锂离子电池的双极性电极及锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术涉及电池技术领域，具体提供一种锂离子电池的双极性电极及锂离子电池，旨在解决现有的锂离子电池的正负极对齐成本较高的问题。为此目的，本实用新型专利技术的双极性电极包括正极活性物质层、负极活性物质层以及双极性集流体，正极活性物质层设置于双极性集流体的正极侧，负极活性物质层设置于双极性集流体的负极侧，正极活性物质层在宽度方向上的中心线与负极活性物质层在宽度方向上的中心线对齐且正极活性物质层的宽度小于负极活性物质层的宽度。通过这样的设置，在制作锂离子电池过程中以及锂离子电池使用过程中，正负活性物质层在电极上的位置固定，能够实现正负极对齐度的精确控制，无需昂贵的对齐度检测，减少设备投资。投资。投资。

Bipolar electrode of lithium ion battery and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池的双极性电极及锂离子电池


[0001]本技术涉及电池
，具体提供一种锂离子电池的双极性电极及锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着动力、储能、智能穿戴等领域的飞速发展，对新能源储能技术提出了越来越高的要求。目前锂离子电池由于其较高的能量密度及较为成熟的制造技术成为这些领域的首要选择。虽然锂离子电池技术自上世纪90年代商业化以来，能量密度已经有了巨大提升，但仍远远不能满足市场需求，更为关键的是，动力及储能领域由于使用的储能装置的容量都较大，因此对高安全性、低成本电池技术的需求极为强烈。
[0003]传统的锂离子电池均由正电极、负电极及置于其间的隔膜通过卷绕或叠片的方式形成。在极片制作、叠片或卷绕的过程中，隔膜、负极、正极的对齐度是锂离子电池制造的关键控制点之一，对叠片及卷绕设备的精度、张力控制、纠偏控制及对齐度检测都提出了很高的要求。同时即使在制造过程中正负极对齐度已经保证了很好的控制，由于在后续的制造及使用过程中电池还会经过大量工序及恶劣的使用环境，这种对齐度可能会发生变化从而带来电芯安全性及可靠性的问题。
[0004]业界一般通过昂贵的叠片或卷绕设备，昂贵的多道对齐度全检，并留出较大的正负极对齐度冗余来降低风险。即使如此，仍然经常在市场端发现正负极对齐度不良引起的电池失效或安全事故。
[0005]因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本技术旨在解决或缓解上述技术问题，即，解决或缓解现有的锂离子电池的正负极对齐成本较高的问题。
[0007]在第一方面，本技术提供了一种锂离子电池的双极性电极，所述双极性电极包括正极活性物质层、负极活性物质层以及双极性集流体，所述正极活性物质层设置于所述双极性集流体的正极侧，所述负极活性物质层设置于所述双极性集流体的负极侧，所述正极活性物质层在宽度方向上的中心线与所述负极活性物质层在宽度方向上的中心线对齐且所述正极活性物质层的宽度小于所述负极活性物质层的宽度。
[0008]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述正极活性物质层的长度小于所述负极活性物质层的长度。
[0009]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述负极活性物质层单位面积的有效容量为所述正极活性物质层单位面积的有效容量的102％至130％。
[0010]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述负极活性物质层单位面积的有效容量为所述正极活性物质层单位面积的有效容量的104％至120％。
[0011]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述双极性集流体包括正极
金属层和负极金属层以及位于所述正极金属层和所述负极金属层之间的金属氧化物绝缘层。
[0012]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述金属氧化物绝缘层的金属氧化物为对所述正极金属层进行氧化形成的金属氧化物。
[0013]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述双极性集流体还包括位于所述金属氧化物绝缘层和所述负极金属层之间的封孔层，所述封孔层将所述金属氧化物绝缘层覆盖。
[0014]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述封孔层的厚度不大于3微米。
[0015]在上述锂离子电池的双极性电极的优选技术方案中，所述双极性电极的负极面焊接有负极耳组件，所述双极性电极的正极面焊接有正极耳组件。
[0016]在第二方面，本技术还提供了一种锂离子电池，包括上述的双极性电极。
[0017]在采用上述技术方案的情况下，本技术的双极性电极包括正极活性物质层、负极活性物质层以及双极性集流体，正极活性物质层设置于双极性集流体的正极侧，负极活性物质层设置于双极性集流体的负极侧，正极活性物质层在宽度方向上的中心线与负极活性物质层在宽度方向上的中心线对齐且正极活性物质层的宽度小于负极活性物质层的宽度。通过这样的设置，即通过直接在双极性集流体的两面分别涂布正负极活性物质形成双极性电极，制作过程中，保证正极活性物质层在宽度方向上的中心线与负极活性物质层在宽度方向上的中心线对齐，在制作锂离子电池过程中以及锂离子电池使用过程中，正负活性物质层在电极上的位置固定，从而能够实现正负极对齐度的精确控制，无需昂贵的对齐度检测，减少设备投资且提高电芯安全性及可靠性，也无需对极片分条，减少设备投资，减少粉尘污染与金属毛刺。此外，还能够减小正负极对齐度设计冗余，单边对齐度可由1毫米降低至0.1毫米，从而使电芯能量密度提高5
‑
10％。另外，在制作圆柱形锂离子电池时，还能够减小圆柱电芯极片设计时NP比冗余，从而使电芯能量密度提高5
‑
10％；此外，通过使正极活性物质层的宽度小于负极活性物质层的宽度，从而使所有的正极材料被负极材料所覆盖，能够保证从正极脱出的锂离子全部在负极被嵌入，避免出现正极脱出的锂离子无处嵌入而形成金属锂枝晶造成短路的情况。
[0018]又进一步地，本技术的双极性集流体包括正极金属层、负极金属层和金属氧化物绝缘层，其中，金属氧化物绝缘层位于正极金属层和负极金属层之间。通过这样的设置，即通过采用金属氧化物形成绝缘层，能够有效地降低双极性电极的材料成本，此外，有助于简化双极性电极的制造工艺，降低设备投资，提升电芯能量密度，改善电芯安全性及可靠性。
[0019]又进一步地，双极性集流体还包括封孔层，其位于金属氧化物绝缘层和负极金属层之间，封孔层将金属氧化物绝缘层覆盖。通过这样的设置，即通过在金属氧化物绝缘层上再覆盖一层封孔层，能够进一步提高金属氧化物绝缘层的绝缘效果。
[0020]又进一步地，金属氧化物绝缘层的金属氧化物为对正极金属层进行氧化形成的金属氧化物。通过这样的设置，一方面能够降低双极性集流体的加工成本，另一方面，直接对正极金属层氧化形成金属氧化物绝缘层，能够提高双极性集流体的抗拉强度和柔韧性，从而在制作锂离子电池的过程中，不易出现金属层断裂、褶皱等情况，进而提高金属层的导电
性。
[0021]此外，本技术在上述技术方案的基础上进一步提供的锂离子电池由于采用了上述双极性电极，进而具备了上述双极性电极所具备的技术效果，相比于改进前的锂离子电池，本技术的锂离子电池的正负极对齐成本更低。
附图说明
[0022]下面结合附图来描述本技术的优选实施方式，附图中：
[0023]图1是本技术的双极性电极的实施例一的结构示意图；
[0024]图2是本技术的双极性电极的实施例二的结构示意图一；
[0025]图3是本技术的双极性电极的实施例二的结构示意图二；
[0026]图4是本技术的双极性电极的实施例二的结构示意图三。
[0027]附图标记列表：
[0028]1、正极活性物质层；2、负极活性物质层；3、正极金属层；31、正极极耳区；4、负极金属层；41、负极极耳区；5、金属氧化物绝缘层；6、封孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的双极性电极，其特征在于，所述双极性电极包括正极活性物质层、负极活性物质层以及双极性集流体，所述正极活性物质层设置于所述双极性集流体的正极侧，所述负极活性物质层设置于所述双极性集流体的负极侧，所述正极活性物质层在宽度方向上的中心线与所述负极活性物质层在宽度方向上的中心线对齐且所述正极活性物质层的宽度小于所述负极活性物质层的宽度。2.根据权利要求1所述的锂离子电池的双极性电极，其特征在于，所述正极活性物质层的长度小于所述负极活性物质层的长度。3.根据权利要求1所述的锂离子电池的双极性电极，其特征在于，所述负极活性物质层单位面积的有效容量为所述正极活性物质层单位面积的有效容量的102％至130％。4.根据权利要求3所述的锂离子电池的双极性电极，其特征在于，所述负极活性物质层单位面积的有效容量为所述正极活性物质层单位面积的有效容量的104％至120％。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国，孙振勇，
申请(专利权)人：蔚来动力科技合肥有限公司，
类型：新型
国别省市：