电池单体、电池及用电装置的制作方法

专利检索2026-08-15  24


本申请涉及电池,尤其涉及一种电池单体、电池及用电装置。


背景技术:

1、近年来,电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。随着电池的应用及推广,人们对电池的能量密度、循环性能、大倍率充电性能以及安全性能的要求越来越高。

2、卷绕电芯在冷压后,在其拐角处,尤其是最内折拐角处容易形成对折,这使得卷绕电芯的阴极极片和阳极极片之间间隙值异常,且电解液浸润不足。如此,在充放电循环过程中,弯折处的阳极极片没有足够的活性位点嵌锂以及嵌锂的动力学性能较差,使得卷绕电芯的内阻增大,且在拐角处容易析锂,从而导致循环性能和倍率性能降低,甚至可能引发安全问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请实施例提供一种具有改进的循环性能、倍率性能以及安全性能的电池单体、电池及用电装置。

2、为了达到上述目的,本申请的第一方面提供了一种电池单体,包括电极组件,所述电极组件由阳极极片、隔离膜和阴极极片经过n次弯折卷绕形成,n为正整数;所述隔离膜包括基膜和设置于所述基膜至少一侧部分表面的吸液膨胀涂层;

3、所述吸液膨胀涂层设置于所述电极组件拐角区域处的基膜表面;

4、所述吸液膨胀涂层在吸收电解液后能够膨胀并挤压所述阴极极片和所述阳极极片的弯折处,使得所述弯折处变得平滑。

5、本申请中,吸液膨胀涂层在吸收电解液后发生膨胀,填充阴极极片和阳极极片间的空隙,向阳极极片和阴极极片产生应力平滑阴极极片和阳极极片的弯折处,即平滑拐角区域。由此,能够改善拐角处极片的电解液浸润情况,进而可以降低电池单体的内阻和析锂情况,提高电池单体的动力学,有利于电池单体的倍率性能、循环性能以及安全性能。

6、在一些实施例中,所述吸液膨胀涂层设置于所述电极组件最内m折的拐角区域处的基膜表面,m为1至0.3n。

7、在一些实施例中,m为1至0.25n。

8、在一些实施例中,m为1或2。

9、在一些实施例中,在常温下,所述吸液膨胀涂层在电解液中的吸液溶胀率大于所述基膜在所述电解液中的吸液溶胀率,且在常温下,所述吸液膨胀涂层在电解液中的吸液溶胀率为100%至500%。

10、在一些实施例中,每一弯折处的所述吸液膨胀涂层的面积为所述拐角区域总面积的20%至100%。

11、在一些实施例中,随所述电极组件弯折次数的增加,每一弯折处的所述吸液膨胀涂层的面积逐渐减小。通过设置每一拐角处的吸液膨胀涂层的面积梯度减小,可以有针对性的改善拐角区域的极片弯折情况,从而提高电池单体的电性能。

12、在一些实施例中,n大于21;所述电极组件第1和2折处的吸液膨胀涂层的面积为所述拐角区域总面积的100%;

13、所述电极组件第3和4折处的吸液膨胀涂层的面积为所述拐角区域总面积的60%至80%;

14、所述电极组件第5和6折处的吸液膨胀涂层的面积为所述拐角区域总面积的40%至60%;

15、所述电极组件第7至m折处的吸液膨胀涂层的面积为所述拐角区域总面积的20%至40%。

16、在一些实施例中,所述吸液膨胀涂层的厚度为1μm至4μm。

17、在一些实施例中,随所述电极组件弯折次数的增加,每一弯折处的所述吸液膨胀涂层的厚度逐渐减小。通过设置每一拐角处的吸液膨胀涂层的厚度梯度减小,可以有针对性的改善拐角区域的极片弯折情况,从而提高电池单体的电性能。

18、在一些实施例中,n大于21;所述电极组件第1和2折处的吸液膨胀涂层的厚度为1μm至4μm;

19、所述电极组件第3和4折处的吸液膨胀涂层的厚度为1μm至3μm;

20、所述电极组件第5和6折处的吸液膨胀涂层的厚度为1μm至2μm;

21、所述电极组件第7至m折处的吸液膨胀涂层的厚度为1μm。

22、在一些实施例中,所述吸液膨胀涂层设置于所述基膜的两侧。

23、在一些实施例中,所述隔离膜还包括位于所述基膜至少一个表面的无机涂层;

24、所述无机涂层位于所述基膜与所述吸液膨胀涂层之间;或者,所述无机涂层位于所述吸液膨胀涂层未覆盖的所述基膜的表面。

25、在一些实施例中,所述吸液膨胀涂层包括多巴胺改性偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丁二烯、聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氨酯中的一种。

26、在一些实施例中,所述基膜包括聚烯烃、聚醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、含碳-氟键的共聚物中的一种。

27、本申请的第二方面提供一种电池,包括本申请第一方面的电池单体。

28、本申请的电池包括本申请提供的电池单体,因而至少具有与所述电池单体相同的优势。

29、本申请的第三方面提供一种用电装置,包括本申请的第二方面的电池。

30、本申请的用电装置包括本申请提供的电池,因而至少具有与所述电池相同的优势。

31、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,而非限制本申请的技术方案。



技术特征:

1.一种电池单体,其特征在于,包括电极组件,所述电极组件由阳极极片、隔离膜和阴极极片经过n次弯折卷绕形成,n为正整数;所述隔离膜包括基膜和设置于所述基膜至少一侧部分表面的吸液膨胀涂层;

2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述吸液膨胀涂层设置于所述电极组件最内m折的拐角区域处的基膜表面,m为1至0.3n。

3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,m为1至0.25n。

4.根据权利要求3所述的电池单体,其特征在于,m为1或2。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,在常温下,所述吸液膨胀涂层在电解液中的吸液溶胀率大于所述基膜在所述电解液中的吸液溶胀率,且在常温下,所述吸液膨胀涂层在电解液中的吸液溶胀率为100%至500%。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,每一弯折处的所述吸液膨胀涂层的面积为所述拐角区域总面积的20%至100%。

7.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,随所述电极组件弯折次数的增加,每一弯折处的所述吸液膨胀涂层的面积逐渐减小。

8.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,n大于21;

9.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述吸液膨胀涂层的厚度为1μm至4μm。

10.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,随所述电极组件弯折次数的增加,每一弯折处的所述吸液膨胀涂层的厚度逐渐减小。

11.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,n大于21;

12.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述吸液膨胀涂层设置于所述基膜的两侧。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述隔离膜还包括位于所述基膜至少一个表面的无机涂层;

14.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述吸液膨胀涂层包括多巴胺改性偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丁二烯、聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氨酯中的一种。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述基膜包括聚烯烃、聚醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、含碳-氟键的共聚物中的一种。

16.一种电池,其特征在于,包括权利要求1至15中任一项所述的电池单体。

17.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求16所述的电池。


技术总结
本申请公开了一种电池单体、电池及用电装置,其中,电池单体包括:电极组件,电极组件由阳极极片、隔离膜和阴极极片经过N次弯折卷绕形成,N为正整数;隔离膜包括基膜和设置于基膜至少一侧部分表面的吸液膨胀涂层;吸液膨胀涂层设置于电极组件拐角区域处的基膜表面;吸液膨胀涂层在吸收电解液后能够膨胀并挤压阴极极片和阳极极片的弯折处,使得弯折处变得平滑。

技术研发人员:王耀辉,夏忠辉,邓博楷,杨俭,黄思应
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:20240311
技术公布日:2024/5/29
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