CN112635717B - 一种极片、电池及极片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极片、电池及极片的制作方法,涉及电池技术领域。该极片包括:极耳、集流体、第一涂覆材料以及第二涂覆材料,集流体包括第一区域和第二区域,极耳设置于集流体上,与集流体电连接,第一区域上设置有第一涂层,第二区域上设置有第二涂层;第一涂层包括第一涂覆材料,第二涂层包括第二涂覆材料;第一区域靠近极耳,第二区域远离极耳;第一涂覆材料包括第一石墨,第二涂覆材料包括第二石墨,第一石墨的拉曼光谱峰值比大于第二石墨的拉曼光谱峰值比。本发明提供的技术方案解决了现有的锂离子在充电过程中容易发生析锂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种极片、电池及极片的制作方法。
背景技术
由于锂离子电池具有能量密度高的优点,因此,锂离子电池的使用较为广泛,但是,锂离子的负极片的不同位置的电势分布不同,在充电过程中容易发生析锂的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种极片、电池及极片的制作方法,以解决现有的锂离子在充电过程中容易发生析锂的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种极片,包括:极耳、集流体、第一涂覆材料以及第二涂覆材料,所述集流体包括第一区域和第二区域,所述极耳设置于所述集流体上,与所述集流体电连接,所述第一区域上设置有第一涂层,所述第二区域上设置有第二涂层;所述第一涂层包括所述第一涂覆材料,所述第二涂层包括所述第二涂覆材料;
所述第一区域靠近所述极耳,所述第二区域远离所述极耳;
所述第一涂覆材料包括第一石墨,所述第二涂覆材料包括第二石墨,所述第一石墨的拉曼光谱峰值大于第二石墨的拉曼光谱峰值。
可选地,所述极片的一端设置空箔区域,所述极耳焊接在所述空箔区域;
或者,所述极片的涂层区域设置有露出集流体的凹槽,所述极耳设置在所述凹槽内,且所述极耳与所述集流体焊接;
或者,集流体和极耳为一体,极耳从集流体的一侧突出。
可选地,所述第一区域的面积与所述第二区域的面积的比值为0.05-0.1。
可选地,所述第一石墨的拉曼光谱峰值比与所述第二石墨的拉曼光谱峰值比的比值介于1-10之间。
可选地,所述第一涂覆材料还包括导电剂、粘结剂、以及分散剂,所述第二涂覆材料还包括导电剂、粘结剂、以及分散剂。
可选地,所述第一涂覆材料中的所述第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3;
所述第二涂覆材料中的所述第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3。
可选地,所述极片为负极片。
第二方面,本发明实施例还提供了一种电池,包括如第一方面所述的极片。
第三方面,本发明实施例还提供了一种极片的制作方法,包括:
形成集流体;
在第一区域涂覆第一涂覆材料,形成第一涂层,在所述集流体的第二区域涂覆第二涂覆材料,形成第二涂层,其中,所述第一涂层的嵌锂能力大于所述第二涂层的嵌锂能力;
在所述集流体上设置极耳,其中,第一区域靠近所述极耳,第二区域远离所述极耳。
可选地,所述第一涂覆材料包括第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂,所述第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3;
所述第二涂覆材料包括第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂,所述第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3。
本发明实施例提供的技术方案中,极片包括极耳、集流体、第一涂覆材料以及第二涂覆材料,集流体包括第一区域和第二区域,极耳设置于集流体上,与集流体电连接,第一区域上设置有第一涂层,第二区域上设置有第二涂层;第一涂层包括第一涂覆材料,第二涂层包括第二涂覆材料;第一区域靠近极耳,第二区域远离极耳;第一涂覆材料包括第一石墨,第二涂覆材料包括第二石墨,第一石墨的拉曼光谱峰值大于第二石墨的拉曼光谱峰值。由于嵌锂能力与能量密度成反比,因此,在第一区域涂覆嵌锂能力较大的第一石墨,在第二区域涂覆嵌锂能力小于第一石墨的第二石墨,可以在保证不伤害极片的能量密度的情况下,避免发生析锂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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性的前提下,还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1是本发明实施例提供的极片的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的极片的制作方法流程图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另作定义,本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
请参见图1,本申请实施例提供了一种极片,包括:极耳101、集流体102、第一涂覆材料以及第二涂覆材料,集流体102包括第一区域103和第二区域104,极耳101设置于集流体102上,与集流体102电连接,第一区域103上设置有第一涂层,第二区域104上设置有第二涂层,第一涂层包括所述第一涂覆材料,所述第二涂层包括所述第二涂覆材料;第一区域103靠近极耳101,第二区域104远离极耳101;第一涂覆材料包括第一石墨,第二涂覆材料包括第二石墨,第一石墨的拉曼光谱峰值大于第二石墨的拉曼光谱峰值。
需要说明的是,本申请实施例中的极片,可以是正极片,也可以是负极片,当是正极片时,将正极耳101设置于第一区域103,在第一区域103涂覆嵌锂能力较大的第一涂覆材料,在第二区域104涂覆嵌锂能力小于第一涂覆材料的第二涂覆材料。此处仅作示例不做限定,其中,当极片是正极片时,采用的第一涂覆材料和第二涂覆材料根据正极片的实际所需材料确定。
具体而言,在该实施方式中,以负极片为例进行以下的具体说明。
其中,负极耳101可以设置在负极片的一端,也可以设置在负极片上的任意位置,此处仅作示例,不做限定。
由于极片中,涂覆材料的嵌锂能力与能量密度成反比,因此,在第一区域103涂覆嵌锂能力较大的第一涂覆材料,在第二区域104涂覆嵌锂能力小于第一涂覆材料的第二涂覆材料,可以在保证不伤害极片的能量密度的情况下,避免发生析锂。
可选地,在该实施方式中,将极耳设置于集流体上时,可以在极片的一端设置空箔区域,将极耳焊接在空箔区域;或者,在极片的涂层区域设置有露出集流体的凹槽,将极耳设置在所述凹槽内,且极耳与集流体焊接;或者,集流体和极耳为一体,极耳从集流体的一侧突出。
可选地,第一区域103的面积与第二区域104的面积的比值为0.05-0.1。
具体地,第一区域103的面积与第二区域104的面积的比值可以是0.05,可以是0.1,还可以是0.75。当第一区域103的面积与第二区域104的面积的比值为0.1时,例如,第一区域103的面积为35cm2,则第二区域104的面积为第一区域的10-20倍。此处仅作示例,不做限定,可变换地,在其他可行的实施方式中,还可以在一定范围内调整第一区域103和第二区域104的面积,但不论其作何变换,都在本申请实施方式保护的范围之内。
可选地,在该实施方式中,第一区域103与第二区域104的交界处的形状可以是曲线,也可以是直线,此处仅作示例不做限定。例如,其交界处可以是弧形或者波浪形。这样,设置交界处的曲线为弧形,可以在保证第一区域的嵌锂能力的同时,控制其能量密度。
在该实施方式中,用拉曼光谱表征第一涂覆材料和第二涂覆材料的嵌锂能力,针对第一涂覆材料和第二涂覆材料的拉曼光谱峰值的比值确定第一涂覆材料和第二涂覆材料。
为了使得第一涂覆材料的嵌锂能力大于第二涂覆材料的嵌锂能力,需要设置第一涂覆材料中第一石墨的拉曼光谱峰值比大于第二涂覆材料中第二石墨的拉曼光谱峰值比。在该实施方式中,拉曼光谱峰值比的比值是指第一石墨或者第二石墨的拉曼光谱的D-band(D带)/G-band(G带)值。
具体地,第一石墨的拉曼光谱峰值比与第二石墨的拉曼光谱峰值比的比值介于1-10之间。例如,第一石墨的拉曼光谱峰值比与第二石墨的拉曼光谱峰值比的比值还可以是10,可变换地,第一石墨的拉曼光谱峰值比与第二石墨的拉曼光谱峰值比的比值还可以是5。
可选地,第一涂覆材料还包括导电剂、粘结剂、以及分散剂,第二涂覆材料还包括导电剂、粘结剂、以及分散剂。这样,可以使得第一涂覆材料和第二涂覆材料更好地涂覆于铜箔集流体上。
在该实施方式中,第一涂覆材料中的第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3;第二涂覆材料中的第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3。
本发明实施例还提供一种电池,包括如上所述的极片。由于本实施例的技术方案包含了上述实施例的全部技术方案,因此至少能实现上述实施例的全部技术效果,此处不再一一赘述。
参见图2,本发明实施例还提供一种极片的制作方法,包括:
步骤201、形成集流体;
步骤202、在第一区域涂覆第一涂覆材料,形成第一涂层,在集流体的第二区域涂覆第二涂覆材料,形成第二涂层,其中,第一涂层的嵌锂能力大于第二涂层的嵌锂能力;
步骤203、在集流体上设置极耳,其中,第一区域靠近所述极耳,第二区域远离所述极耳。
需要说明的是,本申请实施例中的极片,可以是正极片,也可以是负极片,当是正极片时,将正极耳设置于第一区域,在第一区域涂覆嵌锂能力较大的第一涂覆材料,在第二区域涂覆嵌锂能力小于第一涂覆材料的第二涂覆材料。此处仅作示例不做限定,其中,当极片是正极片时,采用的第一涂覆材料和第二涂覆材料根据正极片的实际所需材料确定。
具体而言,在该实施方式中,以负极片为例进行以下的具体说明。
由于极片中,涂覆材料的嵌锂能力与能量密度成反比,因此,在第一区域涂覆嵌锂能力较大的第一涂覆材料,在第二区域涂覆嵌锂能力小于第一涂覆材料的第二涂覆材料,可以在保证不伤害极片的能量密度的情况下,避免发生析锂。
可选地,第一涂覆材料包括第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂,第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3;
第二涂覆材料包括第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂,第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3。
在该实施方式中,采用五组实验对采用上述方法制作的极片的析锂能力进行验证。其中,第一组实验的实验参数包括,采用96.9%的第一石墨,0.5%的导电剂、1.3%的粘结剂和1.3%的分散剂组成混合物,将该混合物均匀分散在去离子水中制成第一涂覆材料,其中,第一石墨的拉曼峰值为0.29;采用96.9%的第二石墨,0.5%的导电剂、1.3%的粘结剂和1.3%的分散剂组成混合物,其中,第一石墨的拉曼峰值为0.1,将该混合物均匀分散在去离子水中制成第二涂覆材料。
进一步地,将第一涂覆材料涂覆于铜箔集流体的第一区域,将第二涂覆材料涂覆于铜箔集流体的第二区域,其中,第一区域和第二区域的面积比值为0.071,然后,对该负极片进行辊压分切后,和正极片配合卷绕,在对其进行封装、烘烤注液、化成、二次封装、以及分选处理,得到锂离子电池。
进一步地,在25℃下,将锂离子电池以3C倍率充电至满电,然后恒压充电,截止电流为0.05C。充完后将电池以0.7C倍率放电至3V,截止电流为0.05C,通过对循环100次和500次电池负极片进行解剖分析,记录该锂离子电池的嵌锂能力作为第一组实验数据。
其中,第二组实验的实验步骤与第一组实验一致,此处不做赘述,其区别在于,在第二组实验中,第一区域和第二区域的面积比值为0.076。第三组实验的实验步骤与第一组实验一致,此处不做赘述,其区别在于,在第三组实验中,第一石墨的拉曼值为0.39。第四组实验为对比试验,在该实验中,只在极片上涂覆拉曼值为0.29的第一涂覆材料。第五组实验为对比试验,在该实验中,只在极片上涂覆拉曼值为0.1的第二涂覆材料。
在该测试中,记录各组实验的析锂情况如下表1所示。
表1各组实验的析锂情况
根据上述表1可知,与第五组实验相比,第四组实验、第一组实验、第二组实验、以及第三组实验的100次和500次循环保持率更好,这表明通过在负极片靠近极耳处涂覆嵌锂能力更强的第一涂覆材料,可以有效的提高电池的循环性能。通过对循环100次和500次电池负极片进行解剖分析,发现第四组实验、第一组实验、第二组实验、以及第三组实验未发生析锂的情况,而第四组实验在循环100次后发现,负极片出现单面区轻微析锂,这表明通过在负极片靠近极耳处涂覆嵌锂能力更强的第一涂覆材料的方法,可以有效的缓解负极片单面区析锂的作用。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种极片,其特征在于,包括:极耳、集流体、第一涂覆材料以及第二涂覆材料,所述集流体上设置有第一涂层和第二涂层;
所述第二涂层被所述第一涂层分隔为两部分,所述第二涂层的一部分与所述第一涂层的第一侧相邻,所述第二涂层的另一部分与所述第一涂层的第二侧相邻,所述第一涂层的第三侧设置有凹槽,所述凹槽的深度与所述第一涂层的厚度一致,所述极耳设置于所述凹槽内且与所述集流体电连接;
所述第一涂层包括所述第一涂覆材料,所述第二涂层包括所述第二涂覆材料;
所述第一涂覆材料包括第一石墨,所述第二涂覆材料包括第二石墨,所述第一石墨的拉曼光谱峰值比大于第二石墨的拉曼光谱峰值比,所述拉曼光谱峰值比的比值是指第一石墨或者第二石墨的拉曼光谱的D-band(D带)/G-band(G带)值。
2.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述集流体包括第一区域和第二区域,所述第一区域设置有所述第一涂层,所述第二区域设置有所述第二涂层;
所述第一区域的面积与所述第二区域的面积的比值大于或等于0.05,且小于或等于0.1。
3.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述第一石墨的拉曼光谱峰值比与所述第二石墨的拉曼光谱峰值比的比值大于1,且小于或等于10。
4.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述第一涂覆材料还包括导电剂、粘结剂、以及分散剂,所述第二涂覆材料还包括导电剂、粘结剂、以及分散剂。
5.根据权利要求4所述的极片,其特征在于,所述第一涂覆材料中的所述第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3;
所述第二涂覆材料中的所述第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3。
6.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述极片为负极片。
7.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-6中任一项所述的极片。
8.一种极片的制作方法,其特征在于,包括:
形成集流体;
在第一区域涂覆第一涂覆材料,形成第一涂层,在所述集流体的第二区域涂覆第二涂覆材料,形成第二涂层,其中,所述第一涂层的嵌锂能力大于所述第二涂层的嵌锂能力,所述第二涂层被所述第一涂层分隔为两部分,所述第二涂层的一部分与所述第一涂层的第一侧相邻,所述第二涂层的另一部分与所述第一涂层的第二侧相邻,所述第一涂层的第三侧设置有凹槽;
在所述集流体上设置极耳,其中,所述极耳设置于所述凹槽内且与所述集流体电连接;
所述第一涂覆材料包括第一石墨,所述第二涂覆材料包括第二石墨,所述第一石墨的拉曼光谱峰值比大于第二石墨的拉曼光谱峰值比,所述拉曼光谱峰值比的比值是指第一石墨或者第二石墨的拉曼光谱的D-band(D带)/G-band(G带)值。
9.根据权利要求8所述的极片的制作方法,其特征在于,所述第一涂覆材料包括第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂,所述第一石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3;
所述第二涂覆材料包括第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂,所述第二石墨、导电剂、粘结剂、以及分散剂的占比为96.9:0.5:1.3:1.3。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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