CN115832190A - 正极片、电极组件、二次电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种正极片、电极组件、二次电池及用电装置，将正极片沿自身长度方向依次划分为第一区域、第二区域和第三区域，并将第一区域定义为最先卷绕区域，因此，当正极片卷绕成电极组件时，第二区域中的正极片部分则靠近电极组件的内圈设置，此处受挤压力最大。为此，将第二区域中第一活性层的单位面积重量CW2既小于第一区域中第一活性层的单位面积重量CW1，又小于第三区域中第一活性层的单位面积重量CW3，使得第二区域中的正极活性物质量均低于其他两个区域中的正极活性物质量，降低嵌锂程度，降低该处的膨胀力和挤压力，使得析锂风险得到有效降低，有效防止电极组件在充电过充中发生塌陷，有利于提升二次电池的循环寿命。

Description

正极片、电极组件、二次电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及正极片、电极组件、二次电池及用电装置。

背景技术

电极组件是二次电池中发生电化学反应的部件，其主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，且通常在负极片与正极片之间设有隔膜。卷绕时，电极组件可呈扁状结构、圆柱状结构等。

对于圆柱状电极组件，在充电过充中，通常会在靠近内圈处出现极片塌陷，导致二次电池的循环衰减加速，影响二次电池的循环寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种正极片、电极组件、二次电池及用电装置，有效防止电极组件在充电过充中发生塌陷，提升二次电池的循环寿命。

第一方面，本申请提供了一种正极片，包括第一集流体及涂设于第一集流体至少一侧面的第一活性层，正极片沿自身长度方向依次划分为第一区域、第二区域及第三区域，第一区域被配置为相对第二区域和第三区域均优先卷绕；第一区域中第一活性层的单位面积重量记为CW1，第二区域中第一活性层的单位面积重量记为CW2，第三区域中第一活性层的单位面积重量记为CW3；其中， CW2＜CW1，且CW2＜CW3。

上述的正极片，将正极片沿自身长度方向依次划分为第一区域、第二区域和第三区域，并将第一区域定义为最先卷绕区域，因此，当正极片卷绕成电极组件时，第二区域中的正极片部分则靠近电极组件的内圈设置，此处受挤压力最大。为此，将第二区域中第一活性层的单位面积重量CW2既小于第一区域中第一活性层的单位面积重量CW1，又小于第三区域中第一活性层的单位面积重量CW3，使得第二区域中的正极活性物质量均低于其他两个区域中的正极活性物质量，降低嵌锂程度，降低该处的膨胀力和挤压力，使得第二区域中的动力学均优于其他两个区域中的动力学，从而使得析锂风险得到有效降低，有效防止电极组件在充电过充中发生塌陷，有利于提升二次电池的循环寿命。

在一些实施例中，单位面积重量CW1与单位面积重量CW2还满足条件为：

如此，合理控制CW1与CW2之间的比值，既能有效防止电极组件在充电过充中发生塌陷问题，又能保证二次电池的能量密度。

在一些实施例中，单位面积重量CW2与单位面积重量CW3还满足条件为：

如此，合理控制CW2与CW3之间的比值，既能有效防止电极组件在充电过充中发生塌陷问题，又能保证二次电池的能量密度。

在一些实施例中，正极片的长度记为L0，第一区域沿正极片的长度方向上的长度记为L1，第二区域沿正极片的长度方向上的长度记为L2，第三区域沿正极片的长度方向上的长度记为L3；其中，

且L2＜L3。如此，合理控制第一区域、第二区域和第三区域的长度之间关系，既能保证第二区域中正极片卷绕形成的部分处于挤压力最大位置上，有效改善该位置上的动力学，又能保证第三区域中正极片的卷绕圈数，保证形成的二次电池结构稳定。

在一些实施例中，第一区域中第一活性层的压实密度记为P1，第二区域中第一活性层的压实密度记为P2，第三区域中第一活性层的压实密度记为P3；其中，P2＜P1，且P2＜P3。如此，将第二区域中第一活性层的压实密度均小于第一区域和第三区域中第一活性层的压实密度，使得第二区域的活性物质量低于其他两个区域的活性物质量，有利于降低嵌锂的膨胀力(如负极片上的膨胀力)，改善该处的动力学，避免电极组件内圈出现塌陷的风险。

在一些实施例中，CW1＝CW3，且P1＝P3。如此，将第一区域和第三区域中第一活性层的单位面积重量和压实密度均保持一致，有利于方便第一区域和第三区域上的涂布操作，提升正极片制作效率。

在一些实施例中，第一集流体的相对两侧面均涂设有第一活性层。如此，将第一集流体的相对两侧面均设置第一活性层，有利于提升二次电池的能量密度。

第二方面，本申请提供了一种电极组件，被卷绕为圆柱状结构，电极组件包括正极片、负极片及隔设于正极片与负极片之间的隔膜；其中，正极片为以上任一项方案中的正极片。

上述的电极组件，采用以上的正极片，使得第二区域中的正极活性物质量均低于其他两个区域中的正极活性物质量，降低嵌锂程度，降低该处的膨胀力和挤压力，使得第二区域中的动力学均优于其他两个区域中的动力学，从而使得析锂风险得到有效降低，有效防止电极组件在充电过充中发生塌陷，有利于提升二次电池的循环寿命。

在一些实施例中，负极片包括第二集流体及设于第二集流体至少一侧面上的第二活性层，负极片沿自身长度方向依次划分为与第一区域相对的第四区域、与第二区域相对的第五区域及与第三区域相对的第六区域，第四区域中第二活性层的单位面积重量记为CW4，第五区域中第二活性层的单位面积重量记为CW5，第六区域中第二活性层的单位面积重量记为CW6；其中，CW5≤CW4，且CW5≤CW6。如此，合理控制负极片上不同区域的第二活性层单位面积重量的分布，使得与正极片卷绕形成的电极组件能有效防止析锂风险，从而避免电极组件内圈发生塌陷的风险，提升二次电池的循环寿命。

在一些实施例中，第四区域中第二活性层的容量与第一区域中第一活性层的容量之比记为CB1，第五区域中第二活性层的容量与第二区域中第一活性层的容量之比记为CB2，第六区域中第二活性层的容量与第三区域中第一活性层的容量之比记为CB3；其中，当CW5＜CW4，且CW5＜CW6时，CB2≥CB1，且CB2≥CB3。如此，对负极片不同区域中的第二活性层的单位面积重量不同设计，增大靠近内圈部分的CB值，或者，降低靠近内圈部分中的嵌锂程度，至少能够形成一个局部的动力学改善和膨胀力降低，改善该区域析锂状态，避免因膨胀力而导致内圈塌陷。

在一些实施例中，第四区域中第二活性层的压实密度记为P4，第五区域中第二活性层的压实密度记为P5，第六区域中第二活性层的压实密度记为P6；其中，P5≤P4，且P5≤P6。如此，合理设计负极片不同区域中的压实密度，使之与对应的正极片构建的电极组件，其内圈塌陷的风险降低。

在一些实施例中，正极片的第一区域沿正极片的长度方向上的长度记为L1，电极组件最内圈的内径记为d，长度L1与内径d满足条件为：4×πd≤L1。如此，将第一区域的长度设计为大于4×πd，使得第一区域的正极片能大约卷绕3圈至 4圈，保证形成电极组件内圈部分动力学较好，不易出现析锂问题，利于提升二次电池的性能。

第三方面，本申请提供了一种二次电池，包括以上任一项的电极组件。

第四方面，本申请提供了一种用电装置，包括以上的二次电池，二次电池用于提供电能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

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为本申请一些实施例提供的过充后电极组件的挤压力分布仿真图；

图2为本申请一些实施例提供的内圈塌陷的电极组件的CT扫描图；

图3为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；

图4为本申请一些实施例提供的二次电池的分解结构示意图；

图5为本申请一些实施例提供的正极片结构示意图；

图6为本申请一些实施例提供的电极组件结构示意图1；

图7为本申请一些实施例提供的负极片结构示意图1；

图8为本申请一些实施例提供的负极片结构示意图2。

1000、车辆；100、二次电池；200、控制器；300、马达；10、电极组件； 10a、内圈；10b、最内圈；10c、外圈；10d、中间圈；20、端盖；30、壳体；1、正极片；11、第一集流体；12、第一活性层；13、第一区域；14、第二区域； 15、第三区域；2、负极片；21、第二集流体；22、第二活性层；23、第四区域；24、第五区域；25、第六区域。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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；也可以是机械连接，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。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申请实施例中的具体含义。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

本申请人注意到，圆柱电极组件在充电过充中，不同圈层上的膨胀力会存在差异。同时由于正极片与负极片之间存在摩擦力，且圆柱电极组件的整体直径不膨胀，因此，负极片上的膨胀力会在电极组件内部消耗，即负极片向外施加膨胀力的同时，也会受到相应的挤压力。

本申请人对过充后的圆柱电极组件10进行仿真验证发现，请参阅图1，图 1为本申请一些实施例提供的过充后电极组件10的挤压力分布仿真图。在内圈 10a与外圈10c之间至少存在一部分区域，即中间圈10d，其承受挤压力最大。挤压力过大时容易引起电解液挤出，回流慢，导致该区域中的动力学变差(即无电解液的浸润，导致正极上部分锂无法有效嵌入至正对的负极上)，出现循环析锂问题。而正极片1或负极片2上一旦出现析锂，会消耗正极片1与负极片2之间的孔隙，导致负极片2上膨胀空间不足，引起圆柱电极组件10中内圈10a发生塌陷问题，加速二次电池100的衰减加速，具体可参阅图2，图2为本申请一些实施例提供的内圈10a塌陷的电极组件10的CT扫描图，其中，CT为 Computed Tomography，即电子计算机断层扫描。

基于此，为了解决电极组件10过充时因靠近内圈10a处挤压力过大，出现析锂问题而导致内圈10a塌陷的问题，本申请人设计了一种正极片1。沿正极片 1的长度方向依次划分第一区域13、第二区域14和第三区域15，并将第二区域 14中的第一活性层12的单位面积重量均小于第一区域13中的第一活性层12的单位面积重量以及第三区域15中的第一活性层12的单位面积重量。

通过对正极片1不同区域中的活性物质的单位面积重量差异设计，使得第二区域14中的正极活性物质量均低于其他两个区域中的正极活性物质量，降低嵌锂程度，降低该处的膨胀力和挤压力，使得第二区域14中的动力学均优于其他两个区域中的动力学，从而使得析锂风险得到有效降低，有效防止电极组件 10在充电过充中发生塌陷，有利于提升二次电池100的循环寿命。

本申请实施例公开的二次电池100可以但不限用于车辆1000、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的二次电池100等组成该用电装置的电源系统。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000 为例进行说明。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有二次电池100，二次电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。二次电池100可以用于车辆1000的供电，例如，二次电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆 1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制二次电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

二次电池100可以是多个，多个二次电池100之间可串联或并联或混联，混联是指多个二次电池100中既有串联又有并联。多个二次电池100之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个二次电池100构成的整体容纳于箱体内；当然，也可以是多个二次电池100先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。二次电池100 可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图4，图4为本申请一些实施例提供的二次电池100的分解结构示意图。二次电池100是指组成电池的最小单元。如图4，二次电池100包括有端盖20、壳体30、电极组件10以及其他的功能性部件。

端盖20是指盖合于壳体30的开口处以将二次电池100的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖20的形状可以与壳体30的形状相适应以配合壳体30。可选地，端盖20可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖20在受挤压碰撞时就不易发生形变，使二次电池100能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖20上可以设置有如电极端子等的功能性部件。电极端子可以用于与电极组件10电连接，以用于输出或输入二次电池100的电能。在一些实施例中，端盖20上还可以设置有用于在二次电池100 的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖20的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖20的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体30内的电连接部件与端盖20，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。

壳体30是用于配合端盖20以形成二次电池100的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件10、电解液以及其他部件。壳体30和端盖20可以是独立的部件，可以于壳体30上设置开口，通过在开口处使端盖20 盖合开口以形成二次电池100的内部环境。不限地，也可以使端盖20和壳体30 一体化，具体地，端盖20和壳体30可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体30的内部时，再使端盖20盖合壳体30。壳体30可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体30的形状可以根据电极组件10的具体形状和尺寸大小来确定。壳体30的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

电极组件10是二次电池100中发生电化学反应的部件。壳体30内可以包含一个或更多个电极组件10。电极组件10主要由正极片1和负极片2卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片1与负极片2之间设有隔膜。正极片1和负极片2具有活性物质的部分构成电极组件10的主体部，正极片1和负极片2不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子以形成电流回路。

根据本申请的一些实施例，请参照图5，本申请提供了一种正极片1。正极片1包括第一集流体11及涂设于第一集流体11至少一侧面的第一活性层12，正极片1沿自身长度方向依次划分为第一区域13、第二区域14及第三区域15。第一区域13被配置为相对第二区域14和第三区域15均优先卷绕。第一区域13 中第一活性层12的单位面积重量记为CW1，第二区域14中第一活性层12的单位面积重量记为CW2，第三区域15中第一活性层12的单位面积重量记为CW3。其中，CW2＜CW1，且CW2＜CW3。

第一集流体11是指不仅能承载活性物质，而且还能将电极活性物质产生的电流汇集并输出的构件或零件。第一集流体11的材料有多种选择，比如：可为但不限于铝、镍等金属材料，也可为导电树脂、钛镍形状记忆合金、覆碳铝箔等复合材料。

第一活性层12是指涂覆在第一集流体11上的活性物质，其材料可为但不限于钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。第一活性层12可仅涂布在第一集流体11的一侧面上，也可同时涂布在第一集流体11的相对两侧面上。另外，第一活性层12分别在第一区域13、第二区域14和第三区域15中的涂布方式，可为均匀涂布，也可厚度不均涂布等。

第一区域13、第二区域14及第三区域15分别为正极片1沿自身长度方向上的不同区域。正极片1在卷绕成电极组件10时，会从第一区域13远离第二区域14的一端开始卷绕，即第一区域13卷绕的部分为电极组件10的内圈10a 部分，第三区域15卷绕的部分为电极组件10的外圈10c部分，而第二区域14 卷绕的部分则为电极组件10的中间圈10d部分。电极组件10中的内圈10a、中间圈10d和外圈10c的圈数分别可根据实际需求而定，当然各自的圈数分别具有至少两圈。

第一区域13中第一活性层12的单位面积重量CW1是指第一区域13中所有第一活性层12的活性物质单位面积重量，比如：若正极片1为单涂布结构， CW1则为第一区域13中单层第一活性层12的活性物质单位面积重量；若正极片1为双涂布结构，CW1则为第一区域13中双层第一活性层12的活性物质单位面积重量。至于第二区域14和第三区域15中的第一活性层12单位面积重量应类似理解，在此不作赘述。

第一区域13中的第一活性层12与第二区域14中的第一活性层12之间的交界面有多种设计，比如：第一区域13中的第一活性层12与第二区域14中的第一活性层12之间的交界面呈垂直于第一集流体11的平面，也可为相对第一集流体11倾斜的平面，且该平面远离第一集流体11的一端相对于该平面另一端更靠近第一区域13远离第二区域14的一端等。同时，第二区域14中的第一活性层12与第三区域15中的第一活性层12之间的交界面可参考第一区域13 中的第一活性层12与第二区域14中的第一活性层12之间的交界面设计。

第一活性层12单位面积的测量方式有多种，比如：在第一活性层12上，截取一定面积(如1cm²等)的活性物质；将截取的活性物质进行称重，并除以对应的面积等。

第二区域14中的第一活性层12单位面积重量均小于其他两个区域中的第一活性层12单位面积重量，这说明第二区域14中正极片1上的脱锂量均小于其他两个区域中的脱锂量，使得嵌锂程度降低。若所对应的负极片2上的涂布单位面积重量均保持一致时，第二区域14中所对应的CB值则会大于其他两个区域中的CB值，提升脱嵌动力学。当然，所对应的负极片2上的涂布单位面积重量也可随不同区域发生变化，此部分内容会在其他实施例中做说明，在此不作详细介绍。其中，CB值为Cell Balance的缩写，译为二次电池100的平衡率，即负极片2上有效活性物质的容量与正极片1有效活性物质的容量之比，为了保证二次电池100不析锂，通常CB值设计大于1.0。

将第二区域14中第一活性层12的单位面积重量CW2既小于第一区域13 中第一活性层12的单位面积重量CW1，又小于第三区域15中第一活性层12 的单位面积重量CW3，使得第二区域14中的正极活性物质量均低于其他两个区域中的正极活性物质量，降低嵌锂程度，降低该处的膨胀力和挤压力，使得第二区域14中的动力学均优于其他两个区域中的动力学，从而使得析锂风险得到有效降低，有效防止电极组件10在充电过充中发生塌陷，有利于提升二次电池 100的循环寿命。

根据本申请的一些实施例，可选地，单位面积重量CW1与单位面积重量 CW2还满足条件为：

CW1与CW2之间的比值若过小，则会影响第二区域14中向外的供电量，降低二次电池100的能量密度，因此，CW1与CW2之间的比值可为0.6～1之间任一值，比如：CW1与CW2之间的比值可为但不限于0.6、0.65、0.7、0.75、 0.8、0.85、0.9等。

合理控制CW1与CW2之间的比值，既能有效防止电极组件10在充电过充中发生塌陷问题，又能保证二次电池100的能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，单位面积重量CW2与单位面积重量 CW3还满足条件为：

CW2与CW3之间的比值若过小，则会影响第二区域14中向外的供电量，降低二次电池100的能量密度，因此，CW2与CW3之间的比值可为0.6～1之间任一值，比如：CW2与CW3之间的比值可为但不限于0.6、0.65、0.7、0.75、 0.8、0.85、0.9等。

合理控制CW2与CW3之间的比值，既能有效防止电极组件10在充电过充中发生塌陷问题，又能保证二次电池100的能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图5，正极片1的长度记为L0，第一区域13沿正极片1的长度方向上的长度记为L1，第二区域14沿正极片1 的长度方向上的长度记为L2，第三区域15沿正极片1的长度方向上的长度记为 L3。其中，

且L2＜L3。

将正极片1的长度划分为三等份，以正极片1的长度三分之一为参考，分别将第一区域13和第二区域14的长度控制在正极片1的长度三分之一中。若第二区域14的长度等于正极片1长度的三分之一时，则需控制第一区域13的长度小于正极片1长度的三分之一，以使第三区域15的长度大于第二区域14 的长度。

在卷绕过程中，第三区域15的正极片1是绕在第二区域14的正极片1外，因此，第三区域15卷绕形成的圆圈直径普遍大于第二区域14卷绕形成的圆圈直径。为此，控制第三区域15的长度大于第二区域14的长度，能保证第三区域15中正极片1的卷绕圈数不至于过少。

另外，需注意的是，第一区域13的长度设计，应满足第一区域13中的正极片1在卷绕过程中，该区域中的正极片1能卷绕至少一圈。

具体到一些实施例中，请参照图5与图6，正极片1参与卷绕形成电极组件 10，电极组件10最内圈10b的内径记为d，长度L1与内径d满足条件为：4×πd≤L1。如此，将第一区域13的长度设计为大于4×πd，使得第一区域13的正极片1能大约卷绕3圈至4圈，保证形成电极组件10内圈10a部分动力学较好，不易出现析锂问题，利于提升二次电池100的性能。其中，正极片1参与卷绕形成电极组件10应理解为：本方案中的正极片1分别与隔膜、负极片2依次叠放，并一起卷绕形成的圆柱状结构为电极组件10。电极组件10最内圈10b是指正极片1、隔膜和负极片2一起卷绕形成电极组件10，形成的电极组件10上最内的一圈为电极组件10最内圈10b。

合理控制第一区域13、第二区域14和第三区域15的长度之间关系，既能保证第二区域14中正极片1卷绕形成的部分处于挤压力最大位置上，有效改善该位置上的动力学，又能保证第三区域15中正极片1的卷绕圈数，保证形成的二次电池100结构稳定。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图5，第一区域13中第一活性层12的压实密度记为P1，第二区域14中第一活性层12的压实密度记为P2，第三区域15中第一活性层12的压实密度记为P3；其中，P2＜P1，且P2＜P3。

压实密度是指第一活性层12在第一集流体11上的松紧程度，可以第一活性层12的活性物质密度进行表征。压实密度的测量方式有多种，比如：在第一活性层12上选取单位面积区域，将该区域中的第一活性层12完全取出并进行称重；称重后，将重量除以对应的所取出的体积等。

当第二区域14中第一活性层12的单位面积重量小于第一区域13和第三区域15中第一活性层12的重量时，由于第二区域14中的第一活性层12较为松散，因此，第二区域14中的第一活性层12厚度可与第一区域13和第三区域15 中第一活性层12厚度保持同一高度，当然，第二区域14中的第一活性层12厚度低于第一区域13和第三区域15中第一活性层12厚度。

将第二区域14中第一活性层12的压实密度均小于第一区域13和第三区域 15中第一活性层12的压实密度，使得第二区域14的活性物质量低于其他两个区域的活性物质量，有利于降低嵌锂的膨胀力(如负极片2上的膨胀力)，改善该处的动力学，避免电极组件10内圈10a出现塌陷的风险。

根据本申请的一些实施例，可选地，CW1＝CW3，且P1＝P3。

CW1＝CW3，且P1＝P3，则说明第一区域13和第三区域15中第一活性层 12的单位面积重量和压实密度均保持一致。

将第一区域13和第三区域15中第一活性层12的单位面积重量和压实密度均保持一致，有利于方便第一区域13和第三区域15上的涂布操作，提升正极片1制作效率。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图5，第一集流体11的相对两侧面均涂设有第一活性层12。

两侧的第一活性层12单位面积重量、压实密度和厚度可保持一致，也可不一致。比如：第一区域13、第二区域14或第三区域15中，两侧的第一活性层 12的厚度，一侧厚，一侧薄等。

将第一集流体11的相对两侧面均设置第一活性层12，有利于提升二次电池 100的能量密度。

根据本申请的一些实施例，请参照图6，本申请提供了一种电极组件10，被卷绕为圆柱状结构。电极组件10包括正极片1、负极片2及隔设于正极片1 与负极片2之间的隔膜。其中，正极片1为以上任一项方案中的正极片1。

负极片2可常规负极片2，比如：负极片2上的活性物质均匀分布等，具体可参照图7。当然，负极片2也可按照正极片1的结构而设计，具体可参照图8。当负极片2上的活性物质的单位面积重量、压实密度均保持一致时，负极片2 与第二区域14中的正极片1之间的CB值则大于第一区域13和第三区域15所对应的CB值。

隔膜是一种多孔塑料薄膜，保证锂离子自由通过以形成回路，同时阻止两电极相互接触起到电子绝缘作用。其种类可选为但不限于聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜等。

采用以上的正极片1，使得第二区域14中的正极活性物质量均低于其他两个区域中的正极活性物质量，降低嵌锂程度，降低该处的膨胀力和挤压力，使得第二区域14中的动力学均优于其他两个区域中的动力学，从而使得析锂风险得到有效降低，有效防止电极组件10在充电过充中发生塌陷，有利于提升二次电池100的循环寿命。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图8，负极片2包括第二集流体 21及设于第二集流体21至少一侧面上的第二活性层22。负极片2沿自身长度方向依次划分为与第一区域13相对的第四区域23、与第二区域14相对的第五区域24及与第三区域15相对的第六区域25。第四区域23中第二活性层22的单位面积重量记为CW4，第五区域24中第二活性层22的单位面积重量记为 CW5，第六区域25中第二活性层22的单位面积重量记为CW6。其中，CW5≤CW4，且CW5≤CW6。

第二集流体21是指不仅能承载活性物质，而且还能将电极活性物质产生的电流汇集并输出的构件或零件。第二集流体21的材料有多种选择，比如：可为但不限于铜等金属材料，也可为导电树脂、钛镍形状记忆合金等复合材料。

第二活性层22是指涂覆在第二集流体21上的活性物质，其材料可为但不限于石墨、钛酸锂、硅氧化物等。第二活性层22可仅涂布在第二集流体21的一侧面上，也可同时涂布在第二集流体21的相对两侧面上。另外，第二活性层 22分别在第四区域23、第五区域24和第六区域25中的涂布方式，可为均匀涂布，也可厚度不均涂布等。

第一区域13与第四区域23相对应理解为：正极片1、隔膜和负极片2相互叠放时，第一区域13与第四区域23相互正对；当然，在实际设计时，可将第四区域23长度与第一区域13的长度保持一致。至于第二区域14与第五区域24、第三区域15与第六区域25之间的关系，可参考第一区域13与第四区域23之间关系进行理解。

当CW5＝CW4，且CW5＝CW6时，说明负极片2上第二活性层22的单位面积重量在三个区域中均保持一致，此时，第五区域24中第二活性层22的容量与第二区域14中第一活性层12的容量之比分别大于第四区域23中第二活性层 22的容量与第一区域13中第一活性层12的容量之比、以及第六区域25中第二活性层22的容量与第三区域15中第一活性层12的容量之比，第五区域24中嵌锂程度较低(即第五区域24中还有部分嵌锂空位未被嵌入)，故而该区域的动力学较佳，降低析锂风险。

当CW5＜CW4，且CW5＜CW6时，第五区域24中第二活性层22的容量与第二区域14中第一活性层12的容量之比有可能大于其他区域中的CB值，也有可能与其他区域中的CB值相等。若任何区域中的CB值均相等时，由于第二区域14中第一活性层12的单位面积重量少，同样能形成一个局部动力学改善和膨胀力降低。当然，CW5分别CW4、CW6之间大小关系还可以其他组合方式，在此不作详细说明。

合理控制负极片2上不同区域的第二活性层22单位面积重量的分布，使得与正极片1卷绕形成的电极组件10能有效防止析锂风险，从而避免电极组件10 内圈10a发生塌陷的风险，提升二次电池100的循环寿命。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图8，第四区域23中第二活性层22的容量与第一区域13中第一活性层12的容量之比记为CB1，第五区域24 中第二活性层22的容量与第二区域14中第一活性层12的容量之比记为CB2，第六区域25中第二活性层22的容量与第三区域15中第一活性层12的容量之比记为CB3；其中，当CW5＜CW4，且CW5＜CW6时，CB2≥CB1，且CB2≥CB3。

第一活性层12或第二活性层22的容量是指第一活性层12或第二活性层22 的克容量发挥与第一活性层12或第二活性层22的单位面积的乘积，而克容量发挥是指活性物质所能释放出的电容量与活性物质的质量之比，其大小与活性物质材料有关。比如：

其中， Cap1为正极片1上第一活性层12的克容量发挥；Cap2为负极片2上第二活性层22的克容量发挥。

当CW5＜CW4，且CW5＜CW6时，为实现CB2＞CB1，且CB2＞CB3，可将正极片1的第二区域14中第一活性层12的单位面积重量进一步降低。

通常，为了避免析锂问题，通常会将CB设计为大于1，比如：CB2≥CB1≥1.05； CB2≥CB3≥1.05。

对负极片2不同区域中的第二活性层22的单位面积重量不同设计，增大靠近内圈10a部分的CB值，或者，降低靠近内圈10a部分中的嵌锂程度，至少能够形成一个局部的动力学改善和膨胀力降低，改善该区域析锂状态，避免因膨胀力而导致内圈10a塌陷。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图8，第四区域23中第二活性层22的压实密度记为P4，第五区域24中第二活性层22的压实密度记为P5，第六区域25中第二活性层22的压实密度记为P6；其中，P5≤P4，且P5≤P6。

当P5＝P4，且P5＝P6时，则说明负极片2上的第二活性层22不论是第四区域23，还是其他两个区域中，其压实密度均保持一致。

当P5＜P4，且P5＜P6时，则说明第五区域24中第二活性层22的压实密度均小于其他两个区域中第二活性层22的压实密度，此时，第五区域24中的第二活性层22较为松散。具体到一些实施例中，P4＝P6，且CW4＝CW6。

合理设计负极片2不同区域中的压实密度，使之与对应的正极片1构建的电极组件10，其内圈10a塌陷的风险降低。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图5与图6，正极片1的第一区域13沿正极片1的长度方向上的长度记为L1，电极组件10最内圈10b的内径记为d，长度L1与内径d满足条件为：4×πd≤L1。

最内圈10b的内径是指卷绕中会在电极组件10中心形成一个圆柱孔，该内径可理解为圆柱孔的孔径。由于电极组件10在卷绕时，负极片2通常位于卷绕内侧，因此，最内圈10b的内径也可理解为负极片2卷绕形成最内圈10b的直径。另外，由于负极片2尺寸通常大于正极片1，因此，卷绕后的电极组件10 的最外层极片也为负极片2。

若第一区域13的长度设计为4×πd，则说明第一区域13的长度为4个最内圈10b的周长。但由于卷绕过程中，卷绕圈数越多，形成的曲率半径越大，因此，第一区域13的长度则大概能卷绕3圈至4圈。

将第一区域13的长度设计为大于4×πd，使得第一区域13的正极片1能大约卷绕3圈至4圈，保证形成电极组件10内圈10a部分动力学较好，不易出现析锂问题，利于提升二次电池100的性能。根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种二次电池100。二次电池100包括以上任一项的电极组件10。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种用电装置。用电装置包括以上的二次电池100。二次电池100用于提供电能。

根据本申请的一些实施例，请参照图5至图8，本申请提供了一种电极组件 10。在正极片1上划分为三个区域：第一区域13、第二区域14和第三区域15。第一区域13与第三区域15中的活性物质的涂布重量、压实密度均相等，第二区域14中的活性物质的涂布重量、压实密度均分别对应小于其他两个区域中的涂布重量、压实密度。而负极片2有两种结构设计，第一种、负极片2上的活性物质的涂布重量、压实密度均保持一致；第二种、在负极片2上划分为三个区域：第四区域23、第五区域24和第六区域25。第四区域23与第六区域25 中的活性物质的涂布重量、压实密度均相等，第五区域24中的活性物质的涂布重量、压实密度均分别对应小于其他两个区域中的涂布重量、压实密度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种正极片(1)，包括第一集流体(11)及涂设于所述第一集流体(11)至少一侧面的第一活性层(12)，其特征在于，

所述正极片(1)沿自身长度方向依次划分为第一区域(13)、第二区域(14)及第三区域(15)，所述第一区域(13)被配置为相对所述第二区域(14)和所述第三区域(15)均优先卷绕；所述第一区域(13)中所述第一活性层(12)的单位面积重量记为CW1，所述第二区域(14)中所述第一活性层(12)的单位面积重量记为CW2，所述第三区域(15)中所述第一活性层(12)的单位面积重量记为CW3；

其中，CW2＜CW1，且CW2＜CW3。

2.根据权利要求1所述的正极片(1)，其特征在于，所述单位面积重量CW1与所述单位面积重量CW2还满足条件为：

3.根据权利要求1所述的正极片(1)，其特征在于，所述单位面积重量CW2与所述单位面积重量CW3还满足条件为：

4.根据权利要求1所述的正极片(1)，其特征在于，所述正极片(1)的长度记为L0，所述第一区域(13)沿所述正极片(1)的长度方向上的长度记为L1，所述第二区域(14)沿所述正极片(1)的长度方向上的长度记为L2，所述第三区域(15)沿所述正极片(1)的长度方向上的长度记为L3；

其中，

且L2＜L3。

5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片(1)，其特征在于，所述第一区域(13)中所述第一活性层(12)的压实密度记为P1，所述第二区域(14)中所述第一活性层(12)的压实密度记为P2，所述第三区域(15)中所述第一活性层(12)的压实密度记为P3；

其中，P2＜P1，且P2＜P3。

6.根据权利要求5所述的正极片(1)，其特征在于，CW1＝CW3，且P1＝P3。

7.根据权利要求1-4任一项所述的正极片(1)，其特征在于，所述第一集流体(11)的相对两侧面均涂设有所述第一活性层(12)。

8.一种电极组件(10)，被卷绕为圆柱状结构，其特征在于，包括正极片(1)、负极片(2)及隔设于所述正极片(1)与所述负极片(2)之间的隔膜；

其中，所述正极片(1)为权利要求1-7任一项所述的正极片(1)。

9.根据权利要求8所述的电极组件(10)，其特征在于，所述负极片(2)包括第二集流体(21)及设于所述第二集流体(21)至少一侧面上的第二活性层(22)，所述负极片(2)沿自身长度方向依次划分为与所述第一区域(13)相对的第四区域(23)、与所述第二区域(14)相对的第五区域(24)及与所述第三区域(15)相对的第六区域(25)，所述第四区域(23)中所述第二活性层(22)的单位面积重量记为CW4，所述第五区域(24)中所述第二活性层(22)的单位面积重量记为CW5，所述第六区域(25)中所述第二活性层(22)的单位面积重量记为CW6；

其中，CW5≤CW4，且CW5≤CW6。

10.根据权利要求9所述的电极组件(10)，其特征在于，所述第四区域(23)中所述第二活性层(22)的容量与所述第一区域(13)中所述第一活性层(12)的容量之比记为CB1，所述第五区域(24)中所述第二活性层(22)的容量与所述第二区域(14)中所述第一活性层(12)的容量之比记为CB2，所述第六区域(25)中所述第二活性层(22)的容量与所述第三区域(15)中所述第一活性层(12)的容量之比记为CB3；

其中，当CW5＜CW4，且CW5＜CW6时，CB2≥CB1，且CB2≥CB3。

11.根据权利要求9或10所述的电极组件(10)，其特征在于，所述第四区域(23)中所述第二活性层(22)的压实密度记为P4，所述第五区域(24)中所述第二活性层(22)的压实密度记为P5，所述第六区域(25)中所述第二活性层(22)的压实密度记为P6；

其中，P5≤P4，且P5≤P6。

12.根据权利要求8所述的电极组件(10)，其特征在于，所述正极片(1)的第一区域(13)沿所述正极片(1)的长度方向上的长度记为L1，所述电极组件(10)最内圈(10b)的内径记为d，所述长度L1与所述内径d满足条件为：4×πd≤L1。

13.一种二次电池(100)，其特征在于，包括权利要求9-12任一项所述的电极组件(10)。

14.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求13所述的二次电池(100)，所述二次电池(100)用于提供电能。

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