【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，尤其涉及一种正极片及电池。
技术介绍
1、电池通常被构造成包括多个极片的层级结构，电池的不同层级之间或者相同层级的不同部位之间会发生挤压，并且当电池进行充放电循环时，极片会发生膨胀，由此会加剧上述挤压，这种挤压会打破电池的层级结构的稳定性，使得电池容易出现局部电解液不足，浸润不良，容易出现界面恶化的情况，甚至会导致电池容量的快速衰减或者析锂等安全问题的发生。
技术实现思路
1、本申请提供一种正极片及电池，该正极片能够在保证其结构稳定的基础上，解决上述现有技术中存在的层间的电解液不足，浸润不良，会引起电池容量的快速衰减或者析锂的技术问题。
2、本申请的第一方面提供一种正极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性物质，
3、所述正极活性材料层包括凹凸区域，所述凹凸区域包括多个凹部以及与所述凹部对应设置的凸部，
4、在氮气环境中，所述正极活性材料层从35°到450℃温度范围内的失重率为ρ，所述ρ满足：1.1％～6％。
5、
6、根据本申请第一方面所述的正极片，由于在正极活性材料层上设置有凹凸区域，能够在正极片和负极片之间形成局部微间隙，从而为储存更多的电解液提供空间条件，能够为电池的长循环提供更多的电解液，提高该区域的电解液的浸润能力，避免正极与隔膜之间电解液不足、浸润不良等异常情况发生，由此提升电池的循环寿命；而且，通过形成凹凸区域，进而使得正极片的表面凹凸
7、在正极片上设置凸部，从而提高正极片的形变能力，当正极片和膨胀的负极片接触时，正极片上的凸部可有效吸收负极片的膨胀应力，能够缓冲电池循环过程中的负极片膨胀，避免负极片膨胀应力过大而出现裂纹。而且通过正极片上设置的凸部能够吸收负极片的部分膨胀应力，使得负极片在膨胀时不完全依赖自身材料的抵抗力，延缓负极材料的疲劳，从而能够提高负极片的使用寿命。
8、此外，由于将正极片的失重率设定在上述区间，失重率用于反映正极片的结构稳定性，防止在正极片上形成凹凸区域的过程中，由于形成凹凸区域的压力过大使得正极活性物质层中的粘结剂被拉长，降低粘结剂连接正极活性颗粒的效果，或者辊压过程中的压实密度过大，或者是由于正极活性物质层中的粘结剂的含量较少，而导致正极活性物质层受力过大出现掉粉等问题，另外，粘结剂的含量过多，不仅会影响正极片的能量密度，而且粘结剂过多的正极片的整体结构会变脆、变硬、整体韧性较差，导致在形成凹凸区域的过程中，正极片整体不延展，应力过于集中而容易被压碎；即通过正极片的压实密度、粘结剂的含量以及凸点的高度等因素的相互平衡，控制正极片的失重率在该范围内，可以在保证能量密度的基础上可以防止正极片在形成凹凸区域过程中受到损伤。
9、在一种可能实现的方式中，所述凸部的顶点距离所述正极活性材料层的表面的高度为h，所述h和所述ρ满足关系式：
10、50＜h/ρ＜3600，和/或h＝3um～40um。
11、在一种可能实现的方式中，所述凸部的直径为r，相邻的两个所述凸部之间的距离为l，所述r、所述l、所述ρ满足关系式：
12、10＜l/r/ρ＜1000，和/或r＝1000um～5000um，和/或l＝1500um～5000um。
13、在一种可能实现的方式中，所述正极片的压实密度为d，所述d、所述h、所述r满足关系式：
14、0.004＜d*h/r＜0.12，和/或d＝3g/cm3～4.5g/cm3。
15、在一种可能实现的方式中，单位面积的所述凹凸区域中的所述凸部或所述凹部的数量为n个/cm2，所述n＝2～25，优选地，所述n＝4～15。
16、在一种可能实现的方式中，所述正极活性材料层包括导电剂，所述导电剂包括单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管延伸到所述凸部的顶部中的正极活性材料中。
17、在一种可能实现的方式中，相邻的两个所述凸部分别形成第一投影和第二投影，所述第一投影的具有第一外接圆，所述第二投影具有第二外接圆，所述第一外接圆的圆心与所述第二外接圆的圆心之间的距离为l1，所述第一投影与所述第二投影之间的距离为l2，所述l1、所述l2满足关系式：
18、l1/l2＝1.05～3，优选地，l1/l2＝1.1～2。
19、在一种可能实现的方式中，所述l1＝3mm～10mm，优选地，所述l1＝2mm～8mm；
20、和/或，所述l2＝0.5mm～8mm，优选地，所述l2＝1mm～4mm。
21、在一种可能实现的方式中，所述凸部具有外接球，所述外接球包括外表面，相邻的两个凸部之间形成平直区域，所述外表面的球面半径为r1，所述凸部的顶部与所述平直区域的距离为r3，所述r3满足关系式：
22、r3＜r1，优选地，r3＜1/5r1。
23、在一种可能实现的方式中，所述外表面的表面积为q1，所述外表面沿所述极片的厚度方向上形成在所述正极集流体上的投影面积为s1，所述外接球还包括内表面，所述内表面的表面积为q2，所述内表面沿所述极片的厚度方向上形成在所述正极集流体上的投影面积为s2，所述q1和q2满足：q1/q2＝1.02～1.21，和/或所述s1和s2满足：s1/s2＝1.02～1.21。
24、在一种可能实现的方式中，各个所述凸部在所述正极集流体上的投影面积之和为s11，所述正极片的面积为s，所述s11和所述s满足关系式：
25、0.02≤s11/s≤0.85。
26、在一种可能实现的方式中，所述单壁碳纳米管交织形成网状结构，所述凸部的顶部的正极活性材料包裹在所述网状结构内。
27、在一种可能实现的方式中，所述单壁碳纳米管的直径为1nm～1000nm，长度为1um～100um；和/或以所述正极活性材料层的总质量为基准，所述单壁碳纳米管的质量百分比为0.5％～5％；和/或所述正极活性材料层上的单壁碳纳米管的厚度为10nm～500nm。
28、在一种可能实现的方式中，正极活性物质包括粘结剂，以所述正极活性材料层的总质量为基准，所述粘结剂的质量百分比为：1-5wt％；和/或所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。
29、本申请第二方面提供一种电池，包括隔膜、负极片以及权利要求1至13中任一项所述的正极片，所述隔膜设置在正极片与所述负极片之间，所述隔膜、所述正极片和所述负极片沿所述正极片的长度方向卷绕形成卷芯结构。
30、在一种可能实现的方式中，所述负极片包括负极集流体和负极活性材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性物质，
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述凸部的顶点距离所述正极活性材料层的表面的高度为h，所述h和所述ρ满足关系式：
3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，所述凹部的直径为R，相邻的两个所述凹部之间的距离为L，所述R、所述L、所述ρ满足关系式：
4.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述正极片的压实密度为D，所述D、所述h、所述R满足关系式：
5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，单位面积的所述凹凸区域中的所述凸部或所述凹部的数量为N个/cm2，所述N＝2～25，优选地，所述N＝4～15。
6.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述正极活性材料层包括导电剂，所述导电剂包括单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管延伸到所述凸部的顶部中的正极活性材料中。
7.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，相邻的两个所述凸部分别形成第一投影和第二投影，所述第一投影的具有第一外
8.根据权利要求7所述的正极片，其特征在于，所述L1＝3mm～10mm，优选地，所述L1＝2mm～8mm；
9.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述凸部具有外接球，所述外接球包括外表面，相邻的两个凸部之间形成平直区域，所述外表面的球面半径为R1，所述凸部的顶部与所述平直区域的距离为R3，所述R3满足关系式：
10.根据权利要求9所述的正极片，其特征在于，所述外表面的表面积为Q1，所述外表面沿所述极片的厚度方向上形成在所述正极集流体上的投影面积为S1，所述外接球还包括内表面，所述内表面的表面积为Q2，所述内表面沿所述极片的厚度方向上形成在所述正极集流体上的投影面积为S2，所述Q1和Q2满足：Q1/Q2＝1.02～1.21，和/或所述S1和S2满足：S1/S2＝1.02～1.21。
11.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，各个所述凸部在所述正极集流体上的投影面积之和为S11，所述正极片的面积为S，所述S11和所述S满足关系式：
12.根据权利要求6至11中任一项所述的正极片，其特征在于，所述单壁碳纳米管交织形成网状结构，所述凸部的顶部的正极活性材料包裹在所述网状结构内。
13.根据权利要求12中所述的正极片，其特征在于，所述单壁碳纳米管的直径为1nm～1000nm，长度为1um～100um；和/或以所述正极活性材料层的总质量为基准，所述单壁碳纳米管的质量百分比为0.5％～5％；和/或所述正极活性材料层上的单壁碳纳米管的厚度为10nm～500nm。
14.根据权利要求1中所述的正极片，其特征在于，正极活性物质包括粘结剂，以所述正极活性材料层的总质量为基准，所述粘结剂的质量百分比为：1-5wt％；和/或所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。
15.一种电池，其特征在于，包括隔膜、负极片以及权利要求1至14中任一项所述的正极片，所述隔膜设置在正极片与所述负极片之间，所述隔膜、所述正极片和所述负极片沿所述正极片的长度方向卷绕形成卷芯结构。
16.根据权利要求15所述的电池，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层包括硅碳复合材料和/或硅氧复合材料。
17.根据权利要求15所述的电池，其特征在于，凸部沿所述正极片的厚度方向的尺寸为h3，凹部沿所述正极片的厚度方向的尺寸为h4，所述h3、所述h4满足关系式：
...【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性物质，
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述凸部的顶点距离所述正极活性材料层的表面的高度为h，所述h和所述ρ满足关系式：
3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，所述凹部的直径为r，相邻的两个所述凹部之间的距离为l，所述r、所述l、所述ρ满足关系式：
4.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述正极片的压实密度为d，所述d、所述h、所述r满足关系式：
5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，单位面积的所述凹凸区域中的所述凸部或所述凹部的数量为n个/cm2，所述n＝2～25，优选地，所述n＝4～15。
6.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述正极活性材料层包括导电剂，所述导电剂包括单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管延伸到所述凸部的顶部中的正极活性材料中。
7.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，相邻的两个所述凸部分别形成第一投影和第二投影，所述第一投影的具有第一外接圆，所述第二投影具有第二外接圆，所述第一外接圆的圆心与所述第二外接圆的圆心之间的距离为l1，所述第一投影与所述第二投影之间的距离为l2，所述l1、所述l2满足关系式：
8.根据权利要求7所述的正极片，其特征在于，所述l1＝3mm～10mm，优选地，所述l1＝2mm～8mm；
9.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述凸部具有外接球，所述外接球包括外表面，相邻的两个凸部之间形成平直区域，所述外表面的球面半径为r1，所述凸部的顶部与所述平直区域的距离为r3，所述r3满足关系式：
10.根据权利要求9所述的正极片，其特征在于，所述外表面的表面积为q1，所述外表面沿所述极片的厚度方向上形成在所述正极集流体上的投影面积为s1，所述外接球还包括内表面，所述内表面的表面积为q2，所述内表面沿所述极片的厚度方...
【专利技术属性】
技术研发人员：李姣，方嘉琳，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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