本技術(shù)涉及電化學(xué),特別是涉及一種二次電池和用電裝置。
背景技術(shù):
1、二次電池,如鋰離子電池,其具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低和環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。鋰離子電池中隔膜的性能決定了鋰離子電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響鋰離子電池的容量、循環(huán)以及安全性能。性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高鋰離子電池的綜合性能具有重要的作用。目前,通過(guò)隔膜改善鋰離子電池的性能時(shí),其循環(huán)性能和安全性能通常難以兼顧。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本技術(shù)的目的在于提供一種二次電池和用電裝置,以兼顧二次電池的循環(huán)性能和安全性能。具體技術(shù)方案如下:
2、需要說(shuō)明的是,本技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
中,以鋰離子電池作為二次電池的例子來(lái)解釋本技術(shù),但是本技術(shù)的二次電池并不僅限于鋰離子電池。具體技術(shù)方案如下:
3、本技術(shù)的第一方面提供了一種二次電池,其包括卷繞結(jié)構(gòu)的電極組件,所述電極組件包括正極極片、負(fù)極極片、第一隔膜和第二隔膜,所述負(fù)極極片位于所述第一隔膜和所述第二隔膜之間;所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和位于所述負(fù)極集流體厚度方向兩側(cè)的第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層,所述第一隔膜與所述第一負(fù)極材料層相鄰,所述第二隔膜與所述第二負(fù)極材料層相鄰;所述第一隔膜包括第一基膜和水性粘結(jié)層,所述水性粘結(jié)層設(shè)置在所述第一基膜的至少一側(cè),其中一層所述水性粘結(jié)層與所述第一負(fù)極材料層直接接觸;所述第二隔膜包括第二基膜和油性粘結(jié)層,所述油性粘結(jié)層設(shè)置在所述第二基膜的至少一側(cè),其中一層所述油性粘結(jié)層與所述第二負(fù)極材料層直接接觸。第一隔膜具有好導(dǎo)離子性能,且粘結(jié)性相對(duì)較弱,有利于降低循環(huán)后期出現(xiàn)的電解液斷橋問(wèn)題,進(jìn)而有利于改善二次電池的循環(huán)性能;第二隔膜具有好的粘結(jié)性能且抗穿刺能力較強(qiáng),有利于改善二次電池的安全性能。因此,第一隔膜和第二隔膜搭配使用,有利于兼顧二次電池的循環(huán)性能和安全性能。
4、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述第一隔膜還包括第一陶瓷涂層,所述第一陶瓷涂層設(shè)置在所述第一基膜背離所述第一負(fù)極材料層的一側(cè),所述第一陶瓷涂層位于所述第一基膜與所述水性粘結(jié)層之間;和/或,所述第二隔膜還包括第二陶瓷涂層,所述第二陶瓷涂層設(shè)置在所述第二基膜背離所述第二負(fù)極材料層的一側(cè),所述第二陶瓷涂層位于所述第二基膜與所述油性粘結(jié)層之間。第一陶瓷涂層和/或第二陶瓷涂層的引入可以進(jìn)一步提高二次電池的循環(huán)性能,從而,上述第一隔膜和第二隔膜搭配使用,更有利于兼顧二次電池的循環(huán)性能和安全性能。
5、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,沿所述電極組件的卷繞方向,所述第一負(fù)極材料層的長(zhǎng)度大于所述第二負(fù)極材料層的長(zhǎng)度。第一負(fù)極材料層的長(zhǎng)度大于第二負(fù)極材料層的長(zhǎng)度,有利于二次電池的負(fù)極極片吸收更多電解液,降低循環(huán)斷橋等風(fēng)險(xiǎn)。
6、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述電極組件包括平直區(qū)和拐角區(qū),在所述拐角區(qū),一個(gè)正極極片拐角段與一個(gè)第一負(fù)極材料層拐角段相鄰,所述正極極片拐角段較所述第一負(fù)極材料層拐角段遠(yuǎn)離所述電極組件的卷繞中心,所述第一隔膜位于所述正極極片拐角段與所述第一負(fù)極材料層拐角段之間。在電極組件采用不同特性的第一隔膜和第二隔膜搭配使用,各自發(fā)揮不同的優(yōu)勢(shì),有利于改善二次電池在拐角區(qū)的析鋰問(wèn)題和界面問(wèn)題,進(jìn)一步改善二次電池的循環(huán)性能,使得二次電池的循環(huán)性能和安全性能得到更好的兼顧。
7、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述水性粘結(jié)層包括水性聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠或水性聚苯烯酸酯中的至少一種;和/或,所述油性粘結(jié)層包括油性聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一種。通過(guò)選用上述材料,有利于提高第一隔膜與正極極片之間、第一隔膜與負(fù)極極片之間、第二隔膜與正極極片之間、以及第二隔膜與負(fù)極極片之間的粘結(jié)力,強(qiáng)化上述兩者之間的界面,有利于鋰離子的傳輸,提高了二次電池的循環(huán)性能;同時(shí)降低了第一陶瓷涂層、第二陶瓷涂層脫落的可能性,從而,更有利于兼顧二次電池的循環(huán)性能和安全性能。
8、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述水性粘結(jié)層的涂布重量cw1為0.0004mg/mm2至0.002mg/mm2,和/或,所述油性粘結(jié)層的涂布重量cw2為0.0004mg/mm2至0.002mg/mm2。通過(guò)調(diào)控cw1和/或cw2在本技術(shù)范圍內(nèi),有利于強(qiáng)化第一隔膜與正極極片和/或負(fù)極極片之間的界面、第二隔膜與正極極片和/或負(fù)極極片之間的界面,有利于鋰離子的傳輸,能夠進(jìn)一步提高二次電池的循環(huán)性能
9、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述第一基膜的孔隙率p1大于所述第二基膜的孔隙率p2,40%≤p1≤70%,5%≤p2≤50%。在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,50%≤p1≤60%,10%≤p2≤40%。通過(guò)調(diào)控第一基膜的孔隙率p1和第二基膜的孔隙率p2在本技術(shù)范圍內(nèi),第一隔膜和第二隔膜的機(jī)械強(qiáng)度較高,可以進(jìn)一步兼顧二次電池的安全性能。
10、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述第一基膜的孔徑d1大于所述第二基膜的孔徑d2,80nm≤d1≤700nm,50nm≤d2≤200nm。在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,250nm≤d1≤520nm,100nm≤d2≤150nm。通過(guò)調(diào)控第一基膜的孔徑d1和第二基膜的孔徑d2在本技術(shù)范圍內(nèi),第一隔膜和第二隔膜的機(jī)械強(qiáng)度較高,可以進(jìn)一步兼顧二次電池的安全性能。
11、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述第一陶瓷涂層的涂布重量cw1’為7mg/cm2至13mg/cm2,和/或,所述第二陶瓷涂層的涂布重量cw2’為7mg/cm2至13mg/cm2。調(diào)控cw1’和/或cw2’在上述范圍內(nèi),有利于提高第一隔膜和/或第二隔膜的保液量,從而改善了第一隔膜和/或第二隔膜的儲(chǔ)液性能,有利于進(jìn)一步兼顧二次電池的循環(huán)性能。
12、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述第一陶瓷涂層包括第一陶瓷粒子,所述第二陶瓷涂層包括第二陶瓷粒子,所述第一陶瓷粒子和所述第二陶瓷粒子各自獨(dú)立地包括自氧化鋁、勃姆石、氧化硅、氧化鎂、氧化鈦、氧化錫、氧化鈣、氧化鋯、氧化釔、碳化硅、氫氧化鋁、氫氧化鎂或氫氧化鈣中的至少一種。第一陶瓷涂層中的第一陶瓷粒子的種類、第二陶瓷涂層中的第二陶瓷粒子的種類在本技術(shù)范圍內(nèi),能夠進(jìn)一步提高第一隔膜、第二隔膜的保液能力,改善正極極片和負(fù)極極片因電解液不足導(dǎo)致的界面問(wèn)題,從而進(jìn)一步提高二次電池的循環(huán)性能。
13、在本技術(shù)的一些實(shí)施方案中,所述第一隔膜的厚度h1為7.5μm至15.0μm,所述第二隔膜的厚度h2為6.0μm至13.0μm。通過(guò)調(diào)控第一隔膜的厚度h1和第二隔膜的厚度h2在上述范圍內(nèi),得到的二次電池具有高的能量密度,同時(shí)還能兼顧循環(huán)性能和安全性能。
14、本技術(shù)的第二方面提供了一種用電裝置,其包括前述任一實(shí)施方案中的二次電池。
15、本技術(shù)的有益效果:
16、本技術(shù)提供了一種二次電池,其包括卷繞結(jié)構(gòu)的電極組件,電極組件包括正極極片、負(fù)極極片、第一隔膜和第二隔膜,負(fù)極極片位于第一隔膜和第二隔膜之間;負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和位于負(fù)極集流體厚度方向兩側(cè)的第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層,第一隔膜與第一負(fù)極材料層相鄰,第二隔膜與第二負(fù)極材料層相鄰;第一隔膜包括第一基膜和水性粘結(jié)層,水性粘結(jié)層設(shè)置在第一基膜的至少一側(cè),其中一層水性粘結(jié)層與第一負(fù)極材料層直接接觸;第二隔膜包括第二基膜和油性粘結(jié)層,油性粘結(jié)層設(shè)置在第二基膜的至少一側(cè),其中一層油性粘結(jié)層與第二負(fù)極材料層直接接觸。第一隔膜包括兩層水性粘結(jié)層,第二隔膜包括兩層油性粘結(jié)層,油性粘結(jié)層粘結(jié)力比水性粘結(jié)層的的粘結(jié)力強(qiáng),水性粘結(jié)層的導(dǎo)離子性能比油性粘結(jié)層強(qiáng)。從而,第一基膜具有好導(dǎo)離子性能,且粘結(jié)性相對(duì)較弱,有利于降低循環(huán)后期出現(xiàn)的電解液斷橋問(wèn)題,進(jìn)而有利于改善二次電池的循環(huán)性能;第二基膜具有好的粘結(jié)性能且抗穿刺能力較強(qiáng),有利于改善二次電池的安全性能。因此,第一隔膜和第二隔膜搭配使用,有利于兼顧二次電池的循環(huán)性能和安全性能。
17、當(dāng)然,實(shí)施本技術(shù)的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。