二次电池和电子装置的制作方法

本申请涉及电化学，特别是涉及一种二次电池和电子装置。

背景技术：

1、二次电池，尤其是圆柱形的锂离子电池，被应用于多种大倍率放电体系(放电倍率大于3c)中，具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等特点，在消费电子领域具有广泛的应用。

2、但在实际使用过程中，由于循环过程中正极极片和/或负极极片膨胀受到外部包装袋或外壳限制，导致锂离子电池局部，例负极极片中两层负极材料层的交界处，cb值差异化，应力集中，进而造成析锂问题的发生，降低了二次电池的安全性能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种二次电池和电子装置，以改善二次电池的抗析锂性能。具体技术方案如下：

2、需要说明的是，本申请的
技术实现要素：
中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池。

3、本申请的第一方面提供了一种二次电池，二次电池包括电极组件，电极组件包括正极极片、隔膜和负极极片，正极极片包括正极集流体、第一正极材料层和第二正极材料层，第一正极材料层位于正极集流体背离电极组件卷绕中心的表面，第二正极材料层位于正极集流体朝向电极组件卷绕中心的表面。负极极片包括负极集流体、第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层位于负极集流体背离电极组件卷绕中心的表面，第二负极材料层位于负极集流体朝向电极组件卷绕中心的表面。沿电极组件展开后的长度方向，第一负极材料层的收尾端包括第一端面，第二负极材料层的收尾端包括第二端面，第二负极材料层的长度大于第一负极材料层的长度，第二端面超出所述第一端面。沿电极组件展开后的长度方向，第一正极材料层包括第一区域和第二区域，沿电极组件展开后的厚度方向，第一端面在第一正极材料层的投影位于第一区域内，第一区域的长度为大于0mm且小于等于10mm，第二区域为除了第一区域以外的其它区域。沿电极组件展开后的长度方向，第一区域内设置有凹槽，凹槽沿电极组件展开后的宽度方向延伸。第一区域内第一正极材料层的单位面积平均质量为m1 mg/mm2，第二区域内第一正极材料层的单位面积平均质量为m2mg/mm2，0.1％≤(m2-m1)/m2×100％≤100％，0.039≤m2≤0.584。在一些实施例中，5％≤(m2-m1)/m2×100％≤40％。在二次电池充放电过程中，随着锂离子的嵌入和脱出，负极极片中第一端面处在卷绕电极组件中应力集中问题更加显著。本申请第一端面在第一正极材料层的投影位于第一区域内，通过在第一区域内设置凹槽，并调控(m2-m1)/m2×100％的值和m2的值在上述范围内，能够为负极极片中第一端面处提供更多的膨胀空间，有效减小了负极极片中第一端面处受到的挤压应力，同时第一端面处的cb值降低，能够降低正极极化过电位，凹槽为二次电池的电解液浸润提供了更多的空间和通道，从而降低了二次电池第一端面处析锂的风险，改善了二次电池的抗析锂性能。

4、在本申请的一种实施方案中，0.1≤m1≤0.29。通过调控m1的值在上述范围内，在第一区域内设置凹槽，有利于为负极极片中第一端面处提供较多的膨胀空间，降低了负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，从而改善了二次电池的抗析锂性能。

5、在本申请的一种实施方案中，沿电极组件展开后的长度方向，单个凹槽的宽度为dμm，1≤d≤10000。在一些实施例中，50≤d≤800。通过调控d的值在上述范围内，有利于降低负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，从而改善了二次电池的抗析锂性能。

6、在本申请的一种实施方案中，第一区域内设置有多个凹槽，多个凹槽在第一区域内沿电极组件展开后的长度方向等间距分布，间距为σμm，0＜σ≤1500。在一些实施例中，300≤σ≤800。通过调控σ的值在上述范围内，有利于降低负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，从而改善了二次电池的抗析锂性能。

7、在本申请的一种实施方案中，沿电极组件展开后的厚度方向，凹槽的深度为hμm，第一正极材料层的厚度为hμm，1≤h≤h，10≤h≤200。在一些实施例中，15≤h≤45。通过调控h的值和h的值在上述范围内，单个凹槽的深度小于等于第一正极材料层的厚度，有利于降低负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，从而改善了二次电池的抗析锂性能。

8、在本申请的一种实施方案中，沿电极组件展开后的长度方向，第一端面在第一正极材料层的投影与第一区域的中心线重合。当第一端面在第一正极材料层的投影与第一区域的中心线重合时，有利于为负极极片中第一端面处提供较多的膨胀空间，降低了负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，同时凹槽为二次电池的电解液浸润提供了更多的空间和通道，从而改善了二次电池的抗析锂性能。

9、在本申请的一种实施方案中，沿电极组件展开后的长度方向，第一区域包括位于第一区域中部的第三区域，沿电极组件展开后的厚度方向，第一端面在第一正极材料层的投影位于第三区域内，沿电极组件展开后的长度方向，第三区域的长度为大于0mm且小于等于2mm。第三区域内第一正极材料层的单位面积平均质量为m1'，25％≤(m2-m1')/m2×100％≤40％。通过调控(m2-m1')/m2×100％的值在上述范围内，进一步降低了负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，从而降低了二次电池第一端面处析锂的风险，改善了二次电池的抗析锂性能。

10、在本申请的一种实施方案中，第一区域包括第四区域，第四区域为第一区域除了第三区域以外的其它区域，第四区域内第一正极材料层的单位面积平均质量为m1”，5％≤(m2-m1”)/m2×100％≤25％。通过调控(m2-m1”)/m2×100％的值在上述范围内，进一步降低了负极极片中第一端面处受到的挤压应力以及第一端面处的cb值，从而降低了二次电池第一端面处析锂的风险，改善了二次电池的抗析锂性能。

11、本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的二次电池。本申请提供的二次电池具有较好的抗析锂性能，因此，本申请的电子装置具有较长的使用寿命。

12、本申请实施例的有益效果：

13、本申请实施例使第一端面在第一正极材料层的投影位于第一区域内，且通过在第一区域内设置凹槽，并调控(m2-m1)/m2×100％的值和m2的值在上述范围内，能够为负极极片中第一端面处提供更多的膨胀空间，有效减小了负极极片中第一端面处受到的挤压应力，同时第一端面处的cb值降低，能够降低正极极化过电位，凹槽为二次电池的电解液浸润提供了更多的空间和通道，从而降低了二次电池第一端面处析锂的风险，改善了二次电池的抗析锂性能。

14、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种二次电池，包括电极组件，所述电极组件包括正极极片、隔膜和负极极片，所述正极极片包括正极集流体、第一正极材料层和第二正极材料层，所述第一正极材料层位于所述正极集流体背离所述电极组件卷绕中心的表面，所述第二正极材料层位于所述正极集流体朝向所述电极组件卷绕中心的表面；

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，0.1≤m1≤0.29。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，5％≤(m2-m1)/m2×100％≤40％。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，沿所述电极组件展开后的长度方向，单个所述凹槽的宽度为dμm，1≤d≤10000。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一区域内设置有多个所述凹槽，多个所述凹槽在所述第一区域内沿所述电极组件展开后的长度方向等间距分布，所述间距为σμm，0＜σ≤1500。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，沿所述电极组件展开后的厚度方向，所述凹槽的深度为hμm，所述第一正极材料层的厚度为hμm，1≤h≤h，10≤h≤200。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，沿所述电极组件展开后的长度方向，所述第一端面在所述第一正极材料层的投影与所述第一区域的中心线重合。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，沿所述电极组件展开后的长度方向，所述第一区域包括位于所述第一区域中部的第三区域，沿所述电极组件展开后的厚度方向，所述第一端面在所述第一正极材料层的投影位于所述第三区域内，沿所述电极组件展开后的长度方向，所述第三区域的长度为大于0mm且小于等于2mm；所述第三区域内所述第一正极材料层的单位面积平均质量为m1'，25％≤(m2-m1')/m2×100％≤40％。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述第一区域包括第四区域，所述第四区域为所述第一区域除了所述第三区域以外的其它区域，所述第四区域内所述第一正极材料层的单位面积平均质量为m1”，5％≤(m2-m1”)/m2×100％≤25％。

10.根据权利要求1所述的二次电池，其满足以下特征中的至少一者：

11.一种电子装置，其包括权利要求1至10中任一项所述的二次电池。

技术总结
本申请提供了一种二次电池和电子装置，二次电池包括正极极片、隔膜和负极极片，正极极片包括正极集流体、第一正极材料层和第二正极材料层，负极极片包括负极集流体、第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层的收尾端包括第一端面，第二负极材料层的收尾端包括第二端面，第二端面超出所述第一端面。第一正极材料层包括第一区域和第二区域，第一端面在第一正极材料层的投影位于第一区域内，第一区域的长度为大于0mm且小于等于10mm。第一区域内设置有凹槽，第一区域内第一正极材料层的单位面积平均质量为m<subgt;1</subgt;mg/mm<supgt;2</supgt;，第二区域内第一正极材料层的单位面积平均质量为m<subgt;2</subgt;mg/mm<supgt;2</supgt;，0.1％≤(m<subgt;2</subgt;‑m<subgt;1</subgt;)/m<subgt;2</subgt;×100％≤100％，0.039≤m<subgt;2</subgt;≤0.584。通过上述设置，二次电池具有良好的抗析锂性能。

技术研发人员：朱梓萌,李春华,韩翔龙
受保护的技术使用者：厦门新能安科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/17