CN221201204U - 一种阳极片、卷芯和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示一种阳极片、卷芯和锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域。该阳极片包括集流体，集流体的一侧或两侧表面上涂覆有活性物质层，活性物质层包括若干第一活性物质段和第二活性物质段，其中第二活性物质段包括硅基材料；第一活性物质段与第二活性物质段沿集流体的长度方向交替间隔设置，且第一活性物质段分别对应卷芯的平面位，第二活性物质段分别对应卷芯的拐角位。该阳极片通过调整第二活性物质段的位置，使包含硅基材料的第二活性物质段在卷芯中处于拐角位，满足了在卷绕结构的锂离子电池中，第二活性物质段所处位置在卷芯厚度方向不会产生膨胀，从结构上解决了硅基材料充放电膨胀大的难题，从而实现高能量密度以及高循环性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体地，涉及一种阳极片、卷芯和锂离子电池。
背景技术
随着新能源的快速发展，对锂离子电池的要求也越来越高，而高能量密度以及高循环性能一直是锂离子电池的开发需求。硅基材料因其具有高克容量的特点，现已逐步应用到锂离子电池中，但同时因其自身在充放电过程中的高膨胀性，导致其能量密度的降低，造成锂离子电池的循环性能恶化。因此，解决硅基材料在锂离子电池中的高膨胀问题是业界难题之一。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种阳极片、卷芯和锂离子电池。
本实用新型公开的一种阳极片，包括集流体，集流体的一侧或两侧表面上涂覆有活性物质层，活性物质层包括若干第一活性物质段和第二活性物质段，其中第二活性物质段包括硅基材料；
第一活性物质段与第二活性物质段沿集流体的长度方向交替间隔设置，且第一活性物质段分别对应卷芯的平面位，第二活性物质段分别对应卷芯的拐角位。
根据本实用新型的一实施方式，第一活性物质段的长度从卷绕头部至卷绕尾部方向递减，第二活性物质段的长度从卷绕头部至卷绕尾部方向递增。
根据本实用新型的一实施方式，第一活性物质段的长度不小于对应平面位的长度，第二活性物质段的长度不大于对应拐角位的弧长。
根据本实用新型的一实施方式，第一活性物质段包括石墨材料。
根据本实用新型的一实施方式，相邻的第一活性物质段与第二活性物质段的间距小于1.5mm。
本实用新型公开的一种卷芯，包括如上述的阳极片，还包括阴极片和隔膜，阴极片、隔膜、阳极片及隔膜依序叠设后卷绕形成卷芯。
根据本实用新型的一实施方式，隔膜包括基膜，基膜的一侧或两侧表面上涂覆有涂层，涂层包括可压缩胶体颗粒。
根据本实用新型的一实施方式，可压缩胶体颗粒为聚偏二氟乙烯(PVDF)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种。
根据本实用新型的一实施方式，可压缩胶体颗粒在压缩前的粒径D50不小于2u。
本实用新型公开的一种锂离子电池，包括如上述的卷芯，卷芯封装于外壳中，且外壳内灌注有电解液。
与现有技术相比，本实用新型的一种阳极片、卷芯和锂离子电池具有以下优点：
本实用新型的阳极片、卷芯和锂离子电池
该阳极片通过调整第一活性物质段及第二活性物质段的位置，使包含硅基材料的第二活性物质段在卷芯中处于拐角位，满足了在卷绕结构的锂离子电池中，第二活性物质段所处位置在卷芯厚度方向不会产生膨胀，从结构上解决了硅基材料充放电膨胀大的难题，从而实现硅基锂离子电池的高能量密度以及高循环性能。
另外，该卷芯通过在隔膜的表面涂覆包含可压缩胶体颗粒的涂层，使得卷芯经过热压后，对应平面位处的隔膜受到热压，对应的可压缩胶体颗粒会被压缩，以此降低卷芯的平面位的厚度，实现高能量密度；同时，对应拐角位处的隔膜不会受到热压，对应的可压缩胶体颗粒保持大颗粒状态，当锂离子电池在循环过程中，拐角位处的第二活性物质段不断膨胀，通过拐角位处的可压缩胶体颗粒满足了挤压膨胀空间，保证极片内电解液不断流，从而提升电池的循环寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为实施例一中阳极片的结构示意图；
图2为实施例二中卷芯的结构示意图。
附图标记说明：
1、集流体；2、活性物质层；21、第一活性物质段；22、第二活性物质段；01、阳极片；02、阴极片；03、隔膜。
具体实施方式
以下将以图示揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图示起见，一些习知惯用的结构与组件在图示中将以简单的示意的方式绘示之。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
实施例一
本实施例提供一种阳极片，其用于制作锂离子电池的卷芯，主要应用于方形卷绕结构的卷芯。
参见图1，阳极片包括集流体1，集流体1的一侧或两侧表面上涂覆有活性物质层2。在本例中，集流体1的两侧表面上均涂覆有活性物质层2。
复阅图1，活性物质层2包括若干第一活性物质段21和第二活性物质段22，沿集流体1的长度方向，第一活性物质段21与第二活性物质段22交替间隔设置。在本例中，第一活性物质段21包括石墨材料，第二活性物质段22包括硅基材料，相邻的第一活性物质段21与第二活性物质段22的间距小于1.5mm。需要说明的是，上述的长度即为图1中X轴方向上的边长。
在本例中，第一活性物质段21的宽度及第二活性物质段22的宽度均与集流体1的宽度相同，上述的宽度即为图1中Y轴方向上的边长。第一活性物质段21的长度从卷绕头部至卷绕尾部方向递减，第二活性物质段22的长度从卷绕头部至卷绕尾部方向递增。需要说明的是，上述的卷绕头部即为图1中的P1端，而卷绕尾部即为图1中的P2端，从卷绕头部至卷绕尾部方向即为图1中X轴的正方向。在形成卷芯的卷绕工序中，从卷绕头部往卷绕尾部的方向进行卷绕；在形成卷芯后，卷绕头部位于卷芯的最内圈处，卷绕尾部位于卷芯的最外圈处。
进一步，第一活性物质段21与形成卷芯的平面位一一对应，第二活性物质段22与形成卷芯的拐角位一一对应。在本例中，第一活性物质的长度不小于对应平面位的长度，第二活性物质段22的长度不大于对应拐角位的弧长，以此满足硅基材料膨胀时不影响卷芯平面位的厚度。
该阳极片通过调整第一活性物质段及第二活性物质段的位置，使包含硅基材料的第二活性物质段在卷芯中处于拐角位，满足了在卷绕结构的锂离子电池中，第二活性物质段所处位置在卷芯厚度方向不会产生膨胀，从结构上解决了硅基材料充放电膨胀大的难题，从而实现硅基锂离子电池的高能量密度以及高循环性能。
实施例二
本实施例提供一种卷芯，参见图2，卷芯包括实施例一所述的阳极片01，还包括阴极片02和隔膜03，阴极片02、隔膜03、阳极片01及隔膜03依序叠设后卷绕形成卷芯。卷绕形成卷芯，第一活性物质段与形成卷芯的平面位一一对应，第二活性物质段与形成卷芯的拐角位一一对应。需要说明的是，平面位位于卷芯的中部位置，即为图2中的A区；拐角位位于卷芯的两侧位置，即为图2中的B区。
进一步地，第二活性物质段的序列从卷绕头部开始，拐角位的序列从卷芯的最内圈开始，即第n段第二活性物质段对应第n个拐角位，n为自然数。第1段第二活性物质段的长度L1即为卷芯第1圈的拐角位的弧长D1，第2段第二活性物质段的长度L2即为卷芯第2圈的拐角位的弧长为D2。当n≥3且n为奇数时，第二活性物质段的长度Ln为：Ln≤π×(D1+(n-1)/2×△T)/2；当n≥3且n为偶数时，第二活性物质段的长度Ln为：Ln≤π×(D1+(n-2)/2×△T)/2；其中，π为圆周率，△T为阳极片01的厚度、阴极片02的厚度及两隔膜03的厚度之和。
进一步地，隔膜03包括基膜，基膜的一侧或两侧表面上涂覆有涂层，涂层包括可压缩胶体颗粒。在本例中，基膜的一侧表面上涂覆有涂层。其中，可压缩胶体颗粒为聚偏二氟乙烯(PVDF)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种，可压缩胶体颗粒在压缩前的粒径D50不小于2u。
该卷芯通过在隔膜的表面涂覆包含可压缩胶体颗粒的涂层，使得卷芯经过热压后，对应平面位处的隔膜受到热压，对应的可压缩胶体颗粒会被压缩，以此降低卷芯的平面位的厚度，实现高能量密度；同时，对应拐角位处的隔膜不会受到热压，对应的可压缩胶体颗粒保持大颗粒状态，当锂离子电池在循环过程中，拐角位处的第二活性物质段不断膨胀，通过拐角位处的可压缩胶体颗粒满足了挤压膨胀空间，保证极片内电解液不断流，从而提升电池的循环寿命。
实施例三
本实施例提供一种锂离子电池，其包括实施例二所述的卷芯。卷芯封装于外壳中，且外壳内灌注有电解液。
综上所述，该阳极片通过调整第一活性物质段及第二活性物质段的位置，使包含硅基材料的第二活性物质段在卷芯中处于拐角位，满足了在卷绕结构的锂离子电池中，第二活性物质段所处位置在卷芯厚度方向不会产生膨胀，从结构上解决了硅基材料充放电膨胀大的难题，从而实现硅基锂离子电池的高能量密度以及高循环性能。另外，该卷芯通过在隔膜的表面涂覆包含可压缩胶体颗粒的涂层，使得卷芯经过热压后，对应平面位处的隔膜受到热压，对应的可压缩胶体颗粒会被压缩，以此降低卷芯的平面位的厚度，实现高能量密度；同时，对应拐角位处的隔膜不会受到热压，对应的可压缩胶体颗粒保持大颗粒状态，当锂离子电池在循环过程中，拐角位处的第二活性物质段不断膨胀，通过拐角位处的可压缩胶体颗粒满足了挤压膨胀空间，保证极片内电解液不断流，从而提升电池的循环寿命。
以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种阳极片，其特征在于，包括集流体(1)，所述集流体(1)的一侧或两侧表面上涂覆有活性物质层(2)，所述活性物质层(2)包括若干第一活性物质段(21)和第二活性物质段(22)，其中所述第二活性物质段(22)包括硅基材料；
所述第一活性物质段(21)与所述第二活性物质段(22)沿所述集流体(1)的长度方向交替间隔设置，且所述第一活性物质段(21)分别对应卷芯的平面位，所述第二活性物质段(22)分别对应卷芯的拐角位。
2.根据权利要求1所述的阳极片，其特征在于，所述第一活性物质段(21)的长度从卷绕头部至卷绕尾部方向递减，所述第二活性物质段(22)的长度从卷绕头部至卷绕尾部方向递增。
3.根据权利要求1所述的阳极片，其特征在于，所述第一活性物质段(21)的长度不小于对应所述平面位的长度，所述第二活性物质段(22)的长度不大于对应所述拐角位的弧长。
4.根据权利要求1所述的阳极片，其特征在于，所述第一活性物质段(21)包括石墨材料。
5.根据权利要求1所述的阳极片，其特征在于，相邻的所述第一活性物质段(21)与所述第二活性物质段(22)的间距小于1.5mm。
6.一种卷芯，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的阳极片(01)，还包括阴极片(02)和隔膜(03)，所述阴极片(02)、所述隔膜(03)、所述阳极片(01)及所述隔膜(03)依序叠设后卷绕形成所述卷芯。
7.根据权利要求6所述的卷芯，其特征在于，所述隔膜(03)包括基膜，所述基膜的一侧或两侧表面上涂覆有涂层，所述涂层包括可压缩胶体颗粒。
8.根据权利要求7所述的卷芯，其特征在于，所述可压缩胶体颗粒为聚偏二氟乙烯(PVDF)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种。
9.根据权利要求7所述的卷芯，其特征在于，所述可压缩胶体颗粒在压缩前的粒径D50不小于2u。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求6至9任一所述的卷芯，所述卷芯封装于外壳中，且所述外壳内灌注有电解液。
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