CN117203800A - 一种二次电池和用电装置 - Google Patents

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Ningde Amperex Technology Ltd
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Abstract

本申请提供了一种二次电池和用电装置，其中，二次电池包括叠片结构的电极组件，电极组件包括层叠设置的正极极片、负极极片以及设置于正极极片和负极极片之间的隔膜；电极组件的最外层极片为单面正极极片；单面正极极片包括第一正极集流体和正极活性材料层，第一正极集流体包括第一聚合物层和设置在第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一导电层，第一导电层上设置正极活性材料层；电极组件中除最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，双面正极极片包括第二正极集流体以及设置于第二正极集流体两个表面上的正极活性材料层，至少一片双面正极极片的第二正极集流体的材质为金属。通过上述二次电池整体结构的设置，提高了二次电池的安全性能。

Description

一种二次电池和用电装置
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种二次电池和用电装置。
背景技术
近些年，以锂离子为代表的二次电池在市场上得到了快速的应用和普及。但是，由于锂元素自身具有的高活性特性，致使锂离子电池在使用过程中安全事故频发，已经成为制约锂离子电池进一步推广的关键因素。在众多的锂离子电池安全事故中，由于撞击等外力致使电极组件内部挤压短路，并产生热失控着火是最具有典型性的安全事故之一。钠离子电池的原理与结构和锂离子电池的原理与结构相似，其也存在着一定的内部短路热失控的风险。
研究表明，锂离子电池和钠离子电池内部短路主要在正极活性材料、正极集流体、负极活性材料和负极集流体间产生。其中，正极集流体与负极活性材料间的短路由于会导致常见的碳基负极活性材料燃烧，因此被认为是最危险的短路，也是造成锂离子和钠离子电池热失控的主要短路模式，而热失控使锂离子和钠离子电池撞击通过率大大降低，影响了电池的安全性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种二次电池和用电装置，以提高二次电池的安全性能。
需要说明的是，在申请内容中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池，也适用于钠离子电池等。具体技术方案如下：
本申请第一方面提供了一种二次电池，包括叠片结构的电极组件，电极组件包括层叠设置的正极极片、负极极片以及设置于正极极片和负极极片之间的隔膜；电极组件的最外层极片为单面正极极片；单面正极极片包括第一正极集流体和正极活性材料层，第一正极集流体包括第一聚合物层和设置在第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一导电层，第一导电层上设置正极活性材料层；电极组件中除最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，双面正极极片包括第二正极集流体以及设置于第二正极集流体两个表面上的正极活性材料层，至少一片双面正极极片的第二正极集流体的材质为金属。在上述的电极组件中，在最外层的单面正极极片中使用包括第一聚合物层和第一导电层的复合集流体，使电极组件最外层极片的第一正极集流体中的导电材料层(即第一导电层)的厚度相较于现有技术中正极集流体整体为铝等导电金属时的厚度发生减少，降低了导电材料层在第一正极集流体中的占比，使最外层极片的第一正极集流体中导电材料层在二次电池断口中的占比降低。这样，在二次电池发生撞击等工况下，最外层极片的集流体(即第一正极集流体)参与危险短路(即正极集流体与负极活性材料层之间的短路)的机率得以降低，二次电池起火或爆炸的风险降低。由此，二次电池的安全性能得以提高。同时，电极组件中除最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，以保证电极组件的能量密度，将至少一片双面正极极片的集流体材质设置为金属材质，即传统的金属集流体，可以降低成本，因为复合集流体成本较高。值得注意的是，本领域技术人员公知叠片结构电极组件最外层极片在厚度方向上具有上下两片，即本申请所述单面正极极片指的是叠片结构电极组件厚度方向上的上下两片极片。
在本申请的一些实施方案中，与单面正极极片相邻的1-4片双面正极极片的第二正极集流体为双面复合集流体；双面复合集流体包括第二聚合物层和设置于第二聚合物层两个表面的第一导电层。发明人发现，叠片结构的电池在撞击测试中，靠近电极组件厚度方向两端正极极片对撞击测试通过率影响较大，其中最外层的单面正极极片对撞击测试通过率影响最大，其次则为与单面正极极片相邻的1-4片双面正极极片，再向电极组件内侧的正极极片对撞击通过率影响很小。因此，将电极组件厚度方向上，与最外层的单面正极极片相邻的1-4片双面正极极片的集流体设置为复合集流体，可以在保证撞击通过率的前提下，大幅度降低成本(其他的双面正极极片集流体可以为传统金属集流体)。
在本申请的一些实施方案中，第一聚合物层和第二聚合物层的材质可独立地包括聚酯、聚酰胺、改性聚烯烃、烯烃共聚物或不饱和烯烃共聚物中的至少一种。选用上述材料作为不同的复合集流体聚合物层的材质，能保证聚合物层的强度、韧性、绝缘性、成型性满足复合集流体的要求，为第一导电层提供良好的支撑，在二次电池发生穿刺或者冲击时，能更好的保护内侧的电极组件，提升二次电池的安全性能。第一聚合物层和第二聚合物层的材质和厚度可以相同也可以不相同。
在本申请的一些实施方案中，第一聚合物层的厚度T1为3μm至15μm。第一聚合物层厚度在上述范围可以在保证二次电池安全性能提升的基础上，兼顾第一正极集流体的强度以及二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，第一导电层的材质包括铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢中的至少一种；材质为金属的第二正极集流体的材质包括铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢中的至少一种。选用上述材质作为第一导电层，可以使第一正极集流体和第二正极集流体具有良好的导电性，满足传导电子的性能要求，同时提供一定的强度和焊接性，使得第一正极集流体和第二正极集流体够在加工过程中具有足够的强度同时方便在第一导电层上焊接极耳。
在本申请的一些实施方案中，第一导电层的厚度T2为0.5μm至5μm。将第一导电层的厚度T2调控在上述范围内，能在更好的提升二次电池安全性能的基础上，兼顾二次电池的原料成本和生产成本以及能量密度。
在本申请的一些实施方案中，单面正极极片还包括绝缘层，绝缘层设置于单面正极极片背离电极组件内部的表面上；绝缘层包括非活性物质，非活性物质包括勃姆石、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氢氧化镁中的至少一种；基于绝缘层的质量，非活性物质的质量百分含量W3为30％至70％。绝缘层的设置，一方面可以降低在穿刺、冲击等情况下，最外层单面正极极片的第一正极集流体与负极活性材料之间短路的风险，进一步提升二次电池的安全性能，另一方面，可以一定程度上平衡单面正极极片由于单面涂覆带来的应力分布不均的情况，降低单面正极极片在冷压时的卷曲程度，提高单面正极极片的可加工性。
在本申请的一些实施方案中，绝缘层的厚度T3为5μm至50μm。将绝缘层的厚度T3调控在上述范围内，在进一步提升二次电池的安全性能的基础上，可以兼顾二次电池的成本、加工性和能量密度。
在本申请的一些实施方案中，单面正极极片还包括第二导电层，第二导电层设置于第一正极集流体与正极活性材料层之间；第二导电层包括导电剂，导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、导电石墨、石墨烯中的至少一种；基于第二导电层的质量，导电剂的质量百分含量W4为30％至75％。第二导电层的设置，可以提高正极活性材料与第一正极集流体间的粘结力，同时减小正极活性材料和第一正极集流体之间的界面电阻，减小二次电池的内阻。
在本申请的一些实施方案中，第二导电层与第一正极集流体之间的粘结力N1为3N/m至120N/m，第二导电层与正极活性材料层之间的粘结力N2为3N/m至120N/m。N1和N2调控在上述范围，可以使第二导电层与第一正极集流体和正极活性材料层之间均具有良好的粘结力，降低二次电池在循环过程中正极活性材料层脱落的风险。
在本申请的一些实施方案中，第二导电层的厚度T4满足：0μm＜T4≤4μm。将第二导电层的厚度T4调控在上述范围内，可以在提高正极活性材料层与第一正极集流体间的粘结力并减小二次电池电阻的基础上，兼顾能量密度。
在本申请的一些实施方案中，第一导电层仅设置于第一聚合物层朝向电极组件内部表面上。这样，可以减少第一正极集流体中导电材料层的占比，可以进一步提升二次电池的安全性能。
在本申请的一些实施方案中，第一导电层还设置于第一聚合物层背离电极组件内部表面上，即第一正极复合集流体采用传统的“三明治”结构的集流体形式，在聚合物层两侧均设置第一导电层，如此，可以提高第一正极集流体的强度，方便焊接极耳，如果在第一正极集流体截面中第一导电层的总面积占比不变的情况下，在第一聚合物层两面设置第一导电层，还有利于电极组件的散热。
本申请电极组件中的负极极片的集流体，可以是现有技术中常见的负极集流体类型，例如可以是铜箔，也可以是适用于负极的复合集流体，也可以是上述两者均有。
本申请第二方面提供了一种用电装置，其包括前述任一实施方案所述的二次电池。由此，用电装置具有良好的安全性能。
本申请提供了一种二次电池和用电装置，其中，二次电池包括叠片结构的电极组件，电极组件包括层叠设置的正极极片、负极极片以及设置于正极极片和负极极片之间的隔膜；电极组件的最外层极片为单面正极极片；单面正极极片包括第一正极集流体和正极活性材料层，第一正极集流体包括第一聚合物层和设置在第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一导电层，第一导电层上设置正极活性材料层；电极组件中除最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，双面正极极片包括第二正极集流体以及设置于第二正极集流体两个表面上的正极活性材料层，至少一片双面正极极片的第二正极集流体的材质为金属。通过上述二次电池整体结构的设置，提升了二次电池的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一些实施方案中电极组件的结构示意图；
图2为本申请一些实施方案中电极组件沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图3为图2中单面正极极片沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图4为本申请一些实施方案中单面正极极片沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图5为本申请另一些实施方案中单面正极极片沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图6为本申请一些实施方案中第一正极集流体沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图7为图2中双面正极极片沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图8为本申请另一些实施方案中双面正极极片沿自身厚度方向的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在具体实施方式中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：
本申请第一方面提供了一种二次电池，包括叠片结构的电极组件10，如图1所示，为了方便理解，以电极组件10自身宽度方向为X方向、以电极组件10自身长度方向为Y方向、以电极组件10自身厚度方向为Z方向建立三维直角坐标系。如图2和图3所示，电极组件10包括层叠设置的正极极片20、负极极片30以及设置于正极极片20和负极极片30之间的隔膜40，其中，正极极片20包括单面正极极片21和双面正极极片22。电极组件10的最外层极片为单面正极极片21；单面正极极片21包括第一正极集流体211和正极活性材料层212，第一正极集流体211包括第一聚合物层112和第一导电层111，第一导电层111设置在第一聚合物层112沿自身厚度方向Z相对的两个表面112a和112b中朝向电极组件10内部的一个表面112a上，第一导电层111上设置正极活性材料层212，可以理解，也即第一导电层111沿自身厚度方向Z相对的两个表面111a和111b中朝向电极组件10内部的一个表面111a上设置正极活性材料层212。可以理解，本申请中正极极片、负极极片和隔膜的自身宽度方向、长度方向和厚度方向同电极组件。上述二次电池中叠片结构的电极组件中，最外层极片为单面正极极片，正极极片中的第一正极集流体为包括第一聚合物层和第一导电层的复合集流体，且电极组件中除最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，双面正极极片包括第二正极集流体以及设置于第二正极集流体两个表面上的正极活性材料层，至少一片双面正极极片的第二正极集流体的材质为金属，通过上述电极组件整体结构的设置，使电极组件最外层极片的第一正极集流体中的导电材料层(即第一导电层)的厚度相较于现有技术中正极集流体整体为铝等导电金属时的厚度发生减少，降低了导电材料层在第一正极集流体中的占比，使导电材料层在二次电池断口中的占比降低。这样，在二次电池发生撞击等工况下，最外层极片的第一正极集流体参与危险短路的机率得以降低，二次电池起火或爆炸的风险降低。由此，二次电池的安全性能得以提升。同时，电极组件中除最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，以保证电极组件的能量密度，将至少一片双面正极极片的集流体材质设置为金属材质，即传统的金属集流体，可以降低成本，因为复合集流体成本较高。值得注意的是，本领域技术人员公知叠片结构电极组件最外层极片在厚度方向上具有上下两片，即本申请所述单面正极极片指的是叠片结构电极组件厚度方向上的上下两片极片。
在本申请的一些实施方案中，与单面正极极片相邻的1-4片双面正极极片的第二正极集流体为双面复合集流体，双面复合集流体包括第二聚合物层和设置于第二聚合物层两个表面的第一导电层(图未示出)，以平衡安全性和成本。
在本申请的一些实施方案中，第一聚合物层和第二聚合物层的材质独立地包括聚酯、聚酰胺、改性聚烯烃、烯烃共聚物或不饱和烯烃共聚物中的至少一种。本申请对聚酯、聚酰胺、改性聚烯烃、烯烃共聚物、不饱和烯烃共聚物的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，聚酯包括但不限于聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚醚聚酯；聚酰胺包括但不限于聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)；改性聚烯烃包括但不限于聚马来酸酐、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯；烯烃共聚物包括但不限于聚丙烯、乙丙共聚物；不饱和烯烃共聚物包括但不限于[甲基或乙烯-(甲基)]丙烯酸酯共聚物。选用上述材料作为聚合物层的材质，保证聚合物层的强度、韧性、绝缘性、成型性满足复合集流体的要求，为第一导电层提供良好的支撑，在二次电池发生穿刺或者冲击时，能更好的保护内侧的电极组件，也降低了第一导电层与壳体接触发生短路的风险，从而提升了二次电池的安全性能。
在本申请的一些实施方案中，如图3所示，第一聚合物层112的厚度T1为3μm至15μm。例如，厚度T1为3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm或上述任两个数值范围间的任一数值。将第一聚合物层的厚度T1调控在上述范围内，第一聚合物层具有较高的强度，使正极极片在压延、牵引拉伸过程中断裂的风险降低，也能够将正极极片中非活性物质的占比调控在不影响二次电池能量密度的范围内。这样，更利于在进一步提升二次电池的安全性能的基础上，兼顾第一正极集流体的强度，以及二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，第二聚合物层的厚度T5为3μm至15μm。例如，厚度T5为3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm或上述任两个数值范围间的任一数值。将第二聚合物层的厚度T5调控在上述范围内，更利于在进一步提升二次电池的安全性能的基础上，兼顾第二正极集流体的强度，以及二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，第一导电层的材质包括铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢中的至少一种。选用上述材质作为第一导电层，可以使第一正极集流体211和第二正极集流体222具有良好的导电性，满足第一正极集流体211和第二正极集流体222传导电子的性能要求，同时提供一定的强度和焊接性，使得第一正极集流体211和第二正极集流体222能够在加工过程中具有足够的强度同时方便在第一导电层上焊接极耳。
在本申请的一些实施方案中，材质为金属的第二正极集流体的材质包括铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，如图3所示，第一导电层111的厚度T2为0.5μm至5μm。例如，厚度T2为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或上述任两个数值范围间的任一数值。将第一导电层的厚度T2调控在上述范围内，第一导电层具有较高的强度、良好的导电性，极耳等部件在第一正极集流体上焊接时由于第一导电层较薄出现焊穿等缺陷的风险较低，第一正极集流体中第一导电层在二次电池断口中的占比较低，在二次电池发生撞击等工况情况下，第一导电层参与危险短路的机率得以降低。由此，更利于在二次电池的体积能量密度、原料成本和生产成本不受影响的情况下，进一步提升二次电池的安全性能。
在本申请的一些实施方案中，如图2和图4所示，单面正极极片21还包括绝缘层213，绝缘层213设置于单面正极极片21背离电极组件10内部的表面上。绝缘层包括非活性物质，非活性物质包括勃姆石、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氢氧化镁中的至少一种；基于绝缘层的质量，非活性物质的质量百分含量为30％至70％。例如，非活性物质的质量百分含量W3为30％、40％、50％、60％、70％或上述任两个数值范围间的任一数值。通过选用上述种类的非活性物质、将非活性物质的质量百分含量调控在上述范围内制备得到绝缘层，且将绝缘层设置于单面正极极片中，能够平衡单面正极极片由于单面涂覆带来的应力分布不均的情况，降低单面正极极片在冷压时的卷曲程度，提高单面正极极片的可加工性。绝缘层的设置，在二次电池发生穿刺、冲击等情况下，还能够减少第一导电层发生裸露的机会，降低电极组件最外层的单面正极极片中第一正极集流体与负极活性材料之间短路的风险。由此，绝缘层的设置，能够进一步提升二次电池的安全性能，提高单面正极极片的可加工性。
在本申请的一些实施方案中，绝缘层还包括第一粘结剂。本申请对第一粘结剂的种类和质量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第一粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚氨酯中的至少一种；基于所述绝缘层的质量，第一粘结剂的质量百分含量为30％至70％。
在本申请的一些实施方案中，如图4所示，绝缘层213的厚度T3为5μm至50μm。例如，厚度T3为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或上述任两个数值范围间的任一数值。将绝缘层的厚度T3调控在上述范围内，更利于在二次电池的体积能量密度不受影响的情况下，使单面正极极片冷压时的卷曲程度降低，减少第一导电层发生裸露的机会，降低电极组件最外层的单面正极极片中第一正极集流体与负极活性材料之间短路的风险。由此，绝缘层的设置，能够进一步提升二次电池的安全性能，提高单面正极极片的可加工性。
本申请对绝缘层的制备方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，可以通过以下步骤制备得到绝缘层：将非活性物质和第一粘结剂混合均匀，加入有机溶剂后搅拌均匀制备得到绝缘层涂料，将绝缘层涂料涂布在单面正极极片背离电极组件内部的表面上，烘干得到绝缘层。本申请对上述绝缘层涂料的固含量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。本申请对上述有机溶剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮。
在本申请的一些实施方案中，如图2和图5所示，单面正极极片21还包括第二导电层214，第二导电层214设置于第一正极集流体211与正极活性材料层212之间。第二导电层包括导电剂，导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、导电石墨、石墨烯中的至少一种；基于第二导电层的质量，导电剂的质量百分含量W4为30％至75％。例如，导电剂的质量百分含量为30％、35％、40％、50％、60％、70％、75％或上述任两个数值范围间的任一数值。通过选用上述种类的导电剂、将导电剂的质量百分含量调控在上述范围内制备得到第二导电层，且将第二导电层设置于单面正极极片中，与第一正极集流体共同作用增加了正极活性材料之间的铆合，以及第二导电层中粘结剂(即第二粘结剂)的作用，增大了正极活性材料与第一正极集流体之间的粘结力，同时减小正极活性材料和第一正极集流体之间的界面电阻，进而减小二次电池的内阻。
在本申请的一些实施方案中，第二导电层还包括第二粘结剂。本申请对第二粘结剂的种类和质量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚氨酯中的至少一种。基于第二导电层的质量，第二粘结剂的质量百分含量为25％至70％。任选地，第二导电层还包括其他活性物质，例如，磷酸铁锂，其具有较高的安全性能和导电性，以提高二次电池的安全性能和循环性能。本申请对其他活性物质的质量百分含量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，基于第二导电层的质量，其他活性物质的质量百分含量为50％至90％。
在本申请的一些实施方案中，如图5所示，第二导电层214与第一正极集流体211之间的粘结力N1为3N/m至120N/m，第二导电层214与正极活性材料层212之间的粘结力N2为3N/m至120N/m。例如，N1为3N/m、10N/m、20N/m、40N/m、60N/m、80N/m、100N/m、120N/m或上述任两个数值范围间的任一数值。N2为3N/m、10N/m、20N/m、40N/m、60N/m、80N/m、100N/m、120N/m或上述任两个数值范围间的任一数值。将N1和N2调控在上述范围，可以使第二导电层与第一正极集流体和正极活性材料层之间均具有良好的粘结力，这样，能够减少二次电池发生撞击时第一正极集流体的裸露，从而降低第一正极集流体直接参与短路，也能起到改善由特定短路模式(第一正极集流体和负极活性材料层表面接触)引发的短路。由此，二次电池的安全性能得到提升。也可以降低二次电池在循环过程中正极材料层脱落的风险。
在本申请的一些实施方案中，如图5所示，第二导电层214的厚度T4满足：0μm＜T4≤4μm。例如，厚度T4为0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、4μm或上述任两个数值范围间的任一数值。将第二导电层的厚度T4调控在上述范围内，更利于在提高正极活性材料层与第一正极集流体间的粘结力并减小二次电池电阻的基础上，兼顾二次电池的能量密度。
本申请对第二导电层的制备方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，可以通过以下步骤制备得到第二导电层：将导电剂和第二粘结剂混合均匀，加入有机溶剂后搅拌均匀制备得到第二导电层涂料，将第二导电层涂料涂布在第一正极集流体朝向电极组件内部的表面上，烘干得到第二导电层。本申请对上述第二导电层涂料的固含量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。本申请对上述有机溶剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮。任选地，第二导电层浆料还可以包括其他活性物质。
在本申请的一些实施方案中，如图2至图5所示，第一导电层111仅设置于第一聚合物层112朝向电极组件10内部表面112a上，即第一正极集流体211由第一聚合物层112和一层第一导电层111组成，且第一导电层111设置于第一聚合物层112沿自身厚度方向Z相对的两个表面112a和112b中朝向电极组件10内部的一个表面112a上。选用上述第一正极集流体应用于单面正极极片中，使第一正极集流体具有良好的导电性的情况下，更利于降低第一导电层在二次电池断口中的占比。这样，在二次电池发生撞击等工况下，第一导电层参与危险短路的机率得以降低，二次电池起火或爆炸的风险降低。由此，二次电池的安全性能得以提升。
在本申请的一些实施方案中，如图6所示，第一导电层111还设置于第一聚合物层112背离电极组件10内部表面上，即第一正极集流体211由第一聚合物层112和两层第一导电层111组成，第一聚合物层112沿自身厚度方向Z包括相对的两个表面112a和112b，其中，朝向电极组件10内部的一个表面为表面112a，背离电极组件10内部的一个表面为表面112b，两层第一导电层111分别设置在表面112a和表面112b上。如此，可以提高第一正极集流体211的强度，方便焊接极耳。如果在第一正极集流体截面中第一导电层的总面积占比不变的情况下，在聚合物层两面设置第一导电层，还有利于电极组件的散热，同时也不增加第一导电层在二次电池断口中的占比，不会增加二次电池发生撞击等情况下，第一导电层整体参与危险短路的机率的几率。进一步地，上述实施方案中所述的第一正极集流体也可以作为双面正极极片中的第二正极集流体使用。
在本申请的一些实施方案中，如图2、图7和图8所示，电极组件10中除最外层极片以外的正极极片20为双面正极极片22，双面正极极片22包括第二正极集流体222以及设置于第二正极集流体222两个表面上的正极活性材料层212。第二正极集流体222为双面复合集流体(如图8所示)或铝箔。如图8所示，第二正极集流体222，即双面复合集流体包括第二聚合物层122和设置于第二聚合物层122两个表面的第一导电层111。本申请中的铝箔为本领域公知的用作正极集流体的铝箔。
本申请对第一正极集流体和双面复合集流体的制备方法没有特别限制，可以采用本领域公知的制备方法，只要能够实现本申请目的即可。
在本申请中，单面正极极片和双面正极极片中的正极活性材料层可以相同或不同。本申请对此不做特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
本申请的正极活性材料层包括正极活性材料。本申请对正极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极活性材料可以包含镍钴锰酸锂(例如常见的NCM811、NCM622、NCM523、NCM111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂等中的至少一种。在本申请中，正极活性材料还可以包含非金属元素，例如氟、磷、硼、氯、硅、硫等元素，这些元素能进一步提高正极活性材料的稳定性。任选地，正极活性材料层还包括导电剂和粘结剂。本申请对正极活性材料层中的导电剂和粘结剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。本申请对正极活性材料层中正极活性材料、导电剂、粘结剂的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极活性材料层中正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(97.5～97.9):(0.9～1.7):(1.0～2.0)。
本申请对正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极活性材料层的厚度为30μm至120μm。
本申请的负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层。上述“设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层”是指，负极活性材料层可以设置于负极集流体沿自身厚度方向上的一个表面上，也可以设置于负极集流体沿自身厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是负极集流体的全部区域，也可以是负极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。本申请对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极集流体可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、钛箔、泡沫镍或泡沫铜等。负极活性材料层包括负极活性材料。本申请对负极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极活性材料可以包含天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相炭微球、锡基材料、硅基材料、钛酸锂、过渡金属氮化物或天然鳞片石墨等中的至少一种。任选地，负极活性材料层还包括导电剂、增稠剂、粘结剂中的至少一种。本申请对负极活性材料层中的导电剂、增稠剂和粘结剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。本申请对负极活性材料层中负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂的质量比没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极活性材料层中负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂的质量比为(97～98):(0～1.5):(0.5～1.5):(1.0～1.9)。
本申请对负极集流体和负极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极集流体的厚度为5μm至20μm，负极活性材料层的厚度为30μm至120μm。
本申请对隔膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，隔膜的材料可以包括但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)为主的聚烯烃(PO)、聚酯、(例如聚对苯二甲酸二乙酯(PET))、纤维素、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺、(PA)、氨纶或芳纶中的至少一种；隔膜的类型可以包括但不限于织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜或纺丝膜中的至少一种。例如，隔膜可以包括基材层和表面处理层。基材层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺等中的至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。任选地，基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒没有特别限制，例如可以选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡等中的至少一种。所述粘结剂没有特别限制，例如可以选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)等中的至少一种。
本申请中电极组件的结构为叠片结构，电极组件包含多个极耳，可以是从每一层正极极片和负极极片上分别引出一个正极极耳和一个负极极耳，最终一个叠片结构的电极组件包含多组正极极耳和负极极耳，然后分别经转接焊焊接在金属片上，引出正极极耳和负极极耳。
在本申请中，上述的“极耳”通常是指，从正极极片或负极极片上引出来的金属导体，用于串联连接或并联连接电化学装置的其它部分。正极极耳从正极极片上引出，负极极耳从负极极片上引出。本申请对极耳的材料没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如采用本领域公知的极耳材料。
本申请的二次电池还包括电解液，本申请对电解液没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能够实现本申请目的即可。例如，将碳酸亚乙酯(也称碳酸乙烯酯，简写EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚乙烯酯(VC)或碳酸氟代亚乙酯(FEC)等中的至少一种按照一定质量比例混合得到非水有机溶剂后，加入锂盐溶解并混合均匀即可。本申请对上述“质量比例”没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。本申请对锂盐的种类没有限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，锂盐可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、二草酸硼酸锂(LiBOB)或二氟硼酸锂中的至少一种。本申请对锂盐在电解液中的浓度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，锂盐的浓度为1.0mol/L至2.0mol/L。
本申请的二次电池还包括壳体，本申请对壳体没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能够实现本申请目的即可。例如，壳体可以包括铝塑膜。
本申请的二次电池没有特别限制，其可以包括发生电化学反应的装置。例如，二次电池可以包括但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池(锂离子电池)、钠离子二次电池、锂聚合物二次电池、锂离子聚合物二次电池。
本申请对二次电池的制备方法没有特别限制，可以选用本领域公知的制备方法，只要能够实现本申请目的即可。例如，二次电池的制备方法包括但不限于如下步骤：将正极极片、隔膜和负极极片按顺序堆叠，然后将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件放入壳体内，将电解液注入壳体并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于壳体中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
本申请第二方面提供了一种用电装置，其包括前述任一实施方案所述的二次电池。
本申请的用电装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中公知的用电装置。例如，用电装置可以包括但不限于：笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池、锂离子电容器。
实施例
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。
测试方法和设备：
粘结力N1和N2的测试：
截取宽度×长度＝30mm×120mm的正极极片样品，使用宽度×长度＝20mm×100mm的双面胶，将样品固定在钢板上，测试面朝下。将宽度与正极极片等宽，长度大于试样长度150mm的纸带一端插入正极极片下方，并且用皱纹胶固定。将钢板固定在高铁拉力机底部，将上述纸带另一端固定在高铁拉力机上夹具，启动高铁拉力机。待拉力稳定后，拉力数据即为粘结力。
撞击通过率的测试：
将各实施例和对比例的锂离子电池满充后，将其作为试样放置于平面铁板上，将直径为φ15.8±0.1mm、长度至少6cm的圆棒垂直于试样。使用9.1±0.1kg的重锤，距离圆棒与试样交叉处61±2.5cm垂直自由状态落下。
判定标准：锂离子电池不起火、不爆炸即为通过。
每个实施例或对比例测试100个锂离子电池，撞击通过率(％)＝通过个数/100×100％。
实施例1-1
<正极极片的制备>
(1)单面正极极片的制备
选用如图6中示出的第一正极集流体211，第一正极集流体211包括第一聚合物层112和设置于第一聚合物层112两个表面上的第一导电层111。聚合物层的材质为PBT(重均分子量为3×104)、厚度T1为6μm，第一导电层的材质为铝合金(牌号1235)、厚度T2为1μm。
将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘结剂聚偏氟乙烯(简写PVDF，重均分子量为5×105)、正极导电剂导电炭黑(SP)按照质量比为97.6:1.3:1.1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为75wt％。将正极浆料均匀涂覆于厚度为10μm的第一正极集流体的一个表面上，在85℃下烘干，然后经过干燥、冷压、裁片、分切后得到规格为38mm×58mm的单面正极极片。
(2)双面正极极片的制备
将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘结剂PVDF、正极导电剂SP按照质量比为97.6:1.3:1.1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为75wt％。将正极浆料均匀涂覆于厚度为10μm的第二正极集流体铝箔的一个表面上，将铝箔在90℃下烘干。再在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面正极极片。然后经过冷压、裁片、分切后得到规格为38mm×58mm的双面正极极片。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠(简写CMC-Na，重均分子量为3×105)、粘结剂丁苯橡胶(简写SBR，重均分子量为2×105)按照质量比为98:1:1进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得负极浆料，其中负极浆料的固含量为75wt％。将负极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的负极集流体铜箔的一个表面上，然后在85℃下烘干，得到涂层厚度为130μm的单面涂覆有负极活性材料层的负极。在负极集流体的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂覆负极活性材料层的负极极片。在85℃下烘干处理1h，然后经过冷压、裁片、分切后，得到规格为41mm×61mm的负极极片。
<电解液的制备>
将EC、DEC、PC、PP和VC按照质量比为20:30:20:28:2混合得到非水有机溶剂。然后将锂盐LiPF6与非水有机溶剂按照质量比8:92配制得到电解液。
<隔膜的制备>
采用厚度为7μm的多孔聚乙烯薄膜。
<锂离子电池的制备>
在上述制备所得的双面正极极片和负极极片交替层叠，以负极极片作为起始和收尾，双面正极极片和负极极片中间放置隔膜。将单面正极极片堆叠在上述半成品电极组件的最外层，且单面正极极片中的正极活性材料层朝向电极组件内部，将四个角固定即得到叠片结构的电极组件。其中单面正极极片的层数为2层、双面正极极片的层数为15、负极极片的层数为16、隔膜的层数为32。
将电极组件后装入铝塑膜壳体中，并在80℃下脱去水分，注入配好的电解液，经过真空封装、静置、化成、抽气等工序得到锂离子电池。
实施例1-2至实施例1-14
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例2-1
<正极极片的制备>
(1)单面正极极片的制备
将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘结剂PVDF、正极导电剂SP按照质量比为97.6:1.3:1.1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为75wt％。将非活性物质勃姆石、第一粘结剂PVDF按照质量比30:70进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得固含量为30wt％的绝缘层浆料。
将正极浆料均匀涂覆于厚度为10μm的第一正极集流体的一个表面上，在85℃下烘干。将绝缘层浆料均匀涂覆于第一正极集流体的另一个表面上，在85℃下烘干，得到厚度为10μm的绝缘层。然后经过冷压、裁片、分切后得到规格为38mm×58mm的单面正极极片。
其余与实施例1-1相同。
实施例2-2至实施例2-3
除了按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例2-1相同。
实施例2-4至实施例2-7
除了按照表2调整非活性物质的质量百分含量W3，第一粘结剂的质量百分含量随之变化，且二者质量百分含量之和为100％以外，其余与实施例2-1相同。
实施例2-8至实施例2-12
除了按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例2-1相同。
实施例3-1
<正极极片的制备>
(1)单面正极极片的制备
将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘结剂PVDF、正极导电剂SP按照质量比为97.6:1.3:1.1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为75wt％。将非活性物质勃姆石、第一粘结剂PVDF按照质量比30:70进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得固含量为30wt％的绝缘层浆料。将导电剂SP、第二粘结剂PVDF按照质量比35:65进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得固含量为30wt％的第二导电层浆料。
将第二导电层浆料均匀涂覆于第一正极集流体的一个表面上，在85℃下烘干，形成厚度1μm的第二导电层；将正极浆料均匀涂覆于第二导电层的表面上，在85℃下烘干；将绝缘层浆料均匀涂覆于第一正极集流体的另一个表面上，在85℃下烘干，得到厚度为10μm的绝缘层。然后经过冷压、裁片、分切后得到规格为38mm×58mm的单面正极极片。
其余与实施例1-1相同。
实施例3-2
除了按照3调整相关制备参数以外，其余与实施例3-1相同。
实施例3-3至实施例3-6
除了按照表3调整导电剂的质量百分含量W4，第二粘结剂的质量百分含量随之变化，且二者质量百分含量之和为100％以外，其余与实施例3-1相同。
实施例3-7至实施例3-9
除了按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例3-1相同。
实施例4-1
<正极极片的制备>
(1)单面正极极片的制备
选用如图3中示出的第一正极集流体211，第一正极集流体211包括第一聚合物层112和设置于第一聚合物层112一个表面112a上的第一导电层111。
其余与实施例1-1相同。
实施例4-2
除了按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例4-1相同。
实施例4-3
除了选用与实施例4-1相同的第一正极集流体以外，其余与实施例2-1相同。
实施例4-4
除了选用与实施例4-1相同的第一正极集流体以外，其余与实施例3-1相同。
实施例4-5
<正极极片的制备>
(2)双面正极极片的制备
与单面正极极片最相邻的双面正极极片选用如图8中示出的第二正极集流体222，第二正极集流体222包括与实施例3-1中第一聚合物层112材质和尺寸一样的第二聚合物层和设置于第二聚合物层两个表面上的第一导电层111。第二聚合物层的材质为PBT(重均分子量为3×104)、厚度T5为6μm，第一导电层的材质为铝合金(牌号1235)、厚度T2为1μm。
将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘结剂PVDF、正极导电剂SP按照质量比为97.6:1.3:1.1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为75wt％。将正极浆料均匀涂覆于厚度为10μm的第二正极集流体的一个表面上，将铝箔在90℃下烘干。再在第二正极集流体的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面正极极片。然后经过冷压、裁片、分切后得到规格为38mm×58mm的双面正极极片。
其余与实施例3-1相同。
实施例4-6-实施例4-8
除了与单面正极极片相邻的采用复合集流体的双面正极极片层数不同外，其余与实施例4-5相同。
对比例1
除了将第一正极集流体替换为与第二正极集流体相同的铝箔以外，其余与实施例1-1相同。
对比例2
除了将第一正极集流体替换为与第二正极集流体相同的铝箔以外，其余与实施例2-1相同。
对比例3
除了将第一正极集流体替换为与第二正极集流体相同的铝箔以外，其余与实施例3-1相同。
各实施例和对比例的制备参数和性能参数如表1至表4所示。
表1
注：表1中的“\”表示无相关制备参数。
从实施例1-1至实施例1-14和对比例1可以看出，本申请的二次电池通过对电极组件整体结构的设计，将电极组件的最外层极片设置为单面正极极片，且单面正极极片中第一正极集流体包括第一聚合物层和设置在第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一导电层，使得实施例1-1至实施例1-14中电极组件最外层极片中第一导电层的厚度相较于对比例1中铝箔厚度发生减少，降低了第一导电层在二次电池断口中的占比，第一聚合物层的绝缘性降低了第一导电层与负极极片中负极活性材料接触的可能性。对实施例中的二次电池进行撞击测试时，其撞击通过率更高，表明本申请二次电池的安全性能更好。
其中，第一聚合物层的厚度T1通常会影响二次电池的安全性能。从实施例1-1至实施例1-6中可以看出，第一聚合物层的厚度T1在本申请范围内的二次电池，具有较高的撞击通过率，表明其具有良好的安全性能。也可以看出，在T1厚度在3μm至15μm范围内，随着第一聚合物层的厚度T1的增加，二次电池的撞击通过率降低，表明其安全性能降低，这是因为第一聚合物层的厚度T1越大，撞击测试时第一正极集流体的延展越大，导致断口杂乱，将增加二次电池断口处第一导电层的导电材料与负极极片接触的风险，从而降低二次电池的撞击通过率，影响二次电池的安全性能，因此，实施例1-6相较于实施例1-5的撞击通过率较低；实施例1-5虽然T1厚度较薄，其极片的强度过低，第一正极集流体容易在撞击过程中断裂，因此撞击通过率不是最高，且由于集流体强度过低造成极片在生产过程中容易出现打皱、冷压活性物质时极片产生凹坑等现象，因此，实施例1-5的第一聚合物层厚度并非优选。
第一导电层的厚度T2通常会影响二次电池的安全性能。从实施例1-1、实施例1-7至实施例1-12中可以看出，第一导电层的厚度T2在本申请范围内的二次电池，具有较高的撞击通过率，表明其具有良好的安全性能。也可以看出，随着第一导电层的厚度T2的增加，二次电池的撞击通过率降低，表明其安全性能降低，这是因为第一导电层的厚度T2越大，二次电池断口处第一导电层的导电材料的占比越大，第一导电层与负极极片接触的风险，将降低二次电池的撞击通过率，影响二次电池的安全性能。但值得说明的是，实施例1-11的第一导电层T2较薄，虽然获得了较好的撞击通过率，但是其在生产过程中集流体强度较低，生产较为困难，且在其上焊接极耳容易出现焊穿的情况，因此其第一导电层的厚度并非优选。
聚合物层的材质通常会影响二次电池的安全性能。从实施例1-1、实施例1-13中可以看出，聚合物层的材质在本申请范围内的二次电池，具有较高的撞击通过率，表明其具有良好的安全性能。
第一导电层的材质通常会影响二次电池的安全性能。从实施例1-1、实施例1-14中可以看出，第一导电层的材质在本申请范围内的二次电池，具有较高的撞击通过率，表明其具有良好的安全性能。
表2
注：表2中的“\”表示无相关制备参数；对比例2和实施例2-1的区别在于，对比例2中的第一正极集流体为铝箔。
从实施例1-1、实施例2-1至实施例2-12和对比例2中可以看出，本申请的二次电池通过对电极组件整体结构的设计，将电极组件的最外层极片设置为单面正极极片，且单面正极极片中第一正极集流体包括聚合物层和设置在第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一导电层。并在单面正极极片中进一步设置绝缘层，能够进一步提高二次电池的撞击通过率，使二次电池的安全性能得到进一步提升。而对比例2未选用本申请的第一正极集流体，其未能提高撞击通过率，表明其安全性能未能得到提升。
其中，绝缘层中非活性物质的种类通常会影响二次电池的安全性能。从实施例2-1至实施例2-3可以看出，选用非活性物质的种类在本申请范围内的二次电池，其具有较高的撞击通过率，表明二次电池具有良好的安全性能。
绝缘层中非活性物质的质量百分含量W3通常会影响二次电池的安全性能。从实施例2-1、实施例2-4至实施例2-7可以看出，选用非活性物质的质量百分含量W3在本申请范围内的二次电池，其具有较高的撞击通过率，表明二次电池具有良好的安全性能。其中，实施例2-7的锂离子电池虽然具有较高的撞击通过率，但绝缘层中非活性物质的质量百分含量W3较大，使第一粘结剂的含量较少，易导致绝缘层和第一正极集流体之间的粘结效果变差，影响正极极片的生产优率，以及二次电池的使用性能，因此并非优选。
绝缘层的厚度T3通常会影响二次电池的安全性能。从实施例2-1、实施例2-8至实施例2-12可以看出，选用绝缘层的厚度T3在本申请范围内的二次电池，其具有较高的撞击通过率，表明二次电池具有良好的安全性能。其中，实施例2-12的锂离子电池虽然具有较高的撞击通过率，但绝缘层厚度T3较大，将使二次电池的能量密度由于其体积的增大受到损失，因此并非优选。
表3
注：表3中的“\”表示无相关制备参数；对比例3和实施例3-1的区别在于，对比例3中的第一正极集流体为铝箔。
从实施例2-1、实施例3-1至实施例3-9和对比例3中可以看出，本申请的二次电池通过对电极组件整体结构的设计，将电极组件的最外层极片设置为单面正极极片，且单面正极极片中第一正极集流体包括聚合物层和设置在第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一导电层。并在单面正极极片中进一步设置绝缘层和第二导电层，能够更进一步提高二次电池的撞击通过率，使二次电池的安全性能得到更进一步提升。而对比例3未选用本申请的第一正极集流体，其未能提高撞击通过率，表明其安全性能未能得到提升。
其中，第二导电层中导电剂的种类通常会影响二次电池的安全性能。从实施例3-1、实施例3-2可以看出，选用导电剂的种类在本申请范围内的二次电池，其具有较高的撞击通过率，表明二次电池具有良好的安全性能。
第二导电层中导电剂的质量百分含量W4通常会影响二次电池的安全性能。从实施例3-1、实施例3-3至实施例3-6可以看出，选用导电剂的质量百分含量W4在本申请范围内的二次电池，其具有较高的撞击通过率，表明二次电池具有良好的安全性能。
第二导电层的厚度T4通常会影响二次电池的安全性能。从实施例3-1、实施例3-7至实施例3-9可以看出，选用第二导电层的厚度T4在本申请范围内的二次电池，其具有较高的撞击通过率，表明二次电池具有良好的安全性能。
表4
第一正极集流体的种类通常会影响二次电池的安全性能。从实施例1-1、实施例4-1和实施例4-2，实施例2-1和实施例4-3，实施例3-1和实施例4-4可以看出，选用本申请中第一导电层仅设置于第一聚合物层朝向电极组件内部表面上的第一正极集流体，以及第一导电层不仅设置于第一聚合物层朝向电极组件内部表面上，还设置于第一聚合物层背离电极组件内部表面上的第一正极集流体，将第一正极集流体应用于二次电池中，二次电池具有较高的撞击通过率，表明其具有良好的安全性能。
第二正极集流体的种类通常会影响二次电池的安全性能。从实施例3-1和实施例4-5到实施例4-8可以看出，将与单面正极极片相邻的双面正极极片集流体由铝箔换成复合集流体后，可以进一步提高电池的撞击通过率，但是当替换的双面正极集流体超4层后，对撞击通过率无法起到进一步提高的作用。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种二次电池，包括叠片结构的电极组件，所述电极组件包括层叠设置的正极极片、负极极片以及设置于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜；
所述电极组件的最外层极片为单面正极极片；
所述单面正极极片包括第一正极集流体和正极活性材料层，所述第一正极集流体包括第一聚合物层和设置在所述第一聚合物层朝向所述电极组件内部表面上的第一导电层，所述第一导电层上设置所述正极活性材料层；
所述电极组件中除所述最外层极片以外的正极极片为双面正极极片，所述双面正极极片包括第二正极集流体以及设置于所述第二正极集流体两个表面上的所述正极活性材料层，至少一片所述双面正极极片的所述第二正极集流体的材质为金属。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，与所述单面正极极片相邻的1-4片双面正极极片的所述第二正极集流体为双面复合集流体；所述双面复合集流体包括第二聚合物层和设置于所述第二聚合物层两个表面的所述第一导电层。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一聚合物层和第二聚合物层的材质独立地包括聚酯、聚酰胺、改性聚烯烃、烯烃共聚物或不饱和烯烃共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一聚合物层的厚度T1为3μm至15μm。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一导电层的材质包括铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢中的至少一种；
所述材质为金属的第二正极集流体的材质包括铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一导电层的厚度T2为0.5μm至5μm。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述单面正极极片还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述单面正极极片背离所述电极组件内部的表面上；
所述绝缘层包括非活性物质，所述非活性物质包括勃姆石、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氢氧化镁中的至少一种；
基于所述绝缘层的质量，所述非活性物质的质量百分含量W3为30％至70％。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述绝缘层的厚度T3为5μm至50μm。
9.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述单面正极极片还包括第二导电层，所述第二导电层设置于所述第一正极集流体与所述正极活性材料层之间；
所述第二导电层包括导电剂，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、导电石墨、石墨烯中的至少一种；
基于所述第二导电层的质量，所述导电剂的质量百分含量W4为30％至75％。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述第二导电层与所述第一正极集流体之间的粘结力N1为3N/m至120N/m，所述第二导电层与所述正极活性材料层之间的粘结力N2为3N/m至120N/m。
11.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述第二导电层的厚度T4满足：0μm＜T4≤4μm。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一导电层仅设置于所述第一聚合物层朝向所述电极组件内部表面上。
13.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一导电层还设置于所述第一聚合物层背离所述电极组件内部表面上。
14.一种用电装置，其包括权利要求1至13中任一项所述的二次电池。
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