【技術實現步驟摘要】
本申請涉及鋰離子電池，尤其是涉及一種電池卷芯及圓柱電池。
技術介紹
1、圓柱鋰電池包括圓柱形的鋼殼，其內部用于容納電池卷芯。電池卷芯由正極片、負極片和隔膜卷繞形成。正極片包括正極涂層區和正極未涂層區，正極未涂層區為正極極耳；負極片包括負極涂層區和負極未涂層區，負極未涂層區為負極極耳。負極涂層中包含負極活性物質，主要為石墨，出于提高能量密度的考慮，也可以在負極活性物質中引入硅材料，得到硅基負極。
2、硅基負極的應用極大地提升了圓柱電池的能量密度，但與此同時其巨大的體積膨脹，將引發電芯的各個部件承受應變。圓柱通常的外殼是鋼殼，有鎳鍍層保護，可以避免應用過程中的鐵溶出。但在硅比例增加后，在應變作用下，將會引起鍍層的脫落，從而加速鐵的溶出。而鐵的溶解伴隨著電解液的劣化，增加副反應。進一步的，劣化的電解液會繼續與正極材料反應，從而引發正極界面的衰退，引發鎳溶出。這些溶出的鐵和鎳會通過隔膜向負極進行擴散，而更快地惡化電芯性能，甚至會形成局域微短路，引發安全問題。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術的第一方面提供了一種電池卷芯，由正極片、負極片和兩者之間的隔膜卷繞形成，正極片的至少一個表面具有正極涂層，負極片的至少一個表面具有負極涂層，負極涂層包括負極活性材料；負極活性材料至少包括硅材料和碳材料，硅材料在負極活性材料中的重量百分比為y%；隔膜的曲折度為x，孔隙率為z，x滿足0.15y0.5+1.8≤x≤3-lnz。
2、在一些實施方式中，電池卷芯完成至少100周
3、在一些實施方式中，2≤y≤30。
4、在一些實施方式中，33%≤z≤48%。
5、在一些實施方式中，隔膜包括基膜，基膜的厚度為5-20μm。
6、在一些實施方式中，基膜的至少一個表面涂覆涂布層，涂布層的厚度為1-4μm。
7、在一些實施方式中，涂布層選自勃姆石、三氧化二鋁、氧化鋇、聚偏氟乙烯、聚芳炔中的一種或多種的混合。
8、在一些實施方式中，硅材料硅碳材料和/或硅氧材料；碳材料選自人造石墨、天然石墨、硬碳、軟碳中的一種或多種的混合。
9、在一些實施方式中，電池卷芯的直徑為20-60mm，高度為60-200mm，且高度與直徑的比大于1.7。
10、本專利技術的第二方面提供了一種圓柱電池，包括上述的電池卷芯、蓋帽和鋼殼；鋼殼的內部容納電池卷芯，頂部以蓋帽封裝。
11、本申請基于硅基材料在負極活性材料中的比例設計隔膜的曲折度，可大大降低鐵、鎳元素向中心區域的滲透，從而大幅改善電芯的循環和安全性能。當進一步采用合理孔隙率和厚度的隔膜、以及合理的涂布材料和厚度可以使得隔膜獲得更可靠的性能。此外，本專利技術可有效適用于不同尺寸的圓柱電芯。
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1.一種電池卷芯，由正極片、負極片和兩者之間的隔膜卷繞形成，所述正極片的至少一個表面具有正極涂層，所述負極片的至少一個表面具有負極涂層，其特征在于，
2.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，所述電池卷芯完成至少100周的循環之后，從卷繞初始到卷繞結束的方向上，在所述隔膜上取沿所述隔膜的寬度方向上的長度不低于3cm、每兩段之間沿所述隔膜的長度方向上的間隔不少于200cm的至少3段，每段由所述隔膜的寬度方向的中心線到正極極耳的端部被三等分為三個區域，分別為區域A、區域B和區域C，計算所有所述段的所述三個區域的Fe元素含量的平均值記為FeA、FeB、FeC，計算所有所述段的所述三個區域的Ni元素含量的平均值記為NiA、NiB、NiC，滿足以下關系式：NiA/FeA＞NiB/FeB＞NiC/FeC。
3.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，2≤Y≤30。
4.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，33%≤Z≤48%。
5.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，所述隔膜包括基膜，所述基膜的厚度為5-20μm。
7.根據權利要求6所述的電池卷芯，其特征在于，所述涂布層選自勃姆石、三氧化二鋁、氧化鋇、聚偏氟乙烯、聚芳炔中的一種或多種的混合。
8.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，所述硅材料為硅碳材料和/或硅氧材料；所述碳材料選自人造石墨、天然石墨、硬碳、軟碳中的一種或多種的混合。
9.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，所述電池卷芯的直徑為20-60mm，高度為60-200mm，且所述高度與所述直徑的比大于1.7。
10.一種圓柱電池，其特征在于，包括根據權利要求1-9任一項所述的電池卷芯、蓋帽和鋼殼；所述鋼殼的內部容納所述電池卷芯，頂部以所述蓋帽封裝。
...【技術特征摘要】
1.一種電池卷芯，由正極片、負極片和兩者之間的隔膜卷繞形成，所述正極片的至少一個表面具有正極涂層，所述負極片的至少一個表面具有負極涂層，其特征在于，
2.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，所述電池卷芯完成至少100周的循環之后，從卷繞初始到卷繞結束的方向上，在所述隔膜上取沿所述隔膜的寬度方向上的長度不低于3cm、每兩段之間沿所述隔膜的長度方向上的間隔不少于200cm的至少3段，每段由所述隔膜的寬度方向的中心線到正極極耳的端部被三等分為三個區域，分別為區域a、區域b和區域c，計算所有所述段的所述三個區域的fe元素含量的平均值記為fea、feb、fec，計算所有所述段的所述三個區域的ni元素含量的平均值記為nia、nib、nic，滿足以下關系式：nia/fea＞nib/feb＞nic/fec。
3.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，2≤y≤30。
4.根據權利要求1所述的電池卷芯，其特征在于，33%≤...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸拯輝，江天潤，陳璇，
申請(專利權)人：江蘇睿恩新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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