CN116387450B - 正极极片、电池和用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种正极极片、电池和用电设备,属于二次电池技术领域。正极极片包括极片单元,极片单元包括正极集流体和覆盖于正极集流体的厚度方向的至少一表面的正极活性层;沿极片单元的幅宽方向,正极集流体的表面的涂覆区包括位于中部的第一区域和位于第一区域的外侧的两个第二区域;正极活性层位于涂覆区且包括位于第一区域的第一子层和位于正极活性层的剩余部分的第二子层;第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量;第一子层的厚度和宽度分别小于正极活性层的厚度和宽度。采用本申请提供的正极极片组装成锂离子电池,可改善负极极片的中部区域析锂的问题,有利于提高锂离子电池的循环性能。
Description
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域,且特别涉及一种正极极片、电池和用电设备。
背景技术
现有的锂离子电池中,随着锂离子电池的循环充放电次数的增加,锂离子电池中的负极极片会出现膨胀现象,导致锂离子电池中的电极组件内部的膨胀力增加,造成锂离子电池的循环性能降低。
发明内容
针对现有技术的不足,本申请提供一种正极极片、电池和用电设备,以改善锂离子电池的负极极片的中部发生析锂的问题,提高锂离子电池的循环性能。
第一方面,本申请提供了一种正极极片,正极极片包括极片单元,极片单元包括正极集流体以及覆盖于正极集流体的厚度方向的至少一表面的正极活性层;正极集流体的表面具有涂覆区;沿极片单元的幅宽方向,涂覆区包括位于中部的第一区域,以及位于第一区域的外侧的两个第二区域;正极活性层位于涂覆区,正极活性层包括第一子层和第二子层,第一子层位于第一区域,第二子层位于正极活性层的除去第一子层的剩余部分;第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量;第一子层的厚度小于正极活性层的厚度,且沿极片单元的幅宽方向,第一子层的宽度小于正极活性层的宽度。
锂离子电池循环一段时间以后,电极组件的中部的温度升高较为明显,则电极组件的中部的副反应会增多,从而使电极组件的中部的膨胀较为明显;电极组件的中部膨胀,导致电解液不能够充分浸润负极极片,从而会造成负极极片的中部发生析锂现象。本申请实施例提供的技术方案中,位于第一区域(对应电极组件的中部区域)的正极活性材料的含量小于位于第二区域(对应电极组件的外部区域)的正极活性材料的含量,可降低正极极片的中部区域脱出的锂离子的量,可在电极组件的内部的膨胀力较大的情况下,使得正极极片的中部区域脱出的锂离子基本可以全部嵌入负极极片的中部区域(即降低嵌入负极极片的中部区域的锂离子的量),进而改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,有利于提高锂离子电池的循环性能;此外,由于嵌入负极极片的中部区域的锂离子的量减少,也使得负极极片的中部区域的负极活性材料不会完全参与反应,可降低负极极片的中部区域的反弹的绝对值,使得负极极片的中部区域的膨胀力可以在一定程度上减小,从而使整个电极组件的膨胀更加均匀;整个电极组件的膨胀更加均匀,也有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,有利于提高锂离子电池的循环性能。相比于第一子层与正极活性材料层的厚度一致的情况,第一子层的厚度小于正极活性层的厚度,也有利于提高锂离子电池的容量。
在一些实施例中,第一子层位于第一区域并覆盖正极集流体的至少部分表面;第二子层覆盖第一子层和正极集流体的未被第一子层覆盖的表面。相比于第一子层位于第一区域并位于正极活性层的厚度方向的中部或顶部的情况,上述技术方案,可以使得正极极片的制备工艺较为简便,仅需要先在位于第一区域的正极集流体的表面上涂覆第一子层对应的浆料并固化浆料,再在第一子层和位于涂覆区的且未被第一子层覆盖的正极集流体的表面上涂覆第二子层对应的浆料并固化浆料即可。
在一些实施例中,第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0~0.3。可以进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第一子层的厚度d1与正极活性层的厚度d2满足:0.02≤d1/d2≤0.15。不仅有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,也有利于改善由于第一子层的厚度较高,而导致的不利于涂覆第二子层对应的浆料的情况,也有利于使得锂离子电池具有一定的容量。
在一些实施例中,第一子层的厚度d1与正极活性层的厚度d2满足:0.07≤d1/d2≤0.1。有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能,也有利于使得锂离子电池具有一定的容量。
在一些实施例中,第一子层的厚度d1为1μm~25μm,正极活性层的厚度d2为50μm~170μm。有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第一子层的厚度d1为3μm~20μm。有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,沿极片单元的幅宽方向,第一子层的宽度w1与正极活性层的宽度w2满足:0.04≤w1/w2≤0.2。有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能,也有利于降低锂离子电池的阻抗和提高锂离子电池的容量。
在一些实施例中,第一子层的宽度w1与正极活性层的宽度w2满足:0.08≤w1/w2≤0.15。有利于进一步改善负极极片的与中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第一子层的宽度w1为3mm~15mm,正极活性层的宽度w2为50mm~300mm。有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,正极活性层的宽度w2为75mm~100mm。有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第一子层不含有正极活性材料。相比于第一子层内含有正极活性材料,上述技术方案,可实现第一子层在正极的反应电位下不参与脱锂反应,可进一步降低正极极片的中部区域脱出的锂离子的量,进而进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第一子层含有第一粘结剂、第一分散剂以及第一填料;且第一填料包括第一非导电颗粒或/和第一导电颗粒。
在一些实施例中,第一填料为第一非导电颗粒,第一子层呈条纹状或/和点阵状。上述技术方案,不仅有利于避免由于正极极片的阻抗较大而导致整个电池的阻抗较大的情况,也可改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,实现平衡锂离子电池的内阻和改善负极极片的中部发生析锂问题的效果。
在一些实施例中,沿极片单元的幅宽方向,正极极片包括两个极片单元,每个极片单元的正极集流体的表面还具有空箔区,空箔区位于涂覆区的一侧;一个极片单元的远离空箔区的一侧与相邻的极片单元的远离空箔区的一侧连接,两个极片单元的正极集流体的连接区域为涂覆区的第三区域;位于第三区域的正极活性层内的正极活性材料的平均单位体积含量小于位于第二区域的正极活性层内的正极活性材料的平均单位体积含量。
在电极组件中,沿极片单元的宽幅方向,正负极片的空箔区位于两侧,正负极片的空箔区的正极集流体分别作为正负极的引流输出。此时正极极片的分切边(对应第三区域)与负极极片的削薄区正对,由于削薄区的负极活性材料总的含量比非削薄区(对应第一区域和第二区域)少,因此正极极片的锂离子穿过隔膜以后,不能够全部嵌入削薄区的嵌锂活性位点,会有一部分锂离子在负极活性层削薄区的表面堆积造成析锂。上述技术方案,位于正极极片的第三区域的活性材料量减小,可减少正极极片的边缘(对应第三区域)脱出的锂离子的量,减少穿过隔膜的锂离子的量,从而使穿过隔膜的锂离子基本可以全部嵌入负极活性层削薄区的嵌锂活性位点,以改善负极极片的削薄区发生析锂问题,有利于提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,正极活性层还包括第三子层,第三子层位于第三区域;第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量;第三子层的厚度小于正极活性层的厚度,且沿极片单元的幅宽方向,第三子层的宽度小于正极活性层的宽度。上述技术方案,可实现电极组件的边缘(对应正极极片的第三区域)的正极活性材料的含量相对较小,进而改善负极极片的削薄区发生析锂的问题;此外,相比于第三子层与正极活性材料层的厚度一致的情况,第三子层的厚度小于正极活性层的厚度,也可有利于提高锂离子电池的容量。
在一些实施例中,第三子层位于第三区域并覆盖正极集流体的至少部分表面;第二子层覆盖第三子层、第一子层和正极集流体的未被第一子层和第三子层覆盖的表面。相比于第三子层位于第三区域并位于正极活性层的厚度方向的中部或顶部的情况,上述技术方案,可以使得正极极片的制备工艺较为简便,仅需要先分别在位于第一区域的正极集流体的表面涂覆第一子层对应的浆料和在位于第三区域的正极集流体的表面上涂覆第三子层对应的浆料并固化浆料,然后再在第三子层上、第一子层上和位于涂覆区的且未被第一子层和第三子层覆盖的正极集流体的表面上涂覆第二子层对应的浆料并固化浆料即可。
在一些实施例中,第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0~0.3。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第三子层的厚度d3与正极活性层的厚度d2满足:0.02≤d3/d2≤0.15。不仅有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,也有利于改善由于第三子层的厚度较高,而导致的不利于涂覆第二子层对应的浆料的情况,也有利于使得锂离子电池具有一定的容量。
在一些实施例中,第三子层的厚度d3与正极活性层的厚度d2满足:0.07≤d3/d2≤0.1。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能,也有利于使得锂离子电池具有一定的容量。
在一些实施例中,第三子层的厚度d3为1μm~25μm,正极活性层的厚度d2为50μm~170μm。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第三子层的厚度d3为3μm~20μm。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,沿极片单元的幅宽方向,第三子层的宽度w3与正极活性层的宽度w2满足:0.02≤w3/w2≤0.08。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能,也有利于降低锂离子电池的阻抗和提高锂离子电池的容量。
在一些实施例中,第三子层的宽度w3与正极活性层的宽度w2满足:0.03≤w3/w2≤0.08。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第三子层的宽度w3为1.5mm~7.5mm,正极活性层的宽度w2为50mm~300mm。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,正极活性层的宽度w2为75mm~100mm。有利于进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第三子层内不含有正极活性材料。相比于第三子层内含有正极活性材料,上述技术方案,可实现第三子层在正极的反应电位下不参与脱锂反应,可进一步降低正极极片位于第三区域的正极活性层内脱出的锂离子的量,进一步改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中,第三子层含有第二粘结剂、第二分散剂以及第二填料;且第二填料为第二非导电颗粒或/和第二导电颗粒。
第二方面,本申请提供了一种电池,电池包括第一方面任一项提供的正极极片。可改善锂离子电池中负极极片的中部发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能。
第三方面,本申请提供了一种用电设备,其用电设备包括第二方面提供的电池。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中,用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中:
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的分解结构示意图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
图5为本申请一些实施例提供的第一示例的电极组件的结构示意图;
图6为本申请一些实施例提供的第一示例的电极组件中正极极片的结构示意图;
图7为本申请一些实施例提供的第一示例的电极组件中正极集流体的结构示意图;
图8为图6沿A-A方向的第一示例的剖视图;
图9为图6沿A-A方向的第二示例的剖视图;
图10为图6沿A-A方向的第三示例的剖视图;
图11为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件的结构示意图;
图12为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件中正极极片的结构示意图;
图13为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件中使用的正极极片分切前的结构示意图;
图14为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件中正极集流体的结构示意图;
图15为图12沿B-B方向的第一示例的剖视图;
图16为图12沿B-B方向的第二示例的剖视图;
图17为图12沿B-B方向的第三示例的剖视图;
图18为图12沿B-B方向的第四示例的剖视图。
图标:1000-车辆;100-电池;10-箱体;11-容纳空间;12-第一部分;13-第二部分;20-电池单体;21-外壳;211-开口;22-端盖组件;221-端盖;222-电极端子;23-电极组件;230-幅宽方向;231-正极极片;2310-极片单元;2311-正极集流体;2312-正极活性层;2313-涂覆区;2314-第一区域;2315-第二区域;2316-空箔区;2317-第三区域;2318-第一子层;2319-第二子层;2320-第三子层;232-负极极片;233-隔膜;24-绝缘保护件;25-正极极耳;26-负极极耳;200-控制器;300-马达。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
在本申请实施例的描述中,技术术语“宽度”“厚度”“上”“顶”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
目前,从市场形势的发展来看,动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具,以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断地扩增。
动力电池可以是锂离子电池,在锂离子电池充电过程中,锂离子从正极活性层脱出,通过电解液传输、经过隔离膜,嵌入负极活性层。但是,在电池循环充放电的过程中,随着锂离子电池的循环充放电次数的增加,锂离子电池中的负极极片会出现膨胀现象,导致锂离子电池中的电极组件内部的膨胀力增加,造成负极极片的动力学变差,锂离子电池中的电解液浸润负极极片较为困难,造成负极极片的中部会发生析锂的现象,进而导致锂离子电池的循环性能降低。
发明人发现,锂离子电池中,负极极片的中部发生析锂的原因是:锂离子电池循环一段时间以后,电极组件的中部的温度升高较为明显,则电极组件的中部的副反应会增多,从而使电极组件的中部的膨胀较为明显;电极组件的中部膨胀,导致电解液不能够充分浸润负极极片,脱出进入电解液内的锂离子无法全部嵌入负极极片的负极活性层的中部区域,进而堆积在负极活性层的中部的表面,从而会造成电极组件负极极片的中部区域发生析锂现象。
基于以上考虑,为了改善锂离子电池的负极极片的中部发生析锂的问题,进而提高锂离子电池的循环性能,本申请设计了一种正极极片,正极极片包括极片单元,极片单元包括正极集流体以及覆盖于正极集流体的厚度方向的至少一表面的正极活性层;正极集流体的表面具有涂覆区;沿极片单元的幅宽方向,涂覆区包括位于中部的第一区域,以及位于第一区域的外侧的两个第二区域;正极活性层位于涂覆区,正极活性层包括第一子层和第二子层,第一子层位于第一区域,第二子层位于正极活性层的除去第一子层的剩余部分;第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量;第一子层的厚度小于正极活性层的厚度,且沿极片单元的幅宽方向,第一子层的宽度小于正极活性层的宽度。
在这样的正极极片中,位于第一区域(对应电极组件的中部区域)的正极活性材料的含量小于位于第二区域(对应电极组件的外部区域)的正极活性材料的含量,可降低正极极片的中部区域脱出的锂离子的量,可在电极组件的内部的膨胀力较大的情况下,使得正极极片的中部区域脱出的锂离子基本可以全部嵌入负极极片的中部区域(即降低嵌入负极极片的中部区域的锂离子的量),进而改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,有利于提高锂离子电池的循环性能;此外,由于嵌入负极极片的中部区域的锂离子的量减少,也使得负极极片的中部区域的负极活性材料不会完全参与反应,可降低负极极片的中部区域的反弹的绝对值,使得负极极片的中部区域的膨胀力可以在一定程度上减小,从而使整个电极组件的膨胀更加均匀;整个电极组件的膨胀更加均匀,也有利于进一步改善负极极片的中部区域发生析锂的问题,有利于提高锂离子电池的循环性能。相比于第一子层与正极活性材料层的厚度一致的情况,第一子层的厚度小于正极活性层的厚度,也有利于提高锂离子电池的容量。
该正极极片可以组装成电池,该电池可以是电池单体、模组、电池包等,该电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本申请公开的电池组成该用电设备的电源系统,这样,有利于提高电池的循环性能。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备,用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电设备为车辆为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。
车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
图2为本申请一些实施例提供的电池100的分解结构示意图。请参阅图2,电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20收容于箱体10内。
箱体10用于为电池单体20提供容纳空间11。在一些实施例中,箱体10可以包括第一部分12和第二部分13,第一部分12与第二部分13相互盖合,以限定出用于容纳电池单体20的容纳空间11。当然,第一部分12与第二部分13的连接处可通过密封件(图未示出)来实现密封,密封件可以是密封圈、密封胶等。
第一部分12和第二部分13可以是多种形状,比如,长方体、圆柱体等。第一部分12可以是一侧开口以形成有容纳电池单体20的容纳腔的空心结构,第二部分13也可以是一侧开口以形成有容纳电池单体20的容纳腔的空心结构,第二部分13的开口侧盖合于第一部分12的开口侧,则形成具有容纳空间11的箱体10。当然,如图2所示,也可以是第一部分12为一侧开口的空心结构,第二部分13为板状结构,第二部分13盖合于第一部分12的开口侧,则形成具有容纳空间11的箱体10。
在电池100中,电池单体20可以是一个、也可以是多个。若电池单体20为多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池100模块,多个电池100模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体10内。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。图2示例性的示出了电池单体20呈方形的情况。
在一些实施例中,电池100还可以包括汇流部件(图未示出),多个电池单体20之间可通过汇流部件实现电连接,以实现多个电池单体20的串联或并联或混联。
图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构示意图,图4为本申请一些实施例提供的电池单体20的爆炸图。请参阅图3和图4,电池单体20可以包括外壳21、端盖组件22和电极组件23。外壳21具有开口211,电极组件23容纳于外壳21内,端盖组件22用于封盖于开口211。
外壳21的形状可根据电极组件23的具体形状来确定。比如,若电极组件23为长方体结构,外壳21则可选用长方体结构。图3和图4示例性的示出了外壳21和电极组件23为方形的情况。
外壳21的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等,本申请实施例对此不作特殊限制。
端盖组件22包括端盖221和电极端子222。端盖组件22用于封盖外壳21的开口211,以形成一密闭的安装空间(图未示出),安装空间用于容纳电极组件23。安装空间还用于容纳电解质,例如电解液。端盖组件22作为输出电极组件23的电能的部件,端盖组件22中的电极端子222用于与电极组件23电连接,即电极端子222与电极组件23的极耳电连接。
需要说明的,外壳21的开口211可以是一个,也可以是两个。若外壳21的开口211为一个,端盖组件22也可以为一个,端盖组件22中则可设置两个电极端子222,两个电极端子222分别用于与电极组件23的正极极耳25和负极极耳26电连接。若外壳21的开口211为两个,比如,两个开口211设置在外壳21相对的两侧,端盖组件22也可以为两个,两个端盖组件22分别盖合于外壳21的两个开口211处。在这种情况下,可以是一个端盖组件22中的电极端子222为正极电极端子222,用于与电极组件23的正极极耳25电连接;另一个端盖组件22中的电极端子222为负极电极端子222,用于与电极组件23的负极极耳26电连接。
在一些实施例中,如图4所示,电池单体20还可以包括固定于电极组件23外周的绝缘保护件24,绝缘保护件24用于绝缘隔离电极组件23与外壳21。示例性的,绝缘保护件24为粘接于电极组件23的外周的胶带。在一些实施例中,电极组件23的数量为多个,绝缘保护件24围设于多个电极组件23的外周,并将多个电极组件23形成一个整体结构,以保持电极组件23结构稳定。其中,电极组件23可以是卷绕式电极组件23,也可以是叠片式电极组件23,本申请实施例并不限于此。
图5为本申请一些实施例提供的第一示例的电极组件23的结构示意图,请参阅图5,电极组件23包括正极极片231、负极极片232和隔膜233,隔膜233设置在正极极片231和负极极片232之间。隔膜233的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。负极极片232包括负极集流体以及覆盖于负极集流体的厚度方向的至少一表面的负极活性层,负极集流体的材料包括铜、铜合金等,负极活性层中的负极活性材料包括石墨、焦炭等。
图6为本申请一些实施例提供的第一示例的电极组件23中正极极片231的结构示意图,图7为本申请一些实施例提供的第一示例的电极组件23中正极集流体2311的结构示意图,图8为图6沿A-A方向的第一示例的剖视图,图9为图6沿A-A方向的第二示例的剖视图,图10为图6沿A-A方向的第三示例的剖视图,请参阅图5至图10,正极极片231包括极片单元2310,极片单元2310包括正极集流体2311以及覆盖于正极集流体2311的厚度方向的至少一表面的正极活性层2312;正极集流体2311的表面具有涂覆区2313;沿极片单元2310的幅宽方向230,涂覆区2313包括位于中部的第一区域2314,以及位于第一区域2314的外侧的两个第二区域2315;正极活性层2312位于涂覆区2313,正极活性层2312包括第一子层2318和第二子层2319,第一子层2318位于第一区域2314,第二子层2319位于正极活性层2312的的除去第一子层2318的剩余部分;第一子层2318的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量;第一子层2318的厚度小于正极活性层2312的厚度,且沿极片单元2310的幅宽方向230,第一子层2318的宽度小于正极活性层2312的宽度。
其中,正极极片231包括极片单元2310,并不一定指正极极片231仅具有极片单元2310(极片单元2310包括正极集流体2311以及正极活性层2312),还可以是正极极片231包括极片单元2310以及与极片单元2310连接的正极极耳25。
正极集流体2311的材料包括铝、铝合金等;正极活性层2312中的正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料(镍钴锰的聚合物)中的一种或几种的混合。
“覆盖于正极集流体2311的厚度方向的至少一表面的正极活性层2312”是指正极活性层2312可以仅覆盖正极集流体2311的厚度方向的其中一个表面上,也可以正极集流体2311的厚度方向的相对两个表面上均覆盖有正极活性层2312;其中,优选方式为正极集流体2311的厚度方向的相对两个表面上均覆盖有正极活性层2312。
“涂覆区2313”是指正极集流体2311的厚度方向的至少一表面上用于形成正极活性层2312的区域。例如,某材料层位于涂覆区则表示:一方面,该材料层所处的位置位于该区域,另一方面,该材料层可以直接与集流体接触也可以沿集流体的厚度方向与集流体有一定的距离。
“沿极片单元2310的幅宽方向230”是指图5至图10中的标号230指向的方向,正极集流体2311的沿极片单元2310的幅宽方向230的一端设置有正极极耳25,正极极耳25用于连接正极电极端子222。
“第一区域”是指:沿极片单元2310的幅宽方向230,涂覆区2313的中部区域。例如,某材料层位于第一区域则表示:一方面,该材料层所处的位置位于该区域,另一方面,该材料层可以直接与集流体接触也可以沿集流体的厚度方向与集流体有一定的距离。
“第二区域”是指:涂覆区2313中除去第一区域2314外的区域。例如,某材料层位于第二区域则表示:一方面,该材料层所处的位置位于该区域,另一方面,该材料层可以直接与集流体接触也可以沿集流体的厚度方向与集流体有一定的距离。
第一子层2318位于第一区域2314,并不一定指第一子层2318与位于第一区域2314的正极集流体2311的表面接触(即如图8所示);也可以是第一子层2318与位于第一区域2314的正极集流体2311的表面不接触,例如,第一子层2318在正极集流体2311上的正投影落入正极集流体2311的与第一区域2314对应的表面范围内,且第一子层2318位于正极活性层2312的厚度方向的中部(即如图9所示),或者,第一子层2318在正极集流体2311上的正投影落入正极集流体2311的与第一区域2314对应的表面范围内,且第一子层2318位于整个正极活性层2312的顶部(即如图10所示)。
第一子层2318的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量,并不一定指第一子层2318内必须含有正极活性材料,还可以是第一子层2318内不含有正极活性材料。
“正极活性层2312的厚度”是指正极集流体2311的其中一表面上覆盖的正极活性层2312的总厚度。
“正极活性层2312的宽度”是指正极集流体2311的其中一表面上覆盖的正极活性层2312的总宽度。
本申请实施例提供的技术方案中,位于第一区域2314(对应电极组件23的中部区域)的正极活性材料的含量小于位于第二区域2315(对应电极组件23的外部区域)的正极活性材料的含量,可降低正极极片231的中部区域脱出的锂离子的量,可在电极组件23的内部的膨胀力较大的情况下,使得正极极片231的中部区域脱出的锂离子基本可以全部嵌入负极极片232的中部区域(即降低嵌入负极极片232的中部区域的锂离子的量),进而改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,有利于提高锂离子电池100的循环性能;此外,由于嵌入负极极片232的中部区域的锂离子的量减少,也使得负极极片232的中部区域的负极活性材料不会完全参与反应,可降低负极极片232的中部区域的反弹的绝对值,使得负极极片232的中部区域的膨胀力可以在一定程度上减小,从而使整个电极组件23的膨胀更加均匀;整个电极组件23的膨胀更加均匀,也有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,有利于提高锂离子电池100的循环性能。相比于第一子层2318与正极活性材料层的厚度一致的情况,第一子层2318的厚度小于正极活性层2312的厚度,也有利于提高锂离子电池100的容量。
在一些实施例中,如图8所示,第一子层2318位于第一区域2314并覆盖正极集流体2311至少部分表面;第二子层2319覆盖第一子层2318和位于第一区域2314的且未被第一子层2318覆盖的正极集流体2311的表面。
其中,“第一子层2318位于第一区域2314并覆盖正极集流体2311的至少部分表面”是指第一子层2318可以完全覆盖位于第一区域2314的正极集流体2311的全部表面,也可以仅覆盖位于第一区域2314的正极集流体2311的部分表面。
相比于第一子层2318位于第一区域2314并位于正极活性层2312的厚度方向的中部或顶部的情况(即如图9至图10所示),第一子层2318位于第一区域2314并覆盖正极集流体2311至少部分表面,且第二子层2319覆盖第一子层2318和位于第一区域2314的且未被第一子层2318覆盖的正极集流体2311的表面(即如图8所示),可以使得正极极片231的制备工艺较为简便,仅需要先在位于第一区域2314的正极集流体2311的表面上涂覆第一子层2318对应的浆料并固化浆料,再在第一子层2318和位于涂覆区2313的且未被第一子层2318覆盖的正极集流体2311的表面上涂覆第二子层2319对应的浆料并固化浆料即可。
在一些实施例中,第一子层2318的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0~0.3。可以进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
作为示例性地,第一子层2318的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值可以为0、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25和0.3中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第一子层2318的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0。相比于第一子层2318的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值大于0,上述技术方案,可实现第一子层2318在正极的反应电位下不参与脱锂反应,可进一步降低正极极片231的中部区域脱出的锂离子的量,进而进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,第一子层2318的厚度d1与正极活性层2312的厚度d2满足:0.02≤d1/d2≤0.15。不仅有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,也有利于改善由于第一子层2318的厚度较高,而导致的不利于涂覆第二子层2319对应的浆料的情况,也有利于使得锂离子电池100具有一定的容量。若d1/d2较小,会导致改善负极极片232的中部区域发生析锂的效果不足;若d1/d2较大,即第一子层2318的厚度较高,不利于涂覆第二子层2319对应的浆料,也会导致锂离子电池100的容量较低。
作为示例性地,第一子层2318的厚度d1与正极活性层2312的厚度d2之比d1/d2可以为0.02、0.05、0.07、0.1、0.12和0.15中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第一子层2318的厚度d1与正极活性层2312的厚度d2满足:0.07≤d1/d2≤0.1。
有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能,也有利于使得锂离子电池100具有一定的容量。
在一些实施例中,第一子层2318的厚度d1为1μm~25μm,正极活性层2312的厚度d2为50μm~170μm。有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
作为示例性地,第一子层2318的厚度d1可以为1μm、3μm、5μm、10μm、15μm、20μm和25μm中任意一点值或任意两者之间的范围值;正极活性层2312的厚度d2可以为50μm、55μm、60μm、75μm、100μm、120μm、150μm和170μm中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第一子层2318的厚度d1为3μm~20μm。有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,沿极片单元2310的幅宽方向230,第一子层2318的宽度w1与正极活性层2312的宽度w2满足:0.04≤w1/w2≤0.2。有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能,也有利于降低锂离子电池100的阻抗和提高锂离子电池100的容量。
作为示例性地,第一子层2318的宽度w1与正极活性层2312的宽度w2之比w1/w2可以为0.04、0.06、0.08、0.1、0.11、0.15、0.17和0.2中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第一子层2318的宽度w1与正极活性层2312的宽度w2满足:0.08≤w1/w2≤0.15。有利于进一步改善负极极片232的与中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,第一子层2318的宽度w1为3mm~15mm,正极活性层2312的宽度w2为50mm~300mm。有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
作为示例性地,第一子层2318的宽度w1可以为3mm、5mm、7mm、10mm、12mm和15mm中任意一点值或任意两者之间的范围值;正极活性层2312的宽度w2可以为50mm、60mm、75mm、100mm、150mm、200mm、250mm和300mm中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,正极活性层2312的宽度w2为75mm~100mm。有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,第一子层2318不含有正极活性材料。相比于第一子层2318内含有正极活性材料,上述技术方案,可实现第一子层2318在正极的反应电位下不参与脱锂反应,第一子层2318可进一步降低正极极片231的中部区域脱出的锂离子的量,进而进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
进一步地,第一子层2318含有第一粘结剂、第一分散剂以及第一填料;且第一填料包括第一非导电颗粒或/和第一导电颗粒。
其中,第一子层2318含有第一粘结剂、第一分散剂以及第一填料,并不一定是指第一子层2318中仅含有第一粘结剂、第一分散剂以及第一填料,也可以是第一子层2318内还含有其他不参与脱锂反应的材料。
“第一填料包括第一非导电颗粒或/和第一导电颗粒”是指第一填料中可以仅有第一非导电颗粒,也可以仅有第一导电颗粒,也可以同时含有第一非导电颗粒以及第一导电颗粒,也可以是第一填料还包括其他不参与脱锂反应的材料。
作为示例性地,第一粘结剂选自偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠盐、丁苯橡胶、聚氨脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一种。
第一分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮等。
第一非导电颗粒选自氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化钛、氧化锆、氧化镓、氧化锡、硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡以及勃姆石中的至少一种。
第二导电颗粒选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、活性碳、石墨片、石墨颗粒以及中间相碳微球中的至少一种。
作为示例性地,第一子层2318中,第一非导电颗粒、第一粘结剂以及第一分散剂的质量比为(20~80):(20~80):(0~5)。或,第一子层2318中,第一导电颗粒、第一粘结剂以及第一分散剂的质量比为(0~70):(30~95):(0~5)。
在一些实施例中,对于第二子层2319覆盖第一子层2318的方式,第一填料为第一非导电颗粒,可以使得覆盖于第一子层2318的第二子层2319内的电子需要绕过第一子层2318才能到达正极集流体2311;相比于第一填料选用第一导电颗粒,第一填料为第一非导电颗粒,可在有效改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题的基础上,适当增大正极极片231的内阻,使得第二子层2319脱出锂离子的速度减慢,进而使得负极极片232嵌入锂离子的速度也相应减慢,使得负极极片232的膨胀压力减小,进而使得整个电极组件23内部的膨胀力也相应减小,有利于进一步改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题。
在一些实施例中,第一填料为第一非导电颗粒,第一子层2318呈条纹状或/和点阵状。
其中,“第一子层2318呈条纹状或/和电针状”是指第一子层2318的结构可以仅为条纹状,第一子层2318的形状也可以仅为点阵状,或第一子层2318可以为条纹状和点阵状的复合结构。
相比于第一子层2318为一个连续的整体层结构的情况,第一填料选用第一非导电颗粒(即第一子层2318中使用材料不具有导电性),第一子层2318设置为呈条纹状或/和点阵状,不仅有利于避免由于正极极片231的阻抗较大而导致整个电池100的阻抗较大的情况,也可改善负极极片232的中部区域发生析锂的问题,实现平衡锂离子电池100的内阻和改善负极极片232的中部发生析锂问题的效果。
在其他可行的实施方式中,第一填料为第一非导电颗粒时,第一子层2318也可以为其他不连续的整体层结构,例如,第一子层2318可以划分为多个区块,多个区块呈间隔分布设置,也可以实现平衡锂离子电池100的内阻和改善负极极片232的中部发生析锂问题的效果。
图11为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件23的结构示意图,请参阅图5和图11,第一示例的电极组件23与第二示例的电极组件23的区别在于:电极组件23中正极极片231的不同;第一示例中,正极极片231不需要进行分切即可直接组装形成电极组件23,而第二示例中,正极极片231需要进行分切后才能够组装形成电极组件23,且电极组件23需要为相对两侧分别连接正极极耳25和负极极耳26的方式。
图12为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件23中正极极片231的结构示意图,图13为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件23中使用的正极极片231分切前的结构示意图,图14为本申请一些实施例提供的第二示例的电极组件23中正极集流体2311的结构示意图,图15为图12沿B-B方向的第一示例的剖视图,图16为图12沿B-B方向的第二示例的剖视图,图17为图12沿B-B方向的第三示例的剖视图,图18为图12沿B-B方向的第四示例的剖视图,请参阅图11至图18,在第二示例中,沿极片单元2310的幅宽方向230,分切前的正极极片231包括两个极片单元2310,每个极片单元2310包括正极集流体2311以及覆盖于正极集流体2311的厚度方向的至少一表面的正极活性层2312,正极集流体2311具有涂覆区2313以及位于涂覆区2313一侧的空箔区2316,正极活性层2312覆盖于涂覆区2313的正极集流体2311的表面,一个极片单元2310的远离空箔区2316的一侧与相邻的极片单元2310的远离空箔区2316的一侧连接。分切后的正极极片231(即组装形成电极组件23的正极极片231)仅为分切前的正极极片231中的一个极片单元2310。
在第二示例的电极组件23中,涂覆区2313也具有第一区域2314和第二区域2315,正极活性层2312也包括第一子层2318和第二子层2319,第一子层2318和第二子层2319的相关描述请参阅上述第一示例的电极组件23,此处不再赘述。
与第一示例的电极组件23不同的是,在第二示例的电极组件23中,涂覆区还具有第三区域2317,两个极片单元2310的正极集流体2311的连接区域为涂覆区2313的第三区域2317;位于第三区域2317的正极活性层2312内的正极活性材料的平均单位体积含量小于位于第二区域2315的正极活性层2312内的正极活性材料的平均单位体积含量。
其中,“空箔区2316”是正极集流体2311的厚度方向的至少一表面上不需要用于形成正极活性层2312的空间区域,位于该区域的正极集流体2311的表面用于连接正极极耳25。
“第三区域2317”并不是指两个极片单元2310的连接处,是指两个极片单元2310连接处所在的空间区域,即每个极片单元2310的正极集流体2311的涂覆区2313的远离空箔区2316的空间区域。
位于第三区域2317的正极活性层2312内的正极活性材料的平均单位体积含量小于位于第二区域2315的正极活性层2312内的正极活性材料的平均单位体积含量,并不一定指位于第三区域2317的正极活性层2312内必须含有正极活性材料,还可以是覆盖于第三区域2317的正极活性层2312内不含有正极活性材料。
现有技术中,形成负极活性层或正极活性层2312的方式一般是将浆料涂覆于在位于涂覆区的集流体的表面上,由于浆料的表面张力效应,覆盖在正极集流体2311的表面的边缘的浆料高度会低于覆盖在正极集流体2311的表面的中部的浆料的高度,进而导致浆料固化后,位于沿极片单元2310的幅宽方向230的边缘的活性层的高度低于位于沿极片单元2310的幅宽方向230的中部的活性层的高度,即活性层的边缘处存在“削薄区域”。
负极极片232的负极活性层存在削薄区,形成电极组件23后,正极极片231的分切边(对应第三区域2317)与负极极片232的削薄区正对,由于削薄区的负极活性材料总的含量比非削薄区(对应第一区域2314和第二区域2315)少,削薄区的嵌锂活性位点较少,正极极片231的锂离子穿过隔膜233以后,不能够全部嵌入削薄区的嵌锂活性位点,会有一部分锂离子在负极活性层削薄区的表面堆积造成析锂。
相比于第一示例,第二示例中位于第三区域2317的正极活性层2312的顶部不存在削薄区域,因此,上述技术方案中,设置位于正极极片231的第三区域2317的活性材料量减小,可减少正极极片231的边缘(对应第三区域2317)脱出的锂离子的量,减少穿过隔膜233的锂离子的量,从而使穿过隔膜233的锂离子基本可以全部嵌入负极活性层削薄区的嵌锂活性位点,以改善负极极片232的削薄区发生析锂问题。
在一些实施例中,如图15至图17所示,正极活性层2312还包括第三子层2320,第三子层2320位于第三区域2317;第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量;第三子层2320的厚度小于正极活性层2312的厚度,且沿极片单元2310的幅宽方向230,第三子层2320的宽度小于正极活性层2312的宽度。
其中,第三子层2320位于第三区域2317,并不一定指第三子层2320与位于第三区域2317的正极集流体2311的表面接触(即如图15所示);也可以是第三子层2320与位于第三区域2317的正极集流体2311的表面不接触,例如,第三子层2320在正极集流体2311上的正投影落入正极集流体2311的与第三区域2317对应的表面范围内,且第三子层2320位于正极活性层2312的厚度方向的中部(即如图16所示),或者,第三子层2320在正极集流体2311上的正投影落入正极集流体2311的与第三区域2317对应的表面范围内,且第三子层2320位于整个正极活性层2312的顶部(即如图17所示)。
第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量,并不一定指第三子层2320内必须含有正极活性材料,还可以是第三子层2320内不含有正极活性材料。
上述技术方案,可实现电极组件23的边缘(对应正极极片231的第三区域2317)的正极活性材料的含量相对较小,进而改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题;此外,相比于第三子层2320与正极活性材料层的厚度一致的情况,第三子层2320的厚度小于正极活性层2312的厚度,也可有利于提高锂离子电池100的容量。
在其他可行的实施例中,第三子层2320的厚度也可以等于正极活性层2312的厚度,如图18所示,第一子层2318的厚度等于正极活性层2312的厚度,且沿极片单元2310的幅宽方向230,第一子层2318的宽度小于正极活性层2312的宽度。相比于图15至图17所示的示例,图18所示的示例,会导致锂离子电池100的容量有所下降。
在一些实施例中,第三子层2320位于第三区域2317并覆盖正极集流体2311的至少部分表面;第二子层2319覆盖第三子层2320、第一子层2318和位于第一区域2314的且未被第一子层2318和第三子层2320覆盖的正极集流体2311的表面。
其中,“第三子层2320位于第三区域2317并覆盖正极集流体2311的至少部分表面”是指第三子层2320可以完全覆盖位于第三区域2317的正极集流体2311的全部表面,也可以仅覆盖位于第三区域2317的正极集流体2311的部分表面。
相比于第三子层2320位于第三区域2317并位于正极活性层2312的厚度方向的中部或顶部的情况(即如图16和图17所示),第三子层2320位于第三区域2317并覆盖正极集流体2311的至少部分表面,且第二子层2319覆盖第三子层2320、第一子层2318和位于第一区域2314的且未被第一子层2318和第三子层2320覆盖的正极集流体2311的表面(如图15所示),可以使得正极极片231的制备工艺较为简便,仅需要先分别在位于第一区域2314的正极集流体2311的表面涂覆第一子层2318对应的浆料和在位于第三区域2317的正极集流体2311的表面上涂覆第三子层2320对应的浆料并固化浆料,然后再在第三子层2320上、第一子层2318上和位于涂覆区2313的且未被第一子层2318和第三子层2320覆盖的正极集流体2311的表面上涂覆第二子层2319对应的浆料并固化浆料即可。
在一些实施例中,第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0~0.3。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
作为示例性地,第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值可以为0、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25和0.3中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0。相比于第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量的比值大于0,上述技术方案,可实现第三子层2320在正极的反应电位下不参与脱锂反应,进一步降低位于第三区域2317的正极活性层2312内脱出的锂离子的量,进而进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,第三子层2320的厚度d3与正极活性层2312的厚度d2满足:0.02≤d3/d2≤0.15。不仅有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,也有利于改善由于第三子层2320的厚度较高第三子层2320正极活性层2312,而导致的不利于涂覆第二子层2319对应的浆料的情况,也有利于使得锂离子电池100具有一定的容量。若d3/d2较小,会导致改善负极极片232的与第一区域2314对应处发生析锂的效果不足;若d3/d2较大,第三子层2320正极活性层2312的厚度较高,不利于涂覆第二子层2319对应的浆料,也会导致锂离子电池100的容量较低。
作为示例性地,第三子层2320的厚度d3与正极活性层2312的厚度d2之比d3/d2可以为0.02、0.05、0.07、0.1、0.12和0.15中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第三子层2320的厚度d3与正极活性层2312的厚度d2满足:0.07≤d3/d2≤0.1。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能,也有利于使得锂离子电池100具有一定的容量。
在一些实施例中,第三子层2320的厚度d3为1μm~25μm,正极活性层2312的厚度d2为50μm~170μm。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
作为示例性地,第三子层2320的厚度d1可以为1μm、3μm、5μm、10μm、15μm、20μm和25μm中任意一点值或任意两者之间的范围值;正极活性层2312的厚度d2可以为50μm、55μm、60μm、75μm、100μm、120μm、150μm和170μm中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第三子层2320的厚度d1为3μm~20μm。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,沿极片单元2310的幅宽方向230,第三子层2320的宽度w3与正极活性层2312的宽度w2满足:0.02≤w3/w2≤0.08。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能,也有利于降低锂离子电池100的阻抗和提高锂离子电池100的容量。
作为示例性地,第三子层2320的宽度w3与正极活性层2312的宽度w2之比w3/w2可以为0.02、0.03、0.04、0.06、0.08和0.1中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,第三子层2320的宽度w3与正极活性层2312的宽度w2满足:0.03≤w3/w2≤0.08。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,第三子层2320的宽度w3为1.5mm~7.5mm,正极活性层2312的宽度w2为50mm~300mm。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
作为示例性地,第三子层2320的宽度w3可以为1.5mm、2mm、5mm、6mm、6.5mm、7mm和7.5mm中任意一点值或任意两者之间的范围值;正极活性层2312的宽度w2可以为50mm、60mm、75mm、100mm、150mm、200mm、250mm和300mm中任意一点值或任意两者之间的范围值。
可选地,正极活性层2312的宽度w2为75mm~100mm。有利于进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而提高锂离子电池100的循环性能。
在一些实施例中,第三子层2320内不含有正极活性材料。相比于第三子层2320内含有正极活性材料,上述技术方案,可实现第三子层2320在正极的反应电位下不参与脱锂反应,第三子层2320可进一步降低正极极片231位于第三区域2317的正极活性层2312内脱出的锂离子的量,进一步改善负极极片232的削薄区发生析锂的问题,进而有利于进一步提高锂离子电池100的循环性能。
进一步地,第三子层2320含有第二粘结剂、第二分散剂以及第二填料;且第二填料为第二非导电颗粒或/和第二导电颗粒。
其中,第三子层2320含有第二粘结剂、第二分散剂以及第二填料,并不一定是指第三子层2320中仅含有第二粘结剂、第二分散剂以及第二填料,也可以是第三子层2320内还含有其他不参与脱锂反应的材料。
“第二填料包括第二非导电颗粒或/和第二导电颗粒”是指第二填料中可以仅有第二非导电颗粒,也可以仅有第二导电颗粒,也可以同时含有第二非导电颗粒以及第二导电颗粒,也可以是第二填料还包括其他不参与脱锂反应的材料。
作为示例性地,第二粘结剂选自偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠盐、丁苯橡胶、聚氨脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一种。
第二分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮等。
第二非导电颗粒选自氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化钛、氧化锆、氧化镓、氧化锡、硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡以及勃姆石中的至少一种。
第二导电颗粒选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、活性碳、石墨片、石墨颗粒以及中间相碳微球中的至少一种。
作为示例性地,第三子层2320中,第二非导电颗粒、第二粘结剂以及第二分散剂的质量比为(20~80):(20~80):(0~5)。或,第三子层2320中,第二导电颗粒、第二粘结剂以及第二分散剂的质量比为(0~70):(30~95):(0~5)。
根据本申请的一些实施例,请参阅图13至图15,本申请提供了一种分切前的正极极片231,沿极片单元2310的幅宽方向230,正极极片231包括两个极片单元2310,每个极片单元2310包括正极集流体2311以及覆盖于正极集流体2311的厚度方向的相对两个表面的正极活性层2312,正极集流体2311包括涂覆区2313以及位于涂覆区2313一侧的空箔区2316,正极活性层2312覆盖于涂覆区2313的正极集流体2311的表面,一个极片单元2310的远离空箔区2316的一侧与相邻的极片单元2310的远离空箔区2316的一侧连接;涂覆区包括第一区域2314、第二区域2315以及第三区域2317,两个极片单元2310的正极集流体2311的连接区域为涂覆区2313的第三区域2317,第一区域2314位于沿极片单元2310的幅宽方向230的中部,第二区域2315位于第一区域2314外。正极活性层2312包括第一子层2318、第二子层2319和第三子层2320;第一子层2318和第三子层2320的厚度均小于正极活性层2312的厚度;且沿极片单元2310的幅宽方向230,第一子层2318和第三子层2320的宽度均小于正极活性层2312的宽度;第一子层2318位于第一区域2314且覆盖正极集流体2311的表面,第三子层2320位于第三区域2317且覆盖正极集流体2311的表面,第二子层2319覆盖第一子层2318、第三子层2320以及位于涂覆区2313的且未被第一子层2318和第三子层2320覆盖的正极集流体2311的表面上,第一子层2318和第三子层2320的正极活性材料的平均单位体积含量小于第二子层2319的正极活性材料的平均单位体积含量。
上述的电极组件23正极极片231可以用来制备电极组件23,电极组件23可以用来制备电池100,该电池100可以作为用电设备的电源。
接下来参照下面的示例更详细地描述一个或多个实施例。当然,这些示例并不限制一个或多个实施例的范围。
实验例1
(1)制备正极极片:
将第一组分、质量比为25:1的粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的第一子层浆料。其中,第一组分为第一非导电颗粒氧化铝、第一导电颗粒导电炭黑或正极活性材料磷酸铁锂。
将质量比为95:3:2的正极活性材料磷酸铁锂、导电剂Super P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的第二子层浆料。
将第一子层浆料涂覆在正极集流体铝箔(厚度为6μm)的涂覆区的幅宽方向的中部并在85℃下烘干4h形成第一子层,将第二子层浆料涂覆在第一子层上和位于涂覆区的且未被第一子层覆盖的正极集流体的表面上,并在85℃下烘干4h形成覆盖正极集流体的表面的正极活性层(第二子层覆盖第一子层),然后进行冷压和切边,在85℃的真空条件下烘干4h,得到正极极片。其中,正极极片的正极活性层的具体参数见表1。
(2)制备负极极片:
将质量比为95:2:3的负极活性材料石墨、导电剂Super P和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的负极活性浆料。
将负极活性浆料涂覆在负极集流体铜箔(厚度为9μm)上并在85℃下烘干4h后进行冷压,然后进行切边、裁片,在85℃的真空条件下烘干4h,得到负极极片;其中,单侧负极活性材料层的厚度为100μm。
(3)制备电极组件:
隔离膜为PP(polypropylene,聚丙烯)材质,隔离膜厚度为16μm。将负极极片、第一隔离膜、正极极片和第二隔离膜层叠以后进行卷绕形成电极组件。
(4)制备电池单体:
焊接电极组件的极耳,将电极组件装放至壳体内,并注入电解液(电解液为1M 六氟磷酸锂的EC/DMC(1:1vol%)溶液),然后经过真空封装、静置、化成、整形等工序,获得电池单体。
表1 正极极片的制备参数
表1中,对比例1与实施例1的区别在于:对比例1中的整个正极活性层均采用第二子层浆料涂覆制备,“/”是指不存在对应的参数,斑马印刷是指:第一子层包括多个区块,多个区块呈间隔分布设置。
检测实施例以及对比例制备得到的电池单体的性能:
(1)负极极片的中部是否析锂:
在25℃下,先以0.5C的恒定电流对电池单体充电至3.65V,以0.5C的恒定电流将电池单体放电至2.5V,此为一个充放电循环过程。电池单体按上述方式进行500周循环充放电测试后,将电池单体拆开,取出负极极片,观察负极极片232的中部是否发生析锂现象。
(2)循环性能测试:
在25℃下,先以0.5C的恒定电流对电池单体充电至3.65V,以0.5C的恒定电流将电池单体放电至2.5V,此为一个充放电循环过程,此次的放电容量为第1周循环的放电容量。电池单体按上述方式进行500周循环充放电测试,检测得到第500周循环的放电容量,并通过下式计算得出电池单体的循环后的容量保持率。
电池单体周循环后的容量保持率(%)=[第500周循环的放电容量/第1周循环的放电容量]×100%。
其中,电池单体的性能如表2:
表2 电池单体的性能
表2中,“/”是指不存在对应的参数。
从表1和表2可以看出,本申请实施例1-11提供的电池单体的循环性能均优于对比例1的循环性能,实施例1-11与对比例1的区别在于:实施例1-11中,沿正极极片的幅宽方向,涂覆区中部的正极活性层中具有第一子层,第一子层内的正极活性材料的平均单位体积含量低于正极活性层中其他区域(即第二子层)内的正极活性材料的平均单位体积含量,而对比例1中的正极活性层内不含有第一子层(整个正极活性层均为第二子层),表明:沿正极极片的幅宽方向,涂覆区中部的正极活性层中具有第一子层,第一子层内的正极活性材料的平均单位体积含量低于正极活性层中其他区域(即第二子层)内的正极活性材料的平均单位体积含量,可提高电池单体的循环性能;发明人推测是负极极片中部的析锂情况有所改善,而导致电池单体的循环性能提升。
从实施例1~实施例3可知,当第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值越小,越能改善负极极片中部发生析锂的问题,且越能提高电池单体的循环性能。当第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值小于或等于0.3时,不仅负极极片中部不会发生析锂现象,且电池单体的循环500周容量保持率达到80%及以上。
从实施例1以及实施例4~实施例9可知,当0.02≤d1/d2≤0.15时,可提高电池单体的循环性能;当0.04≤w1/w2≤0.2时,可提高电池单体的循环性能;当0.02≤d1/d2≤0.15且0.04≤w1/w2≤0.2时,不仅可以有效改善负极极片中部发生析锂的问题(负极极片的中部不会发生析锂现象),还可以进一步提高电池单体的循环性能。
从实施例9~实施例10可知,当第一子层的宽度w1一致的情况下,第一子层为斑马印刷方式,可进一步提高电池单体的循环性能。
从实施例1与实施例11可知,相比于实施例11中第一子层中的第一组分选用导电颗粒(例如,导电炭黑),实施例1中第一组分选用非导电颗粒(例如,氧化铝),可进一步提高电池单体的循环性能。
实验例2
(1)制备正极极片:
将质量比为48:50:2第一非导电颗粒氧化铝、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的第一子层浆料。
将质量比为95:3:2的正极活性材料磷酸铁锂、导电剂Super P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的第二子层浆料。
将第二组分、质量比为25:1的粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的第三子层浆料。其中,第二组分为第二非导电颗粒氧化硅、第二导电颗粒导电炭黑或正极活性材料磷酸铁锂。
将正极集流体铝箔(厚度为6μm)的涂覆区划分为位于幅宽方向的中部的涂覆区和位于涂覆区的相对两侧的空箔区,并将涂覆区的沿幅宽方向划分为第一部分和第二部分,分别在第一部分和第二部分的沿幅宽方向的中部涂覆第一子层浆料并在85℃下烘干4h形成第一子层,将第三子层浆料涂覆在第一部分和第二部分的连接区域,并在85℃下烘干4h形成第三子层,然后将第二子层浆料涂覆在第一子层上、第三子层上以及位于涂覆区的且未被第一子层和第三子层覆盖的正极集流体的表面,并在85℃下烘干4h形成覆盖正极集流体的表面的正极活性层(第二子层覆盖第一子层和第三子层),然后进行冷压、切边,然后从第一部分和第二部分的连接处进行分切,在85℃的真空条件下烘干4h,得到正极极片。正极极片中,第一子层的厚度d1为6μm,第一子层的宽度w1为9mm,正极极片的正极活性层的其他具体参数见表3。
(2)制备负极极片:
将质量比为95:2:3的负极活性材料石墨、导电剂Super P和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE),在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成固体含量为50wt%的负极活性浆料。
将负极活性浆料涂覆在负极集流体铜箔(厚度为9μm)上并在85℃下烘干4h后进行冷压,然后进行切边、裁片,在85℃的真空条件下烘干4h,得到负极极片;其中,单侧负极活性材料层的厚度为150μm。
(3)制备电极组件:
隔离膜为PP(polypropylene,聚丙烯)材质,隔离膜厚度为16 μm。将负极极片、第一隔离膜、正极极片和第二隔离膜层叠以后进行卷绕形成电极组件。
(4)制备电池单体:
焊接电极组件的极耳,将电极组件装放至壳体内,并注入电解液(电解液为1M 六氟磷酸锂的EC/DMC(1:1vol%)溶液),然后经过真空封装、静置、化成、整形等工序,获得电池单体。
表3 正极极片的制备参数
表3中,对比例2与实施例12的区别在于:对比例2中的整个正极活性层均采用第二子层浆料涂覆制备,“/”是指不存在对应的参数。
检测实施例以及对比例制备得到的电池单体的性能:
(1)负极极片的中部是否析锂:
在25℃下,先以0.5C的恒定电流对电池单体充电至3.65V,以0.5C的恒定电流将电池单体放电至2.5V,此为一个充放电循环过程。电池单体按上述方式进行500周循环充放电测试后,将电池单体拆开,取出负极极片,观察负极极片的中部是否发生析锂现象。
(2)循环性能测试:
在25℃下,先以0.5C的恒定电流对电池单体充电至3.65V,以0.5C的恒定电流将电池单体放电至2.5V,此为一个充放电循环过程,此次的放电容量为第1周循环的放电容量。电池单体按上述方式进行500周循环充放电测试,检测得到第500周循环的放电容量,并通过下式计算得出电池单体的循环后的容量保持率。
电池单体周循环后的容量保持率(%)=[第500周循环的放电容量/第1周循环的放电容量]×100%。
其中,电池单体的性能如表4:
表4 电池单体的性能
表4中,“A”是指:第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值,“负极削薄区是否析锂”是指:负极活性层的远离负极极耳的区域的顶部是否存在析锂现象,“/”是指不存在对应的参数。
从表3和表4可以看出,本申请实施例12-21提供的电池单体的循环性能均优于对比例2的循环性能,实施例12-21与对比例2的区别在于:实施例12-21中使用的正极极片均为分切后的正极极片,沿分切后的正极极片的幅宽方向,涂覆区中部的正极活性层中具有第一子层,涂覆区的远离正极极耳的区域的正极活性层中具有第三子层,正极活性层的其他区域为第二子层,第一子层和第三子层内的正极活性材料的平均单位体积含量均低于第二子层内的正极活性材料的平均单位体积含量,而对比例2中正极活性层内不含有第一子层和第三子层(整个正极活性层均为第二子层);表明:沿分切后的正极极片的幅宽方向,涂覆区中部的正极活性层中具有第一子层,涂覆区的远离正极极耳的区域的正极活性层中具有第三子层,正极活性层的其他区域为第二子层,第一子层和第三子层内的正极活性材料的平均单位体积含量均低于第二子层内的正极活性材料的平均单位体积含量,可提高电池单体的循环性能;发明人推测是负极极片中部的析锂情况有所改善,而导致电池单体的循环性能提升。
从实施例12~实施例14可知,第一子层内均不含有正极活性材料,当第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值越小,越能改善负极极片的削薄区发生析锂的问题,也越能提高电池单体的循环性能。当第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量与第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值小于或等于0.3时,不仅负极极片的削薄区不会发生析锂现象,且电池单体的循环500周容量保持率达到84%及以上。
从实施例12以及实施例15~实施例20可知,当0.02≤d3/d2≤0.15时,可提高电池单体的循环性能;当0.02≤w3/w2≤0.08时,可提高电池单体的循环性能;当0.02≤d3/d2≤0.15且0.02≤w3/w2≤0.08时,不仅可以有效改善负极极片中部发生析锂的问题(负极极片的削薄区不会发生析锂现象),还可以进一步提高电池单体的循环性能。
从实施例12与实施例21可知,相比于实施例21中第三子层中的第二组分选用导电颗粒(例如,导电炭黑),实施例12中第二组分选用非导电颗粒(例如,氧化铝),可进一步提高电池单体的循环性能。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
Claims (27)
1.一种正极极片,其特征在于,所述正极极片包括极片单元,所述极片单元包括正极集流体以及覆盖于所述正极集流体的厚度方向的至少一表面的正极活性层;
所述正极集流体的所述表面具有涂覆区;沿所述极片单元的幅宽方向,所述涂覆区包括位于中部的第一区域,所述第一区域用于对应电极组件的中部区域,以及位于所述第一区域的外侧的两个第二区域,所述第二区域用于对应所述电极组件的外部区域;
所述正极活性层位于所述涂覆区,所述正极活性层包括第一子层和第二子层,所述第一子层位于所述第一区域,所述第二子层位于所述正极活性层的除去所述第一子层的剩余部分,所述第一区域上共同覆盖有层叠所述第一子层和所述第二子层,所述第二区域上覆盖有所述第二子层;所述第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量小于所述第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量;所述第一子层的厚度小于所述正极活性层的厚度,且沿所述极片单元的幅宽方向,所述第一子层的宽度小于所述正极活性层的宽度;
所述第一子层的正极活性材料的平均单位体积含量与所述第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0~0.3;所述第一子层的厚度d1与所述正极活性层的厚度d2满足:0.02≤d1/d2≤0.15;沿所述极片单元的幅宽方向,所述第一子层的宽度w1与所述正极活性层的宽度w2满足:0.04≤w1/w2≤0.2。
2.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层位于所述第一区域并覆盖所述正极集流体的至少部分的所述表面;所述第二子层覆盖所述第一子层和所述正极集流体的未被所述第一子层覆盖的所述表面。
3.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层的厚度d1与所述正极活性层的厚度d2满足:0.07≤d1/d2≤0.1。
4.根据权利要求3所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层的厚度d1为1μm~25μm,所述正极活性层的厚度d2为50μm~170μm。
5.根据权利要求4所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层的厚度d1为3μm~20μm。
6.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层的宽度w1与所述正极活性层的宽度w2满足:0.08≤w1/w2≤0.15。
7.根据权利要求6所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层的宽度w1为3mm~15mm,所述正极活性层的宽度w2为50mm~300mm。
8.根据权利要求7所述的正极极片,其特征在于,所述正极活性层的宽度w2为75mm~100mm。
9.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层不含有正极活性材料。
10.根据权利要求9所述的正极极片,其特征在于,所述第一子层含有第一粘结剂、第一分散剂以及第一填料;且所述第一填料包括第一非导电颗粒或/和第一导电颗粒。
11.根据权利要求10所述的正极极片,其特征在于,所述第一填料为第一非导电颗粒,所述第一子层呈条纹状或/和点阵状。
12.根据权利要求1~11任一项所述正极极片,其特征在于,沿所述极片单元的幅宽方向,所述正极极片包括两个所述极片单元,每个所述极片单元的所述正极集流体的所述表面还具有空箔区,所述空箔区位于所述涂覆区的一侧;
一个所述极片单元的远离所述空箔区的一侧与相邻的所述极片单元的远离所述空箔区的一侧连接,两个所述极片单元的所述正极集流体的连接区域为所述涂覆区的第三区域;
位于所述第三区域的所述正极活性层内的正极活性材料的平均单位体积含量小于位于所述第二区域的所述正极活性层内的正极活性材料的平均单位体积含量。
13.根据权利要求12所述正极极片,其特征在于,所述正极活性层还包括第三子层,所述第三子层位于所述第三区域;
所述第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量小于所述第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量;所述第三子层的厚度小于所述正极活性层的厚度,且沿所述极片单元的幅宽方向,所述第三子层的宽度小于所述正极活性层的宽度。
14.根据权利要求13所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层位于所述第三区域并覆盖所述正极集流体的至少部分的所述表面;所述第二子层覆盖所述第三子层、所述第一子层和所述正极集流体的未被所述第一子层和所述第三子层覆盖的所述表面。
15.根据权利要求13所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层的正极活性材料的平均单位体积含量与所述第二子层的正极活性材料的平均单位体积含量的比值为0~0.3。
16.根据权利要求13所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层的厚度d3与所述正极活性层的厚度d2满足:0.02≤d3/d2≤0.15。
17.根据权利要求13所述正极极片,其特征在于,所述第三子层的厚度d3与所述正极活性层的厚度d2满足:0.07≤d3/d2≤0.1。
18.根据权利要求13所述正极极片,其特征在于,所述第三子层的厚度d3为1μm~25μm,所述正极活性层的厚度d2为50μm~170μm。
19.根据权利要求18所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层的厚度d3为3μm~20μm。
20.根据权利要求13所述的正极极片,其特征在于,沿所述极片单元的幅宽方向,所述第三子层的宽度w3与所述正极活性层的宽度w2满足:0.02≤w3/w2≤0.08。
21.根据权利要求20所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层的宽度w3与所述正极活性层的宽度w2满足:0.03≤w3/w2≤0.08。
22.根据权利要求20所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层的宽度w3为1.5mm~7.5mm,所述正极活性层的宽度w2为50mm~300mm。
23.根据权利要求22所述的正极极片,其特征在于,所述正极活性层的宽度w2为75mm~100mm。
24.根据权利要求13所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层内不含有正极活性材料。
25.根据权利要求24所述的正极极片,其特征在于,所述第三子层含有第二粘结剂、第二分散剂以及第二填料;且所述第二填料为第二非导电颗粒或/和第二导电颗粒。
26.一种电池,其特征在于,所述电池包括如权利要求1~25中任一项所述的正极极片。
27.一种用电设备,其特征在于,所述用电设备包括权利要求26所述的电池。
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