极片及其制备方法、电池与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种极片及其制备方法、电池。


背景技术：

2.自1991年索尼公司发布第一款商用锂离子电池以来，锂离子电池已 广泛应用于消费电子、电动汽车以及储能等领域。
3.常规的锂离子电池采用铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。 为提升电池的能量密度，可将部分铝箔和部分铜箔用更轻质的聚合物材料 代替。例如，采用铝-聚合物-铝或者铜-聚合物-铜。这种三明治结构的集 流体的面密度更小，可以降低电池的重量，提升能量密度；同时，这种结 构的集流体在电池发生短路时，电池升温至一定温度，其内部的聚合物层 受热易收缩，避免短路的发生因而不容易发生燃烧或爆炸，具有比常规的 铜箔和铝箔更好的安全性。
4.然而，由于三明治结构的集流体的聚合物层不导电，将极耳焊接在集 流体的一侧表面无法导通另一侧表面，因而，需要对电池极片进行重新设 计。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中三明治结构的集流体的两个侧面无法导电的问题， 本发明提供一种极片及其制备方法、电池。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一方面，本发明提供一种极片，包括集流体、活性物质层、极耳片，集 流体包括依次层叠的第一导电层、基体层和第二导电层；
8.沿集流体的宽度方向，集流体分为第一区域和第二区域，活性物质层覆 盖第一区域内的集流体的两侧表面；第二区域内开设有至少一个通道，通道 贯穿集流体的厚度方向的两侧表面，极耳片穿过通道，且连接在第一导电层 的表面及第二导电层的表面。
9.在一种可能的实施方式中，通道的数量为一个，极耳片包括第一段和第 二段，第一段连接在第一导电层上，第二段穿过通道并连接在第二导电层上；
10.其中，沿集流体的长度方向，第一段和第二段位于通道的两侧，或者， 第一段和第二段位于通道的同一侧。
11.在一种可能的实施方式中，通道的数量大于或等于两个，各通道沿集流 体的长度方向间隔设置，极耳片依次穿过各通道。
12.在一种可能的实施方式中，通道为导通槽，导通槽的槽口位于集流体的 侧面。
13.在一种可能的实施方式中，极耳片包括极耳主体和连接在极耳主体上的 多个极耳分支，多个极耳分支沿极耳主体的长度方向间隔分布；
14.其中，极耳主体连接在集流体的表面上，极耳分支伸出至集流体的宽度 方向之外。
15.在一种可能的实施方式中，沿集流体的宽度方向，极耳分支的延伸长度 与极耳主
体的宽度的比值的范围为0.5-5。
16.在一种可能的实施方式中，第一导电层的表面和第二导电层的表面均设 有焊接区域，极耳片与位于焊接区域内的第一导电层及第二导电层焊接连接。
17.在一种可能的实施方式中，极片还包括保护层，保护层至少覆盖极耳片 的位于焊接区域内的部分。
18.在一种可能的实施方式中，第一导电层和第二导电层为金属层，基体层 为聚合物层。
19.另一方面，本发明提供一种电池，包括如上所述的极片。
20.本发明提供的极片及其制备方法、电池，极片包括集流体，集流体包括 依次层叠的第一导电层、基体层和第二导电层，通过采用轻质的基体层代替 部分导电层，可使得集流体的面密度更小，以降低电池的重量，提升电池的 能量密度；同时，在电池发生机械滥用导致短路时，电池升温至一定温度， 基体层易变形收缩而破坏集流体，切断电流回路，因而不易致使电池发生燃 烧或爆炸，可提高电池的安全性能。其中，通过在集流体的未覆盖活性物质 层的第二区域连接极耳片，极耳片穿过集流体的第二区域内开设的通道，其 部分贴合在第一导电层表面，部分贴合在第二导电层表面，以导通集流体两 侧的第一导电层和第二导电层。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单介绍，显而易见地，下面 描述中的附图是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例一提供的极片的俯视图；
23.图2为图1中的集流体的结构示意图；
24.图3为图1中的极片去除极耳片后的结构图；
25.图4a为本发明实施例一提供的极耳片的一种布设结构图；
26.图4b为本发明实施例一提供的极耳片的另一种布设结构图；
27.图4c为本发明实施例提供的极耳片的第三种布设结构图；
28.图5a为图1中的a-a处的剖视图；
29.图5b为图1中的b-b处的剖视图；
30.图6为本发明实施例二提供的极片的制备方法的流程示意图；
31.图7为本发明实施例二提供的极片卷绕形成电芯的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.100-极片；200-隔膜；
34.1-集流体；2-活性物质层；3-极耳片；4-保护层；
35.1a-第一导电层；1b-基体层；1c-第二导电层；11-第一区域；12-第二区域； 13-通道；13a-导通槽；14-焊接区域；31-极耳主体；32-极耳分支；3a-第一段； 3b-第二段。
具体实施方式
36.常规的锂离子电池采用金属片作为正极集流体或负极集流体，例如，采 用铝箔作为正极集流体，采用铜箔作为负极集流体。此种结构形式的集流体， 面密度较大，导致电池的重量较大，能量密度较低。
37.为了提升锂离子电池的能量密度，可以采用金属层-聚合物层-金属层这样 的三明治结构作为集流体。其中，通过采用聚合物层来代替部分金属层，由 于聚合物层的密度较小，因而，可以减小集流体的密度，降低电池的重量， 提升电池的能量密度。
38.同时，由于聚合物层易受温度变化而改变其形状，因而，当机械滥用导 致电池发生短路时，电池升温至一定温度，使三明治结构的集流体遭到破坏， 这样可以切断电池内的电流通路，不会导致电池发生燃烧或爆炸等事故，可 提高电池的安全性能。
39.但是，这种三明治结构的集流体，由于中间的聚合物层不导电，因而， 在集流体的一侧表面焊接极耳，无法与集流体的另一侧表面导通，需要重新 设计极耳焊接方式。
40.为了解决上述技术问题，本发明提供一种极片及其制备方法、电池，极 片的集流体采用三明治结构，集流体上连接的极耳片可导通两侧的导电层。 并且，极片的极耳片具有多个向外伸出的极耳分支，能够降低极片的电阻， 提升电池的高倍率性能。
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
42.实施例一
43.图1为本发明实施例一提供的极片的俯视图；图2为图1中的集流体的 结构示意图；图3为图1中的极片去除极耳片后的结构图；图4a为本发明实 施例一提供的极耳片的一种布设结构图；图4b为本发明实施例一提供的极耳 片的另一种布设结构图；图4c为本发明实施例提供的极耳片的第三种布设结 构图；图5a为图1中的a-a处的剖视图；图5b为图1中的b-b处的剖视图。
44.如图1所示，本实施例提供一种极片100，该极片100可以应用于电 池内。具体的，极片100可以为正极极片，也可以为负极极片，正极极片、 负极极片和隔膜共同形成电池的电芯。
45.以下均以极片100应用在电池中为例，进行说明，不再赘述。
46.如图1所示，极片100包括集流体1、活性物质层2和极耳片3。其 中，集流体1作为极片100的基本载体，用来汇集电流。具体的，在集流 体1的宽度方向上，即图1中所示的y方向上，集流体1分为第一区域 11和第二区域12，活性物质层2涂覆在位于第一区域11内的集流体1的 表面，极耳片3则连接在位于第二区域12内的集流体1的表面。
47.其中，活性物质层2中含有活性物质，活性物质用于产生电流，活性 物质产生的电流汇集到集流体1上，电流从集流体1传输至极耳片3，极 耳片3通过转接极耳与外电路电连接，通过极耳片3实现极片100与外电 路之间的电流传输。
48.以锂离子电池为例，电池放电过程中，通过极耳片3将集流体1内的 电流传输至外电路，电池充电过程中，通过极耳片3将外电路的电流传输 至集流体1内。
49.需要说明的是，与电池的正、负极相对应的，若极片100作为正极极 片，则集流体1
的表面上涂覆的活性物质层2中包含的活性物质为正极活 性物质，集流体1上连接的极耳片3为正极耳；若极片100作为负极极片， 则集流体1的表面上涂覆的活性物质层2中包含的活性物质为负极活性物 质，集流体1上连接的极耳片3为负极耳。
50.为了降低电池的重量，提升电池的能量密度，如图2所示，本实施例 中，集流体1由依次层叠的第一导电层1a、基体层1b和第二导电层1c构 成。通过将集流体1设置为第一导电层1a和第二导电层1c中间夹设有基 体层1b这样的三明治结构，采用基体层1b代替部分导电层，基体层1b 例如可以为聚合物层，聚合物层的密度及重量通常小于导电层。因而，这 种三明治结构的集流体1密度更小，可以降低电池的重量，提升电池的能 量密度。
51.同时，聚合物层遇到高温会收缩改变其形状，进而，会影响与其贴合 的第一导电层1a和第二导电层1c的形状。因此，这种结构的集流体1在 电池发生短路时，电池升温至一定温度，集流体1的结构易被破坏，进而 可切断集流体1与其他导电部位之间的电流通路，不会导致电池发生燃烧、 爆炸事故，可提高电池的安全性能。
52.为了进一步减轻集流体1的重量，提升电池能量，在一些实施例中， 可以在基体层1b中预留孔隙，基体层1b中的孔隙也可以连通至第一导电 层1a和第二导电层1c。另外，还可以在基体层1b的孔隙中填充导电材料， 以导通第一导电层1a和第二导电层1c，提升集流体1的导电性能。
53.具体的，第一导电层1a和第二导电层1c可以为金属层或合金层。构 成第一导电层1a和第二导电层1c的材料包括但不限于铝、铜、镍、银、 金、铁等。其中，第一导电层1a和第二导电层1c可由同样的金属材料或 合金材料组成，或者，第一导电层1a和第二导电层1c的组成也可以不同。
54.基体层1b可以为聚合物层，构成基体层1b的聚合物包括但不限于聚 对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，简称pet)、聚丙烯 (polypropylene，简称pp)、聚乙烯(polyethylene、简称pe)、聚酰亚 胺(polyimide，简称pi)、聚醚酮(polyether ketone，简称pek)、聚苯 硫醚(polyphenylenesulphide，简称pps)。
55.在其他一些实施例中，第一导电层1a与基体层1b之间及第二导电层 1c与基体层1b之间可以均设有过渡层(图中未示出)，过渡层用于提高 第一导电层1a与基体层1b及第二导电层1c与基体层1b之间的连接强度， 以避免第一导电层1a及第二导电层1c从基体层1b上脱落。
56.示例性的，构成过渡层的材料包括但不限于氧化铝、氧化钛、氧化镁 等。
57.本实施例中，第一区域11内的集流体1的两侧表面可以均覆盖有活 性物质层2，即，第一导电层1a的外表面和第二导电层1c的外表面均覆 盖有活性物质层2。如此，可使活性物质与集流体1充分接触，活性物质 层2与集流体1之间具有较大的接触面积，以便于集流体1汇集活性物质 层2产生的电流，进而，通过集流体1形成较大的电流对外输出。
58.应理解，这里所说的第一导电层1a的外表面是指第一导电层1a的背 离基体层1b的表面，同理，第二导电层1c的外表面是指第二导电层1c 的背离基体层1b的表面。
59.示例性的，活性物质层2通常包括活性物质、导电剂和粘接剂。
60.在具体应用中，对于极片100为正极极片的情况，活性物质可以为正 极活性物质。正极活性物质包括钴酸锂(lco)、镍钴锰三元材料(ncm)、 镍钴铝三元材料(nca)、镍钴锰铝四元材料(ncma)、磷酸铁锂(lfp)、磷 酸锰锂(lmp)、磷酸钒锂(lvp)、锰酸锂(lmo)、富锂锰
基中的至少一种。
61.对于极片100为负极极片的情况，活性物质可以为负极活性物质。负 极活性物质包括石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅材料、硅氧材料、 硅碳材料、钛酸锂中的至少一种。
62.导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。
63.粘接剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙 烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲 咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯 橡胶中的至少一种。
64.在实际应用中，为了保持电池容量，应使活性物质层2在集流体1上 具有足够的覆盖区域，以使活性物质层2产生足够的电流，而集流体1的 第二区域12仅用来连接结构尺寸较小的极耳片3，因此，通常集流体1 上用来覆盖活性物质层2的第一区域11的表面积较大，而用来连接极耳 片3的第二区域12的表面积较小。
65.本实施例中，在集流体1的宽度方向上，即图1中所示y方向上，集 流体1的第二区域12的宽度与第一区域11的宽度的比值在0～1之间，示 例性的，该比值可以在0.1～0.4之间。
66.结合图1和图2所示，本实施例中，由于集流体1为三明治结构，位 于集流体1的上下两侧的第一导电层1a和第二导电层1c可以导电，然而， 夹设在第一导电层1a和第二导电层1c之间的基体层1b通常不导电。对 此，连接在集流体1的第二区域12内的极耳片3，在起到和外电路之间传 输电流的基础上，还可以利用极耳片3导通集流体1两侧的第一导电层1a 和导电层，以实现极片100产生和传输电流的功能。
67.为了通过极耳片3导通第一导电层1a和第二导电层1c，参照图3所 示，本实施例中，集流体1的第二区域12内开设有通道13，通道13沿集 流体1的厚度方向开设，并穿过第一导电层1a、基体层1b和第二导电层 1c，贯通集流体1的厚度方向的两侧表面。
68.结合图1所示，在集流体1的表面连接极耳片3时，通过使极耳片3 穿过第二区域12内设置的通道13，如此，极耳片3的部分可以位于基体 层1b的一侧表面，极耳片3的部分可以位于基体层1b的另一侧表面，通 过使极耳片3穿过通道13沿第二区域12内的集流体1的两侧表面延伸， 极耳片3的分别位于集流体1的两侧表面的部分均与集流体1的两侧表面 贴合，以通过极耳片3导通集流体1。
69.具体的，极耳片3的部分区段贴合在第一导电层1a的外表面，且极 耳片3穿过通道13，使其部分区段贴合在第二导电层1c的外表面，如此， 通过极耳片3连接第一导电层1a和第二导电层1c，以导通第一导电层1a 和第二导电层1c。
70.作为一种实施方式，集流体1的第二区域12内可以仅开设一个通道 13，极耳片3的一部分连接在第一导电层1a的外表面，极耳片3的另一 部分穿过该通道13与第二导电层1c的外表面连接。对此，如图4a和图 4b所示，极耳片3包括第一段3a和第二段3b为例，极耳片3的第一段 3a可以贴合在集流体1的一侧表面(例如第一导电层1a的外表面)，极 耳片3穿过通道13后，其第二段3b贴合在集流体1的另一侧表面(例如 第二导电层1c的外表面)。
71.其中，如图4a所示，极耳片3穿过通道13后，其第二段3b可以继 续沿原方向延伸，此时，极耳片3的第二段3b和第一段3a分别位于通道 13的两侧。以图4a中所示方向为例，沿集流体1的长度方向，极耳片3 的第一段3a由集流体1的右侧向左侧延伸，极耳片3穿过通道13后，其 第二段3b继续向集流体1的左侧的方向延伸，以使极耳片3的第一段3a 和第二段
3b分别位于通道13的两侧。
72.或者，如图4b所示，极耳片3穿过通道13后，其第二段3b可以反 向延伸，此时，极耳片3的第二段3b和第一段3a位于通道13的同一侧。 以图4b中所示方向为例，沿集流体1的长度方向，极耳片3的第一段3a 由集流体1的右侧向左侧延伸，极耳片3穿过通道13后，其第二段3b反 向而向集流体1的右侧延伸，以使极耳片3的第一段3a和第二段3b均位 于通道13的右侧。
73.如图4c所示，作为另一种实施方式，集流体1的第二区域12内可以 开设多个通道13，即，集流体1的第二区域12内开设的通道13的数量≥ 2个，其中，各通道13可以沿集流体1的长度方向间隔设置，极耳片3 依次穿过各通道13。
74.在实际应用中，为保证集流体1的第二区域12的强度，通道13的数 量及所有通道13占据的体积应控制在合理范围内，示例性的，所有通道 13的横截面积的总和与集流体1的第二区域12的面积的比值的范围可以 为0.01～0.5。这样，通道13占据的体积不超过集流体1的第二区域12的 体积的一半，可保证集流体1的第二区域12的稳定性。
75.例如，所有通道13的横截面积的总和与集流体1的第二区域12的面 积的比值可以为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45等。
76.应理解，沿集流体1的长度方向，由于极耳片3需要依次穿过各通道 13，因而，在极耳片3的延长方向上，极耳片3在穿过最后一个通道13 之前，极耳片3沿同一方向延伸，而在极耳片3穿过最后一个通道13由 集流体1的一侧表面穿到另一侧表面后，极耳片3可以继续沿原方向延伸， 或者，极耳片3可以反向延伸。
77.另外，如图1所示，为了实现极片100与外电路的电连接，本实施例 中，在集流体1的宽度方向上，即图1中所示的y方向上，极耳片3具有 伸出至集流体1之外的部分，以通过极耳片3的伸出至集流体1之外的部 分与外电路电连接。
78.具体的，极耳片3包括极耳主体31和连接在极耳主体31上的极耳分 支32。极耳主体31连接在集流体1的表面，极耳分支32伸出至集流体1 之外，极耳分支32通过转接极耳与外电路电连接，以实现极片100与外 电路的电连接。
79.极耳主体31可以沿集流体1的长度方向布设，即，极耳主体31的延 伸方向为集流体1的长度方向，即，图1中所示的x方向。极耳主体31 位于集流体1的第二区域12的覆盖范围内，通过将极耳主体31连接在第 二区域12内的集流体1的表面，以将极耳片3连接在集流体1上。
80.在极耳主体31的延伸方向上，即，图1中所示的x方向，极耳分支 32连接在极耳主体31的远离第二区域12的一侧的侧边，极耳分支32伸 出至集流体1的宽度方向之外。示例性的，极耳分支32可以沿集流体1 的宽度方向延伸，以极耳主体31沿集流体1的长度方向延伸为例，极耳 分支32可以垂直连接在极耳主体31上。
81.另外，随着电子设备的快速发展，人们对锂离子电池的高倍率电性能 提出了更高的要求，为了提高电池的高倍率性能，本实施例中，极耳主体31上可以连接有多个极耳分支32，各极耳分支32可以通过外接极耳均与 外电路电连接。
82.如此，极片100与外电路之间传输电流时，电流可流经每一个极耳分 支32，电流通道13更多，这样，可有效降低极片100的电阻，增大极片 100的电流，加快电池的充电速度，提升电池的高倍率性能。
83.示例性的，多个极耳分支32可以沿极耳主体31的长度方向间隔分布， 各极耳分支32沿集流体1的宽度方向伸出至集流体1之外，各极耳分支 32与外电路电连接，通过各极耳分支32通过转接极耳与外电路之间形成 通路，将外电路的电流引入集流体1，或者，将集流体1产生的电流引出 至外电路。
84.为了保证极耳分支32具有足够的伸出长度，以便于极耳分支32通过 转接极耳与外电路电连接，作为一种具体实施方式，极耳分支32的延伸 长度与极耳主体31的宽度的比值的范围可以为0.5～5。
85.以极耳主体31沿集流体1的长度方向延伸、极耳分支32沿集流体1 的宽度方向延伸为例，极耳分支32的延长方向及极耳主体31的宽度方向 均为集流体1的宽度方向，即，极耳分支32的延长方向、极耳主体31的 宽度方向均为图1中示出的y方向。也就是说，在集流体1的宽度方向上， 极耳分支32的尺寸l1与极耳主体31的尺寸l2的比值范围为0.5～5。示 例性的，极耳分支32的尺寸l1与极耳主体31的尺寸l2的比值范围为 1～2，例如，l1/l2的比值为1.2、1.4、1.5、1.6或1.8等。
86.由于极耳片3上具有伸出至集流体1之外的极耳分支32，为便于极耳 片3穿过集流体1的第二区域12内开设的通道13，如图3所示，本实施 例中，通道13可以设置为导通槽13a的形式，导通槽13a的槽口位于集 流体1的侧面，即，在集流体1的厚度方向上，通道13与集流体1的侧 面连通，通道13面向集流体1的侧面的一侧敞开。
87.如此，极耳片3穿过导通槽13a时，极耳片3上的极耳分支32可以 穿过导通槽13a的槽口，伸出至集流体1的宽度方向之外，以使极耳分支 32顺畅的在导通槽13a内移动。
88.可以理解的是，由于导通槽13a开设在集流体1的第二区域12内， 导通槽13a与集流体1的侧面连通，是指导通槽13a与集流体1的第二区 域12一侧对应的侧面，即，导通槽13a的槽口位于集流体1的与第二区 域12一侧对应的侧面。
89.在其他一些实施方式中，开设在集流体1的第二区域12内的通道13 也可以为连通孔的形式，即，通道13为贯穿集流体1的两侧表面的连通 孔，连通孔被包围在集流体1的第二区域12覆盖的范围内。此时，为了 便于极耳片3穿过连通孔，极耳片3上的极耳分支32可以集中设置在极 耳片3的某一区段，穿设极耳片3时，该区段不用穿过连通孔。
90.示例性的，以图4a或图4b中所示极耳片3的第一段3a和第二段3b 分别位于集流体1的两侧表面为例，可以将极耳分支32集中设置在极耳 片3的第一段3a或第二段3b。
91.另外，为了避免导通槽13a影响第一区域11内的集流体1的表面涂 覆的活性物质层2，导通槽13a的靠近第一区域11的边缘与第一区域11 和第二区域12之间的交界处应具有间距，即，沿集流体1的宽度方向， 导通槽13a的尺寸小于集流体1的第二区域12的宽度。
92.示例性的，如图3所示，导通槽13a的靠近第一区域11的边缘距第 一区域11和第二区域12的交界处的距离为l3，集流体1的第二区域12 的宽度为l4，l3/l4的比值的范围为0～1，示例性的，l3/l4的比值的范 围为0.05～0.5，例如，l3/l4的比值为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、 0.4或0.45等。
93.应说明，本实施例对通道13的具体形状和尺寸并不加以限制，例如， 通道13的横截面形状可以大致设计为矩形、圆形、多边形和椭圆形等。 另外，对于集流体1上设置有多个通道13的情况，多个通道13的形状和 尺寸可以完全一致，也可以部分一致，或者各通道13的形状和尺寸均不 同，本实施例对此不做具体限制。
94.如图1所示，在实际应用中，极耳片3可以通过焊接方式连接集流体 1的表面上。其中，与极耳片3在集流体1的两侧表面连接的区段对应的， 集流体1的两侧表面均设置有焊接区域14，即，第一导电层1a的外表面 和第二导电层1c的外表面均设有焊接区域14，极耳片3的各区段焊接在 相应的焊接区域14内。
95.以图1中极耳片3的第一段3a连接在集流体1的一侧表面(例如第 一导电层1a的外表面)、第二段3b穿过通道13连接在集流体1的另一 侧表面(例如第二导电层1c的外表面)为例，结合图5a所示，极耳片3 的第一段3a焊接在集流体1的一侧表面，例如，极耳片3的第一段3a焊 接在第一导电层1a的外表面的焊接区域14内，结合图5b所示，极耳片3 的第二段3b焊接在集流体1的另一侧表面，例如，极耳片3的第二段3b 焊接在第二导电层1c的外表面的焊接区域14内。
96.结合图1和图2所示，由于极耳片3在通道13所在部位穿过集流体1， 因而，第二区域12内的集流体1的两侧表面设置的焊接区域14，通常延 伸至靠近通道13，并且和通道13之间具有间距。示例性的，焊接区域14 距通道13边缘之间的距离可以≥1mm，以免焊接时对通道13造成影响导 致集流体破裂。
97.另外，在集流体1的宽度方向上，焊接区域14距集流体1的边缘之 间的距离可以≥1mm，如此，可保证焊接区域14的完整性，便于将极耳 片3焊接在集流体1上，且能够保证两者之间形成足够宽度的焊缝。
98.在实际应用中，极耳片3的焊接部位可能会产生毛刺或尖刺，毛刺或 尖刺可能会穿过电池内的隔膜，进而引起内短路，严重可能会导致电池燃 烧或爆炸。因此，如图5a和图5b所示，本实施例中，极耳片3上还可以 覆盖有保护层4，保护层4至少覆盖极耳片3的位于焊接区域14内的部分， 以通过保护层4对极耳片3的焊接部位进行保护。通过保护层4的遮盖作 用，可避免极耳片3的焊接部位产生的毛刺或尖刺穿透隔膜，以提升电池 的安全性能。
99.其中，为了便于设置保护层4，保护层4可以沿集流体1的长度方向 延伸至覆盖极耳片3所在的整个区域，若保护层4覆盖通道13，则可以将 位于通道13处的保护层4断开，此时，保护层4上形成的通孔的形状尺 寸可以和通道13保持一致，或者也可区别于通道13，本实施例不作限制。
100.示例性的，可以仅在位于集流体1的一侧表面的极耳片3上覆盖保护 层4，例如，仅在位于第一导电层1a的外表面上的极耳片3上覆盖保护层 4，或者，仅在位于第二导电层1c的外表面上的极耳片3上覆盖保护层4。 或者，也可以在第一导电层1a的外表面及第二导电层1c的外表面上设置 的极耳片3上均覆盖保护层4。
101.另外，保护层4可以由导电材料或者绝缘材料构成，保护层4的厚度 可以为5～50μm，例如，保护层4的厚度为10μm、15μm、20μm、25 μm、30μm、35μm、40μm、45μm等。
102.本实施例提供的极片100，包括集流体1，集流体1包括依次层叠的第一 导电层1a、基体层1b和第二导电层1c，通过采用轻质的基体层1b代替部分 导电层，可使得集流体1的面密度更小，以降低电池的重量，提升电池的能 量密度；同时，在电池发生机械滥用导致短路时，电池升温至一定温度，基 体层1b易变形收缩而破坏集流体1，切断电流回路，因而不易致使电池发生 燃烧或爆炸，可提高电池的安全性能。其中，通过在集流体1的未覆盖活性 物质层2的第二区域12连接极耳片3，极耳片3穿过集流体1的第二区域12 内开设的通道13，
其部分贴合在第一导电层1a表面，部分贴合在第二导电层 1c表面，以导通集流体1两侧的第一导电层1a和第二导电层1c。
103.实施例二
104.图6为本发明实施例二提供的极片的制备方法的流程示意图。如图6 所示，本实施例提供一种极片100的制备方法，该制备方法用于制备实施 例一中的极片100。
105.具体的，极片100的制备方法包括如下步骤：
106.s100、在第一导电层1a上依次层叠基体层1b和第二导电层1c，形成 集流体1。
107.通过在第一导电层1a上依次层叠基体层1b和第二导电层1c，形成三 明治结构的集流体1。其中，还可以在第一导电层1a与基体层1b之间及 第二导电层1c与基体层1b之间设置过渡层。
108.示例性的，第一导电层1a和第二导电层1c可以为金属层或合金层， 基体层1b可以为聚合物层。
109.s200、将集流体1沿其宽度方向分为第一区域11和第二区域12，在 第一区域11内的集流体1的两侧表面涂覆活性物质层2。
110.通过在第一区域11内的集流体1的两侧表面涂覆活性物质层2，以使 活性物质层2产生的电流汇集至集流体1。
111.s300、在集流体1的第二区域12内开设通道13，通道13贯穿第一导 电层1a、基体层1b及第二导电层1c。
112.s400、将极耳片3沿集流体1的一侧表面延伸至通道13后，极耳片3 穿过通道13并沿集流体1的另一侧表面延伸，并将极耳片3连接在第一 导电层1a的表面及第二导电层1c的表面。
113.通过在集流体1上开设贯通的通道13，将极耳片3穿过通道13，以 使极耳片3的部分区段位于第一导电层1a的外表面，极耳片3的部分区 段位于第二导电层1c的外表面。如此，通过将极耳片3对应位于第一导 电层1a外表面及第二导电层1c外表面的区段，分别连接在第一导电层1a 外表面和第二导电层1c外表面，以通过极耳片3导通第一导电层1a和第 二导电层1c。
114.其中，第一导电层1a的外表面和第二导电层1c的外表面均设置有焊 接区域14，布设好极耳片3之后，将极耳片3焊接在第一导电层1a的外 表面的焊接区域14及第二导电层1c的外表面的焊接区域14内。
115.另外，焊接好极耳片3之后，可以通过激光切割等工艺，将极耳片3 上伸出至集流体1的宽度方向之外的部分进行切割，切割形成多个极耳分 支32。如此，极耳片3形成极耳主体31上连接多个极耳分支32的结构， 极耳主体31连接集流体1上，极耳分支32在集流体1的宽度方向上伸出 至集流体1之外。
116.图7为本发明实施例二提供的极片卷绕形成电芯的结构示意图。如图 7所示，极片100制备完成后，可以将正极极片和负极极片与隔膜200共 同进行卷绕，得到电芯。电芯采用铝塑膜封装、真空状态下烘烤48h去除 水分后，注入电解液，进行化成和分选处理，得到电池。
117.以下通过具体方案，对本实施例提供的极片的性能参数，及作为对照 的极片的性能参数，进行比较。
118.实施例1：作为本实施例的一种具体实施方式，正极集流体采用 al-pet-al结构的箔材，将钴酸锂活性浆料涂敷在集流体的两侧表面形成 活性物质层，集流体沿宽度方向的一侧留有未涂覆区域，在未涂覆区域开 设一通道，通道的形状为圆角矩形。将极耳片穿过通道并使其位于集流体 两侧的部分分别焊接两侧的第一导电层和第二导电层的表面。然后，通过 切割工艺将极耳片的伸出至集流体的宽度方向之外的部分，切割成多于1 个的具有一定宽度和形状的极耳分支，得到具有多个极耳分支的正极极片。
119.负极集流体采用cu箔作为箔材，将石墨活性物质涂敷在集流体的两 侧表面形成活性物质层，与正极极片类似的，在集流体的宽度方向上的未 涂敷区域焊接极耳片。然后，将正极极片、负极极片、隔膜卷绕得到卷芯。
120.对比例1：作为对照的一种具体实施方式，正极集流体采用al箔，将 钴酸锂活性浆料涂敷在集流体的两侧表面作为活性物质层，集流体沿长度 方向的至少一端留有未涂覆区域，在未涂覆区域焊接极耳。负极集流体采 用cu箔作为箔材，将石墨活性物质涂敷在集流体的两侧表面作为活性物 质层，在未涂覆区域焊接极耳。然后，将正极极片、负极极片、隔膜卷绕 得到卷芯。
121.对比例2：作为对照的另一种具体实施方式，正极集流体采用 al-pet-al结构的箔材，将钴酸锂活性浆料涂敷在集流体的两侧表面作为 活性物质层，集流体沿长度方向的至少一端留有未涂覆区域，在未涂覆区 域焊接极耳。负极集流体采用cu箔作为箔材，将石墨活性物质涂敷在集 流体的两侧表面作为活性物质层，在未涂覆区域焊接极耳。然后，将正极 极片、负极极片、隔膜卷绕得到卷芯。
122.实施例1、对比例1和对比例2得到的卷芯均经封装、注液、化成、 二次封装、分容得到成品电芯。然后，对各成品电芯通过内阻测试仪测试 内阻，并进行重物冲击测试，重物冲击测试的条件为：取成品电芯充满电， 将电芯放置于一平面，将一个直径15.8
±
0.2mm的钢柱置于电芯的中心， 钢柱的纵轴平行于该平面，让质量为9.1
±
0.1kg的重物从610
±
25mm的 高度自由落到电池中心上方的钢柱上。
123.得到以下测试结果：
124.项目内阻mω能量密度wh/kg满电重物冲击(通过/测试)实施例112.8291.520/20对比例1322800/20对比例25029520/20
125.由此可见，实施例1的成品电芯的内阻远小于对比例1和对比例2的 成品电芯的内阻，并且，实施例1的成品电芯的能量密度和对比例2的成 品电芯的能量密度均较高，实施例1的成品电芯也能够通过重物冲击测试。
126.实施例三
127.本实施例提供一种电池，该电池包括实施例一中的极片。其中，极片 的结构、功能以及工作原理在实施例一中进行了详细介绍，此处不再赘述。
128.可以理解的是，本实施例涉及的上、下、上方、下方、上部、下部、 顶、底、顶端、底端、顶端面、底端面等指示方位的词语是基于装置或设 备的安装使用状态的位置关系而言。
129.本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重 点说明的
都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相 互参见即可。
130.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或 者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种极片，其特征在于，包括集流体、活性物质层、极耳片，所述集流体包括依次层叠的第一导电层、基体层和第二导电层；沿所述集流体的宽度方向，所述集流体分为第一区域和第二区域，所述活性物质层覆盖所述第一区域内的所述集流体的两侧表面；所述第二区域内开设有至少一个通道，所述通道贯穿所述集流体的厚度方向的两侧表面，所述极耳片穿过所述通道，且连接在所述第一导电层的表面及所述第二导电层的表面。2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述通道的数量为一个，所述极耳片包括第一段和第二段，所述第一段连接在所述第一导电层上，所述第二段穿过所述通道并连接在所述第二导电层上；其中，沿所述集流体的长度方向，所述第一段和所述第二段位于所述通道的两侧，或者，所述第一段和所述第二段位于所述通道的同一侧。3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述通道的数量大于或等于两个，各所述通道沿所述集流体的长度方向间隔设置，所述极耳片依次穿过各所述通道。4.根据权利要求1-3任一项所述的极片，其特征在于，所述通道为导通槽，所述导通槽的槽口位于所述集流体的侧面。5.根据权利要求1-3任一项所述的极片，其特征在于，所述极耳片包括极耳主体和连接在所述极耳主体上的多个极耳分支，多个所述极耳分支沿所述极耳主体的长度方向间隔分布；其中，所述极耳主体连接在所述集流体的表面上，所述极耳分支伸出至所述集流体的宽度方向之外。6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，沿所述集流体的宽度方向，所述极耳分支的延伸长度与所述极耳主体的宽度的比值的范围为0.5-5。7.根据权利要求1-3任一项所述的极片，其特征在于，所述第一导电层的表面和所述第二导电层的表面均设有焊接区域，所述极耳片与位于所述焊接区域内的所述第一导电层及所述第二导电层焊接连接。8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，还包括保护层，所述保护层至少覆盖所述极耳片的位于所述焊接区域内的部分。9.根据权利要求1-3任一项所述的极片，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层为金属层，所述基体层为聚合物层。10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的极片。

技术总结
本发明提供一种极片及其制备方法、电池。本发明提供的极片，包括集流体、活性物质层、极耳片，集流体包括依次层叠的第一导电层、基体层和第二导电层；沿集流体的宽度方向，集流体分为第一区域和第二区域，活性物质层覆盖第一区域内的集流体的两侧表面；第二区域内开设有至少一个通道，通道贯穿集流体的厚度方向的两侧表面，极耳片穿过通道并连接在第一导电层的表面及第二导电层的表面。本发明提供的极片可降低电池的重量，提升电池的能量密度，且可提高电池的安全性能。高电池的安全性能。高电池的安全性能。


技术研发人员：翟艳云 彭冲
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8