CN115632103A - 正极片、电芯和电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电池技术领域，具体涉及正极片、电芯和电池。该正极片包括集流体、活性物质层、第一绝缘层和第二绝缘层；集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；第一表面沿短边侧依次具有第一区域、第二区域和第三区域；第二表面沿短边侧依次具有第四区域、第五区域和第六区域；第二区域和第五区域设置有活性物质层；第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层。本申请中的正负极片为等宽设计，解决了电芯制备时出现正负极覆盖不良的问题，大大提高了电池的安全性。

Description

正极片、电芯和电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及正极片、电芯和电池。
背景技术
目前随着锂离子电池的普及，现在的锂离子电池已经占据市场50％～70％，市场上的锂离子电池的极片均是负极片比正极片偏宽，导致在卷绕或者叠片时出现正负极的覆盖不良(图7)的现象，需要及时纠正正负极的覆盖差值，否则因极片覆盖不良导致卷芯出现平齐或者螺旋(图8)，如此出来的卷芯将会出现超高，覆盖不足导致卷芯报废处理。正负极片出现覆盖不良有可能导致局部的Li源充足，局部Li源不足，电池动力学性能不足，局部Li枝晶的形成，易发生刺穿隔膜导致电池局部短路，出现电池自放电较大，电池的持续放电能力大大削弱，不利于电池的长久使用。自放电过大会导致电池的静态以及动态压差导致电脑出现配组异常开机不了；长期使用也会导致Li枝晶出现明显增大存在刺破隔膜风险，导致电池出现内部短路，电池异常放电现象。电池无法使用，局部热失控导致手机、笔记本出现着火的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了正极片、电芯和电池。本申请中的正负极片为等宽设计，解决了电芯制备时出现正负极覆盖不良的问题，大大提高了电池的安全性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种正极片，该正极片包括集流体、活性物质层、第一绝缘层和第二绝缘层；
集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；第一表面沿短边侧依次具有第一区域、第二区域和第三区域；第二表面沿短边侧依次具有第四区域、第五区域和第六区域；
第二区域和第五区域设置有活性物质层；
第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；
活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层。
本申请为了解决极片出现的覆盖不良等事项，将锂离子电池的极片制作成等宽极片处理(如图1)，采用相同宽度的正负极片设计，在无隔膜作为牵引下，使得正负极片的边缘重合和保证正负极片的覆盖，方便正负极片进行卷绕或者叠片。常规正极片宽度小于负极片宽度，为了达到等宽极片的技术效果，弥补常规正极片的宽度，本申请将集流体做了加宽处理，并在正极片长边侧和表面分别设置了第一绝缘层和第二绝缘层(如图2-4所示)，以上措施的落实保证正负极片出现平齐、螺旋的比例大大降低，整个卷绕环节的良率能够显著提升，保证了正负极的容量之比，在安全性能方面远远超过目前所有隔膜组件的电池，使得电池性能在炉温和针刺性能测试中均有了明显的提升。
作为优选，第一绝缘层的厚度小于等于活性物质层的厚度；第一绝缘层一方面用于调节正负极容量比，另一方面还具有吸附电解液的作用。
作为优选，第一绝缘层的宽度为0.3～0.8mm；本申请考虑到常规正负极的极片差值在1.2～1.8mm的差值(此差值是因为负极的容量一定要比正极的容量大，才能保证从正极出来的Li+离子都有地方收纳，避免Li枝晶的形成)，所以在正极长边侧设置一定宽度的第一绝缘层(该宽度在0.3～0.8mm)，该第一绝缘层具有强的浸润性，极片浸润性能够得到一定程度的提高。
在本发明提供的具体实施例中，第一绝缘层的宽度为0.5mm。
作为优选，第二绝缘层的厚度为3～20μm；第二绝缘层的作用包括：隔绝正负极、导通Li离子以及吸附电解液的作用。
优选地，第二绝缘层的厚度为5～15μm。
作为优选，第二绝缘层的宽度大于活性物质层的宽度。在本发明提供的具体实施例中，小于等于集流体的宽度。
在本发明提供的具体实施例中，第二绝缘层的宽度等于集流体的宽度。
作为优选，活性物质层的厚度为10～100μm。
在本发明提供的实施例中，活性物质层的厚度为30～50μm。
作为优选，所述第一绝缘层为静电纺丝层或夜光材料层。
在本发明中，第二绝缘层只要是起到绝缘作用的材料即可。作为优选，第二绝缘层为绝缘膜或静电纺丝层。在本发明提供的具体实施例中，第二绝缘层为静电纺丝层。
作为优选，静电纺丝层包括骨架型材料和粘结性聚合物；
作为优选，骨架型材料与粘结性聚合物的质量比为(1～10)：(0.1～1)。
优选地，骨架型材料与粘结性聚合物的质量比为(1～10)：1。
在本发明提供的具体实施例中，骨架型材料与粘结性聚合物的质量比为6：1。
作为优选，夜光材料层包括夜光材料，夜光材料包括稀土铝酸盐、稀土硅酸盐中的至少一种。
作为优选，静电纺丝层的孔隙率为25％～90％。优选地，静电纺丝层的孔隙率为30％～90％。采用纺丝出来的纺层具有较高的孔隙率，这样纺层的就具有很好的电解液吸附能力。该结构既有利于Li+的传输，也有利于结构稳定和热量的疏散，导致该系列的锂离子电池能够在炉温以及针刺表现优异。
作为优选，骨架型材料包括羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)，或者包括羟基磷灰石和陶瓷。
作为优选，羟基磷灰石颗粒的粒径分布为：D10为0.02～0.06μm，D50为0.8～1.2μm，D99为2.0～3.3μm。
作为优选，陶瓷包括但不限于TiO2、Al2O3、MgO、Mg(OH)2、AL(OH)3、勃姆石、SiO2中的至少一种；
作为优选，陶瓷的颗粒长径比为0.5～5。
本申请使用的陶瓷均是具有一定规格的长径比，长径比的比值在0.5～5，该类陶瓷具有很好的比表面积，能够和羟基磷灰石在结构互补，形成的纺丝层有明显的孔隙结构，具有如此长径比的陶瓷粉既有利于Li+的传输，也有利于结构稳定和热量的疏散。
在本发明提供的具体实施例中，陶瓷的颗粒长径比为3。
本发明采用纳米级羟基磷灰石和/或陶瓷等骨架型材料，与粘结性聚合物(粘接剂)通过静电纺丝的方式在正极的双面各制备一层十分薄的纺丝层(第一绝缘层和第二绝缘层)，纺丝的线条直径在200nm～300nm(纳米级别的丝网结构)，完全覆盖正极片的双面，可取代常规隔膜层的结构，起到有效阻隔正、负极片的作用。
热滥用测试即是将电池处于一定温度之下，测试电池的耐热受性，正极片上面的纺丝层(第一绝缘层和第二绝缘层)在400℃以上仍能够保持完整的结构，并且羟基磷灰石、陶瓷等骨架型材料均具有一定的阻燃性，能够在高温下保持一定的结构，避免正负极片短接出现电芯内部短路现象。如此一来可以在提高电池卷绕或者叠片覆盖率的同时，还可以将电池的安全性能提高到一个新的档次，持续提高了电池的炉温通过率以及针刺的通过率。
作为优选，骨架型材料包括羟基磷灰石和陶瓷，羟基磷灰石与陶瓷的质量比为(1～100)：(1～100)。
优选地，骨架型材料包括羟基磷灰石和陶瓷，羟基磷灰石与陶瓷的质量比为(1～10)：(1～10)。
更优选地，骨架型材料包括羟基磷灰石和陶瓷，羟基磷灰石与陶瓷的质量比为(1～5)：(1～5)。
在本发明提供的具体实施例中，羟基磷灰石与陶瓷的质量比为2：1。
作为优选，粘结性聚合物包括但不限于聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯聚合物中的至少一种。
在本发明提供的具体实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层所用材料为羟基磷灰石&陶瓷&PVDF的静电纺丝，该静电纺丝材料易与电解液浸润，能够将卷芯本体外部的电解液往极片内部输送，使得极片的浸润性得到一定程度的提高。
作为优选，第一绝缘层为夜光材料层，夜光材料层包括稀土铝酸盐、稀土硅酸盐中的至少一种。稀土铝酸盐包括4Sr 0.7Al2O3：1Eu、SrAl2O4：Eu2+、SrAl2O4：Eu2+,Dy3+、SrAl2O4：Eu2+,Nd3+、SrAl2O4：Eu2+,Dy3+,Nd3+、Sr4Al14O2：Eu2+、Sr4Al14O2：Eu2+,Dy3+、Ca2Al2O4：Eu2+,Dy3+中的至少一种；
稀土硅酸盐包括Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+、Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+,Nd3+、Sr2ZnSi2O7：Eu2 +,Dy3+中的至少一种。
作为优选，夜光材料层还包括PVDF。
作为优选，夜光材料与PVDF的质量比为(9～19)：(1～10)。
本发明中的夜光材料经过特定的光源(紫外光、太阳光、日灯光、室内环境杂散光等)照射能够发出一种光，然后目标CCD(电荷耦合器件，charge coupled device)能够根据该光源进行识别正极片的边缘(如图9)，便于实时进行调解正极片的走带位置，又加上正负极片本身是处于等宽处理，以上措施的落实保证正负极片出现平齐、螺旋的比例大大降低，整个卷绕环节的良率能够显著提升。
本发明还提供了上述正极片的制备方法，包括如下步骤：
先将正极活性物质层设置在集流体的二区域和第五区域；
然后将第一绝缘层设置在集流体的第一区域、第三区域、第四区域和第六区域；
最后将第二绝缘层设置在集流体两侧表面。
在本发明提供的一实施例中，上述正极片的制备方法包括：
将正极活性物质层浆料涂布在集流体两侧表面，得到涂覆有活性物质层的集流体；
将骨架型材料、粘结性聚合物与适量强极性有机溶剂混合，得到纺丝溶液；
采用纺丝溶液在涂覆有活性物质层的集流体长边侧(四个区域)进行静电纺丝，制备第一绝缘层；然后，在涂覆有活性物质层的集流体两侧表面进行静电纺丝，制备第二绝缘层。
在本发明提供的另一实施例中，上述正极片的制备方法包括：
将正极活性物质层浆料涂布在集流体两侧表面，得到涂覆有活性物质层的集流体；
将夜光材料与PVDF、适量强极性有机溶剂混合，得到夜光溶液；
将夜光溶液涂布在涂覆有活性物质层的集流体长边侧(四个区域)，制备第一绝缘层；然后，在涂覆有活性物质层的集流体两侧表面进行静电纺丝，制备第二绝缘层。
作为优选，强极性有机溶剂包括NMP、DMA、DMF、二氧六环、间甲酚、氯仿中的至少一种。
作为优选，静电纺丝的高压电源为0-50KV，采用双注射泵设置，最小供液量为10μL/h，环境处于室温：25±3℃，湿度≤10％RH。
本发明还提供了一种电芯，该电芯由负极片和上述正极片组成，负极片与正极片的宽度相同，该电芯不包括隔膜。
在本发明提供的具体实施例中，电芯为卷芯或叠芯。
作为优选，负极片包括负极集流体和负极活性物质层；负极活性物质层设置于负极集流体两侧表面。
在本发明提供的具体实施例中，负极集流体为铜箔。
本发明还提供了一种电池，电池包括上述正极片，或者上述电芯。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、针对目前的电芯结构(隔膜/正极/隔膜/负极)覆盖不良问题，本申请对集流体进行了加宽处理，并利用静电纺丝方式将羟基磷灰石&陶瓷等骨架型材料纺丝到正极片的边缘，然后在正极片上再进行双面纺丝，正负极片保持一样的宽幅保证正负极片的覆盖，随后进行正负极片直接贴合使用，使得电池的极片具有直接加工性，将电池的覆盖不良从1.5％左右降低到0.02％左右，螺旋比例从0.5％左右降到0；
2、本申请能够将原PE或者PP型隔膜型锂离子电池的炉温安全从130℃提到200℃以上的水平，同时将电池的针刺的通过率达到100％；
3、本申请利用羟基磷灰石&陶瓷等纳米级骨架型材料，使用静电纺丝技术将骨架型材料纺丝到正极片的边缘以及表面上，起到隔绝负极片的直接接触作用，接着将正极片和负极片、电解液组装成锂离子电池，然后测试电池的安全性能，最终发现如下结果：电池的炉温测试安全性能可以安全通过200℃到250℃的炉温测试，针对于针刺实验的电池能够实现100％的通过。
4、本申请将长效夜光粉利用油性浆料涂布到正极片的边缘位置，不仅起到隔绝负极片的直接接触作用，还可以对正极片进行定位作用。利用UV等光源提前60s以上的时间进行照射，经过大约60s的时间静置，该涂层位置会自发进行发光，然后经过CCD接受与处理得到正极片的边缘，进而与负极片进行边缘重合贴合卷绕。该设计方案能够极大程度降低电池局部电流密度不均导致的Li离子沉积现象，避免Li枝晶的沉积与长大，避免刺破隔膜而出现内部自放电的风险，使得卷芯的良率能够稳定的提升和输出。该设计方案能够将原来的覆盖不良降低到0.005％，螺旋比例从0.5％左右降到0。
附图说明
图1：本发明正极片和负极片等宽的示意图，其中，W1＝W2；
图2：本发明正极片两种俯视剖面示意图；
图3：本发明正极片侧视剖面示意图；其中，第一绝缘层13的宽度为W13，第一绝缘层13的厚度为T13，第二绝缘层14的宽度为W14，第二绝缘层14的厚度为T14；
图4：本发明正极集流体的表面区域设置(短边侧视视角)；
图5：陶瓷的长径比示意图；其中，R1为陶瓷颗粒的长，R2为陶瓷颗粒的直径；
图6：羟基磷灰石&陶瓷溶液静电纺丝的示意图；
图7：正负极片覆盖不良的正视图；其中，图7-1为正常卷芯正视图，图7-2为覆盖不良卷芯正视图；
图8：本发明卷芯与不良卷芯结构示意图，其中，图8-1为本发明卷芯剖视图，图8-2为出现平齐现象的不良卷芯剖视图，图8-3为出现螺旋现象的不良卷芯剖视图；
图9：卷绕结构的简要说明。
附图标记如下：
1 正极片，11 集流体，12 活性物质层，13 第一绝缘层，14 第二绝缘层；
111 第一区域，112 第二区域，113 第三区域，114 第四区域，115 第五区域，116第六区域；
2 负极片；
3 隔膜。
具体实施方式
本发明公开了正极片、电芯和电池，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明中所用试剂、仪器或材料等均可通过商业渠道获得。
本实施例中，羟基磷灰石可为市售产品，羟基磷灰石还可采用以下的制备方法(水热法)制备：
S1：将22g CaCl2的水溶液逐步滴加到600g乙醇和600g油酸的混合溶液中并持续搅拌100min(搅拌频率10Hz)，之后再逐步滴加入70g NaOH水溶液得到油酸钙前驱体。
S2：持续搅拌前驱体100min(搅拌频率10Hz)，之后再逐步滴加入28.8g NaH2PO4水溶液至该前驱体中，并将混合物转移至3L反应釜中，在180℃油浴中反应36h。得到的反应产物分别用去离子水和乙醇离心、洗涤至少三次，干燥得到羟基磷灰石备用。
本实施例中，长效夜光粉材料产品主要成分是混合物：4Sr0.7Al2O3：1Eu，耀德兴科技夜光粉CAS号：12004347，密度在3.6g/cm3，在-60℃～600℃条件下能够保持良好的稳定性。
术语解释：
水热法：是指一种在密封的压力容器中，以水作为溶剂、粉体经溶解和再结晶的制备材料的方法。相对于其他粉体制备方法，水热法制得的粉体具有晶粒发育完整，粒度小，且分布均匀，颗粒团聚较轻，可使用较为便宜的原料，易得到合适的化学计量物和晶形等优点。
电池满充制度：以一定的倍率(0.7C)在25℃恒温房进行恒流恒压充电，电压到截止电压时进行跳转到恒压模式进行充电，到截止电流(一般指0.02C)切断充电视为充电结束，然后进行炉温测试。
针刺测试：将电芯用0.7C/0.7C充放电进行5次循环，并且在循环后2天内完成针刺测试，并且将电池充满电后针刺；使用直径4mm的铁钉分别穿过电芯的左侧、中心及右侧三个位置中的一个位置，针速30mm/s，钉子留在电池内，左边或者右边针刺位置距离边缘7.5±2.5mm；要求从深坑面针刺。观察1h或者电芯表面最高温度下降至峰值10℃及以下，停止实验。判定标准：不起火，不爆炸。
炉温测试：从室温25℃以5℃/min进行升温到指定温度(一般是130℃/135℃/140℃/145℃/150℃/155℃/160℃/165℃/170℃/175℃/180℃/185℃/190℃/195℃/200℃/205℃/210℃/215℃/220℃/225℃/230℃/235℃/240℃/245℃/250℃)进行恒温阶段，恒温保持一定时间(一般是10min/30min/60min)，到时间后打开恒温箱进行电池确认，电池未发生起火、爆炸、冒烟即算电池能够通过炉温测试。
荧光发光原理：紫外光照射到某些原子时，光的能量使得原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道，即从基态跃迁到第一激发单线态或者第二激发单线态等，第一激发单线态或者第二激发单线态等是不稳定的，所以会恢复基态，当电子由第一激发单线态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，所以产生荧光。荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光，大多数情况下，发光波长比吸收波长较长，能量更低。
覆盖不良-平齐：正负极片按照一定宽幅进行卷绕，由于它们是以隔膜作为牵引进行绕卷针进行圆周运动得到的扁平化结构的东西，一般来说正极片都比负极片窄，因纠偏能力有限或者来料波浪边导致卷芯的一侧出现正负极片处于同一个高度或者露出部分一样，从顶部观看就会发现正负极处于同一个水平面时，称此时的卷芯为平齐不良。
覆盖不良-螺旋：正负极片按照一定宽幅进行卷绕，由于它们是以隔膜作为牵引进行绕卷针进行圆周运动得到的扁平化结构的东西，一般来说正极片都比负极片窄，因纠偏能力有限或者隔膜来料波浪边导致牵引的正负极片出现随着卷针出现一定程度螺旋上升或者螺旋下降的不良，此不良类似于DNA一样的螺旋结构，该结构的出现会导致卷芯出现超高的问题，超高就会出现超铝塑膜的腔体设计，不能完成封装或者Li离子沉积、Li结晶的形成，自放电风险加大。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1-5
1、正极片的结构及制备方法
(1)正极片的结构
如图2-4所示，本实施例提供的正极片1包括集流体11、活性物质层12、第一绝缘层13和第二绝缘层14；
集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；第一表面沿短边侧依次具有第一区域111、第二区域112和第三区域113；第二表面沿短边侧依次具有第四区域114、第五区域115和第六区域116；
第二区域和第五区域设置有活性物质层；
第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；
活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层；
第一绝缘层的厚度为10μm，活性物质层的厚度为30μm，宽度为0.5mm，长度等于集流体的长度；
第二绝缘层的宽度等于集流体的宽度，第二绝缘层的厚度为3～20μm(具体见表1)，长度等于集流体的长度；
集流体为铝箔，厚度为9μm；
第一绝缘层或所述第二绝缘层为静电纺丝层，第一绝缘层和所述第二绝缘层的孔隙率均为80％。
(2)正极片的制备方法
a.将正极活性物质浆料涂覆于集流体两侧表面，得到涂覆有活性物质的集流体；正极活性物质层的组成及配比：正极活性物质为LiCoO2，占比98.0％；导电剂为导电炭黑，占比1.0％；粘结剂为聚偏二氟乙烯，占比1.0％；
b.将羟基磷灰石、陶瓷粉(Al2O3，其颗粒长径比为3，示意图见图5)、PVDF(羟基磷灰石：陶瓷：PVDF＝4:2:1)混合在NMP中，搅拌100min(搅拌频率10Hz)，最终得到纺丝溶液；
c.采用纺丝溶液，在涂覆有活性物质的集流体长边侧进行静电纺丝，得到第一纺丝层(即第一绝缘层)；
然后，在涂覆有活性物质的集流体两侧表面进行静电纺丝，得到第二纺丝层(即第二绝缘层)。
静电纺丝的参数规格：高压电源：40KV，采用双注射泵设置，供液量30000μL/h；环境处于室温：25±3℃，湿度≤10％RH。静电纺丝的示意图见图6。
2、负极片的结构及制备方法
(1)负极片的结构
本实施例提供的负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极集流体为铜箔，厚度为5μm，宽度与上述正极片宽度相同；所述负极活性物质层设置于负极集流体两侧表面。
(2)负极片的制备方法
将负极活性物质浆料涂覆于负极集流体两侧表面，得到负极片；负极活性物质层的组成及配比：负极活性物质为中间相碳微球，占比96.5％；导电剂为碳纳米管，占比0.9％；粘接剂为SBR，占比1.3％；分散剂为羧甲基纤维素钠/CMC，占比1.3％。
3、电池的组装
将上述得到的正极片和负极片进行重合卷绕，得到卷芯；或者叠片，得到叠芯，记录下卷芯或叠芯对应的覆盖不良项(图7和图8)，封装、注液、化成、二封、分选、OCV、得到电池。
电池中的电解液配方为：EC:EMC:DEC＝3:5:2，LiPF6摩尔占比1.2mol/L。
实施例6
与实施例2近似，不同之处在于：第一绝缘层和第二绝缘层中不含陶瓷粉，羟基磷灰石：PVDF＝6:1。
实施例7
与实施例2近似，不同之处在于：第一绝缘层和第二绝缘层中陶瓷粉为勃母石。
实施例8
与实施例2近似，不同之处在于：第一绝缘层为夜光材料层，夜光材料层包括4Sr0.7Al2O3：1Eu、PVDF。
正极片的制备方法如下：
a.将正极活性物质浆料涂覆于集流体两侧表面，得到涂覆有活性物质的集流体；正极活性物质层的组成及配比同实施例2；
b.将夜光材料、PVDF、NMP混合，得到油性浆料(夜光溶液)；各物质质量占比如下：
夜光材料 35％
PVDF 10％
NMP 55％
将羟基磷灰石、陶瓷粉(Al2O3，其颗粒长径比为3，示意图见图5)、PVDF(羟基磷灰石：陶瓷：PVDF＝4:2:1)混合在NMP中，搅拌100min(搅拌频率10Hz)，得到纺丝溶液；
c.通过挤压转移涂布的方式，将夜光溶液涂布在涂覆有活性物质的集流体长边侧，得到第一绝缘层；
然后，采用纺丝溶液，在涂覆有活性物质的集流体两侧表面进行静电纺丝，得到第二绝缘层。
对比例1
本对比例为常规有隔膜的电芯结构：
正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极集流体为铝箔，厚度为9μm；所述正极活性物质层设置于正极集流体两侧表面。
负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极集流体为铜箔，厚度为5μm，宽度比正极片宽；所述负极活性物质层设置于负极集流体两侧表面。
隔膜使用正常PE基膜，涂层结构为1+7+2+1，其中1表示双面均有1μm厚度的胶层(该胶为PVDF胶)，2μm表示单面2μm的陶瓷涂层，陶瓷使用正常的Al2O3涂层，7μm表示基膜选用7μm PE基膜。
将隔膜、正极片、负极片进行组装得到卷芯，记录下对应的覆盖不良项，然后封装，注电解液进行组装电池、继续进行化成、二封、分选、OCV、得到电池。
电池性能测试：
上述实施例和对比例制备的电池覆盖不良项数据见表1。对上述实施例和对比例制备的电池进行电性能测试，测试结果见表2。
表1
Figure BDA0003900569750000131
表2
Figure BDA0003900569750000141
由上述实验结果可知，本发明省略了常规隔膜，设置正负极片具有相同的宽度设置，方便正负极片进行卷绕或者叠片，通过实验发现正负极片等宽设计可以将覆盖不良降低到0.03％以内。按照覆盖不良0.02％、每天200W个卷芯来算，如此一来就可以节约2000多个电芯，一年基本上可以节约近73W卷芯。
随着第二绝缘层厚度的增加，电芯的炉温测试通过率得到显著提升，电池耐热程度从130℃提升到240℃，电池的针刺通过直接到100％的通过率。
但极片的第二绝缘层厚度降低到5μm以下时，电池的自放电能力放大，不利于电池长期放置使用功能；当第二绝缘层的厚度到20μm的时候，相比于正常隔膜的整体厚度被第二绝缘层占用，导致电芯的单位体积能量密度显著下降。综合考虑自放电以及能量密度的情况下，第二绝缘层的厚度在5～15μm时能够充分发挥其作用，既能够提高电池的炉温通过率，又不会明显降低电池的单位体积的能量密度。
第一绝缘层采用静电纺丝层或夜光材料层设计，均可以起到隔绝负极片的直接接触作用。实施例8的夜光材料层设计还可以对极片进行定位，极片的边缘发出光芒，使得CCD能够完整捕捉到极片的边缘，然后将正极片的边缘与负极片重合卷绕，极大降低正负极片的覆盖问题和螺旋问题，能够极大程度降低电池局部电流密度不均导致的Li离子沉积现象，避免Li枝晶的沉积与长大，避免刺破隔膜而出现内部自放电的风险，使得卷芯的良率能够稳定的提升和输出；在能量密度方面和自放电方面上，实施例8的夜光材料能够和实施例1-7的静电纺丝材料在一致的水平上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种正极片，其特征在于，包括集流体、活性物质层、第一绝缘层和第二绝缘层；
所述集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；所述第一表面沿短边侧依次具有第一区域、第二区域和第三区域；所述第二表面沿短边侧依次具有第四区域、第五区域和第六区域；
第二区域和第五区域设置有活性物质层；
第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；
活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层。
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度小于等于活性物质层的厚度；
所述第一绝缘层的宽度为0.3～0.8mm。
3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第二绝缘层的厚度为3～20μm；
所述第二绝缘层的宽度大于活性物质层的宽度。
4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一绝缘层为静电纺丝层或夜光材料层；
作为优选，所述静电纺丝层包括骨架型材料和粘结性聚合物；
作为优选，所述骨架型材料与所述粘结性聚合物的质量比为(1～10)：(0.1～1)；
所述夜光材料层包括夜光材料，所述夜光材料包括稀土铝酸盐、稀土硅酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的正极片，其特征在于，所述静电纺丝层，其孔隙率为25％～90％。
6.根据权利要求4所述的正极片，其特征在于，所述骨架型材料包括羟基磷灰石，或者包括羟基磷灰石和陶瓷；
所述陶瓷包括TiO2、Al2O3、MgO、AL(OH)3、勃母石、SiO2中的至少一种；
作为优选，所述陶瓷的颗粒长径比为0.5～5；
作为优选，所述粘结性聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯聚合物中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的正极片，其特征在于，所述稀土铝酸盐包括4Sr 0.7Al2O3：1Eu、SrAl2O4：Eu2+、SrAl2O4：Eu2+,Dy3+、SrAl2O4：Eu2+,Nd3+、SrAl2O4：Eu2+,Dy3+,Nd3+、Sr4Al14O2：Eu2+、Sr4Al14O2：Eu2+,Dy3+、Ca2Al2O4：Eu2+,Dy3+中的至少一种；
所述稀土硅酸盐包括Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+、Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+,Nd3+、Sr2ZnSi2O7：Eu2 +,Dy3+中的至少一种。
8.权利要求1-7中任一项所述正极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将正极活性物质层设置在集流体的二区域和第五区域；
然后将第一绝缘层设置在集流体的第一区域、第三区域、第四区域和第六区域；
最后将第二绝缘层设置在集流体两侧表面。
9.一种电芯，其特征在于，所述电芯由负极片和权利要求1-7中任一项所述正极片组成，所述负极片与所述正极片的宽度相同。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-7中任一项所述正极片，或者权利要求9所述电芯。
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