电池极片及其制备方法、电极组件以及电池和用电装置制造方法及图纸

本申请公开了一种电池极片及其制备方法、电极组件以及电池和用电装置。电池极片的表面设有可缓解应力的第一涂层和第二涂层，其中第一涂层设置在电池极片沿长度方向的一端部的表面上，第二涂层设置在电池极片沿长度方向的另一端部的表面上。本申请的电池极片从一端部开始卷绕成电极组件后，基于第一涂层和第二涂层的增厚作用可以提供应力缓解空间，从而使电极组件的最内圈和最外圈不容易造成紫斑，也不容易析锂，而且涂层可以提高电极组件特别是电极组件内圈的电解液保有量。因此，本申请实施例提供的电池极片用于卷绕成电极组件后，可以提高其循环寿命。提高其循环寿命。提高其循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
电池极片及其制备方法、电极组件以及电池和用电装置


[0001]本申请属于电池
，具体涉及一种电池极片及其制备方法、电极组件以及电池和用电装置。

技术介绍

[0002]近年新能源汽车得到蓬勃发展，电池驱动系统是影响新能源汽车性能和成本的主要因素，而二次电池由于具有能量密度高、记忆效应低、工作电压高等特点，成为当前新能源汽车电池驱动系统中动力电池的首选方案。
[0003]动力电池电池单体一般由正极极片、隔离膜、负极极片卷绕制成裸电芯，经过封装、注液、化成、充电等工序最终形成成品。这样的电池单体在充放电循环过程中，电极组件内的极片容易膨胀，易对最内圈和最外圈形成较大的应力，从而导致紫斑、甚至造成析锂等现象，从而导致电极组件失效，引发安全事故。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供一种电池极片及其制备方法、电极组件以及电池和用电装置，旨在解决如何提高电池极片对膨胀应力的缓解能力的技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种电池极片，电池极片的表面设有可缓解应力的第一涂层和第二涂层，第一涂层设置在电池极片沿长度方向的一端部的表面上，第二涂层设置在电池极片沿长度方向的另一端部的表面上。
[0006]通过在电池极片的两端部的表面上设置第一涂层和第二涂层，而且第一涂层和第二涂层相互隔开，这样的电池极片从一端部卷绕成电极组件后，电极组件的最内圈部位和最外圈部位都额外增加了涂层，基于第一涂层和第二涂层的增厚作用可以针对电极组件膨胀产生的应力提供应力缓解空间，从而使电极组件的最内圈和最外圈不容易造成紫斑，也不容易析锂，而且涂层可以增加电极组件内圈和外圈层间距，有利于提高电极组件特别是电极组件内圈的电解液保有量。因此，本申请实施例提供的电池极片沿端部卷绕成电极组件后可以提高其循环寿命。
[0007]在一实施例中，第一涂层含有第一基材、第一柔性材料、第一粘结剂和锂盐；和/或，第二涂层含有第二基材、第二柔性材料和第二粘结剂。
[0008]基材、柔性材料和粘结剂用在涂层中，可以使第一涂层和第二涂层在电池极片表面很好地缓解因循环膨胀所产生的应力，而第一涂层相对第二涂层增加有锂盐，这样第一涂层部位先卷绕形成电极组件最内圈，这样可以为电极组件内圈提供锂离子来源，从而可以进一步提高电极组件的动力学性能。
[0009]在一实施例中，以第一涂层的总重量为100%计，第一涂层包括：第一基材80~90%，第一柔性材料1~5%，第一粘结剂1~5%，以及锂盐1~5%；和/或，以第二涂层的总重量为100%计，第二涂层包括：第二基材80~90%，第二柔性材料1~
5%，第二粘结剂1~5%。
[0010]上述比例的第一基材、第一柔性材料、第一粘结剂和锂盐形成的第一涂层在电极组件内圈不仅可以缓解因电极组件膨胀使内圈产生的主要沿法向的正应力，同时也可以为电极组件内圈提供足够的锂离子来源。而上述比例的第二基材、第二柔性材料、第二粘结剂形成的第二涂层在电极组件外圈可以缓解因电极组件膨胀使外圈产生的主要沿切向的剪切应力。
[0011]在一实施例中，第一基材包括第一固态电解质材料、第一胶粘材料和第一陶瓷材料中的至少一种；和/或，第二基材包括第二固态电解质材料、第二胶粘材料和第二陶瓷材料中的至少一种。
[0012]固态电解质材料、胶粘材料和陶瓷材料作为涂层的主要基材，均具有一定的韧性和弹性，可以为涂层提供缓解应力的作用。
[0013]在一实施例中，第一基材为第一固态电解质材料或第一陶瓷材料；和/或，第二基材为质量比（2~2.5）：（5~6）：（2~2.5）的第二固态电解质材料、第二胶粘材料和第二陶瓷材料。
[0014]因电极组件内圈主要产生沿法向的正应力，外圈主要产生沿切向的剪切应力，固态电解质材料和陶瓷材料相对而言具有更好的韧性，胶粘材料相对而言具有更好的弹性；因此，电池极片从第一涂层一端部开始卷绕成电极组件后，位于内圈的第一涂层中第一固态电解质材料或第一陶瓷材料作为基材可以更好地缓解正应力，而位于外圈的第二涂层中第二固态电解质材料和第二陶瓷材料含量较少、第二胶粘材料含量更多比例，可以更好地缓解剪切应力。
[0015]在一实施例中，第一基材包括第一固态电解质材料、第一胶粘材料和第一陶瓷材料，且第一固态电解质材料与第一陶瓷材料的质量之和占第一基材总质量的百分比大于等于80%；和/或，第二基材包括第二固态电解质材料、第二胶粘材料和第二陶瓷材料，且第二胶粘材料占第二基材总质量的百分比大于等于60%。
[0016]上述配比的第一基材使位于电极组件内圈的第一涂层可以更好地缓解正应力，而上述配比的第二基材使位于外圈的第二涂层可以更好地缓解剪切应力。
[0017]在一实施例中，满足如下（1）~（3）中的一项或多项：（1）第一固态电解质材料和第二固态电解质材料独立包括有机聚合物系电解质、氧化物系电解质、硫化物系电解质中的至少一种；（2）第一胶粘材料和第二胶粘材料独立包括纤维素酯、烯类聚合物、聚酯、聚醚、聚酰胺和氰基丙烯酸酯中的至少一种；（3）第一陶瓷材料和第二陶瓷材料独立包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和金属陶瓷中的至少一种。
[0018]上述种类的固态电解质材料、胶粘材料和陶瓷材料作为涂层的核心功能的基材，可以为涂层提供很好的缓解应力能力。
[0019]在一实施例中，满足如下（1）~（3）中的一项或多项：（1）第一柔性材料和第二柔性材料独立包括碳基材料、过渡金属碳/氮化物二维纳
米层状材料和高分子纤维类材料中的至少一种；（2）第一粘结剂和第二粘结剂独立包括聚偏二氟乙烯粘结剂、丙烯腈类粘结剂、聚胺酯类粘结剂、丙烯酸类粘结剂、丁苯橡胶类粘结剂、聚乙烯吡咯烷酮粘结剂中的至少一种；（3）锂盐包括高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂和六氟磷酸锂中的至少一种。
[0020]上述种类的柔性材料用在涂层中可以使涂层面对膨胀应力时具有很好可塑性和柔软性。上述种类的粘结剂用在涂层中可以使涂层面对膨胀应力时涂层材料可以牢固不易脱落。上述种类的锂盐用在涂层中可以提供很好的锂离子来源。
[0021]在一实施例中，满足如下（1）~（4）中的一项或多项：（1）第一涂层的厚度为3~5μm；（2）第二涂层的厚度为3~5μm；（3）第一涂层沿电池极片表面长度方向的长度为M1，电池极片总长度为L，电池极片卷绕的卷针周长为D，且D/2≤M1≤L/4；（4）第二涂层沿电池极片表面长度方向的长度为M2，电池极片总长度为L，电池极片卷绕的卷针周长为D，且D≤M2≤L/4。
[0022]上述涂层的厚度、长度的选择，可以使电池极片卷绕成电极组件后具有很好的膨胀应力缓解空间，同时也有利于提高电极组件特别是电极组件内圈的电解液保有量，因此，上述参数范围均可以很好地提高电极组件的循环寿命。
[0023]在一实施例中，电池极片包括集流体以及与集流体结合的电极活性层，第一涂层和第二涂层设于电极活性层背离所述集流体的表面；或者，集流体沿电池极片长度方向延伸，且在延伸出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池极片，其特征在于，所述电池极片的表面设有可缓解应力的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层设置在所述电池极片沿长度方向的一端部的表面上，所述第二涂层设置在所述电池极片沿长度方向的另一端部的表面上。2.如权利要求1所述的电池极片，其特征在于，所述第一涂层含有第一基材、第一柔性材料、第一粘结剂和锂盐；和/或，所述第二涂层含有第二基材、第二柔性材料和第二粘结剂。3.如权利要求2所述的电池极片，其特征在于，以所述第一涂层的总重量为100%计，所述第一涂层包括：所述第一基材80~90%，所述第一柔性材料1~5%，所述第一粘结剂1~5%，以及所述锂盐1~5%；和/或，以所述第二涂层的总重量为100%计，所述第二涂层包括：所述第二基材80~90%，所述第二柔性材料1~5%，所述第二粘结剂1~5%。4.如权利要求2所述的电池极片，其特征在于，所述第一基材包括第一固态电解质材料、第一胶粘材料和第一陶瓷材料中的至少一种；和/或，所述第二基材包括第二固态电解质材料、第二胶粘材料和第二陶瓷材料中的至少一种。5.如权利要求4所述的电池极片，其特征在于，所述第一基材为所述第一固态电解质材料或所述第一陶瓷材料；和/或，所述第二基材为质量比（2~2.5）：（5~6）：（2~2.5）的所述第二固态电解质材料、所述第二胶粘材料和所述第二陶瓷材料。6.如权利要求4所述的电池极片，其特征在于，所述第一基材包括所述第一固态电解质材料、所述第一胶粘材料和所述第一陶瓷材料，且所述第一固态电解质材料与所述第一陶瓷材料的质量之和占所述第一基材总质量的百分比大于等于80%；和/或，所述第二基材包括所述第二固态电解质材料、所述第二胶粘材料和所述第二陶瓷材料，且所述第二胶粘材料占所述第二基材总质量的百分比大于等于60%。7.如权利要求4
‑
6任一项所述的电池极片，其特征在于，满足如下（1）~（3）中的一项或多项：（1）所述第一固态电解质材料和所述第二固态电解质材料独立包括有机聚合物系电解质、氧化物系电解质、硫化物系电解质中的至少一种；（2）所述第一胶粘材料和所述第二胶粘材料独立包括纤维素酯、烯类聚合物、聚酯、聚醚、聚酰胺和氰基丙烯酸酯中的至少一种；（3）所述第一陶瓷材料和所述第二陶瓷材料独立包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和金属陶瓷中的至少一种。8.如权利要求2
‑
6任一项所述的电池极片，其特征在于，满足如下（1）~（3）中的一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦，张静，金义矿，刘意，孙杰，伍永彬，牛少军，
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：