本技術(shù)涉及電化學(xué)儲能領(lǐng)域,具體地涉及一種電池組件及二次電池。
背景技術(shù):
1、在制備二次電池的過程中,需要將二次電池的正極極片、隔離膜、負(fù)極極片依次堆疊后進(jìn)行卷繞形成裸電芯,之后進(jìn)行熱壓,然后將裸電芯裝入殼體中,之后再進(jìn)行注液形成二次電池。但這種情況下,電解液不容易進(jìn)入裸電芯的內(nèi)部,容易導(dǎo)致電解液不足,浸潤不良,最終導(dǎo)致二次電池的界面惡化,影響二次電池的循環(huán)性能,嚴(yán)重者甚至出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象,影響二次電池的安全使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)提供了一種電池組件及二次電池,本技術(shù)的電池組件可以很好地改善電解液在電池組件內(nèi)部的傳輸能力,從而改善二次電池的循環(huán)性能,同時可以改善電池的自放電現(xiàn)象,降低k值。
2、第一方面,本技術(shù)提供了一種電池組件,其包括極片和隔離膜,隔離膜和極片交替疊加并卷繞設(shè)置,極片沿其卷繞方向交替設(shè)置有主體區(qū)和拐角區(qū),且極片的表面部分區(qū)域凸起形成凸點,位于主體區(qū)的凸點的高度為h1μm,位于拐角區(qū)的凸點的高度為h2μm,1.5h1≤h2≤5h1;隔離膜包括基膜層,基膜層的至少一表面設(shè)置有粘結(jié)層,粘結(jié)層的表面粗糙度為xμm,滿足:100≤h2/x≤8000。進(jìn)一步優(yōu)選的,滿足:1.5h1≤h2≤4h1。
3、在上述技術(shù)方案中,電池組件會在卷繞后用于二次電池中,由于極片表面的凸點具有支撐作用,因此相鄰的極片之間會存在間隙,間隙可以容納電解液,有利于卷繞的電池組件充分被電解液浸潤。由于卷繞后電池組件的不同區(qū)域受力不均勻,因此極片的不同區(qū)域,凸點的高度也不相同,這樣可以提升電解液的傳輸能力。另外,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),由于相鄰的極片之間存在隔離膜,因此隔離膜與極片接觸的表面也會對凸點的受力產(chǎn)生影響,從而影響電解液在電池組件中的傳輸能力。當(dāng)隔離膜中的粘結(jié)層的表面粗糙度較大時,粘結(jié)層的平面平整度偏差,此時凸點受力不均勻,所以不容易被壓平,因此凸點的高度可以較低;當(dāng)粘結(jié)層的表面粗糙度較小時,粘結(jié)層的平面平整度較高,此時凸點受力均勻,容易被壓平,因此凸點的高度較高。具體的,表面粗糙度xμm和拐角凸點高度h2滿足100≤h2/x≤8000關(guān)系時,電池組件就更容易被電解液浸潤,這樣當(dāng)電池組件用于二次電池時,可以很好地改善二次電池的循環(huán)性能,且當(dāng)拐角凸點高度和表面粗糙度在合適的范圍內(nèi)時,可以有效降低電池的k值,改善電池的自放電現(xiàn)象。當(dāng)h2/x過大時,則隔離膜的表面的粘結(jié)層的表面粗糙度過小,而拐角凸點高度較大時,電池中電解液的浸潤效果會較差,從而導(dǎo)致電池的循環(huán)性能惡化,且k值也會變大,電池更容易發(fā)生嚴(yán)重的自放電現(xiàn)象;而當(dāng)h2/x過小時,即凸點高度較低,而隔離膜的表面的粘結(jié)層的表面粗糙度較大時,粘結(jié)層的平面平整度偏差,此時拐角凸點受力不均勻,所以不容易被壓平,沒有壓平的拐角凸點在電芯中呈現(xiàn)尖銳狀態(tài),會更容易刺穿隔膜,從而惡化電芯k值,使得電池的自放電現(xiàn)象加劇,此外,粘結(jié)層還會增加隔離膜和極片之間的粘結(jié)力,起到抑制電池組件膨脹的作用。當(dāng)進(jìn)一步滿足本技術(shù)優(yōu)選的范圍時,可以進(jìn)一步改善電池的循環(huán)性能,降低電池的k值,改善電池的自放電現(xiàn)象。
4、在一種可能的實現(xiàn)方式中,0.01≤x≤0.1且200≤h2/x≤4000。當(dāng)表面粗糙度過小時,可能會導(dǎo)致電解液在電池中的浸潤效果差,從而使得k值變差,電池的循環(huán)變差;而當(dāng)表面粗糙度過大時,粘結(jié)層的平面平整度偏差,此時凸點受力不均勻,所以不容易被壓平,沒有壓平的凸點在電芯中呈現(xiàn)尖銳狀態(tài),會容易刺穿隔膜,從而惡化電芯k值,使得電池的自放電現(xiàn)象加劇,從而使得電池的循環(huán)性能也變差。
5、在上述技術(shù)方案中,電池組件用于二次電池時,可以更近一步地改善二次電池的循環(huán)性能,而且也不容易影響二次電池的能量密度。
6、在一種可能的實現(xiàn)方式中,500≤h2/x≤6250。
7、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所有粘結(jié)劑上有若干條紋,相鄰條紋之間的距離為a?μm,60≤a≤480,20≤h2≤60,且1≤a/h2≤24。
8、在上述技術(shù)方案中,粘結(jié)劑中,相鄰條紋之間的空隙也可以起到容納電解液的作用,從而進(jìn)一步提升電解液在電池組件中的傳輸能力,這樣可以更有利于提升二次電池的循環(huán)性能。
9、在一種可能的實現(xiàn)方式中,120≤a≤320,20≤h2≤40。
10、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所有條紋在隔離膜的表面上的投影面積占隔離膜的表面面積的11%~28%。
11、在上述技術(shù)方案中,投影面積在11%~28%既能夠保證粘結(jié)劑有足夠的接觸面從而提供足夠的粘結(jié)力,又能保證條紋之間仍然具有空隙可以儲存電解液。
12、在一種可能的實現(xiàn)方式中,65℃下,隔離膜和極片之間的粘結(jié)力為4n/m~20n/m。
13、在一種可能的實現(xiàn)方式中,粘結(jié)劑包括第一水系聚合物,第一水系聚合物的單體包括丁二烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、乙烯、丙烯或偏氟乙烯中的至少一種。
14、在一種可能的實現(xiàn)方式中,電池組件滿足以下條件中的至少一者:(1)相鄰的凸點之間的距離為0.5mm~10mm;(2)凸點的直徑為0.3mm~10mm;(3)5≤h1≤40;(4)20≤h2≤80。
15、在一種可能的實現(xiàn)方式中,隔離膜還包括固態(tài)電解質(zhì),基于隔離膜的總質(zhì)量,固態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量含量為b%,5≤b≤60,20≤h2≤80,且0.0625≤b/h2≤3。
16、在上述技術(shù)方案中,固態(tài)電解質(zhì)雖然可以改善隔離膜的離子傳導(dǎo)能力和抗穿刺性能,但是其對粘結(jié)性能會產(chǎn)生不利影響。因此通過固態(tài)電解質(zhì)的含量和凸點高度的比值,可以使得隔離膜具有良好的離子傳導(dǎo)能力和抗穿刺能力的同時,不對粘結(jié)性能產(chǎn)生明顯影響。
17、在一種可能的實現(xiàn)方式中,固態(tài)電解質(zhì)包括磷酸鋁鈦鋰、鋰鑭鈦氧、鋰鑭鋯氧、鋰鍺磷硫、鋰硅磷硫氯、鋰磷硫氯、鋰磷硫或聚氧化乙烯中的至少一種。
18、在一種可能的實現(xiàn)方式中,基膜層的閉孔溫度為t℃,130≤t≤155,20≤h2≤80,且1.66≤t/h2≤7.75。
19、在上述技術(shù)方案中,基膜層的閉孔溫度較低會顯著改善二次電池的熱箱性能、抗沖擊性能、抗短路性能和動力學(xué)性能;但也會導(dǎo)致隔離膜強(qiáng)度的降低以及孔隙率的降低。通過控制閉孔溫度和凸點高度的比值,可以在不惡化二次電池的熱箱性能的同時,改善二次電池的抗沖擊性能、抗短路性能和動力學(xué)性能等。
20、在一種可能的實現(xiàn)方式中,135≤t≤145,20≤h2≤40。
21、在一種可能的實現(xiàn)方式中,隔離膜的透氣度為c?secs/100cc,20≤c≤100,20≤h2≤80,且0.25≤c/h2≤5。
22、在上述技術(shù)方案中,透氣度較低可以提升電池組件和二次電池的穿刺強(qiáng)度,但似乎也會對電池組件和二次電池的散熱產(chǎn)生不利影響。本技術(shù)通過控制隔離膜的透氣度和凸點之間的比例,從而在不惡化二次電池的散熱性能的同時,改善二次電池的穿刺強(qiáng)度。
23、第二方面,本技術(shù)提供了一種二次電池,其包括上述的電池組件。因此本技術(shù)的二次電池具有良好的循環(huán)性能。
24、本技術(shù)的有益效果:
25、本技術(shù)提供了一種電池組件及二次電池,本技術(shù)的電池組件包括極片和隔離膜,隔離膜和極片交替疊加并卷繞設(shè)置,極片沿其卷繞方向交替設(shè)置有主體區(qū)和拐角區(qū),且極片的表面部分區(qū)域凸起形成凸點,位于主體區(qū)的凸點的高度為h1μm,位于拐角區(qū)的凸點的高度為h2μm,1.5h1≤h2≤5h1;隔離膜的表面設(shè)置有粘結(jié)層,粘結(jié)層的表面粗糙度為x?μm,滿足:100≤h2/x≤8000。本技術(shù)的電池組件中,通過極片上設(shè)置凸點,并控制隔離膜的粗糙度和拐角區(qū)的凸點的高度的比值在100~8000的范圍內(nèi),可以使得凸點起到很好地支撐作用,使得電池組件更容易被電解液浸潤,從而提高電解液在電池組件中的傳輸能力,使得二次電池具有良好的循環(huán)性能和能量密度。