CN113097431A - 电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了电化学装置和电子装置。电化学装置包括极片，极片包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层。第一活性材料层包括第一活性材料。第一活性材料层位于集流体和第二活性材料层之间。第二活性材料层包括沿集流体的长度方向设置的至少一个第一部分和至少一个第二部分，第一部分包括第二活性材料，第二部分包括第三活性材料。第一部分和第三部分的组合的锂离子扩散速率与第二部分和第四部分的组合的锂离子扩散速率的差异度大于5％。本申请的电化学装置可以缓解由于动力学不均匀造成的析锂问题。

Description

电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及电化学装置和电子装置。
背景技术
电化学装置(例如，锂离子电池)在充放电过程中，锂离子会在正极和负极上进行不断的脱嵌和嵌入，但是由于例如极片的局部密度不均匀或者相对应的负极容量与正极容量的比值局部不均匀的问题，导致电化学装置在循环过程中会出现锂离子传输动力学分布不均匀的问题。负极动力学不足的区域会导致析锂，负极析锂就会严重降低电化学装置的循环性能。
发明内容
本申请的实施例提供了一种电化学装置，该电化学装置包括极片，该极片包括集流体、第一活性材料层和第二活性材料层。第一活性材料层包括第一活性材料。第一活性材料层位于集流体和第二活性材料层之间。第二活性材料层包括沿集流体的长度方向设置的至少一个第一部分和至少一个第二部分，第一部分包括第二活性材料，第二部分包括第三活性材料。第一部分和第三部分的组合的锂离子扩散速率与第二部分和第四部分的组合的锂离子扩散速率的差异度大于5％。
在一些实施例中，极片是正极极片，第一部分和第三部分的组合的锂离子扩散速率大于第二部分和第四部分的组合的锂离子扩散速率。在一些实施例中，第二活性材料的颗粒的Dv50小于第三活性材料的颗粒的Dv50。在一些实施例中，第二活性材料的颗粒的比表面积大于第三活性材料的颗粒的比表面积。在一些实施例中，第一部分的孔隙率大于第二部分的孔隙率。在一些实施例中，第一部分中包括第一导电剂，第二部分中包括第二导电剂，第一部分中的第一导电剂的质量含量大于第二部分中的第二导电剂的质量含量。在一些实施例中，极片是负极极片，第一部分和第三部分的组合的锂离子扩散速率小于第二部分和第四部分的组合的锂离子扩散速率。在一些实施例中，第三活性材料的颗粒的Dv50小于第二活性材料的颗粒的Dv50。在一些实施例中，第三活性材料的颗粒的比表面积大于第二活性材料的颗粒的比表面积；在一些实施例中，第二部分的孔隙率大于第一部分的孔隙率；在一些实施例中，第三活性材料的取向指数I004/I110小于第二活性材料的取向指数I004/I110，其中，I004表示相应的材料在X射线衍射时(004)晶面的峰强度，I110表示相应的材料在X射线衍射时(110)晶面的峰强度。在一些实施例中，第一部分中包括第一导电剂，第二部分中包括第二导电剂，第二部分中的第二导电剂的质量含量大于第一部分中的第一导电剂的质量含量。在一些实施例中，第一活性材料与第二活性材料和第三活性材料中的一个是同种材料。在一些实施例中，第三活性材料和第一活性材料是同种材料。在一些实施例中，至少一个第一部分和至少一个第二部分在集流体的长度和/或宽度方向上是间隔设置的。
在一些实施例中，电化学装置为卷绕结构，第二部分位于卷绕结构的拐角处和/或卷绕结构的尾部处。
本申请的一些实施例提供了一种电子装置，包括上述任一电化学装置。
本申请的实施例通过使第一部分和第三部分的组合的锂离子扩散速率与第二部分和第四部分的组合的锂离子扩散速率的差异度大于5％，可以缓解由于动力学不均匀造成的析锂问题。
附图说明
图1示出了根据本申请的一些实施例的电化学装置的极片10的沿着其长度和厚度方向限定的平面截取的截面图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
图1示出了根据本申请的一些实施例的电化学装置的极片10的沿着其长度和厚度方向限定的平面截取的截面图。本申请的实施例提供了一种电化学装置，该电化学装置包括如图1所示的极片10，该极片10包括集流体101、第一活性材料层102和第二活性材料层103。在一些实施例中，第一活性材料层102位于集流体101和第二活性材料层103之间。应该理解，虽然图1仅示出了第一活性材料层102和第二活性材料层103位于集流体101的一侧上，但这仅是示例性的，第一活性材料层102和第二活性材料层103可以均位于集流体101的两侧上。在一些实施例中，极片10可以是正极极片和/或负极极片。
在一些实施例中，第一活性材料层102包括第一活性材料。本申请中的活性材料可以是指对由其形成的电化学装置作出容量贡献的材料，通常地为能够嵌入和脱嵌锂离子的材料。在一些实施例中，第二活性材料层103包括沿集流体101的长度方向设置的至少一个第一部分111和至少一个第二部分112。应该理解，集流体101的长度方向指的是集流体101的长边所在的方向。另外，虽然图1中示出了两个第一部分111和两个第二部分112，但这仅是示例性的，第二活性材料层103可以包括一个、三个或更多个第一部分111，也可以包括一个、三个或更多个第二部分112。
在一些实施例中，第一部分111包括第二活性材料，第二部分112包括第三活性材料。在一些实施例中，第一活性材料层102包括位于第一部分111和集流体101之间的第三部分121，和位于第二部分112和集流体101之间的第四部分122。为了便于说明，第三部分121和第四部分122之间通过虚线区分开，但是实际上第三部分121和第四部分122之间可以并不存在可区分界面。
在一些实施例中，第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率与第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率的差异度大于5％。如此，可以缓解由于动力学不均匀造成的析锂问题。在一些实施例中，差异度是是大的对象减去小的对象，得到的差值除以小的对象所得到的值，然后再乘以100％。在一些实施例中，第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率与第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率的差异度大于10％、大于15％或大于20％。通常地，锂离子扩散速率的计算存在一定的误差，例如，误差可以在1％或2％等。为了消除由于测量误差导致的差异，本申请将第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率与第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率的差异度限定为大于5％，可以消除由于误差导致的差异，表明第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率与第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率是实质上存在差异，从而缓解由于动力学不均匀造成的析锂问题。
锂离子扩散速率是指锂离子在特定材料中扩散的程度。虽然没有特别限制，可以在充电/放电状态下使用恒电流间歇滴定技术(GITT)来测量所述锂离子扩散速率。例如，在本发明的一些实施例中，可以在荷电状态(SOC)50％的条件下使用GITT测量锂离子扩散速率。当然，还可以采用其他合适的方法来测量锂离子扩散速率。
在一些实施例中，极片10是正极极片，第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率大于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率。如此，由于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率更慢，第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子脱嵌速度更慢，使得与该第二部分112相对应的负极极片的位置的极化减小，有利于缓解负极极片的该位置处的析锂。
在一些实施例中，第二活性材料的颗粒的Dv50小于第三活性材料的颗粒的Dv50。在一些实施例中，材料的颗粒的Dv50表示在体积基准的粒度分布中，从小粒径侧起，达到体积累计50％的粒径的值。当第二活性材料的颗粒的Dv50小于第三活性材料的颗粒的Dv50时，第二活性材料的颗粒的比表面积更大，有利于提升锂离子扩散速率，进而使得第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率大于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率。
在一些实施例中，通过采用包括两层活性材料层的正极极片，上层活性材料层包括第一部分和第二部分，第二部分位于卷绕结构的拐角处并且采用粒径更大的活性材料(例如，钴酸锂)，由此可以减小第二部分所在的位置处的锂离子扩散速率，从而有助于减小与第二部分相对的负极极片的极化，改善电化学装置的析锂和循环性能。此外，随着第一部分和第二部分中的钴酸锂的粒径的差异度的减小，这两个部分所在的位置处的锂离子扩散速率的差异度也会减小，进而电化学装置的循环性能的改善程度也降低。
在一些实施例中，第二活性材料的颗粒的比表面积大于第三活性材料的颗粒的比表面积。同样地，这使得第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率大于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率。
在一些实施例中，第一部分111的孔隙率大于第二部分112的孔隙率。由于第一部分111的孔隙率更大，更有利于锂离子通过，从而锂离子扩散速率更大。因此，通过使第一部分111的孔隙率大于第二部分112的孔隙率，可以使得第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率大于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率。
在一些实施例中，孔隙率可以通过以下步骤进行测试：截取10片极片样品，尺寸为50mm×100mm，放置于真孔隙率测试仪中(型号为AccuPyc II 1340)，测试样品的孔隙率，测试出样品的真实体积Vol，然后使用万分测厚仪测试10片样品的厚度T，计样品的表观体积Vol0＝50×100×T，则样品的孔隙率为(Vol0-Vol)/Vol0×100％。应该理解，这仅是示例性的，还可以采用其他合适的方法来测试孔隙率。
在一些实施例中，第一部分111中包括第一导电剂，第二部分112中包括第二导电剂，第一部分111中的第一导电剂的质量含量大于第二部分112中的第二导电剂的质量含量。由于第一部分111中的第一导电剂的质量含量更大，所以第一部分111中的导电性能更好，更有利于锂离子的扩散，使得第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率大于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率。在一些实施例中，第一导电剂和第二导电剂可以各自独立地包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
在一些实施例中，极片10是负极极片，第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率小于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率。由于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率更大，所以来自相对应的正极极片的锂离子更容易嵌入第二部分112和第四部分122的组合B内部，减小了负极极片的与第二部分112对应的位置处的极化，能够缓解负极极片的该位置处的析锂。
在一些实施例中，第三活性材料的颗粒的Dv50小于第二活性材料的颗粒的Dv50。当第三活性材料的颗粒的Dv50小于第二活性材料的颗粒的Dv50时，第三活性材料的颗粒的比表面积更大，有利于提升锂离子扩散速率，进而使得第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率大于第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率。
在一些实施例中，第三活性材料的颗粒的比表面积大于第二活性材料的颗粒的比表面积。这使得第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率大于第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率。
在一些实施例中，第二部分112的孔隙率大于第一部分111的孔隙率。由于第二部分112的孔隙率更大，更有利于锂离子通过，从而锂离子扩散速率更大。因此，通过使第二部分112的孔隙率大于第一部分111的孔隙率，可以使得第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率大于第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率。
在一些实施例中，第三活性材料和第二活性材料为石墨。第三活性材料的取向指数I004/I110小于第二活性材料的取向指数I004/I110，其中，I004表示相应的材料在X射线衍射时(004)晶面的峰强度，I110表示相应的材料在X射线衍射时(110)晶面的峰强度。在一些实施例中，材料的取向指数I004/I110越小，表明该材料越有利于锂离子的扩散；另外，材料的取向指数I004/I110越小，由该材料形成的层的压实密度也会降低，有利于锂离子的扩散，从而提高负极极片的动力学性能。因此，通过使第三活性材料的取向指数I004/I110小于第二活性材料的取向指数I004/I110，可以使得第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率大于第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率。在一些实施例中，取向指数I004/I110可以采用如下方式得到：晶体取向强度可以通过X射线衍射法(XRD)或电子背散射衍射(electron back-scatter diffraction:EBSD)法来测量活性材料的(004)晶体取向强度I004和(110)晶体取向强度I110，两者的比值即为取向指数I004/I110。
在一些实施例中，通过采用包括两层活性材料层的负极极片，上层活性材料层包括第一部分和第二部分，第二部分位于卷绕结构的拐角处并且采用OI值更小的石墨，由此可以提高第二部分所在的位置处的锂离子扩散速率，改善电化学装置的析锂和循环性能。此外，随着第一部分和第二部分中的石墨的OI值的差异度的增大，这两个部分所在的位置处的锂离子扩散速率的差异度也会增大，进而电化学装置的循环性能的改善程度也提升。
在一些实施例中，第一部分111中包括第一导电剂，第二部分112中包括第二导电剂，第二部分112中的第二导电剂的质量含量大于第一部分111中的第一导电剂的质量含量。由于第二部分112中的第二导电剂的质量含量更大，所以第二部分112中的导电性能更好，更有利于锂离子的扩散，使得第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率大于第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率。在一些实施例中，第一导电剂和第二导电剂可以各自独立地包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
在一些实施例中，第三活性材料和第一活性材料是同种材料。本申请的实施例可以允许第三活性材料和第一活性材料采用同种材料，相对于采用不同种的克容量的材料(必然其中一种材料的克容量更低)，如此，会牺牲形成的电化学装置的能量密度。通过采用同种材料，使得第三活性材料和第一活性材料均可以采用高克容量的材料，避免为了采用不同种的材料而牺牲电化学装置的能量密度。在一些实施例中，第一活性材料与第二活性材料和第三活性材料中的一种是同种材料。在一些实施例中，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料三者可以是同种材料。因此，本申请的技术方案可以在不损失形成的电化学装置的能量密度的前提下，较好地解决负极极片处的析锂问题。
在一些实施例中，当极片10为正极极片时，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料可以各自独立地包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或锰酸锂中的至少一种。在一些实施例中，当极片10为负极极片时，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料可以各自独立地包括石墨、硬碳、硅、氧化亚硅或有机硅中的至少一种。
在一些实施例中，至少一个第一部分111和至少一个第二部分112在集流体101的长度和/或宽度方向上是间隔设置的。图1示出了第一部分111和第二部分112在集流体101的长度方向上间隔设置的实施例。在一些实施例中，当存在多个第一部分111和多个第二部分112时，多个第一部分111和多个第二部分112之间间隔的距离可以不是均匀的。在一些实施例中，在负极极片容易发生析锂的位置，可以在该位置处或与该位置对应的正极极片的相应位置处设置第二部分112。
在一些实施例中，电化学装置为卷绕结构，上述极片为正极极片，第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率大于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率，并且第二部分102位于卷绕结构的拐角处和/或卷绕结构的尾部处。在一些实施例中，通常地，在卷绕结构的拐角处和/或卷绕结构的尾部(位于卷绕结构的内部)处，活性材料层的压实密度容易出现不均匀，或者该位置处的相对应的正极极片的容量和负极极片的容量的比值容易出现不均匀，从而更容易发生析锂。通过在正极极片的卷绕结构的拐角处和/或卷绕结构的尾部处设置第二部分112，该位置的正极极片的锂离子扩散速率较小，能够减小与正极极片的第二部分112对应的负极极片处的极化，并且缓解与正极极片的第二部分112对应的位置处的负极极片的析锂。在一些实施例中，正极极片的第二部分112还可以设置在正极极耳附近。在一些实施例中，上述极片为负极极片，第一部分111和第三部分121的组合A的锂离子扩散速率小于第二部分112和第四部分122的组合B的锂离子扩散速率，并且第二部分112位于卷绕结构的拐角处和/或卷绕结构的尾部处。如上所述，卷绕结构的拐角处和/或卷绕结构的尾部是负极极片更容易发生析锂的位置，通过将锂离子扩散速率更大的负极极片的第二部分112设置在该位置处，能够缓解负极极片的第二部分112处的析锂。在一些实施例中，负极极片的第二部分112还可以设置在负极极耳附近或相对的正极极片位置没有活性材料层的负极极片的边缘处。
在一些实施例中，第一活性材料层102还可以包括第一粘结剂，第二活性材料层103还可以包括第二粘结剂，第一粘结剂和第二粘结剂可以各自独立地包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。在一些实施例中，第一活性材料层102中的第一活性材料、第一导电剂和第一粘结剂的质量比可以为(80～99)：(0.1～10)：(0.1～10)。在一些实施例中，第一活性材料层102的厚度可以为10μm至200μm。在一些实施例中，第二活性材料层103中的第二活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的质量比可以为(80～99)：(0.1～10)：(0.1～10)。在一些实施例中，第二活性材料层103的厚度可以为10μm至200μm。应该理解，以上所述仅是示例，第一活性材料层102和/或第二活性材料层103可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。
在一些实施例中，正极极片的集流体可以采用Al箔，当然，也可以采用本领域常用的其他集流体。在一些实施例中，正极极片的集流体的厚度可以为1μm至50μm。在一些实施例中，负极极片的集流体可以采用铜箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。在一些实施例中，负极极片的集流体的厚度可以为1μm至50μm。
在一些实施例中，电化学装置还可以包括设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜。在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约5μm至50μm的范围内。
在一些实施例中，隔离膜表面还可以包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。在一些实施例中，隔离膜的孔具有在约0.01μm至1μm的范围的直径。多孔层的粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、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。隔离膜表面的多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔离膜与极片之间的粘结性。
在一些实施例中，电化学装置包括锂离子电池，但是本申请不限于此。在一些实施例中，电化学装置还可以包括电解质。电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或者二氟硼酸锂中的一种或多种。例如，锂盐选用LiPF6，因为它具有高的离子导电率并可以改善循环特性。
非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。
碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。
链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)或者其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯或者其组合。
羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯或者其组合。
醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃或者其组合。
其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯或者其组合。
在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极、隔离膜、负极按顺序卷绕或堆叠成电极件，之后装入例如铝塑膜中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。
实施例1
正极极片的制备：采用铝箔作为正极的正极集流体，将正极活性材料钴酸锂、导电剂导电炭黑、聚偏氟乙烯按重量比97.8：1.4：0.8的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成正极活性材料层的浆料，将该浆料涂覆于正极集流体上，涂覆厚度为80μm，得到正极活性材料层。然后经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
负极极片的制备：将石墨M、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂丁苯橡胶按重量比97.7：1.3：1的比例溶于去离子水中，形成第一浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极极片的集流体，将部分第一浆料涂覆于负极的集流体上，得到第一活性材料层；将石墨N、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂丁苯橡胶按重量比97.7：1.3：1的比例溶于去离子水中，形成第二浆料。采用间隔涂布的方式，将第一浆料和第二浆料涂覆于第一活性材料层上，得到第二活性材料层。干燥，裁切后得到负极极片。
其中，第一活性材料层和第二活性材料层的第一部分涂覆负极活性材料石墨M，第二活性材料层的第二部分(最终形成的卷绕结构的锂离子电池的拐角处)涂覆负极活性材料石墨N。其中石墨M的OI值为6，石墨N的OI值为6。第二部分的宽度是6mm，第一活性材料层和第二活性材料层的厚度相同，为120μm。
隔离膜的制备：隔离膜基材为8μm厚的聚乙烯(PE)，在隔离膜基材的两侧各涂覆2μm氧化铝陶瓷层，最后在涂布了陶瓷层的两侧各涂覆2.5mg/cm2的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，烘干。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将LiPF6加入非水有机溶剂(乙烯碳酸酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)＝1：1：1：1，重量比)，LiPF6的浓度为1mol/L，混合均匀，得到电解液。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
对比例1与实施例1的区别在于，负极极片的制备不同。
对比例负极极片的制备：将石墨M、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂丁苯橡胶按重量比97.7：1.3：1的比例溶于去离子水中，形成对比例的负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极极片的集流体。将对比例的负极浆料涂覆于铜箔上，得到对比例的负极活性材料层，干燥，裁切后得到对比例的负极极片。对比例的负极活性材料的厚度为240μm。
实施例2
正极极片的制备：采用铝箔作为正极的正极集流体，将正极活性材料钴酸锂C、导电剂导电炭黑、聚偏氟乙烯按重量比97.8：1.4：0.8的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成第一浆料，将部分第一浆料涂覆于正极集流体上，涂覆厚度为40μm，得到第一活性材料层。将正极活性材料钴酸锂D、导电剂导电炭黑、聚偏氟乙烯按重量比97.8：1.4：0.8的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成第二浆料。采用间隔涂布技术，将第一浆料和第二浆料涂覆于第一活性材料层上，涂覆厚度为40μm，得到第二活性材料层。然后经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
其中，钴酸锂C的Dv50为5μm，钴酸锂D的Dv50为18μm。
负极极片的制备：将石墨M、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂丁苯橡胶按重量比97.7：1.3：1的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极极片的集流体，将负极浆料涂覆于负极极片的集流体上。干燥，裁切后得到负极极片。其中，其中石墨M的OI值为6。
隔离膜的制备：隔离膜基材为8μm厚的聚乙烯(PE)，在隔离膜基材的两侧各涂覆2μm氧化铝陶瓷层，最后在涂布了陶瓷层的两侧各涂覆2.5mg/cm2的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，烘干。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将LiPF6加入非水有机溶剂(乙烯碳酸酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)＝1：1：1：1，重量比)，LiPF6的浓度为1mol/L，混合均匀，得到电解液。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
对比例2是与实施例2的区别在于正极极片的制备不同。对比例2的正极极片的制备过程如下所示：采用铝箔作为正极的正极集流体，将正极活性材料钴酸锂C、导电剂导电炭黑、聚偏氟乙烯按重量比97.8：1.4：0.8的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成对比例的正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体上，涂覆厚度为80μm，得到对比例的正极活性材料层。然后经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
接下来说明锂离子电池的测试过程。
锂离子电池的析锂情况测试
将锂离子电池在-10℃下以0.5C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C，然后用1C恒流放电至2.8V，此为一个充放电循环。循环3次后将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.2V。在干燥房拆开锂离子电池，观察负极表面的析锂情况。
结果显示:实施例1的负极极片表面没有发现单质锂金属的析出，而对比例1则有非常明显的单质锂金属析出的现象。这一现象说明通过采用包括两层活性材料层的负极极片，上层活性材料层包括第一部分和第二部分，第二部分位于卷绕结构的拐角处并且采用OI值更小的石墨，由此可以提高第二部分所在的位置处的锂离子扩散速率，改善电化学装置的析锂和循环性能。
实施例2的负极极片表面没有发现单质锂金属的析出，而对比例2则有非常明显的单质锂金属析出的现象。这一现象说明实，通过采用包括两层活性材料层的正极极片，上层活性材料层包括第一部分和第二部分，第二部分位于卷绕结构的拐角处并且采用粒径更大的钴酸锂，由此可以减小第二部分所在的位置处的锂离子扩散速率，从而有助于减小与第二部分相对的负极极片的极化，改善电化学装置的析锂和循环性能。
本领域的技术人员将理解，以上描述的电化学装置(例如，锂离子电池)的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。
本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其包括极片，所述极片包括：
集流体；第一活性材料层，包括第一活性材料；和
第二活性材料层，
其中，所述第一活性材料层位于所述集流体和所述第二活性材料层之间，所述第二活性材料层包括沿所述集流体的长度方向设置的至少一个第一部分和至少一个第二部分，所述第一部分包括第二活性材料，所述第二部分包括第三活性材料；所述第一活性材料层包括位于所述第一部分和所述集流体之间的第三部分，和位于所述第二部分和所述集流体之间的第四部分；所述第一部分和所述第三部分的组合的锂离子扩散速率与所述第二部分和所述第四部分的组合的锂离子扩散速率的差异度大于5％。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述极片是正极极片，所述第一部分和所述第三部分的组合的锂离子扩散速率大于所述第二部分和所述第四部分的组合的锂离子扩散速率。
3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述极片满足以下条件中的至少一个：
所述第二活性材料的颗粒的Dv50小于所述第三活性材料的颗粒的Dv50；
所述第二活性材料的颗粒的比表面积大于所述第三活性材料的颗粒的比表面积；
所述第一部分的孔隙率大于所述第二部分的孔隙率；
所述第一部分中包括第一导电剂，所述第二部分中包括第二导电剂，所述第一部分中的所述第一导电剂的质量含量大于所述第二部分中的所述第二导电剂的质量含量。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述极片是负极极片，所述第一部分和所述第三部分的组合的锂离子扩散速率小于所述第二部分和所述第四部分的组合的锂离子扩散速率。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述极片满足以下条件中的至少一个：
所述第三活性材料的颗粒的Dv50小于所述第二活性材料的颗粒的Dv50；
所述第三活性材料的颗粒的比表面积大于所述第二活性材料的颗粒的比表面积；
所述第二部分的孔隙率大于所述第一部分的孔隙率；
所述第三活性材料的取向指数I004/I110小于所述第二活性材料的取向指数I004/I110，其中，I004表示相应的材料在X射线衍射时(004)晶面的峰强度，I110表示相应的材料在X射线衍射时(110)晶面的峰强度；
所述第一部分中包括第一导电剂，所述第二部分中包括第二导电剂，第二部分中的所述第二导电剂的质量含量大于所述第一部分中的所述第一导电剂的质量含量。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
所述第一活性材料与所述第二活性材料和所述第三活性材料中的一个是同种材料。
7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，
所述第三活性材料和所述第一活性材料是同种材料。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述至少一个第一部分和所述至少一个第二部分在所述集流体的长度和/或宽度方向上是间隔设置的。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置为卷绕结构，所述第二部分位于所述卷绕结构的拐角处和/或所述卷绕结构的尾部处。
10.一种电子装置，包括根据权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。
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