电极组件、二次电池及用电装置的制作方法

文档序号:34659867发布日期:2023-07-05 02:52阅读:28来源:国知局
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
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