本申請涉及二次電池領域,特別涉及一種二次電池及其制備方法、儲能系統及用電設備。
背景技術:
1、鋰離子電池具有高比能量密度、高工作電壓、長儲存壽命及低放電率等優點,因而被廣泛應用于各類電子信息產品。
2、鋰離子電池的性能好壞主要取決于極片、電解液、隔膜及包含其中的其他電池材料,其中極片尤為重要。在極片的加工過程中,為幫助活性物質更好地貼覆在集流體表面,需要對極片進行輥壓處理。極片中的銅箔越輕薄單位電池銅用量就越少。一方面,銅用量減少使電池的生產成本降低;另一方面,銅箔變薄、銅用量減少會在電芯體積不變的情況下,增大電芯內部的可利用空間,可以設置更多的活性材料層,進而提高電芯容量和電池能量密度。
3、因此,如何設計一款具有超薄銅箔的二次電池是本領域技術人員需要解決的問題。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種二次電池及其制備方法、儲能系統及用電設備,至少有利于解決超薄銅箔在輥壓處理過程中出現的斷帶的問題。
2、根據本申請一些實施例,本申請實施例一方面提供一種二次電池的制造方法,包括:
3、提供電芯組件,所述電芯組件包括正極極片、隔膜以及負極極片,其中,所述負極極片的形成步驟包括:
4、提供負極集流體,所述負極集流體的厚度為箔片厚度h,其中,0<h≤5μm;
5、在所述負極集流體的至少一側表面形成負極活性材料層;
6、在所述負極活性材料層背離所述負極集流體的一側表面形成支撐層,所述負極集流體、所述負極活性材料層和所述支撐層構成層疊結構;
7、對所述層疊結構進行輥壓處理;
8、去除所述支撐層,以得到所述負極極片;
9、提供殼體,所述殼體具有容置腔,將所述電芯組件置于所述容置腔內并向所述容置腔內注入電解液。
10、在一些實施例中,在進行所述輥壓處理之前,所述支撐層的厚度滿足:2μm≤d≤5μm,d為所述支撐層的厚度。
11、在一些實施例中,對所述層疊結構進行輥壓處理后,所述負極活性材料層的壓實密度滿足:1.4g/cm3≤ρ≤1.8g/cm3,ρ為所述負極活性材料層的壓實密度。
12、在一些實施例中,所述支撐層的材料包括水溶性材料、熱分解材料或光解材料中的至少一種。
13、在一些實施例中,形成所述支撐層的方法包括:
14、提供支撐漿料,所述支撐漿料中含有分散質和分散劑;
15、在所述負極活性材料層背離所述負極集流體的一側表面涂覆所述支撐漿料并進行干燥處理,去除所述分散劑,所述分散質固化形成所述支撐層。
16、在一些實施例中,按照質量百分比計,所述支撐漿料中分散質的質量百分比為3wt%~10wt%。
17、在一些實施例中,所述支撐層的材料為水溶性材料;去除所述支撐層的方法包括:
18、對所述支撐層進行蒸汽溶解處理,以去除所述支撐層;
19、對所述負極活性材料層表面進行清洗處理。
20、在一些實施例中,所述蒸汽溶解處理的工藝參數包括:在水汽氛圍下進行加熱處理,85℃≤t1≤110℃,0.1mpa≤p1≤0.2mpa,t1為工藝溫度,p1為蒸汽壓強。
21、在一些實施例中,所述水溶性材料包括pva材料、peg材料、pvp材料、cmc材料、pvc材料、乙烯-一氧化碳共聚物或乙烯基酮共聚物材料中的至少一種。
22、在一些實施例中,在進行所述輥壓處理的步驟中,還對所述支撐層進行加熱處理,所述加熱處理的加熱溫度滿足:40℃≤t2≤50℃,t2為所述加熱處理的加熱溫度。
23、在一些實施例中,所述輥壓處理包括:對所述層疊結構進行多次輥壓,且前一次輥壓的輥壓壓力小于或等于后一次輥壓的輥壓壓力。
24、在一些實施例中,所述輥壓處理包括先后進行的第一次輥壓以及第二次輥壓,所述第一次輥壓以及所述第二次輥壓滿足:30mpa≤p1≤50mpa,60mpa≤p2≤90mpa,其中,p1為所述第一次輥壓的輥壓壓力,p2為所述第二次輥壓的輥壓壓力。
25、在一些實施例中,所述支撐層的抗拉強度為第一抗拉強度σb1,其中,10mpa≤σb1≤120mpa。
26、在一些實施例中,所述層疊結構的抗拉強度為第二抗拉強度σb2,其中,40mpa≤σb2≤250mpa。
27、根據本申請一些實施例,本申請實施例另一方面還提供一種二次電池,所述二次電池如上述任一項所述的二次電池的制備方法得到;
28、所述二次電池包括:
29、殼體,所述殼體內部具有容置腔;
30、電芯組件,所述電芯組件安裝在所述容置腔內;所述電芯組件包括:正極極片、隔膜和負極極片;所述負極極片包括:負極集流體和負極活性材料層;
31、其中,所述負極集流體的厚度為箔片厚度h,其中,0<h≤5μm。
32、根據本申請一些實施例,本申請實施例另一方面還提供一種儲能系統,所述儲能系統包括:若干二次電池,所述二次電池如上任一項所述的二次電池的制備方法得到或如上所述的二次電池。
33、根據本申請一些實施例,本申請實施例另一方面還提供一種用電設備,所述用電設備包括:若干二次電池,所述二次電池如上任一項所述的二次電池的制備方法得到或如上所述的二次電池。
34、本申請實施例提供的技術方案至少具有以下優點:本申請實施例通過在形成負極極片的過程中在負極活性材料層表面形成一層支撐層以提高整體的機械強度,支撐層在后續的輥壓處理中提供支撐力,避免負極集流體出現斷帶的問題。
1.一種二次電池的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,在進行所述輥壓處理之前,所述支撐層的厚度滿足:2μm≤d≤15μm,d為所述支撐層的厚度。
3.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,對所述層疊結構進行所述輥壓處理后,所述負極活性材料層的壓實密度滿足:1.4g/cm3≤ρ≤1.8g/cm3,ρ為所述負極活性材料層的壓實密度。
4.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述支撐層的材料包括水溶性材料、熱分解材料或光解材料中的至少一種。
5.根據權利要求1或4所述的二次電池的制備方法,其特征在于,形成所述支撐層的方法包括:
6.根據權利要求5所述的二次電池的制備方法,其特征在于,按照質量百分比計,所述支撐漿料中所述分散質的質量百分比為3wt%~10wt%。
7.根據權利要求4所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述支撐層的材料為水溶性材料;去除所述支撐層的方法包括:
8.根據權利要求7所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述蒸汽溶解處理的工藝參數包括:在水汽氛圍下進行加熱處理,85℃≤t1≤110℃,0.1mpa≤p1≤0.2mpa,t1為工藝溫度,p1為蒸汽壓強。
9.根據權利要求4所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述水溶性材料包括pva材料、peg材料、pvp材料、cmc材料、pvc材料、乙烯-一氧化碳共聚物或乙烯基酮共聚物材料中的至少一種。
10.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,在進行所述輥壓處理的步驟中,還對所述支撐層進行加熱處理,所述加熱處理的加熱溫度滿足:40℃≤t2≤50℃,t2為所述加熱處理的加熱溫度。
11.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述輥壓處理包括:對所述層疊結構進行多次輥壓,且前一次輥壓的輥壓壓力小于或等于后一次輥壓的輥壓壓力。
12.根據權利要求11所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述輥壓處理包括先后進行的第一次輥壓以及第二次輥壓,所述第一次輥壓以及所述第二次輥壓滿足:30mpa≤p1≤50mpa,60mpa≤p2≤90mpa,其中,p1為所述第一次輥壓的輥壓壓力,p2為所述第二次輥壓的輥壓壓力。
13.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述支撐層的抗拉強度為第一抗拉強度σb1,其中,10mpa≤σb1≤120mpa。
14.根據權利要求1所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述層疊結構的抗拉強度為第二抗拉強度σb2,其中,40mpa≤σb2≤250mpa。
15.一種二次電池,其特征在于,所述二次電池如權利要求1~14中任一項所述的二次電池的制備方法得到;
16.一種儲能系統,其特征在于,包括:若干二次電池,所述二次電池如權利要求1~14中任一項所述的二次電池的制備方法得到或如權利要求15所述的二次電池。
17.一種用電設備,其特征在于,包括:若干二次電池,所述二次電池如權利要求1~14中任一項所述的二次電池的制備方法得到或如權利要求15所述的二次電池。