CN115820047B

CN115820047B - 电极极片及其制备方法、电池及用电装置

Info

Publication number: CN115820047B
Application number: CN202211423516.8A
Authority: CN
Inventors: 陈淑华; 张文梦; 刘会会
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2042-11-15
Also published as: CN115820047A

Abstract

本发明涉及一种电极极片及其制备方法、电池及用电装置，该所述电极极片包括集流体及依次设于所述集流体表面的第一涂层、第二涂层及第三涂层；所述第一涂层的组分包括第一粘结剂；所述第二涂层的组分包括第一电极活性材料和第二粘结剂；所述第三涂层的组分包括第二电极活性材料和第三粘结剂；其中，所述第一粘结剂和第三粘结剂均包括苯乙烯类粘结剂，第二粘结剂包括丙烯酸类粘结剂。该电极极片应用于制备电池时，能降低电池的阻抗，提高电池的循环性能。

Description

电极极片及其制备方法、电池及用电装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电极极片及其制备方法、电池及用电装置。

背景技术

锂离子电池等二次电池主要依靠锂离子等活性离子在正极和负极之间传输移动来产生电能，充电时，锂离子等活性离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，放电时则相反。

锂离子电池等二次电池具有出色的循环性能、优异的安全性能、较低的成本及环境友好等特点，是新能源领域的关注热点。随着科技的发展，为满足各种电器的小型化、轻薄化的发展趋势以及提升电动汽车的续航里程，人们对锂电池的循环使用寿命提出越来越高的要求。

随着需求的提升，传统的二次电池的循环性能越来越难以满足人们的需求，有待进一步改进。

发明内容

基于此，有必要提供一种电极极片及其制备方法、电池及用电装置，旨在提高二次电池的循环性能。

本申请是通过如下的技术方案实现的。

本申请的第一方面，提供一种电极极片，所述电极极片包括集流体及依次设于所述集流体表面的第一涂层、第二涂层及第三涂层；

所述第一涂层的组分包括第一粘结剂；所述第二涂层的组分包括第一电极活性材料和第二粘结剂；所述第三涂层的组分包括第二电极活性材料和第三粘结剂；

其中，所述第一粘结剂和第三粘结剂均包括苯乙烯类粘结剂，所述第二粘结剂包括丙烯酸类粘结剂。

上述电极极片中，在集流体表面依次设置第一涂层、第二涂层及第三涂层，并控制各层中的粘结剂组分种类，其中第一涂层能提高电子导电速率，提高电极活性颗粒与集流体基材之间的粘结力，第二涂层中采用丙烯酸类粘结剂，以在活性颗粒表面形成均一、致密的粘结剂包覆层，一方面可避免活性物质直接与电解液接触，减少颗粒表面的副反应，形成更加稳定的SEI膜，另一方面，可减少循环过程中产生的HF对活性物质的腐蚀作用，存储和循环寿命更好；第三涂层中也采用苯乙烯类粘结剂，在保证第三涂层优异的粘结性的同时，可减少活性物质表面被粘结剂包覆的面积，由此在充放电过程中，锂离子等活性物质能更好的嵌入脱出，以改善电池的动力学性能、降低电池阻抗，改善负极表面的析锂窗口；如此，各层协同，能降低电池的阻抗，提高电池的循环性能。

在其中一些实施例中，所述丙烯酸类粘结剂包括丙烯酸类三元共聚物，所述丙烯酸类三元共聚物的结构单体包括丙烯腈、丙烯酰胺及丙烯酸类单体；

可选地，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸类三元聚合物是一种水溶性链状聚合物，其分子链上引入了腈基、羧基和酰胺基等极性基团，其中-CN的介电常数为6.5，腈基、羧基和酰胺基等均是强极性基团，可使粘结剂分子链与极片集流体表面的基团之间形成氢键、络合等作用，以确保活性物质牢固附着在集流体上，避免电极极片在加工及循环过程中出现脱模或掉粉等问题，且该体系在电解液中的溶胀率较低，有利于极片在电池循环过程中保持良好的粘结力，同时还具有缓解极片体积膨胀的作用，且易溶于水，具有增稠分散的作用，进一步提高了电池的循环性能。

在其中一些实施例中，所述苯乙烯类粘结剂满足如下(1)～(2)中的至少一个条件：

(1)所述苯乙烯类粘结剂包括苯乙烯类共聚物，所述苯乙烯类共聚物的结构单体包括苯乙烯单体和共聚单体，所述共聚单体包括碳原子数为2～10的单烯烃、碳原子数为4～10的二烯烃和丙烯酸类单体中的至少一种；

可选地，所述苯乙烯类共聚物包括丁苯聚合物和苯丙聚合物中的至少一种；

(2)所述苯乙烯类粘结剂呈球形颗粒状。

苯乙烯类粘结剂呈球形颗粒状，可在保持优异的粘结性能的同时，进一步减少电极活性材料表面被粘结剂包覆的面积，由此在充放电过程中，锂离子等活性物质能更好的嵌入脱出。

在其中一些实施例中，所述丙烯酸类粘结剂满足如下(3)～(6)中至少一个条件：

(3)所述丙烯酸类粘结剂为线型丙烯酸类粘结剂；

(4)所述丙烯酸类粘结剂的数均分子量为50万～120万；

(5)所述丙烯酸类粘结剂的粘度满足：将所述丙烯酸类粘结剂配置成固含量为6wt％的水溶液，所述水溶液在常压、25℃下的粘度为1000mPa·s～50000mPa·s，可选为3000mPa·s～50000mPa·s；

(6)所述丙烯酸类粘结剂的溶胀度满足：70℃下，将所述丙烯酸类粘结剂置于电解液中浸泡；浸泡前的所述丙烯酸类粘结剂的质量为G0，浸泡7天后的所述丙烯酸类粘结剂的质量为G1，溶胀度T＝(G1-G0)/G0，T满足：T≤10％；

其中，所述电解液中的溶剂为碳酸亚乙酯及碳酸二乙酯，所述碳酸亚乙酯及所述碳酸二乙酯体积比为1:2；所述电解液中的电解质为L iPF₆，浓度为1mol/L。

在其中一些实施例中，所述电极极片满足如下(7)～(9)中的至少一个条件；

(7)所述第一涂层的厚度为0.5μm～5μm；

(8)所述第二涂层的厚度为40μm～150μm；

(9)所述第三涂层的厚度为40μm～150μm。

通过调节各层的厚度，以进一部提高锂离子等活性离子的传输效率。

在其中一些实施例中，所述第一涂层满足如下(10)～(12)中的至少一个条件；

(10)在所述第一涂层中，所述第一粘结剂的质量占比为5％～70％；

通过调节第一涂层中粘结剂的质量占比，可进一步提高电极活性颗粒与集流体基材之间的粘结力。

(11)所述第一涂层的组分还包括导电剂；

可选地，在所述第一涂层中，所述导电剂的质量占比为20％～94％；

通过调节第一涂层中导电剂的质量占比，在保持优异的粘结性能的同时，进一步提高极片的电子导电速率。

(12)所述第一涂层的组分还包括增稠剂；

可选地，在所述第一涂层中，所述增稠剂的质量占比为1％～10％。

在其中一些实施例中，所述第二涂层满足如下(13)～(14)中的至少一个条件：

(13)在所述第二涂层中，所述第二粘结剂的质量占比为1％～3％；

(14)在所述第二涂层中，所述第一电极活性材料的质量占比为95％～98％；

可选地，所述第一电极活性材料为负极活性材料。

在其中一些实施例中，所述第三涂层满足如下(15)～(16)中的至少一个条件：

(15)在所述第三涂层中，所述第三粘结剂的质量占比为0.5％～1.5％；

通过调节第三涂层中粘结剂的质量占比，在维持活性物质颗粒与颗粒之间紧密粘结的同时，减短锂离子迁移路径，进一步降电池阻抗。

(16)在所述第三涂层中，所述第二电极活性材料的质量占比为95％～99％；

可选地，所述第二电极活性材料为负极活性材料。

在其中一些实施例中，所述第一粘结剂和所述第三粘结剂相同。

本发明的第二方面，提供第一方面的电极极片的制备方法，包括如下步骤：

分别配置第一浆料、第二浆料及第三浆料；所述第一浆料的组分包括所述第一粘结剂，所述第二浆料的组分包括第一电极活性材料和所述第二粘结剂，所述第三浆料的组分包括第二电极活性材料和所述第三粘结剂；

采用所述第一浆料在集流体表面形成所述第一涂层；

采用所述第二浆料形成所述第二涂层；

采用所述第三浆料形成所述第三涂层，制备所述电极极片。

上述电极极片的制备方法中，在集流体表面依次设置第一涂层、第二涂层及第三涂层，并控制各层浆料中的粘结剂组分种类，如此，一方面，能避免出现Binder上浮的现象，以保证制得的各涂层具有优异的粘结性能，另一方面，制得的极片中，第一涂层能提高电子导电速率，提高电极活性颗粒与集流体基材之间的粘结力，第二涂层中采用丙烯酸类粘结剂，以在活性颗粒表面形成均一、致密的粘结剂包覆层，一方面可避免活性物质直接与电解液接触，减少颗粒表面的副反应，形成更加稳定的SEI膜，另一方面，可减少循环过程中产生的HF对活性物质的腐蚀作用，存储和循环寿命更好；第三涂层中也采用苯乙烯类粘结剂，在保证第三涂层优异的粘结性的同时，可减少活性物质表面被粘结剂包覆的面积，由此在充放电过程中，锂离子等活性物质能更好的嵌入脱出，以改善电池的动力学性能、降低电池阻抗，改善负极表面的析锂窗口；如此，各层协同，能降低电池的阻抗，提高电池的循环性能。

本申请的第三方面，提供一种电池，所述电池包括第一方面的电极极片。

本申请的第四方面，提供一种用电装置，所述用电装置包括第三方面的电池。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1是二次电池的一实施方式的示意图；

图2是图1的分解图；

图3是电池包的一实施方式的示意图；

图4是图3的分解图；

图5是电池用作电源的用电装置的一实施方式的示意图；

图6是实施例1制得的负极极片的结构示意图；

图7是实施例1制得的负极极片的粘结力测试图；

图8是对比例1制得的负极极片的实物的电镜图。

附图标记说明：

1、电池包；2、上箱体；3、下箱体；4、二次电池；41、壳体；42、电极组件；43、盖板；5、用电装置；6、负极极片；61、集流体；62、第一涂层；63、第二涂层；64、第三涂层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

术语“丙烯酸类单体”指的是制备丙烯酸及其同系物，以及丙烯酸及其同系物的盐或丙烯酸及其同系物的酯类化合物，主要包括：丙烯酸及其同系物、丙烯酸盐及其同系物、丙烯酸酯及其同系物。

“单烯烃”是指分子中含有一个C＝C键的不饱和开链烃，同理，“二烯烃”指分子中含有两个个C＝C键的不饱和开链烃。

综上背景所述，传统的二次电池的循环性能越来越难以满足人们的需求。传统技术中，技术人员主要聚焦于研发新的活性材料或改进电池结构，但至今没有特别的突破与进展。

本申请技术人员研究发现：极片中粘结剂的分布情况及其粘接性能直接影响到电池的循环性能，传统制备过程中常采用丁苯类粘结剂(SBR)，但在制备过程中，底层浆料层中的SBR会上浮至位于顶层浆料层内，使得干燥后的顶层和底层内的SBR占比趋于不同，导致活性层中粘结剂浓度分布差拉大，进而导致阻抗增加，循环性能下降。

技术人员常识尝试通过设计高含量SBR的底层浆料+低含量SBR的顶层浆层，在极片干燥时，底层Binder(交联剂)上浮，使极片中底层及顶层中SBR的趋于一致，然而底层Binder必须很高，而SBR的高添加量对动力学性能产生较大的负面影响，对循环性能的提高有限。

基于此，本申请的技术人员经过大量创造性探究后，获得本申请中能降低二次电池的电池阻抗，提高其循环性能的电极极片。

本申请一实施方式，提供一种电极极片，该电极极片包括集流体及依次设于集流体表面的第一涂层、第二涂层及第三涂层；

第一涂层的组分包括第一粘结剂；第二涂层的组分包括第一电极活性材料和第二粘结剂；第三涂层的组分包括第二电极活性材料和第三粘结剂；其中，第一粘结剂和第三粘结剂均包括苯乙烯类粘结剂，第二粘结剂包括丙烯酸类粘结剂。

在其中一些实施例中，上述丙烯酸类粘结剂包括丙烯酸类三元共聚物，所述丙烯酸类三元共聚物的结构单体包括丙烯腈、丙烯酰胺及丙烯酸类单体。

可选地，上述丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

在其中一些实施例中，丙烯酸类三元共聚物包括无规共聚物、交替共聚物和嵌段共聚物中的至少一种。

在其中一些实施例中，上述苯乙烯类粘结剂包括苯乙烯类共聚物，苯乙烯类共聚物的结构单体包括苯乙烯单体和共聚单体，共聚单体包括碳原子数为2～10的单烯烃、碳原子数为4～10的二烯烃和丙烯酸类单体中的至少一种。

碳原子数为2～10的单烯烃的包括但不限于：乙烯、丙烯、丁烯。

碳原子数为4～10的二烯烃包括但不限于：1,3-丁二烯、1,4-戊二烯。

丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

可选地，上述苯乙烯类共聚物包括丁苯聚合物和苯丙聚合物中的至少一种。

丁苯聚合物为丁二烯-苯乙烯共聚物，又称SBR；苯丙聚合物是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。

在其中一些实施例中，苯乙烯类粘结剂呈球形颗粒状。

具体地，苯乙烯类粘结剂包括丁苯聚合物。

SBR(丁苯聚合物)粘结剂具有良好的粘结性能，是典型的球形颗粒状聚合物。

在其中一些实施例中，丙烯酸类粘结剂为线型丙烯酸类粘结剂。

在其中一些实施例中，丙烯酸类粘结剂的数均分子量为50万～120万。

在其中一些实施例中，丙烯酸类粘结剂的粘度满足：将丙烯酸类粘结剂配置成固含量为6wt％的水溶液，水溶液在常压、25℃下的粘度为1000mPa·s～50000mPa·s，可选为3000mPa·s～50000mPa·s。

在其中一些实施例中，丙烯酸类粘结剂的溶胀度满足：70℃下，将丙烯酸类粘结剂置于电解液中浸泡；浸泡前的丙烯酸类粘结剂的质量为G0，浸泡7天后的丙烯酸类粘结剂的质量为G1，溶胀度T＝(G1-G0)/G0，T满足：T≤10％。

其中，电解液中的溶剂为碳酸亚乙酯及碳酸二乙酯，碳酸亚乙酯及碳酸二乙酯体积比为1:2；电解液中的电解质为L iPF₆，浓度为1mol/L。

在其中一些实施例中，第一涂层的厚度为0.5μm～5μm。

在其中一些实施例中，第二涂层的厚度为40μm～150μm；

在其中一些实施例中，第三涂层的厚度为40μm～150μm。

上述“0.5μm～5μm”中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm；或任意两个数值组成的范围，例如，可以为0.5μm～4.5μm、0.5μm～3.5μm、0.5μm～3μm、0.5μm～4μm、0.5μm～2.5μm、0.5μm～2μm、0.5μm～1.5μm、0.5μm～1μm、1μm～4.5μm、2μm～4.5μm、1.5μm～4.5μm、2.5μm～4.5μm、3μm～4.5μm、1μm～4μm、2μm～4μm、3μm～4μm、1μm～3.5μm、1.5μm～4μm、25μm～4μm。

上述“40μm～150μm”中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm；或任意两个数值组成的范围，例如，可以为40μm～130μm、40μm～120μm、40μm～110μm、40μm～100μm、40μm～90μm、40μm～80μm、40μm～60μm、40μm～50μm、50μm～140μm、50μm～130μm、50μm～120μm、50μm～110μm、50μm～100μm、50μm～90μm、50μm～80μm、60μm～140μm、60μm～130μm、60μm～120μm、60μm～110μm、60μm～100μm、60μm～90μm、70μm～140μm、70μm～130μm、70μm～120μm。

在其中一些实施例中，在第一涂层中，第一粘结剂的质量占比为5％～70％。

上述“5％～70％”中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：5％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、36％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％；或任意两个数值组成的范围，例如，可以为10％～50％、10％～60％、10％～70％、5％～60％、5％～65％、5％～50％、15％～70％、15％～60％、15％～50％、20％～60％、20％～65％、20％～70％、25％～50％、25％～60％、25％～65％、25％～70％、30％～40％、30％～50％、30％～60％、30％～65％、35％～55％、35％～60％、35％～65％、35％～70％、40％～60％、40％～65％、40％～70％、45％～60％、45％～65％、45％～70％、50％～60％、50％～65％、50％～70％、60％～70％、65％～70％。

在其中一些实施例中，第一涂层的组分还包括导电剂。

可选地，在第一涂层中，导电剂的质量占比为20％～94％。

上述导电剂可以采用本领域常用的导电材料，包括但不限于：石墨、碳纳米管、纳米纤维、炭黑和石墨烯中的至少一种。具体地，可选自SP、KS-6，乙炔黑、有支链结构的科琴黑ECP，SFG-6，气相生长碳纤维VGCF，碳纳米管CNTs和石墨烯及其复合导电剂中的至少一种。

在其中一些实施例中，第一涂层的组分还包括增稠剂。

上述增稠剂可以采用本领域常用的增稠剂，包括但不限于：羧甲基纤维素钠(CMC-Na)。

可选地，在第一涂层中，增稠剂的质量占比为1％～10％。

在其中一些实施例中，在第二涂层中，第二粘结剂的质量占比为1％～3％。

上述1％～3％”中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：1％、1.5％、2％、2.5％、3％。

在其中一些实施例中，在第二涂层中，第一电极活性材料的质量占比为95％～98％。

可选地，第一电极活性材料为负极活性材料。

可理解，当电极活性材料为负极活性材料时，电极极片即为负极极片。

在其中一些实施例中，在第三涂层中，第三粘结剂的质量占比为0.5％～1.5％。

上述“0.5％～1.5％”中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％。

在其中一些实施例中，在第三涂层中，第二电极活性材料的质量占比为95％～99％。

可选地，第二电极活性材料为负极活性材料。

需要说明的是，当第一电极和第二电极均为负极活性材料时，具体的种类选择可相同或不同。负极活性材料可采用本领域公知的用于二次电池的碳材料或硅基材料。作为示例，在一些实施例中，负极活性材料包括碳纳米管、石墨、石墨烯、碳纤维、中间相炭微球、玻璃碳、软炭、硬炭、中的至少一种。其中，石墨包括人造石墨、天然石墨中的至少一种，具体地，石墨可为膨胀石墨、高取向石墨、三维石墨等。但本申请并不限定于这些材料。上述负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。

在其中一些实施例中，第一粘结剂和第三粘结剂相同。进一步地，第一粘结剂和第三粘结剂均包括丁苯聚合物。

在其中一些实施例中，第二涂层和第三涂层的组分还包括负极导电剂。

作为示例，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在其中一些实施例中，第二涂层和第三涂层的组分还可以包括其他助剂，例如增稠剂等。

上述集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在其中一些实施例中，“设于集流体表面的第一涂层、第二涂层及第三涂层”中，第一涂层、第二涂层及第三涂层可以是设于集流体的至少部分表面，包括但不限于：设于集流体的至少一个表面及设于集流体的两个表面。

本申请又一实施方式提供了上述电极极片的制备方法，包括如下步骤S10～S40。

S10、分别配置第一浆料、第二浆料及第三浆料；所述第一浆料的组分包括所述第一粘结剂，所述第二浆料的组分包括第一电极活性材料和所述第二粘结剂，所述第三浆料的组分包括第二电极活性材料和所述第三粘结剂，；

S20、采用所述第一浆料在集流体表面形成所述第一涂层。

S30、采用所述第二浆料形成所述第二涂层。

S40、采用所述第三浆料形成所述第三涂层，制备所述电极极片。

步骤S20～S40中形成涂层的步骤可采用本领域常用的方法进行，例如涂布法；涂布包括但不限于印刷涂布、刮刀涂布、旋转涂布或喷墨涂布。将浆料涂覆在集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到涂层。

进一步地，步骤S30～S40可采用双头模同时进行涂布。

本申请一实施方式还提供一种电池，电池包括上述电极极片。

上述电极极片能改善电池在充放电过程中，锂离子等活性物质能更好的嵌入脱出，以改善电池的动力学性能、降低电池阻抗，改善负极表面的析锂窗口；如此，各层协同，能降低电池的阻抗，提高电池的循环性能。

上述电极极片可以是正极极片可也以是负极极片，换言之，正极极片和负极极片均可采用上述电极极片，选择相应的电极活性材料即可。

在其中一些实施例中，上述点电极极片为负极极片。进一步地，上述电池还包括正极片、隔膜及电解液。如下对正极片、隔膜及电解液进行示例说明，包括但不限于如下。

【正极片】

正极片包括正极集流体及负载于正极集流体表面的正极活性层。

正极活性层的组分包括正极活性材料。

上述正极活性材料可采用本申请中的常用的正极活性材料，例如锂离子正极活性材料或钠离子正极活性材料。

进一步地，作为示例，锂离子活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO₂)、锂镍氧化物(如LiNiO₂)、锂锰氧化物(如LiMnO₂、LiMn₂O₄)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(也可以简称为NCM333)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(也可以简称为NCM523)、LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂(也可以简称为NCM211)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(也可以简称为NCM622)、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi_0.85Co_0.15Al_0.05O₂)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO₄(也可以简称为LFP))磷酸锰锂(如LiMnPO₄)、磷酸锰铁锂中的至少一种。

在本申请任意实施例中，锂离子活性材料的分子式为：LiFe_xMn_(1-x)PO₄，x取0～1任一数。

可理解，当x取0时，LiFe_xMn_(1-x)PO₄即为LiMnPO₄磷酸锰锂，当x取1时，LiFePO₄即为LiFePO₄磷酸铁锂。

作为示例，钠离子活性材料可包括以下材料中的至少一种：钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类化合物中的至少一种。

作为本申请可选的技术方案，钠过渡金属氧化物中，过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种。钠过渡金属氧化物例如为Na_xMO₂，其中M至少包括Ti、V、Mn、Co、Ni、Fe、Cr及Cu中的一种或几种，0＜x≤1。

作为本申请可选的技术方案，聚阴离子型化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及四面体型(YO₄)^n-阴离子单元的一类化合物。过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种；Y至少包括P、S及Si中的至少一种；n表示(YO₄)^n-的价态。

聚阴离子型化合物还可以是具有钠离子、过渡金属离子、四面体型(YO₄)^n-阴离子单元及卤素阴离子的一类化合物。过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种；Y至少包括P、S及Si中的至少一种，n表示(YO₄)^n-的价态；卤素可以是F、Cl及Br中的至少一种。

聚阴离子型化合物还可以是具有钠离子、四面体型(YO₄)^n-阴离子单元、多面体单元(ZO_y)^m+及可选的卤素阴离子的一类化合物。Y至少包括P、S及Si中的至少一种，n表示(YO₄)^n-的价态；Z表示过渡金属，至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种，m表示(ZO_y)^m+的价态；卤素可以是F、Cl及Br中的至少一种。

聚阴离子型化合物例如是NaFePO₄、Na₃V₂(PO₄)₃(磷酸钒钠，简称NVP)、Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)、NaM’PO₄F(M’为V、Fe、Mn及Ni中的一种或几种)及Na₃(VO_y)₂(PO₄)₂F_3-2y(0≤y≤1)中的至少一种。

普鲁士蓝类化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及氰根离子(CN^-)的一类化合物。过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种。普鲁士蓝类化合物例如为Na_aMe_bMe’_c(CN)₆，其中Me及Me’各自独立地至少包括Ni、Cu、Fe、Mn、Co及Zn中的至少一种，0＜a≤2，0＜b＜1，0＜c＜1。

基于正极活性层的总重量计，正极活性材料在正极活性层中的重量比为80wt％～100wt％。

在本申请任意实施例中，正极活性层的组分还包括正极导电剂和正极粘结剂。

上述正极导电剂可以采用本领域常用的导电剂，包括但不限于：石墨、碳纳米管、纳米纤维、炭黑和石墨烯中的至少一种。具体地，可选自SP、KS-6，乙炔黑、有支链结构的科琴黑ECP，SFG-6，气相生长碳纤维VGCF，碳纳米管CNTs和石墨烯及其复合导电剂中的至少一种。

基于正极活性层的总重量计，正极导电剂在正极活性层中的重量比为0～20wt％。

在本申请任意实施例中，上述正极粘结剂的粘结剂可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

基于正极活性层的总重量计，正极粘结剂在正极活性层中的重量比为0～30wt％。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极片的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极片。正极浆料固含量为40wt％～80wt％，室温下的粘度调整到5000mPa·s～25000mPa·s，将正极浆料涂覆在正极集流体的表面，烘干后经过冷轧机冷压后形成正极极片；正极粉末涂布单位面密度为150～350mg/m²，正极极片压实密度为3.0～3.6g/cm³，可选为3.3～3.5g/cm³。压实密度的计算公式为：

压实密度＝涂布面密度/(挤压后极片厚度-集流体厚度)。

[电解液]

电解液包括电解质盐及溶剂

在一些实施方式中，电解质盐可选自本领域常用的电解质盐，包括锂离子电解质盐和钠离子电解质盐。

锂离子电解质盐选自：六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酸锂(LiTFS)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)及四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)中的一种或几种。

钠离子电解质盐选自：二氟草酸硼酸钠、六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠中的一种或几种。

在一些实施方式中，溶剂可选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、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)、碳酸亚丁酯(BC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)及二乙砜(ESE)中的一种或几种。

在一些实施方式中，电解质盐的浓度通常为0.5mol/L～15mol/L。

在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。

[隔离膜]

隔离膜设于正极片和负极片之间。

本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。

在其中一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。

隔膜的厚度控制在2μm～15μm；可选地，隔膜的厚度控制在2μm～13μm。

在其中一些实施例中，上述电池为二次电池。

本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图1是作为一个示例的方形结构的二次电池4。

在一些实施例中，参照图2，外壳可包括壳体41和盖板43。其中，壳体41可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体41具有与容纳腔连通的开口，盖板43能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。

正极片、负极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件42。电极组件42封装于容纳腔。电解液浸润于电极组件42中。电池4所含电极组件42的数量可以为一个或多个，可根据需求来调节。

本申请还提供一种用电装置，该用电装置包括上述的二次电池。

进一步地，在上述用电装置中，二次电池可以电池单体的形式存在，也可以进一步组装成电池包的形式存在。

图3和图4是作为一个示例的电池包1。在电池包1中包括电池箱和设置于电池箱中的一个或多个二次电池4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于二次电池4的封闭空间。

多个二次电池4可以按照任意的方式排布于电池箱中。

上述二次电池或其组装成的电池包可以用作用电装置的电源，也可以作为用电装置的能量存储单元。

上述用电装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。

图5是作为一个示例的用电装置5。该用电装置5为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置5对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包形式。

作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用电池作为电源。

下面将结合具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围，在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。

以下为具体实施例。

具体实施例

实施例1

1、负极片的制备

S1：第一负极浆料的制备：将羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为0.3g、6.5g以200rpm～800rpm转速混合搅拌15min，加入21.5g的去离子水，按照转速200rpm～800rpm搅拌捏合60min，得到浸润良好的团聚物，再加入65g的去离子水，按照转速500～1500rpm搅拌90min，再加入6.7g SBR粘结剂乳液(固含量为48wt％，深圳研一新材料有限责任公司Bone产品)，以200～800rpm搅拌30min，得到第一负极浆料，浆料的固含量为10wt％，常压、(25℃)粘度为500mpa.s。

其中，SBR粘结剂乳液中含有的固体粘结组分的质量与第一负极浆料中的固体物料的总质量的百分比值记为A1，具体请见表1。

S2：第二负极浆料的制备：将负极活性材料石墨、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量分别为97.80g、0.50g、0.7g、200～800rpm转速混合搅拌15min，加入46.47g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入16.67g丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液(固含量为6％，四川茵地乐136D)，继续加入26.54g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，得到第二负极浆料，浆料固含量为53wt％，粘度在6000mpa.s。

其中，丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂乳液中含有的固体粘结组分的质量与第二负极浆料中的固体物料的总质量的百分比值记为B1，具体请见表1。

其中，丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液中含有的固体粘结组分的数均分子量为80万，在常压、25±1℃下的粘度为20000mPa·s。

70℃下，将丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂干燥，得到丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂组分并置于电解液中浸泡；浸泡前的丙烯酸类粘结剂组分的质量为G0，浸泡7天后的所述丙烯酸类粘结剂组分的质量为G1，溶胀度T＝(G1-G0)/G0，T＝6.8％。

其中，电解液中的溶剂为碳酸亚乙酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)，EC：DEC的体积比＝1:2、电解质为(L iPF₆)，浓度为1mol/L。

S3：第三负极浆料的制备：将负极活性材料石墨、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为97.8g、0.20g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.59g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入0.80g羧甲基纤维素钠(CMC)，按照转速200-800rpm搅拌15min，再加入41.55g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，再加入1.04g SBR粘结剂乳液溶液(固含量为48％、深圳研一新材料有限责任公司Bone产品)，以200-800rpm搅拌30min，得到第三负极浆料，浆料固含量为53wt％，粘度在10000mpa.s。

其中，SBR粘结剂乳液中含有的固体粘结组分的质量与第三负极浆料中的固体物料的总质量的百分比值记为C1，具体请见表1。

S4：负极片的制备：将第一负极浆料通过凹版涂布方式均匀涂在集流体铜箔的正反两面后进行烘干，形成第一涂层；

将上述步骤制得的第二负极浆料和第三负极浆料分别输入至双层涂布对应的上下层模头内，利用模头完成对带有第一涂层的铜箔进行双层涂布，使得正反两面的第一涂层表面均依次附着有第二负极浆料和第三负极浆料，然后进行烘干，形成第二涂层和第一涂层。其中，单面的涂层总重量控制在200mg/1540.25mm²，其中第一涂层重量控制在2mg/1540.25mm²，再之后经过冷压、分切，得到负极极片。观察加工过程中是否出现涂层与集流体脱模的现象。

进一步地，对负极极片中各层的厚度进行测试，其中在第一涂层干燥后通过用万分尺测量厚度；第二涂层及第三涂层厚度通过对负极片的截面进行断层扫描测试获得。

第一涂层、第二涂层及第三涂层厚度分别记为H1、H2、H3，具体请见表1。

其中，上述步骤中浆料的粘度测试采用设备：DV-2TLV博勒飞粘度计进行，具体测试流程：量取约500mL浆料，检测条件：25±1℃，63#转子，12r/min条件下将转子放在浆料中间位置开始测试取第6min的数值。

负极极片的结构示意图请参考图6，其中，6、负极极片；61、集流体；62、第一涂层；63、第二涂层；64、第三涂层。

S5：负极片性能测试

(1)binder(粘结剂)上浮量测试

设备型号：STA449F3差示扫描热失重分析，具体测试流程：取双面胶带粘结在待测负极极片表面，后用压辊沿同一个方向滚压三次，撕开双面胶带，胶带上粘下来的视为第三涂层粉末，留在负极极片上的用刮刀轻轻刮下，注意不能挂到铜箔，这部分粉末视为第二涂层粉末(制备时先进行第一涂层烘干后再涂布后两层，第一涂层SBR已经固化不会进行上浮)。

按照如下步骤就行测试第三涂层粉末中粘结剂含量：

称取50mg左右样品于Al₂O₃坩埚中，抖平；参数设置：氮气气氛，吹扫气60mL/min，保护气20mL/min；温升程序：10℃/min，35℃升至600℃，确保样品完全分散，之后绘制出热重&DTG-温度变化图、热流-温度变化图，计算出上样品中粘结剂含量。

负极binder上浮量＝(测试出的第三涂层binder含量-第三涂层浆料设计中binder含量)/第二涂层浆料设计中binder含量*100％。

(2)极片粘结力测试，测试过程如下：

在25℃下，将冷压后的负极极片取为待测试极片，用刀片截取宽30mm、长度为160mm的试样，将专用双面胶贴于钢板上，胶带宽度20mm、长度150mm，将截取的极片试样贴在双面胶上，测试面朝下，后用压辊沿同一个方向滚压三次，将宽度与极片等宽，长度大于试样长度100mm的纸带插入极片下方，并且用皱纹胶固定，打开拉力机电源，指示灯亮，调整限位块到合适位置，将钢板未贴极片的一端用下夹具固定，将纸带向上翻折，用上夹具固定，利用拉力机附带的手动控制器上的“上行”和“下行”按钮调整上夹具的位置，打开与拉力机链接的专用电脑，双击桌面软件图标，进行测试，拉伸速率50m/min，测试距离50mm，软件每10s取一个粘结力数据点，以这些数据点值为纵坐标(cohesion)，以对应的测试距离为横坐标，纵坐标读数逐渐趋于稳定，读取稳定后的纵坐标读数即为粘结力。

其中实施例1制得的负极极片的粘结力测试图如图7所示。具体测试结果请见表1。

2、正极极片的制备

将正极活性材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)、导电剂(Super P)、粘结剂PVDF按96.2:2.7:1.1的重量比在适量的NMP中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔的表面上，经干燥、冷压后，得到正极极片。所述正极极片的压实密度为3.45g/cm³。

上述极片的压实密度和面密度为本领域公知的含义，极片的面密度是指：单位面积的极片负载的活性层的重量，面密度公式：活性层的重量/活性层的面积。其中，活性层的重量可以采用的极片重量减去集流体的重量获得。

上述极片的压密是指极片面密度与活性层厚度的比值，是材料能量密度的参考指标之一。测试方法：根据上述方法确定极片的面密度，使用游标卡尺测量极片的总厚度，扣除集流体的厚度就可以计算出活性层的厚度。根据面密度及厚度两个参数，就可以计算极片的压实密度。

3、电解液的制备：将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)体积比1:1:1混合，然后将LiPF₆均匀溶解在上述溶液中得到电解液，其中LiPF₆的浓度为1mol/L。

4、隔离膜：采用聚乙烯(PE)薄膜。

5、二次电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，经卷绕后得到电芯，将电芯装入外包装中，加入上述电解液，经封装、静置、化成、老化等工序后，得到二次电池。

6、二次电池的性能测试：

(1)进行电池直流阻抗测试，测试过程如下：

在25℃下，将二次电池以1C恒流充电至4.2V，再以4.2V恒定电压充电至电流为0.05C，搁置5min后，以1C恒流放电12min，记录电压V1；搁置5min后，在-10℃下放置2h，然后再以4C放电10s，记录电压V2；

二次电池的内阻DCR＝(V2-V1)/4C。

进一步地，电池内阻增大比率R＝DCR(实施例)/DCR(对比例1)×100％，具体结果如表1所示，电池内阻增大比率越大，说明电池内阻越大。

(2)对二次电池的循环性能进行测试：于25℃下，对制得的钠离子二次电池重复进行充电和放电，计算其循环充放电500次(cycle)后的电容保持率(capacity)，具体如下：

在25℃下，将上述制备的钠离子电池以1C倍率恒流充电至充电截止电压4.25V，之后恒压充电至电流≤0.05C，静置5min，再以0.33C倍率恒流放电至放电截止电压2.8V，静置5min，记录此时的容量C0，此为一个充放电循环。

按照上述对电池进行循环充放电测试，循环500次，并记录每次循环的放电容量，循环500次时的容量记为C500，C500＝(C500/C0)×100％。

具体结果请见表1。

实施例2～5

实施例2～5与实施例1基本相同，不同之处仅在于：调控步骤S4中负极活性材料石墨和丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液的添加量，以改变B1值，其中，实施例2～5步骤S4中负极活性材料石墨的质量分别为97.30g、96.80g、96.30g、95.80g，丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液的质量分别为25.00g、33.33g、41.67g及50g。

具体B1值请见表1，其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例6

实施例6与实施例1基本相同，不同之处仅在于：改变步骤S3中负极活性材料石墨和SBR粘结剂乳液溶液的添加量，以改变C1值；其中，实施例6骤S3中的负极活性材料石墨的质量分别为97.30g、SBR粘结剂乳液溶液的质量为2.08g。

具体C1值请见表1，其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例7

实施例7与实施例6基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例2相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例8

实施例8与实施例6基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例3相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例9

实施例9与实施例6基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例4相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例10

实施例10与实施例6基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例5相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例11

实施例11与实施例1基本相同，不同之处仅在于：改变步骤S3中负极活性材料石墨和SBR粘结剂乳液溶液的添加量，以改变C1值；其中，实施例11骤S3中的负极活性材料石墨的质量分别为96.80g、SBR粘结剂乳液溶液的质量为3.125g。

实施例12

实施例12与实施例11基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例2相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例13

实施例13与实施例11基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例3相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例14

实施例14与实施例11基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例4相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例15

实施例15与实施例11基本相同，不同之处仅在于：步骤S2与实施例5相同。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例16～18

实施例16～18与实施例1基本相同，不同之处仅在于：改变步骤S1中导电剂碳黑和SBR粘结剂乳液溶液的添加量，以改变A1值。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例19～24

实施例19～24与实施例1基本相同，不同之处仅在于：改变步骤S4中第一涂层的涂布时间或双层涂布时的涂布，以改变第一涂层、或第二涂层或第三涂层厚度。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例25

实施例25与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将步骤S2中的丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液替换成丙烯酸粘结剂乳液(固含量为6％，南京新化原纳米科技有限公司)。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

实施例26

实施例26与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将步骤S1中的SBR粘结剂乳液(固含量为48wt％，深圳研一新材料有限责任公司Bone产品)替换成16.08的苯并粘结剂乳液(固含量为20％，深圳研一新材料有限责任公司BAP产品)，将步骤S3中的SBR粘结剂乳液(固含量为48wt％，深圳研一新材料有限责任公司Bone产品)替换成2.496g的苯并粘结剂乳液(固含量为20％，深圳研一新材料有限责任公司BAP产品)。

其他步骤及条件与实施例1相同，测试结果请见表1。

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例1中步骤1如下：

S1：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为97.80g、0.50g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.47g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入16.67g丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液(固含量为6％)，继续加入26.54g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，得到负极浆料，浆料固含量为53％。

S2：负极极片的制备：

将上述步骤制得的负极浆料输入涂布的模头内，利用模头完成对铜箔的涂布，使得铜箔的正反两面均附着有一层负极浆料层，后续对附着有负极浆料层的铜箔进行烘干，单面的涂层总重量控制在200mg/1540.25mm²，再之后经过冷压、分切，得到负极极片。

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。其中，对比例1制得的负极极片出现脱模情况，其制得的负极极片的电镜图如图8所示，可明显看出涂层与集流体出现部分脱模。

对比例2

对比例2与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例2中步骤1如下：

S1：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为95.80g、0.50g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.47g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入50g丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸三元共聚粘结剂水溶液(固含量为6％)，继续加入26.54g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，得到负极浆料，浆料固含量为53％，粘度在8000mpa.s。

S2：负极极片的制备：

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。

对比例3

对比例3与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例3中步骤1如下：

S1：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为96.80g、0.20g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.12g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入0.80g羧甲基纤维素钠(CMC)，按照转速200-800rpm搅拌15min，再加入40.94g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，再加入3.125g SBR粘结剂乳液(固含量为48％)，以200-800rpm搅拌30min，得到负极浆料，浆料固含量为53％，粘度在9000mpa.s。

S2：负极极片的制备：

将上述步骤制得的负极浆料输入涂布的模头内，利用模头完成对铜箔的涂布，使得铜箔的正反两面均附着有一层负极浆料层，后续对附着有负极浆料层的铜箔进行烘干，单面总重量控制在200mg/1540.25mm²，再之后经过冷压、分切，得到负极极片。

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。

对比例4

对比例4与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例4中步骤1如下：

S1：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为95.30g、0.20g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.12g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入0.80g羧甲基纤维素钠(CMC)，按照转速200-800rpm搅拌15min，再加入40.94g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，再加入6.25g SBR粘结剂乳液(固含量为48％)，以200-800rpm搅拌30min，得到负极浆料，浆料固含量为53％，粘度在8000mpa.s。

S2：负极极片的制备：

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。

对比例5

对比例5与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例5中步骤1如下：

S1：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为96.80g、0.20g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.12g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入0.80g羧甲基纤维素钠(CMC)，按照转速200-800rpm搅拌15min，再加入40.94g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，再加入3.125g负极SBR粘结剂乳液(固含量为48％)，以200-800rpm搅拌30min，得到负极底层浆料，浆料固含量53％。

S2：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为97.8g、0.20g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.59g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入0.80g羧甲基纤维素钠(CMC)，按照转速200-800rpm搅拌15min，再加入41.55g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，再加入1.04g负极SBR粘结剂乳液(固含量为48％)，以200-800rpm搅拌30min，得到负极上层浆料，浆料固含量53％。

S3：负极极片的制备：

将上述步骤制得的负极底层浆料和负极上层浆料分别输入至双层涂布对应的上下层模头内，利用模头完成对铜箔的涂布，使得铜箔的正反两面均附着有两层负极浆料层，其中负极底层浆料形成靠近集流体的层，负极上层浆料形成远离集流体的层。后续对附着有负极浆料层的铜箔进行烘干，单面总重量控制在200mg/1540.25mm²，再之后经过冷压、分切，得到负极极片。

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。

对比例6

对比例6与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例6中步骤1如下：

S2：将负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、导电剂碳黑按重量为96.80g、0.20g、0.7g、以200-800rpm转速混合15min搅拌均匀，加入46.12g的去离子水，按照转速200-800rpm搅拌捏合90min，得到浸润良好的石墨团聚物，再加入0.80g羧甲基纤维素钠(CMC)，按照转速200-800rpm搅拌15min，再加入40.94g去离子水后以1200-1500rpm转速分散90min，再加入3.125g SBR粘结剂乳液(固含量为48％)，以200-800rpm搅拌30min，得到负极浆料，浆料固含量为53％，粘度在9000mpa.s。

S3：负极极片的制备：

负极片的制备：将S1第一负极浆料通过凹版涂布方式均匀涂在集流体铜箔的正反两面后进行烘干，形成第一涂层；

将上述步骤S2制得的负极浆料输入涂布的模头内，利用模头完成对带有第一涂层的铜箔的涂布，使得正反两面的第一涂层表面附着有负极浆料，后续对附着有负极浆料层的铜箔进行烘干，单面总重量控制在200mg/1540.25mm²，再之后经过冷压、分切，得到负极极片。

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。

对比例7

对比例7与实施例1基本相同，不同之处仅在于，对比例7步骤S4中，不形成第一涂层，直接将制得的第二负极浆料和第三负极浆料分别输入至双层涂布对应的上下层模头内，利用模头完成对带有第一涂层的铜箔进行双层涂布，使得集流体正反两面的表面均依次附着有第二负极浆料和第三负极浆料，以制得负极片。

其余步骤与实施例1相同，测试结果请见表1。

各实施例及对比例的参数及性能数据如表1所示。

表1

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注“/”代表不存在该结构；粘结力为0时，代表粘结性能太差，无法顺利完成测试得到平衡后的具体数值。

各实施例及对比例2～7的电池内阻增大比率R是以对比例1的电池内阻为计算基准，故对比例1的电池内阻增大比率R为0；binder上浮量(％)≤10％时，这是能被本领域能合理接受的实验误差，意味着基本没有binder上浮，最终制得的负极片中各组分的配比与制备时的预设保持一致。

由表1数据可知，采用本申请的电极极片，可以改善电池的动力学性能、降低电池阻抗，提高电池的循环性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片包括集流体及依次设于所述集流体表面的第一涂层、第二涂层及第三涂层；所述第一涂层的厚度为0.5μm~5μm；所述第二涂层的厚度为40μm~150μm；所述第三涂层的厚度为40μm~150μm；

所述第一涂层的组分包括第一粘结剂，在所述第一涂层中，所述第一粘结剂的质量占比为5%~70%；所述第二涂层的组分包括第一电极活性材料和第二粘结剂，在所述第二涂层中，所述第二粘结剂的质量占比为1%~3%；所述第三涂层的组分包括第二电极活性材料和第三粘结剂，在所述第三涂层中，所述第三粘结剂的质量占比为0.5%~1.5%；

其中，所述第一粘结剂和第三粘结剂均包括苯乙烯类粘结剂，所述第二粘结剂包括丙烯酸类粘结剂；

所述苯乙烯类粘结剂包括苯乙烯类共聚物，所述苯乙烯类共聚物包括丁苯聚合物和苯丙聚合物中的至少一种，所述苯乙烯类粘结剂呈球形颗粒状；

所述丙烯酸类粘结剂包括丙烯酸类三元共聚物，所述丙烯酸类三元共聚物的结构单体包括丙烯腈、丙烯酰胺及丙烯酸类单体；

所述苯乙烯类共聚物的结构单体包括苯乙烯单体和共聚单体，所述共聚单体包括碳原子数为2~10的单烯烃和碳原子数为4~10的二烯烃丙烯酸类单体中的至少一种；

所述丙烯酸类粘结剂为线型丙烯酸类粘结剂；所述丙烯酸类粘结剂的数均分子量为50万~120万；

所述丙烯酸类粘结剂的溶胀度满足：70℃下，将所述丙烯酸类粘结剂置于电解液中浸泡；浸泡前的所述丙烯酸类粘结剂的质量为G0，浸泡7天后的所述丙烯酸类粘结剂的质量为G1，溶胀度T=(G1- G0)/ G0，T满足：T≤10%；

其中，所述电解液中的溶剂为碳酸亚乙酯及碳酸二乙酯，所述碳酸亚乙酯及所述碳酸二乙酯的体积比为1:2；所述电解液中的电解质为LiPF₆，浓度为1mol/L。

2.如权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述丙烯酸类三元共聚物的结构单体中的所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

3.如权利要求所述的电极极片，其特征在于，所述丙烯酸类粘结剂的粘度满足：将所述丙烯酸类粘结剂配置成固含量为6wt%的水溶液，所述水溶液在常压、25℃下的粘度为1000mPa·s~50000mPa·s。

4.如权利要求1~3任一项所述的电极极片，其特征在于，所述第一涂层的组分还包括导电剂。

5.如权利要求4所述的电极极片，其特征在于，在所述第一涂层中，所述导电剂的质量占比为20%~94%。

6.如权利要求1~3任一项所述的电极极片，其特征在于，所述第一涂层的组分还包括增稠剂；在所述第一涂层中，所述增稠剂的质量占比为1%~10%。

7.如权利要求1~3任意一项所述的电极极片，其特征在于，在所述第二涂层中，所述第一电极活性材料的质量占比为95%~98%。

8.如权利要求1~3任一项所述的电极极片，其特征在于，在所述第三涂层中，所述第二电极活性材料的质量占比为95%~99%。

9.如权利要求1~3任一项所述的电极极片，其特征在于，所述第一粘结剂和所述第三粘结剂相同。

10.如权利要求1~9任一项所述的电极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别配置第一浆料、第二浆料及第三浆料；所述第一浆料的组分包括所述第一粘结剂，所述第二浆料的组分包括所述第一电极活性材料和所述第二粘结剂，所述第三浆料的组分包括所述第二电极活性材料和所述第三粘结剂；

采用所述第一浆料在集流体表面形成所述第一涂层；

采用所述第二浆料形成所述第二涂层；

采用所述第三浆料形成所述第三涂层，制备所述电极极片。

11.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1~9任一项所述的电极极片。

12.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求11所述的电池。