中，负极片110的第一方向d1与电池的高度方向d
高度
平行、与电芯的轴向方向d
轴向
也平行。由此，在负极片110和隔膜片122之间形成的通道p能够沿轴向方向d
轴向
延伸，使得与电解液的注入路径相适应。
63.如图4所示，电池可以是叠片电池。具体地，正极片121、负极片110和隔膜片122以叠片方式布置成电芯。凹凸部113沿与叠片方向d
叠片
垂直的电池的高度方向d
高度
延伸。也就是说，在该实施方式中，负极片110的第一方向d1与电池的高度方向d
高度
平行、与叠片方向d
叠片
垂直。由此，在负极片110和隔膜片122之间形成的通道p能够沿高度方向d
高度
延伸，使得与电解液的注入路径相适应。
64.本实施方式的凹凸部113能够通过辊压形成。如图5所示，可以使用具有凹凸结构的辊对负极片原料10进行辊压，形成具有凹凸部113的负极片110。由此，负极片110可以在凹部112处具有较大的压实密度，在凸部113处具有较小的压实密度；在负极片110润湿后，负极片110在凹部112处可以产生较大的溶胀，在凸部113处可以产生较小的溶胀，使得负极片110的凹凸结构的尺寸相应减小。
65.本实用新型提供了一种用于上述电池的制备方法，包括如下步骤：
66.使用具有凹凸结构的辊对负极片原料10进行辊压，形成具有凹凸部113的负极片110；如图5所示，辊压使用的棍设置有一圈周期性布置的凹凸结构。卷状的负极片原料10在牵引机的作用下被展开成平面状。棍可以包括上下布置的上辊11和下辊12。平面状的负极片原料10从上辊11和下辊12之间经过，被辊压后形成连续的凹凸部113。然后按照工艺要求采用切割设备将具有凹凸部113的负极片110切割成所需尺寸的负极片110。并且按照工艺要求采用切割设备将正极片121原料切割成所需尺寸正极片121，以及将隔膜片122原料切割成所需尺寸隔膜片122。
67.将负极片110与隔膜片122、正极片121以卷绕或叠片方式布置，形成具有用于电解液流通的通道p的电芯；其中，隔膜片122布置在负极片110与正极片121之间以将两者阻隔。采用卷绕机或者叠片机制成电芯。在电芯内部形成若干用于电解液流通的通道p。
68.将电芯置于外壳123内，并使凹凸部113沿外壳123的高度方向d
高度
延伸；真空干燥放置有电芯的外壳123。
69.将电解液从电芯在高度方向d
高度
的上侧注入电芯，注液时电解液能够经由通道p流通，并快速下液，润湿负极片110、隔膜片122和正极片121。在浸润的过程中，负极片110会进行吸液膨胀。负极片110在凹部112处可以产生较大的溶胀，在凸部113处可以产生较小的溶胀，使得负极片110的凹凸结构的尺寸相应减小。经化成分容后，电芯内部的通道p的截面尺寸会逐渐减小。具体地，通道p的在厚度方向d
厚度
上的截面尺寸逐渐减小至3μm以内，对电池后续的循环性能基本无影响。
70.将电池封口后正常进行化成以及分容，制得电池。
71.本实用新型提供的负极片110，通过设置凹凸部113可以在负极片110的侧面形成凹凸条纹，这使得借助于凹凸条纹的负极片110，在电池装配后负极片110与隔膜片122之间可以形成用于电解液流通的通道p，获得高效下液的电池结构，以改善注液困难效率低的问题。负极片110与隔膜片122之间的通道p有利于在注液过程中电解液的快速下液。当注入电解液时，电解液可以经由通道p流通，并快速地填充整个电池。由此，能够提高生产效率，保
证了正极片121和负极片110的充分浸润，利于电池的性能发挥。
72.凹凸部113通过辊压形成，使得负极片110在凹部112处具有较大的压实密度，在凸部113处具有较小的压实密度；在负极片110润湿后，负极片110在凹部112处可以产生较大的溶胀，在凸部113处可以产生较小的溶胀，使得负极片110的凹凸结构的尺寸相应减小。
73.并且由于设置了凹凸部113，能够满足电池活性物质在充放电过程中的体积变化，为负极片110在充放电过程中因膨胀产生的反弹提供反弹空间，降低电芯变形的风险；负极片110在压实密度大的凹部112处会产生较大反弹，在压实密度小的凸部113处会产生较小反弹，使得负极片110的凹凸结构的尺寸相应减小。
74.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
75.本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。