CN218632183U - 一种电池及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池及电子设备，所述电池包括电极片，所述电极片卷绕设置形成卷芯，所述电极片包括集流体，沿所述集流体的长度方向，在所述集流体表面依次交替设置有第一活性物质层和第二活性物质层，每一所述第二活性物质层两侧均具有所述第一活性物质层，所述第二活性物质层位于所述卷芯的弯折区，且所述第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述第一活性物质层单位面积的敷料量。减小了位于弯折区的电极片的内应力，增强了第二活性物质层在集流体上的粘附力，从而减少活性物质层脱落的情况，提升了电池的安全性。

Description

一种电池及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电子设备。

背景技术

软包电芯的空间利用率较高、尺寸灵活、辅材占比低，被广泛的应用在消费类电子产品中。随着电池技术的发展，对电池的能量密度和安全性的要求越来越高。

影响电池能量密度的因素主要包括关键材料的改进和电芯结构的优化，现有技术中，针对电芯结构的优化，主要是增加极片单位面积的活性物质负载。虽然在一定程度上增加了电池的能量密度，但是在极片卷绕形成卷芯后，由于卷芯圆弧位置的极片发生了弯折，极片内应力较大，导致圆弧位置的极片上活性物质粘附力较差，容易出现活性物质脱落的情况，影响电池的安全性。

可见，现有技术中电池存在安全性较低的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电池及电子设备，以解决现有技术中电池安全性较低的问题。

本实用新型实施例提供了一种电池，包括电极片，所述电极片卷绕设置形成卷芯，所述电极片包括集流体，沿所述集流体的长度方向，在所述集流体表面依次交替设置有第一活性物质层和第二活性物质层，每一所述第二活性物质层两侧均具有所述第一活性物质层，所述第二活性物质层位于所述卷芯的弯折区，且所述第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述第一活性物质层单位面积的敷料量。

可选地，所述第二活性物质层的单位面积的敷料量与所述第一活性物质层的单位面积的敷料量之间的比值范围为0.5至1。

可选地，所述第一活性物质层的宽度与所述卷芯的尺寸之间的关系为：

W₁＝W-D；

其中，W₁为所述第一活性物质层的宽度，W为所述电极片的卷绕宽度，D为所述电极片的卷绕厚度。

可选地，所述电极片包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片层叠后卷绕设置形成所述卷芯。

可选地，所述正极片的第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述负极片的第二活性物质层单位面积的敷料量。

可选地，所述正极片的第二活性物质层的宽度为W₂，W₂满足如下关系：

W₂≥π×(n-1)×(T_负极+T_正极+T_隔膜)；

其中，T_负极为所述负极片的厚度，T_正极为所述正极片的厚度，T_隔膜为隔膜的厚度，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，n为正整数。

可选地，沿所述集流体的长度方向，所述第二活性物质层的宽度逐渐增加。

可选地，所述第二活性物质层设置在所述集流体的靠近所述卷芯中心的一侧表面。

可选地，所述第一活性物质层和所述第二活性物质层均包括活性物质、导电剂和粘结剂。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括上述的电池。

本实用新型实施例中，在集流体表面依次交替设置有第一活性物质层和第二活性物质层，将第二活性物质层设置在卷芯的弯折区，即第二活性物质层可以位于集流体弯折的区域，通过减少第二活性物质层单位面积的敷料量，使得第二活性物质层单位面积的敷料量小于第一活性物质层单位面积的敷料量，减小了位于弯折区的电极片的内应力，增强了第二活性物质层在集流体上的粘附力，从而减少活性物质层脱落的情况，提升了电池的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电池的电极片的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的包括图1电极片的卷芯的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换，以便本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。

本实用新型实施例提供了一种电池，如图1至图2所示，包括电极片，所述电极片卷绕设置形成卷芯，所述电极片包括集流体，沿所述集流体的长度方向，在所述集流体表面依次交替设置有第一活性物质层和第二活性物质层，每一所述第二活性物质层两侧均具有所述第一活性物质层，所述第二活性物质层位于所述卷芯的弯折区，且所述第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述第一活性物质层单位面积的敷料量。

本实施方式中，在集流体表面依次交替设置有第一活性物质层和第二活性物质层，将第二活性物质层设置在卷芯的弯折区，即第二活性物质层可以位于集流体弯折的区域，通过减少第二活性物质层单位面积的敷料量，使得第二活性物质层单位面积的敷料量小于第一活性物质层单位面积的敷料量，减小了位于弯折区的电极片的内应力，增强了第二活性物质层在集流体上的粘附力，从而减少活性物质层脱落的情况，提升了电池的安全性。

应当理解的是，卷绕结构的软包电池宽度方向圆弧处(或称弯折区)，由于电极片卷绕、弯折后受到内应力的作用，导致圆弧处极片活性物质层与集流体间粘附力变差，此外圆弧处存在正极凹面与负极凸面相对应情况，容易造成此位置实际的NP值(即负极材料的含量与正极材料的含量之间的比值)比设计值小，容易出现负极面容量余量不足而析锂的情况。

可选地，所述第一活性物质层和所述第二活性物质层均可以包括活性物质、导电剂和粘结剂。

在一些可选地实施方式中，沿集流体的长度方向，在集流体的表面涂覆有活性物质、导电剂和粘结剂，在电极片进行卷绕前，可以对集流体表面的活性物质进行清洗处理，例如，可以通过激光刻蚀打孔清洗处理、开槽清洗处理等方式去除预设区域的部分活性物质，以在集流体的表面形成交替设置第一活性物质层和第二活性物质层，且第二活性物质层单位面积的敷料量小于第一活性物质层单位面积的敷料量，换言之，减少了位于弯折区的活性物质层中活性物质、导电剂和粘结剂的含量，这样，减小了位于弯折区(即第二活性物质层)的电极片的内应力，减少了活性物质脱落的情况。

其中，清洗处理的工序可以设置在辊压后，或者分切模切时/后，或者卷绕前，可以根据实际生产情况进行调整。

可选地，所述第二活性物质层的单位面积的敷料量与所述第一活性物质层的单位面积的敷料量之间的比值范围可以是0.5至1。可以通过激光刻蚀打孔、开槽等方式去除预设区域的部分活性物质，使得第一活性物质层的单位面积的敷料量为C1，第二活性物质层的单位面积的敷料量为C2，且0.5<C2/C1<1，这样，可以根据电极片的弯折层数、析锂情况等，对第二活性物质层的单位面积的敷料量进行调整，以减小位于弯折区的电极片的内应力，增强了第二活性物质层的活性物质在集流体上的粘附力，从而减少活性物质脱落的情况，提升了电池的安全性。

可选地，所述电极片包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片层叠后卷绕设置形成所述卷芯。

在一示例中，通过分别减少正极片和负极片位于弯折区的活性物质层的敷料量，以减小位于弯折区的正极片和负极片的内应力，减少了活性物质脱落的情况，增强了电池的安全性。

可选地，所述正极片的第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述负极片的第二活性物质层单位面积的敷料量。

在一示例中，通过对正极片中第二活性物质层的正极活性物质进行清洗处理，减少了正极片的第二活性物质层的敷料量，从而减小了位于第二活性物质层的正极片的内应力；进一步的，正极片的第二活性物质层单位面积的敷料量小于负极片的第二活性物质层单位面积的敷料量，换言之，减少了位于弯折区的正极活性物质的含量，使得在弯折区正极活性物质的含量小于负极活性物质的含量。通过减少正极活性物质的含量(即P值)，提升了NP值(即负极材料的含量与正极材料的含量之间的比值)，从而减少析锂，提升了电池的安全性。

可选地，所述第二活性物质层设置在所述集流体的靠近所述卷芯中心的一侧表面。

在一示例中，正极片的第二活性物质层可以是位于正极卷绕后形成的凹面(即第二活性物质层设置在集流体的靠近卷芯中心的一侧表面)，使得正极凹面与负极凸面相对设置，进一步减小了位于弯折区正极片的内应力，减少弯折区出现析锂的情况。

在一些可选地实施方式中，第一活性物质层对应的集流体平行设置，第二活性物质层对应的集流体弯折形成圆弧。

第一活性物质层和第二活性物质层可以交替设置，且第一活性物质层和第二活性物质层分别涂覆不同负载的活性物质，使得第二活性物质层单位面积的活性物质负载小于第一活性物质层单位面积的活性物质负载，以减小第二活性物质层的正极片的内应力，减少与第二活性物质层对应的负极片出现析锂的情况。每一第二活性物质层两侧均可以具有第一活性物质层，将位于第二活性物质层的集流体进行弯折，使得与第二活性物质层相邻的第一活性物质层的集流体相对平行设置，即对集流体进行卷绕，形成卷芯；第一活性物质层可以是卷芯的平直区，第二活性物质层对应的集流体弯折形成圆弧，第二活性物质层可以是卷芯的弯折区，第一活性物质层的尺寸大于第二活性物质层的尺寸，以减少集流体卷绕的厚度，提升卷绕结构软包电池的循环性能。

在一些可选地实施方式中，所述电极片卷绕设置形成卷芯，第一活性物质层的宽度可以记为W₁，所述第一活性物质层的宽度与所述卷芯的尺寸之间的关系为：

W₁＝W-D；

其中，W₁为所述第一活性物质层的宽度，W为所述电极片的卷绕宽度，D为所述电极片的卷绕厚度。

根据卷芯的设计要求，可以对集流体的第一活性物质层的尺寸进行调整。例如，在一示例中，当卷芯的宽度具有固定尺寸的要求时，沿集流体的长度方向，第一活性物质层的宽度W₁可以相等；或者，当卷芯的厚度具有固定尺寸的要求时，第一活性物质层的宽度W₁逐渐增大。

在一些可选地实施方式中，沿所述集流体的长度方向，所述第二活性物质层的宽度逐渐增加。所述正极片的所述第二活性物质层的宽度为W₂，W₂满足如下关系：

W₂≥π×(n-1)×(T_负极+T_正极+T_隔膜)；

其中，T_负极为负极片的厚度，T_正极为所述正极片的厚度，T_隔膜为隔膜的厚度，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，n为正整数。n可以电极片弯折的次数，这样，沿集流体的长度方向W₂的数值逐渐增加，通过逐渐增加第二活性物质层的宽度，以便于对电极片进行卷绕、弯折，使得卷绕、弯折后电极片的第二活性物质层在弯折区可以覆盖对应位置的集流体，减少集流体上出现空箔的情况，提升了电池的安全性。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括由上述的电池。

需要说明的是，上述电池的实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

下面将结合实施例1至实施例3，以及对比例1，对本实用新型做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。

实施例1：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片，该正极片面敷料量C1。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片搭配隔膜进行预卷绕，标定出圆弧位置(即弯折区)，收集数据后按此数据进行激光打孔处理，打孔位置为第二活性物质层，未打孔处理的位置为第一活性物质层。打孔处理后第二活性物质层的面敷料量为C2，第一活性物质层的面敷料量为C1。打孔处理面为B面，B面位于卷芯的凹面，且C2/C1＝85％。

将处理后的正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。

实施例2：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片，该正极片面敷料量C1。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片搭配隔膜进行预卷绕，标定出圆弧位置(即弯折区)，收集数据后按此数据进行激光打孔处理，打孔位置为第二活性物质层，未打孔处理的位置为第一活性物质层。打孔处理后第二活性物质层的面敷料量为C2，第一活性物质层的面敷料量为C1。打孔处理面为B面，B面位于卷芯的凹面，且C2/C1＝90％。

将处理后的正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。

实施例3：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片，该正极片面敷料量C1。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片搭配隔膜进行预卷绕，标定出圆弧位置(即弯折区)，收集数据后按此数据进行激光刻蚀开槽处理，开槽位置为第二活性物质层，未开槽处理的位置为第一活性物质层。开槽处理后第二活性物质层的面敷料量为C2，第一活性物质层的面敷料量为C1。开槽处理面为B面，B面位于卷芯的凹面，且C2/C1＝85％。

将处理后的正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。

对比例1：

制备正极片：按照正极活性物质96％，导电剂2.5％，粘结剂1.5％的配比按照一定的配料工艺制备正极浆料，浆料粘度2000mPa.s至7000mPa.s，固含量为70％至80％。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到正极片，该正极片面敷料量C1。

制备负极片：按照负极活性物质96.8％，导电剂1.2％，粘结剂2％的配比按照一定的配料工艺制备负极浆料，浆料粘度2000mPa.s至5000mPa.s，固含量为40％至50％。将以上浆料涂覆至负极集流体上，110℃至120℃下烘干，经辊压分切得到负极片。

将以上正、负极片及隔膜卷绕成卷芯，经封装注液化成老化处理后得到电池。

对实施例1至实施例3及对比例1制备的电池以3C充满电，1C放电循环50T解剖看圆弧位置是否有析锂现象。

对实施例1至实施例3及对比例1制备的电池以2.5C充满电，1C放电循环500T解剖看电池膨胀及外观是否异常。

其测试结果如下表1所示：

表1

以上对实施例1至实施例3以及对比例1的测试结果显示，按照本实用新型制备的实施例1至实施例3相对于常规方式对比例1解决了卷芯圆弧析锂的问题，改善了循环后电池出现膨胀的情况，提升了电池的安全性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本实用新型实施方式中的方法和装置的范围不限于按所讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种电池，其特征在于，包括电极片，所述电极片卷绕设置形成卷芯，所述电极片包括集流体，沿所述集流体的长度方向，在所述集流体表面依次交替设置有第一活性物质层和第二活性物质层，每一所述第二活性物质层两侧均具有所述第一活性物质层，所述第二活性物质层位于所述卷芯的弯折区，且所述第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述第一活性物质层单位面积的敷料量。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二活性物质层的单位面积的敷料量与所述第一活性物质层的单位面积的敷料量之间的比值范围为0.5至1。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一活性物质层的宽度与所述卷芯的尺寸之间的关系为：

W₁＝W-D；

其中，W₁为所述第一活性物质层的宽度，W为所述电极片的卷绕宽度，D为所述电极片的卷绕厚度。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电极片包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片层叠后卷绕设置形成所述卷芯。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述正极片的第二活性物质层单位面积的敷料量小于所述负极片的第二活性物质层单位面积的敷料量。

6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述正极片的第二活性物质层的宽度为W₂，W₂满足如下关系：

W₂≥π×(n-1)×(T_负极+T_正极+T_隔膜)；

其中，T_负极为所述负极片的厚度，T_正极为所述正极片的厚度，T_隔膜为隔膜的厚度，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，n为正整数。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，沿所述集流体的长度方向，所述第二活性物质层的宽度逐渐增加。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二活性物质层设置在所述集流体的靠近所述卷芯中心的一侧表面。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的电池。

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