一种二次电池和电子装置的制作方法

本技术涉及电化学，特别是涉及一种二次电池和电子装置。

背景技术：

1、二次电池，例如锂离子电池，具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等特点，在消费电子领域具有广泛的应用。

2、目前锂离子电池中的电极组件常采用多极耳及叠片结构，以降低电池阻抗。其中，为保证锂离子电池的超薄、高能量密度等性能，电极组件的最外层的极片通常采用单面涂布极片。然而，由于单面涂布的极片的制造工艺以及结构的特殊性，循环过程中易出现黑斑或析锂的问题，导致锂离子电池的性能降低。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种二次电池和电子装置，以降低电极组件外侧极片发生黑斑和析锂的风险，提高二次电池的循环性能。

2、需要说明的是，本技术的
技术实现要素：
中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本技术，但是本技术的二次电池并不仅限于锂离子电池。

3、二次电池中的叠片结构的电极组件的生产是将正极极片、负极极片和隔膜通过切刀分切成型然后再通过热压进行堆叠成型。常规的软包叠片二次电池结构由n层内侧第二极片、n-1层内侧第一极片和2层外侧第一极片堆叠封装而成，由于卷曲作用效应的存在，外侧第一极片的集流体厚度通常是内侧第一极片的集流体厚度的2至3倍，这就导致了外侧第一极片的电阻小、电流密度大，消耗和传输电解液的能力大于内侧极片。在长期循环过程中更容易出现电极组件外侧电解液不足而导致外侧极片界面析锂问题，随着循环的持续进行，锂枝晶不断形成并加剧，最终刺穿隔膜造成正负极极片直接接触并发生短路，影响了二次电池的安全性能。基于此，本技术提供了一种二次电池，能够降低电极组件中外侧电解液不足而导致的外侧极片循环析锂的风险，在兼顾二次电池能量密度的同时，提高二次电池的循环性能。具体技术方案如下：

4、本技术的第一方面提供了一种二次电池，包括壳体和叠片结构的电极组件，沿电极组件的厚度方向，电极组件包括层叠设置的第一极片、第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜，第一极片包括两个外侧第一极片、两个次外侧第一极片以及位于两个次外侧第一极片之间的内侧第一极片，第二极片包括两个外侧第二极片以及位于两个外侧第二极片之间的内侧第二极片，两个外侧第一极片分别位于电极组件最外的两侧，至少一个外侧第一极片为单面第一极片，两个外侧第二极片分别位于两个外侧第一极片远离壳体的一侧且分别与两个外侧第一极片相邻，两个次外侧第一极片分别位于两个外侧第二极片远离壳体的一侧且分别与两个外侧第二极片相邻。隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，第一隔膜设置于单面第一极片与外侧第二极片之间，第二隔膜设置于内侧第一极片和与之相邻的内侧第二极片之间。第一隔膜的孔隙率为p1，第二隔膜的孔隙率为p2，p1＞p2。通过在叠片结构的电极组件中设置不同孔隙率的隔膜，并使得第一隔膜的孔隙率大于第二隔膜的孔隙率，能够提高电极组件外侧的储液能力，降低循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，二次电池具有良好的循环性能。

5、在本技术的一些实施方案中，1.30≤p1/p2≤2.17，30％≤p2≤50％。通过调控p1/p2和p2的值在上述范围内，在兼顾安全性能的同时，二次电池具有良好的循环性能。

6、在本技术的一些实施方案中，第一极片为正极极片。当选用正极极片作为第一极片时，降低循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险的效果更明显，从而进一步提高了二次电池的循环性能。

7、在本技术的一些实施方案中，第一隔膜包括第一基膜和位于第一基膜至少一个表面上的第一陶瓷涂层，第一陶瓷涂层包括第一陶瓷粒子，第二隔膜包括第二基膜和位于第二基膜至少一个表面上的第二陶瓷涂层，第二陶瓷涂层包括第二陶瓷粒子，第一陶瓷粒子、第二陶瓷粒子各自独立地选勃姆石、al2o3、zro2或tio2中的至少一种；第一陶瓷粒子的平均粒径为d1μm，0.10≤d1≤1.50；第二陶瓷粒子的平均粒径为d2μm，0.50≤d2≤5.00。通过选用上述种类的第一陶瓷粒子和第二陶瓷粒子，并调控第一陶瓷粒子和第二陶瓷粒子的平均粒径在上述范围内，有利于调节第一陶瓷涂层和第二陶瓷涂层的比表面积，从而降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，提高了二次电池的循环性能。

8、在本技术的一些实施方案中，0.02≤d1/d2≤1.00。通过调控d1/d2的值在上述范围内，第一陶瓷粒子的粒径小于或等于第二陶瓷粒子的粒径，有利于调控第一陶瓷涂层和第二陶瓷涂层的比表面积，从而降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，提高了二次电池的循环性能。

9、在本技术的一些实施方案中，第一陶瓷涂层的厚度为1.0μm至8.0μm，第二陶瓷涂层的厚度为1.0μm至5.0μm。通过调控第一陶瓷涂层的厚度t1和第二陶瓷涂层的厚度t2在上述范围内，有利于进一步增大隔膜尤其是电极组件最外层隔膜对电解液的容纳空间，提高了电极组件外侧的储液能力，从而降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险在兼顾二次电池能量密度的同时，提高了二次电池的循环性能。

10、在本技术的一些实施方案中，第一基膜的材料、第二基膜的材料各自独立地选自聚乙烯或聚丙烯中的至少一种；第一基膜的孔隙率为p1，50％≤p1≤65％，第二基膜的孔隙率为p2，30％≤p2≤50％。通过选用上述种类的第一基膜和第二基膜，并调控第一基膜和第二基膜的孔隙率在上述范围内，降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，提高了二次电池的循环性能。同时，第一隔膜和第二隔膜的机械强度较高，有利于进一步兼顾二次电池的安全性能。

11、在本技术的一些实施方案中，1.30≤p1/p2≤2.17。通过调控p1/p2的值在上述范围内，第一基膜相较于第二基膜具有更高的孔隙率，降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，在兼顾第一隔膜和第二隔膜的机械强度的同时，提高了二次电池的循环性能。

12、在本技术的一些实施方案中，第一基膜的厚度为4.0μm至12.0μm，第二基膜的厚度为4.0μm至9.0μm。通过调控第一基膜的厚度t'1和第二基膜的厚度t'2在上述范围内，在兼顾二次电池能量密度的同时，提高了二次电池的循环性能。

13、在本技术的一些实施方案中，第一陶瓷涂层还包括第一粘结剂，第二陶瓷涂层还包括第二粘结剂，第一粘结剂、第二粘结剂各自独立地选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素或海藻酸钠中的至少一种；基于第一陶瓷涂层的质量，第一粘结剂的质量百分含量为1.0％至10.0％；基于第二陶瓷涂层的质量，第二粘结剂的质量百分含量为1.0％至10.0％。通过选用上述种类的第一粘结剂和第二粘结剂，并调控第一粘结剂的质量百分含量w1和第二粘结剂的质量百分含量w2在上述范围内，在兼顾循环性能的同时，提高了二次电池的安全性能。

14、在本技术的一些实施方案中，壳体为铝塑膜。

15、在本技术的一些实施方案中，第一隔膜的厚度为h1μm，第二隔膜的厚度为h2μm，1.0≤h1/h2≤5.8，5.0≤h2≤19.0。通过调控h1和h2的值在上述范围内，降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，在兼顾二次电池能量密度的同时，提高了二次电池的循环性能和安全性能。

16、在本技术的一些实施方案中，隔膜还包括第三隔膜，第三隔膜设置于外侧第二极片与次外侧第一极片之间，第三隔膜的孔隙率为p3，p3＞p2。在本技术的一些实施方案中，隔膜还包括第四隔膜，第四隔膜设置于次外侧第一极片和与之相邻的内侧第二极片之间，第四隔膜的孔隙率为p4，p4＞p2。通过上述调控，此时电极组件次外层隔膜和/或次次外层隔膜、以及最外层隔膜的孔隙率和电解液的容纳空间较大，进一步降低了循环过程中电极组件外侧电解液不足而导致的外侧极片产生黑斑和析锂的风险，从而进一步提高了二次电池的循环性能。

17、本技术的第二方面提供了一种电子装置，其包括上述任一实施方案中的二次电池。本技术的二次电池具有良好的循环性能，因此，本技术的电子装置具有较长的使用寿命。

18、本技术实施例的有益效果：

19、本技术提供了一种二次电池和电子装置，通过设置第一隔膜的孔隙率大于第二隔膜的孔隙率，此时电极组件最外层隔膜的孔隙率及电解液的容纳空间较大，提高了电极组件外侧的储液能力，降低了循环过程中电极组件外侧极片产生黑斑和析锂的风险，提高了二次电池的循环性能。

20、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种二次电池，包括壳体和叠片结构的电极组件，沿所述电极组件的厚度方向，所述电极组件包括层叠设置的第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片包括两个外侧第一极片、两个次外侧第一极片以及位于两个所述次外侧第一极片之间的内侧第一极片，所述第二极片包括两个外侧第二极片以及位于两个所述外侧第二极片之间的内侧第二极片，两个所述外侧第一极片分别位于所述电极组件最外的两侧，至少一个所述外侧第一极片为单面第一极片，两个所述外侧第二极片分别位于两个所述外侧第一极片远离所述壳体的一侧且分别与两个所述外侧第一极片相邻，两个所述次外侧第一极片分别位于两个所述外侧第二极片远离所述壳体的一侧且分别与两个所述外侧第二极片相邻；

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，1.30≤p1/p2≤2.17，30％≤p2≤50％。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述第一极片为正极极片。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述第一隔膜包括第一基膜和位于所述第一基膜至少一个表面上的第一陶瓷涂层，所述第一陶瓷涂层包括第一陶瓷粒子，所述第二隔膜包括第二基膜和位于所述第二基膜至少一个表面上的第二陶瓷涂层，所述第二陶瓷涂层包括第二陶瓷粒子，所述第一陶瓷粒子、所述第二陶瓷粒子各自独立地选自勃姆石、al2o3、zro2或tio2中的至少一种；所述第一陶瓷粒子的平均粒径为d1μm，0.10≤d1≤1.50；所述第二陶瓷粒子的平均粒径为d2μm，0.50≤d2≤5.00。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，0.02≤d1/d2≤1.00。

6.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述第一陶瓷涂层的厚度为1.0μm至8.0μm，所述第二陶瓷涂层的厚度为1.0μm至5.0μm。

7.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述第一基膜的材料、所述第二基膜的材料各自独立地选自聚乙烯或聚丙烯中的至少一种；所述第一基膜的孔隙率为p1，50％≤p1≤65％，所述第二基膜的孔隙率为p2，30％≤p2≤50％。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，1.30≤p1/p2≤2.17。

9.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述第一基膜的厚度为4.0μm至12.0μm，所述第二基膜的厚度为4.0μm至9.0μm。

10.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述第一陶瓷涂层还包括第一粘结剂，所述第二陶瓷涂层还包括第二粘结剂，所述第一粘结剂、所述第二粘结剂各自独立地选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素或海藻酸钠中的至少一种；基于所述第一陶瓷涂层的质量，所述第一粘结剂的质量百分含量为1.0％至10.0％；基于所述第二陶瓷涂层的质量，所述第二粘结剂的质量百分含量为1.0％至10.0％。

11.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述壳体为铝塑膜。

12.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述第一隔膜的厚度为h1μm，所述第二隔膜的厚度为h2μm，1.0≤h1/h2≤5.8，5.0≤h2≤19.0。

13.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述隔膜还包括第三隔膜，所述第三隔膜设置于所述外侧第二极片与所述次外侧第一极片之间，所述第三隔膜的孔隙率为p3，p3＞p2。

14.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述隔膜还包括第四隔膜，所述第四隔膜设置于所述次外侧第一极片和与之相邻的所述内侧第二极片之间，所述第四隔膜的孔隙率为p4，p4＞p2。

15.一种电子装置，其包括权利要求1至14中任一项所述的二次电池。

技术总结
本申请提供了一种二次电池和电子装置，二次电池包括壳体和叠片结构的电极组件，电极组件包括层叠设置的第一极片、第二极片以及隔膜，第一极片包括两个外侧第一极片、两个次外侧第一极片以及内侧第一极片，第二极片包括两个外侧第二极片以及内侧第二极片，两个外侧第一极片分别位于电极组件最外的两侧，至少一个外侧第一极片为单面第一极片。隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，第一隔膜设置于单面第一极片与外侧第二极片之间，第二隔膜设置于内侧第一极片和与之相邻的内侧第二极片之间。第一隔膜的孔隙率为P<subgt;1</subgt;，第二隔膜的孔隙率为P<subgt;2</subgt;，P<subgt;1</subgt;＞P<subgt;2</subgt;。通过上述设置，降低了电极组件外侧极片发生黑斑和析锂的风险。

技术研发人员：王鑫
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5