一种负极极片、电芯、电池和用电装置

技术领域

本发明涉及锂离子电池的技术领域，具体地，主要涉及一种负极极片、电芯、电池和用电装置。

背景技术

锂离子电池朝着高能量密度方向迅猛发展。高能量密度电池设计开发的主要路径方向是：正负集流体越来越薄、集流体上所涂的活性物质的面密度越来越高、正负极片的活性物质的压实密度越来越高。而薄集流体、高密度、高压实容易带来如下的生产痛点：

1、薄集流体、高密度、高压实使得位于电芯内圈的极片的拐角处弧度较小，锂离子电池的电芯在卷绕过程中，在裸电芯热压或化成后，由于正极集流体的延展性相对较差且活性物质质地较硬，电芯在热压定性、压力化成等制造工序容易导致正极极片的前几折断片，造成电池的内阻的增大或失效；

2、电芯内圈极片的拐角处弧度过小，还会使阴阳极拐角处活性物质相互挤压、没有间隙，充放电时阳极拐角更容易出现黑斑析锂，恶化电池使用寿命；

3、薄集流体、高密度、高压实会造成电芯内圈只涂覆了单面活性物质的集流体的强度不足、应力过高，从而卷绕时容易造成抽芯不良、内圈单面活性物质的极片折皱等不良等问题，在充放电过程中造成极片析锂。

有鉴于此，需要对现有的锂离子电池的结构进行改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种负极极片、电芯、电池和用电装置，以提升锂离子电池的效能。

本发明公开的一种负极极片，包括负极集流体，沿所述负极极片的长度方向，所述负极集流体包括依次分布的空箔区、单面涂布区和双面涂布区，所述双面涂布区的两个表面均涂布有负极活性材料层，所述单面涂布区的第一表面涂布有负极活性材料层、第二表面设有拐角涂层，所述拐角涂层用于对处于卷绕状态时的所述负极极片的拐角提供远离拐角的力。

优选地，所述拐角涂层位于所述负极极片卷绕形成的内圈的拐角处。

优选地，所述拐角涂层的长度为所述负极集流体的宽度的90～100％，所述拐角涂层的长度方向与所述负极集流体的宽度方向平行。

优选地，所述拐角涂层的厚度为所述负极活性材料层的厚度的2～30％。

更优选地，所述拐角涂层的厚度为2～20μm。

优选地，所述拐角涂层的宽度为2～20mm，所述拐角涂层的宽度方向与所述负极集流体的长度方向平行。

优选地，所述拐角涂层包括负极活性材料、碳材料、陶瓷材料、热塑性材料中的至少一种。

本发明还公开一种电芯，包括电极组件，所述电极组件包括上述任一种所述的负极极片，还包括正极极片和隔离膜，所述负极极片、所述正极极片和所述隔离膜卷绕形成所述电极组件，所述隔离膜设于所述正极极片和所述负极极片之间。

优选地，所述负极极片的拐角涂层面向所述电芯的中心。

本发明还公开一种电池，包括上述任一所述的电芯。

本发明还公开一种用电装置，包括上述的电池。

本申请的有益效果在于：

通过在电芯的负极极片最内圈的拐角处设置拐角涂层，一方面提高了单面涂布区在负极拐角处的厚度，另一方面增大了负极极片最内圈的负极拐角处的弧度，从而增大了锂离子电池电芯内圈的卷绕半径，因此：

一、本发明能够降低锂离子电池电芯的正极极片在内圈出现断片的风险；

二、负极拐角处的拐角涂层增强了单面涂布区的机械强度，且对内圈的负极极片具有一定的支撑作用，有利于避免电芯在卷绕过程中产生的抽芯不良及单面涂布区的折皱现象，提高卷绕优品率；

三、拐角涂层附近能够产生一定的空隙结构，有利于提升负极拐角处电解液的保有量，从而优化负极拐角处正负极片的充放电界面，从而避免析锂现象；

四、在负极拐角处设置拐角涂层，不增加电芯主体的厚度，在保证了电芯的能量密度不受损失的情况下，提升了锂离子电池的效能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的负极极片的侧视图；

图2为本发明的负极极片的俯视图；

图3为本发明的电芯的结构示意图。

附图标记说明：

1、负极极片；11、负极集流体；111、空箔区；112、单面涂布区；113、双面涂布区；12、负极活性材料层；13、拐角涂层；14、负极拐角；2、正极极片；3、隔离膜；41、正极极耳；42、负极极耳。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1

参照图1-3，本发明公开的一种负极极片1，包括负极集流体11，负极集流体11采用长片结构的铜箔。沿负极集流体11的长度方向，负极集流体11包括依次分布的空箔区111、单面涂布区112和双面涂布区113。双面涂布区113的两个表面均涂布有负极活性材料层12，其中，双面涂布区113的两个表面为负极集流体11厚度方向上的两个表面。单面涂布区112的第一表面涂布有负极活性材料层12，第二表面设有拐角涂层13，其中，单面涂布区112的第一表面为负极集流体11厚度方向上的其中一个表面，第二表面为负极集流体11厚度方向上的另一个表面。

在卷绕电芯中，负极极片1在电芯的内圈形成两个负极拐角14。而拐角涂层13位于负极极片1卷绕形成的内圈的两个负极拐角14处，且拐角涂层13面向电芯的中心。因此，拐角涂层13能够为负极拐角14提供远离负极拐角14的力；如此，一方面可提高单面涂布区112在负极拐角14处的厚度，另一方面可增大负极极片1最内圈的负极拐角14处的弧度，从而增大了锂离子电池电芯内圈的卷绕半径，降低电芯的正极极片2在内圈出现断片的风险，还增强了单面涂布区112的机械强度，且对内圈的负极极片1具有一定的支撑作用，有利于避免电芯在卷绕过程中产生的抽芯不良及单面涂布区112的折皱现象，提高卷绕优品率。另外，拐角涂层13附近能够产生一定的空隙结构，有利于提升负极拐角14处电解液的保有量，从而优化负极拐角14处正负极片的充放电界面，从而避免析锂现象；以及在不增加电芯主体的厚度和保证电芯的能量密度不受损失的情况下，提升了锂离子电池的效能。

拐角涂层13的材料可以选用负极活性材料、碳材料、陶瓷材料、热塑性材料中的至少一种，示例性的，碳材料可以是石墨，热塑性材料可以是塑料胶纸。

拐角涂层13的长度方向与负极集流体11的宽度方向平行，拐角涂层13的宽度方向与负极集流体11的长度方向平行。拐角涂层13的长度为负极集流体11的宽度的90～100％，拐角涂层13的厚度为负极活性材料层12的厚度的2～30％，具体地，拐角涂层13的厚度为2～20μm，拐角涂层13的宽度为2～20mm。拐角涂层13按照上述规格设置，可有效填充裸电芯卷芯的拐角，避免拐角在热压、压力化成等后工序中发生变形。其次，拐角涂层13的宽度在上述范围内，适宜设置为大于拐角的弧长，如此能对拐角两侧的极片起到一定的支撑作用，且拐角涂层13不会与正极极耳41、负极极耳42或极耳保护胶纸重叠，避免增加电芯的整体厚度。

拐角涂层13的厚度以负极活性材料层12的厚度作参照，即在上述范围内，当负极集流体11的厚度较薄或负极活性材料层12的厚度较厚时，需相应增加拐角涂层13的厚度，以增加卷芯最内圈的拐角弧度及极片的韧性。

负极极片1的制备方法可参考现有方法，步骤如下：

步骤一：将负极活性材料、粘结剂和分散剂按一定重量比溶于溶剂中，形成负极浆料；

步骤二：将含有负极活性材料的负极浆料涂覆于负极集流体11的双面涂布区113和单面涂布区112的第一表面上，形成负极活性材料层12；

步骤三：在负极集流体11的单面涂布区112的第二表面上涂布或粘贴拐角涂层13，最后经过干燥、冷压、裁切得到所述负极极片1。

实施例2

参照图3，本发明还公开一种电芯，其包括电极组件，电极组件包括上述实施例1的负极极片1，还包括正极极片2和隔离膜3，电极组件由负极极片1、正极极片2及隔离膜3卷绕而成，隔离膜3设于正极极片2和负极极片1之间，负极极片1的拐角涂层区1121面向电芯的中心。

电芯的卷绕方法可参考现有方法，步骤如下：

将正极极片2、隔离膜3及负极极片1按顺序堆叠好，使隔离膜3处于正极极片2与负极极片1之间起到隔离的作用，经卷绕后得到电芯。具体地，隔膜的首端先单独绕卷0.5～2圈，然后引入负极极片1的空箔区111和单面涂布区112共同绕卷形成内圈，并使拐角涂层13位于内圈的两端拐角处，最后引入正极极片2继续共同绕卷形成电芯。

实施例3

本发明还公开一种电池，包括上述实施例2的电芯。

实施例4

本发明还公开一种用电装置，包括上述实施例3的电池。

上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。