CN116799437B - 电池及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电池及电子设备,电池包括裸电芯,裸电芯包括正极片、负极片及隔离膜片,正极片包括正极集流体层和正极活性物质层;负极片包括负极活性物质层;隔离膜片包括隔离基层、第一涂覆层和第二涂覆层;第一涂覆层连接于正极活性物质层,且第一涂覆层和正极活性物质层之间的剥离力大于第一涂覆层的内聚力,第二涂覆层连接于负极活性物质层;电池首次进行充放电时,负极活性物质层膨胀,以使第一涂覆层分为防护部分和功能部分,防护部分和功能部分之间的剥离力小于第一涂覆层的内聚力;防护部分连接于正极活性物质层。利用隔离膜片上的第一涂覆层形成原位的防护部分,既能防止电池厚度过厚,又能保护正极活性物质层。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池及电子设备。
背景技术
随着人们对手机、笔记本电脑等电子产品的轻薄化和长续航需求不断提升,锂离子电池的体积能量密度(volumetric energy density,VED)越来越高,提升电池的正极活性物质层的克容量是提升VED的重要措施。
然而,不断提升正极活性物质层的克容量之后,会导致正极活性物质层的表面氧活性变高,高活性的氧会加速正极活性物质层的表面处氧与电解液的反应,进而导致表面氧、活性材料氧化还原电对损失,另一方面还会导致电解液不断分解,使得电解液的有效组分缺失,因电解液中的有效组分可以形成正极电解质界面(cathode electrolyteinterface,CEI),CEI可以保护正极活性物质层。因此电解液的有效组分缺失后,就很难生成CEI,进而导致对正极活性物质层的保护减弱甚至失效。
发明内容
本申请提供一种电池及电子设备,能够有效保护正极活性物质层。
本申请第一方面提供一种电池包括:裸电芯,裸电芯包括正极片、负极片及隔离膜片,正极片包括正极集流体层和正极活性物质层,正极活性物质层设置于正极集流体层的表面;负极片包括负极活性物质层;隔离膜片包括隔离基层、第一涂覆层和第二涂覆层,第一涂覆层和第二涂覆层分别设置于隔离基层相背的两个表面;隔离膜片层叠于正极片和负极片之间,第一涂覆层连接正极活性物质层,且第一涂覆层和正极活性物质层之间的剥离力大于第一涂覆层的内聚力;第二涂覆层连接负极活性物质层;电池首次进行充放电时,负极活性物质层产生膨胀,使得第一涂覆层分为防护部分和功能部分,防护部分和功能部分沿电池的厚度方向层叠,防护部分连接于正极活性物质层,功能部分连接于隔离基层,防护部分和功能部分之间的剥离力小于第一涂覆层的内聚力。
本实施例中,电池制备完成后,对电池进行首次充放电,负极活性物质层中的嵌锂量逐渐增加,因此负极活性物质层会逐渐膨胀,负极活性物质层膨胀时,X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的尺寸均增加,也即负极活性物质层的体积增加。负极活性物质层沿X轴方向和Y轴方向的尺寸增加时,由于第二涂覆层与负极活性物质层之间的粘接胶较强,因此,负极活性物质层膨胀时会带动第二涂覆层和隔离基层移动,此时,第一涂覆层靠近隔离基层与隔离基层同时移位,因第一涂覆层和正极活性物质层之间的固定力大于第一涂覆层的内聚力,第一涂覆层靠近正极活性物质层的部分保持与正极活性物质层的连接状态。换句话说,第一涂覆层会被分成两部分,且其中的一部分保持与正极活性物质层连接,其中另一部分保持与隔离基层连接。第一涂覆层与正极活性物质层连接的部分为防护部分,防护部分用于保护正极活性物质层,第一涂覆层与隔离基层连接的部分为功能部分,功能部分用于维持隔离膜片的正常功能,使得隔离膜片既能物理隔离正极片和负极片,防止正极片和负极片短接,又能供锂离子通过。
电池制备完成后,电池首次充放电完成后,防护部分均匀的层叠于正极活性物质层上,形成原位覆盖的正极片,防护部分可以起到保护正极活性物质层的作用,降低了正极活性物质层的表面氧化性,进而降低正极活性物质层处于高脱锂状态的风险,防止正极活性物质层在界面处活性氧与电解液反应过快。进而防止正极活性物质层的表面氧损失,防止正极活性物质层中的氧化还原对损失,以及降低电解液分解的速率,防止有效组分缺失。
尤其是当电池在高温环境下使用时,防护部分对正极活性物质层的保护更加明显。
另外,与现有技术中直接在正极片上增加保护层的方案相比,现有技术直接增加保护层的方案导致电池厚度较厚,且制程繁琐,保护层均匀性较差。本实施例中,使用隔离膜片的第一涂覆层生成原位覆盖的正极片,既能防护正极片,且可以降低裸电芯的厚度,进而降低电池的厚度,有利于电池轻薄化和轻量化设计;以及可以减小裸电芯的制备工序,增加防护部分的层叠于正极活性物质层的均匀性。与现有技术中掺杂铝元素的方案相比,铝元素会抑制正极活性物质层中活性物质的克容量发挥,进而导致电池的能量密度受限,本实施例中,正极活性物质层的克容量能够有效发挥,使得电池的能量密度提升。
一些实施例中,第一涂覆层包括聚合物涂层以及混合涂层,混合涂层的材质包括陶瓷和聚合物;沿电池的厚度方向,隔离基层、聚合物涂层及混合涂层依次层叠连接,聚合物涂层连接于正极活性物质层;负极活性物质层产生膨胀,以使混合涂层沿电池的厚度方向分为第一混合层和第二混合层,第一混合层形成功能部分,第二混合层和聚合物涂层形成防护部分。
第一涂覆层包括聚合物涂层和混合涂层,且聚合物涂层连接于正极活性物质层,混合涂层连接于隔离基层,聚合物涂层为使用粘接胶将聚合物粘接而成,因此聚合物涂层具有较强的粘接力,使得聚合物涂层和正极活性物质层之间可靠连接,能够增加聚合物涂层和正极活性物质层之间的剥离力,便于后续生成防护部分和功能部分。
一些实施例中,聚合物涂层的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚酰亚胺中至少一种;混合涂层中的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、苯丙乳液和聚酰亚胺中至少一种。由此,聚合物涂层和混合涂层中的聚合物易于获取,且聚合物涂层的官能团具有较强的粘接力,利于形成防护部分,使得防护部分更均匀的层叠于正极活性物质层。
一些实施例中,第一涂覆层的材质包括陶瓷和聚合物。
一些实施例中,防护部分的厚度h1与第一涂覆层的厚度h0满足以下关系:0<h1/h0≤70%。由此,既能使得防护部分可以较好的保护正极活性物质层,又能防止隔离膜片失效,使得隔离膜片维持正常功能,确保隔离膜片既能物理隔离正极片和负极片,防止正极片和负极片短接,又能供锂离子通过。
一些实施例中,正极片、负极片和隔离膜片通过耦合热压工艺制备成裸电芯;防护部分的厚度h1与耦合热压工艺过程中的温度正相关,防护部分的厚度h1与耦合热压工艺过程中的压力正相关。由此,可以便于控制防护部分和功能部分的厚度,使得防护部分可以有效防护正极活性物质层,功能部分可以维持隔离膜片的正常功能。
一些实施例中,正极片、负极片和隔离膜片通过冷压工艺制备成裸电芯;防护部分的厚度h1与冷压工艺过程中的压力正相关。由此,可以便于控制防护部分和功能部分的厚度,使得防护部分可以有效防护正极活性物质层,功能部分可以维持隔离膜片的正常功能。
一些实施例中,防护部分在正极集流体层的表面的正投影面积S1与正极活性物质层的表面的面积S0满足以下关系:70% ≤ S1/S0≤100%。由此,使得防护部分可以有效的保护正极活性物质层。
一些实施例中,防护部分在正极集流体层的表面的正投影面积S1与正极活性物质层的表面的面积S0满足以下关系:S1=S0。也即,防护部分覆盖整个正极活性物质层的表面,整个正极活性物质层的表面均被有效防护,可以提升防护效果。
一些实施例中,正极片包括两个正极活性物质层,两个正极活性物质层分别层叠于正极集流体层沿电池的厚度方向相背的两个表面。
一些实施例中,负极片还包括负极集流体层,负极集流体层沿电池的厚度方向相背的两个表面均设有负极活性物质层;隔离膜片还包括第二涂覆层,第二涂覆层设置于隔离基层背离第一涂覆层的表面,第二涂覆层连接于负极活性物质层。
一些实施例中,电池还包括外壳,正极片设有正极耳,负极片设有负极耳;正极片、负极片和隔离膜片均设于外壳的内部,多个正极片的正极耳固定连接且伸出外壳,多个负极片的负极耳固定连接且伸出外壳。
一些实施例中,电池还包括保护电路板,保护电路板固定于外壳的一侧,且保护电路板与正极耳和负极耳连接。
本申请第二方面提供一种电子设备,包括壳体和本申请第一方面中任一项的电池,电池设置于壳体的内部。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的手机的结构示意图。
图2是图1中所示手机的分体结构示意图。
图3是图2中所示手机的电池的电芯的结构示意图。
图4是本申请实施例提供的裸电芯的结构示意图。
图5是本申请另一种实施例提供的裸电芯的结构示意图。
图6是本申请又一种具体实施例提供的裸电芯的结构示意图。
图7是本申请实施例提供的裸电芯的内部结构示意图。
图8是本申请实施例提供的裸电芯的另一种状态的内部结构示意图。
图9是本申请实施例提供的裸电芯的另一种状态的局部的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
本申请提供一种电子设备。电子设备包括但不限于直板手机(cellphone)、折叠手机、笔记本电脑(notebook computer)、平板电脑(tablet personal computer)、膝上型电脑(laptop computer)、个人数字助理(personal digital assistant)或可穿戴式设备(wearable device)等。以下以电子设备为手机进行说明。
请参考图1和图2,图1是本申请实施例提供的手机的结构示意图,图2是图1中所示手机的分体结构示意图。
其中,为了便于描述,定义手机1000的宽度方向为X轴方向,手机1000的长度方向为Y轴方向,手机1000的厚度方向为Z轴方向,X轴方向、Y轴方向和Z轴方向两两相互垂直。
手机1000包括显示屏200、壳体300和电池100,显示屏200安装于壳体300,壳体300设有安装仓330,电池100安装于安装仓330内。电池100为简单示意图,实际上电池100上还会有一个或多个连接器伸出,图2中未示意。
本实施例中,显示屏200具有触控功能,显示屏200包括显示面和安装面,显示面和安装面相背设置,显示屏200的安装面朝向壳体300,显示面用于显示文字、图像和视频等。显示屏200的显示面背离壳体300。显示屏200具体可以为如下任一种显示屏200:有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示屏200,有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrix organic light-emitting diode,AMOLED)显示屏200,迷你发光二极管(mini organic lightemitting diode)显示屏200,微型发光二极管(micro organic light-emitting diode)显示屏200,微型有机发光二极管(microorganic light-emitting diode)显示屏200,量子点发光二极管(quantum dot lightemitting diodes,QLED)显示屏200。
壳体300包括中框310和后盖320,其中,中框310包括中板和边框,边框环绕中板并与中板连接,中板用于支撑显示屏200、主电路板和电池100等器件。后盖320为矩形薄板状。后盖320固定于中框310的一侧,边框和中板围合成安装仓330,后盖320封闭安装仓330。显示屏200安装于中框310背离后盖320的一侧。主电路板上集成有电池管理器。
请参阅图3,图3是图2中所示手机的电池的电芯的结构示意图。
电池100包括电芯100A和保护电路板(图未示)。电芯100A包括外壳120和裸电芯110,外壳120设有容纳腔121,容纳腔121内容置有电解液。裸电芯110安装于容纳腔121内。裸电芯110具有正极耳111和负极耳112。正极耳111和负极耳112均可以伸出外壳120,且正极耳111和负极耳112均通过保护电路板与电池管理器连接,正极耳111和负极耳112可以配合使裸电芯110充电或者放电。
外壳120为矩形状,外壳120包括沿Z轴方向相对的第一壁和第二壁,以及连接于第一壁和第二壁之间的周壁,第一壁、第二壁和周壁合围成容纳腔121。
请参考图4,图4是本申请实施例提供的裸电芯的结构示意图。
裸电芯110包括正极片10、负极片20和隔离膜片30,隔离膜片30连接于正极片10和负极片20之间。正极片10和负极片20的数量可以为一个,也可以为多个,此处多个意指两个以上。具体的,所述正极片10、所述负极片20和所述隔离膜片30堆叠或卷绕成所述裸电芯110;所述正极片10和所述负极片20交替分布,且相邻的所述正极片10和所述负极片20之间均设有所述隔离膜片30。本实施例中,正极片10、负极片20和隔离膜片30沿Z轴方向堆叠形成裸电芯110。
裸电芯110的层数可以为五层、七层、九层、十一层、十三层等等数量。本实施例中,裸电芯110的层数可以为五层,裸电芯110的各层的排列方式如下:正极片10、隔离膜片30、负极片20、隔离膜片30、正极片10。
其他实施例中,请参考图5,图5是本申请另一种实施例提供的裸电芯的结构示意图。裸电芯110的层数可以为九层,裸电芯110的各层的排列方式如下:正极片10、隔离膜片30、负极片20、隔离膜片30、正极片10、隔离膜片30、负极片20、隔离膜片30、正极片10。
其他实施例中,请参考图6,图6是本申请又一种具体实施例提供的裸电芯的结构示意图。裸电芯110的层数可以为十一层,裸电芯110的各层的排列方式如下:正极片10、隔离膜片30、负极片20、隔离膜片30、正极片10、隔离膜片30、负极片20、隔离膜片30、正极片10、隔离膜片30、负极片20。
本实施例中,请参考图7,图7是本申请实施例提供的裸电芯的内部结构示意图。所述正极片10包括正极集流体层11和两个正极活性物质层12,两个正极活性物质层12分别层叠于所述正极集流体层11沿所述电池100的厚度方向相背的两个表面,并且正极活性物质层12在正极集流体层11的表面投影完全与正极集流体层11的表面重合,也即,正极活性物质层12铺满正极集流体层11的整个表面,由此可以充分利用正极集流体层11的表面的空间,此处完全重合包括公差和加工误差。正极集流体层11沿厚度方向相背的两个表面均设有正极活性物质层12,可以增加正极的活性物质量,进而增加电池100的容量。可以理解,每个正极片10均设有正极耳111,多个正极耳111沿Z轴方向对齐且固定连接。
正极集流体层11可以为铝箔制成,正极活性物质层12可以为磷酸铁锂、锰酸锂、磷酸锰锂、镍酸锂、钴酸锂、磷酸锰铁锂等中的至少一种。其他实施例中,正极集流体层11可以为铜箔、金箔、银箔或镍箔等金属箔制成。
本实施例中,负极片20包括负极集流体层21和两个负极活性物质层22。两个所述负极活性物质层22分别层叠于所述负极集流体层21沿所述电池100的厚度方向相背的两个表面。负极集流体层21相背的两个表面均设有负极活性物质层22,可以增加负极的活性物质量,进而增加电池100的容量。其他实施例中,负极片20也可以包括负极集流体层21和一个负极活性物质层22,负极活性物质层22设置于负极集流体层21的一侧表面。
本实施例中,负极活性物质层22在负极集流体层21的表面投影完全与负极集流体层21的表面重合,也即,负极活性物质层22铺满负极集流体层21的整个表面,由此可以充分利用负极集流体层21的表面的空间。
负极集流体层21可以为铜箔制成,负极活性物质层22可以为石墨、硅氧、硅碳、预锂化硅氧中的一种或者多种制成。其他实施例中,负极集流体层21也可以为铝箔、金箔、银箔或镍箔等金属箔制成。
本实施例中,隔离膜片30包括隔离基层31、第一涂覆层32和第二涂覆层33,第一涂覆层32和第二涂覆层33设置于隔离基层31沿Z轴方向相背的两个表面,换句话说,第一涂覆层32、隔离基层31和第二涂覆层33沿Z轴方向依次层叠且连接。隔离基层31可以为聚乙烯(polyethylene ,PE)制成,第二涂覆层33的制备材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸和聚酰亚胺等聚合物中至少一种。
本实施例中,第一涂覆层32包括聚合物涂层34以及混合涂层35,沿Z轴方向,所述隔离基层31、所述聚合物涂层34及所述混合涂层35依次层叠连接。所述聚合物涂层34的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚酰亚胺中至少一种;所述混合涂层35中的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、苯丙乳液和聚酰亚胺中至少一种。可以理解,聚合物涂层34为上述的聚合物相互粘接形成。混合涂层35为聚合物和陶瓷粘接形成。陶瓷的材质可以包括三氧化二铝。
其他实施例中,第一涂覆层32的材质包括陶瓷和聚合物,也即与上述实施例相比,第一涂覆层32没有设置聚合物涂层34,第一涂覆层32全部为陶瓷和聚合物的等材料混合成的涂层。
本实施例中,请参考图7,制备裸电芯110时,将正极片10、负极片20和隔离膜片30沿Z轴方向层叠,且使得第一涂覆层32连接于负极活性物质层22,第二涂覆层33连接于正极活性物质层12,更具体的为聚合物涂层34连接于正极活性物质层12。然后采用耦合热压工艺将正极片10、负极片20和隔离膜片30压制形成裸电芯110,压制完成后,第一涂覆层32连接于负极活性物质层22,第二涂覆层33连接于正极活性物质层12,具体的为聚合物涂层34连接于正极活性物质层12,并且第一涂覆层32和正极活性物质层12之间的剥离力大于第一涂覆层32的内聚力。具体的,第一涂覆层32和正极活性物质层12之间的剥离力为第一涂覆层32的聚合物和正极活性物质层12之间的粘接力,第一涂覆层32的内聚力为聚合物内官能团之间的粘接力。
上述耦合热压工艺过程中的热压温度T介于70摄氏度至90摄氏度之间,具体的,热压温度T可以取值为70度、75度、80度或者90度;热压压力F介于0.5兆帕至5兆帕之间,具体的,热压压力可以取值为0.5兆帕、1兆帕、2兆帕、3兆帕、4兆帕或者5兆帕。其他实施例中,也可以采用冷压工艺制备裸电芯110。
裸电芯110制备完成后,将裸电芯110安装于外壳120的容纳腔121内,然后向容纳腔121内灌注电解液,由此制成电池100。
请参考图8和图9,图8是本申请实施例提供的裸电芯的另一种状态的内部结构示意图。图9是本申请实施例提供的裸电芯的另一种状态的局部的内部结构示意图。
电池100制备完成后,对电池100进行首次充放电,负极活性物质层22中的嵌锂量逐渐增加,因此负极活性物质层22会逐渐膨胀,负极活性物质层22膨胀时,X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的尺寸均增加,也即负极活性物质层22的体积增加。负极活性物质层22沿X轴方向和Y轴方向的尺寸增加时,由于第二涂覆层33与负极活性物质层22之间的粘接胶较强,因此,负极活性物质层22膨胀时会带动第二涂覆层33和隔离基层31移动,此时,第一涂覆层32靠近隔离基层31与隔离基层31同时移位,因所述第一涂覆层32和所述正极活性物质层12之间的剥离力大于所述第一涂覆层32的内聚力,第一涂覆层32靠近正极活性物质层12的部分保持与正极活性物质层12的连接状态。换句话说,第一涂覆层32会被分成两部分,且其中的一部分保持与正极活性物质层12连接,其中另一部分保持与隔离基层31连接。第一涂覆层32与正极活性物质层12连接的部分为防护部分38,防护部分38用于保护正极活性物质层12,第一涂覆层32与隔离基层31连接的部分为功能部分39,功能部分39用于维持隔离膜片30的正常功能,使得隔离膜片30既能物理隔离正极片10和负极片20,防止正极片10和负极片20短接,又能供锂离子通过。
可以理解,第一涂覆层32被分成防护部分38和功能部分39,但是防护部分38和功能部分39并不是完全分开的,防护部分38和功能部分39还是处于接触状态,且防护部分38和功能部分39之间还具有一定的剥离力,但是因功能部分39相对防护部分38产生了移位,破坏了第一涂覆层32的整体性,也即降低了防护部分38和功能部分39之间的内聚力,因此防护部分38和功能部分39之间的剥离力小于第一涂覆层32的内聚力。
第一涂覆层32包括聚合物涂层34以及混合涂层35,第一涂覆层32分成两部分,具体为聚合物涂层34分成第一混合层36和第二混合层37,第一混合层36连接于隔离基层31,第二混合层37连接于聚合物涂层34。第一混合层36即为上述的功能部分39,聚合物涂层34和第二混合层37即为上述的防护部分38。
电池100进行首次充放电之前,第一涂覆层32的厚度尺寸为h0,电池100首次充放电完成后,防护部分38厚度尺寸为h1。所述防护部分38的厚度h1与所述第一涂覆层32的厚度h0满足以下关系:0<h1/h0≤70%。换句话说,防护部分38的厚度h1最多为第一涂覆层32的厚度h0的70%,具体的,h1可以等于h0的70%、60%、50%、40%、30%、25%、20%、18%、10%等等。由此,既能使得防护部分38可以较好的保护正极活性物质层12,又能防止隔离膜片30失效,使得隔离膜片30维持正常功能,确保隔离膜片30既能物理隔离正极片10和负极片20,防止正极片10和负极片20短接,又能供锂离子通过。
本实施例中,在制备裸电芯110时,可以通过调整耦合热压工艺过程中的温度和/或压力调整防护部分38的厚度h1。具体的,防护部分38的厚度h1与热压温度T之间正相关,防护部分38的厚度h1与热压压力F之间正相关。换句话说,制备裸电芯110过程中的热压温度T越高,电池100首次充放电完成后,防护部分38的厚度h1越大;制备裸电芯110过程中的热压温度T越低,电池100首次充放电完成后,防护部分38的厚度h1越小。同样的道理,制备裸电芯110过程中的热压压力F越大,电池100首次充放电完成后,防护部分38的厚度h1越大;制备裸电芯110过程中的热压压力F越小,电池100首次充放电完成后,防护部分38的厚度h1越小。其他实施例中,采用冷压工艺制备裸电芯110时,防护部分38的厚度h1与冷压压力正相关。
本实施例中,所述正极活性物质层12的表面的面积为S0,电池100首次充放电完成后,所述防护部分38在所述正极集流体层11的表面的正投影面积为S1。所述防护部分38在所述正极集流体层11的表面的正投影面积S1与所述正极活性物质层12的表面的面积S0满足以下关系:70% ≤ S1/S0≤100%。由此,使得防护部分38可以有效的保护正极活性物质层12。本实施例中,S1=S0,也即,防护部分38覆盖整个正极活性物质层12的表面,整个正极活性物质层12的表面均被有效防护,可以提升防护效果。其他实施例中,S1可以等于S0的70%、75%、80%、85%、90%、95%或者98%等等。
本实施例中,电池100制备完成后,电池100首次充放电完成后,防护部分38均匀的层叠于正极活性物质层12上,形成原位覆盖的正极片10,原位是相较于非原位而言的,其中原位指的是,防护部分38为电池100制备完成后生成。非原位指的是,防护部分38在电池100制备过程中生成。
防护部分38可以起到保护正极活性物质层12的作用,降低了正极活性物质层12的表面氧化性,进而降低正极活性物质层12处于高脱锂状态的风险,防止正极活性物质层12中的活性物质界面处与电解液反应过快。进而防止正极活性物质层12的表面氧损失,防止正极活性物质层12中的元素损失,防止氧化还原电对损失,以及降低电解液分解的速率,防止有效组分缺失。
另外,与现有技术中直接在正极片10上增加保护层的方案相比,现有技术直接增加保护层的方案导致电池100厚度较厚,且制程繁琐,保护层均匀性较差。本实施例中,使用隔离膜片30的第一涂覆层32生成原位覆盖的正极片10,既能防护正极片10,且可以降低裸电芯110的厚度,进而降低电池100的厚度,有利于电池100轻薄化和轻量化设计;以及可以减小裸电芯110的制备工序,增加防护部分38的层叠于正极活性物质层12的均匀性。与现有技术中掺杂铝元素的方案相比,铝元素会抑制正极活性物质层12中活性物质的克容量发挥,进而导致电池100的能量密度受限,本实施例中,正极活性物质层12的克容量能够有效发挥,使得电池100的能量密度提升。
另外,本实施例中,第一涂覆层32包括聚合物涂层34和混合涂层35,且聚合物涂层34连接于正极活性物质层12,混合涂层35连接于隔离基层31,聚合物涂层34为使用粘接胶将聚合物粘接而成,因此聚合物涂层34具有较强的粘接力,使得聚合物涂层34和正极活性物质层12之间可靠连接,能够增加聚合物涂层34和正极活性物质层12之间的剥离力,便于后续生成防护部分38和功能部分39。
以上,仅为本申请的部分实施例和实施方式,本申请的保护范围不局限于此,任何熟知本领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种电池,其特征在于,包括:裸电芯,所述裸电芯包括正极片、负极片及隔离膜片,
所述正极片包括正极集流体层和正极活性物质层,所述正极活性物质层设置于所述正极集流体层的表面;所述负极片包括负极活性物质层;所述隔离膜片包括隔离基层、第一涂覆层和第二涂覆层,所述第一涂覆层和所述第二涂覆层分别设置于所述隔离基层相背的两个表面;
所述隔离膜片层叠于所述正极片和所述负极片之间,所述第一涂覆层连接所述正极活性物质层,且所述第一涂覆层和所述正极活性物质层之间的剥离力大于所述第一涂覆层的内聚力;所述第二涂覆层连接所述负极活性物质层;
所述电池首次进行充放电时,所述负极活性物质层产生膨胀,使得所述第一涂覆层分为防护部分和功能部分,所述防护部分和所述功能部分沿所述电池的厚度方向层叠,所述防护部分连接于所述正极活性物质层,所述功能部分连接于所述隔离基层,所述防护部分和所述功能部分之间的剥离力小于所述第一涂覆层的内聚力。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一涂覆层包括聚合物涂层以及混合涂层,所述混合涂层的材质包括陶瓷和聚合物;沿所述电池的厚度方向,所述隔离基层、所述聚合物涂层及所述混合涂层依次层叠连接,所述聚合物涂层连接于所述正极活性物质层;
所述负极活性物质层产生膨胀,以使所述混合涂层沿所述电池的厚度方向分为第一混合层和第二混合层,所述第一混合层形成所述功能部分,所述第二混合层和所述聚合物涂层形成所述防护部分。
3.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述聚合物涂层的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚酰亚胺中至少一种;所述混合涂层中的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、苯丙乳液和聚酰亚胺中至少一种。
4.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一涂覆层的材质包括陶瓷和聚合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池,其特征在于,所述防护部分的厚度h1与所述第一涂覆层的厚度h0满足以下关系:0<h1/h0≤70%。
6.根据权利要求5所述的电池,其特征在于,所述正极片、所述负极片和所述隔离膜片通过耦合热压工艺制备成所述裸电芯;所述防护部分的厚度h1与耦合热压工艺过程中的温度正相关,所述防护部分的厚度h1与耦合热压工艺过程中的压力正相关。
7.根据权利要求5所述的电池,其特征在于,所述正极片、所述负极片和所述隔离膜片通过冷压工艺制备成所述裸电芯;所述防护部分的厚度h1与冷压工艺过程中的压力正相关。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的电池,其特征在于,所述防护部分在所述正极集流体层的表面的正投影面积S1与所述正极活性物质层的表面的面积S0满足以下关系:70%≤ S1/S0≤100%。
9.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述防护部分在所述正极集流体层的表面的正投影面积S1与所述正极活性物质层的表面的面积S0满足以下关系:S1=S0。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的电池,其特征在于,所述正极片包括两个所述正极活性物质层,两个所述正极活性物质层分别层叠于所述正极集流体层沿所述电池的厚度方向相背的两个表面。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的电池,其特征在于,所述负极片还包括负极集流体层,所述负极集流体层沿所述电池的厚度方向相背的两个表面均设有所述负极活性物质层。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的电池,其特征在于,所述电池还包括外壳,所述正极片设有正极耳,所述负极片设有负极耳;所述正极片、所述负极片和所述隔离膜片均设于所述外壳的内部,多个所述正极片的正极耳固定连接且伸出所述外壳,多个所述负极片的负极耳固定连接且伸出所述外壳。
13.根据权利要求12所述的电池,其特征在于,所述电池还包括保护电路板,所述保护电路板固定于所述外壳的一侧,且所述保护电路板与所述正极耳和所述负极耳连接。
14.一种电子设备,其特征在于,包括壳体和权利要求1至13中任一项所述的电池,所述电池设置于所述壳体的内部。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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