CN114447272A - 一种极片及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种极片，包括：集流体、第一涂层和第二涂层，其中，所述第一涂层涂覆在所述集流体的表面，至少两个所述第二涂层间距涂覆在所述第一涂层的远离所述集流体的表面。本发明实施例通过在第一涂层远离集流体的表面涂覆至少两个第二涂层，能够增加极片和电解液接触的表面积和极片与极片之间电循环的面积，增加了锂离子与电子之间结合的方向，从而降低了电池传导阻抗，抑制了电池析锂，进而延长了电池的使用寿命。

Description

一种极片及电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种极片及电池。
背景技术
锂电池由于其寿命长、比容量大和无记忆效应等特点而被广泛使用与移动设备领域和新能源领域。在相关技术中，由于对锂电池的容量和能量密度的要求不断提高，对锂电池的材料进行压实程度不断提升。但在相关技术中，由于锂电池的极片之间阻抗较大，从而导致电池析锂严重，进而导致电池破坏的问题发生。
可见，相关技术中存在着电池析锂严重的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种一种极片及电池，以解决相关技术中存在着电池析锂严重的问题。
为达到上述目的，本发明实施例提供一种极片，包括：集流体、第一涂层和第二涂层，其中，
所述第一涂层涂覆在所述集流体的表面，至少两个所述第二涂层间距涂覆在所述第一涂层的远离所述集流体的表面。
作为一种可选的实施方式，所述第二涂层之间的间距的长度不小于所述第二涂层在所述间距方向上的长度。
作为一种可选的实施方式，所述第二涂层的材料的动力学性能不低于所述第一涂层的材料的动力学性能。
作为一种可选的实施方式，所述极片还包括第三涂层和第四涂层，其中，
所述第三涂层涂覆在所述集流体的远离所述第一涂层的表面，至少两个所述第四涂层间距涂覆在所述第三涂层的远离所述集流体的表面。
作为一种可选的实施方式，所述第二涂层之间的间距相同，和/或所述第四涂层之间的间距相同。
作为一种可选的实施方式，所述第一涂层的厚度与所述第二涂层的厚度的比值范围为1-2，所述第三涂层的厚度与所述第四涂层的厚度的比值范围为1-2。
作为一种可选的实施方式，所述第四涂层之间的间距的长度不小于所述第四涂层在所述间距方向上的长度。
本发明实施例还提供一种电池，包括正极片、负极片和隔膜，其中，
所述正极片和所述负极片为上述的极片；
所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述负极片和所述隔膜形成叠片电芯结构或卷绕电芯卷绕电芯结构；
作为一种可选的实施方式，所述卷卷绕电芯结构包括弯折段和非弯折段，所述正极片的所述第二涂层或所述第四涂层位于所述非弯折段，所述负极片的所述第二涂层或所述第四涂层位于所述非弯折段。
作为一种可选的实施方式，所述正极片的第二涂层在所述隔膜的厚度方向上的投影位于所述负极片的所述第二涂层的间距内。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例通过在第一涂层远离集流体的表面涂覆至少两个第二涂层，能够增加极片和电解液接触的表面积和极片与极片之间电循环的面积，增加了锂离子与电子之间结合的方向，从而降低了电池传导阻抗，抑制了电池析锂问题，进而延长了电池的使用寿命。
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得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种极片的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种极片的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的电池内阻与不同厚度比值的关系图；
图4是本发明实施例提供的电池界面反应阻抗与不同厚度比值的关系图；
图5是本发明实施例提供的恒流冲入容量比与不同厚度比值的关系图；
图6是本发明实施例提供的放电容量比与不同厚度比值的关系图；
图7是本发明实施例提供的一种卷绕电芯结构的结构示意图。
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得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，如图1所示，本发明实施例提供一种极片，包括：集流体10、第一涂层21和第二涂层22，其中，
第一涂层21涂覆在集流体10的表面，至少两个第二涂层22间距涂覆在第一涂层21的远离集流体10的表面。
该实施方式中，通过在第一涂层21远离集流体10的表面涂覆多个第二涂层22，能够增加极片和电解液接触的表面积，增加了锂离子与电子之间结合的方向，从而降低了电池传导阻抗，抑制了电池析锂问题，进而延长了电池的使用寿命。
其中，第二涂层22的增加了镶嵌锂离子的活性物质，能够提高电池的能量密度。将第二涂层22设为多个并间距涂覆，使电解液能够存储在第二涂层22之间，在电池循环过程中锂离子能够有效的在第一涂层21和第二涂层22的活性物质上镶嵌或脱嵌，从而降低电池界面传导阻抗。
作为一种可选的实施方式，第二涂层22之间的间距的长度不小于第二涂层22在间距方向上的长度。
该实施方式中，将第二涂层22之间的间距的长度设为不小于第二涂层22在间距方向上的长度，使第一涂层21和第二涂层22的表面活性物质能够在电循环中充分的与电解液内的锂离子充分的反应。
其中，由于第一涂层21的部分区域被第二涂层22涂覆，无法直接接触到电解液，故锂离子需要扩散才能与第一涂层21表面的活性物质反应。若多个第二涂层22的间距的长度小于第二涂层22在间距方向上的长度，存在锂离子难以扩散到第一涂层21被第二涂层22覆盖的区域，影响该区域的电循环，使电池的电循环无法达到设计需求。
另外，将多个第二涂层22的间距的长度设为不小于第二涂层22在间距方向上的长度，使两个极性相反的极片能够将第二涂层22置于另一极片的间距内，有效的降低电池的体积，同时增加了电池的表面积，从而降低电池的阻抗。
作为一种可选的实施方式，第二涂层22的材料的动力学性能不低于第一涂层21的材料的动力学性能。
该实施方式中，由于第一涂层21的部分区域被第二涂层22涂覆，无法直接接触到电解液，故锂离子需要扩散才能与第一涂层21表面的活性物质反应。在第二涂层22的材料的动力学性能低于第一涂层21的材料的动力学性能的情况下，电解液中的锂离子难以通过第二涂层22扩散到第一涂层21被第二涂层22覆盖的表面，是电池的循环性能较低。故在本发明实施例将第二涂层22的材料的动力学性能设为不低于第一涂层21的材料的动力学性能，能够在降低电池阻抗的同时有效的提高电池的循环性能。
作为一种可选的实施方式，如图2所示，极片还包括第三涂层23和第四涂层24，其中，
第三涂层23涂覆在集流体10的远离第一涂层21的表面，至少两个第四涂层24间距涂覆在第三涂层23的远离集流体10的表面。
该实施方式中，类似于第一涂层21和第二涂层22，设置第三涂层23和第四涂层24能够有效的降低极片的阻抗，抑制电池析锂问题，从而提高电池的使用寿命，在此不再赘述。
作为一种可选的实施方式，第二涂层22之间的间距相同，和/或第四涂层24之间的间距相同。
该实施方式中，将第二涂层22之间的间距设为相同，第四涂层24之间的间距设为相同，能够使极片在制成电芯后两组极片之间的涂层能够互相镶嵌进入间距，例如，正极片的第二涂层置于负极片的第二涂层之间的间距中，能够在有效的减小制成电池后的电池体积，同时增加电池的循环性能。
其中，为了有效降低电池的体积，需要将第一涂层21的厚度与第三涂层23的厚度设为相适配，第二涂层22之间的形状设为相适配，且第二涂层22之间的大小设为相适配；同时，将第四涂层24之间的形状设为相适配，且第四涂层24之间的大小设为相适配；将第二涂层22的形状与第四涂层24的形状设为相适配，第二涂层22的大小与第四涂层24的大小设为相适配，以达到实现控制电池体积的目的。
作为一种可选的实施方式，第一涂层21的厚度与第二涂层22的厚度的比值范围为1-2，第三涂层23的厚度与第四涂层24的厚度的比值范围为1-2。
该实施方式中，第一涂层21的厚度与第二涂层22厚度的比例、第三厚度和第四厚度的比例在不同情况下制成的电池内阻存在区别。本发明实施例通过实验测试在第一涂层21厚度D1与第二涂层22厚度D2的比值在不同范围的电池内阻结果如图3所示，其中，纵坐标单位为mΩ；电池界面反应阻抗结果如图4所示，其中，纵坐标单位为mΩ。从图3和图4可知，在范围为1<D1/D2<2的情况下电池内阻和阻抗最小。故将第一涂层21的厚度与第二涂层22的厚度的比值范围设为1-2，第三涂层23的厚度与第四涂层24的厚度的比值范围设为1-2能够使电池抑制析锂的效果达到最佳。
另外，将不同比值范围的电池进行恒电流充电测试和不同倍率放电测试的结果如图5和图6所示，其中图5和图6的纵坐标单位为容量比％。从图中可以看出在范围为1<D1/D2<2的情况下电池的充电性能和放电性能能够达到最佳效果。
作为一种可选的实施方式，第四涂层24之间的间距的长度不小于第四涂层24在间距方向上的长度。
该实施方式中，与第二涂层22类似，将第四涂层24之间的间距的长度设为不小于第四涂层24在间距方向上的长度能够使第三涂层23和第四涂层24的表面活性物质能够在电循环中充分的与电解液内的锂离子充分的反应，提高电池的循环性能，同时降低极片制成电池的电芯体积，在此不再赘述。
如图7所示，本发明实施例还提供一种电池，包括正极片30、负极片40和隔膜50，其中，
正极片30和负极片40为上述的极片；
隔膜50位于正极片30和负极片40之间，正极片30、负极片40和隔膜50卷绕形成叠片电芯结构或卷绕电芯结构。
该实施方式中，叠片电芯结构或卷绕电芯结构由正极片30和负极片40制成，为降低正极片30和负极片40的内阻，同时提高电池的循环性能，将正极片30和负极片40均设为上述极片，在降低电池内阻的同时减小对电池体积的影响，有效改善电池的析锂问题。
作为一种可选的实施方式，卷绕电芯结构包括弯折段和非弯折段，正极片30的第二涂层22或第四涂层24位于非弯折段，负极片40的第二涂层22或第四涂层24位于非弯折段。
该实施方式中，由于电池的卷绕电芯结构包括弯折段和非弯折段，在弯折段极片的形状将发生变化，对电池的电循环存在影响。由于在本发明实施例中将第一涂层21的表面涂覆了第二涂层22，第三涂层23的表面涂覆了第四涂层24，在第二涂层22和第四涂层24在弯折段容易发生更加明显的形状变化，在极片卷绕过程中容易导致极片破坏，且不利于电池的电循环。故在本发明实施例中将将第二涂层22和第四涂层24设置在非弯折段，使极片在卷绕完成后能够有效进行电循环，不出现因卷绕而造成的极片破坏情况。
作为一种可选的实施方式，正极片30的第二涂层22在隔膜50的厚度方向上的投影位于负极片40的第二涂层22的间距内。
该实施方式中，将正极片30的第二涂层22在隔膜50的厚度方向上的投影设于负极片40的多个第二涂层22的间距内，使能够降低正极片30和负极片40之间的间距，同时能够减小电解液中的锂离子的传输距离，减小电池的阻抗，降低极片析锂的可能性。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述电池。
需要说明的是，上述电池实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种极片，其特征在于，包括：集流体、第一涂层和第二涂层，其中，
所述第一涂层涂覆在所述集流体的表面，至少两个所述第二涂层间距涂覆在所述第一涂层的远离所述集流体的表面。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二涂层之间的间距的长度不小于所述第二涂层在所述间距方向上的长度。
3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二涂层的材料的动力学性能不低于所述第一涂层的材料的动力学性能。
4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，还包括第三涂层和第四涂层，其中，
所述第三涂层涂覆在所述集流体的远离所述第一涂层的表面，至少两个所述第四涂层间距涂覆在所述第三涂层的远离所述集流体的表面。
5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述第二涂层之间的间距相同，和/或所述第四涂层之间的间距相同。
6.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述第一涂层的厚度与所述第二涂层的厚度的比值范围为1-2，所述第三涂层的厚度与所述第四涂层的厚度的比值范围为1-2。
7.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述第四涂层之间的间距的长度不小于所述第四涂层在所述间距方向上的长度。
8.一种电池，其特征在于，包括正极片、负极片和隔膜，其中，
所述正极片和所述负极片为权利要求1-7中任一项所述的极片；
所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述负极片和所述隔膜形成叠片电芯结构或卷绕电芯结构。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述卷绕电芯结构包括弯折段和非弯折段，所述正极片的所述第二涂层或所述第四涂层位于所述非弯折段，所述负极片的所述第二涂层或所述第四涂层位于所述非弯折段。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述正极片的第二涂层在所述隔膜的厚度方向上的投影位于所述负极片的所述第二涂层的间距内。
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