技术领域
[0001] 本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及到一种电池。
相关背景技术
[0002] 随着用电设备对动力电池容量要求的不断提高，发展高能量密度的动力电池是电池行业的重要研发方向。
[0003] 为了提高动力电池能量密度，通常采用高涂布重量和高压密设计来制备电芯，或改变电芯结构设计来提升电芯的能量密度。然而，高涂布量和高压密体系的电芯在循环过程中，容易出现紫斑、析锂或膨胀力恶化等一系列问题。传统的电芯结构设计存在电流密度分布不均的问题，极易造成电芯边缘和极耳处的析锂问题。实用新型内容
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电池，能够在保持电芯能量密度不损失的前提下，有效提升电芯整体的快充性能，以及提升电芯的循环稳定性和安全性。
[0005] 本实用新型提供的一种电池，包括正极极片和负极极片，
[0006] 所述负极极片包括空箔区域和涂覆区域，所述空箔区域设置在所述涂覆区域外侧，
[0007] 所述涂覆区域包括：
[0008] 第一涂覆区域，涂覆有第一负极活性物质，所述第一负极活性物质的中值粒径为10μm～20μm；
[0009] 第二涂覆区域，涂覆有第二负极活性物质，所述第二负极活性物质的中值粒径为5μm～15μm，所述第二涂覆区域位于所述第一涂覆区域与所述空箔区域之间。
[0010] 在实用新型的一些实施方式中，所述第一涂覆区域的涂覆厚度为50～400μm，且所述第一涂覆区域的涂覆厚度为所述第二涂覆区域的厚度的80～98％。
[0011] 在实用新型的一些实施方式中，所述第一涂覆区域的孔隙率为25％～45％，所述第二涂覆区域的孔隙率为30％～50％。
[0012] 在实用新型的一些实施方式中，所述第一负极活性物质的克容量为C1，所述第二负极活性物质的克容量为C2，且3mAh/g≤C1‑C2≤8mAh/g。
[0013] 综上所述，本实用新型提供一种电池，通过在负极极片的涂覆区域分区涂布设计，在负极极片中部涂敷能量型的负极浆料，在负极极片的两侧边缘涂敷快充保液型负极浆料，改善厚涂布高压密体系下极片的电解液浸润性，以及负极耳侧和对侧边缘的动力学性能，减轻负极耳和极片边缘的析锂风险。从而在保证电芯高能量密度的前提下，提升电池的循环稳定性和安全性。
具体实施方式
[0017] 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0018] 应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。如没有特别说明，以下实施例所示的“％”和“份”分别是指“质量％”和“质量份”。
[0019] 本实用新型提供的一种电池，电池包括正极极片和负极极片。其中，负极极片包括集流体、第一涂覆区域、第二涂覆区域和负极耳等。能够提升电芯整体的快充水平、循环稳定性和安全性，同时制备工艺简单，易操作，与常规生产设备兼容性高，可用于不同类型的电池的制备。
[0020] 如图1和图2所示，在本实用新型一实施例中，负极极片包括集流体40，集流体40上设置有第一涂覆区域11、第二涂覆区域12和负极耳30等，集流体40的形状例如为长方形或其他形状，在本实施例中，集流体40的形状例如为长方形，避免特殊形状导致电流密度分布不均的问题。负极集流体40的材料例如为有色金属材料，在本实施例中，例如选择铜箔或复合集流体作为负极集流体40，且集流体40的厚度例如为3～10μm，又例如为6μm。
[0021] 如图1和图2所示，在本实用新型一实施例中，集流体40包括空箔区域20和涂覆区域10，空箔区域20位于涂覆区域10的两侧。其中涂覆区域10一侧的空箔区域20，在后续制作过程中经过极耳模切形成负极耳30，涂覆区域10用于涂覆负极活性材料。在本实施例中，空箔区域20和涂覆区域10的形状例如为和集流体40形状相同的长方形区域，且空箔区域20和涂覆区域10的长度和集流体40的长度相等。在本实施例中，涂覆区域10的宽度大于空箔区域20的宽度，涂覆区域10的宽度依据电池设置进行选择，空箔区域20的宽度依据极耳的尺寸进行选择。在其他实施例中，空箔区域20和涂覆区域10的形状例如为其他设置。
[0022] 如图1和图2所示，在本实用新型一实施例中，涂覆区域10包括第一涂覆区域11和第二涂覆区域12，第一涂覆区域11和第二涂覆区域12沿涂布方向设置在涂覆区域10上。第一涂覆区域11的数量例如和集流体40上涂覆区域10的数量相同，第二涂覆区域12的数量例如为第一涂覆区域11数量的两倍，即一个涂覆区域10上设置一个第一涂覆区域11和两个第二涂覆区域12，且第一涂覆区域11设置在两个第二涂覆区域12之间。
[0023] 如图1所示，在本实用新型一实施例中，第一涂覆区域11和第二涂覆区域12的形状例如为长方形或其他形状，在本实施例中，第一涂覆区域11和第二涂覆区域12的形状例如为长方形。第一涂覆区域11与第二涂覆区域12的长度等于涂覆区域10的长度，第一涂覆区域11的宽度大于第二涂覆区域12，且第一涂覆区域11两侧的第二涂覆区域12宽度不同。第一涂覆区域11的宽度例如为0mm～600mm，第二涂覆区域12的宽度例如为0～100mm。在本实施例中，第一涂覆区域11的宽度例如为300mm，靠近负极耳30一侧的第二涂覆区域12的宽度例如为50mm，远离负极耳30一侧的第二涂覆区域12的宽度例如为40mm。
[0024] 如图1所示，在本实用新型一实施例中，在第一涂覆区域11和第二涂覆区域12上涂覆不同类型的负极浆料，且第一涂覆区域11和第二涂覆区域12涂覆的负极浆料在两种涂覆区域交界处毗邻或部分互溶。在本实施例中，第一涂覆区域11例如涂覆能量型负极浆料，第二涂覆区域12例如涂覆快充保液型负极浆料。第二涂覆区域12涂敷的快充保液型负极浆料，相较第一涂覆区域11涂覆的能量型负极浆料的吸液能力和动力学更强，通过对负极极片的分层涂覆不同类型的负极浆料，促使电解液在电芯充放电过程中沿极片边缘快速渗透，确保了循环过程中极片中电解液浸润的均匀性，避免了紫斑黑斑和析锂的产生，提升了循环的稳定性。
[0025] 如图1所示，在本实用新型一实施例中，在形成涂覆区域10后，一侧的空箔区域20经过极耳模切形成负极耳30，负极耳30的形状例如为长方形、正方形或其他形状，负极耳30的数量例如根据具体生产情况进行设计。在本实施例中，负极耳30的形状例如为长方形，负极耳30的数量例如为5个，且负极耳30等距离设置在空箔区域20。本实用新型不对负极耳30的具体尺寸做出限定，在本实施例中，负极耳30的宽度例如为10mm。通过针对性的极片结构设计弥补了极片各部位电势不均而引发的局部析锂问题，有效降低该负极耳侧和对侧极片边缘的析锂风险，提升了电池整体快充水平。
[0026] 在本实用新型一实施例中，第一涂覆区域涂覆的能量型负极浆料例如包括第一涂覆浆料，且第一涂覆浆料的固含量为40wt％～55wt％，又例如为53wt％。第一涂覆浆料例如包括85～98.5wt％的第一负极活性物质、0.5～5wt％的第一导电剂、0.5～5wt％的第一粘结剂、0.5～5wt％的第一分散剂。具体地，在本实施例中，第一涂覆浆料例如包括90～97.5wt％的第一负极活性物质、1～4wt％的第一导电剂、1～3wt％的第一粘结剂、0.5～
3wt％的第一分散剂。第一涂覆区域的厚度例如为50～400μm，又例如为190μm，且第一涂覆区域的孔隙率例如为25％～45％，又例如为33％。
[0027] 在本实用新型一实施例中，第二涂覆区域涂覆的快充保液型负极浆料例如包括第二涂覆浆料，且第二涂覆浆料的固含量为40wt％～55wt％，又例如为50wt％。第二涂覆浆料例如包括80～98.5wt％的第二负极活性物质、0.5～10wt％的第二导电剂、0.1～1wt％的第二保液剂、0.5～5wt％的第二粘结剂、0.4～4wt％的第二分散剂。具体地，在本实施例中，第二涂覆浆料例如包括85～97wt％的第二负极活性物质、1.4 5wt％的第二导电剂、0.1～1wt％的第二保液剂、1～5wt％的第二粘结剂、0.5～4wt％的第二分散剂。第二涂覆区域的厚度例如为50 400μm，又例如为200μm，且第二涂覆区域的孔隙率例如为30％～50％，又例如为40％。
[0028] 在本实用新型一实施例中，第一负极活性物质例如选择能量密度型负极材料，第二负极活性物质例如选择快充型负极材料，第一负极活性物质和/或第二负极活性物质例如选自人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、硅碳复合材料、硅氧化合物、碳微球中间相或钛酸锂中的一种或几种混合。在本实施例中，第一负极活性物质例如为能量密度型的第一石墨、硅碳复合材料或硅氧化合物中一种或几种混合，第二负极活性物质选自快充型的第二石墨、硬碳、软碳、硅碳复合材料、硅氧化合物、碳微球中间相或钛酸锂中的一种或几种混合。第一负极活性物质的克容量例如为C1，第二负极活性物质的克容量例如为C2，C1和C2例如满足3mAh/g≤C1‑C2≤8mAh/g。
[0029] 在本实用新型一实施例中，第一负极活性物质例如包括第一石墨，第一石墨的中值粒径的范围例如为10μm～20μm，又例如为15μm。第二负极活性物质例如包括第二石墨，第二石墨的中值粒径的范围例如为5μm～15μm，又例如为10μm。第一石墨的中值粒径例如大于第二石墨的中值粒径，通过设置第一石墨和第二石墨的尺寸，确保第二石墨所形成的第二涂覆浆料相比第一石墨所形成的第一涂覆浆料的离子迁移路径更短，传输阻抗更小，动力学性能更好。第一石墨和第二石墨的克容量例如为300mAh/g～400mAh/g，在本实施例中，第一石墨的克容量例如为358mAh/g，第二石墨的克容量例如为353mAh/g。
[0030] 在本实用新型一实施例中，第一导电剂和第二导电剂例如为相同或不同的材料，例如选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉、碳纤维中的一种或几种混合。在本实施例中，第一导电剂例如选自导电炭黑或碳纳米管中一种或几种混合，第二导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯或碳纳米管中的一种或几种混合。
[0031] 在本实用新型一实施例中，第二保液剂例如选择1，3‑丁二醇、乙腈或聚氯乙烯中的一种或几种混合。第一粘结剂和第二粘结剂例如选择相同或不同的材料，例如选择丁苯胶乳、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂、聚四氟乙烯或聚氧化乙烯中的一种或几种混合。第一分散剂和第二分散剂例如选择相同或不同的材料，例如选择羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素锂中的一种或两种混合。
[0032] 本实用新型提供一种负极极片的制备方法，负极极片通过步骤S11～S14制备。
[0033] 步骤S11、提供一集流体，集流体包括空箔区域和涂覆区域，空箔区域设置在涂覆区域外侧。
[0034] 步骤S12、配制第一涂覆浆料，将所述第一涂覆浆料涂覆在集流体上，形成第一涂覆区域，所述第一涂覆区域中的负极活性物质包括第一石墨。
[0035] 步骤S13、配制第二涂覆浆料，将所述第二涂覆浆料涂覆在集流体上，形成第二涂覆区域，所述第二涂覆区域中的负极活性物质包括第二石墨，且所述第二涂覆区域位于所述第一涂覆区域与所述空箔区域之间。
[0036] 步骤S14、将集流体烘干、压制、分切和极耳模切，获得负极极片。
[0037] 在本实用新型一实施例中，在步骤S12和S13中，第一涂覆浆料的涂覆厚度例如为190μm，第二涂覆浆料的涂覆厚度例如为200μm。在本实施例中，第一涂覆浆料和第二涂覆浆料分别涂布在第一涂覆区域和第二涂覆区域上，涂布方式例如为一出一。在步骤S14中，在涂覆区域涂覆浆料后，烘干涂覆区域浆料。烘干温度例如为80～120℃，烘烤时间为1～
10min。涂覆区域浆料烘干后，第一涂覆浆料和第二涂覆浆料例如毗邻或部分互溶。再将集流体辊压至预定厚度，再将集流体一侧的空箔区进行完全裁剪，将裁切后剩余的空箔区进行极耳模切，获得带有负极耳的负极极片。所获得的负极极片在保持能量密度不损失的前提下，有效提升电芯整体的快充水平、循环稳定性和安全性。
[0038] 本实用新型还提供一种电池的制备方法，电池例如为锂离子电池，锂离子电池例如包括电池卷芯和电解液，电池卷芯例如包括负极极片、隔离膜和正极极片，电解液例如注入电池卷芯内。锂离子电池通过步骤S10～S30获得。
[0039] 步骤S10、将负极极片、隔离膜和正极极片依次层叠，进行叠片操作，获得电池卷芯。
[0040] 步骤S20、将电池卷芯进行焊接入壳并烘烤。
[0041] 步骤S30、将电解液注入电池卷芯中，再经封口、化成、老化和分容流程，获得锂离子电池。
[0042] 在本实用新型一实施例中，在步骤S10中，负极极片例如包括负极耳，正极极片例如包括正极耳。隔离膜例如选择为聚乙烯类隔膜，且隔离膜的厚度例如为6～15μm，又例如为9μm。正极极片例如包括正极集流体，正极集流体上例如包括正极涂覆区域和空箔区，空箔区例如设置在正极涂覆区域两侧，正极集流体例如为铝箔，且正极集流体的厚度例如为15μm，空箔区用于后续模切形成正极耳。
[0043] 在本实用新型一实施例中，在步骤S20和S30中，将电池卷芯接入外壳中，外壳例如选择铝合金外壳，且电池卷芯例如和外壳焊接。电池卷芯接入壳后进行烘烤，再将电解液注入电池卷芯内，再经封口、化成、老化、分容获得锂离子电池。获得的锂离子电池采用上述负极极片，制备简单，与现有生产设备兼容性强，具有良好的快充与循环性能，并具有高的安全性能。
[0044] 以下将引入具体的实施例对本实用新型进行更为详细的阐述，实施例1为通过步骤S11～S14制备的负极极片，实施例2为通过步骤S10～S30制备的包含实施例1中负极极片的锂离子电池。
[0045] 实施例1
[0046] 步骤S11，提供一铜箔作为集流体，且铜箔的厚度例如为6μm，集流体包括空箔区域和涂覆区域，空箔区域设置在涂覆区域外侧。涂覆区域设置第一涂覆区域和第二涂覆区域，第一涂覆区域的宽度例如为300mm，靠近负极耳一侧的第二涂覆区域的宽度例如为50mm，另一侧第二涂覆区域的宽度例如为40mm。
[0047] 步骤S12，将96.8wt％的第一石墨、0.5wt％的碳纳米管、0.5wt％的导电炭黑、0.5wt％的羧甲基纤维素锂和1.7wt％的丁苯乳胶经混合并在水中均匀分散后形成第一涂覆浆料，第一涂覆浆料例如为能量型负极浆料。第一石墨的克容量和中值粒径D50分别为
358mAh/g和15μm。的将第一涂覆浆料例如通过一出一的涂布方式，涂布至第一涂覆区域，且第一涂覆浆料的涂覆厚度例如为190μm。
[0048] 步骤S13，将96wt％的硬碳和第二石墨、1wt％的碳纳米管、0.5wt％的科琴黑、0.2wt％的1,3‑丁二醇、0.5wt％的羧甲基纤维素锂、1.3％的丁苯乳胶和0.5％的聚丙烯酸经混合并在水中分散后形成第二涂覆浆料，在本实施例中，硬碳和第二石墨的混合比例例如为1:2。第二石墨的克容量和中值粒径D50分别为353mAh/g和10μm。将第二涂覆浆料例如通过一出一的涂布方式，涂布至第二涂覆区域，且第二涂覆浆料的的涂覆厚度例如为200μm。
[0049] 步骤S14，将涂覆浆料的集流体烘干，烘烤温度例如为95℃，烘烤时间例如为4min。烘干后，将集流体辊压至预定厚度，再对集流体一侧的空箔区进行裁剪，裁剪至空箔区的宽度例如为10mm，另一侧的空箔区例如完全裁剪。将裁切后剩余的空箔区进行极耳模切，获得带有负极耳的负极极片
[0050] 实施例2
[0051] 步骤S10，将例如97wt％的磷酸铁锂、1wt％的导电炭黑、2wt％的聚偏氟乙烯经混合并在N‑甲基吡咯烷酮中分散均匀后制得正极浆料。将正极浆料涂覆于正极集流体上，例如通过一出一的涂布方式，使用涂布机，将正极浆料涂覆在正极集流体上，烘干涂覆区域浆料，正极浆料干燥后在正极集流体上形成正极涂覆区域，将正极极片辊压至预定厚度，之后将正极极片进行裁切和极耳模切，获得带有正极耳的正极极片。将正极极片、聚乙烯类隔膜和实施例1中获得的负极极片依次层叠，进行叠片操作，获得电池卷芯。
[0052] 步骤S20，将步骤S10中获得的电池卷芯焊接入壳并烘烤。
[0053] 步骤S30，将电解液注入电池卷芯中，再经封口、化成、老化和分容流程，获得锂离子电池。获得的锂离子电池在厚涂布高压密体系下极片的电解液浸润性好，改善了锂离子电池的快充水平和安全性能，提升了电芯的循环稳定性，同时保持了电芯能量密度不损失。
[0054] 综上，本实用新型提供一种电池，通过在负极极片的涂覆区域分区涂布设计，在负极极片中部涂敷能量型的负极浆料，在负极极片靠近边缘的两侧边缘涂敷快充保液体型负极浆料，通过在快充保液型负极浆料中引入高动力学负极活性材料、高吸液保液添加剂、高保液且高导电的导电剂等成分，有效降低极片极耳侧和对侧边缘极化，拓宽边缘析锂窗口，提升电芯整体的快充水平。通过设计第一涂覆区域和第二涂覆区域的厚度和宽度，改善了电芯中部电解液无法完全浸润的问题，提升了电芯的循环稳定性，同时保持了电芯能量密度不损失。
[0055] 以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
