宁德时代专利解析：集流构件和石墨负极极片设计
解析两个宁德时代的发明专利：ZL201810039458.6集流构件和电池；201910295365.4锂离子电池。其中，ZL201810039458.6集流构件和电池主要内容是电池零部件方面的。一般的，集流构件与卷芯的极耳焊接装配后将集流构件进行弯折，从而减小集流构件占用的内部空间以提升电池的能量密度。但是，弯折时集流构件会产生变形并压向卷芯而对其产生损伤。这个专利主要目的是避免在集流构件进行弯折时对卷芯产生损伤。如图1所示，这个专利公开了一种集流构件（6），用于对卷芯(1)与外部极柱(2)进行电连接，包括：（1）外部连接结构(65)，设置有连接孔，用于与极柱2连接。（2）第一固定夹持部(62)和第二固定夹持部(64),在连接体(63)弯折时同时对第一固持部62和第二固持部64进行固定以防止集流构件变形压向卷芯而损伤卷芯。（3）内部连接结构(61), 设置在靠近卷芯的侧面，与外部链接结构65、固定夹持部件62和64以及连接体63形成一个整体。（4）连接体(63),与卷芯的极耳连接，可以通过超声波焊接、电阻焊等方式进行连接。极耳焊接之后，可以对连接体进行弯折，从而节省壳体内部空间以提升电池的能量密度。在对连接体进行弯折时，操作人员可以利用夹持工具固定夹持设置于导出体上的固持结构从而使集流构件在连接体翻折时的受力可以传递至夹持工具处，从而避免受力对电芯产生损伤。集流构件为一体式结构，并且集流构件由片状金属弯折而成。而专利201910295365.4锂离子电池主要内容是石墨负极极片设计方面的。研究表明，功率性能好的负极活性物质若采用不合理的极片设计，未必能达到持续快充的目标，而功率性能一般的负极活性物质若采用合理的极片设计也可达到快充的效果。因此，负极活性物质的选择以及负极极片设计是实现快速充电的关键。这个专利主要保护负极极片的X射线衍射谱图中004与110特征衍射峰的峰面积比值（OI值VOI）与压实密度（PD）之间的关系，以及活性物质粉体的X射线衍射谱图中004与110特征衍射峰的峰面积比值（OI值GOI）与粒径D50之间的关系。负极极片的X射线衍射谱图中004与110特征衍射峰的峰面积比值（OI值VOI）与压实密度（PD）之间的关系具体要求为：（1）负极极片的压实密度PD范围为 1.0g/cm3～1.6g/cm3；（2）负极极片的OI值VOI与压实密度PD之间的关系满足：2.35≤(80/VOI+43/PD)×PD/VOI≤3.26，其中压实密度PD的单位为g/cm3；活性物质粉体的X射线衍射谱图中004与110特征衍射峰的峰面积比值（OI值GOI）与粒径D50之间的关系具体要求为：（1）负极活性物质的粒径D50为4μm～12μm；（2）负极活性物质的粒径D50与负极活性物质的粉体OI值GOI之间的关系满足：3.14≤100/(D50+2.8×GOI)≤4.00，其中负极活性物质的粒径D50的单位为μm；（3）负极活性物质的粉体OI值GOI为2～4.5。两者综合而言，为了使锂离子电池能同时兼具充电速度快、能量密度高，负极（天然石墨、人造石墨 中的一种或几种）应该满足：3 .5≤(X×0 .8+Y×0 .2)×Y/X≤5.27，其中，X＝(80/VOI+43/PD)×PD/VOI，Y＝100/(D50+2.8×GOI)。石墨制成电极片后，石墨层状结构的排布方向（取向）对锂离子迁移也有较大影响（参见图2）。理想情况下，石墨层结构完全与电极片平面方向垂直对锂离子扩散最有利，但实际制备时难以实现，通常只能控制石墨电极取向在一定范围内。XRD方法可以测试石墨电极的取向性。对水平放置的电极片样品进行衍射图谱测试时，能够采集到的(110)晶面的衍射信号来自于层状结构中垂直于电极片的石墨，(002)和(004)晶面的衍射信号来自于层结构平行于电极片的石墨，因此，可以以(002)或 (004)衍射峰强度（或积分面积）与 (110)衍射峰强度（或积分面积）之比描述石墨电极的取向性。公式描述为：OI=I(002)/I(110) 或 OI=I(004)/I(110)其中OI（orientation index）为石墨电极的取向性。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-09-21
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