CN114242936A - 一种电极组件及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电极组件及其应用。本发明的电极组件，包括负极片，内部负极片的第一动力学活性参数大于外部负极片的第一动力学活性参数，中间负极片的第一动力学活性参数不小于外部负极片的第一动力学活性参数，且中间负极片的第一动力学活性参数不大于内部负极片的第一动力学活性参数，和/或，内部负极片的第二动力学活性参数小于外部负极片的第二动力学活性参数，中间负极片的第二动力学活性参数不大于外部负极片的第二动力学活性参数，且中间负极片的第二动力学活性参数不小于内部负极片的第二动力学活性参数。本发明的电极组件能够使锂离子电池兼具较优异的能量密度和循环性能，拓宽了锂离子电池的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电极组件及其应用。
背景技术
目前，市场需求锂离子电池具有更快的充电速度和更高的能量密度。为了满足市场需求，在锂离子电池的开发过程中，通过增大电池的充电倍率来实现电池具有更快的充电速度，通过增加负极片的面密度、负极片的压实密度、负极活性物质的克容量来实现电池能量密度的提升。
然而，当增加负极片的面密度、负极片的压实密度、负极活性物质的克容量时，锂离子电池的动力学性能会降低，表现为锂离子电池在大倍率的充放电下发生析锂现象，进而劣化锂离子电池的循环性能。
因此，急需制备一种兼具优异的能量密度和循环性能的锂离子电池。
发明内容
本发明提供一种电极组件，该电极组件能够使锂离子电池兼具优异的能量密度和循环性能，拓宽了锂离子电池的应用场景。
本发明提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述的电极组件，兼具优异的能量密度和循环性能，具有较为广泛的应用范围。
本发明提供一种电极组件，包括负极片，所述负极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一个功能表面的负极活性层，所述负极活性层包括负极活性物质；
所述负极片包括位于所述电极组件内部的内部负极片、位于所述电极组件外部的外部负极片以及位于所述内部负极片和外部负极片之间的中间负极片，其中，所述内部负极片的第一动力学活性参数大于所述外部负极片的第一动力学活性参数，所述中间负极片的第一动力学活性参数不小于所述外部负极片的第一动力学活性参数，且所述中间负极片的第一动力学活性参数不大于所述内部负极片的第一动力学活性参数；
所述第一动力学活性参数选自所述负极活性层的压实密度、所述负极活性层的面密度、所述负极活性物质的克容量和所述负极活性物质的D50中的至少一种；和/或，
所述内部负极片的第二动力学活性参数小于所述外部负极片的第二动力学活性参数，所述中间负极片的第二动力学活性参数不大于所述外部负极片的第二动力学活性参数，且所述中间负极片的第二动力学活性参数不小于所述内部负极片的第二动力学活性参数；
所述第二动力学活性参数选自所述负极活性物质中二次颗粒的比例、所述负极活性物质的包覆层在所述负极活性物质中的质量百分比中的至少一种。
如上所述的电极组件，其中，所述电极组件为叠片结构，所述中间负极片为N个，按照所述内部负极片指向所述外部负极片的方向，所述内部负极片、N个所述中间负极片以及所述外部负极片的所述第一动力学活性参数逐渐递减和/或所述第二动力学活性参数逐渐递增，N≥1；或者，
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的个数比为1：(1-4)：1，且所述内部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的个数比为1：(1-4)：1，且所述外部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述中间负极片包括第一中间负极片和第二中间负极片，且第一中间负极片靠近所述内部负极片；
所述内部负极片、所述第一中间负极片、所述第二中间负极片、所述外部负极片的个数比为(1-2)：(1-8)：(1-8)：(1-2)，且所述第一中间负极片的动力学活性参数等于所述内部负极片的动力学活性参数，所述第二中间负极片的动力学活性参数等于所述外部负极片的动力学活性参数；
所述动力学活性参数包括所述第一动力学活性参数和所述第二动力学活性参数。
如上所述的电极组件，其中，所述电极组件为卷绕结构，所述内部负极片、中间负极片以及外部负极片首尾依次连接；
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的各自的卷绕段的个数比为1：(1-4)：1，且所述内部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的各自的卷绕段的个数比为1：(1-4)：1，且所述外部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述中间负极片包括首尾依次连接的第一中间负极片和第二中间负极片，所述第一中间负极片靠近所述内部负极片，所述第一中间负极片包括M1个首尾依次连接的卷绕段，所述第二中间负极片包括M2个首尾依次连接的卷绕段，其中，M1≥1，M2≥1；
所述内部正极片、所述第一中间正极片、所述第二中间正极片、所述外部正极片的各自的卷绕段的个数比为(1-2)：(1-8)：(1-8)：(1-2)，且所述第一中间负极片的动力学活性参数等于所述内部负极片的动力学活性参数，所述第二中间负极片的动力学活性参数等于所述外部负极片的动力学活性参数；
所述动力学活性参数包括所述第一动力学活性参数和所述第二动力学活性参数。
如上所述的电极组件，其中，所述内部负极片的负极活性层的压实密度为1.65-1.85g/cm3；和/或，
所述外部负极片的负极活性层的压实密度为1.4-1.7g/cm3。
如上所述的电极组件，其中，所述内部负极片的负极活性物质的克容量为355-365mAh/g；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质的克容量为340-355mAh/g。
如上所述的电极组件，其中，所述内部负极片的负极活性层的面密度为7-13mg/cm2；和/或，
所述外部负极片的负极活性层的面密度为4-10mg/cm2。
如上所述的电极组件，其中，所述内部负极片的负极活性物质的D50为10-18μm；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质的D50为5-15μm。
如上所述的电极组件，其中，所述内部负极片的负极活性物质中二次颗粒的比例为0％-80％；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质中二次颗粒的比例为20％-100％。
如上所述的电极组件，其中，所述内部负极片的负极活性物质的表面包覆层在所述负极活性物质中的质量百分比为0％-10％；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质的表面包覆层在所述负极活性物质中的质量百分比为0％-20％。
本发明提供一种锂离子电池，包括如上所述的电极组件。
本发明的电极组件，内部负极片的第一动力学活性参数大于外部负极片的第一动力学活性参数，中间负极片的第一动力学活性参数不小于外部负极片的第一动力学活性参数，且中间负极片的第一动力学活性参数不大于内部负极片的第一动力学活性参数；和/或,内部负极片的第二动力学活性参数小于外部负极片的第二动力学活性参数，中间负极片的第二动力学活性参数不大于外部负极片的第二动力学活性参数，且中间负极片的第二动力学活性参数不小于内部负极片的第二动力学活性参数。本发明的电极组件能够使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽了锂离子电池的应用场景。
本发明的锂离子电池，由于包括上述的电极组件，所以兼具较为优异的能量密度和循环性能，具有较为广泛的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面对本发明实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明第一种实施方式中电极组件的结构示意图；
图2为本发明第二种实施方式中电极组件的结构示意图；
图3为本发明第三种实施方式中电极组件的结构示意图。
附图标记说明：
1：中心线；
2、2’、4、4’：负极片；
3：中间负极片；
31：第一中间负极片；
32：第二中间负极片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明第一种实施方式中电极组件的结构示意图；图2为本发明第二种实施方式中电极组件的结构示意图；图3为本发明第三种实施方式中电极组件的结构示意图。如图1-3任一项所示，本发明的第一方面提供一种电极组件，包括负极片，负极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个功能表面的负极活性层，负极活性层包括负极活性物质；
负极片包括位于电极组件内部的内部负极片、位于电极组件外部的外部负极片以及位于内部负极片和外部负极片之间的中间负极片，其中，内部负极片的第一动力学活性参数大于外部负极片的第一动力学活性参数，中间负极片的第一动力学活性参数不小于外部负极片的第一动力学活性参数，且中间负极片的第一动力学活性参数不大于内部负极片的第一动力学活性参数；
第一动力学活性参数选自负极活性层的压实密度、负极活性层的面密度、负极活性物质的克容量和负极活性物质的D50中的至少一种；和/或，
内部负极片的第二动力学活性参数小于外部负极片的第二动力学活性参数，中间负极片的第二动力学活性参数不大于外部负极片的第二动力学活性参数，且中间负极片的第二动力学活性参数不小于内部负极片的第二动力学活性参数；
第二动力学活性参数选自负极活性物质中二次颗粒的比例、负极活性物质的包覆层在负极活性物质中的质量百分比中的至少一种。
可以理解的是，本发明的电极组件还包括正极片和设置在正极片和负极片之间的隔膜。正极片、隔膜和负极片层叠设置能够得到叠片结构的电极组件；正极片、隔膜和负极片层叠设置后，进行卷绕，能够得到卷绕结构的电极组件。本发明对正极片和隔膜不做特别限定，可以选自本领域常用的正极片和隔膜。
为了更好的说明本发明的技术方案，本发明的附图为省略了负极片和隔膜的电极组件结构示意图。
以下，分别以图1、图2所示的叠片型电极组件以及图3所示的卷绕型电极组件为例，根据负极片所处的位置对本发明电极组件的负极片的类别进行说明。
本发明对位于电极组件中不同的位置的负极片进行了区分。电极组件具有中心线1，本发明，将与电极组件的中心线1最接近的负极片2、2’称为内部负极片，将远离电极组件的中心线1的负极片4、4’称为外部负极片，将内部负极片和外部负极片以外的其它负极片为中间负极片3。可以理解，本发明的内部负极片、外部负极片以及中间负极片皆包括负极活性层。
如图1所示的叠片结构的电极组件，中心线1的延伸方向与负极片的延伸方向平行且位于电极组件的中心位置，其中，负极片2和负极片2’最接近中心线1，所以该电极组件的内部负极片为负极片2和负极片2’，负极片4和负极片4’远离中心线1，所以该电极组件的外部负极片为负极片4和负极片4’，其它负极片为中间负极片3。
如图2所示的叠片结构的电极组件，中心线1的延伸方向与负极片的延伸方向平行且位于电极组件的中心位置，其中，负极片2最接近中心线1，所以该电极组件的内部负极片为负极片2，负极片4和负极片4’远离中心线1，所以该电极组件的外部负极片为负极片4、4’，其它负极片为中间负极片3。
如图3所示的卷绕结构的电极组件，中心线1位于电极组件的中心位置且中心线1的延伸方向与水平段负极片的长度方向一致。该卷绕结构的负极片是以负极片的一端为起始端且另一端为收尾端卷绕得到，本发明将靠近中心线1的一端称为起始端，且以该起始端为端点沿卷绕方向卷绕360°得到的卷绕段所对应的正极片2称为内部负极片；本发明将另一端称为收尾端，且以该收尾端为端点沿逆卷绕方向卷绕360°得到的卷绕段所对应的负极片4称为外部负极片；而位于外部负极片和内部负极片之间的卷绕段则为中间负极片3。即，在卷绕结构的电极组件中，内部负极片和外部负极片均仅为1个卷绕段。
图3中，ab卷绕段对应的负极片2即为内部负极片，de卷绕段对应的负极片4为外部负极片，其它的负极片为中间负极片3，中间负极片3包括卷绕段bc和卷绕段cd。
本发明通过对不同负极片的组成进行了限定，能够使锂离子电池兼具较优异的能量密度和循环性能，拓宽了锂离子电池的应用场景。
本发明中，功能表面指的是负极集流体中面积最大且相对设置的两个表面。本发明中，可以在负极集流体的一个功能表面设置负极活性层形成负极片，也可以在负极集流体的两个功能表面设置负极活性层形成负极片。负极活性层包括负极活性物质、粘结剂和导电剂。具体地，本发明通过对不同负极片的动力学活性参数进行限定，使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。
本发明中，将第一动力学活性参数和第二动力学活性参数可以统称为动力学活性参数，动力学活性参数指的是能够体现负极片动力学活性的参数。具体地，第一动力学活性参数选自负极活性层的压实密度、负极活性层的面密度、负极活性物质的克容量和负极活性物质的D50中的至少一种；第二动力学活性参数选自负极活性物质中二次颗粒的比例、负极活性物质的包覆层在负极活性物质中的质量百分比中的至少一种。
其中，负极活性层的面密度指的是负极活性层中，单位面积中负极活性物质的质量。压实密度指的是负极活性层中，单位体积内负极活性物质的质量。克容量指的是负极活性物质所释放的电容量与负极活性物质的质量之比。负极活性物质的D50指的是粒径在此范围内的负极活性物质的体积占全部负极活性物质总体积的50％。负极活性物质中二次颗粒的比例指的是负极活性物质中二次颗粒的质量占负极活性物质总质量的比例。此外，针对核壳结构(内核的至少部分表面被核壳包覆，形成包覆层)的负极活性物质，包覆层在负极活性物质中的质量百分比也能够作为本发明中的第二动力学活性参数，本发明对核壳的材料不做特别限定，可以为本领域常用的材料，例如，可以为沥青。
本发明各负极片的动力学活性参数满足以下关系：内部负极片的第一动力学活性参数大于外部负极片的第一动力学活性参数，中间负极片的第一动力学活性参数不小于外部负极片的第一动力学活性参数，且中间负极片的第一动力学活性参数不大于内部负极片的第一动力学活性参数；和/或，内部负极片的第二动力学活性参数小于外部负极片的第二动力学活性参数，中间负极片的第二动力学活性参数不大于外部负极片的第二动力学活性参数，且中间负极片的第二动力学活性参数不小于内部负极片的第二动力学活性参数。
例如，以第一动力学活性参数为负极活性层的压实密度为例，则内部负极片的压实密度大于外部负极片的压实密度，中间负极片的压实密度不小于外部负极片的压实密度，且中间负极片的压实密度不大于内部负极片的压实密度。
可以理解的是，本发明对动力学活性参数的上述限定是指同一动力学活性参数在内部负极片、中间负极片以及外部负极片中所满足的关系。此外，本发明不限定同时满足上述限定的动力学活性参数的个数，可以同时满足一个或多个。
本发明通过对不同负极片的动力学活性参数进行合理的设定，能够使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。发明人推测该原因可能在于：本发明在电极组件的内部为第一动力学活性参数大或第二动力学活性参数小的负极片，一方面能够提高锂离子电池的能量密度，另一方面，内部负极片的第一动力学活性参数增加或内部负极片的第二动力学活性参数减小，可能会导致内部负极片的动力学活性降低，但是由于在锂离子电池的充放电过程中，电极组件内部具有较高的温度，能够缓解内部负极片动力学活性降低对电池性能的影响，缓解锂离子电池在大倍率的充放电下的析锂现象，提高锂离子电池的循环性能；本发明在电极组件外部为第一动力学活性参数小或第二动力学活性参数大的负极片，能够使锂离子电池在大倍率充放电的情况下不发生析锂现象，提高锂离子电池的循环性能。
如前述，本发明对中间负极片3的动力学活性参数没有进行过多限定，只要内部负极片的动力学活性参数和外部负极片的动力学活性参数满足上述要求即可，即至少部分中间负极片3的动力学活性参数可以与内部负极片的动力学活性参数相等，至少部分中间负极片3的动力学活性参数可以与外部负极片的动力学活性参数相等，或者，中间负极片3的动力学活性参数在内部负极片的动力学活性参数与外部负极片的动力学活性参数之间。当电极组件为叠片结构，可以通过将各负极片的动力学活性参数与内部负极片、中间负极片3和外部负极片的个数进行匹配，进一步使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。
例如，当部负极片的动力学活性参数等于中间负极片的动力学活性参数，且内部负极片、中间负极片3、外部负极片的个数比为1：(1-4)：1，或者，
当外部负极片的动力学活性参数等于中间负极片的动力学活性参数，且内部负极片、中间负极片3、外部负极片的个数比为1：(1-4)：1。
当然，叠片结构的电极组件的每个中间负极片3的动力学活性参数也可以不全部相同。
在本发明的一些实施方式中，部分中间负极片3的动力学活性参数相同。如图1所示，中间负极片3包括第一中间负极片31和第二中间负极片32，且第一中间负极片31靠近内部负极片；
内部负极片、第一中间负极片31、第二中间负极片32、外部负极片的个数比为(1-2)：(1-8)：(1-8)：(1-2)，且第一中间负极片的动力学活性参数等于内部负极片的动力学活性参数，第二中间负极片的动力学活性参数等于外部负极片的动力学活性参数。
从图1可以看出，电极组件具有两个内部负极片、两个外部负极片和N个中间负极片3，其中，将靠近内部负极片的至少一个中间负极片3称为第一中间负极片31，则其他的中间负极片3为第二中间负极片32，N≥1。
当内部负极片、第一中间负极片31、第二中间负极片32和外部负极片的动力学活性参数，以及内部负极片、第一中间负极片31、第二中间负极片32和外部负极片的个数具有上述的关系时，所获得的电极组件能够使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。
在本发明另一些实施方式中，电极组件为叠片结构，中间负极片3为N个，按照内部负极片指向外部负极片的方向，内部负极片、N个中间负极片3以及外部负极片第一动力学活性参数逐渐递减和/或第二动力学活性参数逐渐递增，N≥1。
本发明中，由于锂离子电池在快速充放电时，电极组件自内部向外部温度逐渐递减，当各负极片的第一动力学活性参数自内部向外部逐渐递减和/或第二动力学活性参数自内部向外部逐渐递增，各负极片的动力学活性参数能够与各负极片的温度相匹配，能够在增加电极组件能量密度的同时，尽可能降低大倍率下电极组件的析锂现象产生，使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。
同样的，当电极组件为卷绕结构的电极组件时，也可以通过将各负极片的动力学活性参数与各个负极片的卷绕段的个数匹配，使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。
如图3所示，在本发明的一些实施方式中，内部负极片、中间负极片3以及外部负极片首尾依次连接；
内部负极片、中间负极片3、外部负极片的各自的卷绕段的个数比为1：(1-4)：1，且内部负极片的动力学活性参数等于中间负极片的动力学活性参数；或者，
内部负极片、中间负极片、外部负极片的各自的卷绕段的个数比为1：(1-4)：1，且外部负极片的动力学活性参数等于中间负极片的动力学活性参数。
在本发明的另一些实施方式中，内部负极片、中间负极片3以及外部负极片首尾依次连接形成卷绕结构的电极组件，中间负极片3包括首尾依次连接的第一中间负极片31和第二中间负极片32，第一中间负极片31靠近内部负极片，第一中间负极片31包括M1个首尾依次连接的卷绕段，第二中间负极片32包括M2个首尾依次连接的卷绕段，其中，M1≥1，M2≥1，第一中间负极片31的动力学活性参数，第二中间负极片32的动力学活性参数与内部负极片、第一中间负极片31、第二中间负极片32和外部负极片的各自的卷绕段的个数比满足以下关系时，能够使锂离子电池兼具较为优异的能量密度和循环性能，拓宽锂离子电池的应用场景。
即，内部负极片、第一中间负极片31、第二中间负极片32、外部负极片的各自的卷绕段的个数比为(1-2)：(1-8)：(1-8)：(1-2)，且第一中间负极片的动力学活性参数等于内部负极片的动力学活性参数，第二中间负极片的动力学活性参数等于外部负极片的动力学活性参数。
本发明中，为了使锂离子电池兼具更好的循环性能和能量密度，可以对内部负极片的各动力学活性参数进行更进一步的选择。例如，在本发明的一些实施方式中，内部负极片的负极活性层的压实密度为1.65-1.85g/cm3；和/或，
外部负极片的负极活性层的压实密度为1.4-1.7g/cm3。
在本发明的一些实施方式中，内部负极片的负极活性物质的克容量为355-365mAh/g；和/或，
外部负极片的负极活性物质的克容量为340-355mAh/g。
在本发明的一些实施方式中，内部负极片的负极活性层的面密度为7-13mg/cm2；和/或，
外部负极片的负极活性层的面密度为4-10mg/cm2。
在本发明的一些实施方式中，内部负极片的负极活性物质的D50为10-18μm；和/或，
外部负极片的负极活性物质的D50为5-15μm。
在本发明的一些实施方式中，内部负极片的负极活性物质中二次颗粒的比例为0％-80％；和/或，
外部负极片的负极活性物质中二次颗粒的比例为20％-100％。
在本发明的一些实施方式中，内部负极片的负极活性物质的表面包覆层在负极活性物质中的质量百分比为0％-10％；和/或，
外部负极片的负极活性物质的表面包覆层在负极活性物质中的质量百分比为0％-20％。
本发明的第二方面提供一种锂离子电池，包括上述的电极组件。
本发明中，将上述电极组件置于铝塑膜中，向铝塑膜中注入电解液，可以获得锂离子电池。本发明的锂离子电池，由于包括上述的电极组件，所以兼具较为优异的循环性能和能量密度，应用范围广泛。
以下，将结合具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1
本实施例的锂离子电池通过以下步骤制备得到：
1、正极片的制备
将正极活性物质、粘结剂PVDF、导电剂按照97.8：1.1：1.1的质量比混合得到混合物质，然后向混合物质中加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌分散制成正极活性浆料，将正极活性浆料涂覆到铜箔的两个功能表面上，然后进行烘干、辊压、分切和制片，得到包括正极活性层的内部正极片；
其中，正极活性物质为钴酸锂，导电剂为炭黑。
2、负极片的制备
A、内部负极片的制备
在负极活性物质中加入导电炭、粘结剂丁苯橡胶、羧甲基纤维素和水，制成负极活性浆料，然后进行烘干、辊压、分切和制片，得到包括负极活性层的负极片；
其中，负极活性物质、导电炭、粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素的质量比为96.9：0.5：1.3：1.3，负极活性物质为石墨，负极活性层的面密度为9.20mg/cm2，负极活性层的压实密度为1.65g/cm3，负极活性物质的表面包覆有沥青，包覆层与负极活性物质中的质量百分比为4％，负极活性物质的克容量为355mAh/g，负极活性物质中二次颗粒的比例为40％，负极活性物质的D50为13μm。
B、外部负极片的制备
在负极活性物质中加入导电炭、粘结剂丁苯橡胶、羧甲基纤维素和水，制成负极活性浆料，然后进行烘干、辊压、分切和制片，得到包括负极活性层的负极片；
其中，负极活性物质、导电炭、粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素的质量比为96.9：0.5：1.3：1.3，负极活性物质为石墨，负极活性层的面密度为7.60mg/cm2，负极活性层的压实密度为1.65g/cm3，负极活性物质的表面包覆有沥青，包覆层与负极活性物质中的质量百分比为4％，负极活性物质的克容量为355mAh/g，负极活性物质中二次颗粒的比例为40％，负极活性物质的D50为13μm。
3、锂离子电池的制备
将步骤1中的正极片、隔膜和步骤2中的负极片进行层叠设置，得到叠片结构的电极组件；
本实施例的电极组件的结构参照图1，其中，内部负极片的数量为2，外部负极片的数量为2，在中心线1的两侧各有一个第一中间负极片31和一个第二中间负极片32(即第一中间负极片的个数为2，第二中间负极片的个数为2)，第一中间负极片31的组成与内部负极片的组成相同，第二中间负极片32的组成与外部负极片的组成相同。
将上述的电极组件置于铝塑膜中，密封，向铝塑膜中注入电解液，然后经过化成、二次封装、分选和老化工序，得到锂离子电池；
其中，电解液由等体积的EC、DEC和EMC组成，电解液中LiPF6的含量为1mol/L。
实施例2
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，其中，在中心线的两侧各具有4个中间负极片(即中间负极片的个数为8)，中间负极片3的组成与外部负极片的组成相同。
实施例3
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例2基本相同，唯一不同的是，中间负极片3的组成与内部负极片的组成相同。
实施例4
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的面密度为7.6mg/cm2，负极活性层的压实密度为1.8g/cm3。
实施例5
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的面密度为7.6mg/cm2，负极活性物质的克容量为365mAh/g。
实施例6
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的面密度为7.6mg/cm2；
外部负极片中，负极活性物质的包覆层的质量占比为7％。
实施例7
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的面密度为7.6mg/cm2；
外部负极片中，负极活性物质的D50为10μm。
实施例8
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的面密度为7.6mg/cm2；
外部负极片中，负极活性物质中二次颗粒的比例为100％。
实施例9
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，步骤3中，本实施例的电极组件的结构如图3所示，
将正极片、隔膜和负极片层叠设置后，进行卷绕设置，得到卷绕结构的电极组件；
靠近内部负极片的中间负极片3为第一中间负极片31，第一中间负极片31具有两个卷绕段，靠近外部负极片的中间负极片3为第二中间负极片32，第二中间负极片32具有两个卷绕段，第一中间负极片31的组成与内部负极片的组成相同，第二中间负极片32的组成与外部负极片的组成相同。
实施例10
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例9基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的面密度为7.6mg/cm2，负极活性层的压实密度为1.8g/cm3。
实施例11
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的压实密度为1.85g/cm3
外部负极片中，负极活性层的压实密度为1.7g/cm3。
实施例12
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，
外部负极片中，负极活性层的压实密度为1.4g/cm3。
实施例13
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极材料的克容量为365mAh/g，外部负极片中，负极材料的克容量为340mAh/g。
实施例14
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，在中心线1的两侧各有一个第一中间负极片，一个第三中间负极片和一个第二中间负极片(即第一中间负极片的个数为2，第三中间负极片的个数为2，第二中间负极片的个数为2)，第一中间负极片靠近内部负极片设置，第二中间负极片靠近外部负极片设置，第三中间负极片设置在第一中间负极片和第二中间负极片之间；
第一中间负极片的面密度为8.8mg/cm2，第三中间负极片的面密度为8.4mg/cm2，第二中间负极片的面密度为8.0mg/cm2。
实施例15
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片的压实密度为1.8g/cm3；
外部负极片的克容量为350mAh/g，负极活性物质的D50为9μm，负极活性物质中二次颗粒的比例为80％。
实施例16
本实施例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，内部负极片中，负极活性层的压实密度为1.5g/cm3，负极活性物质的克容量为350mAh/g，负极活性层的面密度为6.6mg/cm2，负极活性物质的D50为19μm，负极活性物质中二次颗粒的比例为100％，包覆层与负极活性物质中的质量百分比为15％；外部负极片中，负极活性层的压实密度为1.8g/cm3，负极活性物质的克容量为360mAh/g，负极活性层的面密度为11mg/cm2，负极活性物质的D50为16μm，负极活性物质中二次颗粒的比例为10％，包覆层与负极活性物质中的质量百分比为为25％。
对比例1
本对比例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，步骤3中，电极组件的各负极片的组成全部与外部负极片的组成相同。
对比例2
本对比例的锂离子电池的制备方法与实施例1基本相同，唯一不同的是，步骤3中，电极组件的各负极片的组成全部与内部负极片的组成相同。
性能测试
对实施例和对比例中的锂离子电池进行性能测试，测试结果见表1，
1)、常温充放电测试
将锂离子电池在环境温度25±2℃条件下搁置2h后，对锂离子电池进行充放电：在3C倍率下恒流充电至4.25V，然后在4.25V电压下恒压充电至2.5C，在2.5C倍率下恒流充电至4.35V，在4.35V电压下恒压充电至2C，在2C倍率下恒流充电至4.4V，在4.4V电压下恒压充电至1.5C，在1.5C倍率下恒流充电至4.5V，在4.5V电压下恒压充电至0.025C，然后搁置5min，进行0.7C放电，截止电压3.0V，再搁置5min。以此步骤循环，监控充放电过程中电池的容量保持率。
2)、能量密度
能量密度(Wh/L)＝常温下电池的容量(Ah)×平台电压(V)/电极组件的体积(L)。
表1
表1中，S内：S中：S外指的是内部负极片、中间负极片和外部负极片的个数之比或内部负极片、中间负极片和外部负极片的各自的卷绕段的个数之比，S第一中：S第三中：S第二中指的是第一中间负极片、第三中间负极片和第二中间负极片的个数之比，S第一中：S第二中指的是第一中间负极片和第二中间负极片的个数之比或第一中间负极片和第二中间正极片的各自的卷绕段的个数比。
从表1可以看出，本发明实施例制备的锂离子电池兼具较为优异的循环性能和能量密度，说明本发明中通过对各负极片的动力学活性参数进行特定的选择，能够改善电池的循环性能和能量密度，拓宽锂离子电池的应用场景。
进一步地，当内部负极片的第一动力学活性参数皆大于外部负极片的第一动力学活性参数，内部负极片的第二动力学活性参数皆小于外部负极片的第二动力学活性参数时，电极组件能够使锂离子电池兼具更为优异的循环性能和能量密度。
当内部负极片、中间负极片以及外部负极片的第一动力学活性参数逐渐递减和/或第二动力学活性参数逐渐递增，电极组件能够使锂离子电池兼具更为优异的循环性能和能量密度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电极组件，其特征在于，包括负极片，所述负极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一个功能表面的负极活性层，所述负极活性层包括负极活性物质；
所述负极片包括位于所述电极组件内部的内部负极片、位于所述电极组件外部的外部负极片以及位于所述内部负极片和外部负极片之间的中间负极片，其中，所述内部负极片的第一动力学活性参数大于所述外部负极片的第一动力学活性参数，所述中间负极片的第一动力学活性参数不小于所述外部负极片的第一动力学活性参数，且所述中间负极片的第一动力学活性参数不大于所述内部负极片的第一动力学活性参数；
所述第一动力学活性参数选自所述负极活性层的压实密度、所述负极活性层的面密度、所述负极活性物质的克容量和所述负极活性物质的D50中的至少一种；和/或，
所述内部负极片的第二动力学活性参数小于所述外部负极片的第二动力学活性参数，所述中间负极片的第二动力学活性参数不大于所述外部负极片的第二动力学活性参数，且所述中间负极片的第二动力学活性参数不小于所述内部负极片的第二动力学活性参数；
所述第二动力学活性参数选自所述负极活性物质中二次颗粒的比例、所述负极活性物质的包覆层在所述负极活性物质中的质量百分比中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件为叠片结构，所述中间负极片为N个，按照所述内部负极片指向所述外部负极片的方向，所述内部负极片、N个所述中间负极片以及所述外部负极片的所述第一动力学活性参数逐渐递减和/或所述第二动力学活性参数逐渐递增，N≥1；或者，
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的个数比为1：(1-4)：1，且所述内部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的个数比为1：(1-4)：1，且所述外部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述中间负极片包括第一中间负极片和第二中间负极片，且第一中间负极片靠近所述内部负极片；
所述内部负极片、所述第一中间负极片、所述第二中间负极片、所述外部负极片的个数比为(1-2)：(1-8)：(1-8)：(1-2)，且所述第一中间负极片的动力学活性参数等于所述内部负极片的动力学活性参数，所述第二中间负极片的动力学活性参数等于所述外部负极片的动力学活性参数；
所述动力学活性参数包括所述第一动力学活性参数和所述第二动力学活性参数。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件为卷绕结构，所述内部负极片、中间负极片以及外部负极片首尾依次连接；
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的各自的卷绕段的个数比为1：(1-4)：1，且所述内部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述内部负极片、所述中间负极片、所述外部负极片的各自的卷绕段的个数比为1：(1-4)：1，且所述外部负极片的动力学活性参数等于所述中间负极片的动力学活性参数；或者，
所述中间负极片包括首尾依次连接的第一中间负极片和第二中间负极片，所述第一中间负极片靠近所述内部负极片，所述第一中间负极片包括M1个首尾依次连接的卷绕段，所述第二中间负极片包括M2个首尾依次连接的卷绕段，其中，M1≥1，M2≥1；
所述内部正极片、所述第一中间正极片、所述第二中间正极片、所述外部正极片的各自的卷绕段的个数比为(1-2)：(1-8)：(1-8)：(1-2)，且所述第一中间负极片的动力学活性参数等于所述内部负极片的动力学活性参数，所述第二中间负极片的动力学活性参数等于所述外部负极片的动力学活性参数；
所述动力学活性参数包括所述第一动力学活性参数和所述第二动力学活性参数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电极组件，其特征在于，所述内部负极片的负极活性层的压实密度为1.65-1.85g/cm3；和/或，
所述外部负极片的负极活性层的压实密度为1.4-1.7g/cm3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电极组件，其特征在于，所述内部负极片的负极活性物质的克容量为355-365mAh/g；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质的克容量为340-355mAh/g。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电极组件，其特征在于，所述内部负极片的负极活性层的面密度为7-13mg/cm2；和/或，
所述外部负极片的负极活性层的面密度为4-10mg/cm2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电极组件，其特征在于，所述内部负极片的负极活性物质的D50为10-18μm；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质的D50为5-15μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电极组件，其特征在于，所述内部负极片的负极活性物质中二次颗粒的比例为0％-80％；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质中二次颗粒的比例为20％-100％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电极组件，其特征在于，所述内部负极片的负极活性物质的表面包覆层在所述负极活性物质中的质量百分比为0％-10％；和/或，
所述外部负极片的负极活性物质的包覆层在所述负极活性物质中的质量百分比为0％-20％。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电极组件。
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