CN111540909A - 极片、电芯及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片，包括集流体以及形成于所述集流体至少一表面上的膜片涂层，所述膜片涂层包括第一涂覆区和位于所述第一涂覆区两侧的第二涂覆区，所述第二涂覆区的厚度大于所述第一涂覆区的厚度。另外，本发明还涉及一种电芯和一种电池。相比于现有技术，本发明的极片在中间区域设置厚度相对较薄的第一涂覆区，在循环过程中有了更多的膨胀空间，因此，极片的中间区域受到由于极片膨胀造成的压力变小，从而使得极片中间区域的电解液不会被挤出，进而改善了电芯和电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片、电芯及电池。
背景技术
随着电动汽车的普及以及对电动汽车续航里程的提升，成组效率高、可靠性好的方形硬壳电芯越来越受到市场欢迎。
当前方形锂离子电池负极材料通常为石墨或者石墨与硅或者硅的氧化物的混合材料，其充电与放电过程中材料会由于嵌入/吸附锂离子而出现膨胀及收缩的现象，该现象表现在极片层级就是极片会出现变厚(充电时)或者变薄(放电时)的现象。由于极片充放电时的膨胀和收缩现象，通常方形锂离子电池设计时，厚度方向上方形锂离子电池的外壳与壳内的裸电芯之间会预留一些间隙，该间隙是为了防止方形锂离子电池组成模组后，由于极片膨胀而造成裸电芯受到过度挤压电解液被挤出而出现局部电解液不足的问题，电解液不足会造成电芯循环性能迅速下降，严重还会引起局部析锂的问题。特别地，电芯中心位置由于吸液能力最弱，因此其受到的影响最大，很容易成为最先出现局部电解液不足的区域。
然而，随着当前方形锂离子电池的能量密度越做越高，为了满足更高的能量密度，方形锂离子电池壳体与其内部的裸电芯之间在厚度方向上的间隙越来越小，这就更进一步地缩短了电芯的循环寿命，并带来更大的安全隐患。
发明内容
本发明提供一种极片、电芯及电池，以解决现有技术中的不足。
一种极片，包括集流体以及形成于所述集流体至少一表面上的膜片涂层，所述膜片涂层包括第一涂覆区和位于所述第一涂覆区两侧的第二涂覆区，所述第二涂覆区的厚度大于所述第一涂覆区的厚度。
作为本发明所述的极片的一种改进，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区的厚度比为1：(1.001～1.2)。
作为本发明所述的极片的一种改进，所述第一涂覆区的至少一侧设置有多个所述第二涂覆区，多个所述第二涂覆区的厚度不同，越靠近所述第一涂覆区的所述第二涂覆区厚度越小。
作为本发明所述的极片的一种改进，所述第一涂覆区的至少一侧设置有多个所述第二涂覆区，多个所述第二涂覆区之间形成凹凸结构。
作为本发明所述的极片的一种改进，所述第一涂覆区的宽度为所述膜片涂层的宽度的5～95％。当第一涂覆区的宽度过小时，极片与外壳之间留有的膨胀空间较小，当极片膨胀时不能很好的减轻极片受到的挤压力，从而不能更好的避免电解液被挤出，也就不能改善电池的循环性能。而当第一涂覆区的宽度过大时，其会降低电池的能量密度。
作为本发明所述的极片的一种改进，所述第一涂覆区的厚度为20～340μm，所述第二涂覆区的厚度为30～350μm。只要满足第一涂覆区的厚度小于第二涂覆区的厚度，且使得极片具有足够的膨胀空间即可，第一涂覆区和第二涂覆区的厚度可根据实际涂覆的膜片涂层所含材料进行调整。具体的，当极片为正极极片且膜片涂层中含有三元材料或钴酸锂时，第一涂覆区的厚度为20～290μm，第二涂覆区的厚度为30～300μm；当极片为正极极片且膜片涂层中含有磷酸铁锂或锰酸锂时，第一涂覆区的厚度为40～340μm，第二涂覆区的厚度为50～350μm；当极片为负极极片且膜片涂层中含有石墨时，第一涂覆区的厚度为20～240μm，第二涂覆区的厚度为30～250μm；当极片为负极极片且膜片涂层中含有石墨与硅/氧化硅的混合材料时，第一涂覆区的厚度为30～290μm，第二涂覆区的厚度为40～300μm；当极片为负极极片且膜片涂层中含有钛酸锂时，第一涂覆区的厚度为30～280μm，第二涂覆区的厚度为40～290μm。
一种电芯，包括正极片、负极片以及间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片和所述负极片至少有一者为说明书前文任一段所述的极片。
作为本发明所述的电芯的一种改进，所述隔膜包括基材以及形成于所述基材至少一表面的功能涂层，所述功能涂层包括涂覆区a和位于所述涂覆区a两侧的涂覆区b，所述涂覆区b的厚度大于所述涂覆区a的厚度。当隔膜也采用与极片相同的设计时，电芯具有更足够的膨胀空间，能更进一步改善电芯的循环性能。
作为本发明所述的电芯的一种改进，所述锂离子电芯为卷绕式电芯或叠片式电芯。
一种电池，包括壳体以及封装于所述壳体内部的电芯，所述电芯为说明书前文任一段所述的电芯。
相比于现有技术，本发明的有益效果包括但不限于：
1)本发明提供一种极片，极片包括集流体以及形成于所述集流体至少一表面上的膜片涂层，所述膜片涂层包括第一涂覆区和位于所述第一涂覆区两侧的第二涂覆区，所述第二涂覆区的厚度大于所述第一涂覆区的厚度。也就是说，位于中间区域的膜片涂层厚度相对更薄，在循环过程中给极片提供了更多的膨胀空间。
2)本发明提供一种电芯，包含上述的极片，由于存在足够的膨胀空间，因此，电芯中间区域受到由于极片膨胀造成的压力变小，从而使得电芯中间区域的电解液不会被挤出，改善极片局部吸液不足的现象，提高了电芯的循环寿命，避免电芯局部析锂。
3)本发明提供一种电池，包含上述的电芯，由于电芯的循环寿命长，从而使得电池的循环寿命长。
附图说明
图1是本发明中一实施方式的极片的结构示意图之一。
图2是本发明中一实施方式的极片的结构示意图之二。
图3是本发明中另一实施方式的极片的结构示意图之一。
图4是本发明中另一实施方式的极片的结构示意图之二。
图5是本发明中又一实施方式的极片的结构示意图之一。
图6是本发明中又一实施方式的极片的结构示意图之二。
图7是本发明中实施例1和对比例的循环曲线对比图。
其中：100-集流体，200-膜片涂层，11-第一涂覆区，12-第二涂覆区，21-第一涂覆区，22-第二涂覆区，23-第二涂覆区，31-第一涂覆区，32-第二涂覆区，33-第二涂覆区，34-第二涂覆区。
具体实施方式
如图1～2所示，在本发明的一实施方式中，极片包括集流体100以及形成于集流体100至少一表面上的膜片涂层200，膜片涂层200包括第一涂覆区11和位于第一涂覆区11两侧的第二涂覆区12，第二涂覆区12的厚度大于第一涂覆区11的厚度。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区11和第二涂覆区12的厚度比为1：(1.01～1.2)。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区11的宽度为膜片涂层200的宽度的5～95％。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区11的厚度为20～340μm，第二涂覆区12的厚度为30～350μm。具体的，当极片为正极极片且膜片涂层200中含有三元材料或钴酸锂时，第一涂覆区11的厚度为30～290μm，第二涂覆区12的厚度为40～300μm；当极片为正极极片且膜片涂层200中含有磷酸铁锂或锰酸锂时，第一涂覆区11的厚度为40～340μm，第二涂覆区12的厚度为50～350μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有石墨时，第一涂覆区11的厚度为20～240μm，第二涂覆区12的厚度为30～250μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有石墨与硅/氧化硅的混合材料时，第一涂覆区11的厚度为20～290μm，第二涂覆区12的厚度为30～300μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有钛酸锂时，第一涂覆区11的厚度为30～280μm，第二涂覆区12的厚度为40～290μm。
如图3～4所示，在本发明的另一实施方式中，极片包括集流体100以及形成于集流体100至少一表面上的膜片涂层200，膜片涂层200包括第一涂覆区21和位于第一涂覆区21两侧的第二涂覆区22&23，第二涂覆区22&23的厚度大于第一涂覆区21的厚度，且第二涂覆区23的厚度大于第二涂覆区22的厚度。需要说明的是，每一侧的第二涂覆区的数量还可设置为2个以上，越靠近第一涂覆区21的第二涂覆区其厚度越小。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区21和第二涂覆区22/23的厚度比为1：(1.01～1.2)。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区21的宽度为膜片涂层200的宽度的5～95％。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区21的厚度为20～340μm，第二涂覆区22&23的厚度为30～350μm。具体的，当极片为正极极片且膜片涂层200中含有三元材料或钴酸锂时，第一涂覆区21的厚度为30～290μm，第二涂覆区22&23的厚度为40～300μm；当极片为正极极片且膜片涂层200中含有磷酸铁锂或锰酸锂时，第一涂覆区21的厚度为30～340μm，第二涂覆区22&23的厚度为40～350μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有石墨时，第一涂覆区21的厚度为20～240μm，第二涂覆区22&23的厚度为30～250μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有石墨与硅/氧化硅的混合材料时，第一涂覆区21的厚度为20～290μm，第二涂覆区22&23的厚度为30～300μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有钛酸锂时，第一涂覆区21的厚度为30～280μm，第二涂覆区22&23的厚度为40～290μm。
如图5～6所示，在本发明的又一实施方式中，极片包括集流体100以及形成于集流体100至少一表面上的膜片涂层200，膜片涂层200包括第一涂覆区31和位于第一涂覆区31两侧的第二涂覆区32～34，第二涂覆区32～34的厚度大于第一涂覆区31的厚度，且第二涂覆区32～34之间形成凹凸结构。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区31和第二涂覆区32～34的厚度比为1：(1.001～1.2)。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区31的宽度为膜片涂层200的宽度的5～95％。
优选的，在本实施方式中，第一涂覆区31的厚度为20～340μm，第二涂覆区32～34的厚度为30～350μm。具体的，当极片为正极极片且膜片涂层200中含有三元材料或钴酸锂时，第一涂覆区31的厚度为30～290μm，第二涂覆区32～34的厚度为40～300μm；当极片为正极极片且膜片涂层200中含有磷酸铁锂或锰酸锂时，第一涂覆区31的厚度为30～340μm，第二涂覆区32～34的厚度为40～350μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有石墨时，第一涂覆区31的厚度为20～240μm，第二涂覆区32～34的厚度为30～250μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有石墨与硅/氧化硅的混合材料时，第一涂覆区31的厚度为20～290μm，第二涂覆区32～34的厚度为30～300μm；当极片为负极极片且膜片涂层200中含有钛酸锂时，第一涂覆区31的厚度为30～280μm，第二涂覆区32～34的厚度为40～290μm。
下面结合具体实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
正极极片的制备：
1)以三元材料作为正极活性材料，以炭黑作为导电剂，以聚偏氟乙烯作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，再将上数材料按照正极活性物质：炭黑：聚偏氟乙烯＝96:2.5:1.5搅拌混合均匀形成固含量为70％的正极浆料；
2)使用挤压涂布机，调整挤压涂布机挤压头间隙，将正极浆料连续涂布在厚度为12μm的正极集流体(铝箔)表面，形成膜片涂层，如图1～2所示，膜片涂层200包括第一涂覆区11和位于第一涂覆区11两侧的第二涂覆区12，第一涂覆区11的厚度为200μm，第二涂覆区12的厚度为240μm，膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区11的宽度为60mm，第二涂覆区12的宽度为50mm；
3)将涂覆好膜片涂层200的正极集流体经过烘干、辊压、模切、分条制备成正极极片。
负极极片的制备：
1)以石墨作为负极活性物质，以丁苯橡胶作为粘结剂，炭黑作为导电剂，羧甲基纤维素钠作为分散剂，以蒸馏水作为溶剂，将上述原料按照石墨：丁苯橡胶：炭黑：羧甲基纤维素钠＝96:1.5:1.5:1搅拌混合均匀，形成固含量为45％的负极浆料；
2)将负极浆料涂布在厚度为6μm负极集流体(铜箔)表面，形成宽度为200mm，厚度为240μm的膜片涂层；
3)将涂覆好负极膜片涂层的负极集流体经干燥、辊压、模切、分条制备成负极极片。
锂离子电池的制备：
1)将根据前述工艺制备好的正极极片与负极极片与隔离膜按照：负极-隔膜-正极-隔膜的方式通过卷绕卷成电芯；
2)将完成卷绕的电芯热压后与顶盖外壳装配并焊接在一起完成电芯装配。最后，电芯经过注液、化成、排气、封口等工艺，完成电池的制作。
实施例2
正极极片的制备：
1)以三元材料作为正极活性材料，以炭黑作为导电剂，以聚偏氟乙烯作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，再将上数材料按照正极活性物质：炭黑：聚偏氟乙烯＝97:1.5:1.5搅拌混合均匀形成固含量为70％的正极浆料；
2)将正极浆料连续涂布在厚度为12μm的正极集流体铝箔两面，形成宽度为160mm，厚度为240μm的膜区；
3)将涂覆好膜片涂层的正极集流体经过烘干、辊压、模切、分条制备成正极极片。
负极极片的制备：
1)以石墨作为负极活性物质，以丁苯橡胶作为粘结剂，炭黑作为导电剂，羧甲基纤维素钠作为分散剂，以蒸馏水作为溶剂，将上述原料按照石墨：丁苯橡胶：炭黑：羧甲基纤维素钠＝96.5:1.5:1:1搅拌混合均匀，形成固含量为45％的负极浆料；
2)使用挤压涂布机，调整挤压涂布机挤压头间隙，将负极浆料连续涂布在厚度为6μm的负极集流体(铜箔)表面，形成膜片涂层，如图3～4所示，膜片涂层200包括第一涂覆区21和位于第一涂覆区21两侧的第二涂覆区，第一涂覆区21的每一侧均设置有第二涂覆区22和第二涂覆区23，第一涂覆区21的厚度为180μm，第二涂覆区22的厚度为200μm，第二涂覆区23的厚度为220μm，膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区21的宽度为80mm，第二涂覆区22的宽度为30mm，第二涂覆区23的宽度为30mm；
3)将涂覆好膜片涂层200的负极集流体经干燥、辊压、模切、分条制备成负极极片。
锂离子电池的制备：
1)将根据前述工艺制备好的正极极片与负极极片与隔离膜按照：负极-隔膜-正极-隔膜的方式通过卷绕卷成电芯；
2)将完成卷绕的电芯热压后与顶盖外壳装配并焊接在一起完成电芯装配。最后，电芯经过注液、化成、排气、封口等工艺完成电池制作。
实施例3
正极极片的制备：
1)以三元材料作为正极活性材料，以炭黑作为导电剂，以聚偏氟乙烯作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，再将上数材料按照正极活性物质：炭黑：聚偏氟乙烯＝96:2.5:1.5搅拌混合均匀形成固含量为70％的正极浆料；
2)使用挤压涂布机，调整挤压涂布机挤压头间隙，将正极浆料连续涂布在厚度为12μm的正极集流体(铝箔)表面，形成膜片涂层，如图1～2所示，膜片涂层200包括第一涂覆区11和位于第一涂覆区11两侧的第二涂覆区12，第一涂覆区11的厚度为200μm，第二涂覆区12的厚度为240μm，膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区11的宽度为60mm，第二涂覆区12的宽度为50mm；
3)将涂覆好膜片涂层的正极集流体经过烘干、辊压、模切、分条制备成正极极片。
负极极片的制备：
1)以石墨作为负极活性物质，以丁苯橡胶作为粘结剂，炭黑作为导电剂，羧甲基纤维素钠作为分散剂，以蒸馏水作为溶剂，将上述原料按照石墨：丁苯橡胶：炭黑：羧甲基纤维素钠＝96.5:1.5:1:1搅拌混合均匀，形成固含量为45％的负极浆料；
2)使用挤压涂布机，调整挤压涂布机挤压头间隙，将负极浆料连续涂布在厚度为6μm的负极集流体(铜箔)表面，形成膜片涂层，如图3～4所示，膜片涂层200包括第一涂覆区21和位于第一涂覆区21两侧的第二涂覆区，第一涂覆区21的每一侧均设置有第二涂覆区22和第二涂覆区23，第一涂覆区21的厚度为180μm，第二涂覆区22的厚度为200μm，第二涂覆区23的厚度为220μm，膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区21的宽度为80mm，第二涂覆区22的宽度为30mm，第二涂覆区23的宽度为30mm；
3)将涂覆好膜片涂层的负极集流体经干燥、辊压、模切、分条制备成负极极片。
锂离子电池的制备：
1)将根据前述工艺制备好的正极极片与负极极片与隔离膜按照：负极-隔膜-正极-隔膜的方式通过卷绕卷成电芯；
2)将完成卷绕的电芯热压后与顶盖外壳装配并焊接在一起完成电芯装配。最后，电芯经过注液、化成、排气、封口等工艺完成电池制作。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：以钴酸锂作为正极活性材料，第一涂覆区11的厚度为150μm，第二涂覆区12的厚度为180μm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例5
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：以磷酸铁锂作为正极活性材料，第一涂覆区11的厚度为250μm，第二涂覆区12的厚度为270μm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例6
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：以锰酸锂作为正极活性材料，第一涂覆区11的厚度为340μm，第二涂覆区12的厚度为350μm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例7
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：如图3～4所示，膜片涂层200包括第一涂覆区21和位于第一涂覆区21两侧的第二涂覆区，第一涂覆区21的每一侧均设置有第二涂覆区22和第二涂覆区23，第一涂覆区21的厚度为200μm，第二涂覆区22的厚度为220μm，第二涂覆区23的厚度为240μm，膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区21的宽度为60mm，第二涂覆区22的宽度为30mm，第二涂覆区23的宽度为20mm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例8
本实施例与实施例1不同的是：如图5～6所示，膜片涂层200包括第一涂覆区31和位于第一涂覆区31两侧的第二涂覆区，第一涂覆区31的每一侧均设置有第二涂覆区32、第二涂覆区33和第二涂覆区34，第一涂覆区31的厚度为200μm，第二涂覆区32的厚度为220μm，第二涂覆区33的厚度为240μm，第二涂覆区34的厚度为220μm，膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区31的宽度为60mm，第二涂覆区32的宽度为15mm，第二涂覆区33的宽度为20mm，第二涂覆区34的宽度为15mm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例9
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区11的宽度为20mm，第二涂覆区12的宽度为70mm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例10
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区11的宽度为80mm，第二涂覆区12的宽度为40mm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例11
本实施例与实施例1不同的是：
正极极片的制备：膜片涂层200的总宽度为160mm，其中，第一涂覆区11的宽度为120mm，第二涂覆区12的宽度为20mm。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例12
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：以石墨与硅/氧化硅的混合材料作为负极活性材料，第一涂覆区21的厚度为270μm，第二涂覆区22的厚度为280μm，第二涂覆区23的厚度为290μm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例13
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：以钛酸锂作为负极活性材料，第一涂覆区的厚度为240μm，第二涂覆区的厚度为250μm，第二涂覆区的厚度为260μm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例14
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：如图1～2所示，膜片涂层200包括第一涂覆区11和位于第一涂覆区11两侧的第二涂覆区12，第一涂覆区11的厚度为180μm，第二涂覆区12的厚度为240μm，膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区11的宽度为80mm，第二涂覆区12的宽度为60mm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例15
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：如图5～6所示，膜片涂层200包括第一涂覆区31和位于第一涂覆区31两侧的第二涂覆区，第一涂覆区31的每一侧均设置有第二涂覆区32、第二涂覆区33和第二涂覆区34，第一涂覆区31的厚度为180μm，第二涂覆区32的厚度为200μm，第二涂覆区33的厚度为240μm，第二涂覆区34的厚度为220μm，膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区31的宽度为80mm，第二涂覆区32的宽度为20mm，第二涂覆区33的宽度为20mm，第二涂覆区34的宽度为20mm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例16
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区21的宽度为40mm，第二涂覆区22的宽度为40mm，第二涂覆区23的宽度为40mm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例17
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区21的宽度为100mm，第二涂覆区22的宽度为30mm，第二涂覆区23的宽度为20mm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例18
本实施例与实施例2不同的是：
负极极片的制备：膜片涂层200的总宽度为200mm，其中，第一涂覆区21的宽度为140mm，第二涂覆区22的宽度为20mm，第二涂覆区23的宽度为10mm。
其余同实施例2，这里不再赘述。
对比例
正极极片的制备：
1)以三元材料作为正极活性材料，以炭黑作为导电剂，以聚偏氟乙烯作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，再将上数材料按照正极活性物质：炭黑：聚偏氟乙烯＝96:2.5:1.5搅拌混合均匀形成固含量为70％的正极浆料；
2)使用挤压涂布机，调整挤压涂布机挤压头间隙，将正极浆料连续涂布在厚度为12μm的正极集流体(铝箔)表面，形成宽度为160mm、厚度为240μm膜片涂层；
3)将涂覆好膜片涂层的正极集流体经过烘干、辊压、模切、分条制备成正极极片。
负极极片的制备：
1)以石墨作为负极活性物质，以丁苯橡胶作为粘结剂，炭黑作为导电剂，羧甲基纤维素钠作为分散剂，以蒸馏水作为溶剂，将上述原料按照石墨：丁苯橡胶：炭黑：羧甲基纤维素钠＝96:1.5:1.5:1搅拌混合均匀，形成固含量为45％的负极浆料；
2)将负极浆料涂布在厚度为6μm负极集流体(铜箔)表面，形成宽度为200mm，厚度为240μm的膜片涂层；
3)将涂覆好负极膜片涂层的负极集流体经干燥、辊压、模切、分条制备负极极片。
锂离子电池的制备：
1)将根据前述工艺制备好的正极极片与负极极片与隔离膜按照：负极-隔膜-正极-隔膜的方式通过卷绕卷成电芯；
2)将完成卷绕的电芯热压后与顶盖外壳装配并焊接在一起完成电芯装配。最后，电芯经过注液、化成、排气、封口等工艺，完成电池的制作。
性能测试
对实施例1～18以及对比例制得的锂离子电池进行循环性能测试。具体的，测试条件：在温度为25±2℃的条件下，对电池施加3000±300N的初始压力，以1C的电流将电池充电至4.3V，再以1C的电流将电池放电至2.8V，如此循环，记录电池在循环600周和1000周后的容量保持率。测试结果如表1所示。另外，实施例1和对比例的循环曲线对比图如图7所示。
表1测试结果
由表1可以看出，本发明中的膜片涂层包括位于中间区域的第一涂覆区以及第一涂覆区两侧的第二涂覆区，且第一涂覆区的厚度小于第二涂覆区的厚度，相比于传统极片中膜片涂层完全厚度均匀的结构，本发明的极片结构有效地改善了电池的循环性能。具体的，由实施例1和对比例对比可以看出，当正极极片的中间区域设置为厚度相对较薄的第一涂覆区时，其容量保持率在600周时稍微高于对比例，而当循环到1000周时，其容量保持率要明显高于对比例。而且由图7可以看出，实施例1的循环曲线下降趋势明显缓于对比例的循环曲线的下降趋势。也就是说，当在正极极片的中间区域设置厚度相对较薄的第一涂覆区时，其能有效改善电池的循环寿命。同理，由实施例2和对比例对比可以看出，当负极极片的中间区域设置为厚度相对较薄的第一涂覆区时，其也能有效改善电池的循环性能。另外，由实施例1～3对比可知，当正极极片和负极极片两者的中间区域均设置有厚度相对较薄的第一涂覆区时，对电池循环性能的改善效果更佳。
另外，由实施例1和实施例7～8、实施例2和实施例14～15对比可知，不管是正极极片还是负极极片，当第一涂覆区一侧设置有多个第二涂覆区且越靠近第一涂覆区的第二涂覆区的厚度越小时，其容量保持率比只设置一个第二涂覆区的容量保持率更高，因为其根据电池局部吸液能力强弱的不同，将膜片涂层的厚度作出了合理的调整，有效改善了因极片膨胀而造成电池受到过度挤压而出现电池局部电解液不足的问题，从而有效地提高电池的循环性能。当第一涂覆区一侧设置有多个第二涂覆区且多个涂覆区之间呈形成凹凸结构时，其也能提高电池的循环性能，但其改善效果没有多个第二涂覆区之间的厚度呈递减关系的效果好。
除此之外，由实施例1和实施例9～11、实施例2和实施例16～18对比可知，在本发明限定的范围内，不管是正极极片还是负极极片，当第一涂覆区的宽度越大(占膜片涂层总宽度的比例越大)时，其容量保持率更高，即对电池循环性能的改善效果更佳。
综上，本发明通过在极片的中间区域设置厚度相对较薄的第一涂覆区，并合理的调整第一涂覆区和第二涂覆区的宽度和厚度，给电池膨胀预留足够的空间，解决因极片膨胀而造成裸电芯受到过度挤压电解液被挤出而出现局部电解液不足的问题，从而有效提高电池的循环性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种极片，包括集流体以及形成于所述集流体至少一表面上的膜片涂层，其特征在于：所述膜片涂层包括第一涂覆区和位于所述第一涂覆区两侧的第二涂覆区，所述第二涂覆区的厚度大于所述第一涂覆区的厚度。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述第一涂覆区和所述第二涂覆区的厚度比为1：(1.001～1.2)。
3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述第一涂覆区的至少一侧设置有多个所述第二涂覆区，多个所述第二涂覆区的厚度不同，越靠近所述第一涂覆区的所述第二涂覆区厚度越小。
4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述第一涂覆区的至少一侧设置有多个所述第二涂覆区，多个所述第二涂覆区之间形成凹凸结构。
5.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述第一涂覆区的宽度为所述膜片涂层的宽度的5～95％。
6.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述第一涂覆区的厚度为20～340μm，所述第二涂覆区的厚度为30～350μm。
7.一种电芯，包括正极片、负极片以及间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，其特征在于：所述正极片和所述负极片至少有一者为权利要求1～6任一项所述的极片。
8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于：所述隔膜包括基材以及形成于所述基材至少一表面的功能涂层，所述功能涂层包括涂覆区a和位于所述涂覆区a两侧的涂覆区b，所述涂覆区b的厚度大于所述涂覆区a的厚度。
9.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于：所述电芯为卷绕式电芯或叠片式电芯。
10.一种电池，包括壳体以及封装于所述壳体内部的电芯，其特征在于：所述电芯为权利要求7所述的电芯。
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Effective date of registration: 20220118 Address after: 215500 No. 68, Xin'anjiang Road, Southeast street, Changshu, Suzhou, Jiangsu Applicant after: Jiangsu Zenergy Battery Technologies Co.,ltd Address before: 211100 Lantian Road 249, Airport Economic Development Zone, Jiangning District, Nanjing City, Jiangsu Province Applicant before: JIANGSU TAFEL NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: DONGGUAN TAFEL NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: Jiangsu Tafel Power System Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200814 |