CN115832239A

CN115832239A - 负极极片及其制备方法和二次电池、电池包、用电装置

Info

Publication number: CN115832239A
Application number: CN202210600443.9A
Authority: CN
Inventors: 黄玉平; 喻鸿钢; 马云建; 张建平; 李彦辉; 代宇; 鲁志远; 陈素素
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本申请涉及一种负极极片及其制备方法和二次电池、电池包、用电装置，该负极极片包括：负极集流体及负极膜层，负极集流体包括主体区及位于所述主体区的至少一侧的边缘区，负极膜层设于所述负极集流体的所述主体区和所述边缘区上，所述负极膜层在所述边缘区的孔隙率大于在所述主体区的孔隙率。

Description

负极极片及其制备方法和二次电池、电池包、用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种负极极片及其制备方法和二次电池、电池包、用电装置。

背景技术

随着便携类电子产品性能提升和5G时代到来，短时间电池容量损耗加剧，随之而来是对电池快充能力的旺盛需求。超级快充产品受到市场的广泛青睐，但是高倍率充放电导致电池温升明显上升，严重影响产品安全可靠性，同时降低客户体验。

因此，如何使电池同时兼顾高倍率充放电性能和安全性能是电池设计领域的关键挑战所在。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够使电池同时兼顾较高倍率充放电性能和安全性能的负极极片及其制备方法和二次电池、电池包、用电装置。

本申请是通过如下的技术方案实现的。

本申请的第一方面，提供一种负极极片，包括：

负极集流体，包括主体区及位于所述主体区的至少一侧的边缘区；及

负极膜层，设于所述负极集流体的所述主体区和所述边缘区上，所述负极膜层在所述边缘区的孔隙率大于在所述主体区的孔隙率。

本申请的负极极片通过将边缘区的负极膜层的孔隙率设置为大于主体区的负极膜层的孔隙率，如此边缘区具有更强的电解液的回吸速度，且主体区浸润的电解液能够很快地向孔隙率更低的边缘区扩散，进而改善了边缘区的电解液的浸润性，使得电解液能够回吸至顶部边缘区，缓解和改善了边缘区析锂程度，使得高倍率充放电下电池温升降低，保证了二次电池的安全可靠性和使用寿命，使其兼具较高倍率充放电性能和安全性能。

在其中一些实施方式中，所述负极膜层包括负极活性材料层和任选的底涂层，所述底涂层和/或所述负极活性材料层在所述边缘区的孔隙率大于在所述主体区的孔隙率。

在其中一些实施方式中，所述底涂层和/或所述负极活性材料层在所述边缘区的孔隙率与所述主体区的孔隙率的差值为2％～9％。

在其中一些实施方式中，所述底涂层和/或所述负极活性材料层在所述边缘区的孔隙率为28％～32％，所述主体区的孔隙率为23％～26％。

在其中一些实施方式中，所述负极膜层包括底涂层和负极活性材料层，所述底涂层位于所述负极集流体与所述负极活性材料层之间。

在其中一些实施方式中，所述负极膜层在所述边缘区和所述主体区的厚度均为80μm～150μm；和/或

所述负极膜层在所述边缘区和所述主体区的压实密度为1.50～1.70g/cm³。

在其中一些实施方式中，所述边缘区为至少两个，至少有两个所述边缘区分别位于所述主体区的相对两侧。

在其中一些实施方式中，基于所述负极膜层的总面积计，单个所述边缘区的面积占比为≤10％；可选为5％-10％。

本申请的第二方面，提供一种上述负极极片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

在所述集流体的所述主体区和所述边缘区上形成所述负极膜层；

其中，在所述边缘区和所述主体区涂布的用于形成所述负极膜层的涂料分别为第一涂料和第二涂料，所述第一涂料中含有疏松剂，所述第二涂料中含有或不含有疏松剂，所述第一涂料中的所述疏松剂的质量含量大于所述第二涂料中的所述疏松剂的质量含量。

在其中一些实施方式中，所述第一涂料中的所述疏松剂的质量含量与所述第二涂料中的所述疏松剂的质量含量的差值为5％～25％。

在其中一些实施方式中，所述第一涂料中的所述疏松剂的质量含量为10％～25％；

和/或，所述第二涂料中的所述疏松剂的质量含量为0～10％。

在其中一些实施方式中，所述疏松剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸、草酸钠、草酸钙及铵盐中的至少一种；

和/或，所述第一涂料中的所述疏松剂与所述第二涂料中的所述疏松剂的种类相同或不同。

本申请的第三方面，提供一种二次电池，包含本申请的第一方面的负极极片。

本申请的第四方面，提供一种电池模组，包括本申请的第三方面的二次电池。

本申请的第五方面，提供一种电池包，包括本申请的第四方面的电池模组。

本申请的第六方面，提供一种用电装置，包括选自本申请的第三方面的二次电池、本申请的第四方面的电池模组和本申请的第五方面的电池包中的至少一种。

附图说明

图1是本申请一实施方式的二次电池的示意图。

图2是图1所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图。

图3是一实施方式的电极组件不含极耳的结构示意图。

图4是本发明一实施方式的负极极片的负极集流体的一表面的示意图。

图5是本申请一实施方式的电池模组的示意图。

图6是本申请一实施方式的电池包的示意图。

图7是图6所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。

图8是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。

附图标记说明：

1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模组；5二次电池；51壳体；52电极组件；521电解液不足区；501第一测温点；502第二测温点；503第三测温点；53盖板；6、用电装置；7负极集流体；72主体区；74：边缘区。

具体实施方式

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的极片及其制造方法、二次电池、电池模组、电池包和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60～120和80～110的范围，理解为60～110和80～120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1～3、1～4、1～5、2～3、2～4和2～5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0～5”表示本文中已经全部列出了“0～5”之间的全部实数，“0～5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。

如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。

本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

二次电池

二次电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池。

通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片及电解质。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。进一步地，二次电池还可包括隔离膜。

在一些示例中，上述二次电池为锂离子电池。

本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图1是作为一个示例的方形结构的二次电池5。

在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。

在一些实施方式中，参照图2，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。

二次电池在高倍率充放电下，电池温升明显上升，严重影响产品安全可靠性和电池的使用寿命。以锂离子电池为例，本申请的技术人员发现，这主要是因为锂离子电池的负极极片边缘区的析锂程度比负极极片的主体区的析锂程度更严重，并且随着充电倍率越大，边缘区析锂程度更加严重。本申请的技术人员进一步分析其原因，发现这主要是因为在二次电池的充电过程中，负极极片膨胀，导致负极极片侧的电解液受到挤压而被挤出，受限于电解液的回吸速度降低，电解液存在分布不均的问题。具体地，位于二次电池底部的电解液很难回吸至二次电池的顶部，特别是顶部两侧的边缘区，很难被电解液浸润。如图3所示，电极组件52容易出现电解液不足区域521。

为了解决二次电池在高倍率充放电下的安全性能，本申请提供了一种负极极片。

负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层。

所述负极集流体包括主体区及位于主体区的至少一侧的边缘区，所述负极膜层设于所述负极集流体的所述主体区和所述边缘区上，所述负极膜层在所述边缘区的孔隙率大于在所述主体区的孔隙率。

不希望限于任何理论，本申请的负极极片通过将边缘区的负极膜层的孔隙率设置为大于主体区的负极膜层的孔隙率，如此边缘区具有更强的电解液的回吸速度，且主体区浸润的电解液能够很快地向孔隙率更低的边缘区扩散，进而改善了边缘区的电解液的浸润性，使得电解液能够回吸至顶部边缘区，缓解和改善了边缘区析锂程度，使得高倍率充放电下电池温升降低，保证了二次电池的安全可靠性和使用寿命，使其兼具较高倍率充放电性能和安全性能。

作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。

如图4所示，负极集流体7包括主体区72及位于主体区72的至少一侧的边缘区74。在负极集流体7上形成的负极膜层中，其在边缘区74的孔隙率大于其在主体区72的孔隙率。

可理解，负极集流体的形状一般为长方形或正方形。其中长方形的负极集流体使用较多，以形成长方形的负极极片进而便于采用卷绕形成电极组件，进而形成卷绕电池。

进一步地，如图4所示，负极集流体7具有沿长度方向延伸的纵向方向和垂直于纵向方向的横向方向。边缘区74和主体区72依次排布于负极集流体7的横向方向上。

值得说明的是，这里的纵向方向是指负极集流体7的长度方向，即图4中的竖直方向；横向方向是指负极集流体7的与长度方向垂直的方向，即图4中的水平方向。

具体地，上述二次电池为M6T结构电池，其是指极耳从两侧引出的电池结构。如图3所示，极耳从卷绕的电极组件52的左右两侧引出。

在一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

进一步地，主体区和边缘区中均含有导电剂。

在一些实施方式中，负极膜层中还可选地包括粘结剂。所述粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层中还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。

在一些实施方式中，负极膜层包括负极活性材料层和任选的底涂层。底涂层中可不含有负极活性材料。此时，底涂层和/或负极活性材料层在边缘区的孔隙率大于其在主体区的孔隙率。例如，底涂层在边缘区的孔隙率大于底涂层在主体区的孔隙率。例如，负极活性材料层在边缘区的孔隙率大于负极活性材料层在主体区的孔隙率。

进一步地，底涂层的厚度为1μm～10μm。进一步地，负极活性材料层的厚度为75μm～140μm。

当负极膜层包括底涂层和负极活性材料层时，底涂层位于负极集流体与负极活性材料层之间。进一步地，负极膜层在边缘区和主体区的厚度均为80μm～150μm；进一步地，负极膜层在边缘区和主体区的压实密度为1.50～1.70g/cm³。进一步控制边缘区和主体区的厚度和压实密度一方面可满足孔隙率要求降低电池温升，另一方面可更好地兼顾二次电池的充放电倍率性能。

在一些实施方式中，底涂层和/或负极活性材料层在边缘区的孔隙率与主体区的孔隙率的差值为2％～9％，例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％，例如3％～7％。即：底涂层在边缘区的孔隙率与主体区的孔隙率的差值为2％～9％；和/或，负极活性材料层在边缘区的孔隙率与主体区的孔隙率的差值为2％～9％。

在一些实施方式中，底涂层和/或负极活性材料层在边缘区的孔隙率为28％～32％，例如28％、29％、30％、31％、32％，底涂层和/或负极活性材料层在主体区的孔隙率为23％～26％，例如23％、24％、25％、26％。进一步控制底涂层和/或负极活性材料层在边缘区和主体区的孔隙率在上述给定范围，可进一步提升二次电池的倍率充放电性能和安全性能。

在一些实施方式中，边缘区为至少两个，至少有两个边缘区分别位于主体区的相对两侧。同时在主体区的两侧设置边缘区，可同时解决二次电极顶部两侧的电解液不足区域的问题，进一步提升二次电池的倍率充放电性能和安全性能。

在一些实施方式中，基于负极膜层的总面积计，边缘区的总面积占比为≤20％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、18％、20％；可选地，边缘区的总面积占比为5％～20％，进一步为10％～20％。

进一步地，单个边缘区的面积占比为≤10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％；可选地，单个边缘区的面积占比为5％～10％，更进一步为5％～7％。进一步控制边缘区的面积占比在上述给定范围，以使边缘区的面积尽可能覆盖二次电极顶部两侧的电解液不足区域，可进一步提升二次电池的倍率充放电性能和安全性能。

进一步地，优选边缘区和主体区的形状为矩形，可理解，其形状不限于此。单个边缘区在上述横向方向上的尺寸占负极集流体在上述横向方向上的尺寸的比例≤10％，可选为5％～10％。

可理解，除了底涂层和负极活性材料层，在其他示例中，负极极片上还可包括其他的膜层。

在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。其中，硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。

在一些实施方式中，上述负极膜层的制备方法包括如下步骤：

S10：在集流体上形成负极膜层。

其中，在边缘区和主体区涂布的用于形成负极膜层的涂料分别为第一涂料和第二涂料。第一涂料中含有疏松剂，第二涂料中含有或不含有疏松剂。第一涂料中的疏松剂的质量含量大于第二涂料中的疏松剂的质量含量。

上述制备方法，通过采用第一涂料和第二涂料分别在边缘区和主体区形成负极膜层，并通过控制第一涂料和第二涂料中的疏松剂的含量不同，进而控制形成的负极膜层在边缘区的孔隙率大于在主体区的孔隙率。

可理解，上述第一涂料和第二涂料可通过涂布的方法在负极集流体的相应区域形成负极膜层。

在一些实施方式中，涂布可采用涂布机进行实施。可理解，对涂布机的型号没有特殊限制，可以采用市购的涂布机。

进一步地，涂布可以采用转移涂布、旋转喷涂、浸涂等工艺。可理解，在涂布步骤之后，经烘干、冷压等工序后，即可在负极集流体上形成负极膜层，得到负极极片。

在一些实施方式中，第一涂料中的疏松剂的质量含量与第二涂料中的疏松剂的质量含量的差值为5％～25％，例如5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％。

进一步地，第一涂料中的疏松剂的质量含量为10％～25％。

进一步地，第二涂料中的疏松剂的质量含量为0～5％，例如0、1％、2％、3％、4％或5％。优选地，第二涂料中的疏松剂的质量含量为0。

在一些实施方式中，第一涂料和第二涂料中的疏松剂各自独立地包括碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸、草酸钠、草酸钙及铵盐中的至少一种。这些疏松剂可在第一涂料和第二涂料涂布和烘烤形成负极膜层的步骤中，分解成气体，进而使得负极膜层具有疏松多孔的结构。而边缘区的第一涂料中的疏松剂含量更多，其形成的膜层的孔隙率则更大。

进一步地，第一涂料中的疏松剂与第二涂料中的疏松剂的种类相同或不同。

在一些实施方式中，上述第一涂料和第二涂料中各自独立地还可选地含有导电剂、粘结剂中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层包括负极活性材料层和任选的底涂层。当负极膜层包括底涂层和负极活性材料层时，底涂层位于负极集流体与负极活性材料层之间。

在一些实施方式中，当底涂层和负极活性材料层均在边缘区的孔隙率大于在主体区的孔隙率时，分两层涂布形成底涂层和负极活性材料层。且在每层涂布时采用不同的涂料进行分区涂布，即可。

正极极片

正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层。

作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。

在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

上述正极膜层含有正极活性材料。在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO₂)、锂镍氧化物(如LiNiO₂)、锂锰氧化物(如LiMnO₂、LiMn₂O₄)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi_1/3Co_1/ ₃Mn_1/3O₂(也可以简称为NCM₃₃₃)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(也可以简称为NCM₅₂₃)、LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂(也可以简称为NCM₂₁₁)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(也可以简称为NCM₆₂₂)、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(也可以简称为NCM₈₁₁)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi_0.85Co_0.15Al_0.05O₂)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO₄(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO₄)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。

电解质

电解质在极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。

在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。

在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。

在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。

隔离膜

在一些实施方式中，二次电池中还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。

在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。

在一些实施方式中，极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

在一些实施方式中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。

在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模组，电池模组所含二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模组的应用和容量进行选择。

图5是作为一个示例的电池模组4。参照图5，在电池模组4中，多个二次电池5可以是沿电池模组4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。

可选地，电池模组4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。

在一些实施方式中，上述电池模组还可以组装成电池包，电池包所含电池模组的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。

图6和图7是作为一个示例的电池包1。参照图6和图7，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模组4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模组4的封闭空间。多个电池模组4可以按照任意的方式排布于电池箱中。

另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模组、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模组、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。

作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模组或电池包。

图8是作为一个示例的用电装置。该用电装置6为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模组。

作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本申请用以下具体实施例进行说明，但本申请绝非仅限于这些实施例。以下所描述的实施例仅为本申请较好的实施例，可用于描述本申请，不能理解为对本申请的范围的限制。应当指出的是，凡在本申请的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

为了更好地说明本申请，下面结合实施例对本申请内容作进一步说明。以下为具体实施例。

对比例1

负极极片：

以铜箔作为负极集流体；

负极极片上的负极膜层的制备如下：

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得底涂涂料，采用凹版将底涂涂料涂布于整个集流体，在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体，底涂层的厚度为3μm。

将石墨:SP:SBR:CMC按质量比96.8:0.7:1.3:1.2混合制得负极活性浆料，然后再于负极集流体的底涂层上涂覆负极活性浆料石墨:SP:SBR:CMC，以形成厚度为124μm的负极活性材料层；烘干，冷压，得到负极极片。

正极极片：按质量百分比计，提供如下组分：96.2％正极活性材料，PVDF1.1％，导电碳2.7％。其中，正极活性材料为质量比在2：8的NCM523和碳包覆LFP(磷酸铁锂材料的缩写)。将上述各组分溶于NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶液中，搅拌均匀，涂覆于铝箔上烘干、冷压，得到正极极片。

以聚乙烯(PE)制多孔聚合薄膜作为隔离膜。电解液包含质量比3：7的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯，其中还含有浓度为1mol/L的LiPF₆。

将正极片、隔离膜以及负极片按顺序重叠，使隔离膜处于正负极之间起到隔离的作用，并进行卷绕，入壳得到M6T结构的电芯。将电芯置于外包装中，注入制备所使用的电解液并封装，得到二次电池。

实施例1

与对比例1基本相同，区别仅在于：负极极片上的底涂涂料的组成和涂布工艺，其采用两种不同底涂涂料分区涂布，具体如下：

如图4所示，负极集流体的横向尺寸为10mm+163m+10mm，分别分为距离左边缘10mm±0.5mm处、中部163mm±0.5mm处和距离右边缘10mm±0.5mm处。

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A1，采用凹版涂布于中部163mm±0.5mm处和距离右边缘10mm±0.5mm处(即涂覆于图4所示的主体区72和右边的边缘区74)；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.445:0.323:0.032:0.2混合制得涂料B1，采用凹版涂布于距离左边缘10mm±0.5mm处(即为图4所示的左边的边缘区74)，在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例2：

与实施例1基本相同，区别仅在于：负极极片上的底涂涂料的涂布工艺，其将两种不同底涂涂料涂布的区域进行调整，具体如下：

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A2，采用凹版涂布于中部163mm±0.5mm处和距离左边缘10mm±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.445:0.323:0.032:0.2混合制得涂料B2，采用凹版涂布于距离右边缘10mm±0.5mm处，在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例3：

与实施例1基本相同，区别仅在于：负极极片上的底涂涂料的组成和涂布工艺，其采用两种不同底涂涂料分区涂布，具体如下：

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A3，采用凹版涂布于中部163±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:Ca(HCO₃)₂按质量比0.445:0.323:0.032:0.2混合制得涂料B3，采用凹版涂布于距离右边缘和左边缘10mm±0.5mm处，在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例4

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.545:0.323:0.032:0.1混合制得涂料A4，采用凹版涂布于中部163±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.445:0.323:0.032:0.2混合制得涂料B4，采用凹版涂布于距离左边缘10mm±0.5mm处，在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例5

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A5，采用凹版涂布于中部163±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.545:0.323:0.032:0.1混合制得涂料B5，采用凹版涂布于距离右边缘和左边缘10mm±0.5mm处在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例6

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A6，采用凹版涂布于中部163±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.445:0.323:0.032:0.15混合制得涂料B6，采用凹版涂布于距离右边缘和左边缘10mm±0.5mm处在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例7

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A7，采用凹版涂布于中部163±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.445:0.323:0.032:0.2混合制得涂料B7，采用凹版涂布于距离右边缘和左边缘10mm±0.5mm处在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

实施例8

将SP:SBR:CMC按质量比0.645:0.323:0.032混合制得涂料A8，采用凹版涂布于中部163±0.5mm处；

将SP:SBR:CMC:NaHCO₃按质量比0.445:0.323:0.032:0.25混合制得涂料B8，采用凹版涂布于距离右边缘和左边缘10mm±0.5mm处在40℃烘干6h，得到具有底涂层的负极集流体。

各实施例和对比例的部分参数如下表1所示。

表1中涂料A1至A8形成的涂层区为A区，涂料B1至B8形成的涂层区为B区。表1中A区和B区的压实密度是指负极膜层整体的压实密度。

将上述对比例和实施例制备的各二次电池进行快充温升性能(即2.2C充电、1C放电温度测试)、常温循环性能及析锂情况测试，结果如表1所示。具体测试步骤如下：

(一)快充温升性能：

在2.2C、1C放电充放电过程中同步测试温升。具体测试步骤如下。

感温线测试各实施例或对比例制得的电芯内部的裸电芯温度，如下图3所示布置的3个点：第一测温点501(记为1#，电芯的上边缘)，第二测温点502(记为2#，电芯中部)，第三测温点503(记为3#，电芯下边缘)。具体操作步骤如下：

1)用电钻在顶盖非刻码区域钻孔，钻孔内径控制在4～6mm左右。

2)将打孔处的毛刺进行打磨处理；将顶盖进行清洁处理，去除颗粒杂质。

3)在感温线超出顶盖5cm处，用刀片剥掉感温线外绝缘层；露出内线。

4)将打孔顶盖与电芯进行激光软连接焊接。

5)将准备好的感温线通过小孔植入电芯表面，布置一根线在感温线上标记一个编号。

6)打孔位置要合适，不能被转接片及极耳遮挡，打孔处的毛刺要清理干净，去除颗粒杂质，以免造成电芯内短路。

7)用黄胶带将感温线探头包裹住，然后用黄胶贴在需要布置的JR区域。

8)感温线贴好之后，对电芯用蓝胶进行捆扎固定。

9)在电芯顶盖感温线处涂约1厘米宽左右的胶，涂好胶后静止5～10分钟直至凝固。

(二)常温循环性能(容量保持率)：

在25℃的环境中，进行第一次充电和放电，在等效2.2C的充电电流下进行恒流和恒压充电，直到上限电压为4.4V。然后，在1C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为2.5V，记录首次放电容量值C1。随后按照第一次充电和放电的同样测试条件进行第2至2000次OK充电和放电循环，记录循环过程中的放电容量值，并计算循环容量保持率。第2000次循环的容量保持率＝(第2000次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。

(三)析锂情况测试：

对二次电池进行循环充放电程序，充电和放电的倍率为2.2C和1C，循环圈数为2000圈。循环充放电程序结束后，拆解二次电池，评估负极极片的析锂程度。

析锂程度评估方法如下：

无析锂：单个电极组件无析锂区；

一级析锂：单个析锂区最大面积≤5*5mm²，单个电极组件的析锂区个数≤1；

二级析锂：5*5mm²＜单个析锂区最大面积≤10*10mm²，单个电极组件的析锂区个数≤1；

三级析锂：不满足前两级判定条件。

(四)孔隙率及压实密度测试

孔隙率由以下等式定义：孔隙率＝(1-(多孔材料的质量[g]/(多孔材料的体积[cm³]×材料密度)))×100[％]。孔隙率采用GB/T 21650.2-2008气体吸附法测定。

压实密度是指极片涂布面密度与涂布厚度的比值，是材料能量密度的参考指标之一。测试方法：根据能量密度设计需求，可确定极片涂布面密度。待极片烘干冷压之后，使用游标卡尺测量极片的总厚度，扣除集流体的厚度就可以计算出涂布的厚度。根据涂布面密度及涂布厚度两个参数，就可以计算得到极片的压实密度。

表1

从上表1可知，各实施例在底涂层的边缘区中加入有疏松剂，且在中部加入较低含量的疏松剂或不加入疏松剂，相对于对比例1均匀涂布不加入疏松剂的底涂层制得的二次电池，其可以显著降低电池快速充电的温升，还可以减少析锂情况进而降低析锂程度，故而可在一定程度上提高电池的容量保持率。通过在2.2C充电倍率和1C放电倍率下下循环2000次的容量保持率和析锂程度，说明本申请实施例制得的二次电池能够兼顾较高倍率充放电性能和安全性能。

从实施例1～2和实施例7对比可知，在其他条件基本不变的情况下，相比于仅在一侧的边缘区加入疏松剂的实施例1～2，实施例7在底涂层的上左边缘区中均加入有疏松剂，其析锂程度更低且快速充电的温升幅度更小，同时可达到相对更高的电池容量保持率。

从实施例3和实施例7对比可知，在其他条件基本不变的情况下，相比于实施例3采用的碳酸氢钙，实施例7采用的疏松剂碳酸氢钠，其电池的析锂程度更低且快速充电的温升幅度更小，同时可达到相对更高的电池容量保持率。

从实施例4和实施例7对比可知，在其他条件基本不变的情况下，相比于实施例4在负极的中部底涂层也加入疏松剂，实施例7在负极的中部底涂层未加入疏松剂，其电池的析锂程度更低且快速充电的温升幅度更小，同时可达到相对更高的电池容量保持率。

实施例5～8其他条件基本不变，仅改变碳酸氢钠的含量，从实施例5～8可知，碳酸氢钠的质量含量优选为10％～20％。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种负极极片，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极膜层包括负极活性材料层和任选的底涂层，所述底涂层和/或所述负极活性材料层在所述边缘区的孔隙率大于在所述主体区的孔隙率。

3.如权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述底涂层和/或所述负极活性材料层在所述边缘区的孔隙率与所述主体区的孔隙率的差值为2％～9％。

4.如权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述底涂层和/或所述负极活性材料层在所述边缘区的孔隙率为28％～32％，在所述主体区的孔隙率为23％～26％。

5.如权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述负极膜层包括底涂层和负极活性材料层，所述底涂层位于所述负极集流体与所述负极活性材料层之间。

6.如权利要求5所述的负极极片，其特征在于，所述负极膜层在所述边缘区和所述主体区的厚度均为80μm～150μm；和/或

7.如权利要求1至6中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述边缘区为至少两个，至少有两个所述边缘区分别位于所述主体区的相对两侧。

8.如权利要求1至6中任一项所述的负极极片，其特征在于，基于所述负极膜层的总面积计，所述边缘区的总面积占比为≤20％；可选为5％-20％。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一涂料中的所述疏松剂的质量含量与所述第二涂料中的所述疏松剂的质量含量的差值为5％～25％。

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一涂料中的所述疏松剂的质量含量为10％～25％；

和/或，所述第二涂料中的所述疏松剂的质量含量为0～5％。

12.如权利要求9至11任一项所述的制备方法，其特征在于，所述疏松剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸、草酸钠、草酸钙及铵盐中的至少一种；

13.一种二次电池，其特征在于，包含如权利要求1至8任一项所述的负极极片。

14.一种电池模组，其特征在于，包含如权利要求13所述的二次电池。

15.一种电池包，其特征在于，包含如权利要求14所述的电池模组。

16.一种用电装置，其特征在于，包括选自如权利要求13所述的二次电池、如权利要求14所述的电池模组和如权利要求15所述的电池包中的至少一种。