CN116581243A - 电极极片、其制备方法、二次电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电极极片、其制备方法、二次电池和用电装置,属于二次电池技术领域。本申请的电极极片包括集流体和电极活性材料层,集流体包括本体和至少一个凸设于本体的边部的极耳,本体的至少一侧设置有电极活性材料层,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层和/或极耳的至少一侧设置有第二功能涂层且该第二功能涂层至少覆盖极耳与本体的连接处,第一功能涂层和/或第二功能涂层包括含镁水铝硅酸盐,该电极极片应用于二次电池中可提升二次电池的安全性能。
Description
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域,特别是涉及一种电极极片、其制备方法、二次电池和用电装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息,而不必然构成现有技术。
二次电池具有循环寿命长、自放电小、可循环使用的优势,被广泛应用于新能源汽车和储能等领域。二次电池在实际使用过程中,可能受到外力冲击造成电池内部短路,温度快速上升,引发热失控甚至起火、爆炸等问题,因此,如何提高二次电池的安全性是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
基于此,本申请提供一种电极极片、其制备方法、二次电池和用电装置,旨在于提升二次电池的安全性能。
本申请的第一方面,提供一种电极极片,其包括集流体和电极活性材料层,所述集流体包括本体和至少一个凸设于所述本体的边部的极耳,所述本体的至少一侧设置有所述电极活性材料层,所述本体与所述电极活性材料层之间设置有第一功能涂层和/或所述极耳的至少一侧设置有第二功能涂层且该第二功能涂层至少覆盖所述极耳与所述本体的连接处,所述第一功能涂层和/或所述第二功能涂层包括含镁水铝硅酸盐。
上述含镁水铝硅酸盐具有受热膨胀的性能,在含有上述电极极片的二次电池的温度急剧升高的情况下,包括含镁水铝硅酸盐的第一功能涂层和/或第二功能涂层发生膨胀,第一功能涂层膨胀使得电极活性材料层与集流体分离,第二功能涂层膨胀使得本体上设置的极耳从本体与极耳的连接处断裂,从而阻断了电子通道,形成断路,且含镁水铝硅酸盐可吸收热量,防止了二次电池的进一步失效,进而提升了二次电池的安全性能。此外,由于第二功能涂层设置在极耳上,在二次电池外部温升过高的情况下,第二功能涂层也能发生膨胀使极耳断裂,进一步提升了二次电池的安全性能。
在一些实施方式中,所述含镁水铝硅酸盐包括蒙脱石和蛭石中的一种或多种。
在一些实施方式中,所述含镁水铝硅酸盐包括蒙脱石和蛭石,所述含镁水铝硅酸盐中的所述蒙脱石与所述蛭石的质量比为(0.33-0.99):1。
在一些实施方式中,所述本体与所述电极活性材料层之间设置有所述第一功能涂层,所述第一功能涂层具备如下特征中的至少一个:
(1a)所述第一功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为1%-50%;
(1b)所述第一功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为10%-20%;
(1c)所述第一功能涂层的厚度为1μm-10μm;
(1d)所述第一功能涂层的厚度为3μm-5μm。
在一些实施方式中,所述极耳的至少一侧设置有所述第二功能涂层,所述第二功能涂层具备如下特征中的至少一个:
(2a)所述第二功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为20%-90%;
(2b)所述第二功能涂层的厚度D满足如下条件:X/(9P)≤D≤X/(5P),其中,X为所述电极活性材料层的厚度,P为所述第二功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量。
在一些实施方式中,所述极耳的至少一侧设置有所述第二功能涂层,所述第二功能涂层在所述极耳的相应侧表面的覆盖面积占该侧所述极耳的面积的10%-40%。
在一些实施方式中,所述本体与所述电极活性材料层之间设置有所述第一功能涂层,所述第一功能涂层还包括导电剂。
在一些实施方式中,所述导电剂具备如下特征中的至少一个:
(3a)基于所述第一功能涂层的质量计,所述导电剂的质量百分比为49%-98%;
(3b)所述导电剂包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、超导碳和碳纳米纤维中的一种或多种。
本申请的第二方面,提供一种本申请第一方面所述的电极极片的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
将包含所述含镁水铝硅酸盐的第一浆料设置在所述本体的至少一侧,形成所述第一功能涂层;和/或,
在形成所述极耳之前或之后,将包含所述含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在预设位置,形成所述第二功能涂层。
在一些实施方式中,所述第一浆料还包含导电剂,所述导电剂包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、超导碳和碳纳米纤维中的一种或多种。
本申请的第三方面,提供一种二次电池,包括正极极片、负极极片和隔离膜,所述隔离膜设置在所述正极极片和所述负极极片之间,所述正极极片和/或所述负极极片采用本申请第一方面所述的电极极片以及本申请第二方面所述的制备方法制得的电极极片中的至少一种。
本申请的二次电池包括本申请提供的电极极片,因而至少具有与所述电极极片相同的优势。
本申请的第四方面,提供一种用电装置,包括本申请第一方面所述的电极极片、本申请第二方面所述的制备方法制得的电极极片以及本申请第三方面所述的二次电池中的至少一种。
本申请的用电装置包括本申请提供的二次电池,因而至少具有与所述二次电池相同的优势。
本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
附图说明
为了更好地描述和说明本申请提供的实施例或示例,可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的申请、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些申请的最佳模式中的任何一者的范围的限制。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为本申请一实施方式的电极极片在其厚度方向上的剖视图。
图2为本申请一实施方式的集流体的俯视图。
图3为本申请一实施方式的电极极片的俯视图。
图4为本申请一实施方式的电池单体的示意图。
图5为图4所示的本申请一实施方式的电池单体的分解图。
图6为本申请一实施方式的电池模块的示意图。
图7为本申请一实施方式的电池包的示意图。
图8为图7所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。
图9为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电池模块;5电池单体;51壳体;52电极组件;53盖板;6用电装置;7电极极片;71集流体;711本体;712极耳;72第一功能涂层;73电极活性材料层;74第二功能涂层。
具体实施方式
以下,适当地参照附图详细描述了本申请的电极极片、其制备方法、二次电池和用电装置的一些实施方式。但是会有省略非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”可以采用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,任一个端值可以独立地被包括或不被包括,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,且如果还列出了最大范围值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,则相当于列出了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如,当表述某个参数为选自“2-10”的整数,相当于列出了整数2、3、4、5、6、7、8、9和10。
本申请中涉及“多个”、“多种”等,如无特别限定,指在数量上大于2或等于2。例如,“一种或多种”表示一种或大于等于两种。
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。
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或实施方式中。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。在本文中提及的“实施方式”具有类似理解。
本领域技术人员可以理解,在各实施方式或实施例的方法中,各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定,各步骤的详细执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。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。
在本申请中,以“含有”、“包含”、“包括”等词语描述的开放式技术特征或技术方案中,如无其他说明,不排除所列成员之外的额外成员,可视为既提供了由所列成员构成的封闭式特征或方案,还提供了在所列成员之外还包括额外成员的开放式特征或方案。例如,A包括a1、a2和a3,如无其他说明,可以还包括其他成员,也可以不包括额外成员,可视为既提供了“A由a1、a2和a3组成”的特征或方案,还提供了“A不仅包括a1、a2和a3,还包括其他成员”的特征或方案。在本申请中,如无其他说明,A(如B),表示B为A中的一种非限制性示例,可以理解A不限于为B。
在本申请中,“可选地”、“可选的”、“可选”,指可有可无,也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”,如无特别说明,且无矛盾之处或相互制约关系,则每项“可选”各自独立。
二次电池具有循环寿命长、自放电小、可循环使用的优势,被广泛应用于新能源汽车和储能等领域。二次电池是新能源汽车的重要动力来源,且为了满足消费者对于新能源汽车的续航里程的需求,二次电池的能量密度越来越高,因此,其安全性能极为重要。传统的二次电池的内部短路时,会引发热失控甚至起火、爆炸等问题,这是由于二次电池中的活性离子的传输路径未被有效阻断,电化学反应产热仍在持续进行。
鉴于此,本申请提供了一种电极极片,包括集流体和电极活性材料层,集流体包括本体和至少一个凸设于本体的边部的极耳,本体的至少一侧设置有电极活性材料层,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层和/或极耳的至少一侧设置有第二功能涂层,第二功能涂层至少覆盖极耳与本体的边部的连接处,第一功能涂层和/或第二功能涂层包括含镁水铝硅酸盐;在含有上述电极极片的二次电池的温度急剧升高的情况下,包括含镁水铝硅酸盐的第一功能涂层和/或第二功能涂层发生膨胀,第一功能涂层膨胀能够阻断电极活性材料层与集流体之间的电子传导,第二功能涂层膨胀能够使得极耳从本体与极耳的连接处断裂,从而能够阻断电子通道,形成断路,且含镁水铝硅酸盐可吸收热量,延长二次电池失效温升时间,进而能够提升二次电池的安全性能。
电极极片
本申请一实施方式提供一种电极极片,包括集流体和电极活性材料层,集流体包括本体和至少一个凸设于本体的边部的极耳,本体的至少一侧设置有电极活性材料层,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层和/或极耳的至少一侧设置有第二功能涂层且该第二功能涂层至少覆盖极耳与本体的连接处,第一功能涂层和/或第二功能涂层包括含镁水铝硅酸盐。
上述实施方式中,含镁水铝硅酸盐具有受热膨胀的性能,在含有上述电极极片的二次电池的温度急剧升高的情况下,第一功能涂层和/或第二功能涂层发生膨胀,第一功能涂层膨胀阻断了电极活性材料层与集流体之间的电子传导,第二功能涂层膨胀使得本体上设置的极耳从两者的连接处断裂,从而阻断了电子通道,形成断路,且含镁水铝硅酸盐可吸收热量,延长了二次电池失效温升时间,进而提升了二次电池的安全性能。此外,由于第二功能涂层设置在极耳上,在二次电池外部温升过高的情况下,第二功能涂层也能膨胀使得极耳断裂,进一步提升了二次电池的安全性能。可理解,上述电极极片为正极极片或者负极极片。
在一些实施方式中,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层。作为非限制性示例,本体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,第一功能涂层可设置在本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,结合图1-图3,电极极片7包括集流体71和电极活性材料层73,集流体71包括本体711和至少一个凸设于本体711的边部的极耳712,本体711的至少一侧设置有电极活性材料层73,本体71与电极活性材料层73之间设置有第一功能涂层72,极耳712的至少一侧设置有第二功能涂层74且该第二功能涂层74至少覆盖极耳712与本体711的连接处。需要说明的是,上述实施方式比仅设置第一功能涂层72或仅设置第二功能涂层74更能提高二次电池的安全性能。可理解,上述实施方式中,极耳712与本体711的连接处包括图2中的虚线位置。
在另一些实施方式中,结合图1-图2,电极极片7包括集流体71和电极活性材料层73,集流体71包括本体711和至少一个凸设于本体711的边部的极耳712,本体711的至少一侧设置有电极活性材料层73,本体71与电极活性材料层73之间设置有第一功能涂层72。
在另一些实施方式中,结合图2-图3,电极极片7包括集流体71和电极活性材料层73,集流体71包括本体711和至少一个凸设于本体711的边部的极耳712,极耳712的至少一侧设置有第二功能涂层74且该第二功能涂层74至少覆盖极耳712与本体711的连接处。可理解,上述实施方式中,极耳712与本体711的连接处包括图2中的虚线位置。
在一些实施方式中,含镁水铝硅酸盐包括蒙脱石和蛭石中的一种或多种。蒙脱石具备吸水膨胀和受热膨胀的功能,可膨胀至原体积的2-5倍,蛭石是一种层状结构的含镁水铝硅酸盐,其被加热至200℃-300℃时,可膨胀至原体积的10-20倍,膨胀后的蒙脱石和蛭石具有良好的电绝缘性。在含有上述电极极片的二次电池的温度或其外部的温度急剧升高的情况下,含有蒙脱石和/或蛭石的第一功能涂层和第二功能涂层发生膨胀,第一功能涂层膨胀阻断了电极活性材料层与集流体之间的电子传导,第二功能涂层膨胀使得本体上设置的极耳断裂,从而阻断了电子通道,形成断路,且含镁水铝硅酸盐可吸收热量,延长了二次电池的失效时间,进而提升了二次电池的安全性能。
在一些实施方式中,含镁水铝硅酸盐包括蒙脱石和蛭石,含镁水铝硅酸盐中的蒙脱石与蛭石的质量比为(0.33-0.99):1。考虑到成本和二次电池的安全性能,第一功能涂层和/或第二功能涂层同时包含蒙脱石和蛭石。控制蒙脱石与蛭石的质量比为上述范围,能够在有效提升二次电池的安全性能的同时节省成本。可理解,第一功能涂层与第二功能涂层的含镁水铝硅酸盐中的蒙脱石与蛭石的质量比可以相同,也可以不同,含镁水铝硅酸盐中的蒙脱石与蛭石的质量比包括但不限于:0.33:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、0.99:1。
在一些实施方式中,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层,第一功能涂层中的含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为1%-50%。在含镁水铝硅酸盐占所在层的质量百分比过小的情况下,二次电池的安全性能提升的不明显;在含镁水铝硅酸盐占所在层的质量百分比过大的情况下,可能使得含镁水铝硅酸盐与集流体之间的粘结强度以及导电性不够。因此,控制含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为上述范围。可理解,第一功能涂层中,含镁水铝硅酸盐的质量百分含量包括但不限于1%、10%、20%、30%、40%、50%。进一步地,含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为10%-20%。
在一些实施方式中,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层,第一功能涂层的厚度为1μm-10μm。控制第一功能涂层的厚度在上述范围内,进一步提升了二次电池的安全性能。当第一功能涂层的厚度过薄时,二次电池的安全性能提升的不明显;当第一功能涂层的厚度过厚时,可能影响二次电池的循环性能。可理解,第一功能涂层的厚度包括但不限于:1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。进一步地,第一功能涂层的厚度为3μm-5μm。
在一些实施方式中,极耳的至少一侧设置有第二功能涂层,第二功能涂层中的含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为20%-90%。在含镁水铝硅酸盐占所在层的质量百分比过小的情况下,二次电池的安全性能提升的不明显;在含镁水铝硅酸盐占所在层的质量百分比过大的情况下,可能使得第二功能涂层与极耳之间的粘结强不够。因此为了兼顾二次电池的安全性能以及第二功能涂层与极耳之间的粘结强度,将含镁水铝硅酸盐的质量百分含量控制在上述范围内。可理解,第二功能涂层中,含镁水铝硅酸盐的质量百分含量包括但不限于:20%、40%、60%、75%、90%。
在一些实施方式中,极耳的至少一侧设置有第二功能涂层,第二功能涂层的厚度D满足如下条件:X/(9P)≤D≤X/(5P),其中,X为电极活性材料层的厚度,P为第二功能涂层中的含镁水铝硅酸盐的质量百分含量。在含有上述电极极片的二次电池的温度或其外部的温度急剧升高的情况下,第二功能涂层膨胀的厚度能够将极耳迅速撕裂,从而进一步提升了二次电池的安全性能。可选地,极耳的一侧设置有第二功能涂层。
在一些实施方式中,极耳的至少一侧设置有第二功能涂层,第二功能涂层在极耳的相应侧表面的覆盖面积占该侧极耳的面积的10%-40%。由此,进一步提升了二次电池的安全性能。上述比例过高则影响极耳焊接,同时恶化二次电池的能量密度。可理解,第二功能涂层在极耳的相应侧表面的覆盖面积可以占该侧极耳的面积的10%、15%、20%、25%、30%、35%或40%等。上述实施方式中,“第二功能涂层在极耳的相应侧表面的覆盖面积占该侧极耳的面积的10%-40%”意指第二功能涂层的单侧面积占极耳的单侧面积的百分比为10%-40%。
在一些实施方式中,本体与电极活性材料层之间设置有第一功能涂层,第一功能涂层还包括导电剂。导电剂用于提升第一功能涂层的导电性,使得二次电池的安全性能得到提升的同时能够兼顾倍率性能。
在一些实施方式中,基于第一功能涂层的质量计,导电剂的质量百分比为49%-98%。
在一些实施方式中,导电剂包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、超导碳和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施方式中,第一功能涂层和/或第二功能涂层还包含粘结剂。可选地,粘结剂包括聚偏氟乙烯(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一种或多种。
可选地,上述电极极片为正极极片或者负极极片。
在一些实施方式中,电极极片为正极极片,电极活性材料层为正极活性材料层,正极活性材料层包括正极活性材料,集流体选用正极集流体。
针对正极活性材料中Li含量会发生变化,在通式中如何限定li的下标:
针对三元材料:
Lix(NiaCobMnc)1-dMdO2-yAy,x为0.2-1.2;
LixAa(NiaCobMnc)1-dMdO2-yAy,x+a为0.2-1.2;
针对磷酸锰铁锂材料:
1)LiaMn1-yByP1-zCzO4-nDn,a为0-1.1;
2)LiaAxMn1-yByP1-zCzO4-nDn,a+x为0-1.1;
以上对x的限定包括了电池不同充放电状态下Li的摩尔含量(通常电池电压在2-5V之间)。
可以理解地,电池在充放电过程中会伴随锂(Li)的脱嵌及消耗,电池在放电到不同状态时正极极片中Li的含量不同。本申请中关于正极材料的列举中,如无其他说明,Li的含量为材料初始状态。将正极材料应用于电池体系中的正极极片,经过充放电循环,极片所含正极材料中Li的含量通常会发生变化。其中,Li的含量可以采用摩尔含量进行计量,但不限于此。关于“Li的含量为材料初始状态”,材料初始状态指投料于正极浆料之前的状态。可以理解,在所列举正极材料基础上进行适当改性而获得的新材料也在正极材料范畴之内,前述适当改性指针对正极材料可接受的改性方式,非限制性示例如包覆改性。
本申请中关于正极材料的列举中,氧(O)的含量仅为理论状态值,晶格释氧会导致氧的摩尔含量发生变化,实际O的含量会出现浮动。其中,O的含量可以采用摩尔含量进行计量,但不限于此。
在一些实施方式中,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形成在高分子材料基材上而获得。所述正极集流体中,该金属材料的非限制性示例可以包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等中的一种或多种。所述正极集流体中,该高分子材料基材的非限制性示例可以包括聚丙烯(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)等基材中的一种或多种。
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。作为非限制性示例,正极活性材料可包括以下材料中的一种或多种: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、锂锰氧化物、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、锂镍钴铝氧化物及其改性化合物等中的一种或多种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的非限制性示例可包括但不限于磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、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一种或多种。锂钴氧化物的非限制性示例可以包括LiCoO2;锂镍氧化物的非限制性示例可以包括LiNiO2;锂锰氧化物的非限制性示例可以包括LiMnO2、LiMn2O4等;锂镍钴锰氧化物的非限制性示例可以包括LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)等。锂镍钴铝氧化物的非限制性示例可以包括LiNi0.85Co0.15Al0.05O2。
在一些实施方式中,正极活性材料层还可选地包括粘结剂。作为非限制性示例,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一种或多种。
在一些实施方式中,正极活性材料层还可选地包括导电剂。作为非限制性示例,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一种或多种。
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中,形成正极浆料;将正极浆料涂覆在正极集流体的本体的至少一侧表面上或第一功能涂层的一侧表面上,经烘干、冷压等工序后,即可得到正极极片。溶剂的种类可以选自但不限于前述实施方式中的任一种,例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)。正极浆料所涂覆的正极集流体的表面可以为正极集流体的本体的单个表面上,也可以为正极集流体的本体的两个表面上,或者也可以为第一功能涂层的单个表面上。正极浆料的固含量可以为40wt%~80wt%。正极浆料在室温下的粘度可以调整到5000-25000mPa·s。涂覆正极浆料时,以干重计(扣除溶剂)的涂布单位面密度可以为15-35 mg/cm2。正极极片的压实密度可以为3.0~3.6 g/cm3,可选为3.3~3.5 g/cm3。
在一些实施方式中,电极极片为负极极片,电极活性材料层为负极活性材料层,负极活性材料层包括负极活性材料,集流体选用负极集流体。
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形成在高分子材料基材上而获得。所述负极集流体中,该金属材料的非限制性示例可以包括铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等中的一种或多种。所述负极集流体中,该高分子材料基材的非限制性示例可以包括聚丙烯(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)等基材中的一种或多种。
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。作为非限制性示例,负极活性材料可包括以下材料中的一种或多种: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。硅基材料可以包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的一种或多种。锡基材料可以包括单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的一种或多种。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,负极活性材料层还可选地包括粘结剂。粘结剂可以包括丁苯橡胶(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)中的一种或多种。
在一些实施方式中,负极活性材料层还可选地包括导电剂。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一种或多种。
在一些实施方式中,负极活性材料层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,可以通过以下方式制备负极极片:将上述用于制备负极极片的组分,例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(溶剂的非限制性示例如去离子水)中,形成负极浆料;将负极浆料涂覆在负极集流体的本体的至少一侧表面上或第一功能涂层的一侧表面上,经烘干、冷压等工序后,即可得到负极极片。负极浆料所涂覆的负极集流体的本体表面可以为负极集流体的本体的单个表面上,也可以为负极集流体的本体的两个表面上,或者也可以为第一功能涂层的单个表面上。负极浆料的固含量可以为40wt%~60wt%。负极浆料在室温下的粘度可以调整到2000-10000mPa·s。涂覆负极浆料时,以干重计(扣除溶剂)的涂布单位面密度可以为75-220 g/m2。负极极片的压实密度可以为1.0 g/cm3~ 1.8 g/cm3。
本申请另一实施方式提供了上述电极极片的制备方法,包括如下步骤:
将包含含镁水铝硅酸盐的第一浆料设置在本体的至少一侧,形成第一功能涂层;和/或,
在形成极耳之前或之后,将包含含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在预设位置,形成第二功能涂层。
上述制备方法操作简单,有利于规模化生产电极极片。
上述实施方式中,在形成极耳之前,将包含含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在预设位置,形成第二功能涂层的步骤中,包括:将包含含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在集流体的至少一侧的非本体区域,形成第二功能涂层和极耳;也即此方法中先形成第二功能涂层,然后经模切形成极耳。
上述实施方式中,在形成极耳之后,将包含含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在预设位置,形成第二功能涂层的步骤中,包括:将包含含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在极耳的至少一侧,形成第二功能涂层;也即,此方法中可以对集流体进行模切形成极耳后,再将包含含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在极耳的至少一侧,形成第二功能涂层。
在一些实施方式中,第一浆料还包含导电剂。可选地,导电剂包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、超导碳和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施方式中,第一浆料和/或第二浆料还包含粘结剂。可选地,粘结剂包括聚偏氟乙烯(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一种或多种。
在一些实施方式中,第一浆料和/或第二浆料还包含溶剂。可选地,溶剂包括NMP。
在一些实施方式中,第一浆料和/或第二浆料的固含量为5%-40%。
另外,以下适当参照附图对本申请的二次电池、电池模块、电池包和用电装置进行说明。
本申请的一个实施方式中,提供一种二次电池。
通常情况下,二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。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。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间,主要起到防止正负极短路的作用,同时可以使离子通过。
正极极片
可选用上述电极极片,或者选用不包含上述第一功能涂层和第二功能涂层的正极极片。
负极极片
可选用上述电极极片,或者选用不包含上述第一功能涂层和第二功能涂层的负极极片。
电解质
电解质具有在正极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特别的限制,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,电解质采用电解液。电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中,电解质盐可以包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酸锂(LiTFS)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)及四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)中的一种或多种。
在一些实施方式中,溶剂可以包括碳酸乙烯酯(EC,)、碳酸丙烯酯(PC,)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸
甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸乙烯酯()、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、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一种或多种。
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。
在一些实施方式中,电解液中的添加剂可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟碳酸乙烯酯(DFEC)、三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)等中的一种或多种。
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,隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种多种。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,所述隔离膜的厚度为6-40μm,可选为12-20 μm。
在一些实施方式中,正极极片、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,进一步地,塑料的非限制性示例可以包括聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等中的一种或多种。
二次电池中包括至少一个电池单体。二次电池可以包括1个或多个电池单体。
在本申请中,如无其他说明,“电池单体”指能够实现化学能和电能相互转化的基本单元,进一步地,通常而言至少包括正极极片、负极极片和电解质。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活性离子的作用。
本申请对电池单体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4是作为一个示例的方形结构的电池单体5。
在一些实施方式中,参照图5,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能够盖设于开口,以封闭容纳腔。正极极片、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封装于容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。电池单体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。
二次电池可以为电池模块4或电池包1。
电池模块包括至少一个电池单体。电池模块所含电池单体的数量可以为一个或多个,本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量选择合适的数量。
图6是作为一个示例的电池模块4。参照图6,在电池模块4中,多个电池单体5可以是沿电池模块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电池单体5进行固定。
可选地,电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳,多个电池单体5容纳于该容纳空间。
在一些实施方式中,上述电池模块还可以组装成电池包,电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个,本领域技术人员可根据电池包的应用和容量选择合适的数量。
图7和图8是作为一个示例的电池包1。参照图7和图8,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块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块4的封闭空间。多个电池模块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,用电装置包括本申请提供的二次电池。二次电池可以用作用电装置的电源,也可以用作用电装置的能量存储单元。用电装置可以包括移动设备、电动车辆、电气列车、船舶及卫星、储能系统等,但不限于此。其中,移动设备例如可以是手机、笔记本电脑等;电动车辆例如可以是纯电动车、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,但不限于此。
作为用电装置,可以根据其使用需求来选择二次电池。
图9是作为一个示例的用电装置6。该用电装置为纯电动车、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块。
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。
以下,说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
(1)正极极片的制备
(1.1)将蛭石、导电炭黑SP、粘结剂PVDF按照重量比20:70:10分散至溶剂NMP中混合均匀,得到第一浆料;
(1.2)将正极活性材料NCM811、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比98:1:1分散至溶剂NMP中混合均匀,得到正极浆料;
(1.3)将第一浆料涂布于正极集流体(铝箔)的本体的双侧表面上,形成第一功能涂层,将正极浆料涂布于第一功能涂层上,经烘干、冷压后,得到正极极片,其面密度为100mg/cm2,第一功能涂层的厚度为5μm,正极活性材料层的单侧厚度为70μm。
(2)负极极片的制备
将负极活性材料石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘接剂丁苯橡胶、导电剂乙炔黑,按照质量比97:1:1:1进行混合,加入去离子水,在真空搅拌机作用下获得负极浆料;将负极浆料均匀涂覆在负极集流体的本体(铜箔)的双侧表面上,然后在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h,经过冷压、分切得到负极极片,其面密度为150mg/cm2,负极活性材料层的单侧厚度为50μm。
(3)隔离膜
选用12μm厚的聚丙烯隔离膜。
(4)电解液的制备
有机溶剂为含有碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混液,其中,EC、EMC和DEC的体积比为20:20:60。在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中,将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于有机溶剂中,混合均匀,获得电解液。其中,锂盐的浓度为1mol/L。
(5)锂离子电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好,使隔离膜处于正极、负极极片之间起到隔离的作用,再卷绕成方形的裸电芯后,装入铝塑膜,然后在80℃下烘烤除水后,注入10g相应的非水电解液、封口,经静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序后,得到成品电芯。
实施例2-13
基本同实施例1,区别在于:如表1中所述的参数不同,改变第一功能涂层的组成和厚度。
实施例14
基本同实施例1,区别在于:改变正极极片和负极极片的制备方法;
具体为:
(1)正极极片的制备
将正极活性材料NCM811、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比98:1:1分散至溶剂NMP中进行混合均匀,得到正极浆料;将正极浆料涂布于正极集流体(铝箔)的本体的双侧表面上,经烘干、冷压后,得到正极极片,其面密度为100mg/cm2,正极活性材料层的单侧厚度为70μm。
(2)负极极片的制备
(2.1)将蛭石、导电炭黑SP、粘结剂丁苯橡胶按照重量比20:70:10分散至溶剂水中混合均匀,得到第一浆料;
(2.2)将负极活性材料石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘接剂丁苯橡胶、导电剂乙炔黑按照质量比97:1:1:1进行混合,加入去离子水,在真空搅拌机作用下获得负极浆料;
(2.3)将第一浆料涂布于负极集流体(铜箔)的本体的双侧表面上,形成第一功能涂层,将负极浆料涂布于第一功能涂层上,经烘干、冷压后,得到负极极片,其面密度为150mg/cm2;第一功能涂层的厚度为5μm,负极活性材料层的单侧厚度为50μm。
实施例15
基本同实施例1,区别在于:改变步骤(1)的正极极片的制备方法;
具体为:
(1.1)将蛭石、绝缘材料氧化铝和粘结剂PVDF按照重量比4:4:2分散至溶剂NMP中混合均匀,得到第二浆料;
(1.2)将正极活性材料NCM811、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比98:1:1分散至溶剂NMP中进行混合均匀,得到正极浆料;
(1.3)将正极浆料涂布于正极集流体的本体的双侧表面上,将第二浆料涂布于正极集流体(铝箔)一侧的非本体区域,经烘干、模切后形成极耳,经冷压后得到正极极片,其面密度为100mg/cm2;第二功能涂层的厚度为25μm,第二功能涂层的面积占同侧极耳面积的30%,正极活性材料层的单侧厚度为70μm。
实施例16-25
基本同实施例15,区别在于:如表2中所述的参数不同,改变第二功能涂层的组成、厚度和第二功能涂层的涂覆面积。
对比例1
基本同实施例1,区别在于:改变步骤(1)的正极极片的制备方法,使得正极活性材料层设置在正极集流体的本体的双侧表面上,且正极活性材料层中包含蛭石;
具体为:
将正极活性材料NCM811、蛭石、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比93:5:1:1分散至溶剂NMP中进行混合均匀,得到正极浆料;将正极浆料涂布于正极集流体(铝箔)的本体的双侧表面上,经烘干、冷压后,得到正极极片,其面密度为100mg/cm2,正极活性材料层的单侧厚度为70μm。
对比例2
基本同实施例14,区别在于:改变步骤(2)的负极极片的制备方法,使得负极活性材料层设置在负极集流体上,且负极活性材料层中包含蛭石;
具体为:
将负极活性材料石墨、蛭石、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘接剂丁苯橡胶、导电剂乙炔黑按照质量比93:5:1:0.5:0.5进行混合,加入去离子水,在真空搅拌机作用下获得负极浆料;将负极浆料涂布于负极集流体(铜箔)的本体的双侧表面上,经烘干、冷压后,得到负极极片,其面密度为150mg/cm2,负极活性材料层的单侧厚度为50μm。
对比例3
基本同实施例1,区别在于:改变步骤(1)的正极极片的制备方法,使得正极活性材料层设置在正极集流体的本体上;
具体为:
将正极活性材料NCM811、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比98:1:1分散至溶剂NMP中进行混合均匀,得到正极浆料;将正极浆料涂布于正极集流体(铝箔)的本体的双侧表面上,经烘干、冷压后,得到正极极片,其面密度为100mg/cm2,正极活性材料层的单侧厚度为70μm。
对比例4
基本同实施例1,区别在于:改变步骤(1)的正极极片的制备方法,使得正极活性材料层设置在正极集流体的本体上;
具体为:
(1.1)将绝缘材料氧化铝和粘结剂PVDF按照重量比8:2分散至溶剂NMP中混合均匀,得到第三浆料;
(1.2)将正极活性材料NCM811、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比98:1:1分散至溶剂NMP中进行混合均匀,得到正极浆料;
(1.3)将正极浆料涂布于正极集流体(铝箔)的本体的双侧表面上,将第三浆料涂布于正极集流体(铝箔)一侧的非本体区域,经烘干、模切后形成极耳,经冷压后得到正极极片,其面密度为100mg/cm2;第二功能涂层的厚度为25μm,第二功能涂层的面积占同侧极耳面积的30%,正极活性材料层的单侧厚度为70μm。
性能测试
(1.1)针刺测试
钢针扎入电芯大面,要求1h(GB)不起火不爆炸。分别对实施例1-14和对比例1-3制备的的电芯进行针刺测试。
(1.2)外短测试
电芯正负极通过电阻丝交接,形成短路,电阻1mΩ;电阻小,短路时电流大温升快,要求不起火不爆炸。分别对实施例15-25和对比例3-4制备的的电芯进行外短测试。
(2)循环性能测试
在25℃下,将电芯以0.5C倍率充电到4.4V后恒压充电至电流低于0.05C,然后使用1C倍率放电至2.8V,以这种满充满放的形式进行循环测试,直至电芯的放电容量衰减至初始容量的80%,记录此时的循环圈数。分别对实施例1、实施例3、实施例5-6、实施例11-25及对比例1-4的电芯进行循环性能测试。
表1 实施例1-14、对比例1-3的产品参数及电芯针刺测试结果
表2 实施例15-25、对比例3-4的产品参数及电芯外短测试结果
表3 循环性能测试结果
由表1-2可知,实施例1-14与对比例1-3相比,实施例15-25与对比例3-4相比,实施例1-14及实施例15-25制备的电芯测试的针刺性能或外短性能有所提升,说明本申请实施例1-14设置的第一功能涂层以及实施例15-25设置的第二功能涂层有效提升了电芯的安全性能。
观察表1-3可知,与对比例3相比,对比例1-2制备的电芯虽然提升了安全性能,但是循环性能较对比例3有明显下降,而实施例1、实施例3、实施例5-6、实施例11-25制备的电芯仍具有优异的循环性能;与对比例3-4相比,实施例15-25设置的第二功能涂层有效提升了电芯的安全性能的同时兼顾了循环性能。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处,其相同或相似之处可以相互参考,为了简洁,本文不再赘述。
需要说明的是,本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例,在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外,在不脱离本申请主旨的范围内,对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。
Claims (12)
1.一种电极极片,其特征在于,包括集流体和电极活性材料层,所述集流体包括本体和至少一个凸设于所述本体的边部的极耳,所述本体的至少一侧设置有所述电极活性材料层,所述本体与所述电极活性材料层之间设置有第一功能涂层和/或所述极耳的至少一侧设置有第二功能涂层且该第二功能涂层至少覆盖所述极耳与所述本体的连接处,所述第一功能涂层和/或所述第二功能涂层包括含镁水铝硅酸盐。
2.根据权利要求1所述的电极极片,其特征在于,所述含镁水铝硅酸盐包括蒙脱石和蛭石中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电极极片,所述含镁水铝硅酸盐包括蒙脱石和蛭石,所述含镁水铝硅酸盐中的所述蒙脱石与所述蛭石的质量比为(0.33-0.99):1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电极极片,其特征在于,所述本体与所述电极活性材料层之间设置有所述第一功能涂层,所述第一功能涂层具备如下特征中的至少一个:
(1a)所述第一功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为1%-50%;
(1b)所述第一功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为10%-20%;
(1c)所述第一功能涂层的厚度为1μm-10μm;
(1d)所述第一功能涂层的厚度为3μm-5μm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的电极极片,其特征在于,所述极耳的至少一侧设置有所述第二功能涂层,所述第二功能涂层具备如下特征中的至少一个:
(2a)所述第二功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量为20%-90%;
(2b)所述第二功能涂层的厚度D满足如下条件:X/(9P)≤D≤X/(5P),其中,X为所述电极活性材料层的厚度,P为所述第二功能涂层中的所述含镁水铝硅酸盐的质量百分含量。
6.根据权利要求1-3任一项所述的电极极片,其特征在于,所述极耳的至少一侧设置有所述第二功能涂层,所述第二功能涂层在所述极耳的相应侧表面的覆盖面积占该侧所述极耳的面积的10%-40%。
7.根据权利要求1-3任一项所述的电极极片,其特征在于,所述本体与所述电极活性材料层之间设置有所述第一功能涂层,所述第一功能涂层还包括导电剂。
8.根据权利要求7所述的电极极片,其特征在于,所述导电剂具备如下特征中的至少一个:
(3a)基于所述第一功能涂层的质量计,所述导电剂的质量百分比为49%-98%;
(3b)所述导电剂包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、超导碳和碳纳米纤维中的一种或多种。
9.权利要求1-8任一项所述的电极极片的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
将包含所述含镁水铝硅酸盐的第一浆料设置在所述本体的至少一侧,形成所述第一功能涂层;和/或,
在形成所述极耳之前或之后,将包含所述含镁水铝硅酸盐的第二浆料设置在预设位置,形成所述第二功能涂层。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述第一浆料还包含导电剂,所述导电剂包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、超导碳和碳纳米纤维中的一种或多种。
11.一种二次电池,其特征在于,包括正极极片、负极极片和隔离膜,所述隔离膜设置在所述正极极片和所述负极极片之间,所述正极极片和/或所述负极极片采用权利要求1-8任一项所述的电极极片以及权利要求9-10任一项所述的制备方法制得的电极极片中的至少一种。
12.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求1-8任一项所述的电极极片、权利要求9-10任一项所述的制备方法制得的电极极片以及权利要求11所述的二次电池中的至少一种。
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KR20230070442A (ko) | 음극판, 이차전지, 전지모듈, 전지팩 및 전기기기 |
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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