本技術(shù)涉及電池,尤其涉及一種二次電池及電子設(shè)備。
背景技術(shù):
1、二次電池如鋰離子電池因其高的能量密度、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用智能手機(jī)、便攜式筆記本、穿戴設(shè)備、智能家居等電子設(shè)備。鋰離子電池包括正極極片和負(fù)極極片,通常需要設(shè)置正極極耳與負(fù)極極耳引出鋰離子電池的正負(fù)極。例如,在負(fù)極極片的活性物質(zhì)層上開設(shè)凹槽來連接負(fù)極極耳,以引出負(fù)極。然而,正極極片的活性物質(zhì)層對(duì)應(yīng)負(fù)極極耳的槽位處脫出的鋰離子,可能難以嵌入負(fù)極活性物質(zhì)層,易導(dǎo)致在負(fù)極極耳的槽位處發(fā)生析鋰。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本技術(shù)旨在提供一種二次電池及電子設(shè)備,旨在降低二次電池的析鋰的風(fēng)險(xiǎn)。
2、本技術(shù)實(shí)施例為了解決其技術(shù)問題,采用以下技術(shù)方案:
3、第一方面,本技術(shù)提出了一種二次電池,包括層疊或者層疊并卷繞設(shè)置的正極極片、隔離膜以及負(fù)極極片,負(fù)極極片包括面向正極極片的負(fù)極活性物質(zhì)層,正極極片包括面向負(fù)極活性物質(zhì)層的正極活性物質(zhì)層。二次電池還包括負(fù)極極耳,負(fù)極活性物質(zhì)層設(shè)置有第一凹槽,負(fù)極極耳的一部分設(shè)置于第一凹槽,負(fù)極極耳的另一部分沿第一方向伸出負(fù)極極片。二次電池還包括第一膠層,第一膠層設(shè)置于正極活性物質(zhì)層的面向負(fù)極極片的表面,沿第三方向,第一膠層的投影覆蓋第一凹槽。沿第一方向,第一膠層在第二方向上的寬度增大設(shè)置。沿第二方向,第一膠層的最大長(zhǎng)度為l,第一凹槽的長(zhǎng)度為l1,1.3≤l/l1≤3.5。其中,第三方向?yàn)檎龢O極片和/或負(fù)極極片的厚度方向,第一方向、第二方向以及第三方向兩兩相互垂直。
4、上述技術(shù)方案中,根據(jù)負(fù)極活性物質(zhì)層在第一凹槽處的電流密度設(shè)置第一膠層的長(zhǎng)度,在第一方向的邊沿區(qū)域,電流密度較大,該邊沿區(qū)域的電流密度較大,析鋰風(fēng)險(xiǎn)較高,第一膠層在第二方向上的寬度增大設(shè)置,可使得負(fù)極活性物質(zhì)層邊沿區(qū)域電流密度較大的部分被隔絕,可減少邊沿區(qū)域鋰離子聚集,進(jìn)而減少析鋰發(fā)生。根據(jù)上述電流密度設(shè)置第一膠層的長(zhǎng)度梯度,可優(yōu)化正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層反應(yīng)區(qū)的分配,可在減少析鋰的同時(shí),提高正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層的利用率,進(jìn)而提高二次電池的能量密度。
5、并且限定1.3≤l/l1≤3.5,可使得電流密度較大的部分被第一膠層隔絕,減少鋰離子在靠近第一凹槽處聚集,進(jìn)而減少析鋰發(fā)生。并且,可減少二次電池能量密度的損失,可便于達(dá)到減少能量密度損失以及減少析鋰發(fā)生的平衡。同時(shí),通過限定1.3≤l/l1≤3.5,負(fù)極活性物質(zhì)層局部極化減少,可減少電解液分解,進(jìn)而減少固體電解質(zhì)界面(sei)膜的產(chǎn)生,可進(jìn)一步減少析鋰。另外,可緩解第一凹槽處的熱量集中,可減少副反應(yīng)發(fā)生,進(jìn)而提高二次電池的性能。
6、在一些實(shí)施例中,沿第一方向,第一膠層的最大寬度為w,第一凹槽的寬度為w1,1.1≤w/w1≤2。可在減少能量密度損失的同時(shí),減少析鋰發(fā)生。
7、在一些實(shí)施例中,2≤l/l1≤2.8;和/或,1.33≤w/w1≤1.87??蛇M(jìn)一步減少析鋰的同時(shí),減少第一膠層對(duì)二次電池的能量密度的影響。
8、在一些實(shí)施例中,沿第二方向,第一膠層包括依次設(shè)置的第一部分和第二部分,第二部分與第一部分相連接。沿第一方向,第二部分的寬度與第一部分的寬度相等。沿第三方向,第一部分與第一凹槽重合。沿第二方向,第二部分的最大長(zhǎng)度為l2,0.15≤l2/l1≤1.25。根據(jù)上述電流密度設(shè)置第二部分長(zhǎng)度,可減少第一凹槽長(zhǎng)度方向一側(cè)的析鋰發(fā)生,以及減少二次電池能量密度的損失??蛇x的,1.5mm≤l2≤12.5mm。
9、在一些實(shí)施例中,0.6≤l2/l1≤0.9,可選的,6mm≤l2≤9mm,可在減少析鋰的同時(shí),減少對(duì)能量密度的影響。
10、在一些實(shí)施例中,8mm≤l1≤20mm。
11、在一些實(shí)施例中,沿第三方向,第二部分開設(shè)有第一通孔。第一通孔使得部分正極活性物質(zhì)層露出,該部分露出的正極活性物質(zhì)層可與上述能夠發(fā)揮容量的部分負(fù)極活性物質(zhì)層之間發(fā)生鋰離子脫嵌反應(yīng),可提高正極活性物質(zhì)層以及負(fù)極活性物質(zhì)層利用率,進(jìn)而提高二次電池的能量密度。
12、在一些實(shí)施例中,沿第三方向觀察,第二部分的面積為s1,全部第一通孔在第二部分上占的面積為s2,40%≤s2/s1≤60%,可在降低析鋰風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí),提高負(fù)極活性物質(zhì)層以及正極活性物質(zhì)層的利用率,進(jìn)而提高二次電池的能量密度。
13、在一些實(shí)施例中,第一通孔的半徑為r1,0.1mm≤r1≤1mm,可在降低析鋰風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí),提高負(fù)極活性物質(zhì)層的利用率,進(jìn)而提高二次電池的能量密度。
14、在一些實(shí)施例中,第二部分包括第一區(qū)域和第二區(qū)域,沿第二方向,第一區(qū)域位于第一部分與第二區(qū)域之間。沿第一方向,第一區(qū)域的最大寬度為w2,第二區(qū)域的最大寬度為w3,w3<w2。在第二部分,越靠近第一凹槽的位置,電流密度越大,第二區(qū)域更靠近第一凹槽,通過限定w3<w2,可進(jìn)一步減少析鋰發(fā)生,以及減小第一膠層對(duì)二次電池能量密度的影響
15、在一些實(shí)施例中,沿第二方向,第一區(qū)域的寬度與第二區(qū)域的寬度相等。
16、在一些實(shí)施例中,第二部分包括第一區(qū)域和第二區(qū)域,沿第二方向,第一區(qū)域位于第一部分與第二區(qū)域之間。沿第三方向觀察,第一區(qū)域的面積為s11,第一區(qū)域的全部第一通孔的面積之和為s21。沿第三方向觀察,第二區(qū)域的面積為s12,第二區(qū)域的全部第一通孔的面積之和為s22,s21/s11<s22/s12。
17、第一區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)層,電流密度較大,發(fā)生析鋰的風(fēng)險(xiǎn)較高,并且能夠發(fā)揮容量的負(fù)極活性材料較少,通過將第一區(qū)域的孔密度設(shè)置得較小,可減少第一區(qū)域的脫鋰量,進(jìn)而減少負(fù)極活性物質(zhì)層發(fā)生析鋰。第二區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)層,電流密度較小,發(fā)生析鋰的風(fēng)險(xiǎn)較低,能夠發(fā)揮容量的負(fù)極活性材料較多,通過將第二區(qū)域的孔密度設(shè)置得較大,可提高第二區(qū)域的脫鋰量,可便于更多的負(fù)極活性材料參與電化學(xué)反應(yīng),提高二次電池的能量密度。通過合理的設(shè)置第一通孔在第二部分的分布,可在減少析鋰的同時(shí),提高二次電池的能量密度。
18、在一些實(shí)施例中,在負(fù)極極耳伸出方向的一側(cè),正極活性物質(zhì)層具有邊沿區(qū)域,第一膠層覆蓋部分邊沿區(qū)域??蓽p少鋰離子在負(fù)極活性物質(zhì)層的邊緣堆積,減少析鋰發(fā)生,以及減少副反應(yīng)發(fā)生。
19、在一些實(shí)施例中,沿第一部分至第二部分的方向,第二部分在第一方向上的寬度逐漸減小,更貼近電流密度的梯度設(shè)計(jì),可進(jìn)一步減少析鋰發(fā)生,并可進(jìn)一步減小第一膠層對(duì)二次電池能量密度的影響。
20、在一些實(shí)施例中,第一膠層還包括第三部分,沿第二方向,第三部分、第一部分和第二部分依次設(shè)置,第三部分與第一部分相連接。沿第一方向,第三部分寬度與第一部分的寬度相等。沿第二方向,第三部分的最大長(zhǎng)度為l3,0.15≤l3/l1≤1.25。根據(jù)電流密度,可將第二部分的最大長(zhǎng)度設(shè)置于靠近上述邊沿區(qū)域處,也即設(shè)置于第二段,可減少第一凹槽長(zhǎng)度方向另一側(cè)的析鋰發(fā)生,以及減少二次電池能量密度的損失??蛇x的,1.5mm≤l3≤12.5mm。
21、在一些實(shí)施例中,0.6≤l3/l1≤0.9,可選的,6mm≤l3≤9mm,可在減少析鋰的同時(shí),減少對(duì)能量密度的影響。
22、在一些實(shí)施例中,沿第三方向,第三部分開設(shè)有第二通孔,使得部分正極活性物質(zhì)層露出,該部分露出的正極活性物質(zhì)層同樣可與上述能夠發(fā)揮容量的部分負(fù)極活性物質(zhì)層之間發(fā)生鋰離子脫嵌反應(yīng),進(jìn)一步提高負(fù)極活性物質(zhì)層的利用率,提高二次電池的能量密度。
23、在一些實(shí)施例中,第三部分包括第三區(qū)域和第四區(qū)域,沿第二方向,第四區(qū)域位于第一部分與第三區(qū)域之間。沿第三方向觀察,第三區(qū)域的面積為s31,第三區(qū)域的全部第二通孔的面積之和為s41。沿第三方向觀察,第四區(qū)域的面積為s32,第四區(qū)域的全部第二通孔的面積之和為s42,s41/s31>s42/s32。
24、第四區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)層,電流密度較大,發(fā)生析鋰的風(fēng)險(xiǎn)較高,并且能夠發(fā)揮容量的負(fù)極活性材料較少,通過將第一區(qū)域的孔密度設(shè)置得較小,可減少第四區(qū)域的脫鋰量,進(jìn)而減少負(fù)極活性物質(zhì)層發(fā)生析鋰。第三區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)層,電流密度較小,發(fā)生析鋰的風(fēng)險(xiǎn)較低,能夠發(fā)揮容量的負(fù)極活性材料較多,通過將第三區(qū)域的孔密度設(shè)置得較大,可提高第三區(qū)域的脫鋰量,可便于更多的負(fù)極活性材料參與電化學(xué)反應(yīng),提高二次電池的能量密度。通過合理的設(shè)置第一通孔在第二部分的分布,可在減少析鋰的同時(shí),提高二次電池的能量密度。
25、在一些實(shí)施例中,第一膠層還包括第四部分,沿第一方向,第四部分與第一部分依次設(shè)置,第四部分與第一部分相連接。沿第三方向,第一部分與第一凹槽重合,第四部分設(shè)置于正極活性物質(zhì)層。沿第一方向,第四部分的最大寬度為w4,1.5mm≤w4≤15mm,可在減少能量密度損失的同時(shí),減少析鋰發(fā)生。進(jìn)一步的,5mm≤w4≤13mm。
26、在一些實(shí)施例中,第四部分包括依次設(shè)置的第五區(qū)域和第六區(qū)域,沿第一方向,第六區(qū)域位于第一部分與第五區(qū)域之間。沿第二方向,第五區(qū)域的最大長(zhǎng)度為l51,第六區(qū)域的最大長(zhǎng)度為l61,l51<l61。在第一凹槽遠(yuǎn)離負(fù)極活性物質(zhì)層邊緣的一側(cè),越靠近第一凹槽,電流密度越大,同樣可根據(jù)電流密度設(shè)置第四部分的長(zhǎng)度梯度,可優(yōu)化第四部分的分布,在減少能量密度損失的同時(shí),減少析鋰發(fā)生。
27、在一些實(shí)施例中,沿第一方向,第五區(qū)域的寬度與第六區(qū)域的寬度相等。
28、在一些實(shí)施例中,沿第三方向,第四部分開設(shè)有第三通孔,使得部分正極活性物質(zhì)層露出,該部分露出的正極活性物質(zhì)層可與上述能夠發(fā)揮容量的部分負(fù)極活性物質(zhì)層之間發(fā)生鋰離子脫嵌反應(yīng),可提高正極活性物質(zhì)層以及負(fù)極活性物質(zhì)層利用率,進(jìn)而提高二次電池的能量密度。
29、在一些實(shí)施例中,第四部分包括第五區(qū)域和第六區(qū)域,沿第一方向,第六區(qū)域位于第一部分與第五區(qū)域之間。沿第三方向觀察,第五區(qū)域的面積為s51,第五區(qū)域的全部第三通孔的面積之和為s61。沿第三方向觀察,第六區(qū)域的面積為s52,第六區(qū)域的全部第三通孔的面積之和為s62,s61/s51>s62/s52。
30、第六區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)層,電流密度較大,發(fā)生析鋰的風(fēng)險(xiǎn)較高,并且能夠發(fā)揮容量的負(fù)極活性材料較少,通過將第六區(qū)域的孔密度設(shè)置得較小,可減少第六區(qū)域的脫鋰量,進(jìn)而減少負(fù)極活性物質(zhì)層發(fā)生析鋰。第五區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)層,電流密度較小,發(fā)生析鋰的風(fēng)險(xiǎn)較低,能夠發(fā)揮容量的負(fù)極活性材料較多,通過將第五區(qū)域1的孔密度設(shè)置得較大,可提高第五區(qū)域的脫鋰量,可便于更多的負(fù)極活性材料參與電化學(xué)反應(yīng),提高二次電池的能量密度。通過合理的設(shè)置第三通孔在第四部分的分布,可在減少析鋰的同時(shí),提高二次電池的能量密度。
31、在一些實(shí)施例中,沿第二方向,第一膠層包括依次設(shè)置的第三部分、第一部分以及第二部分,第三部分與第一部分相連接,第二部分與第一部分相連接。沿第二方向,負(fù)極活性物質(zhì)層包括相對(duì)設(shè)置的第一端部和第二端部,第二部分位于第一凹槽與第一端部之間,第三部分位于第一凹槽與第二端部之間。沿第二方向,第一凹槽至第一端部的長(zhǎng)度為l4,負(fù)極極耳至第二端部的長(zhǎng)度為l5。沿第二方向,第二部分的長(zhǎng)度為l2,第三部分的長(zhǎng)度為l3。l4>l5,l2>l3;或者,l4<l5,l2<l3。通過合理的設(shè)置第二部分與第三部分的長(zhǎng)度,可在降低析鋰風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí),減少第一膠層的尺寸,提高二次電池的能量密度。
32、在一些實(shí)施例中,沿第三方向,被第一膠層覆蓋的正極活性物質(zhì)層的厚度為h1,未被第一膠層覆蓋的正極活性物質(zhì)層的厚度為h2,h1<h2,使得第一膠層覆蓋的正極活性物質(zhì)層的量減少,可減少第一膠層對(duì)二次電池能量密度的影響。
33、在一些實(shí)施例中,沿第三方向,第一膠層的厚度為h3,h1+h3≤h2,可使得第一膠層不占用正極活性物質(zhì)層的厚度,充分提高二次電池的能量密度,并可減少析鋰發(fā)生。
34、在一些實(shí)施例中,第一膠層包括基材層和膠黏層,膠黏層設(shè)置于基材層的面向正極活性物質(zhì)層的表面?;膶拥牟牧习ň蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺中的至少一種,使得基材層具有良好的絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能,可為膠黏層提供結(jié)構(gòu)支撐,使得整個(gè)第一膠層能夠在二次電池內(nèi)部維持穩(wěn)定的形狀。膠黏層的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯或聚丙烯酸中的至少一種,膠黏層具有良好的初粘性和持粘性,可與正極活性物質(zhì)層緊密結(jié)合。
35、第二方面,本技術(shù)還提出了一種電子設(shè)備,包括如上述第一方面任一實(shí)施例的二次電池。
36、本技術(shù)實(shí)施例的額外層面及優(yōu)點(diǎn)將部分地在后續(xù)說明中描述、顯示、或是經(jīng)由本技術(shù)實(shí)施例的實(shí)施而闡釋。