CN117038860A - 一种阴极极片、电极组件、电池及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种阴极极片、电极组件、电池及用电设备，该阴极极片的阴极活性层包括沿TD方向依次连接的第一阴极活性层和第二阴极活性层，且第一阴极活性层靠近极耳部；其中，第一阴极活性层包括至少部分层叠设置的第一和第二子阴极活性层，第一子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于第二子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。本申请的阴极活性层采用分区设置，在不同区域设置充电上限电压不同的阴极活性材料，在阴极活性层整体具有较高的能量密度的情况下，减缓了边缘极化以及相应的阳极极片边缘析锂的发生，提高了电池的循环稳定性和安全性。

Description

一种阴极极片、电极组件、电池及用电设备
技术领域
本发明涉及电池的技术领域，尤其涉及一种阴极极片、电极组件、电池及用电设备。
背景技术
电池作为新一代绿色能量储存和转换装置，被广泛应用于便携式电子设备、动力汽车以及航空航天等领域。随着电池技术的发展与进步，提升电池的续航能力成为了行业发展的重要任务之一。锂离子电池以其高能量密度、低成本以及长循环寿命受到广泛关注，但是目前商业化的锂离子电池的能量密度仍难以满足消费者对于电池续航里程的需求。上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是目前商业化的锂离子电池的能量密度仍难以满足消费者对于电池续航里程的需求的问题。
第一方面：一种阴极极片，包括：
阴极集流体，包括本体部和极耳部；本体部的至少一个表面设有阴极活性材料承载区；
阴极活性层，设置于阴极活性材料承载区；阴极活性层包括沿阴极集流体的TD方向依次连接的第一阴极活性层和第二阴极活性层，且第一阴极活性层设置于第二阴极活性层靠近极耳部的一侧；
其中，第一阴极活性层包括至少部分层叠设置的第一子阴极活性层和第二子阴极活性层，第一阴极活性层远离本体部的表面的至少一部分为第一子阴极活性层的表面，且第一子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于第二子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。
本申请的实施例中，阴极活性层32采用分区设置，在不同区域设置充电上限电压不同的阴极活性材料，具体地，在靠近极耳部312的区域采用充电上限电压较低的阴极活性材料，其它区域采用充电上限电压较高的阴极活性材料，在阴极活性层32具有较高的能量密度的情况下，减缓了阴极极片边缘极化以及相应的阳极极片边缘析锂的发生，提高电池的循环稳定性和安全性。
具体的，本申请的实施例对于第一阴极活性层321的外表面采用充电上限电压较低的阴极活性材料，该材料在充电过程中能够提前达到恒压（CV）过程，降低了锂离子嵌入对于阳极极片的压力，减缓了阳极极片发生析锂的情况，从而提高了电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，沿阴极集流体的TD方向，第一阴极活性层的宽度与阴极活性层的宽度比为5%-15%。
在上述范围内，较小的第一阴极活性层的宽度占比有利于电池能量密度的提高，较大的第一阴极活性层的宽度占比有利于电池循环稳定性的提升。
在一些实施例中，沿阴极集流体的TD方向，第一子阴极活性层远离本体部的表面的宽度等于第一阴极活性层远离本体部的表面的宽度。
本申请的实施例中，通过使第一阴极活性层321远离本体部311的整个表面均为第一子阴极活性层3211的充电上限电压较低的阴极活性材料，该材料在充电过程中先接触电解液，能够提前达到恒压（CV）过程，减缓了阴极极片的边缘极化以及阳极极片发生析锂的情况，提高了电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，沿从第二阴极活性层向第一阴极活性层的方向，第一子阴极活性层的厚度逐渐增大，第二子阴极活性层的厚度逐渐减小。
本申请的实施例中，通过第一子阴极活性层的设置，减缓了阴极极片边缘析锂的情况、提升了边缘的安全性能和循环稳定性，通过第二子阴极活性层的设置，提升了边缘的能量密度。
在一些实施例中，第一子阴极活性层远离第二阴极活性层的一端的厚度与第一阴极活性层远离第二阴极活性层的一端的厚度比为大于等于30%。
本申请的实施例中，在上述范围内，第一子阴极活性层靠近极耳部一端的厚度越小越有利于电池的能量密度的提升，第一子阴极活性层靠近极耳部一端的厚度越大越有利于电池的循环稳定性和安全性的提升。
在一些实施例中，第一子阴极活性层远离第二阴极活性层的一端的厚度等于第一阴极活性层远离第二阴极活性层的一端的厚度；第二子阴极活性层靠近第二阴极活性层的一端的厚度等于第一阴极活性层靠近第二阴极活性层的一端的厚度。
本申请的实施例中，通过提供第一子阴极活性层靠近极耳部一端的厚度为第一阴极活性层靠近极耳部一端的厚度的100%的实施例，进一步减缓了边缘析锂的情况、提升了边缘的安全性能和循环稳定性。
在一些实施例中，第一阴极活性层的单位面积承载重量等于第二阴极活性层的单位面积承载重量。
本申请的实施例中，通过第一阴极活性层和第二阴极活性层的单位面积承载重量相等，提升了阴极极片的承载一致性。
在一些实施例中，第二子阴极活性层的阴极活性材料与第二阴极活性层的阴极活性材料相同，且第一子阴极活性层的阴极活性材料与第二子阴极活性层的阴极活性材料不同；第一子阴极活性层的阴极活性材料的粒径与第二子阴极活性层的阴极活性材料的粒径比为80%-120%。
本申请的实施例中，第一阴极活性层的两种阴极活性材料的粒径相近，使得第一子阴极活性层和第二子阴极活性层的阴极活性材料的堆积效果相近，提升了第一阴极活性层的充放电性能的均衡性。
在一些实施例中，第一子阴极活性层的阴极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰锂，磷酸锰铁锂中的一种或多种；第二子阴极活性层的阴极活性材料包括镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种；第二子阴极活性层的阴极活性材料与第二阴极活性层的阴极活性材料相同。
本申请的实施例中，通过使第二子阴极活性层与第二阴极活性层的阴极活性材料相同，简化了二者的制成。
在一些实施例中，第一子阴极活性层的阴极活性材料包括高镍的镍钴锰三元材料；第二子阴极活性层的阴极活性材料包括中镍的镍钴锰三元材料、低镍的镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种；第二子阴极活性层的阴极活性材料与第二阴极活性层的阴极活性材料相同。
本申请的实施例中，通过高镍的镍钴锰三元材料、中镍的镍钴锰三元材料和/或钴酸锂的充电上限电压的层级设置，在阴极活性层整体具有较高的能量密度的情况下，提高电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，阴极活性层还包括第三阴极活性层，第三阴极活性层沿阴极集流体的TD方向设置于第二阴极活性层远离第一阴极活性层的一侧；第二子阴极活性层的阴极活性材料与第二阴极活性层的阴极活性材料相同；第二阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于第三阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。
本申请的实施例中，阴极活性层沿着阴极集流体的TD方向分为三个依次连接的承载区域，三个承载区域的阴极活性材料的充电上限电压依次增加，最靠近极耳部的阴极活性材料的充电上限电压最低，在充电过程中能够提前达到恒压（CV）过程，有利于降低锂离子嵌入对于阳极活性材料的压力，减缓阳极极片发生析锂的情况，以及减缓阴极极片的边缘极化，提高电池的循环稳定性。最远离极耳部的阴极活性材料的充电上限电压最高，有利于进一步提升阴极活性层的能量密度，此外，中部的阴极活性材料的充电上限电压低于最远离极耳部的阴极活性材料的充电上限电压，该区域的阴极活性材料的体积膨胀程度低于最远离极耳部的阴极活性材料的体积膨胀程度，有利于提升阴极活性层的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，第一子阴极活性层的阴极活性材料包括磷酸铁锂、锰酸铁锂，磷酸锰铁锂中的一种或多种；第二阴极活性层的阴极活性材料包括高镍的镍钴锰三元材料；第三阴极活性层的阴极活性材料包括中镍的镍钴锰三元材料、低镍的镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种。
本申请的实施例中，通过在第二阴极活性层采用高镍的镍钴锰三元材料作为阴极活性材料，有利于减少第二阴极活性层的体积膨胀，有利于减少阴极极片的中部发生析锂的情况，第三阴极活性层采用中镍的镍钴锰三元材料、低镍的镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂作为阴极活性材料，有利于提高阴极活性层的能量密度。
在一些实施例中，第一阴极活性层的单位面积承载重量、第二阴极活性层的单位面积承载重量以及第三阴极活性层的单位面积承载重量均相等。
本申请的实施例中，第一阴极活性层、第二阴极活性层和第三阴极活性层的单位面积承载重量相等，提升了阴极极片的承载一致性。
在一些实施例中，第一阴极活性层的单位面积承载重量和第二阴极活性层的单位面积承载重量相等，且第二阴极活性层的单位面积承载重量小于第三阴极活性层的单位面积承载重量。
本申请的实施例中，通过第三阴极活性层的单位面积承载重量大于第二阴极活性层的单位面积承载重量，有利于阴极活性层的能量密度的提升，通过第二阴极活性层的单位面积承载重量相比第三阴极活性层的单位面积承载减少，有利于缓解第二阴极活性层的体积膨胀程度，有利于提高电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，第二子阴极活性层的阴极活性材料与第二阴极活性层的阴极活性材料相同，有利于简化二者的制成。
在一些实施例中，第二子阴极活性层的阴极活性材料与第二阴极活性层的阴极活性材料不同，且第二子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于第二阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。
本申请的实施例中，第一子阴极活性层、第二子阴极活性层和第二阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压依次增加，有利于第一阴极活性层到第二阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压的过渡。
在一些实施例中，阴极集流体的至少一个表面还设有绝缘材料承载区，绝缘材料承载区的部分位于本体部，另一部分位于极耳部；阴极极片还包括设置于绝缘材料承载区的绝缘材料层。
本申请的实施例中，通过绝缘材料层的设置，减少电池发生短路的风险，减小极片区析锂风险。
第二方面，本申请的实施例提供一种电极组件，包括阴极极片、阳极极片以及设于阴极极片和阳极极片之间的隔离膜，其中，阴极极片为根据第一方面提供的任一阴极极片。本申请的实施例提供的电极组件由于包括第一方面提供的任一阴极极片，至少具有与阴极极片相同的优势。
在一些实施例中，阴极极片为第一方面提供的一些阴极极片，阳极极片包括阳极集流体和阳极活性层；对应第一阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量与对应第二阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量相同。
本申请的实施例中，阳极活性层的单位面积承载重量保持一致，使得阳极活性层对应第二阴极活性层的部分，满足第二阴极活性层的锂离子嵌入的需求。由于第一阴极活性层相对于第二阴极活性层能脱出的锂离子相对较少，阳极活性层对应第一阴极活性层的部分的嵌锂能力超过第一阴极活性层的锂离子嵌入的需求，使得阳极活性层对应第一阴极活性层的部分有更多的空间容纳第一阴极活性层的锂离子，有利于减少边缘析锂的发生。
在一些实施例中，阴极极片为第一方面提供的一些阴极极片，阳极极片包括阳极集流体和阳极活性层；对应第一阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量与对应第二阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量相同，且对应第一阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量大于对应第三阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量。
本申请的实施例中，对应第一阴极活性层和第二阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量一致，满足阳极活性层对应第二阴极活性层的部分有足够的空间容纳第二阴极活性层的锂离子，对应第一阴极活性层的部分有更多的空间容纳第一阴极活性层的锂离子。对应第三阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量小于对应第一阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量，有利于减少阳极活性材料的消耗，降低电极组件的重量，增加阴极极片的可用空间，有助于缓解膨胀力带来的析锂问题。
在一些实施例中，阴极极片为第一方面提供的一些阴极极片，对应第一阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量、对应第二阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量，以及对应第三阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量均相同。
本申请的实施例中，阳极活性层的单位面积承载重量保持一致，使得阳极活性层对应第二阴极活性层的部分，满足第二阴极活性层的锂离子嵌入的需求。对应第三阴极活性层的部分阳极活性层的单位面积承载重量较大，有利于满足第三阴极活性层的大容量需求。对应第一阴极活性层和第二阴极活性层的部分阳极活性层的嵌锂能力超过第一阴极活性层和第二阴极活性层的锂离子嵌入的需求，使得第一阴极活性层和第二阴极活性层有更多的时间使得锂离子嵌入至阳极活性层，有利于减少边缘析锂的发生。
第三方面，本申请的实施例提供了一种电池，包括第二方面提供的任一电极组件。本申请的实施例提供的电池由于包括第二方面提供的任一电极组件，至少具有与电极组件相同的优势。
第四方面，本申请的实施例提供了一种用电设备，包括第三方面提供的任一电池，电池用于提供电能。本申请的实施例提供的用电设备由于包括第三方面提供的任一电池，至少具有与电池相同的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请的实施例提供的车辆的结构示意图；
图2为本申请的实施例提供的电池的分解结构示意图；
图3为本申请的实施例提供的电池单体的分解结构示意图；
图4为本申请一些实施例提供的阴极极片的结构示意图；
图5为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第一结构示意图；
图6为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第二结构示意图；
图7为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第三结构示意图；
图8为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第四结构示意图；
图9为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第五结构示意图；
图10为本申请的实施例提供的阴极极片的另一结构示意图；
图11为图10所示的阴极极片沿其厚度方向的第一结构示意图；
图12为图10所示的阴极极片沿其厚度方向的第二结构示意图；
图13为本申请的实施例提供的电极组件的分解结构示意图；
图14为本申请的实施例提供的阳极极片的结构示意图；
图15为本申请的实施例提供的阳极极片的另一结构示意图。
附图标号说明：
1000-车辆、100-电池、200-控制器、300-马达、10-箱体、20-电池单体、11-第一部分、12-第二部分、21-端盖、22-壳体、23-电极组件、21a-电极端子、23a-极耳、30-阴极极片、31-阴极集流体、32-阴极活性层、311-本体部、312-极耳部、AA-阴极活性材料承载区、321-第一阴极活性层、322-第二阴极活性层、323-第三阴极活性层、3211-第一子阴极活性层、3212-第二子阴极活性层、BB-绝缘材料承载区、33-绝缘材料层、40-阳极极片、50-隔离膜、41-阳极集流体、42-阳极活性层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“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。本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
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。
正极材料是影响锂离子电池体系续航能力提升的重要原因之一。按照正极材料的不同，当下全球主流的锂离子电池分为镍钴锰三元(NCM)电池和磷酸铁锂（LFP)电池。磷酸铁锂（LFP)电池具有成本低廉、稳定性强等优势，但存在着能量密度相对较低的情况。层状结构的镍钴锰三元(NCM)正极材料具有高能量密度、高工作电压等优势，但在长循环过程中其晶体结构容易发生非均匀的体积变化，导致循环性能容易发生不可逆的下降，限制了实际应用。
目前正极极片大多采用一体式涂布，极片各个位置涂布相同材料，靠近极耳的极片部分由于电解液浸润和反应极化等，后期容易出现局部析锂等副反应，恶化循环寿命。此外，快速充电是缓解里程焦虑的有效方式之一，但是锂离子电池在快速充电的过程中，靠近极耳的极片部分更容易发生局部析锂等副反应，进一步恶化电池的续航能力。
若电极材料全部采用镍钴锰三元(NCM)材料，则电池的初始能量密度较高，但是在常规充电或者快速充电的循环过程中，其极片边缘容易发生析锂的情况，导致电池的能量密度快速下降，制约了电池体系的续航能力。
综合上述，为了解决上述问题，本申请的实施例通过提供一种阴极极片，阴极活性层采用分区设置，在靠近极耳部的区域采用充电上限电压较低的阴极活性材料，在其它区域采用充电上限电压较高的阴极活性材料，在阴极活性层具有较高的能量密度的情况下，减缓了阴极极片边缘极化以及相应的阳极极片边缘析锂的发生，提高了电池的循环稳定性和安全性。
下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。
本申请实施例公开的电池可以用于使用电池作为电源的用电装置或者使用电池作为储能元件的各种储能系统。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1，图1为本申请的实施例提供的车辆的结构示意图。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的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，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。
在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2，图2为本申请的实施例提供的电池的分解结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20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10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3，图3为本申请的实施例提供的电池单体的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体20包括有端盖21、壳体22、电极组件23以及其他的功能性部件。
端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21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21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子21a等的功能性部件。电极端子21a可以用于与电极组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体20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21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21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21，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22是用于配合端盖21以形成电池单体20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23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22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22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22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22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22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23是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部，正极片和负极片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。
请参照图4-图5，图4为本申请一些实施例提供的阴极极片的结构示意图，图5为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第一结构示意图。本申请的实施例提供了一种阴极极片30，包括阴极集流体31和阴极活性层32。阴极集流体31包括本体部311和极耳部312。本体部311的至少一个表面设有阴极活性材料承载区AA。阴极活性层32设置于阴极活性材料承载区AA。阴极活性层32包括沿阴极集流体31的TD方向依次连接的第一阴极活性层321和第二阴极活性层322，且第一阴极活性层321设置于第二阴极活性层322靠近极耳部312的一侧。其中，第一阴极活性层321包括至少部分层叠设置的第一子阴极活性层3211和第二子阴极活性层3212，第一阴极活性层321远离本体部311的表面的至少一部分为第一子阴极活性层3211的表面，且第一子阴极活性层3211的阴极活性材料的充电上限电压低于第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的充电上限电压。
其中，阴极活性层32可以仅设置于阴极集流体31沿其厚度方向的一侧，还可以设置于阴极集流体31沿其厚度方向设的相对两侧。阴极集流体31可以为铝材质、铝的合金材质或其它材质，根据需要具体设置。本体部311用于设置阴极活性材料。极耳部312为阴极集流体31突出于本体部311的部分，用于传输电能。极耳部312可以仅设于本体部311沿TD方向的一端，也可以设于本体部311沿TD方向的相对两端，根据需要具体设置。本体部311一端可以仅设置一个极耳部312，也可以设置多个层叠设置的极耳部312，根据需要具体设置。极耳部312沿TD方向的高度可以为任意尺寸。在一些实施例中，极耳部312沿TD方向的高度可以为6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm、32mm、34mm、36mm，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，极耳部312沿TD方向的高度可以为6mm-16mm、16mm-30mm或30mm-36mm等。沿阴极集流体31的厚度方向，本体部311可以仅一个表面设有阴极活性材料承载区AA，也可以相对的两个表面均设置有阴极活性材料承载区AA。在一些实施例中，阴极活性材料承载区AA的区域面积小于本体部311的区域面积。TD方向（Transverse Direction）表示阴极集流体31的宽度方向。第一子阴极活性层3211设于第二子阴极活性层3212靠近极耳部312的一侧。如图5所示，沿阴极集流体31的厚度方向，第二子阴极活性层3212靠近本体部311设置，第一子阴极活性层3211设置在第二子阴极活性层3212远离本体部311的一侧，即，至少部分的第一子阴极活性层3211的表面暴露于电解液。充电上限电压是指电池充满电时的电压，是阴极活性材料的材料属性。在电池充电时，由于外部电流的作用，锂离子从阴极活性材料中脱出，通过电解液和隔离膜嵌入阳极；放电时，锂离子从阳极脱出，通过电解液和隔离膜，嵌入阴极活性材料晶格。在整个充放电的过程中，锂离子往返于阴阳极之间。
本申请的实施例中，阴极活性层32采用分区设置，在不同区域设置充电上限电压不同的阴极活性材料，具体地，在靠近极耳部312的区域采用充电上限电压较低的阴极活性材料，其它区域采用充电上限电压较高的阴极活性材料，在阴极活性层32具有较高的能量密度的情况下，减缓了阴极极片边缘极化以及相应的阳极极片边缘析锂的发生，提高电池的循环稳定性和安全性。
具体的，本申请的实施例对于第一阴极活性层321的外表面采用充电上限电压较低的阴极活性材料，该材料在充电过程中能够提前达到恒压（CV）过程，降低了锂离子嵌入对于阳极极片的压力，减缓了阳极极片发生析锂的情况，从而提高了电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，沿阴极集流体31的TD方向，第一阴极活性层321的宽度与阴极活性层32的宽度比为5%-15%。
其中，在任意实施方式中，沿阴极集流体31的TD方向，第一阴极活性层321的宽度与阴极活性层32的宽度比可以为5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，沿阴极集流体31的TD方向，第一阴极活性层321的宽度与阴极活性层32的宽度比可以为5%-10%、8%-12%或10%-15%等。在一些实施例中，第一阴极活性层321和第二阴极活性层322的宽度比为10%：90%。在上述范围内，较小的第一阴极活性层321的宽度占比有利于电池能量密度的提高，较大的第一阴极活性层321的宽度占比有利于电池循环稳定性的提升。
在一些实施例中，如图5所示，沿阴极集流体31的TD方向，第一子阴极活性层3211远离本体部311的表面的宽度等于第一阴极活性层321远离本体部311的表面的宽度。
本申请的实施例中，通过使第一阴极活性层321远离本体部311的整个表面均为第一子阴极活性层3211的充电上限电压较低的阴极活性材料，该材料在充电过程中先接触电解液，能够提前达到恒压（CV）过程，减缓了阴极极片的边缘极化以及阳极极片发生析锂的情况，提高了电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，可以参照图6，图6为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第二结构示意图。第一子阴极活性层3211可以在TD方向覆盖部分的第二子阴极活性层3212，且第一子阴极活性层3211的厚度一致，有利于简化制成。
在一些实施例中，沿从第二阴极活性层322向第一阴极活性层321的方向，第一子阴极活性层3211的厚度逐渐增大，第二子阴极活性层3212的厚度逐渐减小。
其中，如图5所示，从阴极活性层32指向阴极集流体31的方向，可以理解为阴极活性层32和阴极集流体31的厚度方向。其中，第一子阴极活性层3211越靠近极耳部312，其厚度越厚，第二子阴极活性层3212越靠近第二阴极活性层322，其厚度越厚。
本申请的实施例中，通过第一子阴极活性层3211的设置，减缓了阴极极片边缘析锂的情况、提升了边缘的安全性能和循环稳定性，通过第二子阴极活性层3212的设置，提升了边缘的能量密度。
在一些实施例中，如图5所示，第一子阴极活性层3211远离第二阴极活性层322的一端的厚度与第一阴极活性层321远离第二阴极活性层322的一端的厚度比为大于等于30%。
其中，在任意实施方式中，第一子阴极活性层3211靠近极耳部312一端的厚度可以为第一阴极活性层321靠近极耳部312一端的厚度的30%、40%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，第一子阴极活性层3211靠近极耳部312一端的厚度可以为第一阴极活性层321靠近极耳部312一端的厚度50%-70%、70%-80%或80%-100%等。
本申请的实施例中，在上述范围内，第一子阴极活性层3211靠近极耳部312一端的厚度越小越有利于电池的能量密度的提升，第一子阴极活性层3211靠近极耳部312一端的厚度越大越有利于电池的循环稳定性和安全性的提升。
请参照图7-图9，图7为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第三结构示意图，图8为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第四结构示意图，图9为图4所示的阴极极片沿厚度方向的第五结构示意图。
在一些实施例中，如图6所示，第一子阴极活性层3211远离第二阴极活性层322的一端的厚度等于第一阴极活性层321远离第二阴极活性层322的一端的厚度；第二子阴极活性层3212靠近第二阴极活性层322的一端的厚度等于第一阴极活性层321靠近第二阴极活性层322的一端的厚度。
本申请的实施例中，通过提供第一子阴极活性层3211靠近极耳部312一端的厚度为第一阴极活性层321靠近极耳部312一端的厚度的100%的实施例，进一步减缓了边缘析锂的情况、提升了边缘的安全性能和循环稳定性。
如图6所示，第一子阴极活性层3211和第二子阴极活性层3212的接触面为直面，有利于简化制成。在一些实施例中，如图7所示，第一子阴极活性层3211和第二子阴极活性层3212的接触面为曲面，有利于提高二者的接触面积。在一些实施例中，如图8所示，第一子阴极活性层3211和第二子阴极活性层3212的接触面为台阶面，有利于提高二者的接触面积。
在一些实施例中，第一阴极活性层321的单位面积承载重量等于第二阴极活性层322的单位面积承载重量。
其中，单位面积承载重量是指阴极活性材料在单位面积的本体部311上的承载重量。
本申请的实施例中，通过第一阴极活性层321和第二阴极活性层322的单位面积承载重量相等，提升了阴极极片30的承载一致性。
在一些实施例中，第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同，且第一子阴极活性层3211的阴极活性材料与第二子阴极活性层3212的阴极活性材料不同；第一子阴极活性层3211的阴极活性材料的粒径与第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的粒径比为80%-120%。
其中，第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同，有利于简化二者的制成。在一些实施例中，第二子阴极活性层3212和第二阴极活性层322可以一体成型。在任意实施方式中，第一子阴极活性层3211的阴极活性材料的粒径与第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的粒径比可以为80%、85%、90%、95%、100%、105%、110%、115%、120%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，第一子阴极活性层3211的阴极活性材料的粒径与第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的粒径比可以为80%-90%、90%-110%或110%-120%等。
本申请的实施例中，第一阴极活性层321的两种阴极活性材料的粒径相近，使得第一子阴极活性层3211和第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的堆积效果相近，提升了第一阴极活性层321的充放电性能的均衡性。
在一些实施例中，第一子阴极活性层3211的阴极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂中的一种或多种；第二子阴极活性层3212的阴极活性材料包括镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种；第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同。
其中，磷酸铁锂是一种锂离子电池的阴极活性材料，晶体为橄榄石结构，其化学式为LiFePO4，外文名为Ferrous lithium phosphate，简称为LFP，其充电上限电压区间为3.6V-3.8V。磷酸锰锂为橄榄石结构和LFP同属聚阴离子化合物，其化学式为LiMPO4，可以简称LMO，其上限电压为4.1V。磷酸锰铁锂是磷酸铁锂和磷酸锰锂的混合，同属磷酸盐系材料，核心区别只在于锰元素和铁元素的共存，其化学式为LiFexMn1-xPO4，简称LMFP，其充电上限电压区间为3.6V-4.1V。镍钴锰三元材料是一种层状镍钴锰复合材料镍，其化学式为LiNixCoyMnzO2，x+y+z=1，简称NCM，其充电压上限区间为4.2V-4.5V)。钴酸锂的化学式为LiCoO2，外文名为Lithium oxido(oxo)cobalt，简称为LCO，其充电上限电压区间为4.45V-4.8V。其中，根据镍含量的高低，镍钴锰三元材料NCM可以分为高镍的镍钴锰三元材料(X≥0.7)、中镍的镍钴锰三元材料（0.5≤x＜0.7和低镍的镍钴锰三元材料（x＜0.5）。高镍的镍钴锰三元材料的充电上限电压区间为4.2V-4.3V，例如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，LiNi0.85Co0.075Mn0.075O2。中镍的镍钴锰三元材料的充电上限电压区间为4.3V-4.4V，例如LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi0.2Co0.2Mn0.2O2，LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2，包括不限于这三种材料。低镍的镍钴锰三元材料的充电上限电压区间为4.4V-4.5V,例如LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2，包括但不限于这两种材料。在一些实施例中，第二子阴极活性层3212与第二阴极活性层322的阴极活性材料不同，第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的充电上限电压不高于第二阴极活性层322的充电上限电压。
本申请的实施例中，通过使第二子阴极活性层3212与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同，简化了二者的制成。
在一些实施例中，第一子阴极活性层3211的阴极活性材料包括高镍的镍钴锰三元材料；第二子阴极活性层3212的阴极活性材料包括中镍的镍钴锰三元材料、低镍的镍钴锰三元材料和钴酸锂、锰酸锂中的一种或多种；第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同。
其中，高镍的镍钴锰三元材料的充电上限电压区间为4.2V-4.3V，中镍的镍钴锰三元材料的充电上限电压区间为4.3V-4.4V；低镍的镍钴锰三元材料的充电上限电压区间为4.4V-4.5V，钴酸锂和锰酸锂的充电上限电压区间为4.45V-4.8V。
本申请的实施例中，通过高镍的镍钴锰三元材料、中镍的镍钴锰三元材料和/或钴酸锂的充电上限电压的层级设置，在阴极活性层32整体具有较高的能量密度的情况下，提高电池的循环稳定性和安全性。
请参照图10-图11，图10为本申请的实施例提供的阴极极片的另一结构示意图，图11为图10所示的阴极极片沿其厚度方向的第一结构示意图。
在一些实施例中，参见图10-图11，阴极活性层32还包括第三阴极活性层323，第三阴极活性层323沿阴极集流体31的TD方向设置于第二阴极活性层322远离第一阴极活性层321的一侧；第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同；第二阴极活性层322的阴极活性材料的充电上限电压低于第三阴极活性层323的阴极活性材料的充电上限电压。
其中，在一些实施例中，第二阴极活性层322与阴极活性层32的宽度比可以为50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，沿阴极集流体31的TD方向，第二阴极活性层322的宽度与阴极活性层32的宽度比可以为50%-55%、55%-60%或60%-65%等。在一些实施例中，第三阴极活性层323与阴极活性层32的宽度比可以为25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，沿阴极集流体31的TD方向，第三阴极活性层323的宽度与阴极活性层32的宽度比可以为25%-30%、30%-40%或40%-45%等。第一阴极活性层321、第二阴极活性层322和第三阴极活性层323沿TD方向的宽度比可以为任意比例。在一些实施例中，第一阴极活性层321、第二阴极活性层322和第三阴极活性层323沿TD方向的宽度比可以为10%:55%:35%。
本申请的实施例中，阴极活性层32沿着阴极集流体31的TD方向分为三个依次连接的承载区域，三个承载区域的阴极活性材料的充电上限电压依次增加，最靠近极耳部312的阴极活性材料的充电上限电压最低，在充电过程中能够提前达到恒压（CV）过程，有利于降低锂离子嵌入对于阳极活性材料的压力，减缓阳极极片发生析锂的情况，以及减缓阴极极片的边缘极化，提高电池的循环稳定性。最远离极耳部312的阴极活性材料的充电上限电压最高，有利于进一步提升阴极活性层32的能量密度，此外，中部的阴极活性材料的充电上限电压低于最远离极耳部312的阴极活性材料的充电上限电压，该区域的阴极活性材料的体积膨胀程度低于最远离极耳部312的阴极活性材料的体积膨胀程度，有利于提升阴极活性层32的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，第一子阴极活性层3211的阴极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种；第二阴极活性层322的阴极活性材料包括高镍的镍钴锰三元材料；第三阴极活性层323的阴极活性材料包括中镍的镍钴锰三元材料和钴酸锂中的一种或多种。
本申请的实施例中，通过在第二阴极活性层322采用高镍的镍钴锰三元材料作为阴极活性材料，有利于减少第二阴极活性层322的体积膨胀，有利于减少阴极极片30的中部发生析锂的情况，第三阴极活性层323采用中镍的镍钴锰三元材料和钴酸锂作为阴极活性材料，有利于提高阴极活性层32的能量密度。
在一些实施例中，请参见图11，第一阴极活性层321的单位面积承载重量、第二阴极活性层322的单位面积承载重量以及第三阴极活性层323的单位面积承载重量均相等。
本申请的实施例中，通过第一阴极活性层321、第二阴极活性层322和第三阴极活性层323的单位面积承载重量的设置，有利于提升阴极极片30的承载一致性，提升电池的产品质量。
请参照图12，图12为图10所示的阴极极片沿其厚度方向的第二结构示意图。
在一些实施例中，请参见图12，第一阴极活性层321的单位面积承载重量和第二阴极活性层322的单位面积承载重量相等，且第二阴极活性层322的单位面积承载重量小于第三阴极活性层323的单位面积承载重量。
在一些实施例中，第二阴极活性层322的单位面积承载重量相比第三阴极活性层323的单位面积承载重量减少5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，对第二阴极活性层322的单位面积承载重量相比第三阴极活性层323的单位面积承载重量减少5%-7%、7%-9%或8%-10%等。
本申请的实施例中，通过第三阴极活性层323的单位面积承载重量大于第二阴极活性层322的单位面积承载重量，有利于阴极活性层32的能量密度的提升，通过第二阴极活性层322的单位面积承载重量相比第三阴极活性层323的单位面积承载减少，有利于缓解第二阴极活性层322的体积膨胀程度，有利于提高电池的循环稳定性和安全性。
在一些实施例中，第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料相同，有利于简化二者的制成。
在一些实施例中，第二子阴极活性层3212的阴极活性材料与第二阴极活性层322的阴极活性材料不同，且第二子阴极活性层3212的阴极活性材料的充电上限电压低于第二阴极活性层322的阴极活性材料的充电上限电压。
本申请的实施例中，第一子阴极活性层3211、第二子阴极活性层3212和第二阴极活性层322的阴极活性材料的充电上限电压依次增加，有利于第一阴极活性层321到第二阴极活性层322的阴极活性材料的充电上限电压的过渡。
在一些实施例中，请继续参见图4-图8，阴极集流体31的至少一个表面还设有绝缘材料承载区BB，绝缘材料承载区BB的部分位于本体部311，另一部分位于极耳部312；阴极极片30还包括设置于绝缘材料承载区BB的绝缘材料层33。
其中，绝缘材料层33位于本体部311的部分沿TD方向的宽度可以为任意尺寸。在一些实施例中，绝缘材料层33位于本体部311的部分沿TD方向的宽度可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，绝缘材料层33位于本体部311的部分沿TD方向的宽度可以为0.5mm-1mm、1mm-2mm或2mm-4mm等。绝缘材料层33位于极耳部312的部分沿TD方向的宽度可以为任意尺寸。在一些实施例中，绝缘材料层33位于极耳部312的部分沿TD方向的宽度可以为2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，绝缘材料层33位于极耳部312的部分沿TD方向的宽度可以为2mm-8mm、8mm-15mm或15mm-19mm等。绝缘材料层33可以采用任意的绝缘材料，根据实际具体设置。
本申请的实施例中，通过绝缘材料层33的设置，减少电池发生短路的风险，减小极片区析锂风险。
请参照图13，图13为本申请的实施例提供的电极组件的分解结构示意图。本申请的实施例提供的电极组件23，包括阴极极片30、阳极极片40以及设于阴极极片30和阳极极片40之间的隔离膜50。其中，阴极极片30为根据第一方面提供的任一阴极极片30。
其中，阳极极片40的主要作用是存储锂离子。隔离膜50用于使阴极极片30和阳极极片40分隔开来，防止两极片接触而短路。
本申请的实施例提供的电极组件23由于包括第一方面提供的任一阴极极片30，至少具有与阴极极片30相同的优势。
请参照图14，图14为本申请的实施例提供的阳极极片的结构示意图。在一些实施例中，阴极极片30为第一方面提供的一些阴极极片30，参见图14，阳极极片40包括阳极集流体41和阳极活性层42。对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量与对应第二阴极活性层322的部分阳极活性层42的单位面积承载重量相同。
本申请的实施例中，阳极活性层42的单位面积承载重量保持一致，使得阳极活性层42对应第二阴极活性层322的部分，满足第二阴极活性层322的锂离子嵌入的需求。由于第一阴极活性层321相对于第二阴极活性层322能脱出的锂离子相对较少，阳极活性层42对应第一阴极活性层321的部分的嵌锂能力超过第一阴极活性层321的锂离子嵌入的需求，使得阳极活性层42对应第一阴极活性层321的部分有更多的空间容纳第一阴极活性层321的锂离子，有利于减少边缘析锂的发生。
请参照图15，图15为本申请的实施例提供的阳极极片的另一结构示意图。在一些实施例中，阴极极片30为第一方面提供的一些阴极极片30，阳极极片40包括阳极集流体41和阳极活性层42。对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量与对应第二阴极活性层322的部分阳极活性层42的单位面积承载重量相同，且对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量大于对应第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的单位面积承载重量。
其中，在一些实施例中，对应第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的单位面积承载重量小于对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量的4%、4.2%、4.4%、4.6%、4.8%、5%、5.2%、5.4%、5.6%、5.8%、6%，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，对应第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的单位面积承载重量小于对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量4%-4.6%、4.6%-5.2%或5.2%-6%等。
本申请的实施例中，对应第一阴极活性层321和第二阴极活性层322的部分阳极活性层42的单位面积承载重量一致，满足阳极活性层42对应第二阴极活性层322的部分有足够的空间容纳第二阴极活性层322的锂离子，对应第一阴极活性层321的部分有更多的空间容纳第一阴极活性层321的锂离子。对应第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的单位面积承载重量小于对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量，对应第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的容纳锂离子的空间足够容纳第三阴极活性层323的锂离子即可，有利于减少阳极活性材料的消耗，降低电极组件23的重量，增加阴极极片30的可用空间，有助于缓解膨胀力带来的析锂问题。
在一些实施例中，阴极极片30为第一方面提供的一些阴极极片30，对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的单位面积承载重量、对应第二阴极活性层322的部分阳极活性层42的单位面积承载重量，以及对应第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的单位面积承载重量均相同。
本申请的实施例中，阳极活性层42的单位面积承载重量保持一致，使得阳极活性层42对应第二阴极活性层322的部分，满足第二阴极活性层322的锂离子嵌入的需求。相应的第三阴极活性层323的部分阳极活性层42的单位面积承载重量较大，有利于满足第三阴极活性层323的大容量需求。对应第一阴极活性层321的部分阳极活性层42的嵌锂能力超过第一阴极活性层321的锂离子嵌入的需求，使得第一阴极活性层321有更多的时间使得锂离子嵌入至阳极活性层42，有利于减少边缘析锂的发生。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (23)

1.一种阴极极片，其特征在于，包括：
阴极集流体，包括本体部和极耳部；所述本体部的至少一个表面设有阴极活性材料承载区；
阴极活性层，设置于所述阴极活性材料承载区；所述阴极活性层包括沿所述阴极集流体的TD方向依次连接的第一阴极活性层和第二阴极活性层，且所述第一阴极活性层设置于所述第二阴极活性层靠近所述极耳部的一侧；
其中，所述第一阴极活性层包括至少部分层叠设置的第一子阴极活性层和第二子阴极活性层，所述第一阴极活性层远离所述本体部的表面的至少一部分为所述第一子阴极活性层的表面，且所述第一子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于所述第二子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。
2.根据权利要求1所述的阴极极片，其特征在于，沿所述阴极集流体的TD方向，所述第一阴极活性层的宽度与所述阴极活性层的宽度比为5%-15%。
3.根据权利要求2所述的阴极极片，其特征在于，沿所述阴极集流体的TD方向，所述第一子阴极活性层远离所述本体部的表面的宽度等于所述第一阴极活性层远离所述本体部的表面的宽度。
4.根据权利要求3所述的阴极极片，其特征在于，沿从所述第二阴极活性层向所述第一阴极活性层的方向，所述第一子阴极活性层的厚度逐渐增大，所述第二子阴极活性层的厚度逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的阴极极片，其特征在于，所述第一子阴极活性层远离所述第二阴极活性层的一端的厚度与所述第一阴极活性层远离所述第二阴极活性层的一端的厚度比为大于等于30%。
6.根据权利要求5所述的阴极极片，其特征在于，所述第一子阴极活性层远离所述第二阴极活性层的一端的厚度等于所述第一阴极活性层远离所述第二阴极活性层的一端的厚度；所述第二子阴极活性层靠近所述第二阴极活性层的一端的厚度等于所述第一阴极活性层靠近所述第二阴极活性层的一端的厚度。
7.根据权利要求6所述的阴极极片，其特征在于，所述第一阴极活性层的单位面积承载重量等于所述第二阴极活性层的单位面积承载重量。
8.根据权利要求7所述的阴极极片，其特征在于，所述第二子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二阴极活性层的阴极活性材料相同，且所述第一子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二子阴极活性层的阴极活性材料不同；所述第一子阴极活性层的阴极活性材料的粒径与所述第二子阴极活性层的阴极活性材料的粒径比为80%-120%。
9.根据权利要求8所述的阴极极片，其特征在于，所述第一子阴极活性层的阴极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂中的一种或多种；所述第二子阴极活性层的阴极活性材料包括镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种；所述第二子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二阴极活性层的阴极活性材料相同。
10.根据权利要求8所述的阴极极片，其特征在于，所述第一子阴极活性层的阴极活性材料包括高镍的镍钴锰三元材料；所述第二子阴极活性层的阴极活性材料包括中镍的镍钴锰三元材料、低镍的镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种；所述第二子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二阴极活性层的阴极活性材料相同；其中，所述镍钴锰三元材料的化学式为LiNixCoyMnzO2，x+y+z=1，其中，所述高镍的镍钴锰三元材料中x≥0.7，所述中镍的镍钴锰三元材料中0.5≤x＜0.7，所述低镍的镍钴锰三元材料中x＜0.5。
11.根据权利要求1所述的阴极极片，其特征在于，所述阴极活性层还包括第三阴极活性层，所述第三阴极活性层沿所述阴极集流体的TD方向设置于所述第二阴极活性层远离所述第一阴极活性层的一侧；所述第二子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二阴极活性层的阴极活性材料相同；所述第二阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于所述第三阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。
12.根据权利要求11所述的阴极极片，其特征在于，所述第一子阴极活性层的阴极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂中的一种或多种；所述第二阴极活性层的阴极活性材料包括高镍的镍钴锰三元材料；所述第三阴极活性层的阴极活性材料包括中镍的镍钴锰三元材料、低镍的镍钴锰三元材料、锰酸锂和钴酸锂中的一种或多种；其中，所述镍钴锰三元材料的化学式为LiNixCoyMnzO2，x+y+z=1，其中，所述高镍的镍钴锰三元材料中x≥0.7，所述中镍的镍钴锰三元材料中0.5≤x＜0.7，所述低镍的镍钴锰三元材料中x＜0.5。
13.根据权利要求11所述的阴极极片，其特征在于，所述第一阴极活性层的单位面积承载重量、所述第二阴极活性层的单位面积承载重量以及所述第三阴极活性层的单位面积承载重量均相等。
14.根据权利要求11所述的阴极极片，其特征在于，所述第一阴极活性层的单位面积承载重量和所述第二阴极活性层的单位面积承载重量相等，且所述第二阴极活性层的单位面积承载重量小于所述第三阴极活性层的单位面积承载重量。
15.根据权利要求1所述的阴极极片，其特征在于，所述第二子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二阴极活性层的阴极活性材料相同。
16.根据权利要求1所述的阴极极片，其特征在于，所述第二子阴极活性层的阴极活性材料与所述第二阴极活性层的阴极活性材料不同，且所述第二子阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压低于所述第二阴极活性层的阴极活性材料的充电上限电压。
17.根据权利要求1所述的阴极极片，其特征在于，所述阴极集流体的至少一个表面还设有绝缘材料承载区，所述绝缘材料承载区的部分位于所述本体部，另一部分位于所述极耳部；所述阴极极片还包括设置于所述绝缘材料承载区的绝缘材料层。
18.一种电极组件，其特征在于，包括阴极极片、阳极极片以及设于所述阴极极片和所述阳极极片之间的隔离膜，其中，所述阴极极片为根据权利要求1-17中任一项所述的阴极极片。
19.根据权利要求18所述的电极组件，其特征在于，所述阴极极片为根据权利要求1-11中任一项所述的阴极极片，所述阳极极片包括阳极集流体和阳极活性层；对应所述第一阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量与对应所述第二阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量相同。
20.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，所述阴极极片为根据权利要求13所述的阴极极片，所述阳极极片包括阳极集流体和阳极活性层；对应所述第一阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量与对应所述第二阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量相同，且对应所述第一阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量大于对应所述第三阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量。
21.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，所述阴极极片为根据权利要求15所述的阴极极片，对应所述第一阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量、对应所述第二阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量，以及对应所述第三阴极活性层的部分所述阳极活性层的单位面积承载重量均相同。
22.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求18-21中任一项所述的电极组件。
23.一种用电设备，其特征在于，包括根据权利要求22所述的电池，所述电池用于提供电能。
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