(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111510806.1 (22)申请日 2021.12.1 1 (71)申请人 上海兰钧新能源科技有限公司 地址 201400 上海市奉贤区浦卫公路985 5 号1幢202室 (72)发明人 刘阳　张五堂　任瑞丽　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 杨宏泰 (51)Int.Cl. H01M 4/139(2010.01) H01M 4/04(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) B23K 26/382(2014.01) B23K 101/36(2006.01) (54)发明名称 一种基于激光打孔的电芯 极片及电池 (57)摘要 本发明涉及一种基于激光打孔的电芯极片， 用于改善锂离子电池的电芯性能， 该极片包括正 极集流体和两片分别贴附在正极集流体两侧的 正极活性材料， 所述的正极活性材料上通过激光 打孔工艺设有多个凹孔， 与现有技术相比， 本发 明具有提升电芯循环性能、 改善电芯EOL界面和 提升电芯可靠性 等优点。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 114497457 A 2022.05.13 CN 114497457 A 1.一种基于激光打孔的电芯极片， 用于改善锂离子电池的电芯性 能， 其特征在于， 该极 片包括正极集流体(101)和两片分别贴附在正极集流体(101)两侧的正极活性材料(102)， 所述的正极活性材 料(102)上通过激光打孔工艺设有 多个凹孔(202)。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 工艺包括激光打孔比例、 激光打孔形状、 激光打孔分布形状和激光打孔区域(3 03)。 3.根据权利要求2所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 比例的表达式为： 其中， R为激光打孔比例， V为单个凹孔(202)的体积， D为单位面积的凹孔(202)的数量， Pd为正极活性材料(102)的在激光打孔前的涂层压实密度， Cw为正极活性材料(102)的单面 涂布重量。 4.根据权利要求2所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 比例的取值范围为0.1％～10％， 所述的电芯极片卷绕时的拐角区域与电芯长度的比值范 围为3％～6％。 5.根据权利要求2所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 形状包括 正方体、 长方体、 梯形台、 棱锥、 球冠 形、 圆柱体、 圆锥、 直线型槽和折线形槽 。 6.根据权利要求1所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 每个所述的凹孔 (202)的直径L1范围为1um～2000um， 所述的凹孔(202)的深度H1范围为1um～20um， 所述的凹 孔(202)与凹孔(202)之间的间距范围为20un～ 2000um。 7.根据权利要求1所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 分布形状包括 正方形分布、 六边形分布、 直线形分布和折线形分布。 8.根据权利要求1所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 区域(303)位于极片应力集中的位置 。 9.根据权利要求8所述的一种基于激光打孔的电芯极片， 其特征在于， 所述的激光打孔 区域(303)具体为： 对于卷绕结构的电芯， 激光打孔区域(3 03)位于卷绕时的拐角位置； 对于叠片结构的电芯， 激光打孔区域(3 03)位于极片边 缘1mm～3mm位置。 10.一种应用如权利要求1～9任一项所述电芯极片的电池， 该电池包括负极极片、 正极 极片(301)和极耳(302)， 所述的正极极片上设有激光打孔区域(303)， 当电池的电芯为卷绕 结构时， 所述的激光打孔区域(303)位于卷绕时的拐角位置， 当电池的电芯为叠片结构时， 所述的激光打孔区域(3 03)位于极片边 缘。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114497457 A 2一种基于激光打孔的电芯极片及电池 技术领域 [0001]本发明涉及锂离 子电池领域， 尤其是 涉及一种基于 激光打孔的电芯 极片及电池。 背景技术 [0002]锂离子电池因为能量密度高、 无记忆效应、 环境污 染小等优点， 近年来在消费类数 码产品、 电动汽车、 储能等领域获得了大规模应用。 但锂离子电池在循环过程中， 极片会因 脱锂、 嵌锂的状态不同、 副产物的积累、 产生不可逆的孔隙而发生膨胀， 尤其是负极膨胀可 达20％。 极片膨胀会产生很大的内应力， 可达10kN级别， 如果内应力 得不到有效、 均匀的释 放， 则会在部分区域集中， 造成该区域电解液含量减少， 电化学反应的极化增高， 随着电芯 的循环， 该区域会出现紫斑、 析锂等界面恶化现象， 甚至电芯结构会扭曲， 进一步加速电芯 性能的恶化， 并带来安全风险。 在卷绕电芯中， 拐角区域应力集中， 因此更容易发生上述问 题， 因此在极片加工方面， 常通过具有有凹坑和凸起的patter n辊， 使用0.2Mpa左右的压力， 在卷绕前对正极片的表面印花， 产生微米级的凹痕， 在电芯卷绕完成后， 使正极和隔膜之间 留有空间， 从而为负极极片膨胀预留空间， 部 分技术也会直接使用patter n辊对负极进 行印 花， 但是Pat tern辊工艺类似冷压 工序， 存在以下问题： [0003]1)可调节性差： p attern辊工艺无法调节在正极表面制造的凹坑的大小、 深度、 间 距， 更无法根据极片不同位置的应力不同， 而调整以上参数， 这就造成在卷绕的拐角处， 正 极制造的空间可能不足， 使电芯在循环过程中发生 性能恶化； [0004]2)效果差： 由于极片具有一定的弹性， 因此pattern辊制造的凹坑， 在热压之后存 在恢复的可能性， 且在电芯循环过程中， 极片在脱、 嵌锂过程中厚度会不断发生变化， 也存 在让凹坑恢复平整的可能； [0005]3)设备转型难： 不同宽幅的极片需要使用不同宽度的patt ern辊， 每次更换都需要 重新调机， 操作复杂； [0006]4)工艺兼容差： 叠片工艺边缘与中间位置的应力也有一定不同， 但现有patt ern辊 工艺无法兼容叠片工艺。 发明内容 [0007]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于激光打孔 的电芯极片及电池。 [0008]本发明的目的可以通过以下技 术方案来实现： [0009]一种基于激光打孔的电芯极片， 用于改善锂离子电池的电芯性能， 该极片包括正 极集流体(101)和两片分别贴附在正极集流体(101)两侧的正极活性材料(102)， 所述的正 极活性材 料(102)上通过激光打孔工艺设有 多个凹孔(202)。 [0010]所述的激光打孔工艺包括激光打孔比例、 激光打孔形状、 激光打孔分布形状和激 光打孔区域(3 03)。 [0011]所述的激光打孔比例的表达式为：说　明　书 1/5 页 3 CN 114497457 A 3