一种正极片、卷芯及电池的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及一种正极片、卷芯及电池。


背景技术：

2.锂离子电池析锂是一种常见的电池失效原因，具体地，锂离子在充放电过程中在正负极间来回穿梭，然而当锂离子从正极脱出之后，需要嵌入到负极，但是当正负极可嵌入的空位不够、或者其中一极嵌入的速度明显滞后于另一极锂离子的脱出速度，锂离子则在负极表面或者隔膜表面沉积脱离了循环过程，即为析锂现象。析锂现象不但会导致锂离子脱离了电池的充放电循环导致电池容量减小，逐步生长的锂晶枝还可能刺破隔膜导致电池短路。析锂区域更是电池安全测试过程中的薄弱区域，更易发生起火爆炸等情况。
3.目前，小型锂离子电池普遍采用卷绕式电芯结构，在电池卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层，由于电池动力学，具有相对更大的电流密度使得这块区域锂离子运动速度较快易发生析锂现象，进而影响锂离子电池的循环寿命。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种正极片、卷芯及电池，以解决由于电池卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层电流密度相对更大，析锂现象更严重从而影响锂离子电池的循环寿命的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供一种正极片，包括集流体，在所述集流体的长度方向上，所述集流体的第一表面排布有第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层的导电率小于所述第二活性物质层的导电率。
6.可选地，所述第一活性物质层与所述第二活性物质层不相重叠。
7.可选地，所述第一活性物质层与所述第二活性物质层间隔设置于所述集流体的第一表面；或者，
8.所述第一活性物质层与所述第二活性物质层连续设置于所述集流体的第一表面。
9.可选地，所述第一活性物质层距离所述第一端的尺寸小于或等于所述集流体长度的4％。
10.可选地，在所述集流体的长度方向上，所述第一活性物质层的尺寸大于所述集流体长度的4％，且小于25％。
11.可选地，在所述集流体的长度方向上，所述集流体的第二表面排布有第三活性物质层和第四活性物质层，所述第三活性物质层的导电率小于所述第四活性物质层的导电率。
12.可选地，所述第三活性物质层与所述第四活性物质层间隔设置于所述集流体的第二表面；或者，
13.所述第三活性物质层与所述第四活性物质层连续设置于所述集流体的第二表面。
14.可选地，所述第三活性物质层的导电率与所述第一活性物质层的导电率相同；
15.所述第四活性物质层的导电率与所述第二活性物质层的导电率相同。
16.可选地，第一活性物质层的导电率小于第二活性物质层的导电率的5％及以上；
17.第三活性物质层的导电率小于第四活性物质层的导电率的5％及以上。
18.可选地，在所述第一活性物质层与所述第二活性物质层间隔设置于所述集流体的第一表面的情况下，且所述第一活性物质层和所述第二活性物质层之间的间隔距离为n1；
19.和/或；
20.在所述第三活性物质层与所述第四活性物质层间隔设置于所述集流体的第二表面的情况下，且所述第三活性物质层和所述第四活性物质层之间的间隔距离为n2；
21.其中，n1和n2均大于等于所述正极片涂布后的极片厚度，且小于等于15mm。
22.第二方面，本技术实施例提供一种卷芯，包括负极片和隔膜，还包括如第一方面所述的正极片，所述隔膜设置在所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述隔膜和所述负极片层叠设置卷绕形成所述卷芯。
23.第三方面，本技术实施例提供一种电池，包括如第二方面所述的卷芯。
24.本技术实施例中，该正极片包括集流体，在集流体的长度方向上，集流体的第一表面排布有第一活性物质层和第二活性物质层，第一活性物质层的导电率小于第二活性物质层的导电率。由于第一活性物质层的导电率小于第二活性物质层的导电率，在电芯为卷芯式结构时，使得靠近卷芯内部的区域(如具有第一活性物质层的正极片)脱嵌锂的速率降低，减少析锂现象的发生，进而延长锂离子电池的循环寿命。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的正极片的结构示意图一；
27.图2为本技术实施例提供的正极片的结构示意图二；
28.图3为本技术实施例提供的正极片的结构示意图三；
29.图4为本技术实施例提供的正极片的结构示意图四；
30.图5为本技术实施例提供的正极片的结构示意图五。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.除非另有定义，本技术中使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性。而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的
词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
33.请参阅图1至图5，图示为本技术实施例提供的正极片的结构示意图。如图1所示，该正极片包括集流体10，在集流体10的长度方向上，集流体10的第一表面的第一端依次排布有第一活性物质层11和第二活性物质层12，第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率。
34.本技术适用于具有卷芯式结构的电池。该电池包括正极片、负极片和隔膜，隔膜位于正极片和负极片之间，正极片、隔膜和负极片层叠设置，卷绕形成卷芯。
35.应理解的是，所述第一端为集流体10的开始卷绕端，第一活性物质层11即为靠近开始卷绕端的一侧，第二活性物质层12即为远离开始卷绕端的一侧。
36.应理解的是，对第一活性物质层11和第二活性物质层12的导电率可以通过多种方式进行检测，例如可以通过电阻仪测量分别涂布了第一活性物质层11与涂布了第二活性物质层12的极片的面电阻，面电阻水平可以反应极片在第一活性物质层11涂布区域与第二活性物质层12涂布区域的电阻大小，从而通过计算可以得到该区域的导电率。其中，电阻仪可以是三探针电阻仪，四探针电阻仪等，对此本实施例不做限定。另外，需要说明的是，涂布了第一活性物质层11与涂布了第二活性物质层12的极片需要在经过辊压工艺后，应在符合电阻仪样品使用操作规范的前提下，使用相同参数，在相同的测试环境中进行测试，以提高测量精度。
37.本技术实施例中，该正极片包括集流体10，在集流体10的长度方向上，集流体10的第一表面排布有第一活性物质层11和第二活性物质层12，第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率。由于第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率，在电芯为卷芯式结构时，使得卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层(如具有第一活性物质层11的正极片)脱嵌锂的速率降低，减少析锂现象的发生，进而延长锂离子电池的循环寿命。
38.应理解的是，在集流体10的第一表面可具有第一裸露区域，且第一裸露区域、第一活性物质层11和第二活性物质层12可依次排布设置于集流体10的第一表面，且极耳可设置于第一裸露区域上，所述第一裸露区域也可称为极耳槽。在一些实施例中，极耳可通过焊接的方式设置于第一裸露区域。
39.在一些可选的实施例中，在集流体的10的第一表面可设置有极耳槽区域，用于容置极耳，而极耳槽所在区域的投影位于第一活性物质层11区域内(图中未示出)。可选地，该极耳槽所在区域的投影还可位于第二活性物质层12区域内(图中未示出)。
40.在具体实现时，形成第一活性物质层11的第一组合物与形成第二活性物质层12的第二组合物均可包括活性物质、导电剂、粘结剂和辅助添加剂。其中，活性物质可包括磷酸铁锂，钴酸锂，锰酸锂，三元体系，钛酸锂等其它锂过渡金属氧化物中的至少一项，通常在组合物中占总质量的60～99.8％；导电剂可包括各类活性炭，碳纳米管，石墨烯，中空石墨烯球，炭黑，乙炔黑，碳纤维，科琴黑等中的至少一项，通常在组合物中占总质量的0.5～40％；粘结剂可包括聚偏二氟乙烯，丁苯橡胶，磷酸甲基纤维素，聚四氟乙烯，聚烯烃中的至少一项，通常在组合物中占总质量的0.5～40％；辅助添加剂可包括分散剂，阻燃剂，陶瓷粉末，
金属粉末，流平剂，消泡剂，补锂剂，填充剂等中的至少一项，通常在组合物中占总质量的0～20％。而为使第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率，可使组成第一组合物的物质在成分或含量上，与组成第二组合物的物质不同。
41.在一可选的实施方式中，在活性物质成分相同的情况下，第一组合物中的活性物质的颗粒粒径或颗粒的晶相或复合活性物质的各组分物质，与第二组合物中的活性物质至少一项不相同，而其它的非活性物质(即导电剂、粘结剂、辅助添加剂)的组成成分或含量至少一项相同。例如：形成第一活性物质层11的第一组合物使用95％的活性物质，活性物质为磷酸铁锂，而形成第二活性物质层12的第二组合物也使用95％质量分数的磷酸铁锂，但第二组合物选用颗粒粒径明显小于第一组合物中所使用的磷酸铁锂材料的颗粒粒径。还例如：形成第一活性物质层11的第一组合物使用95％的复合活性物质，活性物质中90％为磷酸铁锂，10％为三元体系，而形成第二活性物质层12的第二组合物也使用95％复合活性物质，活性物质中80％为磷酸铁锂，20％为三元体系。
42.在另一可选的实施方式中，在活性物质成分完全相同的情况下，第一组合物中的活性物质的颗粒粒径或颗粒的晶相或复合活性物质的各组分物质，与第二组合物中活性物质都相同，其它的非活性物质(即导电剂、粘结剂、辅助添加剂)的组成成分或含量至少一项不相同。例如：形成第一活性物质层11的第一组合物包含95％的活性物质，2％的导电剂，2％的粘接剂以及1％的辅助添加剂，活性物质为磷酸铁锂，而形成第二活性物质层12的第二组合物使用94％的磷酸铁锂，3％的导电剂，2％的粘接剂，1％的辅助添加剂。还例如：形成第一活性物质层11的第一组合物包含95％的活性物质，2％的导电剂，2％的粘接剂以及1％的辅助添加剂，活性物质为磷酸铁锂，而形成第二活性物质层12的第二组合物也使用95％的活性物质，2％的导电剂，2％的粘接剂以及1％的辅助添加剂，活性物质为磷酸铁锂，但第一组合物中的导电剂全部使用乙炔黑粉末，而第二组合物中的导电剂为乙炔黑粉末和碳纳米管的复合导电剂。
43.本实施例中，通过对形成组合物的物质的质量百分比或者成分进行调整，可使得第一组合物的导电率小于第二组合物的导电率，从而使得形成的第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率，以避免与该正极片的第一活性物质层11区域和第二活性物质层12区域相对应的负极片区域，尤其是卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层的锂离子发生过渡沉积，通过降低正极片脱嵌锂的速率，减少正负极间锂离子传输速度的差距从而减少析锂现象的发生，进而延长锂离子电池的循环寿命。
44.可选地，第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率的5％及以上。在一可选的实施例中，第一活性物质层11与第二活性物质层12不相重叠。
45.应理解的是，第一活性物质层11和第二活性物质层12在集流体10上沿长度方向设置，且不相重叠或重叠距离小于等于5mm，以使第一活性物质层11和第二活性物质层12在集流体10的第一表面相互独立，不被相互影响，另外，还可使形成的正极片表面更为平整，从而提高极片质量。
46.在一可选的实施方式中，如图2所示，第一活性物质层11与第二活性物质层12间隔设置于集流体10的第一表面。在具体实现时，第一活性物质层11和第二活性物质层12之间的间隔距离为n1，n1大于等于正极片涂布后的极片厚度，且小于等于15mm。
47.在另一可选的实施方式中，如图1所示，第一活性物质层11与第二活性物质层12连
续设置于集流体10的第一表面。
48.可选地，第一活性物质层11距离第一端的尺寸小于或等于集流体10长度的4％。
49.可选地，在集流体10的长度方向上，第一活性物质层11的尺寸大于集流体10长度的4％，且小于25％。本实施例中，通过设置第一活性物质层11在集流体10长度方向上的尺寸大于集流体10长度的4％，且小于25％。其中，第一活性物质层11的导电率小于第二活性物质层12的导电率，使得导电率小的第一活性物质层11对电池的能量密度及电芯平整度影响很小，延长电池循环寿命，提高电池安全性能。
50.需要说明的是，由于集流体10还具有第二表面，第二表面与第一表面为集流体10上相对设置的两个表面，且第二表面上同样设置有裸露区域，也设置有用于电池容量的活性物质层，极耳可设置于第一表面的第一裸露区域，可设置于第一活性物质层11中的空箔区域，也可设置于第二活性物质层12中的空箔区域，同样的，也可设置于第二表面的第二裸露区域，也可设置于第二表面的活性物质层中的空箔区域(图中未示出)，在该活性物质层具有与上述第二活性物质层12相同的导电率的情况下，在电芯为卷芯式结构时，同样可使卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层脱嵌锂的速率降低，从而减少析锂现象的发生，进而延长锂离子电池的循环寿命。
51.在一可选的实施例中，如图3至图5所示，在集流体10的长度方向上，集流体10的第二表面的第一端依次排布有第三活性物质层13和第四活性物质层14，第三活性物质层13的导电率小于第四活性物质层14的导电率。
52.本实施例中，通过在集流体10的第二表面依次排布设置第三活性物质层13和第四活性物质层14，且第三活性物质层13的导电率小于第四活性物质层14的导电率，在电芯为卷芯式结构时，使得靠近卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层(如具有第三活性物质层13的正极片)脱嵌锂的速率降低，减少析锂现象的发生，进而延长锂离子电池的循环寿命。
53.在具体实现时，第三活性物质层13与第四活性物质层14可间隔设置于集流体10的第二表面。在具体实现时，第三活性物质层13和第四活性物质层14之间的间隔距离为n2，n2大于等于正极片涂布后的极片厚度，且小于等于15mm。
54.可选地，第三活性物质层13与第四活性物质层14连续设置于集流体10的第二表面。
55.在一可选的实施方式中，第二裸露区域与第一表面的第一裸露区域相对应，第三活性物质层13与第一表面的第一活性物质层11相对应，第四活性物质层14与第一表面的第二活性物质层12相对应。
56.在一可选的实施方式中，第二裸露区域与第一表面的第一裸露区域相对应，第三活性物质层13与第一表面的第一活性物质层11相对应，而第四活性物质层14在第二表面上的尺寸与第二活性物质层12在第一表面的尺寸相同或不相同。
57.可选地，第三活性物质层13的导电率与第一活性物质层11的导电率相同，第四活性物质层14的导电率与第二活性物质层12的导电率相同，以使集流体10的第一表面和第二表面具有相同的导电性能，减轻该区域的析锂现象，延长电池循环寿命，从而提高电池安全性能。
58.可选地，第三活性物质层13的导电率小于第四活性物质层14的导电率的5％及以
上。
59.本技术实施例还提供一种卷芯，包括负极片、隔膜，还包括上述正极片，隔膜设置于正极片和负极片之间，该卷芯由正极片、隔膜、负极片层叠设置卷绕形成。由于本实施例的技术方案包含了上述实施例的全部技术方案，因此至少能实现上述实施例的全部技术效果，此处不再一一赘述。
60.通过设置正极片上第一活性物质层的导电率小于第二活性物质层的导电率，其中，第一活性物质层靠近开始卷绕端，使得卷芯更靠近中心的位置，即卷芯最内部的1-2层脱嵌锂的速率降低，减少析锂现象的发生，进而延长锂离子电池的循环寿命。
61.本技术实施例还提供一种电池，包括上述卷芯。由于本实施例的技术方案包含了上述实施例的全部技术方案，因此至少能实现上述实施例的全部技术效果，此处不再一一赘述。
62.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。