一种改善削薄位置析锂的极片及其制备方法和应用与流程

本技术涉及电池，尤其是涉及一种改善削薄位置析锂的极片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有重量轻、比功率高、电压平台高、自放电小、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应和安全性好等优点，因而被广泛应用于电子设备、动力汽车等领域。在3c电子设备领域，人们对锂离子电池的充电速率要求越来越高，但高倍率充电情况下析锂失效异常变得更为严重，因而要求电芯内部极片具有更高的品质一致性。特别是涂布的削薄位置要求，以往常规的卷绕结构可以通过结构调整的方式避免削薄位置对电芯性能的影响。但目前多极耳卷绕和叠片工艺应用频繁，由于工艺的差异性，无法通过有效的办法避免削薄位置，导致ac overhang位置(即削薄位置)成为析锂的薄弱点。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种改善削薄位置析锂的极片及其制备方法和应用。

2、本技术的第一方面，提供一种极片，包括：

3、集流体；

4、活性物质层，所述活性物质层形成于所述集流体的表面，所述活性物质层包括沿宽度方向依次的第一边缘区、非边缘区和第二边缘区；

5、所述第一边缘区具有第一凹陷部，和/或，所述第二边缘区内具有第二凹陷部。

6、根据本技术实施例的一种极片，至少具有如下有益效果：

7、在负极片的边缘区设置凹陷部，能够减小离子传输的迂曲度，从而降低析锂风险。而在正极片的边缘区削薄处设置凹陷部可以减少极片上活性物质层上过多的物料，从而使得正极片和负极片达到平衡，进一步降低析锂风险。

8、在本技术的一些实施方式中，第一凹陷部包括若干第一盲孔、第一凹槽中的至少一种。例如可以是若干第一盲孔，或若干第一凹槽，或若干第一盲孔和若干第一凹槽。

9、在本技术的一些实施方式中，第二凹陷部包括若干第二盲孔、第二凹槽中的至少一种。例如可以是若干第二盲孔，或若干第二凹槽，或若干第二盲孔和若干第二凹槽。

10、在本技术的一些实施方式中，所述非边缘区内具有沿宽度方向设置的第三凹陷部。

11、在本技术的一些实施方式中，第三凹陷部包括若干第三盲孔、第三凹槽中的至少一种。例如，第三凹陷部包括若干沿宽度方向设置的第三盲孔，或若干沿宽度方向设置的第三凹陷部，或若干沿宽度方向设置的第三盲孔和若干沿宽度方向设置的第三凹陷部。

12、在本技术的一些实施方式中，所述第一盲孔的孔径为30～200μm。

13、在本技术的一些实施方式中，所述第二盲孔的孔径为30～200μm。

14、在本技术的一些实施方式中，所述第三盲孔的孔径为30～200μm。

15、在本技术的一些实施方式中，相邻所述第一盲孔的间距为0.5～4mm。

16、在本技术的一些实施方式中，相邻所述第二盲孔的间距为0.5～4mm。

17、在本技术的一些实施方式中，相邻所述第三盲孔的间距为0.5～4mm。

18、在本技术的一些实施方式中，所述第一凹槽的宽度为30～200μm。

19、在本技术的一些实施方式中，所述第二凹槽的宽度为30～200μm。

20、在本技术的一些实施方式中，所述第二凹槽的宽度为30～200μm。

21、在本技术的一些实施方式中，所述极片为正极片，所述第一边缘区对应的所述集流体的一侧设有用于连接假极耳的假极耳区；所述第一凹陷部的深度为(h'+h/3)～(h'+h/2)，其中，h'为所述第一凹陷部位置的凸起高度，h为所述活性物质层的正常高度。

22、在本技术的一些实施方式中，所述极片为正极片，所述第一边缘区对应的所述集流体的一侧设有用于连接假极耳的假极耳区；所述第二凹陷部的深度为h/3～h/2；其中，h为所述活性物质层的正常高度。

23、在本技术的一些实施方式中，所述极片为正极片，所述第一边缘区对应的所述集流体的一侧设有用于连接假极耳的假极耳区；所述第三凹陷部的深度深度为h/3～h/2；其中，h为所述活性物质层的正常高度。

24、在本技术的一些实施方式中，所述极片为正极片，所述集流体的两侧均无用于连接假极耳的假极耳区；所述第一凹陷部的深度为h/3～h/2；其中，h为所述活性物质层的正常高度。

25、在本技术的一些实施方式中，所述极片为正极片，所述集流体的两侧均无用于连接假极耳的假极耳区；所述第二凹陷部的深度为h/3～h/2；其中，h为所述活性物质层的正常高度。

26、在本技术的一些实施方式中，所述极片为正极片，所述集流体的两侧均无用于连接假极耳的假极耳区；所述第三凹陷部的深度深度为h/3～h/2；其中，h为所述活性物质层的正常高度。

27、在本技术的一些实施方式中，所述极片为负极片，所述第一边缘区对应的所述集流体的一侧设有用于连接假极耳的假极耳区；所述第一凹陷部的深度为(h'+8l/w)～(h'+12l/w)；其中，h'为所述第一凹陷部位置的凸起高度，l为所述极片制成的电芯的预设长度，w为所述极片制成的电芯的预设宽度，l/w赋予量纲μm。

28、在本技术的一些实施方式中，所述极片为负极片，所述第一边缘区对应的所述集流体的一侧设有用于连接假极耳的假极耳区；所述第二凹陷部的深度为8l/w～12l/w；其中，l为所述极片制成的电芯的预设长度，w为所述极片制成的电芯的预设宽度，l/w赋予量纲μm。

29、在本技术的一些实施方式中，所述极片为负极片，所述第一边缘区对应的所述集流体的一侧设有用于连接假极耳的假极耳区；所述第三凹陷部的深度为8l/w～12l/w；其中，l为所述极片制成的电芯的预设长度，w为所述极片制成的电芯的预设宽度，l/w赋予量纲μm。

30、在本技术的一些实施方式中，所述极片为负极片，所述集流体的两侧均无用于连接假极耳的假极耳区；所述第一凹陷部的深度为8l/w～12l/w；其中，l为所述极片制成的电芯的预设长度，w为所述极片制成的电芯的预设宽度，l/w赋予量纲μm。

31、在本技术的一些实施方式中，所述极片为负极片，所述集流体的两侧均无用于连接假极耳的假极耳区；所述第二凹陷部的深度为8l/w～12l/w；其中，l为所述极片制成的电芯的预设长度，w为所述极片制成的电芯的预设宽度，l/w赋予量纲μm。

32、在本技术的一些实施方式中，所述极片为负极片，所述集流体的两侧均无用于连接假极耳的假极耳区；所述第三凹陷部的深度为8l/w～12l/w；其中，l为所述极片制成的电芯的预设长度，w为所述极片制成的电芯的预设宽度，l/w赋予量纲μm。

33、在上述实施方式中，对于极片的凹陷而言，通过深度的调节来调整体系提升，如果凹陷部的深度过浅，对于性能的提升有限；如果凹陷部的深度过深，又会导致凹陷部容易发生析锂，反而抑制性能的发挥。另外，凹陷部的深度不仅决定体系提升情况，还影响极片的削薄，凹陷部的深度太浅不仅无法提升充电性能，同时削薄还无法解决。

34、本技术的第二方面，提供一种前述极片的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

35、将活性物质浆料涂布到集流体上；

36、通过激光打孔设备在第一边缘区形成第一凹陷部和/或在第二边缘区形成第二凹陷部。

37、在负极片的边缘区通过打孔形成凹陷部，能够减小离子传输的迂曲度，从而降低析锂风险。而在正极片的边缘区削薄处打孔形成凹陷部，可以去除极片上活性物质层上过多的物料，从而使得正极片和负极片达到平衡，进一步降低析锂风险。同时激光的热量能对负极片已产生过压的削薄位置进行疏松，避免过压造成离子无法传输的析锂情况。

38、本技术的第三方面，提供一种二次电池，该二次电池包括前述的极片。

39、其中，负极片包括负极集流体以及位于负极集流体上的负极活性层，负极活性层包括前述的任一种硅碳负极材料。正极片包括正极集流体以及位于正极集流体上的正极活性层，正极活性层包括正极材料，例如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰铝酸锂等其中至少一种。

40、在本技术的一些实施方式中，该二次电池包括正极片、负极片、位于正负极片之间的隔膜和电解质。

41、在本技术的一些实施方式中，电解质为固态电解质或电解液。

42、在本技术的一些实施方式中，正极活性层/负极活性层还包括导电剂、粘结剂中的至少一种。导电剂包括但不限于石墨、乙炔黑、炭黑、碳纳米管、碳纤维等其中至少一种。粘结剂包括但不限于聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、羧甲基纤维素(cmc)、丁苯橡胶(sbr)、聚氨酯(pu)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)等其中至少一种。

43、在本技术的一些实施方式中，正极活性层/负极活性层包括70～99wt％的正极活性材料/负极活性材料、0.5～6wt％的导电剂和0.5～20wt％的粘结剂。在其中一些实施方式中，正极活性材料在正极活性层/负极活性层中的质量分数为80～99wt％、90～99wt％、95～99wt％；导电剂在正极活性层/负极活性层中的质量分数为1～6wt％、2～5wt％；粘结剂在正极活性层/负极活性层中的质量分数为1～10wt％、1～5wt％。

44、在本技术的一些实施方式中，正极活性材料/负极活性材料、导电剂和粘结剂制成正极活性层/负极活性层时，包括将其分散于溶剂中后涂布在正极集流体/负极集流体上干燥得到正极活性层/负极活性层。在其中一些实施方式中，溶剂可以是n-甲基吡咯烷酮(nmp)或其它可选溶剂。

45、在本技术的一些实施方式中，正极集流体/负极集流体包括金属箔(如铝箔、银箔、锡箔、铁箔、钛箔、镍箔、铜箔或上述金属的合金箔)、金属网(如铝网、银网、锡网、铁网、钛网、镍网、铜网或上述金属的合金网)中的至少一种。

46、在本技术的一些实施方式中，隔膜包括聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚偏二氟乙烯(pvdf)中的一种或多种材料的单层或多层薄膜。

47、在本技术的一些实施方式中，正极片、负极片以及隔膜通过卷绕、层叠等其中至少一种方式得到电芯，并制成二次电池。

48、在本技术的一些实施方式中，得到的电芯包裹在不限于软壳和/或硬壳的外壳中，注入电解液后封口得到二次电池。

49、本技术的第四方面，提供一种用电设备，该用电设备包括前述的二次电池。其中，用电设备是指任意的可以利用电能并将其转换为机械能、热能、光能等其它一种或多种形成能量的设备，例如电动机、电热机、电光源等。其中，包括移动设备、电动车辆、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，移动设备可以是手机、笔记本电脑、无人机、扫地机器人、电子烟等；电动车辆可以是纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等。

50、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。