本技術(shù)涉及電化學,特別是涉及一種二次電池和電子裝置。
背景技術(shù):
1、二次電池因其具有能量密度高、自放電率低、無記憶效應等優(yōu)點而被廣泛應用。其中,疊片結(jié)構(gòu)二次電池由于電流一致性高、充電速率快、熱分布均勻等特點而受到關(guān)注。疊片結(jié)構(gòu)二次電池可采用在最外側(cè)設置單面負極極片,而中間設置雙面正極極片和雙面負極極片的結(jié)構(gòu)來平衡其能量密度、安全性和制造成本。而當最外側(cè)單面負極極片在冷壓后,由于雙側(cè)承受的應力不同,單面負極極片會出現(xiàn)明顯的卷曲,導致調(diào)機困難,生產(chǎn)難度增大,二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率下降。
2、為了解決上述問題,通常采用增大集流體的厚度來緩解單面負極極片的卷曲問題。但是當集流體厚度過大時也會導致二次電池能量密度降低,另外也會使得電流密度過大,極片容易析鋰,使得極片和電解液的界面不良,二次電池的循環(huán)性能惡化。且在二次電池充放電循環(huán)過程中,單面負極極片的負極材料層還會發(fā)生體積膨脹和收縮,導致二次電池單面負極極片與隔膜的接觸變差,影響界面穩(wěn)定性,進而影響二次電池的循環(huán)性能。因此,亟需尋求一種既可以緩解單面負極極片卷曲,又能提高單面負極極片與隔膜界面穩(wěn)定性的方法,來提升二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率和循環(huán)性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)的目的在于提供一種二次電池和電子裝置,以提高二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率和循環(huán)性能。具體技術(shù)方案如下:
2、本技術(shù)的第一方面提供了一種二次電池和電子裝置,二次電池包括疊片結(jié)構(gòu)的電極組件,電極組件包括正極極片、隔膜和負極極片,負極極片包括雙面負極極片和在疊片方向上位于電極組件最外側(cè)的單面負極極片;單面負極極片包括第一負極集流體和設置在第一負極集流體一個表面的第一材料層,第一材料層朝向正極極片;第一負極集流體包括空箔區(qū)和涂覆區(qū),涂覆區(qū)具有多個第一條狀凹部,多個第一條狀凹部沿涂覆區(qū)至空箔區(qū)方向延伸;第一條狀凹部的深度為h1,滿足:4≤h1≤21;第一負極集流體的厚度為x1,單位為μm,滿足:9≤x1≤22;雙面負極極片包括第二負極集流體,第二負極集流體的厚度為x2μm,2≤x1/x2≤6。在本技術(shù)的一些實施方案中,9≤x1≤16。在本技術(shù)的一些實施方案中,4≤h1≤16。在本技術(shù)的一些實施方案中,2≤x1/x2≤4。申請人發(fā)現(xiàn),當凹部的深度h1和負極集流體的厚度x1及第二負極集流體的厚度x2滿足上述關(guān)系設定,且x1本技術(shù)限制的范圍時,不僅有利于緩解單面負極極片在冷壓過程中的卷曲程度,提升單面負極極片的生產(chǎn)制程優(yōu)率,進而提升二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率并兼顧能量密度,而且還有利于提升二次電池的循環(huán)性能和動力學性能。
3、在本技術(shù)的一些實施方案中,4≤x2≤6。通過調(diào)控第二負極集流體的厚度x2在上述范圍內(nèi),得到的二次電池的能量密度高,而且生產(chǎn)制程優(yōu)率高,有利于產(chǎn)業(yè)化。
4、在本技術(shù)的一些實施方案中,第一條狀凹部的最小設定深度為yμm,y=0.0071x13-0.3527x12+4.4031x1。本技術(shù)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn),當凹部的深度y和x1滿足本技術(shù)限制的范圍時,可以有利于緩解單面負極極片在冷壓過程中的卷曲程度,提升單面負極極片的生產(chǎn)制程優(yōu)率,進一步提升二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率并兼顧能量密度,而且還有利于進一步提升二次電池的循環(huán)性能和動力學性能。
5、在本技術(shù)的一些實施方案中,第一條狀凹部的深度為h1,0≤h1-y≤5。通過上述設置,有利于緩解單面負極極片在冷壓過程中的卷曲程度,提升單面負極極片的生產(chǎn)制程優(yōu)率,進而提升二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率并兼顧能量密度,更有利于提升電池的循環(huán)性能和動力學性能。
6、在本技術(shù)的一些實施方案中,雙面負極極片包括第二負極集流體和設置在第二負極集流體兩個表面的第二材料層,第一材料層和第二材料層的單位面積涂布重量各自獨立地為,5.5mg/cm2≤cw≤13mg/cm2。通過調(diào)控第一材料層、第二材料層的cw分別在上述范圍內(nèi),二次電池具有較高的能量密度,并兼顧較好的動力學性能。
7、在本技術(shù)的一些實施方案中,第一材料層的單位面積涂布重量為cw1mg/cm2,第二材料層的單位面積涂布重量為cw2mg/cm2,1.01≤cw1/cw2≤1.04。通過調(diào)控cw1/cw2在上述范圍內(nèi),有利于提高二次電池中單面負極極片和雙面負極極片的動力學匹配性,延長二次電池的循環(huán)壽命,降低二次電池因深度放電和過度充電而損壞的風險。
8、在本技術(shù)的一些實施方案中,第一材料層的壓實密度為pd1g/cm3,第二材料層的壓實密度為pd2g/cm3,0.95≤pd1/pd2≤1。上述范圍的pd1/pd2與單面負極極片涂覆區(qū)設置的第一條狀凹部相配合,有利于緩解第一材料層的體積膨脹,并進一步提高二次電池的動力學性能和循環(huán)性能,降低低溫析鋰的風險。
9、在本技術(shù)的一些實施方案中,沿單面負極極片的厚度方向,多個第一條狀凹部的正投影的總面積為s1mm2,涂覆區(qū)的面積為s2mm2,0.2≤s1/s2≤0.4。通過調(diào)控s1/s2的比值在上述范圍內(nèi),不僅能夠進一步提高二次電池中單面負極極片和雙面正極極片的動力學匹配性;而且有利于改善第一材料層的循環(huán)界面穩(wěn)定性,進而提升二次電池的循環(huán)性能。
10、在本技術(shù)的一些實施方案中,第一材料層具有多個第二條狀凹部,第二條狀凹部和第一條狀凹部一一對應,相鄰的兩個第一條狀凹部、相鄰的兩個第二條狀凹部的正投影之間的間距為,0.3mm≤l≤3mm。通過調(diào)控l在上述范圍內(nèi)緩解卷邊現(xiàn)象,進而提高二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率,還有利于提高二次電池的循環(huán)性能。而且,調(diào)控l在上述范圍內(nèi),有利于改善疊片結(jié)構(gòu)二次電池中最外側(cè)單面負極極片與相鄰的正極極片動力學性能不匹配的問題,進一步改善二次電池的循環(huán)性能。
11、在本技術(shù)的一些實施方案中,單個第一條狀凹部的正投影的寬度為d1mm,單個第二條狀凹部的正投影寬度為d2mm,0.1≤d2<d1≤d2+0.38。通過調(diào)控d1和d2滿足上述關(guān)系,可以改善二次電池的循環(huán)性能,并兼顧動力學性能。
12、在本技術(shù)的一些實施方案中,第一條狀凹部的深度為h1μm,第二條狀凹部的深度為h2μm,h2≥h1。通過上述設置,不僅有利于緩解第一材料層的體積膨脹,還有利于進一步提高二次電池的動力學性能和循環(huán)性能。
13、在本技術(shù)的一些實施方案中,0≤h2-h1≤3。通過調(diào)控h2-h1的值在上述范圍內(nèi),有利于提高二次電池的循環(huán)性能,而且還可以提高二次電池的動力學性能和生產(chǎn)制程優(yōu)率。
14、在本技術(shù)的一些實施方案中,4≤h2≤25。通過調(diào)控h2的值在上述范圍內(nèi),有利于緩解第一材料層的體積膨脹,還有利于提高二次電池的動力學性能和循環(huán)性能。
15、在本技術(shù)的一些實施方案中,單個第一條狀凹部包括第一側(cè)壁和第一底壁,第一側(cè)壁和第一底壁之間的夾角為α1;單個第二條狀凹部包括第二側(cè)壁和第二底壁,第二側(cè)壁和第二底壁之間的夾角為α2;α1和α2各自獨立地為85°至95°。通過調(diào)控α1、α2各自在上述范圍內(nèi),不僅有利于提升二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率,還可以進一步提升二次電池的循環(huán)性能。而且還有利于改善跌落性能。
16、在本技術(shù)的一些實施方案中,α1=α2。α1=α2有利于提高二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率,并提升二次電池的循環(huán)性能。
17、在本技術(shù)的一些實施方案中,雙面負極極片包括第二負極集流體和設置在第二負極集流體兩個表面的第二材料層,第一材料層和/或第二材料層包括石墨、硅或硬碳中的至少一種。通過選用上述負極材料的第一材料層和/或第二材料層,有利于提升二次電池的能量密度并兼顧動力學性能,同時還有利于進一步提升二次電池的倍率性能,改善二次電池的熱穩(wěn)定性。本技術(shù)的第二方面提供了一種電子裝置,其包括前述任一實施方案中的二次電池。
18、本技術(shù)的有益效果:
19、本技術(shù)提供了一種二次電池和電子裝置,通過將最外側(cè)的單面負極極片的第一集流體設置第一條狀凹部,且滿足4≤h1≤21,9≤x1≤22,2≤x1/x2≤6,其中,x1為第一負極集流體的厚度,單位為μm,x2為第二負極集流體厚度,單位為μm,第一條狀凹部的深度為h1μm。如此設置,不僅能夠提高單面負極極片的剛度,減少單面負極極片的卷曲,提高二次電池的生產(chǎn)制程優(yōu)率,還可以緩解單面負極極片的體積膨脹,穩(wěn)定單面負極極片與隔膜的界面,改善二次電池的循環(huán)性能。同時,還有利于提高二次電池中單面負極極片和雙面負極極片的動力學匹配性,進而提高鋰離子電池的循環(huán)性能。
20、當然,實施本技術(shù)的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。