CN216250793U - 一种正极片和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种正极片和锂离子电池，其中，正极片包括：正极集流体，以及平铺设置于所述正极集流体上的正极活性涂层和绝缘涂层；所述正极活性涂层包括基部和从所述基部延伸出的边缘部，所述边缘部的厚度小于所述基部的厚度，所述绝缘涂层与所述边缘部邻接，或者，所述绝缘涂层覆盖所述边缘部。通过正极活性涂层上的边缘部的设置，以及邻接或覆盖边缘部的绝缘涂层的设置，降低正极片边缘处的锂离子脱出总量，降低锂离子电池在大倍率充放电过程中的析锂风险，提高锂离子电池的安全性能。

Description

一种正极片和锂离子电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种正极片和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度高，循环寿命长，对环境友好及无记忆效应等优点，被广泛应用于各个领域中。

相关技术采用多极耳结构设计来提升锂离子电池的倍率性能，降低锂离子电池在充放电过程中的温升；但多极耳结构的锂离子电池在进行大倍率充放电时，存在较高的析锂风险。

发明内容

本申请的目的在于提供一种正极片和锂离子电池，以解决多极耳结构的锂离子电池存在较高的析锂风险的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种正极片，包括：

正极集流体，以及平铺设置于所述正极集流体上的正极活性涂层和绝缘涂层；所述正极活性涂层包括基部和从所述基部延伸出的边缘部，所述边缘部的厚度小于所述基部的厚度；

所述绝缘涂层与所述边缘部邻接，或者，所述绝缘涂层覆盖所述边缘部。

可选的，所述绝缘涂层包括绝缘材料，所述绝缘材料的D50粒径大于或等于0.3微米，且小于或等于0.6微米。

可选的，所述绝缘涂层包括绝缘材料，所述绝缘材料的D90粒径大于或等于1微米，且小于或等于3微米。

可选的，所述绝缘涂层的宽度大于或等于0.1毫米，且小于或等于2.5毫米。

可选的，所述绝缘涂层的厚度大于或等于20微米，且小于或等于50微米。

可选的，所述边缘部的宽度大于或等于1毫米，且小于或等于8毫米。

可选的，所述基部的厚度和所述边缘部的厚度之差大于或等于2微米，且小于或等于10微米。

可选的，所述正极活性涂层的厚度大于或等于30微米，且小于或等于80微米。

可选的，所述绝缘涂层的数量为两个，所述边缘部的数量也为两个，所述基部位于两个边缘部之间；

其中一个绝缘涂层邻接或覆盖其中一个边缘部，另一个绝缘涂层邻接或覆盖另一个边缘部。

第二方面，本申请实施例提供一种锂离子电池，包括负极片、隔膜、电解液、包装外壳，以及上述第一方面所述的正极片。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本申请实施例所提供的正极片和锂离子电池，通过正极活性涂层上的边缘部的设置，以及邻接或覆盖边缘部的绝缘涂层的设置，降低正极片边缘处的锂离子脱出总量，降低锂离子电池在大倍率充放电过程中的析锂风险，提高锂离子电池的安全性能。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种正极片的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种正极片的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的又一种正极片的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种正极集流体的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种刀垫的结构示意图；

图6是图4中A处的放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。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。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种正极片的结构示意图，如图1所示，上述正极片包括：

正极集流体11，以及平铺设置于所述正极集流体11上的正极活性涂层和绝缘涂层13；所述正极活性涂层包括基部121和从所述基部121延伸出的边缘部122，所述边缘部122的厚度小于所述基部121的厚度；

所述绝缘涂层13与所述边缘部122邻接，或者，所述绝缘涂层13覆盖所述边缘部122。

如上所述，通过正极活性涂层上的边缘部122的设置，以及邻接或覆盖边缘部122的绝缘涂层13的设置，降低正极片边缘处的锂离子脱出总量，降低锂离子电池在大倍率充放电过程中的析锂风险，提高锂离子电池的安全性能，提升锂离子电池在循环后期的容量保持率，降低循环过程中锂离子电池的厚度膨胀率。

在正极片的剪裁过程中，利用边缘处的绝缘涂层13的设置，还能避免剪裁后的正极片出现漏箔现象(即避免边缘处的正极活性涂层过薄导致的正极集流体11暴露的情况)，这能进一步提高锂离子电池的安全性能。

需要指出的是，图1示出了绝缘涂层13覆盖于边缘部122的情况，图2示出了绝缘涂层13于边缘部122邻接的情况。

可选的，所述绝缘涂层包括绝缘材料，所述绝缘材料的D50粒径大于或等于0.3微米，且小于或等于0.6微米；所述绝缘材料的D90粒径大于或等于1微米，且小于或等于3微米。

如上所述，通过对绝缘材料的D50粒径和D90粒径的控制，以便利绝缘涂层13的压实操作，提高正极片的制备效率。

示例性的，上述绝缘材料包括陶瓷和勃姆石中的至少一种。

可选的，所述绝缘涂层的厚度大于或等于20微米，且小于或等于50微米。

如上所述，通过对绝缘材料的D50粒径和D90粒径的控制，以完成对绝缘材料的厚度控制，将绝缘涂层13的厚度控制在20微米至50微米的范围内，在保障绝缘涂层13的绝缘功能充分应用的前提下，避免正极片过厚的问题。

可选的，所述绝缘涂层13的宽度大于或等于0.1毫米，且小于或等于2.5毫米。

如上所述，通过控制绝缘涂层13的宽度，降低绝缘涂层13在正极集流体11的面积，减少设置绝缘涂层13导致的能量密度损失，使正极片和基于该正极片制备的锂离子电池维持较高的能量密度。

需要说明的是，绝缘涂层13的宽度方向为图1中双向箭头所示出的方向，且对绝缘涂层13的宽度限制仅为正极活性涂层一侧的绝缘涂层13的宽度限制，举例来说，对于图1中位于正极活性涂层两侧的两个绝缘涂层13来说，其中一个绝缘涂层13的宽度大于或等于0.1毫米，且小于或等于2.5毫米；另一个绝缘涂层13的宽度也大于或等于0.1毫米，且小于或等于2.5毫米，图1中两个绝缘涂层13的宽度可以相同，也可以不同(优选设置图1中两个绝缘涂层13的宽度相同)。

可选的，所述绝缘涂层的数量为两个，所述边缘部的数量也为两个，所述基部位于两个边缘部之间，其中一个绝缘涂层邻接或覆盖其中一个边缘部，另一个绝缘涂层邻接或覆盖另一个边缘部。

如图1和图2所示，利用两个绝缘涂层的配合设置，对正极活性涂层两侧边缘进行限位，这一方面能避免正极活性涂层的边缘出现漏箔现象，保障正极片的使用安全；另一方面也能降低正极片两侧边缘处的锂离子脱出总量，达到降低正极片边缘处的析锂风险的目的。

图3示出了基于多极耳结构设计的正极片，图3中正极片的正极集流体表面被正极活性涂层或绝缘涂层充分覆盖(仅图3中正极片的软极耳15处会存在外露的正极集流体，这部分外露的正极集流体用于后续焊接硬极耳)，以避免漏箔现象的出现，提高多极耳结构设计的正极片的使用安全。

优选的，在正极片的制备过程中，优选设置(位于裁切前的正极集流体11上的)正极活性涂层的数量与待制备的正极片的数量保持一致，以使制备得到的每一正极片的正极活性涂层两侧边缘均设置有对应的绝缘涂层13，举例来说，如图4所示，为裁切获得四个正极片，可以在正极集流体11上平行设置四个正极活性涂层，且在每一正极活性涂层两侧均设置对应的绝缘涂层13。

图4中所示出的四个正极活性涂层可以通过图5所述示出的刀垫14完成涂覆，其涂覆过程可以为，将图5所示出的刀垫14放置于图4中的正极集流体11表面，随后将包括有活性材料的涂料涂覆在正极集流体11表面，受刀垫14的阻隔，上述涂料即相应形成图4中所示出的四个正极活性涂层(在刀垫14预留的空白区域)。

进一步的，如图6所示，优选的，在刀垫14端角处进行倒角操作，以便利正极活性涂层的边缘部122的形成，其中，刀垫14端角处的倒角可以为矩形、圆弧形等，图5中C、D分别为刀垫14端角处的倒角的长和宽，长度C大于或等于0.5毫米，且小于或等于5毫米，宽度D大于或等于0.5毫米，且小于或等于5毫米。

示例性的，所述活性材料可以为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物和三元材料等，用户也可以适应性调整所述活性材料的材料组成，本申请实施例对此并不加以限定。

可选的，所述边缘部122的宽度大于或等于1毫米，且小于或等于8毫米。

如图1所示，边缘部122的宽度方向为图1中双向箭头所示出的方向，通过对边缘部122的宽度的控制，一方面能减少边缘部122存在导致的能量密度损失，另一方面能使基部121和绝缘涂层13之间保持适宜的缓冲区域，以便利绝缘涂层13在正极集流体11上的涂覆。

可选的，所述基部121的厚度和所述边缘部122的厚度之差大于或等于2微米，且小于或等于10微米。

如上所述，通过对基部121的厚度和边缘部122的厚度之差进行控制，以避免基部121和边缘部122之间出现过大的厚度差，保障正极活性涂层整体的结构稳定性，确保基部121能在边缘部122和绝缘涂层13的配合下，获得较好的限位效果。

可选的，所述正极活性涂层的厚度大于或等于30微米，且小于或等于80微米。

如上所述，对正极活性涂层的厚度进行控制，在满足正极片的能量密度需求的情况下，避免正极活性涂层过厚导致的结构不稳定的问题，降低正极活性涂层掉粉或开裂的概率，提升锂离子电池在循环后期的容量保持率。其中，正极活性涂层的厚度可理解为正极片的涂布厚度。

优选的，所述正极片的宽度大于所述正极活性涂层的宽度，所述正极片的宽度与所述正极活性涂层的宽度之差大于或等于0.1毫米，且小于或等于10毫米。

示例性的，如图3所示，正极片的宽度为W1，正极活性涂层的宽度为W2，通过上述设置，使正极的宽度W1大于正极活性涂层的宽度W2，以便于后续剪裁正极集流体形成软极耳15。

本申请的一些实施例还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极片、隔膜、电解质、包装外壳、以及前述实施例中所包括的正极片。

实际应用中，对本申请实施例所提供的锂离子电池的测试如下：

1、制备负极片：

将96.9g石墨、0.5g导电剂(例如导电炭黑等)、1.3g粘结剂羧甲基纤维素钠、1.3g粘结剂丁苯橡胶、150g去离子水，以湿法工艺制成负极浆料；将负极浆料均匀涂覆于厚度为6微米的铜箔上；烘烤后，将该极片进行辊压，分切得到负极片。

2、制备正极浆料：

将97g正极活性物质钴酸锂、2g导电剂导电炭黑、1g粘结剂进行混合，加入50gN-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌，直至混合体形成均一流动性的正极浆料。

3、制备正极片1：

将上述正极浆料均匀涂覆于厚度为10微米的铝箔上；烘烤后，将该极片进行辊压，分切得到正极片1，正极片1仅存在正极活性涂层(未设置绝缘涂层13)。

4、制备正极片2：

将上述正极浆料均匀涂覆于厚度为10微米的铝箔上；烘烤后，将该极片进行辊压，分切得到正极片2，绝缘涂层13在正极片2的正极活性涂层的两侧均存在。

5、制备对照组的锂离子电池：

将负极片、正极片1、隔膜进行卷绕形成电芯，采用铝塑膜包装对电芯进行包裹，烘烤去除水分后注入电解液，采用热压化成工艺，化成即可得到锂离子电池。

6、制备实验组的锂离子电池：

将负极片、正极片2、隔膜进行卷绕形成电芯，采用铝塑膜包装对电芯进行包裹，烘烤去除水分后注入电解液，采用热压化成工艺，化成即可得到锂离子电池。

需要说明的是，正极活性涂层在正极片1上的面密度小于正极活性涂层在正极片2上的面密度。

对实验组的锂离子电池和对照组的锂离子电池进行循环性能测试，测试结果如表1所示：

表1

通过测厚仪测试实验组的锂离子电池和对照组的锂离子电池，以锂离子电池的型号确定长度和宽度(单位：毫米)，并视为固定值。能量密度(Energy Density，ED，单位Wh/L)＝分选放电能量值(Wh)/电池厚度/电池长度/电池宽度×1000，测试结果如表2所示：

项目	能量密度Wh/L
		实验组	530
对照组	527

表2

如表1所示，相较于未设置绝缘涂层13的对照组的锂离子电池来说，实验组的锂离子电池通过绝缘涂层13的设置，能降低锂离子电池循环充放电后期的析锂概率，同时具备较高的容量保持率，以及较低的厚度膨胀率。

如表2所示，相较于对照组的锂离子电池来说，实验组的锂离子电池通过将活性涂层在集流体上的面密度适应性提高的方式，能避免绝缘涂层13存在导致的能量密度损失的情况，使锂离子电池保有较高的能量密度。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种正极片，其特征在于，包括：

正极集流体，以及平铺设置于所述正极集流体上的正极活性涂层和绝缘涂层；所述正极活性涂层包括基部和从所述基部延伸出的边缘部，所述边缘部的厚度小于所述基部的厚度；

所述绝缘涂层与所述边缘部邻接，或者，所述绝缘涂层覆盖所述边缘部。

2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述绝缘涂层包括绝缘材料，所述绝缘材料的D50粒径大于或等于0.3微米，且小于或等于0.6微米。

3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述绝缘涂层包括绝缘材料，所述绝缘材料的D90粒径大于或等于1微米，且小于或等于3微米。

4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述绝缘涂层的宽度大于或等于0.1毫米，且小于或等于2.5毫米。

5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述绝缘涂层的厚度大于或等于20微米，且小于或等于50微米。

6.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述边缘部的宽度大于或等于1毫米，且小于或等于8毫米。

7.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述基部的厚度和所述边缘部的厚度之差大于或等于2微米，且小于或等于10微米。

8.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述正极活性涂层的厚度大于或等于30微米，且小于或等于80微米。

9.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述绝缘涂层的数量为两个，所述边缘部的数量也为两个，所述基部位于两个边缘部之间，其中一个绝缘涂层邻接或覆盖其中一个边缘部，另一个绝缘涂层邻接或覆盖另一个边缘部。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括负极片、隔膜、电解液、包装外壳，以及权利要求1至9中任一项所述的正极片。

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