本申请提供了一种极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。其中，所述极片包括集流体、第一膜层和第二膜层，所述集流体位于所述第一膜层和所述第二膜层之间，所述第一膜层包括电极活性材料，所述第二膜层包括纳米金属氧化物陶瓷材料，所述纳米金属氧化物陶瓷材料包括纳米氧化铝和纳米氧化锆中的至少一者，其中，所述集流体的厚度d0、所述第一膜层的厚度d1、第二膜层的厚度d2满足0.045≤d2/(d0+d1)≤0.21，可选地，0.05≤d2/(d0+d1)≤0.13。0.13。0.13。
【技术实现步骤摘要】
极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
[0001]本申请涉及锂电池
，尤其涉及一种极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着各类电子产品和新能源汽车等产业的应用及发展，对二次电池的要求也越来越高。高能量密度、形状尺寸灵活、高安全性、低成本已成为二次电池发展的必然趋势。目前提高二次电池能量密度及形状尺寸灵活性的常用手段之一是减小二次电池的厚度。
[0003]减小二次电池厚度的方式之一是减小极片的厚度。但是在制作单面涂布活性材料的极片时，若极片的厚度太小，在后续的冷压加工过程中，容易出现卷曲，从而影响极片的加工性能，进而影响二次电池的加工效率。因此，现有的极片仍有待改进。
技术实现思路
[0004]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种具有较小的厚度、良好的加工性能的极片，以使二次电池兼具较高的能量密度和加工效率。
[0005]为了达到上述目的，本申请提供了一种极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
[0006]本申请的第一方面提供了一种用于电化学电池的极片，所述极片包括集流体、第一膜层和第二膜层。所述集流体位于所述第一膜层和所述第二膜层之间。所述第一膜层包括电极活性材料。所述第二膜层包括纳米金属氧化物陶瓷材料，所述纳米金属氧化物陶瓷材料包括纳米氧化铝和纳米氧化锆中的至少一者。其中，所述集流体的厚度d0、所述第一膜层的厚度d1、所述第二膜层的厚度d2满足0.045≤d2/(d0+d1)≤0.21。可选地，所述集流体的厚度d0、所述第一膜层的厚度d1、第二膜层的厚度d2满足0.05≤d2/(d0+d1)≤0.13。由此，本申请的集流体一侧设置了包含活性材料的第一膜层，另一侧设置了包含纳米金属氧化物陶瓷材料的第二膜层，并且第一膜层、第二膜层和集流体的厚度满足特定的数量关系。这样，不仅解决了极片冷压加工时产生卷曲的问题，还使极片具有较小的厚度，从而提高了二次电池的加工效率和体积能量密度。
[0007]在本申请任意实施方式中，所述第二膜层的厚度d2为≥4μm。可选地，所述第二膜层的厚度d2为5μm～19μm。更可选地，所述第二膜层的厚度d2为5μm～8μm。第二膜层的厚度控制在合适的范围内，能够进一步保证二次电池的体积能量密度。
[0008]在本申请任意实施方式中，所述极片为负极极片。所述第一膜层的涂布面密度为110g/m2～150g/m2。可选地，所述第一膜层的涂布面密度为125g/m2～150g/m2。所述第一膜层的压实密度为1.4g/cm3～1.7g/cm3。可选地，所述第一膜层的压实密度为1.5g/cm3～1.7g/cm3。第一膜层的涂布面密度、压实密度控制在合适的范围内，能够使第一膜层具有合适的厚度以及合适的单位体积内负极活性材料含量，从而能够提高二次电池的体积能量密
度和加工效率。
[0009]在本申请任意实施方式中，所述集流体选自金属箔片和复合集流体中的一者。可选地，所述集流体为铜箔。所述集流体的厚度d0为4.5μm～25μm，可选地为4.5μm～10μm。铜箔的厚度在上述范围内，在避免极片冷压加工过程中产生卷曲的前提下，第二膜层能够达到更小的厚度，从而进一步节约了二次电池的制造成本、提高了二次电池的体积能量密度。
[0010]在本申请任意实施方式中，所述极片为正极极片，所述第一膜层的涂布面密度为180g/m2～250g/m2。可选地，所述第一膜层的涂布面密度为200g/m2～250g/m2。所述第一膜层的压实密度为3.1g/cm3～3.7g/cm3。可选地，所述第一膜层的压实密度为3.5g/cm3～3.7g/cm3。第一膜层的涂布面密度、压实密度控制在合适的范围内，能够使第一膜层具有合适的厚度以及合适的单位体积内正极活性材料含量，从而能够提高二次电池的体积能量密度和加工效率。
[0011]在本申请任意实施方式中，所述集流体选自金属箔片和复合集流体中的一者，可选地为铝箔，所述集流体的厚度d0为10μm～30μm，可选地，所述集流体的厚度d0为10μm～15μm。铝箔的厚度在上述范围内，在避免极片冷压加工过程中产生卷曲的前提下，第二膜层能够达到更小的厚度，从而进一步节约了二次电池的制造成本、提高了二次电池的体积能量密度。
[0012]在本申请任意实施方式中，所述纳米金属氧化物陶瓷材料包括纳米氧化铝，基于所述纳米金属氧化物陶瓷材料的总质量，所述纳米氧化铝的质量百分含量为50wt％～100wt％。可选地，所述纳米氧化铝的质量百分含量为80wt％～100wt％。更可选地，所述纳米氧化铝的质量百分含量为100wt％。控制第二膜层中，纳米氧化铝的质量百分含量在上述合适的范围内，能够使极片兼具较好的加工性能和较低的成本，从而提高二次电池的加工效率、降低二次电池的制造成本。
[0013]在本申请任意实施方式中，所述第二膜层为所述纳米金属氧化物陶瓷材料通过等离子弧喷涂的方式形成于所述集流体表面而得。通过等离子弧喷涂的方式形成于所述集流体表面得到的第二膜层，能够在不影响集流体导电性能的情况下，改善集流体表面的残余应力。此外，通过等离子弧喷涂的方式形成于所述集流体表面得到的第二膜层还具有更高的强度、硬度和韧性，能够大幅改善极片的加工性能，从而提高二次电池的加工效率。
[0014]在本申请任意实施方式中，在所述第二膜层中，所述纳米金属氧化物陶瓷材料以颗粒的形式存在，所述颗粒的平均粒径为20nm～100nm。纳米金属氧化物陶瓷材料颗粒的平均粒径控制在合适的范围内，不仅便于喷涂，还能提高第二膜层的强度和韧性，从而改善极片的加工性能，进而提高二次电池的加工效率。
[0015]本申请的第二方面还提供一种用于制备极片的方法。该方法包括步骤S101～S103。
[0016]S101，提供单面设置第一膜层的集流体，所述第一膜层包括电极活性材料。
[0017]S102，用于形成第二膜层的步骤，包括在所述集流体自身厚度方向上未设置所述第一膜层的表面喷涂纳米金属氧化物陶瓷材料，从而形成所述第二膜层，所述纳米金属氧化物陶瓷材料包括纳米氧化铝和纳米氧化锆中的至少一者。
[0018]S103，用于制备所述极片的步骤，包括对形成所述第二膜层后的极片进行冷压加工，从而得到所述极片。
[0019]其中，所述极片中，所述集流体的厚度d0、所述第一膜层的厚度d1、所述第二膜层的厚度d2满足0.045≤d2/(d0+d1)≤0.21。可选地，所述集流体的厚度d0、所述第一膜层的厚度d1、所述第二膜层的厚度d2满足0.05≤d2/(d0+d1)≤0.13。通过该方法制备的极片具有不仅冷压加工时不易产生卷曲，还具有较小的厚度，能够提高二次电池的加工效率和体积能量密度。
[0020]在本申请任意实施方式中，所述在所述集流体自身厚度方向上未设置所述第一膜层的表面喷涂纳米金属氧化物陶瓷材料，包括：
[0021]在所述集流体自身厚度方向上未设置所述第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种极片，其特征在于，包括集流体、第一膜层和第二膜层，所述集流体位于所述第一膜层和所述第二膜层之间，所述第一膜层包括电极活性材料，所述第二膜层包括纳米金属氧化物陶瓷材料，所述纳米金属氧化物陶瓷材料包括纳米氧化铝和纳米氧化锆中的至少一者，其中，所述集流体的厚度d0、所述第一膜层的厚度d1、所述第二膜层的厚度d2满足0.045≤d2/(d0+d1)≤0.21，可选地，0.05≤d2/(d0+d1)≤0.13。2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述第二膜层的厚度d2为≥4μm，可选地为5μm～19μm，更可选地为5μm～8μm。，3.根据权利要求1
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2任一项所述的极片，其特征在于，所述极片为负极极片，所述第一膜层的涂布面密度为110g/m2～150g/m2，可选地为125g/m2～150g/m2，所述第一膜层的压实密度为1.4g/cm3～1.7g/cm3，可选地为1.5g/cm3～1.7g/cm3。4.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，所述集流体选自金属箔片金和复合集流体中的一者，可选地为铜箔，所述集流体的厚度d0为4.5μm～25μm，可选地为4.5μm～10μm。5.根据权利要求1
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2任一项所述的极片，其特征在于，所述极片为正极极片，所述第一膜层的涂布面密度为180g/m2～250g/m2，可选地为200g/m2～250g/m2，所述第一膜层的压实密度为3.1g/cm3～3.7g/cm3，可选地为3.5g/cm3～3.7g/cm3。6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，所述集流体选自金属箔片和复合集流体中的一者，可选地为铝箔，所述集流体的厚度d0为10μm～30μm，可选地为10μm～15μm。7.根据权利要求1
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6任一项所述的极片，其特征在于，所述纳米金属氧化物陶瓷材料包括纳米氧化铝，基于所述纳米金属氧化物陶瓷材料的总质量，所述纳米氧化铝的质量百分含量为50wt％～100wt％，可选地为80wt％～100wt％，更可选地为100wt％。8.根据权利要求1
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7任一项所述的极片，其特征在于，所述第二膜层为所述纳米金属氧化物陶瓷材料通过等离子弧喷涂的方式形成于所述集流体表面而得。9.根据权利要求1
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8任一项所述的极片，其特征在于，在所述第二膜层中，所述纳米金属氧化物陶瓷材料以颗粒的形式存在，所述颗粒的平均粒径为20nm～100nm。10.一种用于制备极片的方法，其特征在于，包括：提供单面设置第一膜层的集流体，所述第一膜层包括电极活性材料；用于形成第二膜层的步骤，包括在所述集流体自身厚度方向上未设置所述第一膜层的表面喷涂纳米金属氧化物陶瓷材料，从而形...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇堃，葛销明，
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：
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