极片、电池单体、电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电化学储能技术领域，特别是涉及一种极片、电池单体及电池。


背景技术：

2.随着消费者对续航里程要求的提高，提升电池单体能量密度成为了电池厂提升自身竞争力的主要指标之一，而采用薄的涂布基材和提升极片的辊压密度是提升能量密度的有效手段。
3.但在极片制作过程中，为了避免涂布基材在涂布后冷压中产生断带，在采用薄基材的时候，往往需要适当降低辊压密度，这就使采用薄的涂布基材提升能量密度的收益大打折扣。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对的现有采用薄的涂布基材提升能量密度的方式，需要适当降低辊压密度，而使得电池单体能量密度的收益大打折扣的问题，提供一种能在采用薄的涂布基材的基础上能提高辊压密度，以改善电池单体的能量密度的极片、电池单体、电池及用电装置。
5.本技术提供一种极片，具有涂布区及位于所述涂布区至少一侧的空箔区；
6.所述极片包括位于所述涂布区的涂布层，所述涂布层的辊压密度自靠近所述空箔区的一侧向远离所述空箔区的另一侧逐渐增大。
7.上述极片，通过设置涂布层的辊压密度自靠近空箔区的一侧向远离空箔区的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区的一侧的涂布层的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区靠近空箔区的边缘处发生断带，而远离空箔区的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片的整体辊压密度，进而使电池单体的能量密度提升。如此，本技术的极片，能够在采用薄的涂布基材的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体的能量密度。
8.在其中一个实施例中，所述涂布层的辊压密度自靠近所述空箔区的一侧向远离所述空箔区的另一侧呈线性增大；和/或
9.所述涂布层的辊压密度自靠近所述空箔区的一侧向远离所述空箔区的另一侧呈阶梯式增大。线性增大的方式可使辊压密度均匀增大，避免辊压密度的突变给极片带来的应力集中或者其他损害，而阶梯式增大的方式可使涂布层在靠近空箔区的一侧的辊压密度具有一个数值较低的稳定带，且在远离空箔区的另一侧的辊压密度也具有一个数值较高的稳定带，进而避免断带和提升辊压密度。
10.在其中一个实施例中，所述涂布层的辊压密度自靠近所述空箔区的一侧向远离所述空箔区的另一侧以5～7(克/立方厘米)/米的速度逐渐增大。可使涂布层的辊压密度变化均匀，降低涂布层的辊压密度的变化对极片的损坏，提升极片的性能。
11.在其中一个实施例中，所述涂布层的涂布重量自靠近所述空箔区的一侧向远离所述空箔区的另一侧逐渐增大。
12.在其中一个实施例中，所述涂布层的厚度自靠近所述空箔区的一侧向远离所述空箔区的另一侧保持一致。可确保极片的性能的一致性，进而使电池单体的性能稳定。
13.在其中一个实施例中，所述涂布层在靠近所述空箔区的一侧的辊压密度与远离所述空箔区的另一侧的辊压密度之间的差值范围为0.4克/立方厘米～0.6克/立方厘米。一方面能避免断带及提升辊压密度，另一方面降低对极片性能的影响。
14.在其中一个实施例中，所述涂布层在所述空箔区的一侧的辊压密度范围为3.2克/立方厘米～3.3克/立方厘米；和/或
15.所述涂布层在远离所述空箔区的另一侧的辊压密度范围为3.7克/立方厘米～3.8克/立方厘米。能进一步地避免断带及提升辊压密度，并提升极片性能。
16.在其中一个实施例中，所述空箔区用于形成极耳或者设置极耳。
17.本实用新型的另一方面，还提供一种电池单体，包括上述的极片。
18.上述电池单体，通过设置涂布层的辊压密度自靠近空箔区的一侧向远离空箔区的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区的一侧的涂布层的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区靠近空箔区的边缘处发生断带，而远离空箔区的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片的整体辊压密度，进而使电池单体的能量密度提升。如此，本技术的电池单体，能够使极片在采用薄的涂布基材的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体的能量密度。
19.本实用新型的又一方面，还提供一种电池，包括上述的电池单体。
20.上述电池，通过设置涂布层的辊压密度自靠近空箔区的一侧向远离空箔区的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区的一侧的涂布层的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区靠近空箔区的边缘处发生断带，而远离空箔区的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片的整体辊压密度，进而使电池单体的能量密度提升。如此，本技术的电池，能够使极片在采用薄的涂布基材的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体的能量密度。
21.本实用新型的又一方面，还提供一种用电设备，包括上述的电池。
22.上述用电设备，通过设置涂布层的辊压密度自靠近空箔区的一侧向远离空箔区的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区的一侧的涂布层的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区靠近空箔区的边缘处发生断带，而远离空箔区的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片的整体辊压密度，进而使电池单体的能量密度提升。如此，本技术的用电设备，能够使极片在采用薄的涂布基材的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体的能量密度。
附图说明
23.图1为本技术一实施例中的极片的剖面结构示意图；
24.图2为本技术一实施例中的极片在其涂布过程中的剖面结构示意图；
25.图3为本技术另一实施例中的极片在其涂布过程中的剖面结构示意图；
26.图4为本技术一实施例中的电池单体的部分分解的结构示意图；
27.图5为图4所示的电池单体中的电极组件的结构示意图；
28.附图标记：
29.极片100、涂布层10、涂布基材20、涂布区aa、空箔区bb、电池单体200、壳体210、盖体220、电极组件230、极耳240。
具体实施方式
30.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术和简化描述，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技术的限制。
33.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至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
37.此外，附图并不是1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。
38.申请人研究发现，通常涂布基材，例如箔材，其中间为活性物质涂布区，而两侧为预留的空箔区一用于后边工序切割成极耳或者另外设置极耳于其上。在极片制作的冷压过程中，由于中间的涂布区受辊压会有一定的延展，而两侧的空箔区延展较小甚至几乎无延展，这就造成在冷压时涂布区靠近空箔区的边缘处存在一定的应力集中，从而易造成冷压
断带，影响生产效率和产能。
39.并且，申请人进一步研究发现，在相同的辊压密度下，涂布基材越薄越易断带，且在相同的涂布基材厚度下，辊压密度越大越易断带。因此，辊压密度成为了通过减薄涂布基材以提升电池单体能量密度的制约因素，导致采用薄的涂布基材时，往往需要适当降低辊压密度，这就使通过薄的涂布基材提升电池单体的能量密度的收益大打折扣。
40.因此，需要提供一种能够在采用薄的涂布基材的基础上能提高辊压密度，以改善电池单体的能量密度的极片、电池单体及电池。
41.图1示出了本技术一实施例中的极片的剖面结构示意图。为便于描述，图1仅示出了与本实用新型实施例相关的结构。
42.参阅图1，本技术一实施例提供一种极片100，具涂布区10及位于涂布区aa至少一侧的空箔区bb，极片100包括位于涂布区aa的涂布层10。本技术的极片100可以是负极片，也可以是正极片，在此不作限制。
43.还需要指出的是，极片100包括涂布基材20，涂布层10涂覆在位于涂布区aa的涂布基材20上。在本技术的实施例中，涂布基材20为箔材，具体可为铝箔或者碳纸等。
44.另外，可以通过对位于空箔区bb的涂布基材20进行切割形成极耳240，也可以在位于空箔区bb的涂布基材20上额外设置极耳240。
45.其中，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大。可以理解，本技术中所指的涂布层10的辊压密度，是指通过对涂覆涂布浆料300，也就是活性物质后的涂布基材20进行辊压后形成的涂布层10的压实密度。
46.通过设置涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区bb的一侧的涂布层10的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区aa靠近空箔区bb的边缘处发生断带，而远离空箔区bb的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片100的整体辊压密度，进而使电池单体200的能量密度提升。如此，本技术的极片100，能够在采用薄的涂布基材20的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体200的能量密度。
47.具体到本技术的实施方式中，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧呈阶梯式增大。具体地，涂布层10的每一台阶段的长度及相邻两个台阶段之间的高度差相同。如此，可使在靠近空箔区bb的一侧的辊压密度具有一个数值较低的稳定带，从而提升涂布区aa靠近空箔区bb的边缘处不发生断带的可靠性，并且远离空箔区bb的另一侧的辊压密度也具有一个数值较高的稳定带，以提升极片100整体的辊压密度。
48.在本技术的另一实施方式中，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧呈线性增大。可以理解，呈线性增大是指呈直线状增大。如此，可使辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧涂布层10上均匀增大，避免辊压密度的突变给极片100带来的应力集中或者其他损害。
49.在本技术的其他实施方式中，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧可具有呈线性增大的区域，也可以具有呈阶梯状增大的区域，也即两者的组合方式，具体地，可将涂布区aa划分成第一涂布区和第二涂布区，位于第一涂布区的涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧呈线性增大或者呈阶梯状增大其中之一，位于第二涂布区的涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离
空箔区bb的另一侧呈线性增大或者呈阶梯状增大其中之另一。当然，涂布区aa还可以划分成多个第一涂布区和多个第二涂布区的组合方式，在此不作限制。
50.在一些实施例中，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧能够以5～7(克/立方厘米)/米的速度逐渐增大。优选地，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧能够以6(克/立方厘米)/米的速度逐渐增大。
51.需要指出的是，涂布层10的辊压密度的变化速度可以不按照一定数值逐渐增大，可以在上述5～7(克/立方厘米)/米的范围内浮动，此方式也在本技术的保护范围内。
52.具体地，涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧能够以5～7(克/立方厘米)/米的速度呈线性增大，或者涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧能够以5～7(克/立方厘米)/米的速度呈阶梯状增大，又或者是涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧具有以5～7(克/立方厘米)/米的速度呈线性增大的区域和以以5～7(克/立方厘米)/米的速度呈阶梯状增大的区域的组合方式，在此不作限制。经申请人研究发现，使涂布层10的辊压密度以5～7(克/立方厘米)/米的速度呈线性增大，可使涂布层10的辊压密度变化均匀，降低涂布层10的辊压密度的变化对极片100的损坏，提升极片100的性能。
53.在一些实施例中，涂布层10在靠近空箔区bb的一侧的辊压密度与远离空箔区bb的另一侧的辊压密度之间的差值范围为0.4克/立方厘米～0.6克/立方厘米。经申请人研究发现，当涂布层10两侧的辊压密度差值范围在0.4克/立方厘米～0.6克/立方厘米时，一方面能避免断带及提升辊压密度，另一方面降低对极片100性能的影响。
54.具体地，涂布层10在靠近空箔区bb的一侧的辊压密度范围为3.2克/立方厘米～3.3克/立方厘米。在另一实施方式中，涂布层10在远离空箔区bb的另一侧的辊压密度范围为3.7克/立方厘米～3.8克/立方厘米，在其他实施方式中，涂布层10在靠近空箔区bb的一侧的辊压密度范围为3.2克/立方厘米～3.3克/立方厘米，且在远离空箔区bb的另一侧的辊压密度范围为3.7克/立方厘米～3.8克/立方厘米。经申请人研究发现，以上涂布层10的辊压密度的设置数值更有，能进一步地避免断带及提升辊压密度，并提升极片100性能。
55.上述涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大的方式，可通过在涂布工艺时，对涂布重量的差异化控制来实现。具体地，涂布层10的涂布重量自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大。可以理解，在涂布工艺过程中，涂布浆料300的组分无变化时，涂布重量的变化可通过在极片100厚度方向的涂布浆料300的厚度示出。
56.如图2所示，更具体地，涂布层10的涂布重量自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧呈阶梯式增大，如图3所示，涂布层10的涂布重量自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧呈线性增大。
57.具体到实际应用中，可通过管控涂布机的模头的涂布浆料300的挤出量来管控在涂布基材20上的涂布区aa的不同位置的涂布重量。更具体地，模头通过螺纹来调节涂布浆料300的挤出量。在其他实施方式中，也可通过其他方式控制模头出浆口的开度来控制挤出量，在此不作限制。
58.请再次参阅图1，在本技术的实施例中，涂布层10的厚度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧保持一致。也就是说，虽然在涂布过程中涂布区aa的不同位置的涂
布重量不同，但是，在经过冷压工艺后得到的极片100，其形成的涂布层10的厚度在涂布区aa是保持一致的。如此，可确保极片100的性能的一致性，进而使电池单体200的性能稳定。
59.图4示出了本技术一实施例中的电池单体的部分分解的结构示意图，图5示出了图4所示的电池单体中的电极组件的结构示意图。
60.参阅图4和图5，基于同样的发明构思，本技术还提供一种电池单体200，包括上述的极片100。
61.通过设置涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区bb的一侧的涂布层10的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区aa靠近空箔区bb的边缘处发生断带，而远离空箔区bb的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片100的整体辊压密度，进而使电池单体200的能量密度提升。如此，本技术的电池单体200，能够使极片100在采用薄的涂布基材20的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体200的能量密度。
62.具体地，电池单体200包括壳体210、盖体220、电极组件230及极耳240，壳体210的一侧具有敞口，盖体220盖设于该敞口处，电极组件230放置于壳体210内，极耳240设于电极组件230上，其中，电极组件230包括极片100。
63.更具体地，电极组件230包括两个极片100，两个极片100分别为正极极片和负极极片，电极组件230还包括隔离膜，隔离膜位于正极极片与负极极片之间，用于隔离中正极极片和负极极片，正极极片、负极极片及隔离膜卷绕形成电极组件230。
64.基于同样的发明构思，本技术还提供一种电池，包括上述的电池单体200。
65.需要指出的是，电池可以是电池模组或者是电池包。具体地，电池模组包括多个相互连接的电池单体200，其中，多个电池单体200之间可以串联或并联或混联，混联是指连接同时包括串联和并联。电池包可以单独给用电装置供电例如，用于汽车的供电。
66.通过设置涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区bb的一侧的涂布层10的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区aa靠近空箔区bb的边缘处发生断带，而远离空箔区bb的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片100的整体辊压密度，进而使电池单体200的能量密度提升。如此，本技术的电池，能够使极片100在采用薄的涂布基材20的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体200的能量密度。
67.基于同样的发明构思，本技术还提供一种用电装置，包括上述的电池。
68.具体地，用电装置可以为汽车，汽车可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。汽车包括电池、控制器和马达。电池用于向控制器和马达供电，作为汽车的操作电源和驱动电源，例如，电池用于汽车的启动、导航和运行时的工作用电需求。例如，电池向控制器供电，控制器控制电池向马达供电，马达接收并使用电池的电力作为汽车的驱动电源，以替代或部分地替代燃油或天然气为汽车提供驱动动力。
69.通过设置涂布层10的辊压密度自靠近空箔区bb的一侧向远离空箔区bb的另一侧逐渐增大，即靠近空箔区bb的一侧的涂布层10的辊压密度小，以确保在冷压过程中不在涂布区aa靠近空箔区bb的边缘处发生断带，而远离空箔区bb的另一侧则可通过较高的辊压密度来提升极片100的整体辊压密度，进而使电池单体200的能量密度提升。如此，本技术的电
池，能够使极片100在采用薄的涂布基材20的基础上，提高辊压密度，进而改善电池单体200的能量密度。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。