CN116705982A - 用于电池的极片及其制备方法、电池和用电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于电池的极片及其制备方法、电池和用电设备，用于电池的极片包括：集流体；第一活性物质层，所述第一活性物质层设置在所述集流体的至少部分表面，所述第一活性物质层中包括第一活性物质、第一粘结剂和第一导电剂；第二活性物质层，所述第二活性物质层设置在所述第一活性物质层的远离所述集流体的至少部分表面，所述第二活性物质层由第二活性物质组成；第三活性物质层，所述第三活性物质层设置在所述第二活性物质层的远离所述第一活性物质层的至少部分表面，所述第三活性物质层中包括第三活性物质、第二粘结剂和第二导电剂。

Description

用于电池的极片及其制备方法、电池和用电设备
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种用于电池的极片及其制备方法、电池和用电设备。
背景技术
目前化石能源仍然是全球能源消费的主要方式。风能、光能作为未来实现碳中和的重要手段，因其不稳定性、易冲击电网等缺点，导致其商业化应用步伐较慢。因此储能的出现，将解决发电侧的这些弊端问题。储能是保证高比例新能源接入后，电力系统保持安全稳定运行的必然选择。电池由于具有较高的工作电压和比能量密度，使其在移动设备、电动工具以及电动汽车等储能领域的应用越来越广泛。
但是现有的电池极片一般采用双模头实现多层涂布，获得多层极片结构，也就是说，现有的多层结构极片均需要单独制备浆料，再通过双模头涂布实现多层极片结构。形成多层极片的浆料中的粘结剂（例如CMC、PAA、SBR等）以及其它添加剂不导电，会阻碍极片的电子传导和离子扩散，从而影响电池的阻抗以及充放电倍率性能。有鉴于此，有必要对现有的电池进行进一步地改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用于电池的极片及其制备方法、电池和用电设备。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于电池的极片。根据本发明的实施例，所述用于电池的极片包括：
集流体；
第一活性物质层，所述第一活性物质层设置在所述集流体的至少部分表面，所述第一活性物质层中包括第一活性物质、第一粘结剂和第一导电剂；
第二活性物质层，所述第二活性物质层设置在所述第一活性物质层的远离所述集流体的至少部分表面，所述第二活性物质层由第二活性物质组成；
第三活性物质层，所述第三活性物质层设置在所述第二活性物质层的远离所述第一活性物质层的至少部分表面，所述第三活性物质层中包括第三活性物质、第二粘结剂和第二导电剂。
根据本发明实施例的用于电池的极片，避免了第二活性物质层中粘结剂以及其它不导电添加剂的添加，提高了极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
另外，根据本发明上述实施例的用于电池的极片还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，基于所述集流体单面的所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的总面密度为100%，所述第二活性物质层的面密度不大于40%。
在本发明的一些实施例中，基于所述集流体单面的所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的总面密度为100%，所述第二活性物质层的面密度不小于20%且不大于40%。
在本发明的一些实施例中，所述集流体单面的所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的面密度的比值为(30-37.5):(25-40):(30-37.5)。
在本发明的一些实施例中，所述第一活性物质层与所述集流体在90°剥离时的剥离力≥13N/m；和/或，所述第三活性物质层与所述第二活性物质层之间在90°剥离时的内聚力≥10N/m。
在本发明的一些实施例中，所述极片为负极片，所述负极片包括：负极集流体；第一负极活性物质层，所述第一负极活性物质层设置在所述负极集流体的至少部分表面，所述第一负极活性物质层中包括第一负极活性物质、第一负极粘结剂和第一负极导电剂；第二负极活性物质层，所述第二负极活性物质层设置在所述第一负极活性物质层的远离所述负极集流体的至少部分表面，所述第二负极活性物质层由第二负极活性物质组成；第三负极活性物质层，所述第三负极活性物质层设置在所述第二负极活性物质层的远离所述第一负极活性物质层的至少部分表面，所述第三负极活性物质层中包括第三负极活性物质、第二负极粘结剂和第二负极导电剂。
在本发明的一些实施例中，所述第一负极活性物质、所述第一负极导电剂与所述第一负极粘结剂的质量比例为(96.4-97):(0.7-0.9):(2.3-2.7)；和/或，所述第三负极活性物质、所述第二负极导电剂与所述第二负极粘结剂的质量比例为(97-97.6):(0.7-0.9):(1.7-2.1)。
在本发明的一些实施例中，所述极片为正极片，所述正极片包括：正极集流体；第一正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在所述正极集流体的至少部分表面，所述第一正极活性物质层中包括第一正极活性物质、第一正极粘结剂和第一正极导电剂；第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在所述第一正极活性物质层的远离所述正极集流体的至少部分表面，所述第二正极活性物质层由第二正极活性物质组成；第三正极活性物质层，所述第三正极活性物质层设置在所述第二正极活性物质层的远离所述第一正极活性物质层的至少部分表面，所述第三正极活性物质层中包括第三正极活性物质、第二正极粘结剂和第二正极导电剂。
在本发明的一些实施例中，所述第一正极活性物质、所述第一正极导电剂与所述第一正极粘结剂的质量比例为(96.9-97.5):(0.4-0.6):(2.1-2.5)；和/或，所述第三正极活性物质、所述第二正极导电剂与所述第二正极粘结剂的质量比例为(97.5-98.1):(0.4-0.6):(1.5-1.9)。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备用于电池的极片的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
将第一活性物质、第一粘结剂、第一导电剂、第一润湿剂和第一溶剂混合，形成第一活性物质层浆料，将所述第一活性物质层浆料形成在所述集流体的至少部分表面，以便形成第一活性物质层；
将第二活性物质粉末均匀喷涂在所述第一活性物质层的远离所述集流体的至少部分表面，以便形成第二活性物质层；
将第三活性物质、第二粘结剂、第二导电剂、第二润湿剂和第二溶剂混合，形成第三活性物质层浆料，将所述第三活性物质层浆料形成在所述第二活性物质层的远离所述第一活性物质层的至少部分表面，以便形成第三活性物质层；
干燥，得到所述极片。
根据本发明实施例的制备用于电池的极片的方法，使第一活性物质层与集流体之间、第一活性物质层与第二活性物质层之间以及第二活性物质层与第三活性物质层之间均存在足够的粘结力，由此确保第一活性物质层能够稳定地负载在集流体上，第二活性物质层能够稳定地负载在第一活性物质层上，第三活性物质层能够稳定地负载在第二活性物质层上。该方法避免了第二活性物质层中粘结剂以及其它不导电添加剂的添加，提高了极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
另外，根据本发明上述实施例的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述第一润湿剂和所述第二润湿剂各自独立地包括硅醇类非离子表面活性剂。
在本发明的一些实施例中，基于所述第一活性物质、所述第一粘结剂和所述第一导电剂的总质量为100%，所述第一润湿剂的用量为0.03-0.07%；和/或，基于所述第三活性物质、所述第二粘结剂和所述第二导电剂的总质量为100%，所述第二润湿剂的用量为0.03-0.07%。
在本发明的一些实施例中，所述第一活性物质层浆料和所述第三活性物质层浆料的粘度各自独立地为4000mPa.s-7000mPa.s。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种电池。根据本发明的实施例，电池具有以上实施例的用于电池的极片或以上实施例所述方法制得的用于电池的极片。由此，降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种用电设备。根据本发明的实施例，所述用电设备具有如上所述的电池。由此，所述用电设备具有所述电池的所有优点，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明一个实施例的用于电池的极片的结构示意图；
图2为实施例1制得的负极片的外观图；
图3为实施例2制得的负极片的外观图；
图4为实施例3制得的负极片的外观图；
图5为实施例9制得的负极片的外观图；
图6为实施例10制得的负极片的外观图；
图7为第一活性物质层与集流体在90°剥离时的剥离力的测试方法的示意图；
图8为第三活性物质层中的第三活性物质与第二活性物质层中的第二活性物质之间在90°剥离时的内聚力的测试方法的示意图。
附图标注，10-极片，100-集流体，200-第一活性物质层，300-第二活性物质层，400-第三活性物质层，20-双面胶带，30-钢板，40-单面胶带。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于电池的极片。根据本发明的实施例，参考附图1，上述用于电池的极片10包括：集流体100；第一活性物质层200，第一活性物质层200设置在集流体100的至少部分表面，第一活性物质层200中包括第一活性物质、第一粘结剂和第一导电剂；第二活性物质层300，第二活性物质层300设置在第一活性物质层200的远离集流体100的至少部分表面，第二活性物质层300由第二活性物质组成；第三活性物质层400，第三活性物质层400设置在第二活性物质层300的远离第一活性物质层200的至少部分表面，第三活性物质层400中包括第三活性物质、第二粘结剂和第二导电剂。由此，本发明避免了第二活性物质层中粘结剂以及其它不导电添加剂的添加，提高了极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
下面对本发明提出的用于电池的极片能够实现上述有益效果的原理进行详细说明：
现有技术中，形成多层极片的浆料中的粘结剂（例如CMC、PAA、SBR等）以及其它添加剂不导电，会阻碍极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而影响电池的阻抗以及充放电倍率性能。
为了解决该问题，本发明通过在含有第一活性物质、第一粘结剂和第一导电剂的第一活性物质层与含有第三活性物质、第二粘结剂和第二导电剂的第三活性物质层之间设置只包含第二活性物质粉末的第二活性物质层，避免了第二活性物质层中粘结剂以及其它不导电添加剂的使用，提高了极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
根据本发明的一些具体实施例，基于集流体单面的第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层的总面密度为100%，第二活性物质层的面密度可以不大于40%，发明人发现，如果第二活性物质层的面密度过大，第一活性物质层和第三活性物质层无法有效润湿第二活性物质层中的活性物质粉末，从而导致极片外观差，极片表面漏针孔不良。
优选地，第二活性物质层的面密度可以不小于20%且不大于40%，由此，既能确保有效提高极片的电子传导速率以及离子扩散速率、降低电池的阻抗、提高电池的充放电倍率性能以及提高电池的能量密度，又能避免因第二活性物质层的面密度过高而导致的极片表面漏针孔不良以及极片外观差。发明人发现，如果第二活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法有效提高极片的电子传导速率以及离子扩散速率、降低电池的阻抗、提高电池的充放电倍率性能以及提高电池的能量密度。
作为一些具体示例，当上述极片为正极片时，集流体单面的第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层的总面密度为300-350mg/1540.25mm2。当上述极片为负极片时，集流体单面的第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层的总面密度为144-168mg/1540.25mm2。
作为一些具体示例，集流体单面的第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层的面密度的比值可以为(30-37.5):(25-40):(30-37.5)，由此，进一步确保了第一活性物质层和第三活性物质层充分润湿第二活性物质层中的活性物质粉末，进一步确保了极片外观良好；同时，进一步有效确保提高极片的电子传导速率以及离子扩散速率、降低电池的阻抗、提高电池的充放电倍率性能以及提高电池的能量密度。
在本发明的实施例中，由于第一活性物质层中的第一粘结剂以及第三活性物质层中的第二粘结剂的存在，以及在第一活性物质层的制备过程中第一润湿剂和第三活性物质层的制备过程中第二润湿剂的存在，使第一活性物质层与集流体之间、第一活性物质层与第二活性物质层之间以及第二活性物质层与第三活性物质层之间均存在足够的粘结力，由此确保第一活性物质层能够稳定地负载在集流体上，第二活性物质层能够稳定地负载在第一活性物质层上，第三活性物质层能够稳定地负载在第二活性物质层上。具体地，第一活性物质层与集流体在90°剥离时的剥离力≥13N/m，也就是说，90度将第一活性物质层从集流体上剥离下来至少需要13N/m，由此，进一步确保了第一活性物质层稳定地负载在集流体上。具体地，第三活性物质层与第二活性物质层之间在90°剥离时的内聚力≥10N/m，也就是说，90度将第三活性物质层从第二活性物质层上剥离下来至少需要10N/m，由此，进一步确保了第三活性物质层稳定地负载在第二活性物质层上。
具体地，参考附图7，第一活性物质层与集流体在90°剥离时的剥离力的测试方法如下：
1）取具有第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层的待测极片10，测试面（即活性物质层所在面）贴在3M双面胶带20的其中一面，用刀模截取宽15 mm*长度200mm的胶带试样；
2）将3M双面胶带的另一面贴于钢板30上，与钢板30重合部分≥100mm，后用2kg压辊沿同一个方向辊压3次；
3）将未贴有3M双面胶带的极片部分向上翻折，用上夹具固定，钢板固定在下夹具上，采用50 mm/min速度将极片10和钢板30向相反的方向拉，当依次层叠的第三活性物质层、第二活性物质层和第一活性物质层整体上从集流体上剥离时所采用的力即为第一活性物质层与集流体之间的剥离力。
具体地，参考附图8，第三活性物质层与第二活性物质层之间在90°剥离时的内聚力的测试方法如下：
1)取具有第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层的待测极片10，测试面(即集流体所在面)贴在3M双面胶带20的其中一面，用刀模截取宽15mm*长度200mm的胶带试样；
2)将3M双面胶带20的另一面贴于钢板30上，与钢板重合部分210mm，然后再将单面胶带40（宽*厚=15mm*10μm）平行贴于极片的活性物质层所在面，长度控制在150±10mm，其中80±5mm贴于极片，70±5mm不贴极片（空载），再用2kg压混沿同一个方向辊压3次；
3)将未贴有极片的单面胶带部分向上翻折，用上夹具固定，钢板固定在下夹具上，采用50mm/min速度将单面胶带和钢板向相反的方向拉，当单面胶带将至少部分第三活性物质层从第二活性物质层上剥离时采用的力，即为第三活性物质层与第二活性物质层之间的内聚力。
需要说明的是，在该测试中，3M双面胶带20的粘性要大于单面胶带40的粘性。
上述技术方案不仅适用于负极片，而且适用于正极片，当上述极片为负极片时，负极片包括：负极集流体；第一负极活性物质层，第一负极活性物质层设置在负极集流体的至少部分表面，第一负极活性物质层中包括第一负极活性物质、第一负极粘结剂和第一负极导电剂；第二负极活性物质层，第二负极活性物质层设置在第一负极活性物质层的远离负极集流体的至少部分表面，第二负极活性物质层由第二负极活性物质组成；第三负极活性物质层，第三负极活性物质层设置在第二负极活性物质层的远离第一负极活性物质层的至少部分表面，第三负极活性物质层中包括第三负极活性物质、第二负极粘结剂和第二负极导电剂。通过在含有第一负极活性物质、第一负极粘结剂和第一负极导电剂的第一负极活性物质层与含有第三负极活性物质、第二负极粘结剂和第二负极导电剂的第三负极活性物质层之间设置只包含第二负极活性物质粉末的第二负极活性物质层，避免了第二负极活性物质层中负极粘结剂以及其它不导电添加剂的使用，提高了负极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二负极活性物质层中只含有第二负极活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
根据本发明的一些具体实施例，第一负极活性物质、第一负极导电剂与第一负极粘结剂的质量比例为(96.4-97):(0.7-0.9):(2.3-2.7)，由此，进一步确保了第一负极活性物质层与负极集流体之间的粘结力，使第一活性物质层能够稳定地负载在集流体上。
根据本发明的再一些具体实施例，第三负极活性物质、第二负极导电剂与第二负极粘结剂的质量比例为(97-97.6):(0.7-0.9):(1.7-2.1)，进一步确保了第三负极活性物质层与第二负极活性物质层之间的粘结力，使第三负极活性物质层能够稳定地负载在第二负极活性物质层上。需要说明的是，第三负极活性物质层与第二负极活性物质层之间体现的是一种内聚力，也就是第二负极活性物质与第三负极活性物质之间的粘结力，因此相比第一负极活性物质层，第三负极活性物质层中的粘结剂的含量相对较低。
在本发明的实施例中，负极集流体可以采用具有良好导电性及机械强度的材质，优选铜箔。
在本发明的实施例中，第一负极活性物质、第二负极活性物质和第三负极活性物质的具体种类均不受特别限定，本领域人员可根据实际需求进行选择，作为一些具体示例，第一负极活性物质、第二负极活性物质和第三负极活性物质各自独立地包括石墨、中间相微碳球(简写MCMB)、硬碳及软碳中的至少一种，优选石墨。石墨可选自人造石墨及天然石墨中的至少一种。其中，第一负极活性物质、第二负极活性物质和第三负极活性物质的种类可以相同，也可以不同，优选地，第一负极活性物质、第二负极活性物质和第三负极活性物质的种类相同，由此方便制备过程。优选地，第一负极活性物质、第二负极活性物质和第三负极活性物质均为石墨。
在本发明的实施例中，第一负极导电剂和第二负极导电剂的具体种类并不受特别限定，本领域人员可根据实际需求进行选择，作为一些具体示例，第一负极导电剂和第二负极导电剂各自独立地包括石墨、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。
同样地，第一负极粘结剂和第二负极粘结剂的具体种类并不受特别限定，本领域人员可根据实际需求进行选择，作为一些具体示例，第一负极粘结剂和第二负极粘结剂各自独立地包括聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种；优选CMC、PAA和SBR的混合物，例如第一负极粘结为0.5%CMC+1.3%PAA+0.7%SBR，第二负极粘结剂为0.5%CMC+1.0%PAA+0.4%SBR。
根据本发明的又一些具体实施例，第一负极活性物质、第二负极活性物质和第三负极活性物质的D50各自独立地为12.5-18.5µm（例如可以为12.5/13.5/14.5/15.5/16.5/17.5/18.5µm）。
当上述极片为正极片时，正极片包括：正极集流体；第一正极活性物质层，第一正极活性物质层设置在正极集流体的至少部分表面，第一正极活性物质层中包括第一正极活性物质、第一正极粘结剂和第一正极导电剂；第二正极活性物质层，第二正极活性物质层设置在第一正极活性物质层的远离正极集流体的至少部分表面，第二正极活性物质层由第二正极活性物质组成；第三正极活性物质层，第三正极活性物质层设置在第二正极活性物质层的远离第一正极活性物质层的至少部分表面，第三正极活性物质层中包括第三正极活性物质、第二正极粘结剂和第二正极导电剂。第三负极活性物质层中包括第三负极活性物质、第二负极粘结剂和第二负极导电剂。通过在含有第一正极活性物质、第一正极粘结剂和第一正极导电剂的第一正极活性物质层与含有第三正极活性物质、第二正极粘结剂和第二正极导电剂的第三正极活性物质层之间设置只包含第二正极活性物质粉末的第二正极活性物质层，避免了第二正极活性物质层中正极粘结剂以及其它不导电添加剂的使用，提高了正极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二正极活性物质层中只含有第二正极活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
根据本发明的一些具体实施例，第一正极活性物质、第一正极导电剂与第一正极粘结剂的质量比例为(96.9-97.5):(0.4-0.6):(2.1-2.5)，由此，进一步确保了第一正极活性物质层与正极集流体之间的粘结力，使第一正极活性物质层能够稳定地负载在集流体上。
根据本发明的再一些具体实施例，第三正极活性物质、第二正极导电剂与第二正极粘结剂的质量比例为(97.5-98.1):(0.4-0.6):(1.5-1.9)，进一步确保了第三正极活性物质层与第二正极活性物质层之间的粘结力，使第三正极活性物质层能够稳定地负载在第二正极活性物质层上。需要说明的是，第三正极活性物质层与第二正极活性物质层之间体现的是一种内聚力，也就是第二正极活性物质与第三正极活性物质之间的粘结力，因此相比第一正极活性物质层，第三正极活性物质层中的粘结剂的含量相对较低。
在本发明的实施例中，正极集流体可以采用具有良好导电性及机械强度的材质，优选为铝箔。
在本发明的实施例中，第一正极活性物质、第二正极活性物质和第三正极活性物质的具体种类均不受特别限定，本领域人员可根据实际需求进行选择，作为一些具体示例，第一正极活性物质、第二正极活性物质和第三正极活性物质各自独立地包括磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钴酸锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、镍钴铝锂氧化物和镍钴锰锂氧化物中的至少一种。优选磷酸铁锂。其中，第一正极活性物质、第二正极活性物质和第三正极活性物质的种类可以相同，也可以不同，优选地，第一正极活性物质、第二正极活性物质和第三正极活性物质的种类相同，由此方便制备过程。优选地，第一正极活性物质、第二正极活性物质和第三正极活性物质均为磷酸铁锂。
在本发明的实施例中，第一正极导电剂和第二正极导电剂的具体种类并不受特别限定，本领域人员可根据实际需求进行选择，作为一些具体示例，第一正极导电剂和第二正极导电剂各自独立地包括石墨、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。
同样地，第一正极粘结剂和第二正极粘结剂的具体种类并不受特别限定，本领域人员可根据实际需求进行选择，作为一些具体示例，第一正极粘结剂和第二正极粘结剂各自独立地包括聚偏氟乙烯(PVDF)及聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种；优选PVDF。
根据本发明的又一些具体实施例，第一正极活性物质、第二正极活性物质和第三正极活性物质的D50各自独立地为4-6µm（例如可以为4/5/6µm）。
需要说明的是，本发明实施例的极片除了包括集流体、第一活性物质层、第二活性物质层和第三活性物质层以外，还可以包括第四活性物质层和第五活性物质层，其中第四活性物质层只包括第四活性物质粉末，第五活性物质层中包括第五活性物质、第三粘结剂和第三导电剂。除了第四活性物质层和第五活性物质层，还可以其它活性物质层，使得只包括活性物质粉末的活性物质层与包括活性物质、粘结剂、导电剂的活性物质层依次层叠设置，且包括活性物质、粘结剂和导电剂的活性物质层设置在极片的最外层。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备用于电池的极片的方法。根据本发明的实施例，方法包括：
S100：制备第一活性物质层浆料，将第一活性物质层浆料形成在集流体的至少部分表面
在该步骤中，将第一活性物质、第一粘结剂、第一导电剂、第一润湿剂和第一溶剂混合，形成第一活性物质层浆料，采用常规涂布方式（挤压或转移）将第一活性物质层浆料涂覆在集流体的至少部分表面，以便形成第一活性物质层。
其中，第一润湿剂的主要作用是降低第一活性物质层的表面张力，增加与第二活性物质粉末的润湿，提升第一活性物质层与第二活性物质层中的第二活性物质粉末之间的亲和性，使第二活性物质粉末更快地向第一活性物质层融合。作为一些具体示例，第一润湿剂可以选择硅醇类非离子表面活性剂，例如十六烷基硅三醇、三甲基硅醇、有机硅乙二醇等。
根据本发明的一些具体实施例，基于第一活性物质、第一粘结剂和第一导电剂的总质量为100%，第一润湿剂的用量为0.03-0.07%（例如可以为0.03/0.04/0.05/0.06/0.07%等），由此，既能确保第一活性物质层与第二活性物质层中的第二活性物质粉末之间的亲和性，使第二活性物质粉末更快地向第一活性物质层融合，又能避免后续干燥工序中第一活性物质层中的第一润湿剂无法挥发干净，导致影响极片的电性能的问题。发明人发现，如果第一润湿剂的用量过少，无法有效确保第一活性物质层与第二活性物质层中的第二活性物质粉末之间的亲和性，导致第二活性物质粉末无法快速向第一活性物质层融合，从而导致第二活性物质层无法稳定地负载在第一活性物质层上；如果第一润湿剂的用量过多，则无法确保后续干燥工序中将第一活性物质层中的第一润湿剂挥发干净，从而影响极片的电性能。
作为一些具体示例，第一活性物质层浆料的粘度可控制在4000mPa.s-7000mPa.s，由此，可进一步保证第一活性物质层能更好的负载在集流体上，使第一活性物质层与集流体在90°剥离时的剥离力≥13N/m；同时，可进一步保证第二活性物质粉末与第一活性物质层之间的融合，使第二活性物质粉末能够稳定地负载在第一活性物质层上。
S200：将第二活性物质粉末均匀喷涂在第一活性物质层的远离集流体的至少部分表面
在该步骤中，通过喷涂设备将第二活性物质粉末均匀喷涂在第一活性物质层的远离集流体的至少部分表面，以便形成第二活性物质层。通过动态计量阀和气压相互协同实现第二活性物质层的面密度精准可控，该层面密度建议控制在集流体单面整体的40%以内。该层纯粉末喷涂，无需额外再增加辅材（如CMC、SBR、PAA等），具有更好的电子传导及离子传输效率。
S300：制备第三活性物质层浆料，将第三活性物质层浆料形成在第二活性物质层的远离第一活性物质层的至少部分表面
在该步骤中，将第三活性物质、第二粘结剂、第二导电剂、第二润湿剂和第二溶剂混合，形成第三活性物质层浆料，采用常规涂布方式（挤压或转移）将第三活性物质层浆料形成在第二活性物质层的远离第一活性物质层的至少部分表面，以便形成第三活性物质层。
其中，第二润湿剂的主要作用是降低第三活性物质层的表面张力，增加与第二活性物质粉末的润湿，提升第三活性物质层与第二活性物质层中的第二活性物质粉末之间的亲和性，使第二活性物质粉末更快地向第三活性物质层融合。作为一些具体示例，第二润湿剂可以选择硅醇类非离子表面活性剂，例如十六烷基硅三醇、三甲基硅醇、有机硅乙二醇等。
根据本发明的一些具体实施例，基于第三活性物质、第二粘结剂和第二导电剂的总质量为100%，第二润湿剂的用量为0.03-0.07%（例如可以为0.03/0.04/0.05/0.06/0.07%等），由此，既能确保第三活性物质层与第二活性物质层中的第二活性物质粉末之间的亲和性，使第二活性物质粉末更快地向第三活性物质层融合，又能避免后续干燥工序中第三活性物质层中的第二润湿剂无法挥发干净，导致影响极片的电性能的问题。发明人发现，如果第二润湿剂的用量过少，无法有效确保第三活性物质层与第二活性物质层中的第二活性物质粉末之间的亲和性，导致第二活性物质粉末无法快速向第三活性物质层融合，从而导致第三活性物质层无法稳定地负载在第二活性物质层上；如果第二润湿剂的用量过多，则无法确保后续干燥工序中将第三活性物质层中的第二润湿剂挥发干净，从而影响极片的电性能。
作为一些具体示例，第三活性物质层浆料的粘度可控制在4000mPa.s-7000mPa.s，由此，可进一步保证第三活性物质层能更好的负载在第二活性物质层上，使第三活性物质层中的第三活性物质与第二活性物质层中的第二活性物质之间在90°剥离时的内聚力≥10N/m；同时，可进一步保证第二活性物质粉末与第三活性物质层之间的融合，使第三活性物质层能够稳定地负载在第二活性物质层上。
S400：干燥
在该步骤中，烘干，以便将各涂层中的溶剂和润湿剂挥发干净，最终得到极片。
需要说明的是，在制备过程中，第一活性物质层浆料、第三活性物质层浆料中的润湿剂和溶剂会向第二活性物质粉末渗透，使第二活性物质粉末更快地向第一活性物质层、第三活性物质层融合。后续经过干燥后，润湿剂和溶剂挥发，干燥后的第一活性物质层与第二活性物质层之间、第二活性物质层和第三活性物质层之间均会存在少许的渗透，但是这种渗透是因接触引起的、是很少的，是可以忽略不计的。
根据本发明实施例的制备用于电池的极片的方法，使第一活性物质层与集流体之间、第一活性物质层与第二活性物质层之间以及第二活性物质层与第三活性物质层之间均存在足够的粘结力，由此确保第一活性物质层能够稳定地负载在集流体上，第二活性物质层能够稳定地负载在第一活性物质层上，第三活性物质层能够稳定地负载在第二活性物质层上。该方法避免了第二活性物质层中粘结剂以及其它不导电添加剂的添加，提高了极片的电子传导速率以及离子扩散速率，从而降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种电池。根据本发明的实施例，电池具有以上实施例的用于电池的极片或采用以上实施例方法制得的用于电池的极片。由此，降低了电池的阻抗，提高了电池的充放电倍率性能，同时还提升了电池的能量密度，电池的循环性能也能达到与现有技术同等的水平。另外，第二活性物质层中只含有第二活性物质粉末，不含有其它添加辅材，降低了电池的成本。
具体地，上述电池可以为单体电池，可以为电池模组，也可以为电池包。当上述电池为单体电池时，单体电池包括正极片、负极片和隔膜，隔膜设置在用于电池的极片和负极片之间。该单体电池的正极片采用本发明实施例的极片结构，或该单体电池的负极片采用本发明实施例的极片结构，或单体电池的正极片和负极片均采用本发明实施例的极片结构。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种用电设备。根据本发明的实施例，用电设备具有如上的电池，电池用于为用电设备提供电能。由此，用电设备具有电池的所有优点，在此不再赘述。
具体地，上述用电设备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等。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池，其制备方法包括：
（1）正极片的制备：将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑加入到NMP溶剂中搅拌均匀，然后涂布到铝箔集流体上，烘干，在铝箔集流体上形成正极活性物质层，分切成带极耳的正极片备用。其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.2:2.3:0.5。铝箔集流体单面的正极活性物质层的面密度为320mg/1540.25mm2。
（2）负极片的制备：
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR和十六烷基硅三醇加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铜箔集流体上，形成第一负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为96.7:0.8:0.5:1.3:0.7，基于石墨、SP、CMC、PAA和SBR的总质量，十六烷基硅三醇的用量为0.05%。
通过喷涂设备将石墨粉末均匀喷涂在第一负极活性物质层上，通过动态计量阀和气压相互协同实现面密度精准可控，形成第二负极活性物质层。
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR和十六烷基硅三醇加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5500mPa.s，然后涂布到第二负极活性物质层上，形成第三负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为97.3:0.8:0.5:1.0:0.4，基于石墨、SP、CMC、PAA和SBR的总质量，十六烷基硅三醇的用量为0.05%。
烘干，最终得到负极片。
该负极片单面的第一负极活性物质层、第二负极活性物质层和负极第三活性物质层的总面密度为156mg/1540.25mm2，其中，第一负极活性物质层的面密度比例为30%，第二负极活性物质层的面密度比例为40%，第三负极活性物质层的面密度比例为30%。
（3）电芯制备：对正极片、负极片加入隔膜进行卷绕，卷绕后进行正负极极耳焊接，然后将裸电芯进行封装于铝塑膜内，封装后对电芯真空烘烤15h后，经过注液、静置、高温高压化成、除气封装、分容，即得锂离子电池。该电池的电解液包括六氟磷酸锂和碳酸二甲酯，其中六氟磷酸锂的浓度为1mol/L。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
（2）负极片的制备：
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR和三甲基硅醇加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铜箔集流体上，形成第一负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为96.4:0.7:0.5:1.2:0.6，基于石墨、SP、CMC、PAA和SBR的总质量，三甲基硅醇的用量为0.04%。
通过喷涂设备将石墨粉末均匀喷涂在第一负极活性物质层上，通过动态计量阀和气压相互协同实现面密度精准可控，形成第二负极活性物质层。
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR和三甲基硅醇加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到第二负极活性物质层上，形成第三负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为97:0.7:0.4:0.9:0.4，基于石墨、SP、CMC、PAA和SBR的总质量，三甲基硅醇的用量为0.04%。
烘干，最终得到负极片。
该负极片单面的第一负极活性物质层、第二负极活性物质层和第三负极活性物质层的总面密度为156mg/1540.25mm2，其中，第一负极活性物质层的面密度比例为37.5%，第二负极活性物质层的面密度比例为25%，第三负极活性物质层的面密度比例为37.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
（2）负极片的制备：
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR和有机硅乙二醇加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为6000mPa.s，然后涂布到铜箔集流体上，形成第一负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为97:0.9:0.6:1.3:0.8，基于石墨、SP、CMC、PAA和SBR的总质量，有机硅乙二醇的用量为0.06%。
通过喷涂设备将石墨粉末均匀喷涂在第一负极活性物质层上，通过动态计量阀和气压相互协同实现面密度精准可控，形成第二负极活性物质层。
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR和有机硅乙二醇加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到第二负极活性物质层上，形成第三负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为97.6:0.9:0.6:1.0:0.5，基于石墨、SP、CMC、PAA和SBR的总质量，有机硅乙二醇的用量为0.06%。
烘干，最终得到负极片。
该负极片单面的第一负极活性物质层、第二负极活性物质层和第三负极活性物质层的总面密度为156mg/1540.25mm2，其中，第一负极活性物质层的面密度比例为32.5%，第二负极活性物质层的面密度比例为35%，第三负极活性物质层的面密度比例为32.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为45%，第二负极活性物质层的面密度比例为10%，第三负极活性物质层的面密度比例为45%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为40%，第二负极活性物质层的面密度比例为20%，第三负极活性物质层的面密度比例为40%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为37.5%，第二负极活性物质层的面密度比例为25%，第三负极活性物质层的面密度比例为37.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为35%，第二负极活性物质层的面密度比例为30%，第三负极活性物质层的面密度比例为35%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为32.5%，第二负极活性物质层的面密度比例为35%，第三负极活性物质层的面密度比例为32.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为27.5%，第二负极活性物质层的面密度比例为45%，第三负极活性物质层的面密度比例为27.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
第一负极活性物质层的面密度比例为25%，第二负极活性物质层的面密度比例为50%，第三负极活性物质层的面密度比例为25%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供一种锂离子电池，其制备方法包括：
（1）正极片的制备：
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑和十六烷基硅三醇加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铝箔集流体上，形成第一正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.2:2.3:0.5，基于磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑的总质量，十六烷基硅三醇的用量为0.05%。
通过喷涂设备将磷酸铁锂粉末均匀喷涂在第一正极活性物质层上，通过动态计量阀和气压相互协同实现面密度精准可控，形成第二正极活性物质层。
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑和十六烷基硅三醇加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到第二正极活性物质层上，形成第三正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.8:1.7:0.5，基于磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑的总质量，十六烷基硅三醇的用量为0.05%。
烘干，最终得到正极片。
该正极片单面的第一正极活性物质层、第二正极活性物质层和正极第三活性物质层的总面密度为320mg/1540.25mm2，其中，第一正极活性物质层的面密度比例为30%，第二正极活性物质层的面密度比例为40%，第三正极活性物质层的面密度比例为30%。
（2）负极片的制备：
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铜箔集流体上，烘干，在铜箔集流体上形成负极活性物质层，分切成带极耳的负极片备用。其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为96.7:0.8:0.5:1.3:0.7。
铜箔集流体单面的负极活性物质层的面密度为156mg/1540.25mm2。
（3）电芯制备：对正极片、负极片加入隔膜进行卷绕，卷绕后进行正负极极耳焊接，然后将裸电芯进行封装于铝塑膜内，封装后对电芯真空烘烤15h后，经过注液、静置、高温高压化成、除气封装、分容，即得锂离子电池。该电池的电解液包括六氟磷酸锂和碳酸二甲酯，其中六氟磷酸锂的浓度为1mol/L。
实施例12
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
（1）正极片的制备：
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑和三甲基硅醇加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铝箔集流体上，形成第一正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为96.9:2.1:0.4，基于磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑的总质量，三甲基硅醇的用量为0.04%。
通过喷涂设备将磷酸铁锂粉末均匀喷涂在第一正极活性物质层上，通过动态计量阀和气压相互协同实现面密度精准可控，形成第二正极活性物质层。
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑和三甲基硅醇加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到第二正极活性物质层上，形成第三正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.5:1.5:0.4，基于磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑的总质量，三甲基硅醇的用量为0.04%。
烘干，最终得到正极片。
该正极片单面的第一正极活性物质层、第二正极活性物质层和正极第三活性物质层的总面密度为320mg/1540.25mm2，其中，第一正极活性物质层的面密度比例为37.5%，第二正极活性物质层的面密度比例为25%，第三正极活性物质层的面密度比例为37.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
（1）正极片的制备：
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑和有机硅乙二醇加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铝箔集流体上，形成第一正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.5:2.5:0.6，基于磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑的总质量，有机硅乙二醇的用量为0.06%。
通过喷涂设备将磷酸铁锂粉末均匀喷涂在第一正极活性物质层上，通过动态计量阀和气压相互协同实现面密度精准可控，形成第二正极活性物质层。
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑和有机硅乙二醇加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到第二正极活性物质层上，形成第三正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为98.1:1.9:0.6，基于磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑的总质量，有机硅乙二醇的用量为0.06%。
烘干，最终得到正极片。
该正极片单面的第一正极活性物质层、第二正极活性物质层和正极第三活性物质层的总面密度为320mg/1540.25mm2，其中，第一正极活性物质层的面密度比例为32.5%，第二正极活性物质层的面密度比例为35%，第三正极活性物质层的面密度比例为32.5%。
其它内容均与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为45%，第二正极活性物质层的面密度比例为10%，第三正极活性物质层的面密度比例为45%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例15
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为40%，第二正极活性物质层的面密度比例为20%，第三正极活性物质层的面密度比例为40%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例16
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为37.5%，第二正极活性物质层的面密度比例为25%，第三正极活性物质层的面密度比例为37.5%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例17
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为35%，第二正极活性物质层的面密度比例为30%，第三正极活性物质层的面密度比例为35%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例18
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为32.5%，第二正极活性物质层的面密度比例为35%，第三正极活性物质层的面密度比例为32.5%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例19
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为27.5%，第二正极活性物质层的面密度比例为45%，第三正极活性物质层的面密度比例为27.5%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例20
本实施例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
第一正极活性物质层的面密度比例为25%，第二正极活性物质层的面密度比例为50%，第三正极活性物质层的面密度比例为25%。
其它内容均与实施例11相同。
对比例1
本对比例提供一种锂离子电池，与实施例1的区别在于：
（2）负极片的制备：
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铜箔集流体上，形成第一负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为96.7:0.8:0.5:1.3:0.7。
将石墨、SP、CMC、PAA、SBR加入到去离子水中搅拌均匀，浆料粘度为5500mPa.s，然后涂布到第一负极活性物质层上，形成第三负极活性物质层；其中，石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比为97.3:0.8:0.5:1.0:0.4。
烘干，最终得到负极片。
该负极片单面的第一负极活性物质层和负极第三活性物质层的总面密度为156mg/1540.25mm2，其中，第一负极活性物质层的面密度比例为50%，第三负极活性物质层的面密度比例为50%。
其它内容均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种锂离子电池，与实施例11的区别在于：
（1）正极片的制备：
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到铝箔集流体上，形成第一正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.2:2.3:0.5。
将磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑加入到NMP溶剂中搅拌均匀，浆料粘度为5000mPa.s，然后涂布到第一正极活性物质层上，形成第三正极活性物质层；其中，磷酸铁锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙炔黑的质量比为97.8:1.7:0.5。
烘干，最终得到正极片。
该正极片单面的第一正极活性物质层和正极第三活性物质层的总面密度为320mg/1540.25mm2，其中，第一正极活性物质层的面密度比例为50%，第三正极活性物质层的面密度比例为50%。
其它内容均与实施例11相同。
实施例1-10以及对比例1的数据如表1所示，实施例11-20以及对比例2的数据如表2所示。
表1
第一负极活性物质层的面密度比例 第二负极活性物质层的面密度比例 第三负极活性物质层的面密度比例 第一负极活性物质层的石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比 第三负极活性物质层的石墨、SP、CMC、PAA和SBR的质量比
实施例1 30% 40% 30% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例2 37.5% 25% 37.5% 96.4:0.7:0.5:1.2:0.6 97:0.7:0.4:0.9:0.4
实施例3 32.5% 35% 32.5% 97:0.9:0.6:1.3:0.8 97.6:0.9:0.6:1.0:0.5
实施例4 45% 10% 45% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例5 40% 20% 40% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例6 37.5% 25% 37.5% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例7 35% 30% 35% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例8 32.5% 35% 32.5% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例9 27.5% 45% 27.5% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
实施例10 25% 50% 25% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
对比例1 50% / 50% 96.7:0.8:0.5:1.3:0.7 97.3:0.8:0.5:1.0:0.4
表2
第一正极活性物质层的面密度比例 第二正极活性物质层的面密度比例 第三正极活性物质层的面密度比例 第一正极活性物质层的磷酸铁锂、PVDF和乙炔黑的质量比 第三正极活性物质层的磷酸铁锂、PVDF和乙炔黑的质量比
实施例11 30% 40% 30% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例12 37.5% 25% 37.5% 96.9:2.1:0.4 97.5:1.5:0.4
实施例13 32.5% 35% 32.5% 97.5:2.5:0.6 98.1:1.9:0.6
实施例14 45% 10% 45% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例15 40% 20% 40% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例16 37.5% 25% 37.5% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例17 35% 30% 35% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例18 32.5% 35% 32.5% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例19 27.5% 45% 27.5% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
实施例20 25% 50% 25% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
对比例2 50% / 50% 97.2:2.3:0.5 97.8:1.7:0.5
分别对实施例1-10中制备的负极片的外观放大10倍进行观察，结果如附图2-6以及表3所示，可以看出，实施例1-8的负极片的外观均良好，均没有出现漏针孔不良或凸凹不平的现象。实施例9的负极片表面漏针孔不良（如附图5方框内所示），实施例10的负极片表面漏针孔不良（如附图6方框内所示）以及极片表面凸凹不平。可见，如果第二负极活性物质层的面密度过大，会导致极片的外观性能差。
分别对实施例11-20中制备的正极片的外观放大10倍进行观察，结果如表3所示，可以看出，实施例11-18的正极片的外观均良好，均没有出现漏针孔不良或凸凹不平的现象。实施例19的正极片表面漏针孔不良，实施例20的正极片表面漏针孔不良以及极片表面凸凹不平。可见，如果第二正极活性物质层的面密度过大，会导致极片的外观性能差。
分别对实施例1-20以及对比例1-2制备的锂离子电池的阻抗、充放电倍率性能以及能量密度进行测试，测试结果如表3所示。分别对实施例1、11以及对比例1制备的锂离子电池的循环性能进行测试。
阻抗测试：1.电芯在25±2℃环境下以0.5C电流充电至3.65V；2.搁置30min；3.以0.1C电流放电30min；4.搁置60min，并记录终止电压U1和终止电流I1；5.以1.0C电流放电30秒，并记录终止电压U2和终止电流I2；6.搁置30min。计算方式：DCR=|第4步终止电压-第5步终止电压|÷|第5步终止电流-第4步终止电流|=|U1-U2|÷|I2-I1|。
倍率放电测试：1.电芯在25±2℃环境下以0.5P功率充电至3.65V；2.搁置30min；3.以0.5P功率放电至2.0V(记录容量Q1)；4.搁置30min；5.电芯在25±2℃环境下以0.5P功率充电至3.65V；6.搁置30min；7.以1P功率放电至2.0V（记录容量Q2）；8.搁置30min；9.以0.5P功率充电至3.65V；10.搁置30min；11.以2P功率放电至2.0V（记录容量Q3）。计算方式：1P/0.5P=Q2/Q1；2P/0.5P=Q3/Q1。
倍率充电测试：1.电芯在25±2℃环境下以0.5P功率充电至3.65V；2.搁置30min；3.以0.5P功率放电至2.0V(记录容量Q1)；4.搁置30min；5.电芯在25±2℃环境下以1P功率充电至3.65V；6.搁置30min；7.以0.5P功率放电至2.0V（记录容量Q2）；8.搁置30min；9.以2P功率充电至3.65V；10.搁置30min；11.以0.5P功率放电至2.0V（记录容量Q3）。计算方式：1P/0.5P=Q2/Q1；2P/0.5P=Q3/Q1。
低温放电测试：1.电芯在25±2℃环境下以0.5P功率充电至3.65V；2.搁置30min；3.以0.5P功率放电至2.0V（记录容量Q1）；4.搁置30min；5.电芯在25±2℃环境下以0.5P功率充电至3.65V（完成后立即设置高低温箱温度为-10℃，直至电芯表面温度达到-10℃）；6.搁置3h；7.以0.5P功率放电至2.0V(记录容量Q2)（完成后立即设置高低温箱温度为25℃，直至电芯表面温度达到25℃）；8.搁置3h；9.以0.5P功率充电至3.65V（完成后立即设置高低温箱温度为-20℃，直至电芯表面温度达到-20℃）；10.搁置30min；11.以0.5P功率放电至2.0V（记录容量Q3）；12.结束。计算方式：-20℃@DC=Q3/Q1；-10℃@DC=Q2/Q1。
循环性能测试：1.电芯45±2℃环境搁置2h；2.以1.0C电流充电至3.65V；3.搁置30min；4.以1.0C电流放电至2.0V；5.搁置30min。循环2-5步，直至放电容量衰减至小于或者等于初始放电容量的60%，测试结束。
能量密度测试：在25℃下，将电池以1P放电至2.5V，记录放电能量E，再以1P充电至3.65V(额定电压)。重复3次，记录每次放电能量，计算平均放电能量，能量密度为平均放电能量与电池重量的比值，单位为Wh/Kg。
表3
表3续
从表3中可以看出，与对比例1相比，实施例1-10的直流电阻均降低。通过对比实施例1以及实施例4-10可以看出，实施例4-5的直流电阻降低较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著降低电池的阻抗。与对比例2相比，实施例11-20的直流电阻均降低。通过对比实施例11以及实施例14-20可以看出，实施例14-15的直流电阻降低较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著降低电池的阻抗。
与对比例1相比，实施例1-10在1P/0.5P下的倍率充电性能均得到提升。通过对比实施例1以及实施例4-10可以看出，实施例4-5在1P/0.5P下的倍率充电性能提升较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在1P/0.5P下的倍率充电性能。与对比例2相比，实施例11-20在1P/0.5P下的倍率充电性能均得到提升。通过对比实施例11以及实施例14-20可以看出，实施例14-15在1P/0.5P下的倍率充电性能提升较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在1P/0.5P下的倍率充电性能。
与对比例1相比，实施例1-10在2P/0.5P下的倍率充电性能均得到提升。通过对比实施例1以及实施例4-10可以看出，实施例4-5在2P/0.5P下的倍率充电性能提升较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在2P/0.5P下的倍率充电性能。与对比例2相比，实施例11-20在2P/0.5P下的倍率充电性能均得到提升。通过对比实施例11以及实施例14-18可以看出，实施例14-15在2P/0.5P下的倍率充电性能提升较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在2P/0.5P下的倍率充电性能。
与对比例1相比，实施例1-10在1P/0.5P下的倍率放电性能均得到提升。通过对比实施例1以及实施例4-10可以看出，实施例4-5在1P/0.5P下的倍率放电性能提升较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在1P/0.5P下的倍率放电性能。与对比例2相比，实施例11-20在1P/0.5P下的倍率放电性能均得到提升。通过对比实施例11以及实施例14-18可以看出，实施例14-15在1P/0.5P下的倍率放电性能提升较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在1P/0.5P下的倍率放电性能。
与对比例1相比，实施例1-10在2P/0.5P下的倍率放电性能均得到提升。通过对比实施例1以及实施例4-10可以看出，实施例4-5在2P/0.5P下的倍率放电性能提升较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在2P/0.5P下的倍率放电性能。与对比例2相比，实施例11-20在2P/0.5P下的倍率放电性能均得到提升。通过对比实施例11以及实施例14-18可以看出，实施例14-15在2P/0.5P下的倍率放电性能提升较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在2P/0.5P下的倍率放电性能。
与对比例1相比，实施例1-10在-10℃@DC下的放电性能均得到提升。通过对比实施例1以及实施例4-10可以看出，实施例4-5在-10℃@DC下的放电性能提升较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在-10℃@DC下的放电性能。与对比例2相比，实施例11-20在-10℃@DC下的放电性能均得到提升。通过对比实施例11以及实施例14-18可以看出，实施例14-15在-10℃@DC下的放电性能提升较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在-10℃@DC下的放电性能。
与对比例1相比，实施例1-10在-20℃@DC下的放电性能均得到提升。通过对比实施例1以及实施例4-20可以看出，实施例4-5在-20℃@DC下的放电性能提升较少，可见如果第二负极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在-20℃@DC下的放电性能。与对比例2相比，实施例11-20在-20℃@DC下的放电性能均得到提升。通过对比实施例11以及实施例14-18可以看出，实施例14-15在-20℃@DC下的放电性能提升较少，可见如果第二正极活性物质层的面密度过小，则其效果有限，无法显著提升电池在-20℃@DC下的放电性能。
与对比例1相比，实施例1-3以及实施例6-10的能量密度均得到提升，而实施例4-5的能量密度并未得到提升，可见，如果第二负极活性物质层的面密度过小，无法有效提升电池的能量密度。与对比例2相比，实施例11-13以及实施例16-20的能量密度均得到提升，而实施例14-15的能量密度并未得到提升，可见，如果第二正极活性物质层的面密度过小，无法有效提升电池的能量密度。
循环性能进行测试结果表明，实施例1和11的循环性能与对比例1的水平相当。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种用于电池的极片，其特征在于，包括：
集流体；
第一活性物质层，所述第一活性物质层设置在所述集流体的至少部分表面，所述第一活性物质层中包括第一活性物质、第一粘结剂和第一导电剂；
第二活性物质层，所述第二活性物质层设置在所述第一活性物质层的远离所述集流体的至少部分表面，所述第二活性物质层由第二活性物质组成；
第三活性物质层，所述第三活性物质层设置在所述第二活性物质层的远离所述第一活性物质层的至少部分表面，所述第三活性物质层中包括第三活性物质、第二粘结剂和第二导电剂。
2.根据权利要求1所述的用于电池的极片，其特征在于，基于所述集流体单面的所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的总面密度为100%，所述第二活性物质层的面密度不大于40%。
3.根据权利要求2所述的用于电池的极片，其特征在于，基于所述集流体单面的所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的总面密度为100%，所述第二活性物质层的面密度不小于20%且不大于40%。
4.根据权利要求2所述的用于电池的极片，其特征在于，所述集流体单面的所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的面密度的比值为(30-37.5):(25-40):(30-37.5)。
5.根据权利要求1所述的用于电池的极片，其特征在于，所述第一活性物质层与所述集流体在90°剥离时的剥离力≥13N/m；
和/或，所述第三活性物质层与所述第二活性物质层之间在90°剥离时的内聚力≥10N/m。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于电池的极片，其特征在于，所述极片为负极片，所述负极片包括：
负极集流体；
第一负极活性物质层，所述第一负极活性物质层设置在所述负极集流体的至少部分表面，所述第一负极活性物质层中包括第一负极活性物质、第一负极粘结剂和第一负极导电剂；
第二负极活性物质层，所述第二负极活性物质层设置在所述第一负极活性物质层的远离所述负极集流体的至少部分表面，所述第二负极活性物质层由第二负极活性物质组成；
第三负极活性物质层，所述第三负极活性物质层设置在所述第二负极活性物质层的远离所述第一负极活性物质层的至少部分表面，所述第三负极活性物质层中包括第三负极活性物质、第二负极粘结剂和第二负极导电剂。
7.根据权利要求6所述的用于电池的极片，其特征在于，所述第一负极活性物质、所述第一负极导电剂与所述第一负极粘结剂的质量比例为(96.4-97):(0.7-0.9):(2.3-2.7)；
和/或，所述第三负极活性物质、所述第二负极导电剂与所述第二负极粘结剂的质量比例为(97-97.6):(0.7-0.9):(1.7-2.1)。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的用于电池的极片，其特征在于，所述极片为正极片，所述正极片包括：
正极集流体；
第一正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在所述正极集流体的至少部分表面，所述第一正极活性物质层中包括第一正极活性物质、第一正极粘结剂和第一正极导电剂；
第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在所述第一正极活性物质层的远离所述正极集流体的至少部分表面，所述第二正极活性物质层由第二正极活性物质组成；
第三正极活性物质层，所述第三正极活性物质层设置在所述第二正极活性物质层的远离所述第一正极活性物质层的至少部分表面，所述第三正极活性物质层中包括第三正极活性物质、第二正极粘结剂和第二正极导电剂。
9.根据权利要求8所述的用于电池的极片，其特征在于，所述第一正极活性物质、所述第一正极导电剂与所述第一正极粘结剂的质量比例为(96.9-97.5):(0.4-0.6):(2.1-2.5)；
和/或，所述第三正极活性物质、所述第二正极导电剂与所述第二正极粘结剂的质量比例为(97.5-98.1):(0.4-0.6):(1.5-1.9)。
10.一种制备用于电池的极片的方法，其特征在于，包括：
将第一活性物质、第一粘结剂、第一导电剂、第一润湿剂和第一溶剂混合，形成第一活性物质层浆料，将所述第一活性物质层浆料形成在集流体的至少部分表面，以便形成第一活性物质层；
将第二活性物质粉末均匀喷涂在所述第一活性物质层的远离所述集流体的至少部分表面，以便形成第二活性物质层；
将第三活性物质、第二粘结剂、第二导电剂、第二润湿剂和第二溶剂混合，形成第三活性物质层浆料，将所述第三活性物质层浆料形成在所述第二活性物质层的远离所述第一活性物质层的至少部分表面，以便形成第三活性物质层；
干燥，得到所述极片。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一润湿剂和所述第二润湿剂各自独立地包括硅醇类非离子表面活性剂。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，基于所述第一活性物质、所述第一粘结剂和所述第一导电剂的总质量为100%，所述第一润湿剂的用量为0.03-0.07%；
和/或，基于所述第三活性物质、所述第二粘结剂和所述第二导电剂的总质量为100%，所述第二润湿剂的用量为0.03-0.07%。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第一活性物质层浆料和所述第三活性物质层浆料的粘度各自独立地为4000mPa.s-7000mPa.s。
14.一种电池，其特征在于，具有权利要求1-9中任一项所述的用于电池的极片或采用权利要求10-13中任一项所述方法制得的用于电池的极片。
15.一种用电设备，其特征在于，具有权利要求14所述的电池。
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