一种分段式锂离子电池极片、二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种分段式锂离子电池极片、二次电池，包括正极极片和负极极片，沿所述正极极片和负极极片的卷绕方向，以A端为起点B端为终点，所述正极极片分为多个区域，各个区域之间的正极活性材料的镍含量逐渐增加，各个区域正极活性材料的碾压厚度H1相同，所述负极极片活性材料碾压厚度H2从1

【技术实现步骤摘要】
一种分段式锂离子电池极片、二次电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种分段式锂离子电池极片、二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池已广泛用于消费电子、电动工具和电动车等行业，具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、功率高和绿色环保等优点。随着锂离子电池应用越来越广泛，面临更高能量密度及更高安全性能的挑战。使用更高镍含量的三元正极材料，可以提高电芯的能量密度，降低电芯成本，但充放电过程中电芯产气量增加，材料体积膨胀收缩现象更加严重，同时高镍材料需对应负极更厚的碾压厚度。上述问题会增加正负极活性材料从极片脱落的风险，导致电芯出现循环性能差，安全性能不佳等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种分段式锂离子电池极片，将极片分为多个区域，有效提高电芯的能量密度，提高电池的容量和循环性能。
[0004]本专利技术的另一目的还在于提供一种二次电池。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种分段式锂离子电池极片，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料，所述负极极片包括负极集流体和负极活性材料，沿所述正极极片和负极极片的卷绕方向，以A端为起点B端为终点，所述正极极片分为多个区域，从A端到B端依次命名为1号区域、2号区域，
……
，N号区域，各个区域之间的正极活性材料的镍含量逐渐增加，各个区域正极活性材料的碾压厚度H1相同，15um≤H1≤35um，所述负极极片分为多个区域，从A端到B端依次命名为1
’
号区域、2
’
号区域，
……
，N
’
号区域，所述负极极片活性材料碾压厚度H2从1
’
号区域到最后一个区域厚度逐渐增加。
[0007]优选地，σ1为正极面密度，30≤σ1≤40mg/cm3，C1为正极活性材料的克容量，mA
·
h/g，C2为负极活性材料的克容量，mA
·
h/g，P为负极活性材料压实密度，1.5g/cm3≤P≤1.7g/cm3，h为负极集流体厚度，6μm≤h≤10μm。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述正极活性材料为LiNi
x
Co
y
Mn
z
A
k
O2，其中元素A为Ti、Mg、Sr、La、Zr、Al、Y、W中的一种或多种，优选为Ti、Sr、Zr、Al、Y的一种或多种。其中，0.33≤x≤0.9，0＜y≤0.33，0＜z≤0.33，0≤k≤0.33，x+y+z+k＝1。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，1号区域的正极活性材料0.33≤x≤0.5，最后一个区域N号区域的正极材料0.5＜x≤0.95。
[0010]N为正极极片的区域个数，N
’
为负极极片的区域个数，在本专利技术的一些实施方式中，所述正极极片共分为2
‑
5个区域；所述负极极片共分为2
‑
5个区域，即N＝2
‑
5，N
’
＝2
‑
5。正极极片的区域数量与负极极片的区域数量可以相同或不同，优选的，正极极片的区域数
量与负极极片的区域数量相同。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述正极活性材料共分为3个区域，1号区域0.33≤x≤0.5，2号区域0.5＜x≤0.8，3号区域0.7＜x≤0.95。
[0012]优选地，1号区域的正极活性材料LiNi
x
Co
y
Mn
z
A
k
O2中镍含量x满足0.33≤x≤0.5，x+y+z+k＝1，例如可以是0.33、0.4、0.45、0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]优选地，2号区域的正极活性材料LiNi
x
Co
y
Mn
z
A
k
O2中镍含量x满足0.5＜x≤0.8，x+y+z+k＝1，例如可以是0.55、0.6、0.7、0.8，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，3号区域的正极活性材料LiNi
x
Co
y
Mn
z
A
k
O2中镍含量x满足0.7＜x≤0.95，x+y+z+k＝1，例如可以是0.83、0.88、0.90、0.95，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述正极极片活性材料碾压厚度H1为20μm≤H1≤25μm。
[0016]优选地，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、硅碳、中间相碳微球或硅的一种或多种。
[0017]优选地，所述隔膜可以是单层PP膜，单层PE膜，双层PP/PE膜，多层膜中的任意一种。
[0018]具体地，当极片本体为负极极片时，相应的集流体为负极集流体，具体可以为锂离子电池中常规的集流体，如冲压金属、金属箔(如铜箔、铝箔等)、网状金属、泡沫状金属，优选采用铜箔。所述负极极片还包括负极导电剂和负极粘结剂，优选的，负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂的质量比为95
‑
97：1
‑
2：2
‑
3。负极导电剂没有特别限制，可以为本领域常规的负极导电剂，比如导电碳、碳纳米管、石墨烯、镍粉或铜粉等；负极粘结剂可为含氟树脂或聚烯烃化合物，如丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或聚乙烯醇中的一种或几种。
[0019]具体地，当极片本体为正极极片时，相应的集流体为正极集流体，具体可以为锂离子电池中常规的集流体，如冲压金属、金属箔(如铜箔、铝箔等)、网状金属、泡沫状金属，优选采用铝箔。正极极片还包括正极导电剂、正极粘结剂和溶剂，优选的，正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为95
‑
97：1
‑
2：1
‑
3；溶剂的加入量为正极活性材料质量的0.3
‑
50倍。其中，正极导电剂没有特别限制，可以为本领域常规的正极导电剂，导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑或碳纳米管中的一种或多种；正极粘结剂可为聚乙烯醇粘结剂、聚氨酯粘结剂、聚烯酸酯粘结剂、聚偏氟乙烯粘结剂、丁基橡胶粘结剂、环氧树脂粘结剂、醋酸乙烯树脂粘结剂或氯化橡胶粘结剂一种或几种；所述溶剂选用有机溶剂，有机溶剂选自杂环类化合物中的一种或多种，如：四氢呋喃、吡啶、N
‑
甲基吡咯烷酮或吡咯。
[0020]本申请的另一目的在于提供一种电池，包括电池极片、隔膜和电解液，所述电池极片为本专利技术提供的锂离子电池极片。
[0021]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分段式锂离子电池极片，包括正极极片和负极极片，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料，所述负极极片包括负极集流体和负极活性材料，沿所述正极极片和负极极片的卷绕方向，以A端为起点B端为终点，所述正极极片分为多个区域，从A端到B端依次命名为1号区域、2号区域，
……
，N号区域，各个区域之间的正极活性材料的镍含量逐渐增加，各个区域正极活性材料的碾压厚度H1相同，15μm≤H1≤35μm，所述负极极片分为多个区域，从A端到B端依次命名为1
’
号区域、2
’
号区域，
……
，N
’
号区域，所述负极极片活性材料碾压厚度H2从1
’
号区域到最后一个区域厚度逐渐增加；N为正极极片的区域个数，N
’
为负极极片的区域个数。2.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，σ1为正极面密度，30≤σ1≤40mg/cm3，C1为正极活性材料的克容量，mA
·
h/g，C2为负极活性材料的克容量，mA
·
h/g，P为负极活性材料压实密度，1.5g/cm3≤P≤1.7g/cm3，h为负极集流体厚度，6μm≤h≤10μm。3.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，所述正极活性材料为LiNi
x
Co
y
Mn
z
A
k
O2，其中元素A为Ti、Mg、Sr、La、Zr、Al、Y、W中的一种或多种，优选为Ti、Sr、Zr、Al、Y的一种或多种；其中，0.33≤x≤0.9，0＜y≤0.33，0＜z≤0.33，0≤k≤0.33，x+y+z+k＝1。4.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，1号区域的正极活性材料0.33≤x≤0.5，最后一个区域N号区域的正极材料0.5＜x≤0.95。5.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，所述正极极片共分为2
‑
5个区域；所述负极极片共分为2
‑
5个区域，即N＝2
‑
5，N
’
＝2

【专利技术属性】
技术研发人员：安孝坤，刘逸群，张洁，高永涛，张儒超，姜雨良，陈睿，
申请(专利权)人：万华化学四川电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：