極片結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種極片結(jié)構(gòu)，包括集流體層和活性材料層，所述活性材料層涂覆于所述集流體層，所述活性材料層為厚度不一的應(yīng)力消除型活性材料層。本實(shí)用新型活性材料層為應(yīng)力消除型活性材料層，在進(jìn)行壓片時(shí)，使應(yīng)力消除型活性材料層內(nèi)部應(yīng)力得到發(fā)散，使活性物質(zhì)內(nèi)部不至于會(huì)有很大的應(yīng)力，避免材料在壓片之后或者干燥之后的冷卻過(guò)程中發(fā)生膨脹和脫料現(xiàn)象，本實(shí)用新型在壓片之后不會(huì)發(fā)生翹曲。
【專利說(shuō)明】極片結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種釋放應(yīng)力的極片結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)、能量密度高等特點(diǎn)，已經(jīng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等便攜式電器上得到了廣泛應(yīng)用，隨著便攜式電器性能的不斷提升，其需要更多的能量和操作時(shí)間，并且希望降低鋰離子電池的體積和重量。
[0003]鋰離子電池是20世紀(jì)末開(kāi)發(fā)成功的新型高能二次化學(xué)電池，與其它的二次電池相比，鋰離子電池具有許多突出的優(yōu)點(diǎn):
[0004]I)電壓高:單體電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V (磷酸鐵鋰為3.2V)，是Ni_Cd、N1-H電池的3倍。2)比能量大:目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量(3?4倍于附氣(1，2?3倍于附-1?)，已接近于其理論值的約88%。3)循環(huán)壽命長(zhǎng):一般均可達(dá)到500次以上，甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對(duì)于小電流放電的電器，電池的使用期限，將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力。4)安全性能好，無(wú)污染公害，無(wú)記憶效應(yīng):Li離子電池中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素，無(wú)記憶效應(yīng)。5)自放電小:室溫下充滿電的鋰離子電池儲(chǔ)存I個(gè)月后的自放電率為2%左右，大大低于N1-Cd的25-30%，N1、MH的30_35%。6)可快速充放電:IC充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上，現(xiàn)在磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。7)工作溫度范圍高:一般工作溫度為-25飛(TC，隨著電解液和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-4(T70°C。
[0005]正是由于鋰離子電池具有突出的性能優(yōu)勢(shì)，在便攜式電器如手機(jī)、筆記本電腦、各類便攜電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，尤其是近年來(lái)智能手機(jī)和筆記本電腦的迅猛發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的產(chǎn)量和容量的要求提出了更高的要求，也使小型鋰離子電池的產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。
[0006]其中，極片的質(zhì)量對(duì)鋰離子電池的性能起了至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的極片制造工藝(一次性敷料成型工藝)是:將電極漿料一次性涂布在電極集流體上，然后干燥、壓延制成電池極片。但在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有些極片上的活性物質(zhì)在壓片之后就發(fā)生不同程度的翹起，而且在干燥之后，有些極片都會(huì)發(fā)生不同程度的脫料現(xiàn)象，極大的影響了組裝成的電池質(zhì)量。發(fā)生這種現(xiàn)象，通常是由于活性物質(zhì)內(nèi)部會(huì)有很大的應(yīng)力，在壓片之后或者干燥之后的冷卻過(guò)程中，應(yīng)力無(wú)法正常釋放，導(dǎo)致極片結(jié)構(gòu)發(fā)生變形和翹曲。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種極片結(jié)構(gòu)，能釋放極片本身的壓力，壓片之后不會(huì)發(fā)生翹曲。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:極片結(jié)構(gòu)，包括集流體層和活性材料層，活性材料層涂覆于集流體層，活性材料層為厚度不一的應(yīng)力消除型活性材料層。
[0009]應(yīng)力消除型活性材料層是在壓片之后或者干燥之后的冷卻過(guò)程，能釋放活性材料層應(yīng)力，使其內(nèi)部應(yīng)力較?。磺一钚圆牧蠈訛楹穸炔灰?，使其內(nèi)部各點(diǎn)受到的應(yīng)力大小不一致，從而使應(yīng)力大的受力點(diǎn)在進(jìn)行壓片時(shí)，可向應(yīng)力小的受力點(diǎn)釋放應(yīng)力，從而使極片在壓片或者干燥之后的冷卻過(guò)程中不發(fā)生翹起，這樣就能保持極片的質(zhì)量，在電池生產(chǎn)過(guò)程中更好的進(jìn)行加工。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)力消除型活性材料層橫截面形狀為弧形?；钚圆牧蠈訖M截面形狀呈弧形，中部厚度大，兩端的厚度小，當(dāng)壓片或者干燥冷卻時(shí)，活性材料層內(nèi)中部受到的應(yīng)力可向兩端釋放，從而使其內(nèi)部不至于存有大量的應(yīng)力，避免極片變形。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)力消除型活性材料層橫截面形狀為鋸齒狀或波浪形?；钚圆牧蠈釉谄浔砻嬗卸鄠€(gè)凹點(diǎn)，使其進(jìn)行壓片或者干燥之后的冷卻時(shí)，活性材料層可向多處釋放應(yīng)力，從而不導(dǎo)致極片發(fā)生卷曲，以至于影響極片的形狀和功能。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)力消除型活性材料層為正極材料層或/和負(fù)極材料層。本實(shí)用新型可制作正極片或/和負(fù)極片。
[0013]其中，活性材料層可以為正極活性物質(zhì)磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)或/和負(fù)極活性物質(zhì)石墨。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)力消除型活性材料層厚度為20-60 μ m。優(yōu)選的，應(yīng)力消除型活性材料層厚度為46 μ m。
[0015]作為本 實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，集流體層厚度為7~15μπι。優(yōu)選的，集流體層厚度為 9 μ m0
[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于:活性材料層為應(yīng)力消除型活性材料層，在進(jìn)行壓片時(shí)，使活性材料層內(nèi)部應(yīng)力得到發(fā)散，使活性物質(zhì)內(nèi)部不至于會(huì)有很大的應(yīng)力，避免材料在壓片之后或者干燥之后的冷卻過(guò)程中發(fā)生變形和脫料現(xiàn)象，本實(shí)用新型在壓片之后不會(huì)發(fā)生翹曲現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰明了，結(jié)合以下附圖，對(duì)其進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，極片結(jié)構(gòu)，包括集流體層I和活性材料層2，活性材料層涂覆于集流體層1，活性材料層為厚度不一的應(yīng)力消除型活性材料層2。
[0021]應(yīng)力消除型活性材料層2是在壓片之后或者干燥之后的冷卻過(guò)程，能釋放活性材料層應(yīng)力，使其內(nèi)部應(yīng)力較??；且應(yīng)力消除型活性材料層2為厚度不一，使其內(nèi)部各點(diǎn)受到的應(yīng)力大小不一致,從而使應(yīng)力大的受力點(diǎn)在進(jìn)行壓片時(shí),可向應(yīng)力小的受力點(diǎn)釋放應(yīng)力，從而使極片在壓片或者干燥之后的冷卻過(guò)程中不發(fā)生翹曲，這樣就能保持極片的質(zhì)量，在電池生產(chǎn)過(guò)程中更好的進(jìn)行加工。
[0022]應(yīng)力消除型活性材料層2橫截面形狀為弧形。應(yīng)力消除型活性材料層2橫截面形狀呈弧形，中部厚度大，兩端的厚度小，當(dāng)壓片或者干燥冷卻時(shí)，應(yīng)力消除型活性材料層2內(nèi)中部受到的應(yīng)力可向兩端釋放，從而使其內(nèi)部不至于存有大量的應(yīng)力，避免極片變形。[0023]如圖2所示，這是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)，應(yīng)力消除型活性材料層2橫截面形狀為鋸齒狀。應(yīng)力消除型活性材料層2在其表面有多個(gè)凹點(diǎn)，使其進(jìn)行壓片或者干燥之后的冷卻時(shí)，應(yīng)力消除型活性材料層2可向多處釋放應(yīng)力，從而不導(dǎo)致材料發(fā)生膨脹，以至于影響極片的形狀和功能。
[0024]當(dāng)然本實(shí)用新型的應(yīng)力消除型活性材料層2可以橫截面形狀可以設(shè)置為波浪形，同樣可以達(dá)到應(yīng)力釋放的效果，保證極片的加工質(zhì)量。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]并將正極活性物質(zhì)磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)或負(fù)極活性物質(zhì)石墨涂布在厚度為
7μ m的集流體層1，干燥，形成厚度為20 μ m的應(yīng)力消除型活性材料層2，其中，應(yīng)力消除型活性材料層2橫截面形狀為中部厚度大、兩端的厚度小的弧形，冷壓，此時(shí)，應(yīng)力消除型活性材料層2受到壓力時(shí)，活性材料層2內(nèi)中部受到的應(yīng)力可向兩端釋放，使得不至于內(nèi)部膨脹而變形，得到壓實(shí)密度為1.5g/cm3的極片，再經(jīng)過(guò)裁片、焊接極耳，得到極片。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]與實(shí)施例1不同的是:集流體層I的厚度為13 μ m，應(yīng)力消除型活性材料層2的厚度為58 μ m，應(yīng)力消除型活性材料層2橫截面形狀為鋸齒狀，形成多處釋放應(yīng)力點(diǎn)，當(dāng)壓片或者干燥之后的冷卻時(shí)，可向應(yīng)力消除型活性材料層2多處釋放應(yīng)力，從而使其內(nèi)部不至于存有大量的應(yīng)力，導(dǎo)致極片變形。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]與實(shí)施例2不同的是:集流體層I的厚度為9 μ m，活性材料層2的厚度為46 μ m,應(yīng)力消除型活性材料層2橫截面形狀為波浪形。
[0031]由實(shí)施例1至3中所制成的極片，可制作成正極極片或/和負(fù)極極片，能釋放極片本身的壓力，壓片之后不會(huì)發(fā)生翹起，本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單，在實(shí)際生產(chǎn)中也極具意義。
[0032]根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.極片結(jié)構(gòu)，包括集流體層和活性材料層，所述活性材料層涂覆于所述集流體層，其特征在于:所述活性材料層為應(yīng)力消除型活性材料層，所述應(yīng)力消除型活性材料層橫截面形狀為弧形、鋸齒狀或波浪形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述應(yīng)力消除型活性材料層為正極材料層或/和負(fù)極材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述應(yīng)力消除型活性材料層厚度為20?60 μ mD
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述集流體層厚度為7?15μπι。
【文檔編號(hào)】H01M4/36GK203434237SQ201320438813
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】鐘志勇, 陳剛, 鄭迪東 申請(qǐng)人:深圳市百納新能源科技有限公司