CN116169433A - 一种电池及其制备方法 - Google Patents
一种电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116169433A CN116169433A CN202310180684.7A CN202310180684A CN116169433A CN 116169433 A CN116169433 A CN 116169433A CN 202310180684 A CN202310180684 A CN 202310180684A CN 116169433 A CN116169433 A CN 116169433A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- area
- thickness
- thinning
- battery
- pole piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 61
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 7
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 6
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 9
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 7
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/471—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
- H01M50/474—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by their position inside the cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种电池及其制备方法，所述电池包括电芯，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，所述削薄区的厚度不超过所述平面区的厚度，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；所述电池还包括设置在所述电芯外部的填充物，所述填充物与所述削薄区相贴合，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增。本发明对电芯的边缘进行梯度削薄，并在电芯的外部设置填充物对削薄区进行填充，保证了电芯中极片厚度的平稳过渡和一致性，提升了电池的长期耐久性；同时，填充物在电芯外部，可以规避填充物和电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效的风险。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种电池及其制备方法。
背景技术
锂电行业技术发展日趋成熟，高能量密度电池成为近年来的主要技术发展方向，为提升电池的性能，一般会选择高克容量发挥、高压实、高循环性能的材料，但是，电池能量密度的提升不仅要选择更高容量的材料，还需要从电芯的设计入手，提升极片的面密度，也成为了设计时的首选要素。
极片面密度的提升能够提高电池的能量密度，但是浆料在高面密度的涂布条件下会在极片两边发生聚集，导致涂布烘干后的极片边缘厚，极片烘干后收卷时出现鼓边现象，严重时在收卷过程中还会造成断片，不仅影响生产效率，还会造成浪费。针对这一过程现象，一般会选择对极片的边缘区域进行削薄，使用垫片在极片涂布过程中将极片两侧边缘2～10mm的敷料区削薄至少5～10μm，解决了边缘超厚问题和极片收卷鼓边问题，提高生产效率，避免浪费。
然后，极片的削薄也带来了一定的问题。正极极片边缘削薄后只会影响容量发挥，削薄过多会使电芯容量少量降低，而负极极耳的区域如果削薄过多，会极大的降低N/P比，带来析锂或者安全问题。此外，削薄后的极片会按照电芯设计的要求正负极各几十片进行装配，装配完成后极片的削薄区域相比非削薄区域，在极片间会形成一定的空隙，极片间贴合不够紧密，电池在充放电的过程中，锂离子在正负极片间进行穿梭的时候这些空隙会造成局部的内阻增大，导致锂离子析出，长期使用过程中，随着充放电的进行，电芯长期耐久性也会降低。
目前，业内并没有对极耳削薄区域造成的贴合不紧密的情况进行处理的方法，因此，提供一种能够减少极片削薄带来的影响，提升电芯耐久性的电池，对锂离子电池的研究和发展有着重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池及其制备方法。本发明对电芯的边缘进行梯度削薄，并在电芯的外部设置填充物对削薄区进行填充，保证了电芯中极片厚度的平稳过渡和一致性，提升了电池的长期耐久性；同时，填充物在电芯外部，可以规避填充物和电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效的风险。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电池，所述电池包括电芯，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，所述削薄区的厚度不超过所述平面区的厚度，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；
所述电池还包括设置在所述电芯外部的填充物，所述填充物与所述削薄区相贴合，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增。
优选地，所述削薄区的宽度为2～10mm。
优选地，所述电芯包括至少两层极片，单层所述极片在削薄区的厚度比所述平面区的厚度低5～10μm。
优选地，单层所述极片在削薄区的厚度梯度递减的梯度为2～5μm，优选为2～3μm。
优选地，所述极片包括正极极片和负极极片，所述平面区的负极极片对所述平面区的正极极片的NP比≥1.08。
优选地，所述削薄区的负极极片对所述平面区的正极极片的NP比≥1.04。
优选地，所述电芯包括正极极片和负极极片，所述削薄区由对正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端进行削薄得到；
所述削薄区包括第一削薄区和第二削薄区，对所述正极极片的至少一端进行削薄得到第一削薄区，对所述负极极片的至少一端进行削薄得到第二削薄区。
优选地，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区一端的削薄区，所述第一削薄区和所述第二削薄区重合，所述电芯外设置有与所述削薄区贴合的填充物。
优选地，所述正极极片的层数为X1，所述负极极片的层数为Y1，单层正极极片削薄时削去的厚度为A1，单层负极极片削薄时削去的厚度为B1，所述削薄区的厚度比所述平面区的厚度低A1×X1+B1×Y1，所述填充物的厚度为A1×X1+B1×Y1。
优选地，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区两端的削薄区，所述第一削薄区和所述第二削薄区分别位于所述两端的削薄区，所述电芯外分别设置有与所述第一削薄区和所述第二削薄区贴合的填充物。
优选地，所述正极极片的层数为X2，所述负极极片的层数为Y2，单层正极极片削薄时削去的厚度为A2，单层负极极片削薄时削去的厚度为B2，所述第一削薄区的厚度比所述平面区的厚度低A2×X2，所述第一削薄区表面填充物的厚度为A2×X2，所述第二削薄区的厚度比所述平面区的厚度低B2×Y2，所述第二削薄区表面填充物的厚度为B2×Y2。
优选地，所述填充物包括弹性材料和/或低硬度材料。
优选地，所述弹性材料包括泡棉和/或硅胶片。
优选地，所述低硬度材料包括PP和/或PE。
第二方面，本发明提供了一种根据第一方面所述的电池的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端沿边缘进行梯度削薄处理，并组装得到电芯，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；
(2)在步骤(1)所述电芯的削薄区表面设置填充物，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增且与所述削薄区的厚度梯度互补，得到电池。
优选地，步骤(1)所述削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度为5～10μm。
优选地，步骤(1)所述削薄处理时削去部分的宽度为2～10mm。
优选地，步骤(1)所述削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度梯度为2～5μm。
优选地，所述制备方法包括：
(1)将正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端沿边缘进行梯度削薄处理，并组装得到电芯，所述削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度为5～10μm，宽度为2～10mm，厚度梯度为2～5μm，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；
(2)在步骤(1)所述电芯的削薄区表面设置填充物，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增且与所述削薄区的厚度梯度互补，得到电池。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明在电芯的外部设置填充物，对电芯的极耳区域即削薄区进行统一填充，一方面能够预防削薄区带来的电芯中极片间贴合不紧密的情况，进而可以提升电芯的长期耐久性，另一方面，在电芯整体制作完成之后对电芯的削薄区的厚度进行统一填充补充，方法简单易操作，填充物使用在电芯外部，可以避免填充物与电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效。同时，削薄区的厚度采取从电芯的平面区至极片的边缘削薄区梯度递减的方式，在每个厚度梯度下保证一定的宽度尺寸区间，保证电芯中极片厚度平稳过渡和一致性的同时，便于使用千分尺等测试设备对极片的厚度进行检测，进而在电芯制作完成后对削薄区进行统一填充，方法简单易操作。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施方式中电芯的结构示意图。
图2是本发明的实施例1中正极极片的厚度分布图。
图3是本发明的实施例1中负极极片的厚度分布图。
图4是本发明的一个具体实施方式中电芯的结构示意图。
其中，1-平面区；2-削薄区；21-第一削薄区；22-第二削薄区；3-正极耳；4-负极耳。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
动力电池组是以单体电芯为单位组装成的模组或者电池包，其正常的生产工艺为：电芯制作→block组装→模组组装→电池包。现有技术中，在电芯制作的步骤中，涂布工序后会对极耳区域进行削薄处理，但是正极极片削薄过多会影响容量发挥，负极极片削薄过多会带来析锂等安全问题，并且削薄后的正极极片或负极极片在装配时极片间会产生孔隙，导致电池充放电时局部内阻过大和锂离子析出，最终影响电池的长期耐久性，目前现有技术并没有公开对极耳削薄区域贴合不紧密进行处理且不影响电池其他性能的方法。
对此，发明人发现，通过在单体电芯制作完成之后，在电芯进行block组装之前，对单体电芯的削薄区2进行处理，控制削薄区2的厚度梯度变化，能够在保证电芯中极片的厚度平稳过渡同时，便于对极片进行厚度检测，使电芯在整体制作完成后对削薄区2进行统一填充，方法简单易操作，有效提升电池的耐久性；并且，填充物设置在电芯外部，可以规避填充物和电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效的风险。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池，电池包括电芯，电芯包括平面区1和设置在平面区1至少一端的削薄区2，电芯的示意图如图1所示，削薄区2的厚度不超过平面区1的厚度，沿平面区1至削薄区2的方向，削薄区2的厚度梯度递减；
电池还包括设置在电芯外部的填充物，填充物与削薄区2相贴合，沿平面区1至削薄区2的方向，填充物的厚度梯度递增。
需要说明的是，一般情况下裸电芯由正极极片和负极极片采用层叠或卷绕等方式组合而成，将裸电芯置于铝塑膜中进行封装即可得到电池，本发明对裸电芯和电池的制备方式不做具体限定；本发明中的电芯外部是指铝塑膜的外部，而不是裸电芯的外部。
本发明在电芯的外部设置填充物，对电芯的极耳区域即削薄区2进行统一填充，一方面能够预防削薄区2带来的电芯中极片间贴合不紧密的情况，进而可以提升电芯的长期耐久性，另一方面，在电芯整体制作完成之后对电芯的削薄区2的厚度进行统一填充补充，方法简单易操作，填充物使用在电芯外部，可以避免填充物与电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效。同时，削薄区2的厚度采取从电芯的极片设计厚度中值(即平面区1)至极片的边缘(即削薄区2)梯度递减的方式，在每个厚度梯度下保证一定的宽度尺寸区间，保证电芯中极片厚度平稳过渡和一致性的同时，便于使用千分尺等测试设备对极片的厚度进行检测，进而在电芯制作完成后对削薄区2进行统一填充，方法简单易操作。
在一些实施方式中，削薄区2的宽度为2～10mm，例如可以是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等。
需要说明的是，本发明中削薄区2的宽度是指单个削薄区2的宽度，例如当平面区1的两端均设置有削薄区2时，单个削薄区2的宽度为2～10mm，两端削薄区2的总宽度为4～20mm。
在一些实施方式中，电芯包括至少两层极片，单层极片在削薄区2的厚度比平面区1的厚度低5～10μm，例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。在一些实施方式中，单层极片在削薄区2的厚度梯度递减的梯度为2～5μm，例如可以是2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等；在一种进一步优选地实施方式中，单层极片在削薄区2的厚度梯度递减的梯度为2～3μm。
本发明通过控制削薄区2的厚度保证削薄后的NP比在设计范围之内，能够避免出现因NP比过低导致的析锂及安全问题，使电芯极耳区域(即削薄区2)即使被削薄也不会出现析锂等安全问题。
需要说明的是，本发明中削薄区2的厚度梯度递减的梯度为2～5mm，指削薄区2的厚度呈梯度递减，相邻厚度之间的差值为2～5mm；例如，削薄区2的最小厚度(即最大削薄厚度)为10mm，梯度为N mm，则从电芯的极片边缘(即削薄区2远离平面区1一侧的边缘)开始依次削薄区2域的厚度为10mm，(10-N)mm，(10-2×N)mm……，直至电芯的削薄区2厚度达到正常设计中值，即达到平面区1厚度。
需要说明的是，本发明中削薄区2的厚度、宽度等参数与电芯的尺寸无关，上述尺寸可适用于多种尺寸和型号的电芯，如长度为310mm电芯或长度为500mm电芯等。
在一些实施方式中，极片包括正极极片和负极极片，平面区1的负极极片对平面区1的正极极片的NP比≥1.08，例如可以是1.08、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2等；
进一步地，平面区1的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.08～1.2。
在一些实施方式中，削薄区2的负极极片对平面区1的正极极片的NP比≥1.04，例如可以是1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2等；
进一步地，削薄区2的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.04～1.2。
需要说明的是，NP比为本领域的公知内容，NP比一般为电池负极的首次充电容量/电池正极的首次充电容量；本发明中，由于削薄区2进行了梯度削薄处理，平面区1和削薄区2的厚度不同，因此将削薄区2和平面区1的NP分别进行表示，即平面区1的负极极片对平面区1的正极极片的NP比和削薄区2的负极极片对平面区1的正极极片的NP比。
本发明针对高能量密度电芯设计正常区域(即平面区1)NP比为≥1.08，极耳消薄后负极极耳区域(即削薄区2)对正极极片的NP比≥1.04，同时为了保证NP比的范围，使电芯极耳区域即使被削薄也不会出现析锂等安全问题，对削薄的厚度提出了控制，并与梯度削薄配合，协同提升电芯的安全性能。
在一些实施方式中，电芯包括正极极片和负极极片，削薄区2由对正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端进行削薄得到；
削薄区2包括第一削薄区21和第二削薄区22，对正极极片的至少一端进行削薄得到第一削薄区21，对负极极片的至少一端进行削薄得到第二削薄区22。
需要说明的是，本发明中对正极极片和或负极极片的层数不做具体限定，通过对至少一层正极极片和/或至少一层负极极片的边缘极耳区域进行梯度削薄，在电芯中整体呈现削薄区2。
在一些实施方式中，电芯包括平面区1和设置在平面区1一端的削薄区2，第一削薄区21和第二削薄区22重合，电芯外设置有与削薄区2贴合的填充物。
在一些实施方式中，正极极片的层数为X1，负极极片的层数为Y1，单层正极极片削薄时削去的厚度为A1，单层负极极片削薄时削去的厚度为B1，削薄区2的厚度比平面区1的厚度低A1×X1+B1×Y1，填充物的厚度为A1×X1+B1×Y1。
本发明中，当电芯只有一端含有削薄区2时，即电芯为同侧出正负极耳4的电芯时，第一削薄区21和第二削薄区22在同一端，且削薄区2的总厚度为第一削薄区21和第二削薄区22的厚度之和，此时削去的厚度为A1×X1+B1×Y1，在电芯制作完成后，相应的填充物的厚度也为A1×X1+B1×Y1。
在一些实施方式中，电芯包括平面区1和设置在平面区1两端的削薄区2，第一削薄区21和第二削薄区22分别位于两端的削薄区2，所述电芯外分别设置有与第一削薄区21和第二削薄区22贴合的填充物。
在一些实施方式中，正极极片的层数为X2，负极极片的层数为Y2，单层正极极片削薄时削去的厚度为A2，单层负极极片削薄时削去的厚度为B2，第一削薄区21的厚度比平面区1的厚度低A2×X2，第一削薄区21表面填充物的厚度为A2×X2，第二削薄区22的厚度比平面区1的厚度低B2×Y2，第二削薄区22表面填充物的厚度为B2×Y2。
本发明中，当电芯两端均含有削薄区2时，即电芯为两侧出正负极耳4的电芯时，第一削薄区21和第二削薄区22不在同一端，分别位于电芯的两端，第一削薄区21削去的厚度为A2×X2，此处相应的填充物的厚度也为A2×X2；同理，第二削薄区22削去的厚度为B2×Y2，其相应的填充物的厚度也为B2×Y2。
在一些实施方式中，填充物包括弹性材料和/或低硬度材料。
在一些实施方式中，弹性材料包括泡棉和/或硅胶片。
在一些实施方式中，低硬度材料包括PP和/或PE。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述的电池的制备方法，制备方法包括：
(1)将正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端沿边缘进行梯度削薄处理，并组装得到电芯，电芯包括平面区1和设置在平面区1至少一端的削薄区2，沿平面区1至削薄区2的方向，削薄区2的厚度梯度递减；
(2)在步骤(1)电芯的削薄区2表面设置填充物，沿平面区1至削薄区2的方向，填充物的厚度梯度递增且与削薄区2的厚度梯度互补，得到电池。
本发明中对正极极片和/或负极极片的边缘即极耳区域进行梯度削薄处理，保证极片厚度平稳过渡，也便于使用千分尺等测试设备对极片的厚度进行检测，在电芯整体制作完成后设置填充物对削薄区2进行厚度一致性维护，填充物与削薄区2的厚度梯度互补，使填充后的电池厚度一致。本发明的方法简单易操作，并且填充物在电芯外部，可以避免填充物与电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效，有效地提升了电池的长期耐久性。
需要说明的是，本发明中对电芯组装的方式不做具体限定，正负极可以卷绕组装得到电芯，也可以叠片组装得到电芯，现有技术中需要进行削薄处理的电芯均可采用本发明的制备方法。
在一些实施方式中，步骤(1)削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度为5～10μm，例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。
在一些实施方式中，步骤(1)削薄处理时削去部分的宽度为2～10mm，例如可以是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等。
在一些实施方式中，步骤(1)削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度梯度为2～5μm，例如可以是2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等。
在一些实施方式中，制备方法包括：
(1)将正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端沿边缘进行梯度削薄处理，并组装得到电芯，削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度为5～10μm，宽度为2～10mm，厚度梯度为2～5μm，电芯包括平面区1和设置在平面区1至少一端的削薄区2，沿平面区1至削薄区2的方向，削薄区2的厚度梯度递减；
(2)在步骤(1)电芯的削薄区2表面设置填充物，沿平面区1至削薄区2的方向，填充物的厚度梯度递增且与削薄区2的厚度梯度互补，得到电池。
实施例1
本实施例提供了一种电池，包括电芯，其结构示意图如图1所示，电芯包括平面区1和分别设置在平面区1两端的第一削薄区21和第二削薄区22，电芯的总宽度L＝320mm，第一削薄区21的宽度L1＝6mm，第二削薄区22的宽度L2＝6mm；沿平面区1至第一削薄区21，第一削薄区21的厚度梯度递减，沿平面区1至第二削薄区22，第二削薄区22的厚度也梯度递减；电芯包括15层正极极片和16层负极极片，第一削薄区21由对正极极片的一端进行削薄得到，第二削薄区22由对负极极片的一端进行削薄得到；本实施例的电芯为两侧出极耳电芯，即电芯的正极耳3和负极耳4在电芯的两端，因此削薄区2位于平面区1的两端。
在平面区1，单层正极极片的厚度为124μm，单层负极极片的厚度为148μm，正极极片的总厚度为15×124＝1860μm，负极极片的总厚度为16×148＝2368μm，平面区1的总厚度为1860+2368＝4228μm；在第一削薄区21，沿第一削薄区21至平面区1，单层正极极片每隔2mm厚度增加3μm，即第一削薄区21单层正极极片的厚度为115μm/118μm/121μm，第一削薄区21正极极片的总厚度为1725μm/1770μm/1815μm；在第二削薄区22，沿第二削薄区22至平面区1，单层负极极片每隔2mm厚度增加3μm，即第二削薄区22单层负极极片的厚度为139μm/142μm/145μm，第二削薄区22负极极片的总厚度为2224μm/2272μm/2320μm；本实施例中正极极片的厚度分布如图2所示，负极极片的厚度分布如图3所示。平面区1的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.09，削薄区2的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.08。
电池还包括设置在电芯外部的两个填充物，两个填充物分别与第一削薄区21和第二削薄区22相贴合，沿平面区1至第一削薄区21，填充物的厚度分别为45μm、90μm、135μm；沿平面区1至第二削薄区22，填充物的厚度分别为48μm、96μm、144μm，填充物为泡棉。
本实施例还提供了上述电池的制备方法，包括：
(1)取厚度设计中值为124μm的正极极片，对正极极片的一端进行梯度削薄处理，梯度为每隔2mm增加3μm，削去的部分的总宽度为6mm，同样取厚度设计中值为148μm的负极极片，对负极极片的一端进行梯度削薄处理，梯度为每隔2mm增加3μm，削去的部分的总宽度为6mm，然后将15层削薄后的正极极片和16层削薄后的负极极片组装得到电芯，电芯中正极极片和负极极片削薄的区域不在同一端，电芯包括平面区1和分别设置在平面区1两端的第一削薄区21和第二削薄区22，正极极片削薄的区域位于第一削薄区21，负极极片削薄的区域位于第二削薄区22；
(2)在步骤(1)电芯的第一削薄区21和第二削薄区22表面设置填充物，沿平面区1至第一削薄区21或第二削薄区22，填充物的厚度梯度递增且与第一削薄区21和第二削薄区22的厚度梯度互补，使电池整体厚度一致，最后进行焊接封装，焊接封装区域的宽度L3＝16mm，得到电池。
实施例2
本实施例提供了一种电池，包括电芯，其结构示意图如图4所示，电芯包括平面区1和设置在平面区1一端的削薄区2，电芯的总宽度L＝220mm，削薄区2的宽度L1＝6mm；沿平面区1至削薄区2的方向，削薄区2的厚度梯度递减；电芯包括15层正极极片和16层负极极片，削薄区2由对正极极片和负极极片的一端进行削薄得到；本实施例的电芯为同侧出极耳电芯，即电芯的正极耳3和负极耳4在同一端，因此削薄区2位于平面区1的一端。
在平面区1，单层正极极片的厚度为124μm，单层负极极片的厚度为148μm，正极极片的总厚度为15×124＝1860μm，负极极片的总厚度为16×148＝2368μm，平面区1的总厚度为1860+2368＝4228μm；在削薄区2，沿削薄区2至平面区1，单层正极极片和单层负极极片均每隔2mm厚度增加3μm，即削薄区2单层正极极片的厚度为115μm/118μm/121μm，削薄区2正极极片的总厚度为1725μm/1770μm/1815μm；削薄区2单层负极极片的厚度为139μm/142μm/145μm，削薄区2负极极片的总厚度为2224μm/2272μm/2320μm，削薄区2整体的总厚度为3949μm/4042μm/4135μm。平面区1的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.09，削薄区2的负极极片对削薄区2的正极极片的NP比为1.08。
电池还包括设置在电芯外部的填充物，填充物与削薄区2相贴合，沿平面区1至削薄区2的方向，填充物的厚度分别为93μm、231μm、234μm，填充物为泡棉。
本实施例还提供了上述电池的制备方法，包括：
(1)取厚度设计中值为124μm的正极极片，对正极极片的一端进行梯度削薄处理，梯度为每隔2mm增加3μm，削去的部分的总宽度为6mm，同样取厚度设计中值为148μm的负极极片，对负极极片的一端进行梯度削薄处理，梯度为每隔2mm增加3μm，削去的部分的总宽度为6mm，然后将15层削薄后的正极极片和16层削薄后的负极极片组装得到电芯，电芯中正极极片和负极极片削薄的区域位于同一端，电芯包括平面区1和设置在平面区1一端的削薄区2；
(2)在步骤(1)电芯的削薄区2表面设置填充物，沿平面区1至削薄区2的方向，填充物的厚度梯度递增且与削薄区2的厚度梯度互补，使电池整体厚度一致，最后进行焊接封装，焊接封装区域的宽度L3＝18mm，得到电池。
实施例3
本实施例提供了一种电池，包括电芯，其结构示意图如图1所示，电芯包括平面区1和分别设置在平面区1两端的第一削薄区21和第二削薄区22，电芯的总宽度L＝320mm，第一削薄区21的宽度L1＝10mm，第二削薄区22的宽度L2＝10mm；沿平面区1至第一削薄区21，第一削薄区21的厚度梯度递减，沿平面区1至第二削薄区22，第二削薄区22的厚度也梯度递减；电芯包括15层正极极片和16层负极极片，第一削薄区21由对正极极片的一端进行削薄得到，第二削薄区22由对负极极片的一端进行削薄得到；本实施例的电芯为两侧出极耳电芯，即电芯的正极耳3和负极耳4在电芯的两端，因此削薄区2位于平面区1的两端。
在平面区1，单层正极极片的厚度为124μm，单层负极极片的厚度为148μm，正极极片的总厚度为15×124＝1860μm，负极极片的总厚度为16×148＝2368μm，平面区1的总厚度为1860+2368＝4228μm；在第一削薄区21，沿第一削薄区21至平面区1，单层正极极片每隔5mm厚度增加5μm，即第一削薄区21单层正极极片的厚度为114μm/119μm，第一削薄区21正极极片的总厚度为1710μm/1785μm；在第二削薄区22，沿第二削薄区22至平面区1，单层负极极片每隔5mm厚度增加5μm，即第二削薄区22单层负极极片的厚度为138μm/143μm，第二削薄区22负极极片的总厚度为2208μm/2288μm。平面区1的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.09，削薄区2的负极极片对平面区1的正极极片的NP比为1.08。
电池还包括设置在电芯外部的两个填充物，两个填充物分别与第一削薄区21和第二削薄区22相贴合，沿平面区1至第一削薄区21，填充物的厚度分别为75μm、150μm；沿平面区1至第二削薄区22，填充物的厚度分别为80μm、160μm，填充物为泡棉。
本实施例还提供了上述电池的制备方法，包括：
(1)取厚度设计中值为124μm的正极极片，对正极极片的一端进行梯度削薄处理，梯度为每隔5mm增加5μm，削去的部分的总宽度为10mm，同样取厚度设计中值为148μm的负极极片，对负极极片的一端进行梯度削薄处理，梯度为每隔5mm增加5μm，削去的部分的总宽度为10mm，然后将15层削薄后的正极极片和16层削薄后的负极极片组装得到电芯，电芯中正极极片和负极极片削薄的区域不在同一端，电芯包括平面区1和分别设置在平面区1两端的第一削薄区21和第二削薄区22，正极极片削薄的区域位于第一削薄区21，负极极片削薄的区域位于第二削薄区22；
(2)在步骤(1)电芯的第一削薄区21和第二削薄区22表面设置填充物，沿平面区1至第一削薄区21或第二削薄区22，填充物的厚度梯度递增且与第一削薄区21和第二削薄区22的厚度梯度互补，使电池整体厚度一致，最后进行焊接封装，焊接封装区域的宽度L3＝16mm，得到电池。
实施例4
除第一削薄区21的宽度L1＝11mm，第二削薄区22的宽度L2＝11mm外，其余均与实施例1相同。
实施例5
除第一削薄区21的宽度L1＝1.5mm，第二削薄区22的宽度L2＝1.5mm，正极极片和负极极片削薄后的厚度梯度相应的修改为每隔0.5mm厚度增加3μm外，其余均与实施例1相同。
对比例1
除电池中不设置填充物外，其余均与实施例1相同；本对比例中正极极片和负极极片的厚度分布参见图2和图3。
对比例2
除填充物设置在电芯内部，即将与实施例1相同尺寸的填充物泡棉与正极极片削薄的区域和负极极片削薄的区域相贴合，再将正极极片和负极极片组装得到电芯外，其余均与实施例1相同。
性能测试：
将实施例和对比例中制备得到的电池进行循环测试，电池中正极极片的活性物质为三元材料，负极极片为石墨，循环电压区间为2.75～4.3V，对电芯制程中涂布是否鼓边进行了跟踪对比，电芯循环1000周后，对电池进行满电拆解，确认削薄区2的析锂状态，记录在表1中。
表1
综上，本发明对电芯的边缘进行梯度削薄，并在电芯的外部设置填充物对削薄区2进行填充，极大的改善了极片边缘消薄所产生的空隙带来的极片间接触不紧密，进而造成析锂的情况，可以提升电芯的耐久性；同时，填充物在电芯外部，可以规避填充物和电芯内部的材料之间发生副反应从而导致电芯失效的风险。
通过实施例1和实施例4-5的对比可知，本发明中削薄区2的宽度在2～10mm内最佳，实施例4中宽度偏宽，会影响容量发挥，实施例5中宽度偏小，会涂布鼓边，没有起到作用，因此与实施例4-5相比，实施例1的综合制程和电芯性能更好。
通过实施例1和对比例1的对比可知，本发明中不设置填充物，无法解决极片间贴合不够紧密的问题，即使极片采用梯度削薄的方式，100周循环后削薄区2也会产生点状析锂，降低了电池的长期耐久性。
通过实施例1和对比例2的对比可知，本发明中填充物设置在电芯外部能够规避填充物和电芯内部材料之间的副反应，防止电芯失效，对比例2中采用相同尺寸的填充物填充至电芯内部的极片间，会导致副反应多，产气，电芯析锂严重，因此对比例2的电芯循环性能显著差于实施例1。
以上所述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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电池，其特征在于，所述电池包括电芯，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，所述削薄区的厚度不超过所述平面区的厚度，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；
所述电池还包括设置在所述电芯外部的填充物，所述填充物与所述削薄区相贴合，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述削薄区的宽度为2～10mm；
优选地，所述电芯包括至少两层极片，单层所述极片在削薄区的厚度比所述平面区的厚度低5～10μm；
优选地，单层所述极片在削薄区的厚度梯度递减的梯度为2～5μm，优选为2～3μm。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述极片包括正极极片和负极极片，所述平面区的负极极片对所述平面区的正极极片的NP比≥1.08；
优选地，所述削薄区的负极极片对所述平面区的正极极片的NP比≥1.04。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其特征在于，所述电芯包括正极极片和负极极片，所述削薄区由对正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端进行削薄得到；
优选地，所述削薄区包括第一削薄区和第二削薄区，对所述正极极片的至少一端进行削薄得到第一削薄区，对所述负极极片的至少一端进行削薄得到第二削薄区。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区一端的削薄区，所述第一削薄区和所述第二削薄区重合，所述电芯外设置有与所述削薄区贴合的填充物；
优选地，所述正极极片的层数为X1，所述负极极片的层数为Y1，单层正极极片削薄时削去的厚度为A1，单层负极极片削薄时削去的厚度为B1，所述削薄区的厚度比所述平面区的厚度低A1×X1+B1×Y1，所述填充物的厚度为A1×X1+B1×Y1。
6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区两端的削薄区，所述第一削薄区和所述第二削薄区分别位于所述两端的削薄区，所述电芯外分别设置有与所述第一削薄区和所述第二削薄区贴合的填充物；
优选地，所述正极极片的层数为X2，所述负极极片的层数为Y2，单层正极极片削薄时削去的厚度为A2，单层负极极片削薄时削去的厚度为B2，所述第一削薄区的厚度比所述平面区的厚度低A2×X2，所述第一削薄区表面填充物的厚度为A2×X2，所述第二削薄区的厚度比所述平面区的厚度低B2×Y2，所述第二削薄区表面填充物的厚度为B2×Y2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池，其特征在于，所述填充物包括弹性材料和/或低硬度材料；
优选地，所述弹性材料包括泡棉和/或硅胶片；
优选地，所述低硬度材料包括PP和/或PE。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端沿边缘进行梯度削薄处理，并组装得到电芯，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；
(2)在步骤(1)所述电芯的削薄区表面设置填充物，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增且与所述削薄区的厚度梯度互补，得到电池。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度为5～10μm；
优选地，步骤(1)所述削薄处理时削去部分的宽度为2～10mm；
优选地，步骤(1)所述削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度梯度为2～5μm。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将正极极片的至少一端和/或负极极片的至少一端沿边缘进行梯度削薄处理，并组装得到电芯，所述削薄处理时单层正极极片和/或单层负极极片削去部分的厚度为5～10μm，宽度为2～10mm，厚度梯度为2～5μm，所述电芯包括平面区和设置在所述平面区至少一端的削薄区，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述削薄区的厚度梯度递减；
(2)在步骤(1)所述电芯的削薄区表面设置填充物，沿所述平面区至所述削薄区的方向，所述填充物的厚度梯度递增且与所述削薄区的厚度梯度互补，得到电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310180684.7A CN116169433A (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 一种电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310180684.7A CN116169433A (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 一种电池及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116169433A true CN116169433A (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=86413098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310180684.7A Pending CN116169433A (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 一种电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116169433A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116454415A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-18 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 电极组件、电池和用电设备 |
-
2023
- 2023-02-28 CN CN202310180684.7A patent/CN116169433A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116454415A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-18 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 电极组件、电池和用电设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113381058B (zh) | 一种锂离子电池 | |
| EP3618160B1 (en) | Cell and electrochemical device | |
| JP5573954B2 (ja) | 双極型電極およびそれを用いた双極型二次電池並びに双極型電極の製造方法 | |
| JP5461833B2 (ja) | 極板間漏れ止めの改善された多極電池 | |
| KR101336308B1 (ko) | 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스 | |
| CN214589165U (zh) | 一种电芯及电池 | |
| WO2019024873A1 (zh) | 一种软包锂离子电池及其制造方法 | |
| CN202495523U (zh) | 锂离子电池及其极片 | |
| AU2019443048B2 (en) | Lithium ion battery with high capacity retention rate, and preparation method and charging and discharging methods therefor | |
| WO2011075945A1 (zh) | 一种高电压电池的电芯 | |
| CN108336286A (zh) | 一种大软包锂离子电池及其制备方法 | |
| CN110783638B (zh) | 一种卷绕堆叠式电芯及其制备方法 | |
| CN116169433A (zh) | 一种电池及其制备方法 | |
| CN112271340A (zh) | 一种电芯及其制备方法 | |
| CN113594467A (zh) | 一种复合集流体和锂离子电池 | |
| CN112864350A (zh) | 电芯及电池 | |
| KR102298059B1 (ko) | 리튬 이차전지의 제조방법 | |
| KR20150134660A (ko) | 계단 구조의 복합 전극 조립체 | |
| CN207977393U (zh) | 一种大软包锂离子电池 | |
| CN116111180A (zh) | 锂离子电池及制作方法 | |
| CN216084943U (zh) | 电极组件及软包电池 | |
| CN115911265A (zh) | 一种电池极片、极芯与电池 | |
| CN201498558U (zh) | 具有直贴式极耳的软包装动力锂离子电池 | |
| JPWO2021199720A5 (zh) | ||
| CN221125988U (zh) | 一种负极片、电极组件以及电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240730 Address after: 313100 Green Intelligent Manufacturing Industrial Park, South Taihu industrial cluster, Changxing County Development Zone, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Jiewei Power (Changxing) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: No.11, Kaiyuan Road, Xiqing automobile industrial zone, Xiqing District, Tianjin 300380 Applicant before: TIANJIN EV ENERGIES Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |