【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及鋰電池，具體而言，涉及一種圓柱電池及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、目前，鋰離子電池已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但隨著人們物質(zhì)生活需求的提升，對(duì)電池的長(zhǎng)循環(huán)需求越來(lái)越高。其中，圓柱電池作為鋰離子電池最早商業(yè)化的電池一直受市場(chǎng)的青睞。眾所周知，鋰離子電池在充放電過(guò)程中因鋰離子在正負(fù)極中的脫出-嵌入，會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池體積發(fā)生形變。因圓柱電池獨(dú)特的螺旋式卷繞結(jié)構(gòu)，使得圓柱電池在充放電過(guò)程中因極片膨脹帶來(lái)的形變無(wú)法有效釋放，從而會(huì)造成圓柱電池性能下降。在首次充放電過(guò)程中表現(xiàn)較為明顯，若設(shè)計(jì)不合理，電池界面會(huì)因正負(fù)極片和隔膜貼合緊密，化成中產(chǎn)生的氣體無(wú)法及時(shí)排出，導(dǎo)致界面形成嵌鋰不均勻的白斑，從而影響電池后期使用壽命。
2、因此，目前亟需改善電池界面，同時(shí)優(yōu)化卷繞型圓柱電池的界面應(yīng)力釋放和化成產(chǎn)氣氣體的排放，進(jìn)而改善電池的循環(huán)壽命。
3、鑒于此，特提出本專(zhuān)利技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種圓柱電池及其制備方法，旨在優(yōu)化卷繞型圓柱電池的界面應(yīng)力釋放和化成產(chǎn)氣氣體的排放，提高電池的循環(huán)壽命。
2、本專(zhuān)利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、第一方面，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種圓柱電池，其通過(guò)依次設(shè)置的負(fù)極片、b面隔膜、正極片和a面隔膜卷繞形成；
4、其中，a面隔膜為基膜，b面隔膜包括基膜和涂覆于基膜上的涂覆層；
5、a面隔膜、b面隔膜和負(fù)極片的參數(shù)滿(mǎn)足以下關(guān)系：
6、h3＝k1×ha×ρ/2，其中k1＝0.9-1
7、σb＝k2×σa×(1-λ)×(1-ψ)，其中k2的取值為1.3-1.6；
8、h2+h3＝h1×k3，k3的取值為90％-110％；
9、式中，h1表示a面隔膜的厚度，單位為μm；
10、h2表示b面隔膜的基膜的厚度，單位為μm；
11、h3表示涂覆層的厚度，單位為μm；
12、ha表示負(fù)極片在0％soc狀態(tài)的極片厚度，單位為μm；
13、ρ表示負(fù)極片的滿(mǎn)電膨脹率，單位為％；
14、σb表示b面隔膜的基膜的孔隙率，單位為％；
15、σa表示a面隔膜的孔隙率，單位為％；
16、λ表示涂覆層的涂覆面積占基膜面積的比率，單位為％；
17、ψ表示涂覆層的溶脹，單位為％。
18、在可選的實(shí)施方式中，a面隔膜的材質(zhì)為聚乙烯。
19、在可選的實(shí)施方式中，a面隔膜的孔隙率σa的取值為30％-60％；
20、和/或，a面隔膜的厚度h1為5μm-30μm。
21、在可選的實(shí)施方式中，b面隔膜的基膜的材質(zhì)為聚丙烯；
22、和/或，基膜的孔隙率σb的取值范圍為30％-60％，厚度h2的取值范圍為6μm-30μm；
23、和/或，涂覆層的材質(zhì)選自聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、丙烯酸酯和硅烷中的至少一種。
24、在可選的實(shí)施方式中，涂覆層的溶脹ψ的取值為2％-10％；
25、和/或，涂覆層的涂覆面積占基膜面積的比率λ的取值為10％-40％；
26、和/或，涂覆層通過(guò)點(diǎn)涂的工藝形成，且涂覆于基膜的一側(cè)。
27、在可選的實(shí)施方式中，負(fù)極片的滿(mǎn)電膨脹率ρ的取值為0％-30％；
28、和/或，負(fù)極片在0％soc狀態(tài)的負(fù)極活性層厚度ha的取值為50μm-200μm。
29、在可選的實(shí)施方式中，定義正極片和負(fù)極片均具有a面和b面，a面為靠近圓心側(cè)的面，b面為遠(yuǎn)離圓心側(cè)的面；
30、卷繞順序?yàn)閍面隔膜對(duì)負(fù)極片的a面和正極片的b面；b面隔膜帶有涂覆層的一面對(duì)負(fù)極片的b面，另一面對(duì)正極片的a面。
31、在可選的實(shí)施方式中，負(fù)極片包括負(fù)極集流體和附著于負(fù)極集流體兩側(cè)的負(fù)極活性涂層，負(fù)極活性涂層中的活性材料選自石墨、硅基負(fù)極和鈦酸鋰中的至少一種；
32、和/或，正極片包括正極集流體和附著于正極集流體兩側(cè)的正極活性涂層，正極活性涂層中的活性材料選自鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種。
33、第二方面，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)圓柱電池的制備方法，包括：在提供a面隔膜、b面隔膜和負(fù)極片時(shí)，使各參數(shù)滿(mǎn)足如下關(guān)系：
34、h3＝k1×ha×ρ/2，其中k1＝0.9-1.1；
35、σb＝k2×σa×(1-λ)×(1-ψ)，其中k2的取值為1.3-1.6；
36、h2+h3＝h1×k3，k3的取值為90％-110％；
37、將依次設(shè)置的負(fù)極片、b面隔膜、正極片和a面隔膜進(jìn)行卷繞。
38、在可選的實(shí)施方式中，a面隔膜的卷繞張力fa大于b面隔膜的卷繞張力fb；
39、優(yōu)選地，a面隔膜和b面隔膜的卷繞張力滿(mǎn)足：
40、fb＝k4×70.986×e0.0027fa；
41、其中，k4的取值為0.8-1.3，fa的取值為90gf-800gf。
42、本專(zhuān)利技術(shù)具有以下有益效果：本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)定義a面隔膜和b面隔膜，通過(guò)調(diào)控a面隔膜、b面隔膜和負(fù)極片的參數(shù)滿(mǎn)足特定的關(guān)系，利用a面隔膜和b面隔膜各自的特有性質(zhì)來(lái)改善電池界面，其中b面隔膜是通過(guò)利用單面涂膠層可在高溫和壓力的作用下發(fā)生較大的形變，從而一方面來(lái)釋放空間消耗負(fù)極片的膨脹；另一方面利用膠層間較大的空隙來(lái)排放化成時(shí)產(chǎn)生的氣體。滿(mǎn)足本專(zhuān)利技術(shù)所限定的特殊關(guān)系式的圓柱電池能夠更好地優(yōu)化卷繞型圓柱電池的界面應(yīng)力釋放和化成產(chǎn)氣氣體的排放，有利于提高電池的循環(huán)性能。
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1.一種圓柱電池，其特征在于，其通過(guò)依次設(shè)置的負(fù)極片、B面隔膜、正極片和A面隔膜卷繞形成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述A面隔膜的材質(zhì)為聚乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓柱電池，其特征在于，所述A面隔膜的孔隙率σa的取值為30％-60％；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述B面隔膜的所述基膜的材質(zhì)為聚丙烯；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述涂覆層的溶脹ψ的取值為2％-10％；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述負(fù)極片的滿(mǎn)電膨脹率ρ的取值為0％-30％；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，定義所述正極片和所述負(fù)極片均具有A面和B面，所述A面為靠近圓心側(cè)的面，所述B面為遠(yuǎn)離圓心側(cè)的面；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體和附著于所述負(fù)極集流體兩側(cè)的負(fù)極活性涂層，所述負(fù)極活性涂層中的活性材料選自石墨、硅基負(fù)極和鈦酸鋰中的至少一種；
9.一種權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述圓
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述A面隔膜的卷繞張力fa大于所述B面隔膜的卷繞張力fb；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種圓柱電池，其特征在于，其通過(guò)依次設(shè)置的負(fù)極片、b面隔膜、正極片和a面隔膜卷繞形成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述a面隔膜的材質(zhì)為聚乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓柱電池，其特征在于，所述a面隔膜的孔隙率σa的取值為30％-60％；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述b面隔膜的所述基膜的材質(zhì)為聚丙烯；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述涂覆層的溶脹ψ的取值為2％-10％；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱電池，其特征在于，所述負(fù)極片的滿(mǎn)電膨脹率ρ的取值為0％-30％；
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧偉，惠志文，高青青，程錦遠(yuǎn)，宋章訓(xùn)，楊亦雙，楊慶亨，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇中興派能電池有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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