(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-01
(54)【発明の名称】電極アセンブリ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/058 20100101AFI20231124BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20231124BHJP
H01M 4/13 20100101ALI20231124BHJP
【FI】
H01M10/058
H01M10/04 Z
H01M4/13
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022551352
(86)(22)【出願日】2021-10-13
(85)【翻訳文提出日】2022-08-25
(86)【国際出願番号】 CN2021123647
(87)【国際公開番号】W WO2023060493
(87)【国際公開日】2023-04-20
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513196256
【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】Contemporary Amperex Technology Co., Limited
【住所又は居所原語表記】No.2,Xingang Road,Zhangwan Town,Jiaocheng District,Ningde City,Fujian Province,P.R.China 352100
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】張涛
(72)【発明者】
【氏名】何建福
(72)【発明者】
【氏名】劉倩
(72)【発明者】
【氏名】叶永煌
【テーマコード(参考)】
5H028
5H029
5H050
【Fターム(参考)】
5H028CC08
5H028CC12
5H028HH10
5H029AJ05
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL02
5H029AL03
5H029AL06
5H029AL07
5H029AL08
5H029AL11
5H029AM03
5H029AM05
5H029AM07
5H029BJ02
5H029BJ06
5H029BJ14
5H029DJ02
5H029HJ12
5H029HJ19
5H029HJ20
5H050AA07
5H050BA16
5H050BA17
5H050CA01
5H050CA08
5H050CA09
5H050CB02
5H050CB03
5H050CB07
5H050CB08
5H050CB09
5H050CB11
5H050FA05
5H050HA12
5H050HA17
5H050HA19
(57)【要約】
本願は、電極アセンブリ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を提供し、前記電極アセンブリは、正極シート、負極シート、及び前記正極シートと前記負極シートの間に位置するセパレータを備える。前記正極シートは、CAP1=CAP2を満たし、CAP1は、Ah基準の第1の正極膜層の容量を表し、CAP2は、Ah基準の第2の正極膜層の容量を表す。前記電極アセンブリは、|R
4/R
3-R
2/R
1|>0を満たし、R
1は、Ω基準の第1の正極膜層の抵抗を表し、R
2は、Ω基準の第2の正極膜層の抵抗を表し、R
3は、mΩ基準の第1の負極膜層の抵抗を表し、R
4は、mΩ基準の第2の負極膜層の抵抗を表す。本願は、二次電池のサイクル寿命を大幅に延長することができる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極シート、負極シート、及び前記正極シートと前記負極シートの間に位置するセパレータを備える電極アセンブリであって、
前記正極シートが、正極集電体と、前記正極集電体における対向する二つの表面に位置する第1の正極膜層及び第2の正極膜層とを備え、
前記負極シートが、負極集電体と、前記負極集電体における対向する二つの表面に位置する第1の負極膜層及び第2の負極膜層とを備え、
前記第1の正極膜層が、前記正極集電体における前記セパレータに近接する一側に位置し、且つ、前記第2の負極膜層が、前記負極集電体における前記セパレータに近接する一側に位置し、
前記正極シートはCAP1=CAP2を満たし、CAP1はAh基準の第1の正極膜層の容量を表し、CAP2はAh基準の第2の正極膜層の容量を表し、
前記電極アセンブリは|R
4/R
3-R
2/R
1|>0を満たし、R
1はΩ基準の第1の正極膜層の抵抗を表し、R
2はΩ基準の第2の正極膜層の抵抗を表し、R
3はmΩ基準の第1の負極膜層の抵抗を表し、R
4はmΩ基準の第2の負極膜層の抵抗を表す、
電極アセンブリ。
【請求項2】
前記電極アセンブリは、0<|R
4/R
3-R
2/R
1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R
4/R
3-R
2/R
1|≦10を満たす、
請求項1に記載の電極アセンブリ。
【請求項3】
R
1は、0Ω<R
1≦20Ωであり、選択的に、0Ω<R
1≦5Ωであり、及び/又は、
R
2は、0Ω<R
2≦20Ωであり、選択的に、0Ω<R
2≦5Ωであり、及び/又は、
R
3は、0mΩ<R
3≦200mΩであり、選択的に、0mΩ<R
3≦50mΩであり、及び/又は、
R
4は、0mΩ<R
4≦200mΩであり、選択的に、0mΩ<R
4≦50mΩである、
請求項1又は2に記載の電極アセンブリ。
【請求項4】
前記負極シートは、R
4/R
3≧1を満たし、及び、
前記電極アセンブリは、0<|R
4/R
3-R
2/R
1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R
4/R
3-R
2/R
1|≦10を満たす、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
【請求項5】
前記負極シートは、1≦R
4/R
3≦30を満たす、請求項4に記載の電極アセンブリ。
【請求項6】
前記正極シートは、0<R
2/R
1≦20を満たす、請求項4に記載の電極アセンブリ。
【請求項7】
前記負極シートは、1≦R
4/R
3≦30を満たし、及び、
前記正極シートは、0<R
2/R
1≦20を満たす、
請求項4に記載の電極アセンブリ。
【請求項8】
前記負極シートは、0<R
4/R
3<1を満たし、
前記正極シートは、0<R
2/R
1<1を満たし、及び、
前記電極アセンブリは、0<|R
4/R
3-R
2/R
1|<1を満たし、選択的に、0.2≦|R
4/R
3-R
2/R
1|≦0.9を満たす、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
【請求項9】
前記負極シートは、0.05≦R
4/R
3≦0.9を満たし、及び、
前記正極シートは、0.05≦R
2/R
1≦0.9を満たす、
請求項8に記載の電極アセンブリ。
【請求項10】
前記負極シートは、0<R
4/R
3<1を満たし、
前記正極シートは、R
2/R
1≧1を満たし、及び、
前記電極アセンブリは、0<|R
4/R
3-R
2/R
1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R
4/R
3-R
2/R
1|≦10を満たす、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
【請求項11】
前記正極シートは、1≦R
2/R
1≦20を満たす、請求項10に記載の電極アセンブリ。
【請求項12】
前記負極シートは、0.05≦R
4/R
3≦0.9を満たし、及び、
前記正極シートは、1≦R
2/R
1≦20を満たす、
請求項10に記載の電極アセンブリ。
【請求項13】
外装、電解質、及び請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電極アセンブリを備える、二次電池。
【請求項14】
前記外装は、収容チャンバー及び開口を有するケースと、前記ケースの開口を封止する蓋板とを備え、
前記電極アセンブリが前記収容チャンバーに収容された、
請求項13に記載の二次電池。
【請求項15】
請求項13又は14に記載の二次電池を備える、電池モジュール。
【請求項16】
請求項13又は14に記載の二次電池、請求項15に記載の電池モジュールのうちの一種類を備える、電池パック。
【請求項17】
請求項13又は14に記載の二次電池、請求項15に記載の電池モジュール、請求項16に記載の電池パックのうちの少なくとも一種類を備える、電力消費装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電池の技術分野に属し、具体的に、電極アセンブリ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、二次電池の各種電子製品及び新エネルギー自動車等の産業の応用及び普及に伴い、エネルギー密度がますます多く注目される。二次電池の充放電過程において、活性イオン(例えばリチウムイオン)は、正極シートと負極シートの間で挿入及び脱離を往復する。活物質の構造的変化、電解液分解、活物質表面でのSEI膜の生成及び破壊等により、活性イオンが不可避的に消費され、二次電池の容量が連続的に減衰し且つより長い寿命を有することが困難である。
【発明の概要】
【0003】
本願は、電極アセンブリ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を提供して、二次電池のサイクル寿命を大幅に延長することを目的とする。
【0004】
本願の第1の態様は、正極シート、負極シート、及び前記正極シートと前記負極シートの間に位置するセパレータを備える電極アセンブリを提供する。前記正極シートは、正極集電体と、前記正極集電体における対向する二つの表面に位置する第1の正極膜層及び第2の正極膜層とを備え、前記負極シートは、負極集電体と、前記負極集電体における対向する二つの表面に位置する第1の負極膜層及び第2の負極膜層とを備える。前記第1の正極膜層は、前記正極集電体における前記セパレータに近接する一側に位置し、前記第2の負極膜層は、前記負極集電体における前記セパレータに近接する一側に位置する。ここで、前記正極シートは、CAP1=CAP2を満たし、CAP1は、Ah基準の第1の正極膜層の容量を表し、CAP2は、Ah基準の第2の正極膜層の容量を表す。前記電極アセンブリは、|R4/R3-R2/R1|>0を満たし、R1は、Ω基準の第1の正極膜層の抵抗を表し、R2は、Ω基準の第2の正極膜層の抵抗を表し、R3は、mΩ基準の第1の負極膜層の抵抗を表し、R4は、mΩ基準の第2の負極膜層の抵抗を表す。
【0005】
本願の電極アセンブリにおいて、正極シートの両面抵抗と負極シートの両面抵抗の関係を合理的に設けることにより、|R4/R3-R2/R1|>0を満たすようにし、充電過程において正極シートの片側の膜層の電圧応答速度を向上させ、当該膜層が先に二次電池のカットオフ電圧に達することができる。また、正極シートの両面抵抗と負極シートの両面抵抗の関係を合理的に設けることにより、正極シートの他側の膜層はさらに十分な量の活性イオンを予め貯蔵することができる。二次電池のサイクル過程の進行に従って、この部分に予め貯蔵された活性イオンは段階的に放出して、活性イオンの消費を補足し、これにより二次電池の容量の減衰を遅延させ且つ二次電池のサイクル寿命を大幅に延長することができる。
【0006】
本願の任意の実施形態において、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たす。選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0007】
本願の任意の実施形態において、R1は0Ω<R1≦20Ωである。選択的に、R1は0Ω<R1≦5Ωである。
【0008】
本願の任意の実施形態において、R2は0Ω<R2≦20Ωである。選択的に、R2は0Ω<R2≦5Ωである。
【0009】
本願の任意の実施形態において、R3は0mΩ<R3≦200mΩである。選択的に、R3は0mΩ<R3≦50mΩである。
【0010】
本願の任意の実施形態において、R4は0mΩ<R4≦200mΩである。選択的に、R4は0mΩ<R4≦50mΩである。
【0011】
第1の正極膜層、第2の正極膜層、第1の負極膜層及び第2の負極膜層の抵抗がそれぞれ合理的な範囲内にある場合、正極シートと負極シートの一致性がより良好であり、二次電池がより長いサイクル寿命を得るのに有利である。
【0012】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、R4/R3≧1を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0013】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、1≦R4/R3≦30を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0014】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、R4/R3≧1を満たし、正極シートは、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0015】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、1≦R4/R3≦30を満たし、正極シートは、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0016】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、0<R4/R3<1を満たし、正極シートは、0<R2/R1<1を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|<1を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦0.9を満たす。
【0017】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シートは、0.05≦R2/R1≦0.9を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|<1を満たす。
【0018】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、0<R4/R3<1を満たし、正極シートは、R2/R1≧1を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0019】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、0<R4/R3<1を満たし、正極シートは、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|<20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0020】
本願の任意の実施形態において、負極シートは、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シートは、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリは、0<|R4/R3-R2/R1|<20を満たし、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0021】
本願の第2の態様は、外装、電解質、及び本願の第1の態様に記載の電極アセンブリを備える二次電池を提供する。
【0022】
本願の任意の実施形態において、外装は、収容チャンバー及び開口を有するケースと、ケースの開口を封止するのに用いられる蓋板とを備え、電極アセンブリは、収容チャンバーに収容された。
【0023】
本願の第3の態様は、本願の第2の態様に記載の二次電池を備える電池モジュールを提供する。
【0024】
本願の第4の態様は、本願の第2の態様に記載の二次電池、第3の態様に記載の電池モジュールのうちの一種類を備える電池パックを提供する。
【0025】
本願の第5の態様は、本願の第2の態様に記載の二次電池、第3の態様に記載の電池モジュール、第4の態様に記載の電池パックのうちの少なくとも一種類を備える電力消費装置を提供する。
【0026】
本願の電池モジュール、電池パック及び電力消費装置は、本願に係る二次電池を備えるため、少なくとも前記二次電池と同様の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
以下、本願の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、本願の実施例に必要な図面を簡単に紹介する。当然のことながら、以下に説明された図面は本願のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者であれば、創造的労働をしない前提で、さらに図面に基づいて他の図面を得ることができる。
【0028】
【
図1】本願の二次電池の一実施形態の概略図である。
【
図2】本願の二次電池の一実施形態の分解概略図である。
【
図3】本願の電極アセンブリの一実施形態の構造概略図である。
【
図4】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図5】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図6】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図7】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図8】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図9】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図10】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図11】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図12】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図13】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図14】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図15】本願の電極アセンブリの別の実施形態の構造概略図である。
【
図16】本願の電池モジュール的一実施形態の概略図である。
【
図17】本願の電池パックの一実施形態の概略図である。
【
図19】本願の二次電池を電源として備える電力消費装置の一実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図面を適切に参照して、本願の電極アセンブリ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置の実施形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、実質的に同一構造の重複説明を省略する場合がある。これは以下の説明が不必要に冗長になることを回避し、当業者の理解を容易にするためである。また、図面及び以下の説明は当業者が本願を十分に理解するために提供されたものであり、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
【0030】
本願に開示の「範囲」は、下限及び上限の形式で限定され、所定の範囲は、一つの下限及び一つの上限を選択することにより限定され、選択された下限及び上限は特定の範囲の境界を限定する。このような方式により限定される範囲は端値を含むか含まず、任意に組み合わせることができ、即ち、任意の下限は任意の上限と組み合わせて一つの範囲を形成することができる。例えば、特定のパラメータに対して60~120及び80~110の範囲を列挙すれば、60~110及び80~120の範囲も予想されると理解される。また、最小範囲値1及び2、及び最大範囲値3、4及び5を列挙すると、1~3、1~4、1~5、2~3、2~4及び2~5の範囲が予想されることができる。本願において、他の説明がない限り、数値範囲「a~b」は、a~bの間の任意の実数の組合せの略語を表し、ここで、a及びbはいずれも実数である。例えば、数値範囲「0~5」は、本明細書において「0~5」の間の全ての実数を示し、「0~5」は、これらの数値の組み合わせの略語である。また、あるパラメータが≧2の整数であると表現される場合、当該パラメータが例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等の整数であることが開示されていることに相当する。
【0031】
特別な説明がない場合、本願の全ての実施形態及び選択可能な実施形態は互いに組み合わせて新たな技術的解決手段を形成することができ、このような技術的解決手段は本願の開示内容に含まれると考えられるべきである。
【0032】
特別な説明がない場合、本願の全ての技術的特徴及び選択可能な技術的特徴は互いに組み合わせて新たな技術的解決手段を形成することができ、このような技術的解決手段は本願の開示内容に含まれると考えられるべきである。
【0033】
特別な説明がない場合、本願の全てのステップを順に行うことができ、ランダムに行うこともでき、好ましくは順に行う。例えば、前記方法がステップ(a)及び(b)を含むことは、前記方法が順に行われるステップ(a)及び(b)を含むことができ、さらに順に行われるステップ(b)及び(a)を含むことができる。例えば、前記方法がステップ(c)をさらに含むことは、ステップ(c)が任意の順で前記方法に追加されることができ、例えば、前記方法がステップ(a)、(b)及び(c)を含むことができ、さらにステップ(a)、(c)及び(b)を含むことができ、さらにステップ(c)、(a)及び(b)等を含むことができる。
【0034】
特別な説明がない場合、本願に言及された「含む」、「備える」及び「有する」は開放形式を示し、閉鎖形式であってもよい。例えば、前記「含む」、「備える」及び「有する」は、さらに列挙されない他の成分を有してもよく、列挙された成分のみを有してもよいことを示す。
【0035】
特別な説明がない場合、本願において、「又は」という用語は、包括的である。例えば、「A又はB」という用語は、「A、B、又はA及びBの両方」を表す。より具体的には、Aが真(又は存在)でBが偽(又は存在しない)であること、Aが偽(又は存在しない)でBが真(又は存在)であること、又はAとBがいずれも真(又は存在)であることは、いずれも「A又はB」を満たす。
電極アセンブリ及び二次電池
【0036】
二次電池は、充電電池又は蓄電池とも呼ばれ、電池が放電した後に充電の方式により活物質を活性化して使用し続けることができる電池を指す。本願は、二次電池の形状を特に限定せず、それは円柱形、角形又は他の任意の形状であってもよい。
図1は、一例としての角形構造の二次電池5の概略図である。
【0037】
二次電池5は、外装、電極アセンブリ及び電解質を備え、前記外装は、前記電極アセンブリ及び前記電解質を封止するのに用いられる。いくつかの実施例において、二次電池の外装は、硬質ケースであってもよく、例えば、硬質プラスチックケース、アルミニウムケース、鋼ケース等である。二次電池の外装は、ソフトパッケージであってもよく、例えば、袋状ソフトパッケージである。ソフトパッケージの材質は、プラスチックであってもよく、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンサクシネート(PBS)のうちの一種類又は複数種類である。いくつかの実施例において、
図2に示すように、外装は、ケース51及び蓋板53を含み得る。ここで、ケース51は、底板と底板に接続される側板を含み、底板と側板が囲んで収容チャンバーを形成する。ケース51は、収容チャンバーに連通される開口を有し、蓋板53は、前記開口をカバーして、前記収容チャンバーを密閉する。電極アセンブリ52は、前記収容チャンバー内に封止され、電解液は、電極アセンブリ52内に浸潤する。二次電池5に含まれる電極アセンブリ52の個数は、一つ又は複数であってもよく、需要に応じて調整することができる。
【0038】
発明者は、大量の研究を経て、大幅に延長されたサイクル寿命を有する電極アセンブリを提供する。
図3は、本願に係る電極アセンブリの実施例の構造概略図である。
図3に示すように、電極アセンブリ52は、正極シート10、負極シート20及びセパレータ30を備える。ここで、セパレータ30は、正極シート10と負極シート20との間に位置し、正極シート10、負極シート20及びセパレータ30は、巻回工程又は積層工程を経て電極アセンブリ52を形成する。
【0039】
正極シート10は、第1の正極膜層101、第2の正極膜層102及び正極集電体103を備える。第1の正極膜層101及び第2の正極膜層102は正極集電体103における対向する二つの表面に位置し、且つ第1の正極膜層101は正極集電体103におけるセパレータ30に近接する一側に位置する。第1の正極膜層101は、第1の正極活物質、第1の正極導電剤及び第1の正極結着剤を含み、第2の正極膜層102は、第2の正極活物質、第2の正極導電剤及び第2の正極結着剤を含む。
【0040】
負極シート20は、第1の負極膜層201、第2の負極膜層202及び負極集電体203を備える。第1の負極膜層201及び第2の負極膜層202は、負極集電体203における対向する二つの表面に位置し、且つ第2の負極膜層202は、負極集電体203におけるセパレータ30に近接する一側に位置する。第1の負極膜層201は、第1の負極活物質、第1の負極導電剤及び第1の負極結着剤を含み、第2の負極膜層202は、第2の負極活物質、第2の負極導電剤及び第2の負極結着剤を含む。
【0041】
本願の電極アセンブリの実施例において、正極シート10は、CAP1=CAP2を満たし、CAP1は、Ah基準の第1の正極膜層101の容量を表し、CAP2は、Ah基準の第2の正極膜層102の容量を表す。電極アセンブリ52は、|R4/R3-R2/R1|>0を満たし、R1は、Ω基準の第1の正極膜層101の抵抗を表し、R2は、Ω基準の第2の正極膜層102の抵抗を表し、R3は、mΩ基準の第1の負極膜層201の抵抗を表し、R4は、mΩ基準の第2の負極膜層202の抵抗を表す。
【0042】
二次電池の充電過程において、活性イオンは、正極から脱離され、活性イオンの脱離速度及び脱離個数は、二次電池の充電電流及び充電時間に関連し、充電電流が大きいほど、充電時間が長く、活性イオンの脱離個数が多く、脱離容量の割合(即ち脱離容量と貯蔵容量との比)が高く、正極電圧が高い。二次電池の充電過程において、電流が正極シートに均一に分布し、正極シートの両面の膜層が同時に活性イオンの脱離を行い且つ活性イオンの脱離個数が一致する。従来の正極シートの両面塗布設計は、実際の応用過程において通常電圧応答が十分でないため、正極シートが活性イオンの予め貯蔵を実現することができず、又は十分な量の活性イオンを予め貯蔵できず、二次電池のサイクル寿命の向上が顕著ではなく、二次電池がより長いサイクル寿命を有することができない。
【0043】
本願の電極アセンブリにおいて、正極シートの両面抵抗と負極シートの両面抵抗との間の関係を合理的に設定することにより、|R4/R3-R2/R1|>0を満たすようにし、充電過程において正極シートの片側の膜層の電圧応答速度を向上させ、当該膜層が先に二次電池のカットオフ電圧に達するようにする。また、正極シートの両面抵抗と負極シートの両面抵抗との間の関係を合理的に設定することにより、正極シートの他側の膜層がさらに十分な量の活性イオンを予め貯蔵することができる。二次電池のサイクル過程の進行に従って、この部分の予め貯蔵された活性イオンは段階的に放出して、活性イオンの消費を補足することができ、これにより二次電池の容量の減衰を遅延させ且つ二次電池のサイクル寿命を大幅に延長させる。
【0044】
R4/R3=R2/R1であると、正極シートは、活性イオンの予め貯蔵を実現することができず、二次電池のサイクル寿命の向上が顕著ではなく、二次電池はより長いサイクル寿命を有することができない。
【0045】
本願において、正極膜層の容量は、本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法で測定することができ。例えば、中国LAND社製のLAND試験機を用いて測定する。例として、正極膜層の容量は、以下の方法を用いて測定することができる。冷間圧延された正極シートの一面の正極膜層を拭いて片面塗布の正極シートを取得し、片面塗布の正極シートを面積がS0の小さなウェハに打ち抜いた後、グローブボックス中でボタン式電池に組み立て、0.1mAで充電カットオフ電圧まで定電流充電し、0.1mAで放電カットオフ電圧まで定電流放電して、放電容量CAP0を取得し、式 CAP0×S/S0により当該正極膜層の容量を取得し、ここで、S0は小さなウェハの面積であり、Sは当該正極膜層の面積である。
【0046】
具体的には、第1の正極膜層の容量CAP1は、以下の方法を用いて測定することができる。冷間圧延された正極シートの第2の正極膜層を拭いた後に面積がS0の小さなウェハに打ち抜き、小さなウェハをグローブボックス中でボタン式電池に組み立て、その後にLAND試験機で0.1mAで充電カットオフ電圧まで定電流充電し、さらに0.1mAで放電カットオフ電圧まで定電流放電して、放電容量CAP0を取得し、式 CAP0×S1/S0により第1の正極膜層の容量CAP1を取得し、ここで、S0は小さなウェハの面積であり、S1は第1の正極膜層の面積である。第2の正極膜層の容量CAP2は、以下の方法を用いて測定することができる。冷間圧延された正極シートの第1の正極膜層を拭いた後に面積がS0の小さなウェハに打ち抜き、小さなウェハをグローブボックス中でボタン式電池に組み立て、その後にLAND試験機で0.1mAで充電カットオフ電圧まで定電流充電し、さらに0.1mAで放電カットオフ電圧まで定電流放電して、放電容量CAP0を取得し、式 CAP0×S2/S0により第2の正極膜層の容量CAP2を取得し、ここで、S0は小さなウェハの面積であり、S2は第2の正極膜層の面積である。
【0047】
ボタン式電池は、負極シェル、リチウムシート、一滴の電解液、セパレータ、一滴の電解液、面積がS0の小さなウェハ、ガスケット、スプリングプレートの順に組み立てることができる。ボタン式電池の直径は、14mmであってもよい。試験時に水又は他の溶媒を使用することにより電極シートの一面の膜層を拭くことができる。試験時にIEST社製のパンチングマシンを使用することができる。
【0048】
本願において、膜層の抵抗は、本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法で測定することができる。例えば、電極シート抵抗計を用いて測定することができる(例えば、IEST BER1000型電極シート抵抗計、IEST社製)。例として、各膜層の抵抗は、以下の方法で測定することができる。冷間圧延された電極シートの一面の膜層を拭いて片面塗布の電極シートを取得し、片面塗布の電極シートを電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、当該膜層の抵抗を取得する。
【0049】
具体的には、第1の正極膜層の抵抗R1は、以下の方法で測定することができる。冷間圧延された正極シートの第2の正極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第1の正極膜層の抵抗R1を取得する。第2の正極膜層の抵抗R2は、以下の方法で測定することができる。冷間圧延された正極シートの第1の正極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第2の正極膜層の抵抗R2を取得する。第1の負極膜層の抵抗R3は、以下の方法で測定することができる。冷間圧延された負極シートの第2の負極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第1の負極膜層の抵抗R3を取得する。第2の負極膜層の抵抗R4は、以下の方法で測定することができる。冷間圧延された負極シートの第1の負極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第2の負極膜層の抵抗R4を取得する。
【0050】
選択的に、導電性端子の直径は、14mmであってもよく、印加された圧力は、15MPa~27MPaであってもよく、サンプリングの時間範囲は、10s~20sであってもよい。試験時に先ず電極シートを一定の面積(例えば、10cm×10cm)に分割して測定することができる。試験時に水又は他の溶媒を使用して電極シートの一面の膜層を拭く取ることができる。
【0051】
説明すべきこととして、試験時に、電極シート(例えば、正極シート又は負極シート)として、新しく製造された冷間圧延後の電極シートを直接採用か、又は二次電池から電極シートを取得することができる。ここで、二次電池から電極シートを取得する例示的な方法は、以下の通りである。二次電池を完全に放電した後に電極シートを解体し、電極シートを有機溶媒(例えば、ジメチルカーボネート)に一定の時間(例えば、30min)浸漬し、次に電極シートを取り出して一定の温度及び時間で乾燥させる(例えば、80℃、6h)。
【0052】
いくつかの実施例において、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たす。|R4/R3-R2/R1|>20であると、二次電池の充電時に正極シートは急速に充電カットオフ電圧に達し、これにより第1の正極膜層及び第2の正極膜層にいずれも大量の活性イオンが脱離できず、二次電池のエネルギー密度を低下させる。
【0053】
例えば、|R4/R3-R2/R1|は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦15、0<|R4/R3-R2/R1|≦10、0<|R4/R3-R2/R1|≦8、0<|R4/R3-R2/R1|≦5、0<|R4/R3-R2/R1|≦2、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦20、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦15、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦10、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦8、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦5、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦2、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦20、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦15、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦8、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5、又は0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦2を満たす。
【0054】
いくつかの実施例において、第1の正極膜層101の抵抗R1は、0Ω<R1≦20Ωを満たし、選択的に、0Ω<R1≦5Ωを満たす。
【0055】
いくつかの実施例において、第2の正極膜層102の抵抗R2は、0Ω<R2≦20Ωを満たし、選択的に、0Ω<R2≦5Ωを満たす。
【0056】
いくつかの実施例において、第1の負極膜層201の抵抗R3は、0mΩ<R3≦200mΩを満たし、選択的に、0mΩ<R3≦50mΩを満たす。
【0057】
いくつかの実施例において、第2の負極膜層202の抵抗R4は、0mΩ<R4≦200mΩを満たし、選択的に、0mΩ<R4≦50mΩを満たす。
【0058】
第1の正極膜層、第2の正極膜層、第1の負極膜層及び第2の負極膜層の抵抗がそれぞれ適宜の範囲内にある場合、正極シート及び負極シートの一致性がより良好であり、二次電池がより長いサイクル寿命を得るのに有利である。
【0059】
いくつかの実施例において、負極シート20は、R4/R3≧1を満たし、且つ電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たす。この時に二次電池はより長いサイクル寿命を有すると同時に、高いエネルギー密度を有する。
【0060】
例えば、R4/R3は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、負極シート20は、1≦R4/R3≦30、1≦R4/R3≦25、1≦R4/R3≦20、1≦R4/R3≦15、1≦R4/R3≦10、1≦R4/R3≦8、1≦R4/R3≦5、1≦R4/R3≦4、1≦R4/R3≦3、1≦R4/R3≦2、1<R4/R3≦30、1<R4/R3≦25、1<R4/R3≦20、1<R4/R3≦15、1<R4/R3≦10、1<R4/R3≦8、1<R4/R3≦5、1<R4/R3≦4、1<R4/R3≦3、又は1<R4/R3≦2を満たす。
【0061】
例えば、|R4/R3-R2/R1|は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦15、0<|R4/R3-R2/R1|≦10、0<|R4/R3-R2/R1|≦8、0<|R4/R3-R2/R1|≦5、0<|R4/R3-R2/R1|≦2、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦20、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦15、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦10、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦8、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦5、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦2、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦20、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦15、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦8、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5、又は0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦2を満たす。
【0062】
この時に第1の正極膜層101に対する第2の正極膜層102の抵抗比 R2/R1は特に限定されず、R2/R1は、1より大きいか、1と等しいか、又は1より小さい。例えば、R2/R1は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、正極シート10は、0<R2/R1≦20、0<R2/R1≦15、0<R2/R1≦10、0<R2/R1≦8、0<R2/R1≦5、0<R2/R1≦4、0<R2/R1≦3、0<R2/R1≦2、又は0<R2/R1≦1を満たす。
【0063】
例えば、負極シート20は、R4/R3≧1を満たし、正極シート10は、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たす。
【0064】
例えば、負極シート20は、R4/R3≧1を満たし、正極シート10は、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0065】
例えば、負極シート20は、R4/R3≧1を満たし、正極シート10は、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5を満たす。
【0066】
例えば、負極シート20は、1≦R4/R3≦30を満たし、正極シート10は、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たす。
【0067】
例えば、負極シート20は、1≦R4/R3≦30を満たし、正極シート10は、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0068】
例えば、負極シート20は、1≦R4/R3≦30を満たし、正極シート10は、0<R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5を満たす。
【0069】
いくつかの実施例において、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、0<R2/R1<1を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|<1を満たし、この時に二次電池はより長いサイクル寿命を有すると同時に、高いエネルギー密度を有する。
【0070】
例えば、R4/R3は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、負極シート20は、0<R4/R3<1、0<R4/R3≦0.9、0<R4/R3≦0.8、0<R4/R3≦0.7、0<R4/R3≦0.6、0.05≦R4/R3<1、0.05≦R4/R3≦0.9、0.05≦R4/R3≦0.8、0.05≦R4/R3≦0.7、0.05≦R4/R3≦0.6、0.1≦R4/R3<1、0.1≦R4/R3≦0.9、0.1≦R4/R3≦0.8、0.1≦R4/R3≦0.7、0.1≦R4/R3≦0.6、0.2≦R4/R3<1、0.2≦R4/R3≦0.9、0.2≦R4/R3≦0.8、0.2≦R4/R3≦0.7、又は0.2≦R4/R3≦0.6を満たす。
【0071】
例えば、R2/R1は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、正極シート10は、0<R2/R1<1、0<R2/R1≦0.9、0<R2/R1≦0.8、0<R2/R1≦0.7、0<R2/R1≦0.6、0.05≦R2/R1<1、0.05≦R2/R1≦0.9、0.05≦R2/R1≦0.8、0.05≦R2/R1≦0.7、0.05≦R2/R1≦0.6、0.1≦R2/R1<1、0.1≦R2/R1≦0.9、0.1≦R2/R1≦0.8、0.1≦R2/R1≦0.7、0.1≦R2/R1≦0.6、0.2≦R2/R1<1、0.2≦R2/R1≦0.9、0.2≦R2/R1≦0.8、0.2≦R2/R1≦0.7、又は0.2≦R2/R1≦0.6を満たす。
【0072】
例えば、|R4/R3-R2/R1|は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|<1、0<|R4/R3-R2/R1|≦0.9、0<|R4/R3-R2/R1|≦0.8、0<|R4/R3-R2/R1|≦0.7、0<|R4/R3-R2/R1|≦0.6、0.05≦|R4/R3-R2/R1|<1、0.05≦|R4/R3-R2/R1|≦0.9、0.05≦|R4/R3-R2/R1|≦0.8、0.05≦|R4/R3-R2/R1|≦0.7、0.05≦|R4/R3-R2/R1|≦0.6、0.1≦|R4/R3-R2/R1|<1、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦0.9、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦0.8、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦0.7、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦0.6、0.2≦|R4/R3-R2/R1|<1、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦0.9、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦0.8、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦0.7、又は0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦0.6を満たす。
【0073】
例えば、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、0<R2/R1<1を満たし、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦0.9を満たす。
【0074】
例えば、負極シート20は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シート10は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|<1を満たす。
【0075】
例えば、負極シート20は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シート10は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|<1を満たす。
【0076】
いくつかの実施例において、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、R2/R1≧1を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たし、この時に二次電池はより長いサイクル寿命を有すると同時に、高いエネルギー密度を有する。
【0077】
例えば、R4/R3は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、負極シート20は、0<R4/R3<1、0<R4/R3≦0.9、0<R4/R3≦0.8、0<R4/R3≦0.7、0<R4/R3≦0.6、0.05≦R4/R3<1、0.05≦R4/R3≦0.9、0.05≦R4/R3≦0.8、0.05≦R4/R3≦0.7、0.05≦R4/R3≦0.6、0.1≦R4/R3<1、0.1≦R4/R3≦0.9、0.1≦R4/R3≦0.8、0.1≦R4/R3≦0.7、0.1≦R4/R3≦0.6、0.2≦R4/R3<1、0.2≦R4/R3≦0.9、0.2≦R4/R3≦0.8、0.2≦R4/R3≦0.7、又は0.2≦R4/R3≦0.6を満たす。
【0078】
例えば、R2/R1は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、正極シート10は、1≦R2/R1≦20、1≦R2/R1≦15、1≦R2/R1≦10、1≦R2/R1≦8、1≦R2/R1≦5、1≦R2/R1≦4、1≦R2/R1≦3、又は1≦R2/R1≦2を満たす。
【0079】
例えば、|R4/R3-R2/R1|は、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は上記任意の数値からなる範囲である。選択的に、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|≦15、0<|R4/R3-R2/R1|≦10、0<|R4/R3-R2/R1|≦8、0<|R4/R3-R2/R1|≦5、0<|R4/R3-R2/R1|≦2、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦20、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦15、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦10、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦8、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦5、0.1≦|R4/R3-R2/R1|≦2、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦20、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦15、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦8、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5、又は0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦2を満たす。
【0080】
例えば、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、R2/R1≧1を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0081】
例えば、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、R2/R1≧1を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5を満たす。
【0082】
例えば、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|<20を満たす。
【0083】
例えば、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0084】
例えば、負極シート20は、0<R4/R3<1を満たし、正極シート10は、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5を満たす。
【0085】
例えば、負極シート20は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シート10は、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0<|R4/R3-R2/R1|<20を満たす。
【0086】
例えば、負極シート20は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シート10は、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10を満たす。
【0087】
例えば、負極シート20は、0.05≦R4/R3≦0.9を満たし、正極シート10は、1≦R2/R1≦20を満たし、且つ、電極アセンブリ52は、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5を満たす。
【0088】
説明すべきものとして、様々な理論的に実行可能な方式により、第1の正極膜層101の抵抗R1、第2の正極膜層102の抵抗R2、第1の負極膜層201の抵抗R3、及び第2の負極膜層202の抵抗R4を調整することができる。本願において、そのうちのいくつかの調整方式を挙げており、理解すべきことは、本明細書で挙げた方式は、本願を説明するためだけであり、本願を限定するものではない。
【0089】
例として、正極シート10が下記(1)~(7)のうちの一つ又は複数を満たす場合、第2の正極膜層102の抵抗R2は、第1の正極膜層101の抵抗R1より小さい。
【0090】
(1)前記第2の正極活物質の表面に、導電性炭素層を有する。前記第2の正極活物質の表面に導電性炭素層を有し、前記第1の正極活物質の表面に導電性炭素層を有さない場合、第2の正極膜層102の抵抗R2を第1の正極膜層101の抵抗R1よりも小さくすることができる。
【0091】
(2)前記第2の正極導電剤の導電率は、前記第1の正極導電剤の導電率より大きい。第2の正極膜層102がより高い導電率の第2の正極導電剤を含むことにより、第2の正極膜層102の抵抗R2を第1の正極膜層101の抵抗R1よりも小さくすることができる。
【0092】
(3)w1<w2であり、ここで、w1は、第1の正極膜層101の総質量を基にする前記第1の正極導電剤の質量%含有量を表し、w2は、第2の正極膜層102の総質量を基にする前記第2の正極導電剤の質量%含有量を表す。
【0093】
(4)w3>w4であり、ここで、w3は、第1の正極膜層101の総質量を基にする前記第1の正極結着剤の質量%含有量を表し、w4は、第2の正極膜層102の総質量を基にする前記第2の正極結着剤の質量%含有量を表す。
【0094】
(5)第2の正極膜層102の圧密度は、第1の正極膜層101の圧密度より小さい。
【0095】
(6)
図4に示すように、第2の正極膜層102は、第2の正極本体層1021及び第2の正極導電性炭素層1022を含み、第2の正極導電性炭素層1022は、第2の正極本体層1021における対向する二つの表面の少なくとも一面に位置する。
【0096】
(7)
図5に示すように、第1の正極膜層101は、第1の正極本体層1011及び第1の正極セラミック層1013を含み、第1の正極セラミック層1013は、第1の正極本体層1011における対向する二つの表面の少なくとも一面に位置する。選択的に、第1の正極セラミック層1013は、酸化アルミニウムセラミック、窒化ケイ素セラミック、炭化ケイ素セラミック、窒化ホウ素セラミックのうちの一種類又は複数種類を含む。
【0097】
理解されるように、
図4は第2の正極導電性炭素層1022が第2の正極本体層1021における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第2の正極導電性炭素層1022はさらに第2の正極本体層1021における対向する二つの表面のうちの一面に位置してもよい。
図5は第1の正極セラミック層1013が第1の正極本体層1011における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第1の正極セラミック層1013はさらに第1の正極本体層1011における対向する二つの表面のうちの一面に位置してもよい。
図6に示すように、正極シート10は、上記(6)及び(7)を同時に満たして、第2の正極膜層102の抵抗R
2を第1の正極膜層101の抵抗R
1より小さくすることもできる。
【0098】
例として、正極シート10が下記(8)~(14)のうちの一つ又は複数を満たす場合、第2の正極膜層102の抵抗R2は、第1の正極膜層101の抵抗R1より大きい。
【0099】
(8)前記第1の正極活物質の表面に、導電性炭素層を有する。前記第1の正極活物質の表面に導電性炭素層を有し、前記第2の正極活物質の表面に導電性炭素層を有さない場合、第2の正極膜層102の抵抗R2を第1の正極膜層101の抵抗R1よりも大きくすることができる。
【0100】
(9)前記第2の正極導電剤の導電率は、前記第1の正極導電剤の導電率より小さい。第1の正極膜層101がより高い導電率の第1の正極導電剤を含むことにより、第2の正極膜層102の抵抗R2を第1の正極膜層101の抵抗R1よりも大きくすることができる。
【0101】
(10)w1>w2であり、ここで、w1は、第1の正極膜層101の総質量を基にする前記第1の正極導電剤の質量%含有量を表し、w2は、第2の正極膜層102の総質量を基にする前記第2の正極導電剤の質量%含有量を表す。
【0102】
(11)w3<w4であり、ここで、w3は、第1の正極膜層101の総質量を基にする前記第1の正極結着剤の質量%含有量を表し、w4は、第2の正極膜層102の総質量を基にする前記第2の正極結着剤の質量%含有量を表す。
【0103】
(12)第2の正極膜層102の圧密度は、第1の正極膜層101の圧密度より大きい。
【0104】
(13)
図7に示すように、第1の正極膜層101は、第1の正極本体層1011及び第1の正極導電性炭素層1012を含み、第1の正極導電性炭素層1012は、第1の正極本体層1011における対向する二つの表面のうちの少なくとも一面に位置する。
【0105】
(14)
図8に示すように、第2の正極膜層102は、第2の正極本体層1021及び第2の正極セラミック層1023を含み、第2の正極セラミック層1023は、第2の正極本体層1021における対向する二つの表面のうちの少なくとも一面に位置する。選択的に、第2の正極セラミック層1023は、酸化アルミニウムセラミック、窒化ケイ素セラミック、炭化ケイ素セラミック、窒化ホウ素セラミックのうちの一種類又は複数種類を含む。
【0106】
理解されるように、
図7は第1の正極導電性炭素層1012が第1の正極本体層1011における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第1の正極導電性炭素層1012はさらに第1の正極本体層1011における対向する二つの表面のうちの一面に位置してもよい。
図8は第2の正極セラミック層1023が第2の正極本体層1021における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第2の正極セラミック層1023はさらに第2の正極本体層1021における対向する二つの表面のうちの一面に位置してもよい。
図9に示すように、正極シート10は、上記(13)及び(14)を同時に満たして、第2の正極膜層102の抵抗R
2を第1の正極膜層101の抵抗R
1よりも大きくすることもできる。
【0107】
例として、負極シート20が下記(a)~(g)のうちの一つ又は複数を満たす場合、第2の負極膜層202の抵抗R4は、第1の負極膜層201の抵抗R3より大きい。
【0108】
(a)前記第1の負極活物質の表面に、導電性炭素層を有する。前記第1の負極活物質の表面に導電性炭素層を有し、前記第2の負極活物質の表面に導電性炭素層を有さない場合、第2の負極膜層202の抵抗R4を第1の負極膜層201の抵抗R3よりも大きくすることができる。
【0109】
(b)前記第1の負極導電剤の導電率は、前記第2の負極導電剤の導電率より大きい。第1の負極膜層201がより高い導電率の第1の負極導電剤を含むことにより、第2の負極膜層202の抵抗R4を第1の負極膜層201の抵抗R3よりも大きくすることができる。
【0110】
(c)w5>w6であり、ここで、w5は、第1の負極膜層201の総質量を基にする前記第1の負極導電剤の質量%含有量を表し、w6は、第2の負極膜層202の総質量を基にする前記第2の負極導電剤の質量%含有量を表す。
【0111】
(d)w7<w8であり、ここで、w7は、第1の負極膜層201の総質量を基にする前記第1の負極結着剤の質量%含有量を表し、w8は、前記第2の負極膜層202の総質量を基にする前記第2の負極結着剤の質量%含有量を表す。
【0112】
(e)第1の負極膜層201の圧密度は、第2の負極膜層202の圧密度より小さい。
【0113】
(f)
図10に示すように、第1の負極膜層201は、第1の負極本体層2011及び第1の負極導電性炭素層2012を含み、第1の負極導電性炭素層2012は、第1の負極本体層2011における対向する二つの表面の少なくとも一面に位置する。
【0114】
(g)
図11に示すように、第2の負極膜層202は、第2の負極本体層2021及び第2の負極セラミック層2023を含み、第2の負極セラミック層2023は、第2の負極本体層2021における対向する二つの表面の少なくとも一面に位置する。選択的に、第2の負極セラミック層2023は、酸化アルミニウムセラミック、窒化ケイ素セラミック、炭化ケイ素セラミック、窒化ホウ素セラミックのうちの一種類又は複数種類を含む。
【0115】
理解されるように、
図10は第1の負極導電性炭素層2012が第1の負極本体層2011における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第1の負極導電性炭素層2012はさらに第1の負極本体層2011における対向する二つの表面のうちの一面に位置してもよい。
図11は第2の負極セラミック層2023が第2の負極本体層2021における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第2の負極セラミック層2023はさらに第2の負極本体層2021における対向する二つの表面のうちの一面に位置してもよい。
図12に示すように、負極シート20は、上記(f)及び(g)を同時に満たして、第2の負極膜層202の抵抗R
4を第1の負極膜層201の抵抗R
3より大きくすることもできる。
【0116】
例として、負極シート20が下記(h)~(n)のうちの一つ又は複数を満たす場合、第2の負極膜層202の抵抗R4は、第1の負極膜層201の抵抗R3より小さい。
【0117】
(h)前記第2の負極活物質の表面に、導電性炭素層を有する。前記第1の負極活物質の表面に導電性炭素層を有さず、前記第2の負極活物質の表面に導電性炭素層を有する場合、第2の負極膜層202の抵抗R4を第1の負極膜層201の抵抗R3よりも小さくすることができる。
【0118】
(i)前記第1の負極導電剤の導電率は、前記第2の負極導電剤の導電率より小さい。第2の負極膜層202がより高い導電率の第2の負極導電剤を含むことにより、第2の負極膜層202の抵抗R4を第1の負極膜層201の抵抗R3よりも小さくすることができる。
【0119】
(j)w5<w6であり、ここで、w5は、第1の負極膜層201の総質量を基にする前記第1の負極導電剤の質量%含有量を表し、w6は、第2の負極膜層202の総質量を基にする前記第2の負極導電剤の質量%含有量を表す。
【0120】
(k)w7>w8であり、ここで、w7は、第1の負極膜層201の総質量を基にする前記第1の負極結着剤の質量%含有量を表し、w8は、第2の負極膜層202の総質量を基にする前記第2の負極結着剤の質量%含有量を表す。
【0121】
(l)第1の負極膜層201の圧密度は、第2の負極膜層202の圧密度より大きい。
【0122】
(m)
図13に示すように、第2の負極膜層202は、第2の負極本体層2021及び第2の負極導電性炭素層2022を含み、第2の負極導電性炭素層2022は、第2の負極本体層2021における対向する二つの表面のうちの少なくとも一面に位置する。
【0123】
(m)
図14に示すように、第1の負極膜層201は、第1の負極本体層2011及び第1の負極セラミック層2013を含み、第1の負極セラミック層2013は、第1の負極本体層2011における対向する二つの表面のうちの少なくとも一面に位置する。選択的に、第1の負極セラミック層2013は、酸化アルミニウムセラミック、窒化ケイ素セラミック、炭化ケイ素セラミック、窒化ホウ素セラミックのうちの一種類又は複数種類を含む。
【0124】
理解されるように、
図13は第2の負極導電性炭素層2022が第2の負極本体層2021における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第2の負極導電性炭素層2022は第2の負極本体層2021における対向する二つの表面のうちの一面に位置する。
図14は第1の負極セラミック層2013が第1の負極本体層2011における対向する二つの表面に位置することを示すが、他の実施例において、第1の負極セラミック層2013は第1の負極本体層2011における対向する二つの表面のうちの一面に位置する。
図15に示すように、負極シート20は、上記(m)及び(n)を同時に満たして、第2の負極膜層202の抵抗R
4を第1の負極膜層201の抵抗R
3よりも小さくすることもできる。
【0125】
いくつかの実施例において、正極集電体は、金属箔又は複合集電体を用いることができる。金属箔の例として、正極集電体は、アルミニウム箔を用いることができる。複合集電体は、高分子材料基層、及び高分子材料基層の少なくとも一面に形成される金属材料層を含み得る。例として、金属材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀、銀合金から選択される一種類又は複数種類であってもよい。例として、高分子材料基層は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)等から選択される。
【0126】
いくつかの実施例において、第1の正極活物質及び第2の正極活物質は、本分野で公知の二次電池用正極活物質を用いることができる。例として、第1の正極活物質及び第2の正極活物質は互いに独立してリチウム遷移金属酸化物、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩及びそれらのそれぞれの改質化合物のうちの一種類又は複数種類を含む。リチウム遷移金属酸化物の例は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物及びそれらの改質化合物のうちの一種類又は複数種類を含むが、これらに限定されない。オリビン構造のリチウム含有リン酸塩の例は、リン酸鉄リチウム、リン酸鉄リチウムと炭素の複合材料、リン酸マンガンリチウム、リン酸マンガンリチウムと炭素の複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素の複合材料及びそれらのそれぞれの改質化合物のうちの一種類又は複数種類を含むが、これらに限定されない。本願は、これらの材料に限定されず、二次電池正極活物質として用いられる他の従来公知の材料を使用することができる。これらの正極活物質は一種類のみを単独で使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【0127】
いくつかの実施例において、上記各正極活物質の改質化合物は、正極活物質にドーピング改質、表面被覆改質、又はドーピング改質と表面被覆改質を同時に行うことができる。
【0128】
いくつかの実施例において、二次電池のエネルギー密度をさらに向上させるために、第1の正極活物質及び第2の正極活物質はさらに互いに独立して化1に表されるリチウム遷移金属酸化物及びその改質化合物のうちの一種類又は複数種類を含み得る。
【0129】
(化1)
LiaNibCocMdOeAf
化1において、0.8≦a≦1.2、0.5≦b<1、0<c<1、0<d<1、1≦e≦2、0≦f≦1であり、Mは、Mn、Al、Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti及びBから選択される一種類又は複数種類であり、Aは、N、F、S及Clから選択される一種類又は複数種類である。
【0130】
いくつかの実施例において、例として、第1の正極結着剤及び第2の正極結着剤は互いに独立してポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン-プロピレン三元共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン三元共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ素含有アクリレート樹脂のうちの一種類又は複数種類を含む。
【0131】
いくつかの実施例において、例として、第1の正極導電剤及び第2の正極導電剤は互いに独立して超伝導カーボン、導電性グラファイト(例えばKS-6)、アセチレンブラック、カーボンブラック(例えばSuper P)、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン、カーボンナノファイバーのうちの一種類又は複数種類を含む。
【0132】
いくつかの実施例において、第1の正極膜層及び第2の正極膜層は一般的に正極スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥、冷間圧延を経て形成される。正極スラリーは一般的に正極活物質、正極導電剤、正極結着剤及び任意の他の成分を溶媒に分散させて均一に撹拌することにより形成される。溶媒は、N-メチルピロリドン(NMP)であってもよいが、これに限定されない。
【0133】
いくつかの実施例において、負極集電体は、金属箔又は複合集電体を用いることができる。金属箔の例として、銅箔を用いることができる。複合集電体は、高分子材料基層、及び高分子材料基層の少なくとも一面に形成される金属材料層を含み得る。例として、金属材料は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀、銀合金から選択される一種類又は複数種類である。例として、高分子材料基層は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)等から選択される。
【0134】
いくつかの実施例において、第1の負極活物質及び第2の負極活物質は、本分野で公知の二次電池用負極活物質を用いることができる。例として、第1の負極活物質及び第2の負極活物質は互いに独立して人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、ケイ素系材料、スズ系材料、チタン酸リチウムのうちの一種類又は複数種類を含む。ケイ素系材料は、単体ケイ素、ケイ素酸素化合物、ケイ素炭素複合物、ケイ素窒素複合物以及硅合金のうちから選択する一種類又は複数種類ことができる。スズ系材料は、単体スズ、スズ酸素化合物及びスズ合金のうちの一種類又は複数種類から選択することができる。ただし、本願は、これらの材料に限定されず、二次電池用負極活物質として用いられる従来公知の他の材料を使用することができる。これらの負極活物質は一種類のみを単独で使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【0135】
いくつかの実施例において、例として、第1の負極結着剤及び第2の負極結着剤は互いに独立してスチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸ナトリウム(PAAS)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリビニルアルコール(PVA)、アルギン酸ナトリウム(SA)、ポリメタクリル酸(PMAA)及びカルボキシメチルキトサン(CMCS)のうちの一種類又は複数種類を含む。
【0136】
いくつかの実施例において、例として、第1の負極導電剤及び第2の負極導電剤は互いに独立して超伝導カーボン、導電性グラファイト(例えばKS-6)、アセチレンブラック、カーボンブラック(例えばSuper P)、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの一種類又は複数種類を含む。
【0137】
いくつかの実施例において、第1の負極膜層及び第2の負極膜層はさらに他の助剤、例えば増粘剤(例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム CMC-Na)を選択的に含む。
【0138】
いくつかの実施例において、第1の負極膜層及び第2の負極膜層は一般的に負極スラリーを負極集電体に塗布し、乾燥、冷間圧延を経て形成される。負極スラリーは一般的に負極活物質、負極導電剤、負極結着剤及び任意の他の成分を溶媒に分散させて均一に撹拌することにより形成される。溶媒は、脱イオン水であってもよいが、これに限定されない。
[電解質]
【0139】
電解質は、正極シートと負極シートとの間に活性イオンを伝導する役割を果たす。本願の二次電池は、電解質の種類を特に限定せず、需要に応じて選択することができる。例えば、電解質は、固体電解質及び液体電解質(即ち電解液)から選択される少なくとも一種類であってもよい。
【0140】
いくつかの実施例において、電解質は、電解液を用いる。電解液は、電解質塩及び溶媒を含む。
【0141】
いくつかの実施例において、電解質塩の種類は特に限定せず、実際の需要に応じて選択することができる。例として、電解質塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム LiPF6、テトラフルオロホウ酸リチウム LiBF4、過塩素酸リチウム LiClO4、ヘキサフルオロヒ酸リチウム LiAsF6、ビスフルオロスルホニルイミドリチウム LiFSI、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドリチウム LiTFSI、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム LiTFS、ジフルオロシュウ酸ホウ酸リチウム LiDFOB、ジシュウ酸ホウ酸リチウム LiBOB、ジフルオロリン酸リチウム LiPO2F2、ジフルオロジシュウ酸リン酸リチウム LiDFOP及びテトラフルオロシュウ酸リン酸リチウム LiTFOPのうちから選択する一種類又は複数種類であってもよい。
【0142】
いくつかの実施例において、溶媒の種類は特に限定せず、実際の需要に応じて選択することができる。例として、溶媒は、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、ブチレンカーボネート(BC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ギ酸メチル(MF)、酢酸メチル(MA)、酢酸エチル(EA)、酢酸プロピル(PA)、プロピオン酸メチル(MP)、プロピオン酸エチル(EP)、プロピオン酸プロピル(PP)、酪酸メチル(MB)、酪酸エチル(EB)、1,4-ブチロラクトン(GBL)、スルホラン(SF)、ジメチルスルホン(MSM)、メチルエチルケトン(EMS)及びジエチルスルホン(ESE)のうちから選択する一種類又は複数種類であってもよい。
【0143】
いくつかの実施例において、溶媒は、非水溶媒である。
【0144】
いくつかの実施例において、電解液は、添加剤をさらに含み得る。例えば、添加剤は、負極成膜添加剤を含んでもよく、正極成膜添加剤を含んでもよく、さらに電池のある性能を改善できる添加剤、例えば電池の過充電性能を改善する添加剤、電池の高温性能を改善する添加剤、電池の低温性能を改善する添加剤等を含み得る。
[セパレータ]
【0145】
電解液を用いる二次電池、及び固体電解質を用いるいくつかの二次電池において、さらにセパレータを含む。セパレータは、正極シートと負極シートとの間に配置され、主に正極シート及び負極シートの短絡を防止する役割を果たし、同時に活性イオンを通過させることができる。本願は、セパレータの種類を特に限定せず、任意の公知の良好な化学的安定性及び機械的安定性を有する多孔質構造のセパレータを選択することができる。
【0146】
いくつかの実施例において、セパレータの材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンから選択される一種類又は複数種類であってもよい。セパレータは、単層フィルムであってもよく、多層複合フィルムであってもよい。セパレータが多層複合フィルムである場合、各層の材料は同じでも異なってもよい。
[電極アセンブリの製造方法]
【0147】
本願は、さらに、電極アセンブリを製造するための方法を提供し、前記方法は、以下のステップを含み得る。
【0148】
S10において、第1の正極活物質、第1の正極導電剤、第1の正極結着剤を溶媒に分散させ且つ均一に撹拌して第1の正極スラリーを形成し、第2の正極活物質、第2の正極導電剤、第2の正極結着剤を溶媒に分散させ且つ均一に撹拌して第2の正極スラリーを形成し、第1の正極スラリー及び第2の正極スラリーをそれぞれ正極集電体における対向する二つの表面に塗布し、乾燥、冷間圧延を経て正極シートを取得し、ここで、第1の正極スラリー及び第2の正極スラリーはそれぞれ第1の正極膜層及び第2の正極膜層を形成する。
【0149】
S20において、第1の負極活物質、第1の負極導電剤、第1の負極結着剤を溶媒に分散させ且つ均一に撹拌して第1の負極スラリーを形成し、第2の負極活物質、第2の負極導電剤、第2の負極結着剤を溶媒に分散させ且つ均一に撹拌して第2の負極スラリーを形成し、第1の負極スラリー及び第2の負極スラリーをそれぞれ負極集電体における対向する二つの表面に塗布し、乾燥、冷間圧延を経て負極シートを取得し、ここで、第1の負極スラリー及び第2の負極スラリーはそれぞれ第1の負極膜層及び第2の負極膜層を形成する。
【0150】
S30において、正極シート、セパレータ及び負極シートを電極アセンブリに組み立て、ここで、第1の正極膜層は、正極集電体におけるセパレータに近接する一側に位置し、且つ第2の負極膜層は、負極集電体におけるセパレータに近接する一側に位置する。
【0151】
S40において、電極アセンブリを検出し、その中からCAP1=CAP2及び|R4/R3-R2/R1|>0を同時に満たす電極アセンブリを選別し、ここで、CAP1は、Ah基準の第1の正極膜層の容量を表し、CAP2は、Ah基準の第2の正極膜層の容量を表し、R1は、Ω基準の第1の正極膜層の抵抗を表し、R2は、Ω基準の第2の正極膜層の抵抗を表し、R3は、mΩ基準の第1の負極膜層の抵抗を表し、R4は、mΩ基準の第2の負極膜層の抵抗を表す。
【0152】
本願の方法により得られる電極アセンブリは、いずれも二次電池のサイクル寿命を大幅に延長することができる。
【0153】
いくつかの実施例において、例として、正極シート、セパレータ、負極シートを巻回工程又は積層工程により電極アセンブリを形成することができる。
【0154】
いくつかの実施例において、ステップS40において、選択的に、0<|R4/R3-R2/R1|≦20の電極アセンブリを選別する。
【0155】
いくつかの実施例において、ステップS40において、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦10の電極アセンブリを選別する。
【0156】
いくつかの実施例において、ステップS40において、選択的に、0.2≦|R4/R3-R2/R1|≦5の電極アセンブリを選別する。
【0157】
いくつかの実施例において、前記方法は、さらに、以下のステップを含む。S50において、さらに1≦R4/R3≦30及び0<R2/R1≦20を同時に満たす電極アセンブリを選別する。
【0158】
いくつかの実施例において、前記方法は、さらに、以下のステップを含む。S50において、さらに0<R4/R3≦1及び0<R2/R1≦1を同時に満たす電極アセンブリを選別する。
【0159】
いくつかの実施例において、前記方法は、さらに、以下のステップを含む。S50において、さらに0<R4/R3≦1及び1≦R2/R1≦20を同時に満たす電極アセンブリを選別する。
電池モジュール及び電池パック
【0160】
本願のいくつかの実施例において、本願の二次電池を電池モジュールに組み立てることができ、電池モジュールに含まれる二次電池の個数は複数であってもよく、具体的な個数は電池モジュールの応用及び容量に応じて調整することができる。
【0161】
図16は、一例としての電池モジュール4の概略図である。
図16に示すように、電池モジュール4において、複数の二次電池5は、電池モジュール4の長さ方向に沿って順に配列して設置されてもよい。当然のことながら、他の任意の方式で配列することができる。この複数の二次電池5は、さらに締結具によって固定されていてもよい。
【0162】
選択的に、電池モジュール4は、収容空間を有するハウジングをさらに含み、複数の二次電池5は当該収容空間に収容される。
【0163】
本願のいくつかの実施例において、上記電池モジュールはさらに電池パックに組み立てることができ、電池パックに含まれる電池モジュールの個数は電池パックの応用及び容量に応じて調整することができる。
【0164】
図17及び
図18は、一例としての電池パック1の概略図である。
図17及び
図18に示すように、電池パック1に電池ボックスと電池ボックスに設置された複数の電池モジュール4を含むことができる。電池ボックスは上部筐体2及び下部筐体3を含み、上部筐体2は下部筐体3をカバーして、電池モジュール4を収容するための密閉空間を形成するのに用いられる。複数の電池モジュール4は、電池ボックス内に任意に配置されることができる。
電力消費装置
【0165】
本願の実施形態は、さらに、電力消費装置を提供し、前記電力消費装置は、本願の二次電池、電池モジュール、電池パックのうちの少なくとも一種類を含む。前記二次電池、電池モジュール又は電池パックは、前記電力消費装置の電源として用いられてもよく、前記電力消費装置のエネルギー貯蔵ユニットとして用いられてもよい。前記電力消費装置は、移動機器(例えば、携帯電話、ノートパソコン等)、電動車両(例えば、純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、電動スクータ、電動ゴルフカート、電気トラック等)、電気列車、船舶及び衛星、エネルギー貯蔵システム等であってもよいが、これらに限定されない。
【0166】
前記電力消費装置は、その使用需要に応じて二次電池、電池モジュール又は電池パックを選択することができる。
【0167】
図19は、一例としての電力消費装置の概略図である。当該電力消費装置は、純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド電気自動車等である。当該電力消費装置の高電力及び高エネルギー密度への需要を満たすために、電池パック又は電池モジュールを用いることができる。
【0168】
他の例としての電力消費装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノートパソコン等であってもよい。当該電力消費装置は一般的に軽量化及び薄型化が求められ、二次電池を電源として用いることができる。
実施例
【0169】
下記実施例は本願の開示内容をより具体的に説明し、これらの実施例は単に詳細を説明するために用いられ、本願の開示する内容の範囲内で様々な修正及び変更を行うことは当業者にとって明らかである。特に断らない限り、以下の実施例に報告された全ての部、%、及び比は、いずれも重量基準のものであり、実施例で使用される全ての試薬は、購入のものであるか従来の方法に従って合成したものであり、また、さらなる処理を必要とせずに直接使用することができ、実施例で使用される装置は、いずれも市販のものである。
比較例1
【0170】
二次電池の構造は、
図3に示す通りである。
正極シートの製造
【0171】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.1:2.7で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得し、第1の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
【0172】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.1:2.7で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布する。
【0173】
ここで、第1の正極スラリーと第2の正極スラリーの塗布重量は同じであり、第1の正極スラリーは、乾燥、冷間圧延を経た後に第1の正極膜層を形成し、第2の正極スラリーは、乾燥、冷間圧延を経た後に第2の正極膜層を形成する。
負極シートの製造
【0174】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布する。
【0175】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
【0176】
ここで、第1の負極スラリーと第2の負極スラリーの塗布重量は同じであり、第1の負極スラリーは、乾燥、冷間圧延を経た後に第1の負極膜層を形成し、第2の負極スラリーは、乾燥、冷間圧延を経た後に第2の負極膜層を形成する。
セパレータ
【0177】
セパレータとしては、多孔質ポリエチレンフィルムを使用する。
電解液の調製
【0178】
エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)を体積比 1:1:1で混合して、有機溶媒を取得する。LiPF6を上記有機溶媒中で均一に溶解させて電解液を取得し、ここで、LiPF6の濃度は、1mol/Lである。
二次電池の製造
【0179】
上記製造された正極シート、セパレータ、負極シートを順に積層し巻回して、電極アセンブリを取得する。電極アセンブリを外装内に配置し、上記電解液を添加し、パッケージング、静置、化成、容量等の工程を経た後、二次電池を得る。ここで、化成工程は、以下の通りである。二次電池を0.1Cで3.0Vまで定電流充電し、さらに0.2Cで3.75Vまで定電流充電する。容量工程は、以下の通りである。二次電池を0.33Cで4.4Vまで定電流充電し、さらに0.05Cまで定電圧充電する。二次電池を0.33Cで2.5Vまで定電流放電し、さらに0.33Cで3.65Vまで定電流充電し、さらに0.05Cまで定電圧充電する。
比較例2
【0180】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0181】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0182】
負極集電体におけるセパレータから離れる一側には、さらに、厚さが1μmの導電性炭素層が塗布されている。
比較例3
【0183】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0184】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.25:2.25:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0185】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.2:0.8:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
実施例1
【0186】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0187】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.05:0.95:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例2
【0188】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0189】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.1:0.9:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例3
【0190】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0191】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.2:0.8:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例4
【0192】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0193】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例5
【0194】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0195】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.1:0.9:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例6
【0196】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0197】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.2:0.8:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例7
【0198】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0199】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、負極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの導電性炭素層が塗布されている。
【0200】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
実施例8
【0201】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0202】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、負極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの導電性炭素層が塗布されている。
【0203】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.1:0.9:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
実施例9
【0204】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0205】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、負極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの導電性炭素層が塗布されている。
【0206】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.2:0.8:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
実施例10
【0207】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0208】
負極集電体におけるセパレータに近接する一側には、さらに、厚さが1μmの炭化ケイ素セラミック層が塗布されている。
実施例11
【0209】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0210】
負極集電体におけるセパレータに近接する一側には、さらに、厚さが2μmの炭化ケイ素セラミック層が塗布されている。
実施例12
【0211】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0212】
負極集電体におけるセパレータに近接する一側には、さらに、厚さが2.5μmの炭化ケイ素セラミック層が塗布されている。
実施例13
【0213】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0214】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.0:2.8で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得する。
実施例14
【0215】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0216】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0217】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得する。
【0218】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.1:0.9:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布する。
【0219】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布し、負極集電体におけるセパレータに近接する一側にはさらに厚さが1μmの導電性炭素層が塗布されている。
実施例15
【0220】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0221】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.1:2.7で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0222】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得する。
【0223】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 96.8:1.2:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布する。
【0224】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布し、負極集電体におけるセパレータに近接する一側にはさらに厚さが1μmの導電性炭素層が塗布されている。
実施例16
【0225】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0226】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.2:2.6で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0227】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 96.8:1.2:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
実施例17
【0228】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0229】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0230】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得する。
【0231】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.2:0.8:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
【0232】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例18
【0233】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0234】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.7:2.1で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0235】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得する。
【0236】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.1:0.9:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
【0237】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得する。
実施例19
【0238】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0239】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得し、第1の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータに近接する一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータに近接する一側にはさらに厚さが1μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
【0240】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布する。
実施例20
【0241】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0242】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.1:0.9:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
実施例21
【0243】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0244】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
実施例22
【0245】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0246】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得し、第1の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、負極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの炭化ケイ素セラミック層が塗布されている。
【0247】
負極活物質 導電性炭素層を有する黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97.05:0.95:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第2の負極スラリーを取得し、第2の負極スラリーを負極集電体 銅箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
実施例23
【0248】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シート及び負極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0249】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得する。
【0250】
負極活物質 黒鉛、導電剤 Super P、増粘剤 CMC-Na、結着剤 SBRを重量比 97:1:0.5:1.5で適量の溶媒 脱イオン水中で十分に撹拌し混合して、第1の負極スラリーを取得する。
実施例24
【0251】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0252】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得し、第1の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
【0253】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
実施例25
【0254】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0255】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
実施例26
【0256】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0257】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
実施例27
【0258】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0259】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1.5μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
実施例28
【0260】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0261】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super P、導電剤 CNTを重量比 96.2:1.1:2.4:0.3で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第1の正極スラリーを取得し、第1の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータに近接する一側に塗布する。
【0262】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.3:2.5で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが1.5μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
実施例29
【0263】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0264】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが3μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
実施例30
【0265】
二次電池の製造方法は、比較例1と類似し、相違とは、正極シートの製造における関連パラメータを調整したことである。
【0266】
正極活物質 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、結着剤 PVDF、導電剤 Super Pを重量比 96.2:1.4:2.4で適量の溶媒 NMP中で十分に撹拌し混合して、第2の正極スラリーを取得し、第2の正極スラリーを正極集電体 アルミニウム箔におけるセパレータから離れる一側に塗布し、正極集電体におけるセパレータから離れる一側にはさらに厚さが4μmの酸化アルミニウムセラミック層が塗布されている。
性能試験部分
(1)正極膜層の容量試験
【0267】
冷間圧延された正極シートの第2の正極膜層を拭いた後に直径が14mmの小さなウェハに打ち抜き、小さいウェハをグローブボックス中でボタン式電池に組み立て、その後にLAND試験機で0.1mAで充電カットオフ電圧まで定電流充電し、さらに0.1mAで放電カットオフ電圧まで定電流放電し、放電容量CAP0を得る。式 CAP0×S1/S0により第1の正極膜層の容量CAP1を取得し、ここで、S0は、小さなウェハの面積であり、S1は、第1の正極膜層の面積である。
【0268】
冷間圧延された正極シートの第1の正極膜層を拭いた後に直径が14mmの小さなウェハに打ち抜き、小さいウェハをグローブボックス中でボタン式電池に組み立て、その後にLAND試験機で0.1mAで充電カットオフ電圧まで定電流充電し、さらに0.1mAで放電カットオフ電圧まで定電流放電し、放電容量CAP0を得る。式 CAP0×S2/S0により第2の正極膜層の容量CAP2を取得し、ここで、S0は、小さなウェハの面積であり、S2は、第2の正極膜層の面積である。
(2)各膜層の抵抗試験
【0269】
冷間圧延された正極シートの第2の正極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第1の正極膜層の抵抗R1を得る。冷間圧延された正極シートの第1の正極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第2の正極膜層の抵抗R2を得る。冷間圧延された負極シートの第2の負極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第1の負極膜層の抵抗R3を得る。冷間圧延された負極シートの第1の負極膜層を拭き取り、その後に電極シート抵抗計の二つの導電性端子の間に平行に配置し、一定の圧力を印加して固定し、第2の負極膜層の抵抗R4を得る。
【0270】
ここで、電極シート抵抗計の型番は、IEST BER1000(IEST社製)であり、導電性端子の直径は、14mmであり、印加された圧力は、15MPa~27MPaであり、サンプリングの時間範囲は、10s~20sである。
(3)質量エネルギー密度試験
【0271】
25℃で、二次電池を0.33Cで4.4Vまで定電流充電し、電流が0.05Cになるまで定電圧充電する。二次電池を5min静置した後、0.33Cで2.5Vまで定電流放電して、放電エネルギーQを得る。
【0272】
二次電池の質量エネルギー密度(Wh/Kg)=放電エネルギーQ/二次電池の質量m。
(4)サイクル性能試験
【0273】
25℃で、二次電池を0.5Cで4.4Vまで定電流充電し、電流が0.05Cになるまで定電圧充電し続け、この時に二次電池は満充電状態であり、この時の充電容量を記録すると、これが1回目の充電容量である。二次電池を5min静置した後、0.5Cで2.5Vまで定電流放電すると、これが一つのサイクル充放電過程であり、この時の放電容量を記録すると、これが1回目の放電容量である。二次電池の放電容量が1回目の放電容量の80%に減衰するまで、二次電池に対して上記方法に応じてサイクル充放電試験を行い、各サイクル後の放電容量を記録し、この時のサイクル数によって二次電池の0.5C倍率条件でのサイクル性能を特徴付ける。二次電池のサイクル数が高いほど、サイクル性能が高い。
【0274】
表1及び表2は、比較例1~3及び実施例1~30の性能試験結果を示す。
【0275】
【0276】
【0277】
表2の試験結果から分かるように、正極シートの両面抵抗と負極シートの両面抵抗との間の関係を合理的に設定することにより、二次電池が|R4/R3-R2/R1|>0を満たすようにし、二次電池の容量の減衰を遅延させ且つ二次電池のサイクル寿命を大幅に延長することができる。さらに、二次電池が0<|R4/R3-R2/R1|≦20を満たす場合、二次電池は大幅に延長されたサイクル寿命及び高いエネルギー密度を同時に有することができる。
【0278】
上記の説明は、本願の具体的な実施形態に過ぎず、本願の保護範囲はこれに限定されない。当業者であれば、本願に開示の技術的範囲内に、様々な等価な修正又は差し替えを容易に想到でき、これらの修正又は差し替えはいずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。したがって、本願の保護範囲は特許請求の範囲を基準とすべきである。
【国際調査報告】