极片和电池的制作方法
未命名
08-15
阅读:110
评论:0
1.本发明涉及电池领域,具体涉及极片以及包含该极片的电池。
背景技术:
2.近年来,随着电动汽车市场的飞速发展,以及智能手机等消费电子产品的不断涌现,作为这些产品电源的锂离子电池也受到了越来越多的关注。因此,锂离子电池的使用寿命至关重要,而对于卷绕式电池,其卷曲圆弧处容易析锂,严重影响了电池的使用寿命。
3.因此,需要寻找方法改善电池的析锂问题以延长电池的使用寿命。
技术实现要素:
4.本发明的目的在于克服现有技术中电池析锂的问题,提供一种极片和包含该极片的电池。本发明的极片两侧的活性材料层中包括分子量不同的粘结剂,使得所述极片一侧的粘性比另一侧的粘性大,且更加稳定,有利于脱嵌锂的进行,能够有效改善电池在循环过程中由于体积膨胀所导致的析锂问题。
5.本发明第一方面提供了一种极片,所述极片包括集流体,以及分别设置于所述集流体两个表面的第一活性材料层和第二活性材料层;所述第一活性材料层包括第一粘结剂,所述第二活性材料层包括第二粘结剂;所述第二粘结剂的分子量大于所述第一粘结剂的分子量。
6.本发明第二方面提供了一种电池,所述电池包括本发明第一方面所述的极片。
7.通过上述技术方案,本发明与现有技术相比至少具有以下优势:本发明的极片两侧的活性材料层中粘结剂的分子量不同,使得一侧的粘性比另一侧的粘性大,且更加稳定,有利于脱嵌锂的进行,能够有效改善电池在循环过程中由于体积膨胀所导致的析锂问题。
8.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
附图说明
9.图1所示为极耳设置在空箔区的卷绕式电池的电芯结构图。
10.图2所示为图1中虚线圆框框住部分的局部放大图。
具体实施方式
11.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
12.本发明第一方面提供了一种极片,所述极片可以包括集流体,以及分别设置于所述集流体两个表面的第一活性材料层和第二活性材料层;所述第一活性材料层可以包括第
一粘结剂,所述第二活性材料层可以包括第二粘结剂;所述第二粘结剂的分子量大于所述第一粘结剂的分子量。
13.本发明的发明人发现,对于卷绕式电池,负极片远离卷曲中心一侧的负极活性材料层与正极片靠近卷曲中心一侧的正极活性材料层相对应,由于卷绕式电池从内到外每圈的周长逐渐增大,因此,负极片远离卷曲中心一侧的负极活性材料层与其相对应的正极片上靠近卷曲中心一侧的正极活性材料层不平衡,无法完全接收正极片上脱出的锂离子,导致电池卷曲中心处析锂;而活性材料层中所包含的粘结剂的分子量对于活性材料层的稳定性以及粘结性的影响较大,当活性材料层中的粘结剂的分子量较大时,活性材料层具有较高的稳定性和粘结性,有利于脱嵌锂的进行,能够有效改善电池在循环过程中由于体积膨胀所导致的电池析锂的问题。
14.所述第一粘结剂的分子量可以为400kda-1000kda(例如400kda、450kda、500kda、550kda、600kda、650kda、700kda、750kda、800kda、850kda、900kda、950kda或1000kda),所述第二粘结剂的分子量可以为800kda-1500kda(例如800kda、850kda、900kda、950kda、1000kda、1050kda、1100kda、1150kda、1200kda、1250kda、1300kda、1350kda、1400kda、1450kda或1500kda)。
15.在一实例中,所述第一粘结剂的分子量为410kda-600kda,所述第二粘结剂的分子量为900kda-1200kda。
16.在一实例中,所述第一粘结剂的分子量为450kda-550kda,所述第二粘结剂的分子量为1000kda-1100kda。
17.所述第一粘结剂的分子量与所述第二粘结剂的分子量的比可以为1:(1.1-3.75),例如1:1.1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5或1:3.75。
18.在一实例中,所述第一粘结剂的分子量与所述第二粘结剂的分子量的比为1:(1.8-2.5)。
19.所述第一活性材料层的厚度可以为20μm-75μm,例如20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm或75μm。
20.在一实例中,所述第一活性材料层的厚度为35μm-55μm。
21.所述第二活性材料层的厚度可以为20μm-112.5μm,例如20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm或112.5μm。
22.在一实例中,所述第二活性材料层的厚度为60μm-80μm。
23.在本发明中,所述第一活性材料层是将第一活性材料浆料涂覆于所述集流体表面后经过烘干和辊压得到的,因此,所述“第一活性材料层的厚度”指的是经过辊压后的厚度,同理,所述“第二活性材料层的厚度”指的是经过辊压后的厚度。
24.在本发明中,所述第一活性材料层的厚度和所述第二活性材料层的厚度分别指单层的所述第一活性材料层的厚度以及单层的所述第二活性材料层的厚度。
25.在本发明中,所述极片可以为正极片也可以为负极片。
26.在一实例中,所述极片为正极片。
27.当所述极片为正极片时,所述第一粘结剂和所述第二粘结剂可以各自独立地选自本领域常规使用的粘结剂,例如选自聚丙烯酸类、聚丙烯腈类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类
以及它们的共聚物、丁苯胶乳、苯丙乳液和纯丙乳液中的至少一种。
28.所述聚丙烯酸类例如包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯。
29.所述聚丙烯腈类例如包括聚丙烯腈和聚苯乙烯丙烯腈。
30.所述聚乙烯醇类例如包括聚乙烯醇和聚丙烯醇。
31.所述聚丙烯酰胺类例如包括聚丙烯酰胺和聚丁烯酰胺。
32.在一实例中,所述第一粘结剂包括聚丙烯酸,所述第二粘结剂包括丁苯胶乳。
33.在一实例中,所述第一粘结剂为聚丙烯酸,所述第二粘结剂为丁苯胶乳。
34.所述第一活性材料层还可以包括第一活性物质和第一导电剂。
35.以所述第一活性材料层的总重量为基准,所述第一活性物质的含量可以为80wt%-99wt%(例如80wt%、85wt%、90wt%、95wt%或99wt%),所述第一粘结剂的含量可以为0.5wt%-10wt%(例如10wt%、5wt%、1wt%或0.5wt%),所述第一导电剂的含量可以为0.5wt%-10wt%(例如10wt%、5wt%、1wt%或0.5wt%)。
36.在一实例中,以所述第一活性材料层的总重量为基准,所述第一活性物质的含量为90wt%-98wt%,所述第一粘结剂的含量为1wt%-5wt%,所述第一导电剂的含量为1wt%-5wt%。
37.所述第二活性材料层还可以包括第二活性物质和第二导电剂。
38.以所述第二活性材料层的总重量为基准,所述第二活性物质的含量可以为80wt%-99wt%(例如80wt%、85wt%、90wt%、95wt%或99wt%),所述第二粘结剂的含量可以为0.5wt%-10wt%(例如10wt%、5wt%、1wt%或0.5wt%),所述第二导电剂的含量可以为0.5wt%-10wt%(例如10wt%、5wt%、1wt%或0.5wt%)。
39.在一实例中,以所述第二活性材料层的总重量为基准,所述第二活性物质的含量为90wt%-98wt%,所述第二粘结剂的含量为1wt%-5wt%,所述第二导电剂的含量为1wt%-5wt%。
40.所述第一活性物质和所述第二活性物质可以各自独立的选自本领域常规使用的正极活性物质,例如选自钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料和镍钴铝酸锂中的至少一种。
41.所述第一导电剂和所述第二导电剂可以各自独立地选自本领域常规使用的导电剂,例如选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管和碳纤维中的至少一种。
42.在一实例中,所述极片为负极片。
43.当所述极片为负极片时,所述第一粘结剂和所述第二粘结剂可以各自独立地选自本领域常规使用的粘结剂,例如选自丁苯胶乳、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和偏氟乙烯-氟化烯烃共聚物中的至少一种。
44.在一实例中,所述第一粘结剂包括聚丙烯酸,所述第二粘结剂包括丁苯胶乳。
45.在一实例中,所述第一粘结剂为聚丙烯酸,所述第二粘结剂为丁苯胶乳。
46.所述第一活性材料层还可以包括第一活性物质、第一分散剂和第一导电剂。
47.以所述第一活性材料层的总重量为基准,所述第一活性物质的含量可以为75wt%-99.7wt%(例如75wt%、80wt%、85wt%、90wt%、95wt%或99.7wt%),所述第一粘
结剂的含量可以为0.1wt%-15wt%(例如15wt%、10wt%、5wt%、1wt%、0.5wt%或0.1wt%),所述第一分散剂的含量可以为0.1wt%-15wt%(例如15wt%、10wt%、5wt%、1wt%、0.5wt%或0.1wt%),所述第一导电剂的含量可以为0.1wt%-15wt%(例如15wt%、10wt%、5wt%、1wt%、0.5wt%或0.1wt%)。
48.在一实例中,以所述第一活性材料层的总重量为基准,所述第一活性物质的含量为84wt%-90wt%,所述第一粘结剂的含量为4wt%-6wt%,所述第一分散剂的含量为2wt%-3wt%,所述第一导电剂的含量为4wt%-10wt%。
49.所述第二活性材料层还可以包括第二活性物质、第二分散剂和第二导电剂。
50.以所述第二活性材料层的总重量为基准,所述第二活性物质的含量可以为75wt%-99.7wt%(例如75wt%、80wt%、85wt%、90wt%、95wt%或99.7wt%),所述第二粘结剂的含量可以为0.1wt%-15wt%(例如15wt%、10wt%、5wt%、1wt%、0.5wt%或0.1wt%),所述第二分散剂的含量可以为0.1wt%-15wt%(例如15wt%、10wt%、5wt%、1wt%、0.5wt%或0.1wt%),所述第二导电剂的含量可以为0.1wt%-15wt%(例如15wt%、10wt%、5wt%、1wt%、0.5wt%或0.1wt%)。
51.在一实例中,以所述第二活性材料层的总重量为基准,所述第二活性物质的含量为84wt%-90wt%,所述第二粘结剂的含量为4wt%-6wt%,所述第二分散剂的含量为2wt%-3wt%,所述第二导电剂的含量为4wt%-10wt%。
52.所述第一活性物质和所述第二活性物质可以各自独立的选自本领域常规使用的负极活性物质,例如选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅基材料、石墨-硅复合材料和钛酸锂中的至少一种。
53.所述第一导电剂和所述第二导电剂可以各自独立地选自本领域常规使用的导电剂,例如选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管和碳纤维中的至少一种。
54.所述第一分散剂和所述第二分散剂可以各自独立地选自本领域常规使用的分散剂,例如选自羧甲基纤维素钠(cmc-na)或羧甲基纤维素锂中的至少一种。
55.本发明的极片有利于脱嵌锂的进行,能够有效改善电池在循环过程中由于体积膨胀所导致的析锂问题。
56.本发明第二方面提供了一种电池,所述电池包括本发明第一方面所述的极片。
57.所述电池可以为卷绕式电池。
58.所述极片可以为正极片和/或负极片。
59.所述负极片的所述第一活性材料层可以位于所述卷绕式电池靠近卷曲中心的一侧,所述负极片的所述第二活性材料层可以位于所述卷绕式电池远离卷曲中心的一侧。
60.所述正极片的所述第一活性材料层可以位于所述卷绕式电池靠近卷曲中心的一侧,所述正极片的所述第二活性材料层可以位于所述卷绕式电池远离卷曲中心的一侧。
61.可以理解的是,当所述极片为正极片和负极片时,所述电池具有更好的使用寿命。
62.本发明的电池可以为极耳设置在空箔区的卷绕式电池,也可以为极耳中置的卷绕式电池,还可以为多极耳的卷绕式电池。
63.下面以极耳设置在空箔区的卷绕式电池且极片为正极片和负极片为例进行说明。如图1所示,为极耳设置在空箔区的卷绕式电池的电芯结构图,所述电芯由正极片1、负极片
2和隔膜3通过卷绕的方式组装而成。如图2所示,为图1中虚线圆框框住部分的局部放大图,图中箭头表示所述正极片1、所述负极片2和所述隔膜3的卷绕方向,所述正极片1包括正极集流体1-1以及分别设置于所述正极集流体1-1两侧表面的第一活性材料层1-2和第二活性材料层1-3,所述负极片2包括负极集流体2-1以及分别设置于所述负极集流体2-1两侧表面的第一活性材料层2-2和第二活性材料层2-3。其中,所述正极片1靠近卷曲中心一侧的活性材料层是所述第一活性材料层1-2,所述正极片1远离卷曲中心一侧的活性材料层是所述第二活性材料层1-3;所述负极片2靠近卷曲中心一侧的活性材料层是所述第一活性材料层2-2,所述负极片2远离卷曲中心一侧的活性材料层是所述第二活性材料层2-3。所述正极片1的第一活性材料层1-2与所述负极片2的第二活性材料层2-3相对应;所述正极片1的第二活性材料层1-3与所述负极片2的第一活性材料层2-2相对应。可以理解的是,由于卷绕电池中每圈的周长不同,以图2中各层为例,其周长从小到大的顺序为:所述负极片2的第一活性材料层2-2所在的圈、所述负极片2的第二活性材料层2-3所在的圈、所述正极片1的第一活性材料层1-2所在的圈和所述正极片1的第二活性材料层1-3所在的圈。由于所述负极片2的第一活性材料层2-2所在的圈的周长比与其相邻的所述正极片1上的第二活性材料层1-3所在圈的周长长,因此,所述负极片2的第一活性材料层2-2与其相邻的所述正极片1上的第二活性材料层1-3相平衡,所述负极片2的第一活性材料层2-2能够完全接收所述正极片1的第二活性材料层1-3上脱出的锂离子;而所述负极片2的第二活性材料层2-3所在的圈的周长比与其相邻的所述正极片1上的第一活性材料层1-2所在圈的周长短,因此,所述负极片2的第二活性材料层2-3与其相邻的所述正极片1上的第一活性材料层1-2不平衡,所述负极片2的第二活性材料层2-3可能不能够完全接收所述正极片1的第一活性材料层1-2上脱出的锂离子,导致电池卷曲中心处析锂,严重影响了电池的使用寿命。而本发明的电池中,所述负极片的第二活性材料层位于远离卷曲中心一侧,相较于位于靠近卷曲中心一侧的所述负极片的第一活性材料层,粘结剂的分子量更大,所述正极片的第一活性材料层位于靠近卷曲中心一侧,相较于位于远离卷曲中心一侧的所述正极片的第二活性材料层,粘结剂的分子量更小;所述正极片中具有较小粘结剂分子量的第一活性材料层与所述负极片中具有较大粘结剂分子量的第二活性材料层相邻,使得二者之间的具有较高的稳定性和粘结力,有利于脱嵌锂的进行,能够有效改善电池在循环过程中由于体积膨胀所导致的析锂问题。
64.所述电池除极片以外的材料和制备方法均可以按照本领域常规的方式进行,均能够实现提高安全性能的效果。
65.所述电池例如还包括隔膜和电解液。
66.需要说明的是,本发明中“第一”、“第二”等数字表示方式仅用于区分不同的物质或使用方式,不代表顺序的区别。
67.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。本发明所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
68.在以下实例中,在没有特别说明的情况下,所用的材料均为商购的分析纯。
69.以下i组实施例用于说明本发明的正极片。
70.实施例i1
71.按照以下步骤制备正极片:
72.(1)第一活性材料层:
73.第一活性物质:钴酸锂,94wt%;
74.第一粘结剂:聚丙烯酸(500kda),3wt%;
75.第一导电剂:导电炭黑,3wt%;
76.将所述第一活性物质、所述第一粘结剂和所述第一导电剂混合,加入n-甲基吡咯烷酮搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铝箔一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
77.(2)第二活性材料层:
78.第二活性物质:钴酸锂,94wt%;
79.第二粘结剂:丁苯胶乳(1050kda),3wt%;
80.第二导电剂:导电炭黑,3wt%;
81.将所述第二活性物质、所述第二粘结剂和所述第二导电剂混合,加入n-甲基吡咯烷酮搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铝箔另一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
82.得到正极片,其中所述第一活性材料层的厚度为45μm,所述第二活性材料层的厚度为70μm。
83.实施例i2
84.按照以下步骤制备正极片:
85.(1)第一活性材料层:
86.第一活性物质:钴酸锂,94wt%;
87.第一粘结剂:聚丙烯酸(450kda),3wt%;
88.第一导电剂:导电炭黑,3wt%;
89.将所述第一活性物质、所述第一粘结剂和所述第一导电剂混合,加入n-甲基吡咯烷酮搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铝箔一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
90.(2)第二活性材料层:
91.第二活性物质:钴酸锂,94wt%;
92.第二粘结剂:丁苯胶乳(1100kda),3wt%;
93.第二导电剂:导电炭黑,3wt%;
94.将所述第二活性物质、所述第二粘结剂和所述第二导电剂混合,加入n-甲基吡咯烷酮搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铝箔另一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
95.得到正极片,其中所述第一活性材料层的厚度为35μm,所述第二活性材料层的厚度为60μm。
96.实施例i3
97.按照以下步骤制备正极片:
98.(1)第一活性材料层:
99.第一活性物质:钴酸锂,94wt%;
100.第一粘结剂:聚丙烯酸(550kda),3wt%;
101.第一导电剂:导电炭黑,3wt%;
102.将所述第一活性物质、所述第一粘结剂和所述第一导电剂混合,加入n-甲基吡咯烷酮搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铝箔一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
103.(2)第二活性材料层:
104.第二活性物质:钴酸锂,94wt%;
105.第二粘结剂:丁苯胶乳(1000kda),3wt%;
106.第二导电剂:导电炭黑,3wt%;
107.将所述第二活性物质、所述第二粘结剂和所述第二导电剂混合,加入n-甲基吡咯烷酮搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铝箔另一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
108.得到正极片,其中所述第一活性材料层的厚度为55μm,所述第二活性材料层的厚度为80μm。
109.实施例i4
110.本组实施例用于说明所述第一粘结剂分子量和/或所述第二粘结剂分子量的改变带来的影响。
111.本组实施例参照实施例i1进行,所不同的是,改变所述第一粘结剂分子量和/或所述第二粘结剂分子量,具体地:
112.实施例i4a中,所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为600kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为900kda;
113.实施例i4b中,所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为410kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为1200kda;
114.实施例i4c中,所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为400kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为1500kda。
115.对比例d1
116.参照实施例i1进行,所不同的是所述第一粘结剂的分子量和所述第二粘结剂的分子量相等,均为500kda。
117.对比例d2
118.参照实施例i1进行,所不同的是所述第一粘结剂的分子量大于所述第二粘结剂的分子量,具体地:所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为1050kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为500kda。
119.以下ii组实施例用于说明本发明的负极片
120.实施例ii1
121.按照以下步骤制备负极片:
122.(1)第一活性材料层:
123.第一活性物质:人造石墨,90wt%;
124.第一粘结剂:聚丙烯酸(500kda),4wt%;
125.第一导电剂:导电炭黑,4wt%;
126.第一分散剂:羧甲基纤维素钠,2wt%;
127.将所述第一活性物质、所述第一粘结剂、所述第一导电剂和所述第一分散剂混合,加入去离子水搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铜箔一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
128.(2)第二活性材料层:
129.第二活性物质:人造石墨,90wt%;
130.第二粘结剂:丁苯胶乳(1050kda),4wt%;
131.第二导电剂:导电炭黑,4wt%;
132.第二分散剂:羧甲基纤维素钠,2wt%;
133.将所述第二活性物质、所述第二粘结剂、所述第二导电剂和所述第二分散剂混合,加入去离子水搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铜箔另一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
134.得到负极片,其中所述第一活性材料层的厚度为45μm,所述第二活性材料层的厚度为70μm。
135.实施例ii2
136.按照以下步骤制备负极片:
137.(1)第一活性材料层:
138.第一活性物质:人造石墨,90wt%;
139.第一粘结剂:聚丙烯酸(450kda),4wt%;
140.第一导电剂:导电炭黑,4wt%;
141.第一分散剂:羧甲基纤维素钠,2wt%;
142.将所述第一活性物质、所述第一粘结剂、所述第一导电剂和所述第一分散剂混合,加入去离子水搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铜箔一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
143.(2)第二活性材料层:
144.第二活性物质:人造石墨,90wt%;
145.第二粘结剂:丁苯胶乳(1100kda),4wt%;
146.第二导电剂:导电炭黑,4wt%;
147.第二分散剂:羧甲基纤维素钠,2wt%;
148.将所述第二活性物质、所述第二粘结剂、所述第二导电剂和所述第二分散剂混合,加入去离子水搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铜箔另一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
149.得到负极片,其中所述第一活性材料层的厚度为35μm,所述第二活性材料层的厚度为60μm。
150.实施例ii3
151.按照以下步骤制备负极片:
152.(1)第一活性材料层:
153.第一活性物质:人造石墨,90wt%;
154.第一粘结剂:聚丙烯酸(550kda),4wt%;
155.第一导电剂:导电炭黑,4wt%;
156.第一分散剂:羧甲基纤维素钠,2wt%;
157.将所述第一活性物质、所述第一粘结剂、所述第一导电剂和所述第一分散剂混合,加入去离子水搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铜箔一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
158.(2)第二活性材料层:
159.第二活性物质:人造石墨,90wt%;
160.第二粘结剂:丁苯胶乳(1000kda),4wt%;
161.第二导电剂:导电炭黑,4wt%;
162.第二分散剂:羧甲基纤维素钠,2wt%;
163.将所述第二活性物质、所述第二粘结剂、所述第二导电剂和所述第二分散剂混合,加入去离子水搅拌均匀,其中固含量为55%,涂覆在铜箔另一侧外表面,放入烘箱80℃干燥;
164.得到负极片,其中所述第一活性材料层的厚度为55μm,所述第二活性材料层的厚度为80μm。
165.实施例ii4
166.本组实施例用于说明所述第一粘结剂分子量和/或所述第二粘结剂分子量的改变带来的影响。
167.本组实施例参照实施例ii1进行,所不同的是,改变所述第一粘结剂分子量和/或所述第二粘结剂分子量,具体地:
168.实施例ii4a中,所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为600kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为900kda;
169.实施例ii4b中,所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为410kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为1200kda;
170.实施例ii4c中,所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为400kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为1500kda。
171.对比例d3
172.参照实施例ii1进行,所不同的是所述第一粘结剂的分子量和所述第二粘结剂的分子量相等,均为500kda。
173.对比例d4
174.参照实施例ii1进行,所不同的是所述第一粘结剂的分子量大于所述第二粘结剂的分子量,具体地:所述第一粘结剂聚丙烯酸的分子量为1050kda,所述第二粘结剂丁苯胶乳的分子量为500kda。
175.以下iii组实施例用于说明本发明的电池。
176.将i组实施例与对比例d1和d2所得的正极片和ii组实施例与对比例d3和d4所得的负极片制备电池,具体地:
177.隔膜使用聚丙烯隔膜,电解液使用碳酸乙烯酯和六氟磷酸锂体系,将正极片、隔膜和负极片依次叠加后卷绕,其中,所述负极片的第一活性材料层靠近卷曲中心,所述负极片的第二活性材料层远离卷曲中心,所述正极片的第一活性材料层靠近卷曲中心,所述正极片的第二活性材料层远离卷曲中心,再经过封装、注液、化成、分选和ocv步骤后,制备得到电池。
178.所述电池中正极片和负极片的具体选择如表1所示。
179.表1
[0180] 正极片负极片实施例iii1实施例i1对比例d3实施例iii2实施例i2对比例d3实施例iii3实施例i3对比例d3实施例iii4实施例i4a对比例d3实施例iii5实施例i4b对比例d3
实施例iii6实施例i4c对比例d3实施例iii7对比例d1实施例ii1实施例iii8对比例d1实施例ii2实施例iii9对比例d1实施例ii3实施例iii10对比例d1实施例ii4a实施例iii11对比例d1实施例ii4b实施例iii12对比例d1实施例ii4c实施例iii13实施例i1实施例ii1对比例1对比例d1对比例d3对比例2对比例d2对比例d3对比例3对比例d1对比例d4对比例4对比例d2对比例d4
[0181]
测试例
[0182]
(1)25℃循环性能测试:
[0183]
测试方法:在25℃环境下,将电池以1.5c倍率恒流充电至4.45v,在4.45v电压下恒压充电,截止电流为0.025c,再以0.5c倍率恒流放电,截止电压为3v,测试500t容量保持率,将测试结果记于表2。
[0184]
(2)析锂测试:
[0185]
测试方法:5c充电至4.45v,截止电流0.02c,1c放电,循环20次后拆解电池,观察是否出现析锂,将测试结果记于表2。
[0186]
表2
[0187][0188][0189]
从表2可以看出,本发明的极片制备的电池与对比例相比,25℃500t容量保持率显著提高,同时有效改善了电池析锂的问题。
[0190]
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
技术特征:
1.一种极片,其特征在于,所述极片包括集流体,以及分别设置于所述集流体两个表面的第一活性材料层和第二活性材料层;所述第一活性材料层包括第一粘结剂,所述第二活性材料层包括第二粘结剂;所述第二粘结剂的分子量大于所述第一粘结剂的分子量。2.根据权利要求1所述的极片,其中,所述第一粘结剂的分子量为400kda-1000kda,所述第二粘结剂的分子量为800kda-1500kda;优选地,所述第一粘结剂的分子量为450kda-550kda,所述第二粘结剂的分子量为1000kda-1100kda。3.根据权利要求1所述的极片,其中,所述第一粘结剂的分子量与所述第二粘结剂的分子量的比为1:(1.1-3.75);优选为1:(1.8-2.5)。4.根据权利要求1所述的极片,其中,所述第一活性材料层的厚度为20μm-75μm;所述第二活性材料层的厚度为20μm-112.5μm。5.根据权利要求1所述的极片,其中,所述极片为正极片,所述第一粘结剂和所述第二粘结剂各自独立地选自聚丙烯酸类、聚丙烯腈类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类以及它们的共聚物、丁苯胶乳、苯丙乳液和纯丙乳液中的至少一种;优选地,所述第一粘结剂为聚丙烯酸,所述第二粘结剂为丁苯胶乳。6.根据权利要求5所述的极片,其中,所述第一活性材料层还包括第一活性物质和第一导电剂;以所述第一活性材料层的总重量为基准,所述第一活性物质的含量为80wt%-99wt%,所述第一粘结剂的含量为0.5wt%-10wt%,所述第一导电剂的含量为0.5wt%-10wt%;和/或,所述第二活性材料层还包括第二活性物质和第二导电剂;以所述第二活性材料层的总重量为基准,所述第二活性物质的含量为80wt%-99wt%,所述第二粘结剂的含量为0.5wt%-10wt%,所述第二导电剂的含量为0.5wt%-10wt%;和/或,所述第一活性物质和所述第二活性物质各自独立地选自钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料和镍钴铝酸锂中的至少一种。7.根据权利要求1所述的极片,其中,所述极片为负极片,所述第一粘结剂和所述第二粘结剂各自独立地选自丁苯胶乳、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和偏氟乙烯-氟化烯烃共聚物中的至少一种;优选地,所述第一粘结剂为聚丙烯酸,所述第二粘结剂为丁苯胶乳。8.根据权利要求7所述的极片,其中,所述第一活性材料层还包括第一活性物质、第一分散剂和第一导电剂;以所述第一活性材料层的总重量为基准,所述第一活性物质的含量为75wt%-99.7wt%,所述第一粘结剂的含量为0.1wt%-15wt%,所述第一分散剂的含量为0.1wt%-15wt%,所述第一导电剂的含量为0.1wt%-15wt%;和/或,所述第二活性材料层还包括第二活性物质、第二分散剂和第二导电剂;以所述第二活性材料层的总重量为基准,所述第二活性物质的含量为75wt%-99.7wt%,所述第二粘结剂的含量为0.1wt%-15wt%,所述第二分散剂的含量为0.1wt%-15wt%,所述第二导电剂的含量为0.1wt%-15wt%;和/或,所述第一活性物质和所述第二活性物质各自独立地选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅基材料、石墨-硅复合材料和钛酸锂中的至少一种。
9.一种电池,其特征在于,所述电池包括权利要求1-8中任意一项所述的极片。10.根据权利要求9所述的电池,其中,所述电池为卷绕式电池,所述极片为正极片和/或负极片,所述负极片的所述第一活性材料层位于所述卷绕式电池靠近卷曲中心的一侧,所述负极片的所述第二活性材料层位于所述卷绕式电池远离卷曲中心的一侧;所述正极片的所述第一活性材料层位于所述卷绕式电池靠近卷曲中心的一侧,所述正极片的所述第二活性材料层位于所述卷绕式电池远离卷曲中心的一侧。
技术总结
本发明涉及电池领域,具体涉及极片以及包含该极片的电池。所述极片包括集流体,以及分别设置于所述集流体两个表面的第一活性材料层和第二活性材料层;所述第一活性材料层包括第一粘结剂,所述第二活性材料层包括第二粘结剂;所述第二粘结剂的分子量大于所述第一粘结剂的分子量。本发明的极片有利于脱嵌锂的进行,能够有效改善电池在循环过程中由于体积膨胀所导致的析锂问题。胀所导致的析锂问题。胀所导致的析锂问题。
技术研发人员:白燕
受保护的技术使用者:珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日:2023.04.03
技术公布日:2023/8/14
版权声明
本文仅代表作者观点,不代表航空之家立场。
本文系作者授权航家号发表,未经原创作者书面授权,任何单位或个人不得引用、复制、转载、摘编、链接或以其他任何方式复制发表。任何单位或个人在获得书面授权使用航空之家内容时,须注明作者及来源 “航空之家”。如非法使用航空之家的部分或全部内容的,航空之家将依法追究其法律责任。(航空之家官方QQ:2926969996)
飞行汽车 https://www.autovtol.com/
