CN115832198A - 极片、电极组件、二次电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种极片、电极组件、二次电池及用电装置。极片包括集流体和设置在集流体至少一个表面的负温度系数材料层和活性材料层，负温度系数材料层包含负温度系数材料，活性材料层包含活性材料。本申请方案通过在集流体上设置包含负温度系数材料的负温度系数材料层，利用负温度系数材料随着温度降低电阻增大的特点，提升极片在低温下的欧姆内阻，从而提高应用该极片的电极组件在低温下的自加热效率，降低加热时长。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种极片、电极组件、二次电池及用电装置。
背景技术
锂离子电池由于具备能量密度高、使用寿命长、节能环保等特点，正被广泛应用于电动交通工具、军事装备、航空航天等多个领域。然而，锂离子电池的性能受环境温度的影响显著，低温下锂离子电池不仅充放电变得困难，且还容易引发析锂，缩短锂离子电池的循环寿命。因此，提升锂离子电池在低温环境的适应性变得尤为重要。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供一种极片、电极组件、二次电池及用电装置，旨在解决锂离子电池在低温环境中适应性差的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种极片，包括集流体和设置在所述集流体至少一个表面上的负温度系数材料层和活性材料层，所述负温度系数材料层包含负温度系数材料，所述活性材料层包含活性材料。
通过在集流体的至少一个表面上设置包含负温度系数材料的负温度系数材料层，利用负温度系数材料随着温度降低电阻增大的特点，提升极片的欧姆内阻，提升进而提升包含该极片的电极组件在低温下的欧姆内阻，从而提高电极组件在低温下的自加热效率，降低加热时长。又因为负温度系数材料在常温和高温下电阻小，从而减小负温度系数材料层对极片在常温和高温下电性能的影响。
在一些实施例中，所述负温度系数材料的含量为0.5wt％～30wt％，基于所述极片的总重量。
通过将负温度系数材料的含量设置为占极片的总重量的0.5wt％～30wt％，在改善电极组件在低温下的升温效率的同时，减小电极组件的能量密度损失。
在一些实施例中，基于所述负温度系数材料层的总重量，所述负温度系数材料的含量为10wt％～98wt％。
在负温度系数材料层中负温度系数材料过低时通常难以显著提升极片在低温下的内阻，通过调节负温度系数材料层中负温度系数材料的含量大于10wt％，可以有效提升极片在低温下的内阻，从而改善电极组件在低温下的升温效率，并且随着负温度系数材料含量的增大，电极组件在低温下的升温效率也相应提升。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层还包含第一粘结剂，基于所述负温度系数材料层的总重量，所述第一粘结剂的含量为0.8wt％～10wt％。
通过利用第一粘结剂可以将负温度系数材料粘结在集流体上并形成负温度系数材料层。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层中还包含分散剂，基于所述负温度系数材料层的总重量，所述分散剂的含量为0.7wt％～8wt％。
通过加入分散剂，提升负温度系数材料层中负温度系数材料的分散性，防止负温度系数材料团聚，改善负温度系数材料层中物料的均匀性，从而提升极片在低温条件下的发热均匀性。
在一些实施例中，所述负温度系数材料包括过渡金属氧化物。
通过采用过渡金属氧化物作为负温度系数材料，利用过渡金属氧化物随着温度降低电阻呈指数关系增大的特点，提升负温度系数材料层的温度灵敏性，实现在温度降低时负温度系数材料层的欧姆内阻迅速增大，提高电极组件在低温下的自加热效率，降低加热时长。
在一些实施例中，所述过渡金属氧化物包括Cu-Mn-O、Co-Mn-O、Ni-Mn-O、Mn-Co-Ni-O、Mn-Cu-Ni-O、Mn-Co-Cu-O和Mn-Co-Ni-Fe-O中的至少一种。
通过采用包括氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化镍和氧化铁中的至少两种物料作为负温度系数材料，原料易得，成本低。
在一些实施例中，在所述集流体的至少一侧表面所述负温度系数材料层与所述活性材料层拼接设置。
通过在集流体的至少一侧表面拼接设置负温度系数材料层和活性材料层，在充放电过程中，负温度系数材料层和活性材料层之间在电路上形成并联的关系，避免在低温条件下负温度系数材料层的内阻急剧升高而导致分压过大，进而使得电极组件无法实现电流输出。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层设置在所述集流体表面的边缘区域。
通过在集流体表面的边缘区域设置负温度系数材料层，在形成电极组件时，无论电极组件是卷绕式电极组件还是叠片式电极组件，均会有负温度系数材料层靠近电极组件的外边缘，在低温环境下，电极组件的外边缘最容易受温度影响而降低温度，也就是说，在环境温度降低时，负温度系数材料层能快速跟随环境降低温度，从而负温度系数材料层的内阻快速升高并进行自加热，从而提升电极组件整体自加热的灵敏性。另外，通过在集流体表面的边缘区域设负温度系数材料层，利用负温度系数材料层低温下电阻升高实现自加热，还可以省去现有技术中设置在电极组件外部以对电极组件进行加热的水热装置，降低成本。
在一些实施例中，所述边缘区域包括与表面边界的距离为0.1mm～10mm的区域。
通过将距离范围限定为0.1mm～10mm，限定边缘区域的大小，避免边缘区域过大影响极片的能量密度。
在一些实施例中，所述极片用于卷绕设置，所述极片为阴极极片；所述集流体包括平直区和弯折区，所述弯折区设有至少部分所述负温度系数材料层。
通过将极片设置为阴极极片，且极片中集流体的弯折区上设负温度系数材料层，负温度系数材料层除了可以提升电极组件的低温自加热效率外，同时又因为负温度系数材料层在弯折区上替代了阴极活性材料层，从而从根本上避免了电极组件在圆弧区域析锂。
在一些实施例中，所述极片包括多个所述负温度系数材料层，所述多个负温度系数材料层在所述集流体表面间隔设置。
通过在集流体的表面间隔设置多个负温度系数材料层，这样，无论电极组件是卷绕式电极组件还是叠片式电极组件，各负温度系数材料层都是分散分布在电极组件内部，每一个负温度系数材料层都相当于一个小的发热源，利于提升电极组件温度的均匀性。
第二方面，本申请实施例提供一种电极组件，其特征在于，所述电极组件包括隔离膜以及本申请第一方面提供的极片。
通过在电极组件中设置极片，利用极片中负温度系数材料随着温度降低电阻增大的特点，提升电极组件在低温下的欧姆内阻，从而提高电极组件在低温下的自加热效率，降低加热时长，扩大电极组件的使用温度范围。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层设置于所述电极组件的内部。
在低温下负温度系数材料层的内阻增加，负温度系数材料层自发热效率提升，相较于电极组件的其他部位，负温度系数材料层的温度更高，负温度系数材料层相当于电极组件上的发热源，通过将负温度系数材料层设置于电极组件内部，可以利用负温度系数材料层加热电极组件的其他部位，提升电极组件整体的温度。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层至少部分设置于所述电极组件的中心区域。
通过在电极组件的中心区域设置负温度系数材料层，在低温情况下，负温度系数材料层作为热源，负温度系数材料层上的热量能更加均匀、快速地扩散到电极组件的其他部位，提升电极组件整体的升温速率和温度均匀性。
在一些实施例中，所述极片用于卷绕设置，所述负温度系数材料层设置于所述集流体的卷绕首端。
通过将负温度系数材料层设置于集流体的卷绕首端，在将极片与隔离膜卷绕形成电极组件时，负温度系数材料层位于电极组件的中心区域，从而利于提升电极组件的升温效率和温度均匀性。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层的层叠数为1～20层。
通过将负温度系数材料层的层叠数设置为1～20层，在实现提高电极组件升温效率的前提下尽可能小地牺牲电极组件的体积或能量密度。
在一些实施例中，所述负温度系数材料层的层叠数为1～6层。
通过将负温度系数材料层的层叠数设置为1～6层，在实现提高电极组件升温效率的前提下尽可能小地牺牲电极组件的体积或能量密度。
在一些实施例中，所述极片用于叠片设置，所述负温度系数材料层设置在所述集流体表面的中间区域。
通过在集流体表面的中间区域设置负温度系数材料层，在将极片与隔离膜逐层叠放设置形成叠片式电极组件时，使得在叠片式电极组件的中心区域设有负温度系数材料层，利于提升叠片式电极组件的整体升温速率和温度均匀性。
在一些实施例中，所述中间区域包括与所述集流体表面中线的距离为0.1mm～8mm的区域。
通过将距离范围限定为0.1mm～8mm，限制中间区域的大小，避免中间区域过大影响极片的能量密度。
在一些实施例中，所述电极组件为叠片式电极组件，所述电极组件包括至少一个第一极片和夹设所述第一极片的多个第二极片，所述第一极片为所述极片，所述第二极片上未设置所述负温度系数材料层。
通过将电极组件设置为叠片式电极组件，叠片式电极组件包括第一极片和夹设第一极片的第二极片，利用第一极片中的极片在低温下内阻升高实现快速发热，进而一起提升第二极片的温度，实现电极组件整体温度升高。
第三方面，本申请实施例提供一种二次电池，包括本申请实施例第一方面提供的极片或本申请实施例第二方面提供的电极组件。
通过采用本申请实施例第一方面提供的极片或本申请实施例第二方面提供的电极组件，二次电池的升温效率得到提升。
第四方面，本申请实施例提供一种用电装置，包括本申请实施例第三方面提供的二次电池。
通过采用本申请实施例第三方面提供的二次电池，用电装置可以在更低温度的环境中进行工作。
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的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例的电池的爆炸结构示意图；
图3为本申请一些实施例的电池单体的爆炸结构示意图；
图4为本申请一些实施例的电极组件的俯视结构示意图；
图5为本申请一些实施例的电极组件的主视结构示意图；
图6为图5中A-A向的电极组件剖视结构示意图；
图7为本申请一些实施例的一极片的剖面结构示意图；
图8为本申请一些实施例的另一极片的剖面结构示意图；
图9为本申请一些实施例的另一极片的剖面结构示意图；
图10为本申请一些实施例的另一极片的主视结构示意图；
图11为本申请一些实施例的另一极片的主视结构示意图；
图12为本申请一些实施例的另一极片的主视结构示意图；
图13为本申请一些实施例的另一极片的主视结构示意图；
图14为本申请一些实施例的另一极片的主视结构示意图；
图15为本申请一些实施例的卷绕式电极组件的剖面结构示意图，图中省略了隔离膜；
图16为本申请一些实施例的一叠片式电极组件的剖面结构示意图；
图17为本申请一些实施例的另一叠片式电极组件的剖面结构示意图；
图18为实施例1与对比例提供的样品的升温曲线图。
具体实施方式中的附图标号如下：
10-极片；
1-集流体；11-平直区；12-弯折区；2-负温度系数材料层；3-活性材料层；
101-阳极极片； 1011-阳极集流体； 1012-阳极活性材料层；
102-阴极极片；1021-阴极集流体；1022-阴极活性材料层；
20-电极组件；201-隔离膜；202-极耳；2021-阳极极耳；2022-阴极极耳；1001-第一极片；1002-第二极片；
30-电池单体；301-壳体；302-端盖；303-阳极转接片；304-阴极转接片；305-绝缘件；
40-电池；401-箱体；4011-箱本体；4012-箱盖体；
50-用电装置；501-控制器；502-马达。
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。
锂离子电池由于具备能量密度高、使用寿命长、节能环保等特点，正被广泛应用于电动交通工具、军事装备、航空航天等多个领域。然而，锂离子电池的性能受环境温度的影响显著，低温下锂离子电池不仅充放电变得困难，且还容易引发析锂，缩短锂离子电池的循环寿命。因此，提升锂离子电池的低温环境适应性变得尤为重要。
为了解决锂离子电池低温性能较差的问题，相关技术中采用外部加热的方式对锂离子电池进行预加热。通在锂离子电池的外部设热源，例如加热膜等，然后通过热传导或热对流的途径实现对锂离子电池内部进行加热。外部加热通常不需要对锂离子电池内部结构进行改造，但传热效率低，热量利用率不高。
为此，相关技术又提出了内部加热的方式，其通过在锂离子电池的两端施加电流，利用锂离子电池的内部阻抗实现对锂离子电池进行低温自加热。虽然该方式的热量利用率得到了提升，但是加热速率低(约为1℃/min)，导致加热耗时长。
基于此，发明人提出了一种电池，通过在电池内部设置包含负温度系数材料的负温度系数材料层，利用负温度系数材料在低温条件下电阻大的特点，提升电池在低温下的内阻，从而提高电池在低温下的自加热效率，降低加热时长。
本申请的一些实施例公开的电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池等组成该用电装置的电源系统。
本申请的一些实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以是但不限于车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是但不限于燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是但不限于纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具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；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。
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50为例进行说明。
请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆50的结构示意图。车辆50的内部设置有电池40，电池40可以设置在车辆50的底部或头部或尾部。电池40可以用于车辆50的供电，例如，电池40可以作为车辆50的操作电源。车辆50还可以包括控制器501和马达502，控制器501用来控制电池40为马达502供电，例如，用于车辆50的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池40不仅可以作为车辆50的操作电源，还可以作为车辆50的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆50提供驱动动力。
在本申请一些实施例中，电池40为二次电池。二次电池可以包括电池单体、电池模组、电池包等不同形式。
请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池40的爆炸图。电池40包括箱体401和电池单体30，电池单体30容纳于箱体401内。其中，箱体401用于为电池单体30提供容纳空间的部件，箱体401可以采用多种结构。
在一些实施例中，箱体401可以包括箱本体4011和箱盖体4012，箱本体4011和箱盖体4012相互盖合并共同限定出用于容纳电池单体30的容纳空间。可选地，箱本体4011可以为一端开口的空心结构，箱盖体4012可以为板状结构，箱盖体4012盖合于箱本体4011的开口侧。
在电池40中，电池单体30可以是多个，多个电池单体30之间可串联或并联或混联。混联是指多个电池单体30中既有串联又有并联。多个电池单体30之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体30构成的整体容纳于箱体401内；当然，电池40也可以是多个电池单体30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401内。电池40还可以包括其他结构，例如汇流部件(图未示)，用于实现多个电池单体30之间的电连接。
其中，电池单体30可以为二次电池。电池单体30可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3，图3为本申请一些实施例的电池单体30的爆炸图。电池单体30是指组成电池的最小单元。如图4，电池单体30包括有壳体301、端盖302、电极组件20以及其他的功能性部件。
壳体301是具有一端开口的中空结构，壳体301用于配合端盖302以形成容纳电极组件20、电解液以及其他的功能性部件的内部环境。壳体301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301的形状可以根据电极组件20的具体形状和尺寸大小来确定。壳体301的材质可以是但不限于铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，在此不作限定。
端盖302是指盖合于壳体301的开口处以将电池单体30的内部环境隔绝于外部环境的部件。可选地，端盖302的形状可以与壳体301的形状相适应以配合壳体301。可选地，端盖302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302在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体30能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖302的材质可以是但不限于铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，在此不作限定。
壳体301内可以包含一个或多个电极组件20，例如壳体301内并排设置有2个电极组件20。
在一些实施例中，电池单体30还包括阳极转接片303和阴极转接片304等功能性部件，其中阳极转接片303用于与电极组件20上的阳极电连接，阴极转接片304用于与电极组件20上的阴极电连接，以用于输出或输入电池单体30的电能。可以理解地，阳极转接片303采用导电材料制成，阳极转接片303的材质可以是但不限于铜、铁、铝等。阴极转接片304采用导电材料制成，阴极转接片304的材质可以是但不限于铜、铁、铝等。
在一些实施例中，电池单体30还包括绝缘件305，绝缘件305位于壳体301的内侧，以用于隔离壳体301与电极组件20，降低短路的风险。示例性的，绝缘件305可以是塑料、橡胶等。
请参照图4至图6、图15，图4至图6、图15为本申请一些实施例的电极组件20的结构示意图。电极组件20是电池40中发生电化学反应的部件。本申请实施例提供了一种电极组件20，该电极组件20包括阳极极片101阴极极片102和隔离膜201。阳极极片101和阴极极片102集成为一体的极片通过卷绕和/或层叠放置形成，并且相邻的阳极极片101和阴极极片102之间设有隔离膜201。
阳极极片101至少包括阳极集流体1011和阳极活性材料层1012，阳极活性材料层1012涂覆于阳极集流体1011的表面。以锂离子电池为例，阳极集流体1011的材料可以为铜，阳极活性材料层1012包括阳极活性材料，阳极活性材料可以为碳或硅等。
阴极极片102至少包括阴极集流体1021和阴极活性材料层1022，阴极活性材料层1022涂覆于阴极集流体1021的表面。以锂离子电池为例，阴极集流体1021的材料可以为铝，阴极活性材料层1022包括阴极活性材料，阴极活性材料可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。
隔离膜201是一种多孔塑料薄膜，能够让电解液中的锂离子自由通过，但隔离阳极极片101和阴极极片102，使电池内部的电子不能自由穿过。隔离膜201的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。
阳极集流体1011和阴极集流体1021还存在未涂覆涂层的裸露部分，这些裸露部分设有连接极耳202。具体地，阳极集流体1011连接有阳极极耳2021，阴极集流体1021连接有阴极极耳2022。在电池的充放电过程中，阳极活性材料层1012和阴极活性材料层1022与电解液发生反应，阳极极耳2021连接阳极转接片303且阴极极耳2022连接阴极转接片304以形成电流回路。当然，在一些实施例中，阳极集流体1011和阴极集流体1021中裸露部分也可以各自构成极耳。
根据本申请的一些实施例，参照图4至图15，本申请实施例提供了一种极片10，该极片10包括集流体1，集流体1的至少一个表面上设置有负温度系数材料层2和活性材料层3。负温度系数材料层2包含负温度系数材料。活性材料层3包含活性材料。
极片10主要用于与隔离膜201组合形成电极组件20。这里，极片10可以是阳极极片101，也可以是阴极极片102。通常，电极组件20可以是叠片式电极组件，也可以是卷绕式电极组件。在叠片式电极组件中，极片10用于叠片设置。在卷绕式电极组件中，极片10用于卷绕设置。
集流体1指的是用于汇聚电流的部件。在极片10为阳极极片101时，集流体1可以是阳极集流体1011；在极片10为阴极极片102时，集流体1可以是阴极集流体1021。在集流体1是阳极集流体1011时，相应涂覆在阳极集流体1011上的活性材料层3为阳极活性材料层1012，则得到的极片10为阳极极片101；在集流体1是阴极集流体1021时，相应涂覆在阴极集流体1021上的活性材料层3为阴极活性材料层1022，则得到的极片10为阴极极片102。以锂离子电池为例，可选地，阳极集流体1011为铜箔，阴极集流体1021为铝箔。另外，集流体1可以是多种形状，例如条形或者方形，在此不作限定。
负温度系数材料层2包含负温度系数材料。负温度系数材料(NegativeTemperature Coefficient,NTC)指随温度上升电阻减小的材料。负温度系数材料可以是氧化物陶瓷，也可以是非氧化物。可以理解地，在极片10为阳极极片101时，负温度系数材料层2设置在阳极集流体1011上，在极片10为阴极极片102时，负温度系数材料层2设置在阴极集流体1021上。
活性材料层3包含活性材料。活性材料指的是参与电化学氧化/还原反应的材料。可选地，活性材料为粉料。在活性材料层3为阳极活性材料层1012时，活性材料为阳极活性材料。在活性材料层3为阴极活性材料层1022时，活性材料为阴极活性材料。以锂离子电池为例，阳极活性材料可以是但不限于软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅碳化合物或钛酸锂等；阴极活性材料可以是但不限于钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料等。另外，活性材料层3还包含导电剂及第二粘结剂。导电剂指的是在活性材料之间、活性材料与集流体1之间起收集微电流的材料。导电剂可以是但不限于导电石墨、碳纳米管、乙炔黑等。第二粘结剂是将活性材料黏结起来，以增强活性材料与导电剂以及活性材料与集流体1之间的电子接触的材料。第二粘结剂可以是但不限于丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈、丙烯酸酯、聚偏氟乙烯(PVDF)等。
集流体1具有沿其厚度方向相对的两侧表面，分别为第一表面和第二表面。负温度系数材料层2设置在集流体1的至少一侧表面，例如可以是第一表面，也可以是第二表面，甚至同时设在第一表面和第二表面上。活性材料层3设置在集流体1的至少一侧表面，例如可以是第一表面，也可以是第二表面，甚至同时设在第一表面和第二表面上。负温度系数材料层2和活性材料层3可以设在同一表面，例如温度系数材料层2和活性材料层3均设在第一表面，也可以分别设在不同表面，例如温度系数材料层2设在第一表面，活性材料层3设在第二表面。在负温度系数材料层2和活性材料层3设在同一表面时，负温度系数材料层2和活性材料层3之间可以是层叠设置，也可以是拼接设置，甚至还可以是层叠与拼接多重设置的方式。为了方便理解，请参见图7，负温度系数材料层2与活性材料层3层叠设置，具体为负温度系数材料层2直接覆盖在集流体1的一侧表面，活性材料层3覆盖在负温度系数材料层2远离集流体1的一侧表面；当然，在其他的实施方式中，也可以是活性材料层3直接覆盖在集流体1的一侧表面，负温度系数材料层2覆盖在活性材料层3远离集流体1的一侧表面。请参见图8，负温度系数材料层2与活性材料层3拼接设置，具体为负温度系数材料层2覆盖集流体1一侧表面的局部区域，活性材料层3覆盖该侧表面的剩余区域；负温度系数材料层2可以位于集流体1的端部，也可以位于集流体1的中部。请参见图9，负温度系数材料层2与活性材料层3为层叠与拼接多重设置，具体为负温度系数材料层2覆盖集流体1一侧表面的局部区域，一部分活性材料层3覆盖该侧表面的剩余区域，另一部分活性材料层3覆盖在负温度系数材料层2远离集流体1的一侧表面；当然，在其他的实施方式中，也可以是活性材料层3覆盖集流体1一侧表面的局部区域，一部分负温度系数材料层2覆盖该侧表面的剩余区域，另一部分负温度系数材料层2覆盖在活性材料层3远离集流体1的一侧表面。
请参见图4和图14，通常集流体1的表面上还留置有裸露区，裸露区内既未覆盖负温度系数材料层2，也未覆盖活性材料层3，裸露区内设置有极耳202。极耳202指的是从电极组件20中将阴阳极引出来的金属导电体，其作为充放电时的接触点。具体地，阳极集流体1011连接有阳极极耳2021，阴极集流体1021连接有阴极极耳2022。在电池的充放电过程中，阴极活性材料层21和阳极活性材料层22与电解液发生反应，阳极极耳2021连接阳极转接片303且阴极极耳2022连接阴极转接片304以形成电流回路。可选地，阳极极耳2021为镍极耳，镍极耳焊接在阳极集流体1011上。可选地，阴极极耳2022为铝极耳，铝极耳焊接在阴极集流体1021上。当然，在其他实施例中，阳极集流体1011和阴极集流体11的裸露区各自构成极耳202。
通过在集流体1的至少一个表面上设置包含负温度系数材料的负温度系数材料层2，利用负温度系数材料随着温度降低电阻增大的特点，提升极片10的欧姆内阻，提升进而提升包含该极片10的电极组件20在低温下的欧姆内阻，从而提高电极组件20在低温下的自加热效率，降低加热时长。又因为负温度系数材料在常温和高温下电阻小，从而减小负温度系数材料层2对极片10在常温和高温下电性能的影响。
同时，由于负温度系数材料层2是设置在集流体1，负温度系数材料层2与活性材料层3共用集流体1进行导电，无需设置额外的装置来与负温度系数材料层2进行电连接，从而使得电极组件20整体结构更加简单，同时极片10的制备工艺也简单，利于降低生产制造的成本。
此外，在集流体1的表面独立设置负温度系数材料层2和活性材料层3，利用负温度系数材料层2增加极片10的欧姆内阻，同时避免在活性材料层3中掺入负温度系数材料而导致活性材料层3极化增大，降低对极片10电化学性能的影响。
根据本申请的一些实施例，基于极片10的总重量，负温度系数材料的含量为0.5wt％～30wt％。
这里极片10的的总重量指的是极片10的干重。
可选地，极片10中负温度系数材料的含量为0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、24wt％、27wt％或30wt％。
通过将负温度系数材料的含量设置为占极片10的总重量的0.5wt％～
30wt％，在改善电极组件20在低温下的升温效率的同时，减小电极组件20的能量密度损失。
根据本申请的一些实施例，基于负温度系数材料层2的总重量，负温度系数材料的含量为10wt％～98wt％。
通常负温度系数材料层2除了包含负温度系数材料外，还会包括一些其他物质，包括但不限于粘结剂、分散剂等。这里负温度系数材料层2的总重量指的是负温度系数材料层2的干重。在此需要说明的是，负温度系数材料层2中可以不包含活性材料，也可以包含活性材料。
可选地，负温度系数材料的含量为10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％、95wt％或98wt％。
可选地，负温度系数材料为负温度系数材料颗粒，负温度系数材料颗粒的尺寸为100nm以下。
在负温度系数材料层2中负温度系数材料过低时通常难以显著提升极片10在低温下的内阻，通过调节负温度系数材料层2中负温度系数材料的含量大于10wt％，可以有效提升极片10在低温下的内阻，从而改善电极组件20在低温下的升温效率，并且随着负温度系数材料含量的增大，电极组件20在低温下的升温效率也相应提升。
根据本申请的一些实施例，负温度系数材料层2还包含第一粘结剂。负温度系数材料层2中，基于负温度系数材料层2的总重量，第一粘结剂的含量为0.8wt％～10wt％。
第一粘结剂是将负温度系数材料黏结起来，以增强负温度系数材料与集流体1之间的电子接触的材料。第一粘结剂可以是但不限于丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈、丙烯酸酯、聚偏氟乙烯(PVDF)等。可以理解地，第一粘结剂与上述的第二粘结剂仅因各自所作用的对象不同而得名，第一粘结剂指的是用于粘结负温度系数材料，第二粘结剂指的是用于粘结活性材料。在同一极片10中，第一粘结剂和第二粘结剂可以是同种物质，例如均是PVDF，也可以是不同种物质，例如第一粘结剂为PVDF，第二粘结剂为SBR，在此不作限定。
可选地，第一粘结剂的含量为0.8wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
通过利用第一粘结剂可以将负温度系数材料粘结在集流体1上并形成负温度系数材料层2。
根据本申请的一些实施例，负温度系数材料层2中还包含分散剂。基于负温度系数材料层2的总重量，分散剂的含量为0.7wt％～8wt％。
分散剂指的是用于提升物料分散性能，防止物料团聚的助剂。分散剂可以是但不限于羧甲基纤维素(CMC)。
可选地，分散剂的含量为0.7wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％或8wt％。
可选地，活性材料层3中也包含分散剂。
通过加入分散剂，提升负温度系数材料层2中负温度系数材料的分散性，防止负温度系数材料团聚，改善负温度系数材料层2中物料的均匀性，从而提升极片10在低温条件下的发热均匀性。
根据本申请的一些实施例，负温度系数材料包括过渡金属氧化物。
负温度系数材料包括两种或两种以上的过渡金属氧化物。这里过渡金属包括但不限于锰、铁、钴、镍、铜等。
通过采用过渡金属氧化物作为负温度系数材料，利用过渡金属氧化物随着温度降低电阻呈指数关系增大的特点，提升负温度系数材料层2的温度灵敏性，实现在温度降低时负温度系数材料层2的欧姆内阻迅速增大，提高电极组件20在低温下的自加热效率，降低加热时长。
根据本申请的一些实施例，过渡金属氧化物包括Cu-Mn-O、Co-Mn-O、Ni-Mn-O、Mn-Co-Ni-O、Mn-Cu-Ni-O、Mn-Co-Cu-O和Mn-Co-Ni-Fe-O中的至少一种。
Cu-Mn-O指的是包括氧化铜(CuO)和氧化锰(MnO2)的材料。
Co-Mn-O指的是包括氧化钴(Co3O4)和氧化锰(MnO2)的材料。
Ni-Mn-O指的是包括氧化镍(Ni2O3)和氧化锰(MnO2)的材料。
Mn-Co-Ni-O指的是包括氧化锰(MnO2)、氧化钴(Co3O4)和氧化镍(Ni2O3)的材料。
Mn-Cu-Ni-O指的是包括氧化锰(MnO2)、氧化铜(CuO)和氧化镍(Ni2O3)的材料。
Mn-Co-Cu-O指的是包括氧化锰(MnO2)、氧化钴(Co3O4)和氧化铜(CuO)的材料。
Mn-Co-Ni-Fe-O指的是包括氧化锰(MnO2)、氧化钴(Co3O4)、氧化镍(Ni2O3)和氧化铁(Fe2O3)的材料。
通过采用包括氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化镍和氧化铁中的至少两种物料作为负温度系数材料，原料易得，成本低。
根据本申请的一些实施例，请参见图8、图10至图14，在集流体1的至少一侧表面，负温度系数材料层2和活性材料层3拼接设置。
负温度系数材料层2与活性材料层3拼接设置具体为负温度系数材料层2覆盖集流体1一侧表面的局部区域，活性材料层3覆盖该侧表面的剩余区域。
可选地，请参见图10，负温度系数材料层2设置在集流体1一侧表面的中间区域，活性材料层3也设置在该侧表面且位于负温度系数材料层2的两侧。
可选地，请参见图11，负温度系数材料层2设置在集流体1一侧表面的边缘区域，活性材料层3设置在集流体1该侧表面上且位于负温度系数材料层2的内侧。
可选地，请参见图12，负温度系数材料层2设置在集流体1一侧表面且位于集流体1的端部，例如首端，活性材料层3设置在集流体1该侧表面除集流体1首端之外的区域。
可选地，请参见图13，负温度系数材料层2的数量为多个，多个负温度系数材料层2间隔设置在集流体1的同一侧表面。这里的多个指的是两个及两个以上。
可选地，请参见图14，负温度系数材料层2覆盖集流体1的一侧表面的边缘区域，活性材料层3覆盖集流体1该侧表面剩余的绝大部分区域。
通过在集流体1的至少一侧表面拼接设置负温度系数材料层2和活性材料层3，在充放电过程中，负温度系数材料层2和活性材料层3之间在电路上形成并联的关系，避免在低温条件下负温度系数材料层2的内阻急剧升高而导致分压过大，进而使得电极组件20无法实现电流输出。
根据本申请的一些实施例，请参见图11，负温度系数材料层2设置在集流体1表面的边缘区域。
边缘区域指的是集流体1的一侧表面上靠近该侧表面的边界的区域。例如距离边界15mm范围内均属于边缘区域。沿集流体1的厚度方向，集流体1具有第一表面和第二表面，可以在第一表面的边缘区域设负温度系数材料层2，也可以在第二表面的边缘区域设负温度系数材料层2。
可选地，请参见图11，集流体1一侧表面的边缘区域均全部涂覆负温度系数材料层2，具体为负温度系数材料层2环绕活性材料层3设置。
可选地，请参见图14，集流体1一侧表面的边缘区域部分涂覆负温度系数材料层2，负温度系数材料层2设置在活性材料层3的一侧。
通过在集流体1表面的边缘区域设置负温度系数材料层2，在形成电极组件20时，无论电极组件20是卷绕式电极组件还是叠片式电极组件，均会有负温度系数材料层2靠近电极组件20的外边缘，在低温环境下，电极组件20的外边缘最容易受温度影响而降低温度，也就是说，在环境温度降低时，负温度系数材料层2能快速跟随环境降低温度，从而负温度系数材料层2的内阻快速升高并进行自加热，从而提升电极组件20整体自加热的灵敏性。另外，通过在集流体1表面的边缘区域设负温度系数材料层2，利用负温度系数材料层2低温下电阻升高实现自加热，还可以省去现有技术中设置在电极组件20外部以对电极组件20进行加热的水热装置，降低成本。
根据本申请的一些实施例，边缘区域包括与表面边界的距离为0.1mm～10mm的区域。
这里，边缘区域是相对特定的面而言的。对于第一表面而言，边缘区域包括距离第一表面的边界0.1mm～10mm的区域。对于第二表面而言，边缘区域包括距离第二表面的边界0.1mm～10mm的区域。
可选地，该距离的上限可以是3mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
可选地，在该距离范围内，负温度系数材料层2中负温度系数材料的含量为80wt％～98wt％.
通过将距离范围限定为0.1mm～10mm，限定边缘区域的大小，避免边缘区域过大影响极片10的能量密度。
根据本申请的一些实施例，请参见图4、图6和图15，极片10用于卷绕设置。极片10为阴极极片102。极片10包括集流体1，集流体1包括平直区11和弯折区12，弯折区12设有至少部分负温度系数材料层2。
极片10用于卷绕设置，可以理解，得到的电极组件20为卷绕式电极组件。卷绕式电极组件通常可以分为未弯折的平坦区域和弯折的圆弧区域，其中集流体1上对应平坦区域为平直区11，对应圆弧区域的为弯折区12。
通常电极组件20包括阳极极片101和阴极极片102。极片10用于电极组件20中，极片10设置为阴极极片102指的是电极组件20中至少阴极极片102选择为上述极片10。阳极极片101可以为上述极片10，也可以不选用上述极片10。
可选地，在集流体1两侧表面的弯折区12均设置负温度系数材料层2。
可选地，请参见图4、图6和图15，电极组件20包括阳极极片101、隔离膜201和阴极极片102，阳极极片101和阴极极片102均为上述极片10，即阳极极片101和阴极极片102的弯折区12上均设有负温度系数材料层2。具体为，阳极极片101包括阳极集流体1011，阳极集流体1011的平直区上设有阳极活性材料层1012，阳极集流体1011的弯折区上设有负温度系数材料层2；阴极极片102包括阴极集流体1021，阴极集流体1021的平直区上设有阴极活性材料层1022，阴极集流体1021的弯折区上设有负温度系数材料层2。
可选地，电极组件20包括阳极极片101、隔离膜201和阴极极片102，仅阴极极片102设为极片10，阴极极片102的弯折区12上设有负温度系数材料层2，阳极极片101的弯折区12上未设负温度系数材料层2。具体为，阳极极片101包括阳极集流体1011，阳极集流体1011的弯折区和平直区上均设有阳极活性材料层1012；阴极极片102包括阴极集流体1021，阴极集流体1021的平直区上设有阴极活性材料层1022，阴极集流体1021的弯折区上设有负温度系数材料层2。
通过将极片10设置为阴极极片102，且极片10中集流体1的弯折区上设负温度系数材料层2，负温度系数材料层2除了可以提升电极组件20的低温自加热效率外，同时又因为负温度系数材料层2在弯折区上替代了阴极活性材料层32，从而从根本上避免了电极组件20在圆弧区域析锂。
根据本申请的一些实施例，请参见图13，极片10包括多个负温度系数材料层2，多个负温度系数材料层2间隔设置在集流体1表面。
可选地，多个负温度系数材料层2设置在集流体1的表面并与活性材料层3拼接设置。活性材料层3可以是连续的整体，活性材料层2也可以是被多个负温度系数材料层2分割而成的分离的多个。
通过在集流体1的表面间隔设置多个负温度系数材料层2，这样，无论电极组件20是卷绕式电极组件还是叠片式电极组件，各负温度系数材料层2都是分散分布在电极组件20内部，每一个负温度系数材料层2都相当于一个小的发热源，利于提升电极组件20温度的均匀性。
根据本申请的一些实施例，参照图4至图6、图16、图17，本申请实施例提供了一种电极组件20。该电极组件20包括隔离膜201和上述极片10。
通常电极组件20包括阳极极片101和阴极极片102。电极组件20包括极片10指的是阳极极片101和阴极极片102中的至少一者为上述极片10。例如可以是阴极极片102为极片10，这时得到的电极组件20包括阳极极片101、阴极极片102及设置阳极极片101和阴极极片102之间的隔离膜201，其中阳极极片101包括阳极集流体1011和阳极活性材料层1012，阴极极片102包括阴极集流体1021、负温度系数材料层2和阴极活性材料层1022。例如可以是阳极极片101为该极片10，这时得到的电极组件20包括阳极极片101、阴极极片102及设置阳极极片101和阴极极片102之间的隔离膜201，其中阳极极片101包括阳极集流体1011、负温度系数材料层2和阳极活性材料层1012，阴极极片102包括阴极集流体1021和阴极活性材料层1022。又例如，可以是阳极极片101和阴极极片102均为该极片10，这时得到的电极组件20包括阳极极片101、阴极极片102及设置阳极极片101和阴极极片102之间的隔离膜201，其中阳极极片101包括阳极集流体1011、负温度系数材料层2和阳极活性材料层1012，阴极极片102包括阴极集流体1021、负温度系数材料层2和阴极活性材料层1022。
通过在电极组件20中设置极片10，利用极片10中负温度系数材料随着温度降低电阻增大的特点，提升电极组件20在低温下的欧姆内阻，从而提高电极组件20在低温下的自加热效率，降低加热时长，扩大电极组件20的使用温度范围。
根据本申请的一些实施例，负温度系数材料层2设置于电极组件20的内部。
负温度系数材料层2设置于电极组件20的内部指的是在极片10与隔离膜201等卷绕或者层叠设置成电极组件20时，负温度系数材料层2被集流体1、活性材料层3或隔离膜201等遮挡而无法直接显露在外。
可选地，负温度系数材料层2设置在集流体1的端部，也就是卷绕起始端，极片10卷绕形成电极组件20后负温度系数材料层2位于电极组件20的内部，集流体1、活性材料层3和隔离膜201都会对负温度系数材料层2形成遮挡。
在低温下负温度系数材料层2的内阻增加，负温度系数材料层2自发热效率提升，相较于电极组件20的其他部位，负温度系数材料层2的温度更高，负温度系数材料层2相当于电极组件20上的发热源，通过将负温度系数材料层2设置于电极组件20内部，可以利用负温度系数材料层2加热电极组件20的其他部位，提升电极组件20整体的温度。
根据本申请的一些实施例，请参见图6、图17，负温度系数材料层2至少部分设置于电极组件20的中心区域。
电极组件20的中心区域指的是电极组件20上靠近电极组件20的中心线的区域。可以理解地，负温度系数材料层2位于电极组件20内部，且靠近电极组件20中心。负温度系数材料层2可能是位于集流体1的中部，也可能是位于集流体1的端部。可以是在阳极集流体1011上设置负温度系数材料层2，也可以是在阴极集流体1021上设置负温度系数材料层2，或者阳极集流体1011和阴极集流体1021上均设置有负温度系数材料层2。
通过在电极组件20的中心区域设置负温度系数材料层2，在低温情况下，负温度系数材料层2作为热源，负温度系数材料层2上的热量能更加均匀、快速地扩散到电极组件20的其他部位，提升电极组件20整体的升温速率和温度均匀性。
根据本申请的一些实施例，请参见图6，极片10用于卷绕设置。负温度系数材料层2设置于集流体1的卷绕首端。
极片10用于卷绕设置，可以理解，得到的电极组件20为卷绕式电极组件。卷绕式电极组件是将阳极极片101、隔离膜201、阴极极片102叠合卷绕而成。例如将辊片后的阳极极片101、隔离膜201、阴极极片102通过卷绕机进行卷绕，卷绕过程中隔离膜201将阳极极片101和阴极极片102分隔开，卷绕后得到的卷绕式电极组件可以是圆柱形，也可以是方形。
集流体1的卷绕首端指的是在卷绕过程中集流体1上最先进行卷绕的一端。与集流体1的卷绕首端相对的是集流体1的卷绕末端，集流体1的卷绕末端指的是在卷绕过程中集流体1上最后进行卷绕的一端。通常，集流体1的卷绕首端靠近卷绕式电极组件的中心，集流体1的卷绕末端靠近卷绕式电极组件的边缘。
通过将负温度系数材料层2设置于集流体1的卷绕首端，在将极片10与隔离膜201卷绕形成电极组件20时，负温度系数材料层2位于电极组件20的中心区域，从而利于提升电极组件20的升温效率和温度均匀性。
根据本申请的一些实施例，请参见图6，负温度系数材料层2的层叠数为1～20层。
以方形的卷绕式电极组件为例进行说明，极片10沿顺时针方向或者逆时针方向卷绕一圈，会来回弯折从而层叠2层。可以理解地，极片10卷绕一圈，极片10上的负温度系数材料层2也会层叠2层。
在负温度系数材料层2设置于集流体1的卷绕首端时，沿卷绕首端到卷绕末端的方向，负温度系数材料层2的长度越长，那么负温度系数材料层2的层叠数就越多。如果负温度系数材料层2的长度越长，在活性材料层3的长度不变的情况下，卷绕式电极组件的体积就会增大；如果负温度系数材料层2的长度越长，若保持卷绕式电极组件的体积不变，则活性材料层3的长度就会变短，卷绕式电极组件的能量密度就越小。
可选地，负温度系数材料层2的层叠数为1层、3层、5层、7层、9层、11层、13层、15层、18层或20层。
通过将负温度系数材料层2的层叠数设置为1～20层，在实现提高电极组件20升温效率的前提下尽可能小地牺牲电极组件20的体积或能量密度。
根据本申请的一些实施例，请参见图6，负温度系数材料层3的层叠数为1～6层。
可选地，负温度系数材料层2的层叠数为1层、2层、3层、4层、5层或6层。
通过将负温度系数材料层2的层叠数设置为1～6层，在实现提高电极组件20升温效率的前提下尽可能小地牺牲电极组件20的体积或能量密度。
根据本申请的一些实施例，请参见图10，极片10用于叠片设置。负温度系数材料层2设置在集流体1表面的中间区域。
中间区域指的是集流体1的一侧表面上靠近该侧表面的中线的区域。例如距离中线15mm范围内均属于中间区域。沿集流体1的厚度方向，集流体1具有第一表面和第二表面，可以在第一表面的中间区域设负温度系数材料层2，也可以在第二表面的中间区域设负温度系数材料层2。
极片极片10用于叠片设置，可以理解，得到的电极组件20为叠片式电极组件。叠片式电极组件是将阳极极片101、隔离膜201、阴极极片102进行逐层叠放设置后制得。在一些实施方式中，隔离膜201切断并以隔离膜片的形式直接叠片。在另一些实施方式中，隔离膜201不切断，而是以Z型折叠进行叠片。
可选地，请参见图10，负温度系数材料层2全部设置在集流体1表面的中间区域，活性材料层3设置在负温度系数材料层2的两侧。
可选地，负温度系数材料层2部分设置在集流体1的中间区域。
通过在集流体1表面的中间区域设置负温度系数材料层2，在将极片10与隔离膜201逐层叠放设置形成叠片式电极组件时，使得在叠片式电极组件的中心区域设有负温度系数材料层2，利于提升叠片式电极组件的整体升温速率和温度均匀性。
根据本申请的一些实施例，中间区域包括与表面中线的距离为0.1mm～8mm的区域。
这里，中间区域是相对特定的面而言的。对于第一表面而言，中间区域包括距离第一表面的中线0.1mm～8mm的区域。对于第二表面而言，中间区域包括距离第二表面的中线0.1mm～8mm的区域。可以理解，中间区域可以位于中线的一侧，也可以位于中线的两侧。
可选地，该距离的上限可以是3mm、5mm、6mm、7mm或8mm。
可选地，在该距离范围内，负温度系数材料层2中负温度系数材料的含量为80wt％～98wt％。
通过将距离范围限定为0.1mm～8mm，限制中间区域的大小，避免中间区域过大影响极片10的能量密度。
根据本申请的一些实施例，参照图16和图17，电极组件20为叠片式电极组件。电极组件20包括至少一个第一极片1001和夹设第一极片1001的多个第二极片1002。其中，第一极片1001为极片10，第二极片1002上未设置负温度系数材料层2。
第二极片1002与第一极片1001的区别在于不包含负温度系数材料层2。第二极片1002可以是阳极极片101和阴极极片102中的至少一种。在第二极片1002为阳极极片101时，第二极片1002包括阳极集流体1011和阳极活性材料层1012。在第二极片1002为阴极极片102时，第二极片1002包括阴极集流体1021和阴极活性材料层1022。
这里需要说明的是，第一极片1001和第二极片1002因各自的结构组成不同而得名，其中第二极片1002包括集流体和活性材料层，相当于常规极片；第一极片1001除了集流体和活性材料层，还包括负温度系数材料层2，相当于在常规极片的基础上增加了负温度系数材料层2。第一极片1001可以是阳极极片101和阴极极片102中的至少一种。
叠片式电极组件包括至少一个第一极片1001和多个夹设第一极片1001的第二极片1002。可选地，请参见图16，两个第二极片1002中间夹设一个第一极片1001，即第一极片1001与第二极片1002交替层叠设置，这种情况下，第二极片1002的数量多于第一极片1001的数量。可选地，请参见图17，两个第二极片1002中间夹设多个第一极片1001，这种情况下，第二极片1002的数量可以多于第一极片1001的数量，也可以少于第一极片1001的数量。可选地，第一极片1001设置在叠片式电极组件的中间位置，即第一极片1001中的负温度系数材料层2也位于叠片式电极组件的中间位置。
通过将电极组件20设置为叠片式电极组件，叠片式电极组件包括第一极片1001和夹设第一极片1001的第二极片1002，利用第一极片1001中的极片10在低温下内阻升高实现快速发热，进而一起提升第二极片1002的温度，实现电极组件20整体温度升高。
由于负温度系数材料层20的设置，可以提升电极组件20在低温环境下的升温效率，从而扩展电极组件20的使用温度范围。
根据本申请的一些实施例，基于极片10的总重量，负温度系数材料的含量为0.5wt％～30wt％，电极组件20的使用温度范围为-60℃～60℃。在-60℃～60℃范围内，能满足电极组件20的绝大部分应用场景。
使用温度范围指的是电极组件20进行充放电的温度范围。可选地，使用温度范围的下限值为-60℃、-50℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、-5℃、0℃或5℃。可选地，使用温度范围的下限值为0℃、5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃或60℃。通过选择不同的负温度系数材料或者极片10中不同负温度系数材料的含量可以实现电极组件20在不同使用温度范围内进行充放电。可选地，电极组件20的使用温度范围为-30℃～25℃，负温度系数材料在低温-30℃的欧姆内阻是高温25℃的5～1000倍。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
以将NTC材料分别涂覆在阴集流体和阳极集流体的头部上，然后通过卷绕在裸电芯内部为例进行说明。
NTC浆料的制备：称取一定质量的NTC材料和分散剂加入到NMP溶剂中，在800rpm转速下搅拌30min，得到均匀的混合浆料。将提前预混好的粘结剂溶液加入到上一步得到的浆料中，在800rpm转速下进行充分搅拌30min，得到均匀的混合浆料，其粘度在3000～50000mPa·s。
阴极浆料、阳极浆料的制备：按重量比，活性材料：粘结剂：导电剂：分散剂＝89％：5％：5％：1％称取一定质量的材料，在1200rpm转速下搅拌60min，得到均匀的混合浆料。
阴极极片的制备：将上述制备得到的NTC浆料和阴极浆料通过间歇涂布方式拼接涂覆于阴极集流体上，之后经过烘干、冷压、模切和分切，得到需要的阴极极片。
阳极极片的制备：将上述制备得到的NTC浆料和阳极浆料通过间歇涂布方式拼接涂覆于阳极集流体上，之后经过烘干、冷压、模切和分切，得到需要的阳极极片。
裸电芯的制备：将上述制备得到的阴极极片和阳极极片再加上隔离膜通过卷绕机将其卷绕成裸电芯，位于裸电芯内圈头部4折为涂覆NTC涂层的极片，隔离膜将阴极极片和阳极极片隔离开，避免出现短路。
成品电芯的制备：将上述制备得到的裸电芯经过热压整形、软连接组装、包覆绝缘层、顶盖焊接、注液、化成等工序制作成所需成品电芯。
实施例2
与实施例1相比，实施例2不同之处在于阴极极片、阳极极片的制备过程。
阴极极片的制备：将实施例1得到的NTC浆料和阴极浆料通过连续涂布方式层叠涂覆于阴极集流体上，之后经过烘干、冷压、模切和分切，得到需要的阴极极片。
阳极极片的制备：将实施例1得到的NTC浆料和阳极浆料通过连续涂布方式层叠涂覆于阳极集流体上，之后经过烘干、冷压、模切和分切，得到需要的阳极极片。
对比例
与实施例1相比，对比例的不同之处在于无NTC浆料的制备步骤，在阴极极片、阳极极片的制备过程中，分别为使用阴极浆料、阳极浆料进行涂布。
分别对实施例1和对比例提供的电芯进行升温测试，结果如图18所示，图中曲线1示出实施例1提供的电芯的升温曲线，曲线2示出对比例提供的电芯的升温曲线；从-30℃升温至0℃，实施例1提供的电芯需要花大约10min，而对比例提供的电芯需要花大约16min，时间更长。可知，通过在电芯内设NTC涂层可以提升电芯的升温效率，缩短升温时长。
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 (23)
1.一种极片，其特征在于，包括集流体和设置在所述集流体至少一个表面上的负温度系数材料层和活性材料层，所述负温度系数材料层包含负温度系数材料，所述活性材料层包含活性材料。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述负温度系数材料的含量为0.5wt％～30wt％，基于所述极片的总重量。
3.根据权利要求1或2所述的极片，其特征在于，基于所述负温度系数材料层的总重量，所述负温度系数材料的含量为10wt％～98wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的极片，其特征在于，所述负温度系数材料层还包含第一粘结剂，基于所述负温度系数材料层的总重量，所述第一粘结剂的含量为0.8wt％～10wt％。
5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于，所述负温度系数材料层中还包含分散剂，基于所述负温度系数材料层的总重量，所述分散剂的含量为0.7wt％～8wt％。
6.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述负温度系数材料包括过渡金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的极片，其特征在于，所述过渡金属氧化物包括Cu-Mn-O、Co-Mn-O、Ni-Mn-O、Mn-Co-Ni-O、Mn-Cu-Ni-O、Mn-Co-Cu-O和Mn-Co-Ni-Fe-O中的至少一种。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的极片，其特征在于，在所述集流体的至少一侧表面所述负温度系数材料层与所述活性材料层拼接设置。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的极片，其特征在于，所述负温度系数材料层设置在所述集流体表面的边缘区域。
10.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，所述边缘区域包括与表面边界的距离为0.1mm～10mm的区域。
11.根据权利要求1至7任意一项所述的极片，其特征在于，所述极片用于卷绕设置，所述极片为阴极极片；所述集流体包括平直区和弯折区，所述弯折区设有至少部分所述负温度系数材料层。
12.根据权利要求1至7任意一项所述的极片，其特征在于，所述极片包括多个所述负温度系数材料层，所述多个负温度系数材料层在所述集流体表面间隔设置。
13.一种电极组件，其特征在于，所述电极组件包括隔离膜以及如权利要求1-12任一项所述的极片。
14.根据权利要求13所述的电极组件，其特征在于，所述负温度系数材料层设置于所述电极组件的内部。
15.根据权利要求14所述的电极组件，其特征在于，所述负温度系数材料层至少部分设置于所述电极组件的中心区域。
16.根据权利要求15所述的电极组件，其特征在于，所述极片用于卷绕设置，所述负温度系数材料层设置于所述集流体的卷绕首端。
17.根据权利要求16所述的电极组件，其特征在于，所述负温度系数材料层的层叠数为1～20层。
18.根据权利要求17所述的电极组件，其特征在于，所述负温度系数材料层的层叠数为1～6层。
19.根据权利要求15所述的电极组件，其特征在于，所述极片用于叠片设置，所述负温度系数材料层设置在所述集流体表面的中间区域。
20.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，所述中间区域包括与所述集流体表面中线的距离为0.1mm～8mm的区域。
21.根据权利要求13所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件为叠片式电极组件，所述电极组件包括至少一个第一极片和夹设所述第一极片的多个第二极片，所述第一极片为所述极片，所述第二极片上未设置所述负温度系数材料层。
22.一种二次电池，其特征在于，包括根据权利要求1至12任意一项所述的极片或根据权利要求13至21任意一项所述的电极组件。
23.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求22所述的二次电池。
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