一种正极片及电池的制作方法

1.本发明涉及电池领域，尤其涉及一种正极片及电池。


背景技术：

2.锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、壳体、电解液等部分组成，正极片、隔膜和负极片层叠设置后卷绕若干圈形成卷绕电芯。
3.现有技术中，正极片包括集流体和涂设在集流体上的活性涂层，涂层沿集流体的长度方向设置。目前的锂离子电池中，内圈层的正极片上的活性涂层和外圈层的正极片上的活性涂层是相同；锂离子电池充放电过程中产生热量，使内圈层的温度明显比外圈层的温度更高，因此锂离子电池内圈层和锂离子电池外圈层的循环性能是不同的，从而使部分活性涂层因温度原因不能得到充分有效的利用。
4.有鉴于此，需要设计一种正极片及电池，以使正极片上的活性涂层能得到更为充分有效的利用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种正极片及电池，以使正极片上的活性涂层能得到更为充分有效的利用。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种正极片，所述正极片包括正极集流体，以及沿所述正极集流体的长度方向顺序涂设在所述正极集流体上的第一活性涂层和第二活性涂层；
8.所述正极集流体上涂设有所述第一活性涂层的部分卷绕形成内卷，所述正极集流体上涂设有所述第二活性涂层的部分围绕所述内卷卷绕；
9.所述第一活性涂层包含有第一活性物质，所述第一活性物质为磷酸铁锂及其衍生物中的至少一种；所述第二活性涂层包含有第二活性物质，所述第二活性物质为三元材料中的至少一种，所述三元材料的化学式为lini
x
coymnzo2，其中，x+y+z＝1。
10.可选地，所述第一活性涂层和所述第二活性涂层之间设置有间隔。
11.可选地，所述正极集流体由两片集流片体连接而成；
12.其中一片所述集流片体上涂设有所述第一活性涂层，另一片所述集流片体上涂设有所述第二活性涂层。
13.可选地，所述正极集流体上还涂设有第三活性涂层；
14.所述第一活性涂层、所述第二活性涂层和所述第三活性涂层沿所述正极集流体的长度方向顺序涂设在所述正极集流体上。
15.可选地，所述第三活性涂层包括有第三活性物质；
16.所述第二活性物质中的三元材料的化学式中x的取值范围为0《x≤0.6；
17.所述第三活性物质为三元材料的至少一种，所述三元材料的化学式为lini
x
coymnzo2，其中，x+y+z＝1，1＞x≥0.6。
18.可选地，所述正极集流体由第一集流片体、第二集流片体和第三集流片体顺序连接而成；
19.所述第一集流片体上涂设有所述第一活性涂层，所述第二集流片体上涂设有所述第二活性涂层，所述第三集流片体上涂设有第三活性涂层；
20.所述第一活性涂层的热稳定性大于所述第二活性涂层的热稳定性，所述第二活性涂层的热稳定性大于所述第三活性涂层的热稳定性。
21.可选地，所述第一集流片体、所述第二集流片体和所述第三集流片体的侧边均设置有全极耳，所述第一集流片体上的所述全极耳、所述第二集流片体上的所述全极耳和所述第三集流片体的所述全极耳位于同一侧。
22.可选地，所述第一集流片体靠近所述第二集流片体的端部设置有裸露区，所述第二集流片体靠近所述第一集流片体的端部设置有裸露区；
23.所述第一集流片体上的裸露区和所述第二集流片体上的裸露区粘接连接；或者，
24.所述第一集流片体上的裸露区和所述第二集流片体上的裸露区超声焊接连接。
25.可选地，所述第一集流片体、所述第二集流片体和所述第三集流片体顺序连接形成四个裸露区，每一所述裸露区上均设置有极耳，且所有极耳沿同一方向向外延伸。
26.一种电池，包括负极片、隔膜和如上任一项所述的正极片；
27.所述隔膜、所述正极片、所述隔膜和所述负极片顺序层叠后卷绕形成卷绕电芯。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.本技术中，第一活性涂层位于卷绕电芯中的内n圈上，第二活性涂层位于卷绕电芯中的外m圈上；第一活性物质包括磷酸铁锂及其衍生物，磷酸铁锂及其衍生物处于内圈，内圈相对散热速度慢，使第一活性涂层维持在较高的温度状态下，从而能使第一活性涂层的循环性能更好；第二活性物质包括三元材料，位于外圈的三元材料的散热速度较快，从而使三元材料的温度能维持在较低的温度状态下，使三元材料的循环性能更好。本技术能使第一活性涂层和第二活性涂层的循环性能得到更充分有效的利用。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
31.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
32.图1为本发明实施例提供的正极片的卷绕结构示意图；
33.图2为本发明实施例提供的正极片的另一卷绕结构示意图；
34.图3为本发明实施例提供的两个集流片体未连接形成正极片时的结构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的两个集流片体形成的正极片在未卷绕时的展开示意图；
36.图5为本发明实施例提供的第一集流片体、第二集流片体和第三集流片体未连接时结构示意图；
37.图6为本发明实施例提供的第一集流片体、第二集流片体和第三集流片体连接形成正极片，且正极片在未卷绕时的展开示意图；
38.图7为本发明实施例提供的设置有全极耳的正极片的结构示意图。
39.图示说明：100、正极片；200、负极片；300、隔膜；1、正极集流体；101、第一活性涂层；102、第二活性涂层；103、第三活性涂层；104、全极耳；105、裸露区；106、极耳；11、集流片体；12、第一集流片体；13、第二集流片体；14、第三集流片体。
具体实施方式
40.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
42.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
43.实施例一
44.本发明实施例提供了一种正极片，通过合理设置正极集流体1上的第一活性涂层101和第二活性涂层102的位置，使第一活性涂层101上的磷酸铁锂及其衍生物的循环性能更佳，且还能使第二活性涂层102中的三元材料的循环性能更佳，从而使锂离子电池的正极片100上的活性涂层的总体循环性能更好。
45.请参阅图1及图2，图1是在正极集流体1的同一侧面上涂设有第一活性涂层101和第二活性涂层102的结构示意图。图2是在正极集流体1的两侧面上均涂设有第一活性涂层101和第二活性涂层102的结构示意图。
46.本实施例中，正极片100包括正极集流体1，以及沿正极集流体1的长度顺序涂设在正极集流体1上的第一活性涂层101和第二活性涂层102。
47.具体地，正极集流体1上涂设有第一活性涂层101的部分卷绕n圈形成内卷，正极集流体1上涂设有第二活性涂层102的正极集流体1部分围绕内卷卷绕m圈。需要说明的是，正极集流体1上涂设有第一活性涂层101的正极集流体1部分卷绕n圈形成内卷，正极集流体1上涂设有第二活性涂层102的正极集流体1部分围绕内卷卷绕m圈，相当于正极集流体1上涂设有第一活性涂层101的部分位于卷绕电芯中部，正极集流体1上涂设有第二活性涂层102的正极集流体1部分位于卷绕电芯靠外的位置。较优地，n和m均大于1。
48.第一活性涂层101包含有第一活性物质，第一活性物质为磷酸铁锂及其衍生物中的至少一种；第二活性涂层102包含有第二活性物质，第二活性物质为三元材料中的至少一
种，三元材料的化学式为lini
x
coymnzo2，其中，x+y+z＝1。
49.需要补充说明的是，磷酸铁锂及其衍生物的低温性能差且热稳定性高，而卷绕电芯的内部散热效果差，使电芯内部的温度能保持在较高的温度下，从而使磷酸铁锂及其衍生物的循环性能保持在较高的效率。此外，还需补充的是，常见的三元材料有ncm111、ncm523、ncm613、ncm811等，三元材料镍含量越高，高温下循环性能和热稳定性越差，因此将第二活性涂层102设置在卷绕电芯靠外的m圈上，从而有利于提升第二活性涂层102的散热效果，使第二活性涂层102能保持在较低的温度下进行工作，从而能有效提升第二活性涂层102的循环性能。
50.本实施例中，考虑到电芯的热量分布，根据热量分布合理设置第一活性涂层101和第二活性涂层102的位置，使第一活性涂层101和第二活性涂层102能在不同的温度下进行工作，且第一活性涂层101和第二活性涂层102均能有较高的循环性能。
51.可选地，第一活性涂层101和第二活性涂层102之间设置有间隔。需要说明的是，间隔的存在，方便在涂布工艺过程中将第一活性涂层101和第二活性涂层102分隔开。此外，在卷绕电芯中，间隔的存在形成了供电解液流入的通道，使电解液能更好浸入第一活性涂层101和第二活性涂层102。
52.可选地，请参阅图3和图4，正极集流体1由两片集流片体11连接而成；其中一片集流片体11上涂设有第一活性涂层101，另一片集流片体11上涂设有第二活性涂层102。需要说明的是，正极集流体1由两片集流片体11连接而成，这使得在实际的加工过程中，可以单独在其中一片集流片体11上涂布第一活性涂层101，单独在另一片集流片体11上涂布第二活性涂层102，从而有利于降低工艺加工的难度。其中，图3是两个集流片体11未连接时的结构示意图。图4是两个集流片体11连接且未卷绕时的结构示意图。
53.需要补充的是，相邻的两片集流片体11可以胶粘连接或者超声焊接连接。
54.可选地，正极集流体1上还涂设有第三活性涂层103；第一活性涂层101、第二活性涂层102和第三活性涂层103沿正极集流体1的长度方向顺序涂设在正极集流体1上。需要说明的是，此时的正极集流体1是整体式的结构，采用三段式涂布方式，将第一活性涂层101、第二活性涂层102和第三活性涂层103沿正极集流体1的长度方向顺序涂设在正极集流体1，正极集流体1沿长度方向卷绕形成卷绕电芯，此时第一活性涂层101位于卷绕电芯的内圈部，第二活性涂层102位于卷绕电芯的中部，第三活性涂层103位于卷绕电芯的外圈部。
55.可选地，第一活性涂层101包括有第一活性物质，第二活性涂层102包括有第二活性物质，第三活性涂层103包括有第三活性物质。如上文所述，第一活性物质为磷酸铁锂及其衍生物中的至少一种。第二活性物质为三元材料中的至少一种，三元材料的化学式为lini
x
coymnzo2，其中，x+y+z＝1，0《x≤0.6。即第二活性物质为低镍三元材料。第三活性物质为三元材料中的一种或者几种，三元材料的化学式为lini
x
coymnzo2，其中，x+y+z＝1，1＞x≥0.6。第三活性物质为高镍三元材料
56.三元材料镍含量越高，高温下循环性能和热稳定性越差，因此将含镍量更高的三元材料设置得更为靠近电芯外侧，有利于充分发挥高镍三元材料的循环性能。
57.可选地，请参阅图5和图6，正极集流体1由第一集流片体12、第二集流片体13和第三集流片体14顺序连接而成；第一集流片体12上涂设有第一活性涂层101，第二集流片体13上涂设有第二活性涂层102，第三集流片体14上涂设有第三活性涂层103；第一活性涂层101
的热稳定性大于第二活性涂层102的热稳定性，第二活性涂层102的热稳定性大于第三活性涂层103的热稳定性。其中，图5是第一集流片体12、第二集流片体13和第三集流片体14未连接时的结构示意图，图6是第一集流片体12、第二集流片体13和第三集流片体14连接且未卷绕时的结构示意图。
58.具体地，第一活性涂层101的热稳定性大于第二活性涂层102的热稳定性，第二活性涂层102的热稳定性大于第三活性涂层103的热稳定性，有利于进一步提升卷绕电芯的使用寿命。
59.可选地，请参阅图7，第一集流片体12、第二集流片体13和第三集流片体14的侧边均设置有全极耳104，全极耳104位于第一集流片体12上、第二集流片体13上和第三集流片体14的同一侧。
60.需要说明的是，全极耳104通过粘接或者焊接实现与第一集流片体12、第二集流片体13、第三集流片体14的连接，且有利于降低电流密度的效果。
61.可选地，第一集流片体12靠近第二集流片体13的端部设置有裸露区105，第二集流片体13靠近第一集流片体12的端部设置有裸露区105；第一集流片体12上的裸露区105和第二集流片体13上的裸露区105可导通粘接连接。本实施例中。裸露区和裸露区之间的连接，可以通过热熔胶或者导电胶实现连接，从而组成形成一个完整的正极片。
62.在另一个具体的实施方式中，第一集流片体12上的裸露区105和第二集流片体13上的裸露区105超声焊接连接。超声焊接连接的稳定性相对较好，需要补充的是，裸露区105还设置有极耳106，可以一次超声焊接实现极耳106、第一集流片体13和第二集流片体13之间的固定。
63.可选地，第一集流片体12的两端均设置有裸露区105，第二集流片体13的两端均设置有裸露区105，第三集流片体14的两端均设置有裸露区105；第二集流片体13两端的裸露区105分别与第一集流片体12端部的裸露区105和第三集流片体14端部的裸露区105连接。
64.第一集流片体12、第二集流片体13和第三集流片体14顺序连接形成四个裸露区105，每一裸露区105上均设置有极耳106，且所有极耳106沿同一方向向外延伸，以降低电流的密度。
65.需要说明的是，第一活性涂层101的卷绕圈数一般占据卷绕电芯总卷绕圈数的1/2至2/3，第二活性涂层102的卷绕圈数一般占据卷绕电芯总卷绕圈数的1/2至1/3，第三活性涂层103的卷绕圈数占据卷绕电芯总卷绕圈数的0至1/6。比如卷绕电芯的总卷绕圈数为30圈，可以设置第一活性涂层101的卷绕圈数为15圈，第二活性涂层102的卷绕圈数为10层，第三活性涂层103的卷绕圈数为5圈。
66.实施例二
67.本实施例公开了一种电池，包括负极片200、隔膜300和实施例一所述正极片。隔膜300、正极片100、隔膜300和负极片200顺序层叠后卷绕形成卷绕电芯。有电池还可包括壳体、顶盖、散热组件等部件。电池可以是锂离子电池，也可以是其他类型的电池。
68.正极集流体1上涂设有第一活性涂层101的部分的卷绕圈数为n，正极集流体1上涂设有第二活性涂层102的部分的卷绕圈数为m。m和n均大于1，且所述n》m。需要说明的是，卷绕圈数n的部分是靠近卷绕中心的部分，卷绕直径通常较小，因此卷绕圈数通常较多，卷绕圈数n不小于卷绕圈数m，能使第一活性涂层101的设置有位置更为合理。
69.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
70.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
71.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。