阴极极片、电极组件、电芯、电池单体、电池和用电装置的制作方法

本技术涉及二次电池，特别涉及一种阴极极片、电极组件、电芯、电池单体、电池和用电装置。

背景技术：

1、锂离子电池作为动力电池获得了广泛应用，循环性能是锂离子电池的主要被关注性能之一。锂离子电池在设计以及使用过程中，会存在影响锂离子电池的循环性能的不同因素。锂离子电池生产厂家需要发现影响锂离子电池循环性能的原因并提供解决方案。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的是提供一种阴极极片，旨在改善电极在削薄区域析锂的问题，提升电池的使用安全性。

2、为实现上述目的，本实用新型提出的一种阴极极片，所述阴极极片包括集流体和设置在所述集流体至少一侧表面的涂层，所述涂层包括：

3、第一涂层，所述第一涂层设于所述集流体；和

4、第二涂层，所述第二涂层与所述第一涂层设于所述集流体的同一表面，且所述第二涂层设于所述集流体靠近边缘的位置；

5、其中，所述第二涂层的单位面积涂层电容量低于所述第一涂层的单位面积涂层电容量。

6、可选地，所述第二涂层包括至少两层子涂层，至少两层子涂层层叠设置在所述集流体上。

7、第二涂层包括至少两层子涂层，指的是第二涂层由两层及以上的涂层构成，至少两层子涂层构成第二涂层，至少两层子涂层的整体单位面积涂层电容量等于第二涂层的单位面积涂层电容量。

8、可选地，所述至少两层子涂层包括第一子涂层和第二子涂层，所述第一子涂层设置在所述集流体上，所述第二子涂层设置在所述第一子涂层背离所述集流体的一侧；

9、或，所述至少两层子涂层包括第一子涂层和第二子涂层，所述第二子涂层设置在所述集流体上，所述第一子涂层设置在所述第二子涂层背离所述集流体的一侧。

10、可以理解的是，第二涂层中的各子涂层的设置位置不作限定，当至少两层子涂层包括第一子涂层和第二子涂层，第一子涂层设置在集流体上，第二子涂层设置在第一子涂层背离集流体的一侧；或，至少两层子涂层包括第一子涂层和第二子涂层，第二子涂层设置在集流体上，第一子涂层设置在第二子涂层背离集流体的一侧。

11、可选地，所述第一子涂层的单位面积涂层电容量小于所述第一涂层的单位面积涂层电容量。

12、在第二涂层的至少两层子涂层中，需要至少一层子涂层的单位面积涂层电容量低于第一涂层的单位面积涂层电容量，用以满足第二涂层的单位面积涂层电容量低于第一涂层的单位面积涂层电容量，为此，可以是第一子涂层的单位面积涂层电容量小于第一涂层的单位面积涂层电容量。

13、可选地，所述第二子涂层的单位面积涂层电容量大于等于所述第一子涂层的单位面积涂层电容量，定义所述第二涂层的厚度为d，所述第一子涂层的厚度为d，满足关系：0.3≤(d÷d)≤1。

14、由于第二涂层由第一子涂层和第二子涂层构成，根据前文的描述，第一子涂层的单位面积涂层电容量小于第一涂层的单位面积涂层电容量，在第二子涂层的单位面积涂层电容量大于等于第一涂层的单位面积涂层电容量时，理论上，第一子涂层的厚度越厚，则第二涂层的单位面积涂层电容量越低于第一涂层的单位面积涂层电容量，在第二涂层单位面积涂层电容量越低的情况下，阳极极片削薄处析锂的现象下降的越明显，甚至析锂现象会消失，因此，第二涂层的厚度为d，第一子涂层的厚度为d，满足关系：0.3≤(d÷d)≤1。

15、可选地，所述第二涂层的宽度范围值为20mm-40mm。

16、第二涂层的单位面积涂层电容量小于第一涂层的单位面积涂层电容量，理论上，第二涂层的宽度越大，则越有利于第二涂层所在的宽度范围覆盖阳极极片的削薄区宽度范围，但是，若第二涂层宽度过大，虽然能保证覆盖阳极极片的削薄区，但是，阴极极片的单位面积涂层电容量的降低也会影响电池的整体容量，因此，第二涂层的宽度需要在合适范围内，以保证第二涂层所在的宽度范围覆盖阳极极片的削薄区宽度范围，其中，第二涂层的宽度范围值为20mm-40mm。

17、可选地，定义所述第一涂层的单位面积涂层电容量为m，所述第一涂层中的活性物质的克容量为a，所述第一涂层中的单位面积活性物质的质量为b，则满足m＝a×b，其中，135mah/g≤a≤200mah/g，150mg≤b≤400mg；

18、定义所述第二涂层的单位面积涂层电容量为n，所述第二涂层中的活性物质的克容量为c，所述第二涂层中的单位面积活性物质的质量为d，则满足n＝c×d，其中，125mah/g≤c≤195mah/g，150mg≤d≤400mg。

19、第一涂层和第二涂层为现有的正极涂层，第一涂层中的活性物质选择现有的克容量高的活性物质，第二涂层中的活性物质选择现有的克容量低的活性物质，例如，第一涂层中的活性物质的克容量为135mah/g-200mah/g，第二涂层中的活性物质的克容量为125mah/g-195mah/g。可以理解的是，涂层中的活性材料可以是磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂、钴酸锂、固体氧化物等，例如，磷酸铁锂的克容量范围值为135mah/g-140mah/g；三元材料的克容量范围值为170mah/g-200mah/g，第二涂层的单位面积涂层电容量小于第一涂层的单位面积涂层电容量，当第二涂层和第二涂层选择同类活性材料时，可以通过改变单位面积活性物质的质量来使第二涂层的单位面积涂层电容量小于第一涂层的单位面积涂层电容量。

20、可选地，所述第二涂层的厚度等于所述第一涂层的厚度。

21、为了方便电池的制备，第二涂层的厚度等于第一涂层的厚度。

22、可选地，所述第二涂层中的正极活性材料的类型与所述第一涂层中的正极活性材料的类型相同。

23、理论上，第二涂层与第一涂层中的正极活性材料的类型并不作限定，只要满足第二涂层的单位面积涂层电容量低于第一涂层的单位面积涂层电容量即可，考虑到不同的正极活性材料构成的涂层的电压平台有差异，为了保持阴极极片电压平台的稳定，以提高电池的性能，采用第二涂层中的正极活性材料的类型与第一涂层中的正极活性材料的类型相同，以降低电压平台的差异，例如，第二涂层中的正极活性材料和第一涂层中的正极活性材料均为锂镍氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物以及镍钴多元氧化物中的一种，还可以理解的是，第二涂层与第一涂层中的正极活性材料在相同类型的情况下，也存在电压平台存在较小差异的情况，为了进一步降低电压平台的差异，第二涂层与第一涂层中的正极活性材料不仅类型相同，其元素构成以及各元素的含量也相同，也即，第二涂层与第一涂层中的正极活性材料相同，例如，第二涂层与第一涂层中的正极活性材料均为三元材料，且均为五系三元材料。

24、可选地，定义所述阴极极片的相对两端包括阴极极片削薄区和非削薄区，所述第二涂层位于所述非削薄区。

25、理论上，阴极极片的非削薄区的涂层厚度大于削薄区的涂层厚度，据此可知，在阳极极片的削薄区对应于阴极极片的非削薄区时，出现析锂的现象更严重，为此，定义阴极极片的相对两端包括削薄区和非削薄区，第二涂层位于非削薄区。

26、可选地，所述集流体上设有底涂层，所述涂层设置在所述底涂层背离所述集流体的一面。

27、为了第一涂层和第二涂层稳定的粘结在集流体上，在集流体上设有底涂层，涂层设置在底涂层背离集流体的一面，也即，在涂层和集流体之间设置一层底涂层，通过底涂层的粘结性将集流体和涂层有效的结合在一起。

28、本技术还提供一种电极组件，所述电极组件包括阳极极片、隔膜，和如上所述的阴极极片。

29、可选地，所述阴极极片包括集流体和设置在所述集流体至少一侧表面的涂层；

30、定义所述阳极极片的相对两端包括阳极极片削薄区和非削薄区，所述阴极极片的第二涂层对应于所述阳极极片的削薄区。

31、阳极极片的边缘形成有削薄区，阳极极片的削薄区容易出现析锂的现象，为了避免析锂的现象，在阴极极片的集流体上设置不同单位面积涂层电容量的涂层，在阴极极片集流体表面靠近边缘的位置设置低单位面积涂层电容量的第二涂层，在集流体的其他涂层区域设置第一涂层，第二涂层的单位面积涂层电容量低于第一涂层的单位面积涂层电容量，当阴极极片的第二涂层对应于阳极极片的削薄区时，基于第二涂层的单位面积涂层电容量低，在锂离子循环的过程中，从第二涂层释放出的锂离子数量少，则到达阳极极片削薄区的锂离子数量也少，从而减轻锂离子在阳极极片削薄区的富集，避免析锂的现象，提高电池的使用安全性。

32、可选地，所述阳极极片的削薄区设有第三涂层，所述第三涂层的单位面积涂层电容量大于所述第二涂层的单位面积涂层电容量。

33、阳极极片的削薄区设有第三涂层，该第三涂层用以在电池循环过程中接收从阴极极片涂层中迁移至阳极极片的锂离子，为了避免锂离子在第三涂层的富集而出现析锂现象，采用第三涂层的单位面积涂层电容量大于第二涂层的单位面积涂层电容量，如此，第三涂层有足够的空间接收锂离子，而避免析锂现象。

34、可选地，定义所述第三涂层单位面积所有活性物质的电容量除以所述第二涂层单位面积所有活性物质的电容量等于cb值，则满足：1.01≤cb值≤1.4，可选为，1.1≤cb值≤1.3。

35、如前所示，第三涂层正对第二涂层，第三涂层的单位面积涂层电容量大于第二涂层的单位面积涂层电容量，定义第三涂层的单位面积所有活性物质的电容量除以第二涂层单位面积所有活性物质的电容量等于cb值，则cb值是大于1的，为了更好的避免析锂现象，甚至消除析锂的现象，则满足cb值满足：1.01≤cb值≤1.4，可选为，1.1≤cb值≤1.3。

36、可选地，所述阳极极片削薄区的宽度小于等于所述第二涂层的宽度。

37、为了使阴极极片的第二涂层和阳极极片削薄区有效对应，阳极极片削薄区的宽度小于等于第二涂层的宽度，使阴极极片的第二涂层完全覆盖阳极极片削薄区。

38、可选地，定义所述阳极极片的相对两端包括削薄区和非削薄区，所述阴极极片的相对两端包括削薄区和非削薄区，所述第二涂层位于所述阴极极片的非削薄区，所述阳极极片的削薄区对应所述阴极极片的非削薄区。

39、理论上，当阴极极片的非削薄区对应于阳极极片的削薄区时，析锂现象更严重，为此，定义阳极极片的相对两端包括削薄区和非削薄区，阴极极片的相对两端包括削薄区和非削薄区，第二涂层位于阴极极片的非削薄区，阳极极片的削薄区对应阴极极片的非削薄区，也即，将低单位面积涂层电容量的第二涂层设置在阴极极片的非削薄区来改善当阴极极片的非削薄区对应于阳极极片的削薄区时的析锂现象。

40、本技术还提供一种电芯，所述电芯包括如所述的电极组件。

41、本技术还提供一种电池单体，所述电池单体包括如所述的电芯。

42、本技术还提供一种电池，所述电池包括如所述的电芯或如所述的电池单体。

43、本技术还提供一种用电装置，所述用电装置包括所述的电池。

44、本技术的阴极极片，阴极极片包括集流体和设置在集流体至少一侧表面的涂层，涂层包括：第一涂层和第二涂层，第一涂层设于集流体，第二涂层与第一涂层设于集流体的同一表面，且第二涂层设于集流体靠近边缘的位置；其中，第二涂层的单位面积涂层电容量低于第一涂层的单位面积涂层电容量。阳极极片的边缘形成有削薄区，阳极极片的削薄区容易出现析锂的现象，为了避免析锂的现象，在阴极极片的集流体上设置不同单位面积涂层电容量的涂层，具体地，在阴极极片集流体表面靠近边缘的位置设置低单位面积涂层电容量的第二涂层，在集流体的其他涂层区域设置第一涂层，第二涂层的单位面积涂层电容量低于第一涂层的单位面积涂层电容量，当阴极极片的第二涂层对应于阳极极片的削薄区时，基于第二涂层的单位面积涂层电容量低，在锂离子循环的过程中，从第二涂层到达阳极极片削薄区的锂离子数量少，从而减轻锂离子在阳极极片削薄区的富集，避免析锂的现象，提高电池的使用安全性。