CN116613390B - 电池及电子设备 - Google Patents

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CN116613390B CN202310902606.3A CN202310902606A CN116613390B CN 116613390 B CN116613390 B CN 116613390B CN 202310902606 A CN202310902606 A CN 202310902606A CN 116613390 B CN116613390 B CN 116613390B
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Abstract

一种电池及电子设备。电池包括壳体、电极组件、第一负极端子和第二负极端子。电极组件收容于壳体内。电极组件包括第一层叠体和第二层叠体。第一层叠体包括沿电极组件厚度方向层叠的第一负极极片、第一隔膜和第一正极极片。第二层叠体包括沿电极组件厚度方向层叠的第二负极极片、第二隔膜和第二正极极片。第一负极极片包括包含硅基材料的第一负极活性物质层，硅基材料为硅、硅碳、硅氧中的至少一种。第二负极极片包括包含石墨的第二负极活性物质层。第一负极端子与第一负极极片电连接，第二负极端子与第二负极极片电连接。第一负极端子和第二负极端子由壳体内向壳体外延伸并伸出壳体。

Description

电池及电子设备
技术领域
本申请涉及储能装置领域，尤其是涉及一种电池及电子设备。
背景技术
随着时代的进步和科技的发展，对二次电池的要求越来越高。二次电池不仅需要具有高的能量密度、功率密度和较高的安全性，还需具有使用寿命长的特点，尤其在电动汽车和规模储能领域，对二次电池的寿命要求越来越高。
发明内容
本申请的一个目的在于提供具有较高的循环寿命的电池。
本申请第一方面提供了一种电池，包括壳体、电极组件、第一负极端子和第二负极端子。电极组件收容于壳体内。电极组件包括第一层叠体和第二层叠体。第一层叠体包括沿电极组件厚度方向层叠的第一负极极片、第一隔膜和第一正极极片。第二层叠体包括沿电极组件厚度方向层叠的第二负极极片、第二隔膜和第二正极极片。第一负极极片包括包含硅基材料的第一负极活性物质层，硅基材料为硅、硅碳、硅氧中的至少一种。第二负极极片包括包含石墨的第二负极活性物质层。第一负极端子与第一负极极片电连接，第二负极端子与第二负极极片电连接。第一负极端子和第二负极端子由壳体内向壳体外延伸并伸出壳体。
本申请将第一层叠体和第二层叠体配置为两个电极组件，第一层叠体的负极活性材料包含硅基材料，且第二层叠体的负极活性材料为石墨，从而可利用石墨的快充及长寿命特性。在对电池进行充电时：先对第二层叠体进行较高倍率的充电（如3C-10C），再对第一层叠体进行小倍率的充电(如1C-3C)；在电池进行放电时：第二层叠体优先进行放电，待第二层叠体放电完毕后，第一层叠体开始放电，起到充当备用电源的目的。这样的结构设计既利用了第一层叠体的高能量密度特性又利用到了第二层叠体的快充长寿命特性。
根据本申请的一些实施例，电池还包括正极端子，第一正极极片和第二正极极片均与正极端子电连接。第一层叠体和第二层叠体共用同一个正极端子，便于加工制造。
根据本申请的一些实施例，电池还包括第一正极端子和第二正极端子，第一正极端子与第一正极极片电连接，第二正极端子与第二正极极片电连接。第一层叠体和第二层叠体应用不同的正极端子，降低相互干扰的风险。
根据本申请的一些实施例，第一负极活性物质层中硅元素的含量大于5wt%且小于或等于50wt%。
根据本申请的一些实施例，第一负极活性物质层中硅元素的含量为9%~24wt%，进一步改善电池的循环膨胀率，从而使电池兼顾较高的容量保持率，有利于提高循环寿命。
根据本申请的一些实施例，第一负极活性物质层还包括石墨。
根据本申请的一些实施例，壳体内设置有一个腔体，第一层叠体和第二层叠体均容纳于腔体内。
根据本申请的一些实施例，壳体内设置有相互独立的第一腔体和第二腔体，第一层叠体容纳于第一腔体内，第二层叠体容纳于第二腔体内。
根据本申请的一些实施例，在电极组件厚度方向上，第一层叠体面对壳体的最外层极片为单面涂覆正极极片，其涂覆面朝向电极组件内侧，朝向壳体的表面未涂覆正极活性材料，使最外层的正极极片的正极活性材料和相邻的负极极片的负极活性材料均能够得到充分利用，提高能量密度。
根据本申请的一些实施例，在电极组件厚度方向上，第一层叠体面对第二层叠体的最外层极片为双面涂覆极片。
本申请第二方面还提供了一种电子设备，包括上述电池。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请一实施方式提供的电池的结构示意图。
图2为本申请一实施方式提供的电极组件的结构示意图。
图3为本申请一实施方式提供的电极组件的截面示意图。
图4为图1所示电池的分解图。
图5为本申请另一实施方式提供的电池的结构示意图。
图6为图5所示电池的分解图。
主要元件符号说明
电池 100；
壳体 10；
电极组件 20；
正极端子 30；
负极端子 40；
第一负极端子 41；
第二负极端子 42；
第一层叠体 21；
第二层叠体 22；
第一负极极片 211；
第一隔膜 212；
第一正极极片 213；
第二负极极片 221；
第二隔膜 222；
第二正极极片 223；
第一正极集流体 213a；
第一正极活性物质层 213b；
第一正极极耳 213c；
第二正极集流体 223a；
第二正极活性物质层 223b；
第二正极极耳 223c；
第一负极集流体 211a；
第一负极活性物质层 211b；
第一负极极耳 211c；
第二负极集流体 221a；
第二负极活性物质层 221b；
第二负极极耳 221c；
第一壳体部 11；
第二壳体部 12；
腔体 101；
密封部 102；
第一正极端子 31；
第二正极端子 32；
分隔板 13；
第一腔体 101a；
第二腔体 101b；
电极组件厚度方向 Z。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述，显然，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。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。在本申请的说明书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。
另外，为了简洁和清楚，在附图中，各种组件、层的尺寸或厚度可被放大。遍及全文，相同的数值指相同的要素。如本文所使用，术语“及/或”、“以及/或者”包括一个或多个相关列举项目的任何和所有组合。另外，应当理解，当要素A被称为“连接”要素B时，要素A可直接连接至要素B，或可能存在中间要素C并且要素A和要素B可彼此间接连接。
进一步，当描述本申请的实施方式时使用“可”指“本申请的一个或多个实施方式”。
本文使用的专业术语是为了描述具体实施方式的目的并且不旨在限制本申请。如本文所使用，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。应进一步理解，术语“包括”，当在本说明书中使用时，指存在叙述的特征、数值、步骤、操作、要素和/或组分，但是不排除存在或增加一个或多个其他特征、数值、步骤、操作、要素、组分和/或其组合。
应理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文用于描述各种要素、组分、区域、层和/或部分，但是这些要素、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语用于区分一个要素、组分、区域、层或部分与另一要素、组分、区域、层或部分。因此，下面讨论的第一要素、组分、区域、层或部分可称为第二要素、组分、区域、层或部分，而不背离示例性实施方式的教导。
请参阅图1，本申请一实施方式提供一种电池100，包括壳体10、容纳在壳体10内的电极组件20和电解液以及凸出于壳体10外的正极端子30和负极端子40。正极端子30和负极端子40均与电极组件20连接，并由壳体10内向壳体10外延伸，且伸出壳体10，用于连接外部元件。本实施方式中，正极端子30的数量为一个；负极端子40的数量为两个，包括第一负极端子41和第二负极端子42。
请参阅图2（隔膜未示出）和图3，电极组件20包括第一层叠体21和第二层叠体22。第一层叠体21包括沿电极组件厚度方向Z交替层叠的第一负极极片211、第一隔膜212和第一正极极片213。第一隔膜212配置于第一负极极片211和第一正极极片213之间，用于降低第一负极极片211和第一正极极片213直接接触短路的风险。第二层叠体22包括沿电极组件厚度方向Z交替层叠的第二负极极片221、第二隔膜222和第二正极极片223。第二隔膜222配置于第二负极极片221和第二正极极片223之间，用于降低第二负极极片221和第二正极极片223直接接触短路的风险。
第一正极极片213包括第一正极集流体213a、第一正极活性物质层213b和第一正极极耳213c，第一正极活性物质层213b设置于第一正极集流体213a的至少一个表面。第二正极极片223包括第二正极集流体223a、第二正极活性物质层223b和第二正极极耳223c，第二正极活性物质层223b设置于第二正极集流体223a的至少一个表面。第一正极极耳213c电连接第一正极集流体213a，第二正极极耳223c电连接第二正极集流体223a，且第一正极极耳213c和第二正极极耳223c均与正极端子30电连接。本实施方式中，第一正极极耳213c自第一正极集流体213a离开第一正极活性物质层213b的区域的一端向外延伸形成，第二正极极耳223c自第二正极集流体223a离开第二正极活性物质层223b的区域的一端向外延伸形成。在其他实施方式中，第一正极极耳213c可以焊接于第一正极集流体213a离开第一正极活性物质层213b的区域，第二正极极耳223c也可以焊接于第二正极集流体223a离开第二正极活性物质层223b的区域。第一正极集流体213a、第一正极极耳213c、第二正极集流体223a和第二正极极耳223c均可包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Al及其组合物中的至少一种。
第一正极活性物质层213b和第二正极活性物质层223b均包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。正极活性材料可以包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或磷酸锰铁锂中的一种或多种。导电剂可以包括导科琴黑、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等中的一种或多种。粘结剂可以聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
第一负极极片211包括第一负极集流体211a、第一负极活性物质层211b和第一负极极耳211c，第一负极活性物质层211b设置于第一负极集流体211a的至少一个表面，第一负极极耳211c电连接第一负极集流体211a和第一负极端子41。第二负极极片221包括第二负极集流体221a、第二负极活性物质层221b和第二负极极耳221c，第二负极活性物质层221b设置于第二负极集流体221a的至少一个表面，第二负极极耳221c电连接第二负极集流体221a和第二负极端子42。本实施方式中，第一负极极耳211c自第一负极集流体211a离开第一负极活性物质层211b的区域的一端向外延伸形成，第二负极极耳221c自第二负极集流体221a离开第二负极活性物质层221b的区域的一端向外延伸形成。在其他实施方式中，第一负极极耳211c可以焊接于第一负极集流体211a离开第一负极活性物质层211b的区域，第二负极极耳221c也可以焊接于第二负极集流体221a离开第二负极活性物质层221b的区域。第一负极集流体211a、第一负极极耳211c、第二负极集流体221a和第二负极极耳221c均可包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Al及其组合物中的至少一种。
第一负极活性物质层211b和第二负极活性物质层221b均包括负极活性材料、导电剂和粘结剂，导电剂可以包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维或石墨烯等中的至少一种，粘结剂可以包括丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸或羧甲基纤维素钠等中的至少一种。
第一负极活性物质层211b的负极活性材料包含硅基材料，硅基材料包括硅、硅碳、硅氧中的至少一种。第二负极活性物质层221b的负极活性材料为石墨。当硅基材料添加至石墨中用作负极活性材料中时，易导致电池的循环寿命急剧下降，循环膨胀急剧增加，其原因在于一方面硅基材料自身的副产物生成导致，另一方面这些副反应影响石墨的循环导致。本申请中配置负极活性材料包含硅基材料的第一负极极片211以及负极活性材料为石墨的第二负极极片221，相较负极极片的负极活性材料均包含硅基材料和石墨的情形，将硅基材料对石墨的影响降低，第一负极极片211的硅基材料不会对第二负极极片221产生膨胀、循环衰减等影响，利于提高循环寿命。
本申请配置与第一层叠体21和第二层叠体22分别连接的第一负极端子41和第二负极端子42，通过第一负极端子41和正极端子30可对第一层叠体21进行充放电，通过第二负极端子42和正极端子30可对第二层叠体22进行充放电。第一层叠体21的第一负极极片211的负极活性材料包含硅基材料，第二层叠体22的第二负极极片221的负极活性材料为石墨。利用石墨的快充特性，在对电池100进行充电的过程中，先在大倍率下对第二层叠体22进行充电，然后在小倍率下对第一层叠体21进行充电，直至电池100充满；在电池100放电的过程中，优先使用第二层叠体22进行放电，当第二层叠体22放电完成后，使用第一层叠体21进行放电，以此提高循环寿命。
请参阅图2，第一层叠体21和第二层叠体22沿电极组件厚度方向Z堆叠。第一层叠体21在电极组件厚度方向Z上面对壳体10的最外层为单面涂覆正极极片，使最外层的正极极片的正极活性材料和相邻的负极极片的负极活性材料均能够得到充分利用，提高能量密度。第一层叠体21在电极组件厚度方向Z上面对第二层叠体22的极片为双面涂覆极片。本申请中，单面涂覆正极极片指的是仅一个表面涂覆有正极活性材料的正极极片，双面涂覆极片指的是两个表面均涂覆有活性材料的极片。可以理解，单面涂覆正极极片未涂覆有正极活性材料的表面可以涂覆其他功能层，例如涂覆绝缘层等。
在一些实施方式中，沿电极组件厚度方向Z观察，第一正极极耳213c和第二正极极耳223c具有重叠的部分，利于连接第一正极极耳213c和第二正极极耳223c，以与正极端子30相连接。沿电极组件厚度方向Z观察，第一负极极耳211c和第二负极极耳221c相分离，利于第一负极极耳211c和第二负极极耳221c分别与第一负极端子41和第二负极端子42相连接。
在一些实施方式中，第一负极活性物质层211b的负极活性材料还包括石墨。
在一些实施方式中，第一负极活性物质层211b中硅元素的含量大于5wt%且小于或等于50wt%。优选的，第一负极活性物质层211b中硅元素的含量为9%~24wt%，利于提高循环寿命。
第一隔膜212和第二隔膜222可以为选自聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚纤维中一种或多种材质的薄膜。
电解液可以为选自含碳酸乙稀酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等碳酸有机酯类一种或多做作为溶剂，含LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、LiCF3SO3、LiCTO4中一种或多种锂盐作为溶质的溶液。
请参阅图1和图4，壳体10包括在电极组件厚度方向Z相对的第一壳体部11和第二壳体部12。第一壳体部11和第二壳体部12连接形成一腔体101以及围绕并密封腔体101的密封部102。第一层叠体21和第二层叠体22均容纳于腔体101中，且第一层叠体21和第二层叠体22在电极组件厚度方向Z上相邻的两个表面相接触。第一层叠体21和第二层叠体22收容于同一个腔体101中，并共用容纳于腔体101中的电解液，便于制造加工。
请参阅图5，在一些实施方式中，正极端子30的数量为两个，包括第一正极端子31和第二正极端子32。第一正极端子31与第一层叠体21的第一正极极耳213c电连接。第二正极端子32与第二层叠体22的第二正极极耳223c电连接。通过第一正极端子31和第一负极端子41可对第一层叠体21进行充放电。通过第二正极端子32和第二负极端子42可对第二层叠体22进行充放电。
请参阅图6，在一些实施方式中，壳体10还包括分隔板13，分隔板13设置于第一壳体部11和第二壳体部12之间并将腔体101分隔为相互独立的第一腔体101a和第二腔体101b，第一层叠体21容纳于第一腔体101a内，第二层叠体22容纳于第二腔体101b内。第一层叠体21和第二层叠体22收容于相互独立的两个腔体内，不共用电解液，降低相互干扰的风险。
本申请一实施例还提供一种电子设备，其包含本申请的电池。电子设备可以为任一使用电池的用电设备，例如，电子装置可以为指手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具以及、电动工具等。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。
实施例1
正极极片的制备：将钴酸锂、导电炭黑、聚偏二氟乙烯按重量比97：1.4：1.6进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，搅拌均匀，得到固含量为72wt%的浆料。将浆料均匀涂覆在铝箔上，涂覆厚度为80μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到正极极片。
负极极片的制备：将95.5wt%负极活性材料（14wt%硅碳和86wt%石墨）、2.5wt%聚丙烯酸、1wt%羧甲基纤维素钠和1wt%碳纳米管混合后涂覆在铜箔上形成负极活性物质层，得到第一负极极片，硅元素在第一负极极片活性物质层中的含量为7wt%；将97.5wt%石墨、1.5wt%丁苯橡胶、1wt%羧甲基纤维素钠混合后涂覆在铜箔上形成负极活性物质层，得到第二负极极片，由于第二负极极片不含硅基材料，因此硅元素在第二负极极片中含量为0%。
隔膜的制备：选用厚度为7μm的聚乙烯膜作为隔膜。
电解液的制备：在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）按照质量比为EC：PC：DEC=1：1：1进行混合，溶解并充分搅拌后加入锂盐LiPF6，混合均匀后获得电解液，其中锂盐LiPF6的浓度为1mol/L。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔膜、第一负极极片和第二负极极片按顺序依次叠好，使隔膜处于正极极片和相应的负极极片之间，起到隔离的作用，并通过叠片的方式得到如图2所示的电极组件。其中，硅元素在所有负极极片（第一负极极片和第二负极极片）的负极活性物质层中的含量为5wt%（即电池的综合含硅量）。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成、脱气、切边等工艺流程得到如图1所示的锂离子电池。
实施例2-8
与实施例1的不同之处在于：硅元素在所有负极极片的负极活性物质层中的含量不同。
对比例1
与实施例1的不同之处在于负极极片的制备和锂离子电池的制备。
负极极片的制备：将97.5wt%负极活性材料（10wt%硅碳和95wt%石墨）、2wt%聚丙烯酸、1wt%羧甲基纤维素钠和0.5wt%碳纳米管混合后涂覆在铜箔上形成负极活性物质层，得到负极极片。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用，并通过叠片的方式得到电极组件。其中，硅元素在所有负极极片的负极活性物质层中的含量为5wt%。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成、脱气、切边等工艺流程得到与图1相似的锂离子电池，其中负极端子的数量为一个。
对各对比例和实施例的锂离子电池进行循环性能测试、循环厚度膨胀测试，测试结果参表1。
25℃循环容量保持率：取被测电池在25℃测试温度下，静止5min，以1.5C的电流将锂离子电池恒流充电至4.5V，再以4.5V的恒压充电至0.05C；静置5min，再以1.0C的电流恒流放电至3.0V，静置5min。记此时容量为D0；重复上述充放电流程500次，记录最后一次的放电容量为D1；25℃循环后，容量的衰减率为D1/D0，单位为%。
循环厚度膨胀测试：将锂离子电池：取被测电池在25℃测试温度下，静置5min，以1.5C的电流将锂离子电池恒流充电至4.5V，再以4.5V的恒压充电至0.05C；静置5min。通过平板厚度测试仪测试锂离子电池的厚度T0。然后将锂离子电池以0.5C的电流恒流放电至3.0V，静置5分钟。重复上述充放电循环500次再一次测试电池的厚度T1。计算得到厚度增长率为(T1-T0)/T0。
表1
由对比例1和实施例1-8可知，在硅元素的含量相同的情况下，将对比例1中的部分负极极片替换为负极活性材料为石墨的第二负极极片，且将负极端子的数量设置为两个，相比对比例，在整体负极极片中相同的硅含量下，通过分离第一负极极片和第二负极极片可改善电池循环保持率与循环中的厚度膨胀，若第一极片中硅含量较低（如实施例1）时，改善效果不明显；若第一极片中硅含量过高（如实施例7和8），膨胀增加，循环会发生恶化，推测可能是高的硅含量会使得循环中第一极片膨胀收缩后部分硅失去电接触反而循环变差，因此在第一极片中的硅含量需要控制在合适比例。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本申请，因此依本申请所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种电池，包括壳体和电极组件，所述电极组件收容于所述壳体内，其特征在于，所述电极组件包括第一层叠体和第二层叠体，所述第一层叠体包括沿电极组件厚度方向层叠的第一负极极片、第一隔膜和第一正极极片，所述第二层叠体包括沿所述电极组件厚度方向层叠的第二负极极片、第二隔膜和第二正极极片，所述第一负极极片包括包含硅基材料的第一负极活性物质层，所述硅基材料为硅、硅碳、硅氧中的至少一种；所述第二负极极片包括负极活性材料为石墨的第二负极活性物质层；所述电池还包括第一负极端子和第二负极端子，所述第一负极端子与所述第一负极极片电连接，所述第二负极端子与所述第二负极极片电连接，所述第一负极端子和第二负极端子由所述壳体内向所述壳体外延伸并伸出所述壳体。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括正极端子，所述第一正极极片和所述第二正极极片均与所述正极端子电连接。
3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第一正极端子和第二正极端子，所述第一正极端子与所述第一正极极片电连接，所述第二正极端子与所述第二正极极片电连接。
4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一负极活性物质层中硅元素的含量大于5wt%且小于或等于50wt%。
5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述第一负极活性物质层中硅元素的含量为9%~24wt%。
6.如权利要求4或5所述的电池，其特征在于，所述第一负极活性物质层还包括石墨。
7.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体内设置有一个腔体，所述第一层叠体和所述第二层叠体均容纳于所述腔体内。
8.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体内设置有相互独立的第一腔体和第二腔体，所述第一层叠体容纳于所述第一腔体内，所述第二层叠体容纳于所述第二腔体内。
9.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一层叠体在所述电极组件厚度方向上面对所述壳体的最外层为单面涂覆正极极片。
10.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一层叠体在所述电极组件厚度方向上面对所述第二层叠体的最外层极片为双面涂覆极片。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的电池。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092830A (ja) * 2008-09-11 2010-04-22 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
CN102751531A (zh) * 2011-12-30 2012-10-24 华明电源(深圳)有限公司 一种锂离子二次电池
CN109698349A (zh) * 2018-12-05 2019-04-30 上海空间电源研究所 适用于高容量硅基负极的粘结剂、负极及高比能锂离子电池的制备方法
CN110931802A (zh) * 2019-11-12 2020-03-27 浙江锋锂新能源科技有限公司 一种柔性轻质非金属集流体、极片的制备方法和应用以及一种锂蓄电池及其制备方法
CN112216878A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 比亚迪股份有限公司 锂离子电池重复单元、锂离子电池及其使用方法、电池模组和汽车
KR20220126545A (ko) * 2021-03-09 2022-09-16 주식회사 엘지에너지솔루션 서로 다른 조성을 가지는 2 종류의 음극을 포함하는 이차전지

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092830A (ja) * 2008-09-11 2010-04-22 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
CN102751531A (zh) * 2011-12-30 2012-10-24 华明电源(深圳)有限公司 一种锂离子二次电池
CN109698349A (zh) * 2018-12-05 2019-04-30 上海空间电源研究所 适用于高容量硅基负极的粘结剂、负极及高比能锂离子电池的制备方法
CN112216878A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 比亚迪股份有限公司 锂离子电池重复单元、锂离子电池及其使用方法、电池模组和汽车
CN110931802A (zh) * 2019-11-12 2020-03-27 浙江锋锂新能源科技有限公司 一种柔性轻质非金属集流体、极片的制备方法和应用以及一种锂蓄电池及其制备方法
KR20220126545A (ko) * 2021-03-09 2022-09-16 주식회사 엘지에너지솔루션 서로 다른 조성을 가지는 2 종류의 음극을 포함하는 이차전지

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