CN217507387U - 一种电芯和电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电芯和电池,电芯包括正极片、负极片和隔膜,电芯包括平直部、弯折部以及交接部,交接部的长度小于等于平直部的长度的20%,正极片包括正极活性物质层,正极活性物质层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层,第一正极活性物质层设置在平直部,第二正极活性物质层设置在弯折部的部分区域或全部区域以及交接部的部分区域或全部区域;和/或,负极片包括负极活性物质层,负极活性物质层包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层,第一负极活性物质层设置在平直部,第二负极活性物质层设置在弯折部的部分区域或全部区域以及交接部的部分区域或全部区域。本实用新型提高了电池的循环性能和安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域,具体而言,涉及一种电芯和电池。
背景技术
锂离子电池具有高能量密度、高循环性能、高电压、低自放电和重量轻等优点,被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、手机和手表等各种便携式电子产品中。随着各种便携式电子产品的广泛应用,人们对锂离子电池的性能的要求也越来越高,尤其是对锂离子电芯的能量密度和快速充放性能等需求也越来越高。
电极在循环过程中由于电极材料充放电过程中的晶格膨胀、电解液对电极的溶胀、因电极加工过程产生的应力在循环过程中逐渐释放导致的电极膨胀,以及电极活性材料在循环过程中因表面膜生长导致的膨胀等原因,导致电芯在循环一定次数后发生膨胀和变形。
电芯在制作过程中,通过卷绕、热压等工艺形成扁平状的电芯,从而形成了平直部和弯折部。由于在电芯的制作过程中,弯折部未施压,因此弯折部的粘结效果比平直部差,随着锂离子电池循环次数的增加,电解液逐渐消耗,弯折部会出现离子断桥的问题,导致弯折部以及位于弯折部和平直部之间的交接区域,特别容易出现点状或条状的黑斑、紫斑或析锂的现象,因此会导致锂离子电池出现循环容量衰减快的问题,且锂离子电池容易出现析锂现象,会带来潜在的安全隐患,对电池的性能带来了不良影响。
实用新型内容
本实用新型旨在解决电芯的弯折部和弯折部附近的区域出现黑斑或紫斑或析锂的现象,从而影响电池的性能的问题。
为解决上述问题,本实用新型提供一种电芯,包括正极片、负极片以及设置在所述正极片和所述负极片之间的隔膜,所述正极片、所述隔膜和所述负极片卷绕形成所述电芯,所述电芯包括平直部、弯折部以及位于所述平直部和所述弯折部之间的交接部,所述交接部的长度小于等于所述平直部的长度的20%,其中,
所述正极片包括正极集流体和正极活性物质层,所述正极活性物质层设置在所述正极集流体的表面,所述正极活性物质层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层,所述第一正极活性物质层设置在所述平直部,所述第二正极活性物质层设置在所述弯折部的部分区域或全部区域以及所述交接部的部分区域或全部区域;
和/或,所述负极片包括负极集流体和负极活性物质层,所述负极活性物质层设置在所述负极集流体的表面,所述负极活性物质层包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层,所述第一负极活性物质层设置在所述平直部,所述第二负极活性物质层设置在所述弯折部的部分区域或全部区域以及所述交接部的部分区域或全部区域。
进一步地,所述第一正极活性物质层的厚度等于第二正极活性物质层的厚度;
和/或,所述第一负极活性物质层的厚度等于所述第二负极活性物质层的厚度。
进一步地,所述正极片沿卷绕方向设置有多个所述第二正极活性物质层,每个所述第二正极活性物质层沿所述正极片卷绕方向的尺寸范围为πd/2+0.4mm至πd/2+30mm;
和/或,每个所述负极片沿卷绕方向设置有多个所述第二负极活性物质层,每个所述第二负极活性物质层沿所述负极片卷绕方向的尺寸范围为πd/2+0.4mm至πd/2+30mm,其中,d为所述电芯的厚度。
进一步地,所述正极片上所述第二正极活性物质层的条数为1至2n-3;
和/或,所述负极片上所述第二负极活性物质层的条数为1至2n-3,其中,n为所述电芯卷绕的折数。
进一步地,所述负极集流体的表面同时设置了所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层,且所述第一负极活性物质层设置在所述负极片的平直部,所述第二负极活性物质层设置在所述第二负极活性物质层的弯折部的部分区域或全部区域以及所述交接部的部分区域或全部区域。
进一步地,所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质和第一粘结剂,所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质和第二粘结剂,所述第一负极活性物质和所述第二负极活性物质不同,所述第一粘结剂和所述第二粘结剂不同。
进一步地,所述第一粘结剂吸收电解液的能力大于所述第二粘结剂吸收电解液的能力。
进一步地,所述第一负极活性物质层的比表面积大于所述第二负极活性物质层的比表面积。
进一步地,所述第二负极活性物质的比表面积小于1.35m2/g,所述第一负极活性物质的比表面积大于1.4m2/g。
本实用新型第二方面提供了一种电池,包括壳体、电解液和如第一方面任一项所述的电芯。
本实用新型所述的电芯和电池,通过在极片(包括正极片和负极片中的至少一个)不同的区域设置不同的活性物质层,在平直部设置第一活性物质层(包括第一正极活性物质层和第一负极活性物质层),在弯折部及在平直部和弯折部之间的交接部设置第二活性物质层(包括第二正极活性物质层和第二负极活性物质层),第一活性物质层和第二活性物质层不同,且第二负极活性物质层与第一负极活性物质层相比,具有更好的电解液吸收能力,能确保第二负极活性物质层吸收更多的电解液,第二负极活性物质层中的颗粒的比表面积小于第一负极活性物质层中颗粒的比表面积,使所述第二负极活性物质层表面的SEI膜的面积小于所述第一负极活性物质层表面的SEI膜的面积,有利于提高第二负极活性物质层中颗粒的稳定性,降低循环过程中的SEI膜消耗电解液的速度,通过提高弯折部及交接部吸收的电解液和/或降低弯折部及交接部消耗电解液的速度,有利于缓解弯折部及交接部容易出现黑斑紫斑或析锂的现象,从而能够改善电池的循环容量保持率,改善电池的循环性能,并提高电池的安全性能。
附图说明
图1为本实用新型实施例中电芯的结构简示图;
图2为本实用新型实施例中负极片的主视结构示意图;
图3为本实用新型实施例中负极片的侧视结构示意图。
附图标记说明:
10-弯折部;20-平直部;30-交接部;40-负极集流体;50-负极活性物质层;51-第一负极活性物质层;52-第二负极活性物质层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型地描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,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。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。此外,在本实用新型的描述中,“至少一个”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
结合图1至图3所示,本申请的实施例第一方面提供了一种电芯,包括正极片、负极片以及设置在正极片和负极片之间的隔膜卷绕形成,电芯包括平直部20、弯折部10以及位于平直部20和弯折部10之间的交接部30,其中:
正极片包括正极集流体和正极活性物质层(图中均未画出),正极活性物质层设置在正极集流体的表面,正极活性物质层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层,第一正极活性物质层设置在平直部,第二正极活性物质层设置在弯折部的部分区域或全部区域以及交接部的部分区域或全部区域;
负极片包括负极集流体40和负极活性物质层50,负极活性物质层50设置在负极集流体40的表面,负极活性物质层50包括第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52,第一负极活性物质层51设置在平直部20,第二负极活性物质层52设置在弯折部10的部分区域或全部区域以及交接部30的部分区域或全部区域。
需要说明的是,弯折部10和平直部20仅是从电芯外观上整体呈现的形状,交接部30是指电芯的平直部20和弯折部10交接的区域,交接部30从电芯外观上整体也呈现平直状态,两个交接部30分别位于平直部20的两端边缘,且每个交接部30的长度L1小于等于平直部20的长度L的20%,即L1≤20%L。
第二负极活性物质层52吸收电解液的能力大于第一负极活性物质层51吸收电解液的能力,和/或,第二负极活性物质层52中颗粒的比表面积小于第一负极活性物质层51中颗粒的比表面积。
本申请的实施例提供的电芯,通过在极片(包括正极片和负极片中的至少一个)不同的区域设置不同的活性物质层,在平直部设置第一活性物质层(包括第一正极活性物质层和第一负极活性物质层),在弯折部及在平直部和弯折部之间的交接部设置第二活性物质层(包括第二正极活性物质层和第二负极活性物质层),第一活性物质层和第二活性物质层不同,且第二负极活性物质层与第一负极活性物质层相比,具有更好的电解液吸收能力,能确保第二负极活性物质层吸收更多的电解液,第二负极活性物质层中的颗粒的比表面积小于第一负极活性物质层中颗粒的比表面积,使所述第二负极活性物质层表面的SEI膜的面积小于所述第一负极活性物质层表面的SEI膜的面积,有利于提高第二负极活性物质层中颗粒的稳定性,降低循环过程中的SEI膜消耗电解液的速度,通过提高弯折部及交接部吸收的电解液和/或降低弯折部及交接部消耗电解液的速度,有利于缓解弯折部及交接部容易出现黑斑紫斑或析锂的现象,从而能够改善电池的循环容量保持率,改善电池的循环性能,并提高电池的安全性能。
需要说明的是,在不考虑具体材质的情况下,若正极片和负极片的结构相同,且均在集流体的表面设置两种不同的活性物质层,则正极片的结构示意图和负极片的结构示意图相同,为了便于说明并避免赘述,本申请的说明书附图中仅仅只标示了负极片的具体结构进行说明。
正极集流体包括相对设置的第一表面和第二表面,第一表面和第二表面均设置有正极活性物质层,且第一表面和第二表面的正极活性物质层可以相同,第一表面和第二表面的正极活性物质层也可以不同,但第一表面和第二表面中的至少一侧表面同时设置有第一正极活性物质层和第二负极活性物质层。
负极集流体40包括相对设置的第一表面和第二表面,第一表面和第二表面均设置有负极活性物质层50,且第一表面和第二表面的负极活性物质层50可以相同,第一表面和第二表面的负极活性物质层50也可以不同,但第一表面和第二表面中的至少一侧表面同时设置有第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52。为了能够进一步改善电池的循环性能和安全性能,在上述实施例的基础上,第一表面和第二表面均同时设置有第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52。
为了提高减小电芯的体积,提高电池的能量密度,在上述实施例的基础上,正极集流体的第一表面上的第一正极活性物质层和第二正极活性物质层沿正极集流体厚度方向的投影覆盖正极集流体的第二表面上的第一正极活性物质层和第二正极活性物质层沿正极集流体厚度方向的投影。负极集流体40的第一表面上的第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52沿负极集流体厚度方向的投影覆盖负极集流体40的第二表面上的第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52沿负极集流体厚度方向的投影。
为了避免增加电芯的厚度,降低电池的能量密度,第一正极活性物质层的厚度等于第二正极活性物质层的厚度,第一负极活性物质层51的厚度等于第二负极活性物质层52的厚度。
正极片和负极片在卷绕形成电芯时,正极片和负极片也会形成多个平直部20和多个弯折部10,每个平直部20和每个弯折部10之间形成交接部30。为了能够提高电池的能量密度,可以在正极片的平直部20的全部区域均设置第一正极活性物质层,可以在正极片所有的弯折部10和所有的交接部30均设置第二正极活性物质层,也可以在正极片的部分弯折部10和部分交接部30设置第二正极活性物质层。若在正极片的部分弯折部10和部分交接部30设置第二正极活性物质层,则正极片未设置第二正极活性物质层的弯折部10和交接部30,均设置第一正极活性物质层。可以在负极片的平直部20的全部区域均设置第一负极活性物质层51,可以在负极片所有的弯折部10和所有的交接部30均设置第二负极活性物质层52,也可以在负极片的部分弯折部10和部分交接部30设置第二负极活性物质层52。若在负极片的部分弯折部10和部分交接部30设置第二负极活性物质层52,则负极片未设置第二负极活性物质层52的弯折部10和交接部30,均设置第一负极活性物质层51。
具体地,正极片沿卷绕方向第二正极活性物质层的条数为1至2n-3,其中,n为正极片卷绕的折数,也即电芯卷绕的折数;负极片沿卷绕方向第二负极活性物质层52的条数为1至2n-3,其中,n为负极片卷绕的折数,也即电芯卷绕的折数。
其中,第二正极活性物质层的条数是指正极片上第二正极活性物质层的个数,例如,正极片卷绕成电芯卷绕的折数为3,则正极片上第二正极活性物质层的条数为3;第二负极活性物质层52的条数是指负极片上第二负极活性物质层52的个数,例如,负极片卷绕成电芯卷绕的折数为3,则负极片上第二负极活性物质层52的条数为3。
为了提高改善电池的循环性能,提高电池的安全性能,在上述实施例的基础上,正极片的弯折部10的全部区域均设置第二正极活性物质层,正极片的交接部30的全部区域均设置第二正极活性物质层,具体地,每个第二正极活性物质层52沿正极片卷绕方向的尺寸范围wa为πd/2+0.4mm至πd/2+30mm,其中,d为电芯的厚度,也即,正极片的每个弯折部10沿卷绕方向的尺寸范围wb为πd/2,正极片的每个交接部30沿卷绕方向的尺寸范围为0.2mm至15mm,即L1为0.2mm至15mm。负极片的弯折部10的全部区域均设置第二负极活性物质层52,负极片的交接部30的全部区域均设置第二负极活性物质层52,具体地,每个第二负极活性物质层52沿负极片卷绕方向的尺寸范围wa为πd/2+0.4mm至πd/2+30mm,其中,d为电芯的厚度,也即,负极片的每个弯折部10沿卷绕方向的尺寸范围wb为πd/2,负极片的每个交接部30沿卷绕方向的尺寸范围为0.2mm至15mm,即L1为0.2mm至15mm。
每个第二正极活性物质层沿正极片卷绕方向的尺寸范围可以相等,也可以不相等,但为了便于加工,减少加工成本,在上述实施例的基础上,每个第二正极活性物质层沿正极片卷绕方向的尺寸是相等的,且每个第二正极活性物质层均以弯折部10的弯折中心±3mm为中心线。
每个第二负极活性物质层52沿负极片卷绕方向的尺寸范围可以相等,也可以不相等,但为了便于加工,减少加工成本,在上述实施例的基础上,每个第二负极活性物质层52沿负极片卷绕方向的尺寸是相等的,且每个第二负极活性物质层52均以弯折部10的弯折中心(即图2和图3中的虚线位置)±3mm为中心线。
需要说明的是,正极片和负极片相应地集流体的材质为铝箔或铜箔。正极片和负极片的结构可以相同,也可以不同,若正极片和负极片的结构相同,则第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的材料与第一正极活性物质层和第二正极活性物质层中的材料不同,本领域的技术人员可以根据实际情况选择合适的材料。但为了能够在降低电芯生产成本的同时,也能较好地改善电池的循环性能和安全性能。在本申请的实施例中,正极片和负极片的结构不同,正极片为常规结构的极片,即正极集流体的表面只设置一种活性物质层,负极片为上述实施例所述的负极片,即负极集流体的表面沿负极集流体的长度方向交替设置了第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52。
第一负极活性物质层51包括第一负极活性物质、第一粘结剂、导电剂和分散剂,其中,第一负极活性物质、第一粘结剂、导电剂和分散剂的质量百分比为90%~98%:0.5%~5%:0%~3%:0.5%~5%。
第二负极活性物质层52包括第二负极活性物质、第二粘结剂、导电剂和分散剂,其中,第二负极活性物质、第二粘结剂、导电剂和分散剂的质量百分比为90%~98%:0.5%~5%:0%~3%:0.5%~5%。
第一负极活性物质和第二负极活性物质不同,其中,第一负极活性物质和第二负极活性物质均包括石墨颗粒,但第一负极活性物质中石墨颗粒表面的包覆层不均匀,使其具有较大的比表面积,第二负极活性物质中石墨颗粒表面的包覆层均匀且稳定,使其具有较小的比表面积,具体地,第一负极活性物质的比表面积大于1.4m2/g,第二负极活性物质的比表面积小于1.35m2/g。
其中,石墨颗粒可以选自人造石墨,且其可以为单颗一次颗粒和二次粒子颗粒中的至少一种。
可以通过将软碳和硬碳中的至少一种与石墨颗粒进行液相混合、高温碳化后,在石墨颗粒的表面形成分布均匀、完整和稳定的复合碳层,复合碳层可以填充石墨颗粒表面的微孔,从而降低石墨颗粒的比表面积,有利于减少SEI膜的面积,提高第二负极活性物质中石墨颗粒的稳定性,降低循环过程中第二负极活性物质层52的SEI膜消耗电解液的速度。
第一负极活性物质和第二负极活性物质还可以包括其它活性材料,其它活性材料包括但不限于软炭、硬炭、硅氧材料和碳酸锂中的一种或几种的组合。
第一粘结剂和第二粘结剂可以相同,也可以不同,且第一粘结剂和第二粘结剂均选自羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、丁苯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯、聚四氟乙烯和聚氧化乙烯中的一种或几种的组合。为了能够使第一粘结剂吸收电解液的能力大于第二粘结剂吸收电解液的能力,第一粘结剂和第二粘结剂不同,其中,第一粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、苯聚四氟乙烯和聚氧化乙烯中的一种或几种的组合;第二粘结剂选自苯乙烯-丙烯酸酯。由此,与其它粘结剂相比,苯乙烯-丙烯酸酯具有更好的电解液亲和性,能够确保第二活性物质层吸收更多的电解液。
第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的导电剂可以相同,也可以不同,且第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的导电剂均选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉和碳纤维中的一种或者几种的组合。
第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的分散剂可以相同,也可以不同,且第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的分散剂均选自羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素锂。
在上述实施例的基础上,第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的导电剂的种类和含量相同,第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52中的分散剂的种类和含量相同。
本申请的实施例第二方面提供了一种电池,其特征在于,包括壳体、电解液和如第一方面任一项所示的电芯,电芯封装于壳体内,电解液填充在壳体内。
本申请的实施例提供的电池,通过在极片(包括正极片和负极片中的至少一个)不同的区域设置不同的活性物质层,在平直部设置第一活性物质层(包括第一正极活性物质层和第一负极活性物质层),在弯折部及在平直部和弯折部之间的交接部设置第二活性物质层(包括第二正极活性物质层和第二负极活性物质层),第一活性物质层和第二活性物质层不同,且第二负极活性物质层与第一负极活性物质层相比,具有更好的电解液吸收能力,能确保第二负极活性物质层吸收更多的电解液,第二负极活性物质层中的颗粒的比表面积小于第一负极活性物质层中颗粒的比表面积,使所述第二负极活性物质层表面的SEI膜的面积小于所述第一负极活性物质层表面的SEI膜的面积,有利于提高第二负极活性物质层中颗粒的稳定性,降低循环过程中的SEI膜消耗电解液的速度,通过提高弯折部及交接部吸收的电解液和/或降低弯折部及交接部消耗电解液的速度,有利于缓解弯折部及交接部容易出现黑斑紫斑或析锂的现象,从而能够改善电池的循环容量保持率,改善电池的循环性能,并提高电池的安全性能。
为了对本申请进行进一步详细说明,下面将结合具体实施例对本申请进行进一步说明。
实施例1:
本实施例提供了一种电池的制备方法,包括如下步骤:
制备负极片:
选用石墨A作为第一负极活性物质,石墨B作为第二负极活性物质,其中,石墨A的颗粒表层无包覆,比表面积为1.65m2/g;石墨B的颗粒表层具有致密且均匀的包覆层,比表面积为1.08m2/g。循环过程中,电解液的消耗速度,石墨A>石墨B,石墨A和石墨B均可以从商业途径获取得到。
将第一负极活性物质(石墨A)、第一粘结剂(丁苯乳胶)、导电剂(导电炭黑)和分散剂(羧甲基纤维素钠)按一定比例混在去离子水溶液中搅拌后形成浆料1;其中,石墨A、丁苯乳胶、导电炭黑和羧甲基纤维素钠的质量比为96.9%:1.3%:0.5%:1.3%。
将第二负极活性物质(石墨B)、第二粘结剂(苯乙烯-丙烯酸酯)、导电剂(导电炭黑)和分散剂(羧甲基纤维素钠)按一定比例混在去离子水溶液中搅拌后形成浆料2;其中,石墨B、苯乙烯-丙烯酸酯、导电炭黑和羧甲基纤维素钠的质量比为96.9%:1.3%:0.5%:1.3%。
采用多次间隙涂布或者双挤压头涂布的方式,将浆料1均匀涂覆在集流体表面的电芯每一折的平直部20;将浆料2均匀涂覆在集流体表面的电芯每一折的弯折部10和交接部30,基于所选电芯的厚度为4mm,则弯折部10的设计宽度为6.3mm,交接部30的设计宽度为5mm;干燥后即为分别获得第一负极活性物质层51和第二负极活性物质层52,再经过辊压制片后,得到负极片。
制备正极片:将正极活性材料均匀涂敷在集流体上,经过干燥和辊压制片后,得到正极片,其中,正极活性材料选自钴酸锂、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、镍钴锰铝四元材料(NCMA)、磷酸铁锂(LFP)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸钒锂(LVP)、磷酸钴锂(LCOP)、锰酸锂(LMO)和富锂锰基中的一种或几种的组合。
制备电池:将负极片、隔膜和正极片交替叠置,并沿极片的长度方向卷绕形成电芯,再依次经过封装、注液、陈化、化成、或二封、或点胶和分选等工序后,得到电池。其中,隔膜、电解液和壳体均使用本领域常见的材料。
实施例2:
本实施例提供了一种电池的制备方法,其制备方法与实施例1中的制备方法基本相同,区别在于,制备负极片时第二负极活性物质层中的第二负极活性物质选择石墨A。
实施例3:
本实施例提供了一种电池的制备方法,其制备方法与实施例1中的制备方法基本相同,区别在于,制备负极片时第二负极活性物质层中的第二粘结剂选择丁苯乳胶。
实施例4:
本实施例提供了一种电池的制备方法,其制备方法与实施例1中的制备方法基本相同,区别在于,制备负极片时交接部30涂敷浆料2的宽度为0.2mm。
对比例:
本对比例提供了一种电池的制备方法,其制备方法与实施例1中的制备方法基本相同,区别在于,制备负极片时第一负极活性物质和第二负极活性物质均为石墨A,第一粘结剂和第二粘结剂均为丁苯乳胶,且石墨A、丁苯乳胶、导电炭黑和羧甲基纤维素钠的质量比为96.9%:1.3%:0.5%:1.3%。
对实施例1至4和对比例中制备得到的电池的性能进行测试。
能量密度:能量密度=电芯能量/(长度*宽度*厚度),单位Wh/L。
循环测试:在常温25℃下,恒流0.8C充电,截止电流0.05C,静止10min,0.5C放电,依次循环1000次,满电拆解确认弯折部10和交接部30的黑斑紫斑或析锂情况,并计算循环1000次的容量保持率(判定标准,1000次容量保持率≥80%)。
测试结果如表1所示。
表1实施例1至4和对比例的测试结果表
由表1中的测试结果可知,与采用常规涂覆工艺制备的电池相比,本申请的实施例制备的电池通过在弯折部10和交接部30涂敷第二负极活性物质层52,而在平直部20涂敷第一负极活性物质层1,通过在不同的区域涂敷不同的活性物质层,经过1000次循环后电池仍有较高的容量保持率。能够改善电池的循环性能,且减少了电池析锂的现象,有利于提高电池的安全性能。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电芯,其特征在于,包括正极片、负极片以及设置在所述正极片和所述负极片之间的隔膜,所述正极片、所述隔膜和所述负极片卷绕形成所述电芯,所述电芯包括平直部、弯折部以及位于所述平直部和所述弯折部之间的交接部,所述交接部的长度小于等于所述平直部的长度的20%,其中,
所述正极片包括正极集流体和正极活性物质层,所述正极活性物质层设置在所述正极集流体的表面,所述正极活性物质层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层,所述第一正极活性物质层设置在所述平直部,所述第二正极活性物质层设置在所述弯折部的部分区域或全部区域以及所述交接部的部分区域或全部区域;
和/或,所述负极片包括负极集流体和负极活性物质层,所述负极活性物质层设置在所述负极集流体的表面,所述负极活性物质层包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层,所述第一负极活性物质层设置在所述平直部,所述第二负极活性物质层设置在所述弯折部的部分区域或全部区域以及所述交接部的部分区域或全部区域。
2.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述第一正极活性物质层的厚度等于所述第二正极活性物质层的厚度;
和/或,所述第一负极活性物质层的厚度等于所述第二负极活性物质层的厚度。
3.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述正极片沿卷绕方向设置有多个所述第二正极活性物质层,每个所述第二正极活性物质层沿所述正极片卷绕方向的尺寸范围为πd/2+0.4mm至πd/2+30mm;
和/或,每个所述负极片沿卷绕方向设置有多个所述第二负极活性物质层,每个所述第二负极活性物质层沿所述负极片卷绕方向的尺寸范围为πd/2+0.4mm至πd/2+30mm;
其中,d为所述电芯的厚度。
4.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述正极片上所述第二正极活性物质层的条数为1至2n-3;
和/或,所述负极片上所述第二负极活性物质层的条数为1至2n-3;
其中,n为所述电芯卷绕的折数。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电芯,其特征在于,所述负极集流体的表面同时设置了所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层,且所述第一负极活性物质层设置在所述负极片的平直部,所述第二负极活性物质层设置在所述第二负极活性物质层的弯折部的部分区域或全部区域以及所述交接部的部分区域或全部区域。
6.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质和第一粘结剂,所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质和第二粘结剂,所述第一负极活性物质和所述第二负极活性物质不同,所述第一粘结剂和所述第二粘结剂不同。
7.根据权利要求6所述的电芯,其特征在于,所述第一粘结剂吸收电解液的能力大于所述第二粘结剂吸收电解液的能力。
8.根据权利要求6所述的电芯,其特征在于,所述第一负极活性物质层的比表面积大于所述第二负极活性物质层的比表面积。
9.根据权利要求8所述的电芯,其特征在于,所述第二负极活性物质的比表面积小于1.35m2/g,所述第一负极活性物质的比表面积大于1.4m2/g。
10.一种电池,其特征在于,包括壳体、电解液和如权利要求1至9任一项所述的电芯。
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