一种电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种电池单体、电池及用电装置，电池单体包括：壳体；电极组件，设置于所述壳体中，电极组件的中心处具有中心孔；膨胀材料，固化于所述中心孔内，所述膨胀材料能够膨胀以支撑所述中心孔。本申请提供的电池单体中，电极组件的中心孔内填充有固化后的膨胀材料，该膨胀材料吸收电解液后能够膨胀从而能够有效避免电池循环过程中的中心孔塌陷，提高电池的安全性能和循环寿命。高电池的安全性能和循环寿命。高电池的安全性能和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法


[0001]本申请涉及电池领域，更为具体地，涉及一种电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法。

技术介绍

[0002]近年来，电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域，从而得到了极大的发展。
[0003]随着电池技术的高速发展，对电池的循环寿命、安全性能提出了更高的要求。如何提升电池的安全性能和循环寿命成为一项亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法，其中该电池单体的电极组件的中心孔中填充有膨胀材料，其固化后可以膨胀以支撑中心孔，能够有效避免电池循环过程中的中心孔塌陷，提高电池的安全性能和循环寿命。
[0005]第一方面，提供一种电池单体，包括：壳体；电极组件，所述电极组件设置于所述壳体中，所述电极组件的中心处具有中心孔；膨胀材料，固化于所述中心孔内，所述膨胀材料能够膨胀以支撑所述中心孔。
[0006]本申请的实施例中，在电极组件的中心孔内设置有膨胀材料，该膨胀材料能够在固化后吸收电解液膨胀，从而在电池的循环过程中支撑中心孔，避免中心孔因电极组件的膨胀效应而塌陷，由此，改善因中心孔塌陷引发的电池性能跳水，提高了电池的循环寿命；同时还改善了电池中极片因中心孔结构塌陷而引发的析锂问题，提高了电池的安全性能。
[0007]在一些实施例中，所述膨胀材料包括合成树脂，所述合成树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、乙烯基树脂、烃类树脂、聚醚类树脂中的至少一种。
[0008]在一些实施例中，所述合成树脂由烯
‑
酯类共聚物制备得到，所述烯
‑
酯类共聚物包括乙烯
‑
醋酸乙烯脂共聚物、乙烯
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丙烯酸酯共聚物、乙烯
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甲基丙烯酸酯共聚物中的至少一种。
[0009]本申请的实施例中，采用由烯
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酯类共聚物制备得到的合成树脂作为膨胀材料，通过烯
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酯类共聚物在制备合成树脂的过程中，将不饱和碳
‑
碳键转化为饱和碳
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碳键的同时还引入了酯基链，一方面，使得制备得到的合成树脂具有更高的膨胀率，其作为膨胀材料固化后，在电池单体中吸收电解液膨胀，具有更好的支撑效果；另一方面，引入的酯基链使得合成树脂的极性增强，在电解液中的浸润程度能够进一步提升，从而能够吸收更多的电解液，有助于电极组件内部的浸润。由此，通过使用由烯
‑
酯类共聚物制备得到的合成树脂作为膨胀材料，在有效避免电极组件的中心孔塌陷的同时还有助于电极组件在电解液中的浸润情况，帮助提高电池的循环性能和安全性能。
[0010]在一些实施例中，所述合成树脂的体积膨胀率为5％
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500％，优选为30％
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100％。
[0011]在一些实施例中，所述膨胀材料中含有固体颗粒。
[0012]本申请的实施例中，固体颗粒的机械强度通常大于固化后的膨胀材料的机械强度。在膨胀材料中添加具有较高机械强度的固体颗粒，有助于提高固化后的膨胀材料的机械强度，使得固化后的膨胀材料吸收电解液后的支撑性能进一步提升，从而进一步改善电极组件卷绕形成的中心孔坍塌问题，帮助提高电池的循环寿命和安全性能。
[0013]在一些实施例中，所述固体颗粒与所述膨胀材料和所述固体颗粒的混合物的体积百分比为0.1％
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50％，优选为2％
‑
20％；或所述固体颗粒与所述膨胀材料和所述固体颗粒的混合物的质量百分比为0.5％
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20％，优选为1％
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10％。
[0014]在一些实施例中，所述固体颗粒的粒径为1μm
‑
2000μm，优选为5μm
‑
1000μm，进一步优选为5μm
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500μm；或者，进一步优选为10μm
‑
100μm。
[0015]在一些实施例中，所述固体颗粒为中空固体颗粒。
[0016]本申请的实施例中，选择使用中空的固体颗粒在能够提高固化后的膨胀材料的机械强度的同时，还有助于减轻膨胀材料和固体颗粒总体的重量，能够降低在电池中引入膨胀材料对电池能量密度的影响，在提高电池的循环寿命和安全性能的同时保证电池的能量密度。
[0017]在一些实施例中，所述固体颗粒为中空玻璃微球。
[0018]在一些实施例中，所述膨胀材料中含有粘结剂，所述粘结剂与所述膨胀材料和所述粘结剂的混合物的质量百分比为0.1％
‑
10％，优选为1％
‑
5％。
[0019]本申请的实施例中，膨胀材料中还可以添加粘结剂，粘结剂有助于提高膨胀材料的化学稳定性，并且能够提升固化后的膨胀材料的机械性能，有助于提高固化后的膨胀材料的稳定性和机械强度，从而帮助提高电池的循环寿命和安全性能。
[0020]在一些实施例中，所述粘结剂包括丙烯酸酯类化合物、丁二烯类化合物、聚氨酯类化合物中的至少一种。
[0021]在一些实施例中，固化后的所述膨胀材料形成中空的支撑结构。
[0022]在一些实施例中，固化后的所述膨胀材料形成多孔的支撑结构。
[0023]在一些实施例中，固化后的所述膨胀材料形成中空且多孔的支撑结构。
[0024]本申请的实施例中，膨胀材料在中心孔内固化后可以形成不同的支撑结构，例如，中空的支撑结构、多孔的支撑结构、中空且多孔的支撑结构。中空的支撑结构或多孔的支撑结构均有助于减轻支撑结构的质量，降低支撑结构对电池能量密度的影响，在提高电池的循环寿命和安全性能的同时保证电池的能量密度。
[0025]第二方面，提供一种电池，所述电池包第一方面任一实施例中的电池单体。
[0026]第三方面，提供过一种用电装置，所述用电装置包括第一方面任一实施例中的电池单体和/或第二方面中的电池，所述电池单体和/或所述电池为所述用电装置供电。
[0027]第四方面，提供一种制备电池单体的方法，所述方法包括：提供电极组件，所述电极组件的中心处具有中心孔；将所述膨胀材料注入所述中心孔内；在所述膨胀材料固化于所述中心孔内后，将所述电极组件设置于壳体内。
[0028]在一些实施例中，所述方法包括：在所述膨胀材料固化于所述中心孔内前，干燥所述电极组件和所述膨胀材料以使所述膨胀材料固化于所述中心孔内。
[0029]在一些实施例中，所述方法包括：在将所述膨胀材料注入所述中心孔内前，在所述中心孔内设置中心棒；在所述膨胀材料固化于所述中心孔内后，移除所述中心棒。
[0030]在一些实施例中，所述方法包括：在将所述膨胀材料注入所述中心孔前，搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单体，其特征在于，包括：壳体；电极组件，所述电极组件设置于所述壳体中，所述电极组件的中心处具有中心孔；膨胀材料，固化于所述中心孔内，所述膨胀材料能够膨胀以支撑所述中心孔。2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀材料包括合成树脂，所述合成树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、乙烯基树脂、烃类树脂、聚醚类树脂中的至少一种。3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述合成树脂由烯
‑
酯类共聚物制备得到，所述烯
‑
酯类共聚物包括乙烯
‑
醋酸乙烯脂共聚物、乙烯
‑
丙烯酸酯共聚物、乙烯
‑
甲基丙烯酸酯共聚物中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀材料的体积膨胀率为5％
‑
500％，优选为30％
‑
100％。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀材料中含有固体颗粒。6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述固体颗粒与所述膨胀材料和所述固体颗粒的混合物的体积百分比为0.1％
‑
50％，优选为2％
‑
20％；或所述固体颗粒与所述膨胀材料和所述固体颗粒的混合物的质量百分比为0.5％
‑
20％，优选为1％
‑
10％。7.根据权利要求5或6所述的电池单体，其特征在于，所述固体颗粒的粒径为1μm
‑
2000μm，优选为5μm
‑
1000μm，进一步优选为5μm
‑
500μm；或者，进一步优选为10μm
‑
100μm。8.根据权利要求5
‑
7中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述固体颗粒为中空固体颗粒。9.根据权利要求5
‑
8中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述固体颗粒为中空玻璃微球。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀材料中含有粘结剂。11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述粘结剂与所述膨胀材料和所述粘结剂的混合物的质量百分比为0.1％
‑
10％，优选为1％
‑
5％。12.根据权利要求10或11所述的电池单体，其特征在于，所述粘结剂包括丙烯酸酯类化合物、丁二烯类化合物、聚氨酯类化合物中的至少一种。13.根据权利要求1
‑
12中任一项所述的电池单体，其特征在于，固化后的所述膨胀材料形成中空的支撑结构。14.根据权利要求1
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13中任一项所述的电池单体，其特征在于，固化后的所述膨胀材料形成多孔的支撑结构。15.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1
‑
14中任一项所述的电池单体。16.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求1
‑
14中任一项所述的电池单体和/或如权利要求15所述的电池，所述电池单体和/或所述电池为所述用电装置供电。17.一种制备电池单体的方法，其特征在于，包括：
提供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷黎，许虎，牛少军，郭继鹏，黄江林，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：