电极组件、二次电池及用电装置的制作方法

本申请涉及电池，特别是涉及电极组件、二次电池及用电装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

2、电极组件是二次电池中发生电化学反应的部件，其主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，且通常在负极片与正极片之间设有隔膜。在设计电池组件时，通常会将负极片设计过量，以超出正极片，其中超出的部分称为overhang区域。然而受限于传统设计方式的缺陷，导致设计出的电极组件在循环充放电时易在overhang区域内出现析锂现象，影响二次电池的可靠性。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种电极组件、二次电池及用电装置，为电极组件的设计提供合理指导，有效缓解overhang区域内析锂现象的发生，提升二次电池的可靠性。

2、第一方面，本申请提供了一种电极组件，电极组件包括：负极片与正极片；负极片与正极片之间宽度差值m2-m1与a之间满足的条件为：0＜m2-m1≤4.5-m1×a，且0.2%≤a≤1.7%，10mm≤m1≤260mm；其中，m1为正极片在电极组件未进行循环充放电时所对应的宽度，m2为负极片在电极组件未进行循环充放电时所对应的宽度，a为负极片的延展率，负极片在电极组件进行第m次循环充放电后前后宽度的变化率不超过3%时，其宽度最大值记为m3，a=(m3-m2)/m2×100%。

3、上述的电极组件，在设计过程中，将负极片的宽度设计为大于正极片的宽度；同时，将负极片与正极片之间的宽度差值与负极片的延展率进行关联，使得负极片与正极片之间宽度差值的上限值不超过4.5-m1×a。由此可知，以延展率a与正极片宽度之间乘积作为减项，缩小宽度差值的上限值，这样设计出的电极组件在循环充放电时，不会因负极片的延展而导致负极片超出正极片的部分过宽，从而能有效缓解负极片与正极片之间overhang区域内析锂现象的发生，提升二次电池的可靠性。

4、在一些实施例中，m2-m1满足的条件为：1.5 mm≤m2-m1≤4.5-m1×a，如此，将m2-m1的取值控制在1.5 mm~4.5-m1×a之间，其最小值不应低于1.5mm，降低因制程波动而造成overhang不良的几率，其最大值不应超过4.5-m1×a)，在有效缓解overhang区域中析锂问题的前提下，使得二次电池能量密度得以最大化。

5、在一些实施例中，m2-m1还满足的条件为：2.8 mm≤m2-m1≤3.3 mm。如此，将m2-m1的取值进一步限缩在2.8 mm~3.3 mm之间，不仅能尽可能降低对制程能力的要求，而且有效缓解因负极片设计过量而overhang区域出现析锂的几率；同时，还能在满足制程合理要求、overhang区域析锂现象有效缓解的前提下，也可使二次电池的能量密度得以相对最大化。

6、在一些实施例中，m1还满足的条件为：80mm≤m1≤120mm。如此设计，将m1进一步限缩在80mm~120mm之间，使得m2-m1的上限值的取值范围也得以缩小，方便对m2-m1的取值，从而使得overhang区域的设计既能降低制程能力要求，又能有效缓解析锂现象的产生。

7、在一些实施例中，延展率a还满足的条件为：0.6%≤a≤1.0%。如此设计，将a进一步限缩在0.6%~1.0%之间，使得m2-m1的上限值的取值范围也得以缩小，使得overhang区域的设计既能降低制程能力要求，又能有效缓解析锂现象的产生。

8、在一些实施例中，负极片包括负极活性材料，负极活性材料包括硅材料与碳材料中的至少一种。如此，将硅材料作为负极片上的活性材料的一部分，不仅有利于提升二次电池的能量密度，而且还有可根据硅材料的含量与延展率a之间的关系，设计m2-m1的取值范围，大大方便对电极组件的设计。

9、在一些实施例中，当负极活性材料包括硅材料时，负极活性材料中的硅材料含量的重量百分比为3%~40%。如此，将延展率a与硅材料的含量进行关联，使得m2-m1的取值可根据硅材料的含量进行设定，这样方便电极组件的制备，从而使得设计出的电极组件能有效缓解因设计值过大导致的overhang析锂问题。

10、在一些实施例中，硅材料的含量与延展率a之间满足的条件包括：硅材料含量的重量百分比为3%~10%时，0.2%≤a＜0.6%；硅材料含量的重量百分比为10%~20%时，0.6%≤a＜1.1%；硅材料含量的重量百分比为20%~30%时，1.1%≤a＜1.4%；硅材料含量的重量百分比为30%~40%时，1.4%≤a≤1.7%。如此，将硅材料的含量和延展率a分阶段相互对应，使得硅材料含量和延展率a之间的关系更为紧密，有利于进一步提升延展率a与硅材料的含量之间的关联度，使得电机组件的制备更为便利。

11、在一些实施例中，负极片叠设于正极片上，且在电极组件的宽度方向上，负极片的相对两边缘均超出正极片外。如此，将负极片的相对两边缘分别超出正极片外，使得正极片两侧均具有overhang区域，有利于减少因正极片一侧无负极片对应而导致析锂问题的发生。

12、在一些实施例中，在电极组件的宽度方向上，负极片的相对两边缘分别超出正极片外的宽度对应记为m4与m5，m4与m5之间的比值满足的条件为：1/6≤m4/m5≤6。如此，将m4与m5之间比值控制在1/6~6之间，在满足m2-m1的基础上，可降低电极组件20的制程要求。

13、在一些实施例中，m4与m5之间的比值还满足的条件为：0.8≤m4/m5≤1.2。如此，将m4与m5之间比值控制在0.8~1.2之间，使得负极片的相对两边缘超出正极片外的部分相当，使得正极片两侧外的overhang区域均保持一致，性能也能保持一致。

14、在一些实施例中，负极片叠设于正极片上，且在电极组件的长度方向上，负极片的至少一端边超出正极片外。如此，将负极片在电极组件的长度方向上，超出正极片外设置，使得电极组件的制备对制程能力的要求更低，极大方便电极组件的制备。

15、在一些实施例中，正极片包括正极活性材料，正极活性材料为能脱嵌锂离子的活性物质。如此，合理设计正极活性材料的成分，以便获取满足要求的含硅电极组件。

16、第二方面，本申请提供了一种二次电池，二次电池包括以上任一项的电极组件。

17、第三方面，本申请提供了一种用电装置，用电装置包括以上的二次电池。

技术特征：

1.一种电极组件，其特征在于，所述电极组件包括：

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，m2-m1满足的条件为：1.5 mm≤m2-m1≤4.5-m1×a。

3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，m2-m1还满足的条件为：2.8 mm≤m2-m1≤3.3mm。

4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，m1还满足的条件为：80mm≤m1≤120mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件，其特征在于，所述延展率a还满足的条件为：0.6%≤a≤1.0%。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件，其特征在于，所述负极片(21)包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅材料与碳材料中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，当所述负极活性材料包括所述硅材料时，所述负极活性材料中的硅材料含量的重量百分比为3%~40%。

8.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，所述硅材料的含量与所述延展率a之间满足的条件包括：

9.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件，其特征在于，所述负极片(21)叠设于所述正极片(22)上，且在所述电极组件的宽度方向(x)上，所述负极片(21)的相对两边缘(211)均超出所述正极片(22)外。

10.根据权利要求9所述的电极组件，其特征在于，在所述电极组件的宽度方向(x)上，所述负极片(21)的相对两边缘(211)分别超出所述正极片(22)外的宽度对应记为m4与m5，m4与m5之间的比值满足的条件为：1/6≤m4/m5≤6。

11.根据权利要求10所述的电极组件，其特征在于，m4与m5之间的比值还满足的条件为：0.8≤m4/m5≤1.2。

12.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件，其特征在于，所述负极片(21)叠设于所述正极片(22)上，且在所述电极组件的长度方向(y)上，所述负极片(21)的至少一端边(212)超出所述正极片(22)外。

13.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件，其特征在于，所述正极片(22)包括正极活性材料，所述正极活性材料为能脱嵌锂离子的活性物质。

14.一种二次电池(100)，其特征在于，所述二次电池(100)包括如权利要求1-13任一项所述的电极组件。

15.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求14所述的二次电池(100)。

技术总结
本申请涉及一种电极组件、二次电池及用电装置，在设计过程中，将负极片的宽度设计为大于正极片的宽度；同时，将负极片与正极片之间的宽度差值与负极片的延展率进行关联，使得负极片与正极片之间宽度差值的上限值不超过(4.5‑M1×a)。由此可知，以延展率a与正极片宽度之间乘积作为减项，缩小宽度差值的上限值，这样设计出的电极组件在循环充放电时，不会因负极片的延展而导致负极片超出正极片的部分过宽，从而能有效缓解负极片与正极片之间overhang区域内析锂现象的发生，提升二次电池的可靠性。

技术研发人员：吴凯,程志鹏,史东洋,王羽臻,刘智,吕瑞景,金海族,李白清
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13